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程鹏飞:丹心一片 测“惠”万丈
发布时间:2019-12-25 17:35:42     来源:中国测绘学会     浏览:1194次

当首届全国十大测绘科技创新人物正在如火如荼评选时,程鹏飞刚好因公出国,因工作涉密,不能使用原来的手机等电子设备。因而,他带着“轻松”十天的想法埋头工作。10月29日回国,大家告诉了他获奖的好消息。当得知此次活动评选有很多人参与其中时,程鹏飞才有了一个感觉:这样多的人参与到其中,更多行业外的人会关注、了解测绘地理信息,这对测绘地理信息行业来说是个好事。采访时,他一直强调,项目都是团队共同完成,这个荣誉更是大家的。


时间倒回到39年前,16岁的程鹏飞面临选择大学专业的问题。中学成绩一直名列前茅的他喜爱与物理、航天有关的世界。在已经有航天高校允诺只要填报志愿就予以录取的情况下,家人不同意他选择航天类专业,最终,他选择了同济大学的测量专业,因为他看到测量专业中有航空摄影测量学和天文大地测量学这两门课程。现任中国测绘科学研究院院长的他已经主持和参与了近40项国家级和省部级重大科研项目。

为国一诺,苦读整三年并归国

初中二年级时,程鹏飞已经自学完了初三课程,班主任建议他直接参加中考,结果他直接考了400名考生中的第一名,得以跳级进入高中。研究生毕业后,他进入中国测绘科学研究院大地所担任助理研究员,到1995年,31岁的程鹏飞已经是国家光电测距检测中心副主任、院长助理。在大好前程面前,程鹏飞突然按了一个“暂停键”,选择去奥地利格拉茨技术大学读博。

“虽然那个时候我的学历在研究院是最高的,但我觉得从事科研工作,我的底蕴还不够,要学习更多知识。”程鹏飞表示。于是,放弃了院长助理等职务,飞往奥地利学习。当被问及由职场再转为学生是否有不适应时,程鹏飞直言,“我的工作就是科研,读博也是科研,没什么不适应。”生活环境的变化对他也没造成困扰,“我对生活也没什么要求。虽然自己不会做饭,但是牛肉、土豆等蔬菜一起炖,再蒸一大锅米饭,每晚九、十点从学校回到住处,从冰箱拿出饭菜一热,晚餐就解决了,这样能维持一个星期。我没那么高的要求,能吃饱就行。”

和生活的极简追求不同,程鹏飞在科研中精益求精,他非常珍惜当时的学习环境,沉浸在读书、科研的世界中。“我感觉我当时一个月读的书,可能顶得上国内一年多。读完后,我自己都非常惊讶,看完的书在图书馆摞成一摞,重点章节我还着重看。”因而常人要四、五年甚至六年拿到的学位,程鹏飞只用了三年。

程鹏飞准备出国的时间正是出国潮最热的时候,当时,大家对他完成学业后能否抵挡国外优厚条件的诱惑并回国,存在一些质疑。程鹏飞毫不犹豫地承诺,自己一定会用三年时间完成学业,归国效力。1995年10月5日他出发去奥地利,苦学三年,在1998年9月26日进行博士答辩,拿到博士学位后,他立刻整理行李、拷贝资料,踏上归国之路。

回国后,程鹏飞把读博期间的研究成果迅速应用到工作实践中。1998年年底,也就是在程鹏飞回国后不到两个月时间,当时国家测绘局要开展1:5万数据库建设工作,决定率先建设1:5万全国交通数据库。数据库怎么建?数据怎么采集?各式各样的方案纷涌而来。只依靠遥感技术并不能解决全部问题,很多交通中的重要属性难以采集。读博过程中,程鹏飞首次发现了GPS码距1毫秒的“周跳”现象,并对码距的平滑技术以及广域差分GPS模型和算法进行了研究。在此次项目中,他的研究成果得以一展身手。

程鹏飞提出用车载差分GPS技术解决这个问题,当被问及是否需要软硬件支持时,他回答“我全都有,软件我自己开发完了。”在当时陕西测绘局三院的配合下,程鹏飞开始了三个月没日没夜的实验生活,有时在实验区一待就是半个月、一个月时间。1999年,程鹏飞开发的车载差分GPS软件系统被大规模应用于由当时国家测绘局、总参测绘局和交通部联合组织的“中国公路网GPS测绘工程”项目中,在当时,约160万公里的数据使用他的技术进行采集。这些数据的采集,不仅支持了全国交通数据库的建设,还成为当时一个新兴行业的基础,也即地图导航行业。

对于此,程鹏飞觉得完成得挺好,自己很开心。

从最初心动航空航天,到最终去了测绘专业,从神童经历到奥地利求学,不论是从交谈中还是实际所做的,程鹏飞身上的爱国之情是与他整个人气质极度契合的,科研难题没让他觉得特别焦虑,荣誉也没让他有一丝骄矜。

重任在肩,从海岛礁测绘到伽利略谈判

对于程鹏飞来说,科研就是面对问题,解决问题。新的问题出现后再进行解决,这对他来说习以为常,所以不存在过多忧虑,没有额外的得失心,更不会心生恐惧。因此看似巨大的问题,总能被他—化解。

我国有着丰富的海洋资源,海岛礁是开发海洋的重要基础。但是,我国众多海岛礁远离大陆,无法传递高精度、统一的测绘基准,给测绘带来了难度。2009年,我国开始了首次大规模陆海基准统一和海岛礁测绘的“海岛礁测绘一期工程”,由原国家测绘局牵头,原总参测绘局、国家海洋局、海司航保部一起负责完成该项目。程鹏飞负责主持这项工程,他带领中国测绘科学研究院的一众骨干完成了从工程立项、方案制定、规程制定到项目实施的工作。回忆起来,程鹏飞认为,项目是存在一些难度的,但是在整个团队的攻关下,项目最终如期完成。

首先,海岛的形状不是一成不变的,同时,海岛在海面上的部分是陆地。这样就意味着,它的地形图和陆地的地形图一样,需要高程,但是很难像以往那样一站一站进行水准测量。“到底怎么测?测到一个什么样的水位线才是合理的,这就需要研究。我们几个单位协作,建立陆海统一的大地水准面,那么海岛的平面统一通过卫星导航定位方法远程传递,这个就不难解决了。”

解决了一个问题,下一个问题又接踵而至。“在海岛上作业怎样能够把等高线画出来,这个事是个难点。”不断开会讨论,不断提出解决方案,最终,程鹏飞和项目组工作人员找到了一个解决方法:通过验潮站观测建立确定海潮模型,海潮模型再和瞬时水位线高程相结合,问题就可迎刃而解。

随着项目推进,新的问题再次来临。那些远离海岸的海岛礁,因为天气的原因,靠卫星影像很难确定它们的位置。针对这个问题,程鹏飞他们专门开发了摄影及近景摄影和导航定位一体的仪器设备,通过这些仪器对海岛进行巡视、交会,从而确定海岛位置。

在地面上很容易得到的控制点,在海面上则很难,如何绘出海岛的地形图又是一个问题。经过研究,程鹏飞和团队采用了架构航线的方法,大重叠度地构架航线来解决该问题,当然,同样是航空摄影,他们的方法比陆地航空摄影要复杂得多。为此他们做了大量的实验证明解决方案的可行性,在软件开发上做了大量工作。

程鹏飞的努力和付出,也促进了项目的顺利竣工。2014年项目进行了正式的验收。成果分别获得国家科技进步奖二等奖1项、省部级特等奖1项、二等奖2项。

测绘地理信息作为国民经济和社会发展重要的基础性、先行性、战略性内容,解决问题不仅要看到眼前,还要看到以后,为将来做好准备。2003年,程鹏飞曾作为我国加入欧盟“伽利略卫星导航定位计划”谈判工作首席科学家参与了中国政府与欧盟委员会关于伽利略计划的全部技术谈判工作。在这个过程中,除了面对技术上的一些问题,更为重要的是争取国家利益最大化,他们所做的,就是为将来中国北斗系统的建设打下基础,做好战略上的规划。时至今日,我国的第五十、五十一颗北斗导航卫星已发射升空。

对于已经完成的项目,程鹏飞会进行复盘并自我总结。所以,即便有些项目已经圆满完成,可是在程鹏飞心里还是有自己的“打分”。比如由他主持完成的中英国际合作项目“低成本接收机原型开发”,成果得到芬兰、英国同行专家的好评,也得到了科技部、欧空局的顺利验收和高度评价。但项目成果在当时因为各种原因并没有产业化。这提醒着程鹏飞,在今后的科研中要注重成果的产业化。

2000坐标,产生、使用到提升精度

2018年7月1日对于测绘人来说也是值得铭记的一天,这天起,我国全面使用2000国家大地坐标系。西安80和北京54坐标系正式退出历史舞台。程鹏飞和2000国家大地坐标系有着极深的渊源,“要采用一个新的坐标系,是不简单的。得在全国测量出足够多的在这个坐标系下的控制点以及算出这些控制点比较精确的地心坐标。我们国家GPS A、B级网的845个点是远远不够的。我们的思路是:把原有的、经过几十年测绘人努力建设的天文大地网的坐标转变为2000大地坐标系下的坐标,解决实际生产中使用点数量不足的问题,也解决由旧的坐标系转换成新的坐标系及坐标成果转换的问题。”当时,程鹏飞与自己的课题组在原国家测绘地理信息局的支持下立项,也就是《我国天文大地网与2000GPS大地控制网的联合平差》,通过该项目将48000多个天文大地点纳入到2000大地坐标系下,80%的点位精度达到10厘米。通过课题组的努力,没有花一分钱,就得到了新坐标系下的48000个控制点——使得2000坐标系代替原有坐标系并发挥作用,完成这个项目时,时间还早在2004年。


程鹏飞在2012年中国测绘学会大地测量专业委员会年会暨陈俊勇院士学术思想研讨会上致辞

接下来的几年时间里,程鹏飞和他的团队开始新的研究工作,研究新的坐标下有哪些使用问题与技术问题,他们不仅在理论上解决,还开发相应的软件。2008年初,程鹏飞参与了起草使用2000坐标系相关文件的工作,2008年4月左右,国务院正式批复同意使用2000国家大地坐标系。至此,一个新阶段的工作又开启了。

“旧的成果如何转换成新的成果?成果种类很多,各个行业不一样,用哪个模型最好?我们需要对此进行研发,对各个行业的(成果)转换提出指导。2008年之后的几年时间里,根据原国家测绘地理信息局的立项,我牵头解决以上问题,我们的成果支撑了很多单位、行业的数据转换,包括自然资源部,全国土地相关数据库,还有省市县的数据转换。”程鹏飞表示。在各个省市县的数据转换中,出现了转换后成果与国家数据库不对应的问题,于

是,项目组又着手找出产生差别的原因,到底是数据的原因,还是算法的问题,或者是理论上的缺陷?他们一一排查,充分分析后解决了这个问题。

2018年7月1日,我国全面使用2000坐标系。这对程鹏飞来说不是一个一劳永逸的开端,而是一个新思考的开始。“距离我们定义坐标系所规定的坐标系历元已经过去近20年了。现

在,我们又面临着如何进一步提升2000坐标框架精度问题以及如何在实际生产中解决这个问题的难题。”程鹏飞介绍道。现在,他的课题组已经在研究这个问题,并已取得了一系列理论成果,包括非线性分析、速度场模型的建立等。

程鹏飞的研究,既有很强的理论性,也有很强的应用性,他十分注重项目的实用性。2016年,他牵头研究地理国情专题性监测,对一些政府、国家关注地带进行监测,比如长江经济带的环境状况、海岸线监测、填海情况监测、城市扩张的监测、国家公园的监测等。项目结束后,他们出版了我国第一本《中国地理国情蓝皮书》,对涉及民生的一些具体问题进行了分析,是真正贴近老百姓生活的一个工作与成果。

创新、未来,永无止境的科研之路

在介绍主持、参与过的项目时,程鹏飞一再表示,这些项目是大家一起完成的,并不是他自己一个人的“英雄主义”。

在他的理念中,合作的品质是测绘人格外需要重视的。“一个人要有创新的动力,首先要将自己的兴趣爱好和工作结合起来。”作为测绘科研工作者,很多时候所要主持、参与的工程项目是国家战略的一部分,因而,程鹏飞认为首先要明白自己的工作与国家建设息息相关。和大学、研究人员不同,“我们不能完全按照个人的喜好或擅长来申请科研项目,我们的工作,要满足这个行业对科技发展的要求这种需求。”程鹏飞解释道。

现在的一些科研项目往往需要解决的问题十分宏大,但个人的时间、精力和研究方向总是有限的,所以,在科研工作中要实现创新,需要有一个很好的团队,团队里的每一个成员都要有良好的合作意识与团队协作精神。“即便你是一个领头羊,也应该要有这些意识,整个团队要共同进步。”这也是他自己对自己团队的一个重要要求,资料的互通,技术的交流,是为了保证项目工程的完成。

在这些年的工作中,程鹏飞还注重对年轻人的培养。“我一再强调,这些项目也好、成果也好,可不是我个人完成的,有相当多部分是我们团队、尤其是很多年轻人做的。”他毫不吝啬对年轻人的肯定,他认为要给予年轻人发展平台和机会,齐心协力,完成项目,他们能够更快实现成长。

对于程鹏飞自己而言,对他影响最大的就是2000坐标的相关工作。这个从21世纪初就开始的工作,现在还在不断发展。坐标系作为测绘基准,是国民经济建设基础的基础,在程鹏飞心中十分重要。这个让程鹏飞还将继续投入研究的问题,既有着令人乐观的方面,还有着一些挑战。“今后国家大地坐标系的发展,条件越来越好,我们国家基础设施上了一个新台阶,比如说卫星定位基准站为坐标系高精度的维护提供了一个很好的条件。另外,维持坐标系手段的基础设施也有了很大进步,尤其是我国的北斗导航系统的支撑。还有就是人才的优势。”

程鹏飞(右一)当选国际测量师联合会副主席

在有着诸多进步的同时,挑战也随之而来。如何运用多种大地测量的技术手段来维持一个高精度的国家坐标系?如何管理属于不同单位、部门的为国家大地坐标基准框架服务的基础设施?被广泛使用的数据的安全性如何保证?尤其在数据安全的问题上,程鹏飞及团队已经攻克技术难题,如何推广进行安全改造,他还在持续关注并推进。

面对外界的变化,荣誉的加身,程鹏飞是平静的,接下来项目的进行、科研的继续才是他关注的重点。“接下来我的工作会围绕着国家大地坐标系更高精度的维持展开,这是我的主线”。

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