
11月5日,国务院台办例行新闻发布会上,有记者说“吉林一号”日前公布了8张太空视角下涵盖台湾各地的卫星影像图片,有台湾网友还在卫星图上找到了自己家房子。那“吉林一号”为啥能看这么清?要做到这点有多么不容易?科研工作者历经了多少艰辛?这是台湾网友,甚至许多内陆网友所不知道的。

1960年,美国发射了气象卫星TIROS-1,这颗卫星被认为是人类第一颗遥感卫星;两年后——1962年,美国密歇根大学召开国际环境科学遥感讨论会,正式确立了遥感(Remote Sensing)这一学术名词。1970年,周总理签发了研制气象卫星的任务;1975年秋,钱学森主持召开第一次;全国遥感规划筹备会(通县会议)。同年11月,我国第一颗携带光学相机的返回式遥感卫星(FSW-0)成功上天,绕行三天后携带胶片回到地球。
当时我们还不具备数字成像和星地高速数据传输技术,得用返回式卫星这种方式,才能把在天上看到的景色带回来。虽然当时美苏遥感卫星也都是这种返回式,但紧接着1976年美国发射的KH-11间谍卫星,就率先实现了数字成像和数据实时传输。以美国1960年发射的第一颗遥感卫星TIROS-1,和中国1975年发射的第一颗遥感卫星尖兵一号(FSW-0)相比,我们遥感卫星上和西方的差距大约是15年。
但差距只能靠自己一点点追平。1975年我国发射第一颗返回式遥感卫星后,80年代中科院又牵头组织开展了3次综合性航空遥感科学实验,在积累经验的同时也培养出了大批遥感人才,这其中一位便是李德仁。
李德仁1939年出生,1957年考入武汉测绘学院航空测量系。这是李德仁的第八志愿,他的第一志愿是北大。但当时国家重点发展航测与制图专业,但凡报了这个专业都会被优先录取。当时武汉测绘学院航空测量系配置也很豪华,院长是夏坚白,系主任是王之卓。夏坚白1955年被选聘为中科院学部委员,也就是后来的院士;王之卓1980年当选为中科院院士。这俩人都是遥感测绘专家。
李德仁大学期间求知若渴,他大四时甚至发现了苏联专家撰写的教科书有问题,还为此写了好几篇文章。他的同班同学朱宜萱和系主任王之卓的女儿是好朋友,李德仁就托她把文章转给了王之卓。朱宜萱后来成了李德仁的妻子。
王之卓给李德仁的文章写了许多批注,还把他叫到家里对谈了3个多小时。1963年李德仁大学毕业,王之卓就鼓励他报考自己的研究生。考试科目总共三门,李德仁两门满分、一门99分。但由于一些莫须有的问题,他被撤销了录取资格,之后在航测队、干校、水泥厂等单位辗转,干过工人、炊事员、技术员等工作。而王之卓还时常牵挂这位门生,写信叮嘱他不要丢了学问。
1978年国家恢复研究生考试,李德仁终于如愿,再次成为王之卓的学生。这一年,他已经39岁。而他之前的经历也没白费,在水泥厂研制的硫铝酸盐水泥,获得了第一届国家科技发明二等奖。人类的悲欢并不相通,哪怕是面对同样的苦难,有人收获了伤痕,有人却收获了国家科技发明二等奖,以及后来的国家科技最高奖。
1981年,李德仁研究生毕业,之后留校任教;紧接着1982年,又赴德国访学。访学期间,他改善了西方的粗差处理方法,首创了从验后方差估计导出粗差定位的选权迭代法,该方法后来被国际测绘界称为“李德仁方法”。在这背后,是每天工作14个小时以上,并且常常通宵达旦。他用两年半时间完成了别人一般五六年才能完成的博士论文,而他的博士论文被认为是解决了测量学上一个百年来的难题。许多研究机构邀请他前去工作,但他还是在1985年回到了自己的祖国。
回国的背后,还有妻子朱宜萱写给他的一封信:“你是一头牛,吃国家的草,一直到了45岁,你怎么不为国家,为人民产点奶。你目前应当回来挤奶了,这是你作贡献的时候。”
回国后,李德仁干的第一件事是编教材。根据人民日报的报道,他总共编了3本。然后他还参与了西南边界地区的航空测图,首创性地把GNSS(全球卫星定位系统)放到飞机上,运用GNSS空中三角测量技术,高效完成了无需地面控制点的测图任务。这里强调了无需地面控制点,缘由是该边境地区有地雷,超级危险。该任务相关的成果,后来获得了国家科技进步二等奖。
1991年,在李德仁回国6年后,他当选了中科院院士。在成为院士、能调动更多资源后,李德仁发表了当选院士后的第一篇文章——《论3S集成》。这里的3S(RS、GPS、GIS),分别代表遥感、全球卫星定位系统,和地理信息系统。3S集成给出了遥感发展的宏观引导,而在微观上,遥感技术的核心是成像传感器。这就像照相馆一样,不管布景、化妆还是灯光,都是为拍照服务的,核心是照相机。而“瓦森纳安排”1996年成立时,也将成像传感器列入了管制清单。
“瓦森纳安排”限制的成像传感器,要求瞬时视场(Instantaneous Field Of View,IFOV)小于200μrad。什么概念呢?主流遥感卫星高度一般在500公里,那在200μrad瞬时视场下,地面分辨率大约100米,就是100米是一个像素。这个分辨率看着,是不是一点儿都不高?咱们农业用的吉林一号,就是全球最大、亚米级商业遥感卫星星座。亚米级的意思就是分辨率小于1米,要看清台湾网友的屋顶已经绰绰有余。“瓦森纳安排”限制的分辨率,在吉林一号面前不值一提。
实则1991年李德仁当选院士后,就申过一个国防项目,其中就包括高分辨率遥感。根据李德仁2021年一篇文章,1999年美国发射了第一颗分辨率1米的高分辨商用卫星(IKONOS),而中国则在李德仁等多位院士倡议下,将“高分辨率对地观测系统”列入了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》重大专项。咱们都知道01专项是核高基,02专项是集成电路,04专项是数控机床。这个高分专项排在第12,可称为12专项。
高分专项2010年启动,2012年中国第一颗民用高分辨率光传输测绘卫星ZY-3发射升空,最优分辨率2.1米,正视图和后视图分辨率3.5米;2013年,高分专项首颗卫星GF-1发射升空,分辨率2米;2014年GF-2发射升空,分辨率优于1米,是我国首颗民用亚米级卫星。
李德仁这里说的都是民用,至于军用水平有多高,李德仁肯定知道但他不敢说。这也间接说明,李德仁等院士对中国遥感的贡献,要远远大于公众所知道的。并且在李德仁之外,还有王之卓、童庆禧,龚健雅、李树涛等一众科学家。只是他们都选择了为国铸剑、隐姓埋名!





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