國家最高科學技術獎獲得者李德仁：蒼穹之上，擦亮“東方慧眼”

文 ｜ 《中國科學報》 記者 李思輝

從衛星資料85%依賴國外進口，到實作85%的自給率，再到向其他國家出口，他帶領團隊使得大陸測繪遙感技術一步步從落後走到了世界前列，建立起真正的“中國人自己的全球觀測系統”。

他是大陸兩院院士、武漢大學教授李德仁。6月24日，李德仁作為2023年度國家最高科學技術獎獲得者，在北京人民大會堂戴上了沉甸甸的獎章。

李德仁 武漢大學供圖

“5、4、3、2、1，點火！”随着赤橘色烈焰瞬間迸出，快舟十一号運載火箭一路呼嘯、直上雲霄。

5月21日12時15分，由武漢大學團隊自主研制的“珞珈三号”科學試驗衛星02星搭載快舟十一号運載火箭，在酒泉衛星發射中心成功升空，并順利進入預定軌道。

接到來自酒泉的消息，中國科學院院士、中國工程院院士李德仁很高興。擔任這顆衛星首席科學家的中國科學院院士龔健雅是李德仁的學生，也是測繪遙感團隊的成員。李德仁告訴《中國科學報》，這顆衛星具有0.5米分辨率全色成像、10米分辨率高光譜成像，資料将更加高效、精準，擷取将更加便捷。

從落後走到前列

1985年，李德仁博士畢業從德國歸來，進入武漢測繪學院（2000年并入武漢大學）任教，次年破格晉升為教授；1991年、1994年先後當選為中國科學院學部委員（院士）、中國工程院院士。

他向《中國科學報》介紹：“雖然我從博士畢業到評上教授、當選院士的時間較短，但那時候我已開展了幾十年的研究和實踐，打下了很紮實的基礎，正好又趕上了黨的人才政策機遇。”

回國後，他接到一個重要而艱巨的測繪任務——在有地雷的地區為中國和某鄰國邊界測圖。

綿長的邊界線或隐于茫茫群山中，或分布在險要之地，地下還可能埋有地雷。如何在短時間内迅速摸清情況？單靠人工測繪肯定不行。李德仁提出“把GPS放到飛機上”。運用“GPS空中三角測量”技術，他很快完成了無須地面控制點的邊界測圖任務。這是中國人第一次通過機載GPS系統為邊界測圖。此後他憑借這一技術又完成了大陸海南島、虎跳峽等多地的航測測圖。

面對大陸衛星、航空、地面系統等落後于人的現狀，李德仁心急如焚。2002年，李德仁作為牽頭人向國家提出“建設大陸高分辨率對地觀測系統”的建議（以下簡稱高分專項）。2010年，高分專項正式啟動，專家組組長為中國工程院院士、中國航天科技集團的王禮恒，副組長由李德仁擔任。

十多年過去了，高分專項基本滿足了大陸經濟發展、國防建設與大衆民生的重大需求，使大陸衛星遙感及應用達到世界先進水準。“這項成果是在元器件受限的情況下，用中國人的智慧、用我們的數學和過程控制方法創造的。”李德仁自豪地說。

在自主自立這一原動力的驅使下，李德仁還帶領團隊研制了大陸天-空-地3S內建的測繪遙感系統，建構了自主可控的國産地理資訊技術體系。

從衛星資料85%依賴國外進口，到實作85%的自給率，再到向其他國家出口，大陸測繪遙感技術一步步從落後走到了世界前列，建立起真正的“中國人自己的全球觀測系統”。

服務國家和人民

有件事，李德仁至今無法釋懷。

2008年，汶川發生大地震。抗震救災過程中，遙感衛星的缺失導緻人們無法第一時間擷取災後資訊，不能在72小時黃金救援時間内為救援人員提供更多幫助。這成了李德仁心中難以撫平的傷痛。

他說，那時大陸隻有3米分辨率的遙感衛星，而且數量很少，無法“看清”汶川的情況，他隻能在全世界找朋友要衛星資料。第三天，意大利科學家送來了相關資料。

在焦急等待的3天裡，李德仁深感内疚。“我們做了一輩子遙感，卻不能滿足抗震救災的要求，我們有愧呀！”“如果當時有0.5米分辨率的遙感衛星就好了，我們就可以在汶川上空進行精準掃描，第一時間找到倒塌的房子，配合官兵救援更多人。”好在經過十多年的努力，目前大陸遙感衛星已經達到了這一精度。

事實上，汶川救災中，遙感技術在當時的條件下依然發揮了不小的作用。比如，唐家山在地震中被削去一半，形成蓄水近3億立方米的懸湖，一旦崩塌，将給綿陽等地幾百萬人帶來巨大災難。到底該怎麼辦，相關部門實難決策。

緊急關頭，李德仁主動請纓趕赴汶川，帶領武漢大學測繪遙感資訊工程國家重點實驗室團隊，對唐家山堰塞湖地形進行了掃描，運用航空遙感獲得堰塞湖水位、水流流速、壓力等詳細資料，完成了最精細的三維數字高程模型。

根據資料分析結果，他們認為唐家山堰塞湖雖險，但依然是穩固的，可以用明渠導流的辦法排除風險。團隊将這些資料呈報給抗震救災指揮部，為正确處置險情提供了科學依據。

同樣是救災，在2023年夏季防汛之際，李德仁團隊提出了一個語驚四座的建議——“趕快組織撤離”。正是這個建議讓6400多名群衆轉危為安。

那時，李德仁團隊自主研發的“珞珈二号”衛星擷取了河北受災地區上空的雷達圖像，并觀測到一處堤防決口。“剛開始決口不大，不易被發現，但通過衛星遙感資料分析，綜合水流流速和壓強分析，我們判斷這個決口很快就要釀成大禍。”團隊立即向有關部門釋出預警。事實證明，這一及時預警避免了一場靠傳統手段“難以預防的災難”。“全天時、全天候、工程級應用”，是雷達遙感的優勢之一。

從支援青藏鐵路測量到參與汶川抗震救災，從北京奧運會安保到數字敦煌工程，從協助農林部門摸清相關資料到為疫情防控提供技術支援，從南水北調可行性分析到城市擁堵問題資料收集……在李德仁看來，國家有需要、人民有需求，就是科學研究最大的動力。

作為攝影測量、遙感和地球空間資訊科學的領軍科學家，李德仁得到了國際科學界的高度認可。2022年6月，他獲頒國際攝影測量與遙感領域最具影響力的獎項之一 ——布洛克金獎，是大陸獲此殊榮的第一人。

另辟蹊徑謀突破

目前全球有四大衛星定位系統：美國的全球定位系統（GPS）、俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）、歐盟的伽利略衛星導航系統（Galileo）和中國的北鬥衛星導航系統（BDS）。一般情況下，建構衛星定位系統需要在地面布局基準站，使衛星導航系統精度提高到厘米級甚至毫米級。

當年某國布局衛星導航系統，在包括中國在内的很多國家和地區建了幾千個基準站。2020年中國布局北鬥，該國卻拒絕中國在他們那裡建基準站，對大陸進行封鎖。

在這種情況下，李德仁組織團隊攻關，創造性地研究出中國第一個低軌衛星導航增強系統和室内外一體化亞米級手機導航定位系統。有了這些系統，中國的北鬥衛星在不到某國建基準站的情況下，定位精度達到了GPS同等水準，而且多項技術性能超越GPS。

這無疑是一個颠覆性的重大創新。這個重大創新成果的取得，意味着中國在這項高精尖技術上已經領先世界。目前，包括美國在内的一些發達國家正奮力跟進這項技術。

“坐地日行八萬裡，巡天遙看一千河。”針對大陸衛星遙感存在“成本高、效率低、不穩定、應用少”等諸多問題，李德仁帶領團隊提出一個極為宏大的計劃——200多顆衛星組網的“東方慧眼”星座計劃。

為了把“東方慧眼”擦得更亮，李德仁在衛星精度和品質上下功夫。衛星遙感分辨率從5米、3米、2米、1米做到0.5米，這一連串資料直覺記錄了中國衛星從無到有、從有到好的整個過程。

該團隊預計到2030年發射252顆衛星，包括高分辨率光學和雷達衛星、高光譜衛星和熱紅外衛星，形成“星網”。這些衛星将幫助人們對地球上的每個地方都看得快、看得清、看得準、看得全、看得懂。

“到那時，我們的衛星使用成本會更低，每個人都有望輕松使用衛星資料，從‘玩微信’到‘玩衛星’。這些衛星将為國家創造萬億級新質生産力，為人類社會可持續發展服務。”談及未來，李德仁滿懷憧憬。