李德仁院士自述-中国卫星“从无到有”与“从有到好”（下）
【前文提要】李德仁院士自述-中国卫星“从无到有”与“从有到好”（上）
编者按：
这是一篇短文，也是武汉大学测绘遥感学科的发展史，更是中国测绘遥感学科的进步史。读完掩卷，你会惊觉前进的每一步都走得如此艰难而昂扬，也会感受到学科发展，不断创新的重要性和必然性。
持续创新让学科出彩
测绘不仅在理工科领域有大显身手的空间，在人文社科领域也有“用武之地”。。
我的老师王之卓先生曾说过；“跟着外国人走不叫创新，开拓国家科学发展需要，为实现还没有实现的目标去努力。这才是真正的原始创新。”
地球空间信息要为大众服务
做卫星遥感，不仅要准确定位地面上某一个目标的位置，还要把它解释出来，这涉及国防、环境、土地利用、灾害分析等多个领域。具体来说，就是着眼于现实需求：研究一个灾区在哪儿，房子倒了多少，滑坡在哪儿，河流堵塞了几条，造成了什么后果。把这些信息告诉需要的人，总结起来就是四个 W，即 Where，What，When，What Change。这样地球空间信息就达到了 Geoinformation for All 的应用程度，也就是“为人人服务”，“为大众服务”。
那么，如何体现四个 W 的服务水平？我归纳为 4 个“Right”，即 RightTime， Right Place， Right Data， Information and Knowledge to Right Person。（4W的具体含义可以参照院士论坛|李德仁：从对地观测卫星到对地观测脑（2017年第2期））
我们一步步把地球空间信息科学提升为服务的科学，在规定的时间，在需要的地方，把正确的数据、信息、知识，送给需要的人，这样我们就把整个学科延伸到一个更高的服务科学的水平。这也是我们这个学科现在和未来需要继续努力的。
国家减灾中心联合实验室成立，我和张祖勋院士任首席科学家，用气象环境卫星做干旱水灾预报、干旱检测、水灾检测。后又成立了环境灾害遥感应用科技组，刘良明教授为负责人，每个月向国家测绘局提供一份全国植被覆盖指数，反映地表植被覆盖状况。
2008年汶川地震，我们接到消息说：唐家山倒下来，把湔江堵了，洪水涨得很快，形成堰塞湖，屯了近 3 亿立方的水。如果堰塞湖漫过来，会危及下游的城市，尤其是我国重要的核工业基地绵阳，后果不堪设想。当时全国有七线阵航空扫描仪的机构不多，拥有机载激光雷达系统的机构更是少之又少，武汉大学是为数不多的同时拥有这两个设备的机构。于是，我们主动请缨，协助抗洪救灾，由于时间紧迫，我们就在机场租了个会议室研究泄洪方案，派马洪超教授团队带上高精度仪器去灾区，及时获取航飞数据，准确找到了泄洪点，解决了堰塞湖险情。
接着我们还做了一件利国利民的好事。一架军用飞机失事，找了三天三夜都没有线索。我们的设备上天在可疑区获得大量数据。通过三维多光谱景观建模，定位了三个可疑点，果然找到了失事飞机。马洪超因此成了抗震救灾模范，成都军区在表扬信中写道：“你们积极响应，主动请缨，积极参战，发挥科技优势，在提供直升飞机失事疑似位置方面给与了无偿的大力支持，对准确确定失事飞机位置起到了重要作用。”
关于救灾应急，我认为要建立一个集成系统。因为灾害时刻在变化，涉及的单位错综复杂，如果每个单位搞一个系统，系统与系统之间会有重合或冲突。为了提高效率，就要避免重劳动，注重分工协作。所以我们提出要做大系统，做“系统的系统”，英文称为 system of systems。
测绘不仅在理工科领域有大显身手的空间，在人文社科领域也有“用武之地”。
我的夫人朱宜萱教授在香港认识了敦煌研究院院长樊锦诗教授，她的先生彭金章是武汉大学历史系教授，主要研究历史和文化遗产，常年驻守在敦煌。2005年，我和朱老师带格林教授参观敦煌，樊锦诗院长热情地接待了我们。她对我们说：“像敦煌这样的文化遗产，不可复生，也不可能永生。”我就想到可以用测绘遥感技术解决敦煌莫高窟文化遗产的保护，把它们拍下来，导入电脑中，做成真三维数字敦煌，不就在数字中永生了吗？
这样我们就开始了敦煌文化遗产保护项目，朱老师带队，从 158 窟的释迦牟尼卧佛像做起敦煌整个城市和鸣沙山整个大区都使用航空激光雷达测量。做崖面，沿着崖面的沟进去，深入到每个洞里。运用地面激光雷达把整个敦煌地区的三维地形图做出来。由于崖面比较高，就用 20 m 升降梯来回移动在 0 m、5 m、10 m、15 m、20 m 的高度，做多次的激光扫描，把敦煌崖面的三维扫描出来，精度为 3 mm。
我的博士仲思东教授用他发明的四目立体摄影系统去扫描石窟群中段的标志性建筑——九层楼，数据量多且是自动化的，就这样做了九层楼和月牙泉的三维重建。他的博士论文写的就是《四目立体摄影系统用于摄影测量的研究》。
多种方法结合使用，有房子有结构的用摄影测量，沙漠区用机载激光雷达，崖面用地面激光雷达，洞穴内用手携式激光雷达，再加上高精度数码相机，各有所长，相互弥补。470 多个洞窟，我们一个个做。这个项目得到了世界教科文组织的认可。之后，我们和敦煌研究院申请了一个国家973 项目，研究三维重建、色彩恢复和可视化表现。由李清泉教授牵头在做，朱老师也有参与。
我们的文化遗产保护不再是囿于传统的形式。这充分体现了人文社会科学也可以用现代科技手段进行研究，历史学家解读文献，我们让历史在数字中永生。
创新永无止尽
我的老师王之卓先生曾说过；“跟着外国人走不叫创新，开拓国家科学发展需要，为实现还没有实现的目标去努力。这才是真正的原始创新。”原始创新的过程相当艰辛，因为立项审批需要专家同意，获得其他人的认可是一个漫长的过程，难免耽误了时机。
2003年，我们在全国率先做了武汉市街景影像，当时国外没有，相关部门对此表示怀疑，就耽搁了研究进程。三年后，美国人做出来了。街景影像隐含着重要的现实意义和历史价值，相当于数字化的清明上河图。清明上河图的历史价值在于它真实再现了当时经济社会景象，街景影像也能够记录人们的衣食住行，描绘城市特征，反映社会变迁，相信在未来大数据时代，对不同时相街景影像的数据挖掘，也会显现出重要的政治、经济和文化价值。
此外，原始创新需要宽松的政策支持。孙中山先生有句话：“先知者先觉，后知者后觉，不知者不觉。”搞创新就是先知先觉。一方面，我们要争做先知先觉者；另一方面，国家应当对超前创新给予宽容，允许失败。
创新永无止境。10年前，我提出建立天基互联网，将天上的几百个卫星囊括到一个网络中，使任意两颗卫星都可以产生通信联系，使数据处理在天上自动完成，这样就可以把对灾害的响应速度提高到 1 min以内。
我们为这个设想足足准备了 8 年，现在终于在国家自然科学基金委立项着手研究了，这也是未来 5 至 10 年，在互联网+时代，地球空间信息技术协同创新中心的主要工作。
实现天基互联网，单靠我们自己的力量是不够的，还需要导航、通信、组网的人，所以我们就采取协同创新中心的方式，联合中国航天科技集团、清华大学、北京航空航天大学等核心协同单位共同组建，一共有 7个研究方向、18个研究团队。
同时我们还邀请了武汉大学的相关团队加入，让尽可能多的武大人参与到天基互联网的建设中，为我们学校的长远发展创造条件。
2002年，我们建议发射高分辨率遥感卫星，国家采纳了；2014年，高分辨率商业化应用卫星的建议，国家也采纳了；对于组建天基互联网、实现天地互联网大集成的设想，我满怀期待。
本文节选自《不停歇的创新——李德仁院士学成归国 30 年回顾》，作者为李德仁院士，2016年武汉大学出版社出版。
《武汉大学学报·信息科学版》编辑部已得到李德仁院士和武汉大学出版社的授权，在微信公众平台转载本书部分内容。
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