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我国摄影测量与遥感的奠基人王之卓教授

学报编辑部 武汉大学学报信息科学版 2022-05-16

2019年是王之卓先生(1909-12-16——2002-05-18)诞辰110周年。为了纪念这位杰出的科学家、教育家、社会活动家、我国摄影测量与遥感的学科奠基人,同时较全面地介绍他的主要业绩,特重新刊发原载于《武汉测绘科技大学学报》1988年13卷4期的文章——《我国摄影测量与遥感的奠基人王之卓教授》。

我国著名遥感学家,科技部原部长徐冠华院士的题辞


文章共分四个部分,即:


  • 开拓我国摄影测量事业的先驱


  • 推动我国摄影测量和遥感事业全面发展的带头人


  • 执教五十年、精心培育测绘人才的一代宗师


  • 积极推动我国和国际摄影测量与遥感界学术交流与合作的活动家

(注:本文作者署名为 学报编辑部  摄影测量与遥感系,执笔人汪季贤,感谢李德仁同志提出的修改意见)


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王之卓教授是国内外著名的老一辈摄影测量与遥感学家,是中国科学院地学部学部委员(编者注:即后来的中国科学院地学部院士),国务院学位委员会第一届学科评议组成员,第5、6届全国人民代表大会代表,武汉测绘科技大学名誉校长。


1986年被匈牙利测绘学会授予“名誉会员”,1988年7月1日至10日在日本京都召开的国际摄影测量与遥感学会第16届大会上被授予“荣誉会员”的称号根据会章规定,全世界在这一领域健在的人中荣获该称号的不得超过7人


1939年2月王之卓教授在柏林工业大学获工学博士学位,是我国历史上第一个获博士学位的航测专家在摄影测量测图、空中三角测量、误差理论以及数字自动化和遥感技术方面有很深的造诣,有些方面在国际上也处于领先地位。



他不仅是国内外著名的摄影测量与遥感科学家、教育家和杰出的学术带头人,同时还是国际摄影测量与遥感学学术界的杰出活动家。早在1938年他就参加了在罗马召开的第5届国际摄影测量学会大会,而后又多次出席国际会议。




开拓我国摄影测量事业的先河



在空中三角测量方面



王之卓教授关于空中三角测量所提出的理论,对我国航测事业的发展起着奠基的作用。


50-60年代,我国航测是以立体量测仪为基础的“微分法”测图,测图的仪器是简单的。计算公式是近似的。相对定向的精度直接影响加密点的高程精度,平面辐射三角测量的精度直接影响平面加密的质量。


在此情况下王之卓教授提出了高山地区相对定向元素的公式及偶然误差累积的系统现象等理论问题王之卓:“高山地区相对定向公式”、“立体量测仪高程观测精度的估算",他在这些文献中指出,针对不同的地形选择合理的相对定向公式,及辐射三角测量中不仅要注意到系统误差累积的规律。而且还要考虑偶然误差累积的规律。


这些理论问题对提高航测成图的精度和缩短成图周期起到了重要作用,可使最弱点的点位精度提高约百分之十五王之卓:“偶然误差累积的系统现象及其在摄影测量中的应用”)


在普通全能仪上空中三角测量也是一种主要的加密方法。如何合理地评价其精度?如何合理地布设野外控制点的跨度?


1963年,王教授在题为“在全能仪上进行空中三角测量的精度估算”一文中回答了这些问题,提出了严密的航带网加密的精度估算公式。为航测野外控制点跨度的设计提供了理论依据。


不仅如此,该文为系统误差的讨论,以及物理方法测定摄影外方位元素情况下的精度讨论奠定了理论基础。



空中三角测量中系统误差的消除,是航测工作者关心的问题。在60年代,生产中同时流行使用二次多项式和三次多项式改正的方法,后者比前者需要更多的控制点,究竟哪种方法合理,当时尚无定论。


王教授在题为“空中三角测量系统误差的研究”一文中论证了二次多项式为航带网系统误差改正的主要形式,从而减少了野外控制点,提高了生产的经济效益。



在测图理论方面



变换光束测图理论曾在摄影测量发展的历史上起过重要作用,它解决了测图仪的物镜主距(或机械型的投影主距)与摄影机物镜焦距不等的矛盾。王之卓教授早在40年代就开始了这方面的开拓性的研究工作。


他在1943年《测量》专刊上发表了题为“航测垂直摄影光束仿射性之变换”的论文,针对当时德国蔡司工厂Topogon宽角物镜的发明,生产了焦距为10厘米的宽角航测摄影机,但是当时有的制图仪器多为常角物镜(主距=21厘米,象幅=18X18厘米),而且限于当时条件,欲设计与之相匹配的特宽角制图仪器,又存在着种种难以克服的困难,因而系统地提出了变换光束测图的理论。


他根据方位元素与视差的微分关系公式,导出了在光束改变后测图时,投影器方位元素与摄影时象片方位元素的关系,并指出:“此时光束虽经仿射性之改易,仍能得到重叠面内全面纵视差之免除,惟此时有一限制,即地面高程差与航高相较不能过大是也”。在此论文中,还推导出点位坐标由于仿射性改变后所发生之误差。


这篇论文的主要内容,于1947年用英文发表于美国的《摄影测量工程》杂志上,题为“Affine Transformation in Stereophotogrammetry"。在此文中还指出:这种仿射变换测图的理论,对当时美国发展的反光镜式的立体测图仪,如K.E.K测图仪、Multiscope、Mahan测图仪的测图状况,具有特别的意义。


在60年代,他进一步发展与全面地分析了苏联摄影测量学者所提出的在变换光束测图估况下利用过渡偏心的理论,并于1962年在《测绘学报》上发表了题为“在普通全能仪上进行变换光束测图的一些理论问题”的论文。


着重用解析的方法分析了“不加偏心”与“过渡偏心”情况下变换光束测图的理论、方位元素的解求以及模型之变形。并从二次小项的变形公式中直接导出了茹可夫理论,即为了抵消双倍偏心后所产生的高程变形,须加一个投影主距改正与像片旋角改正的二次小值。


茹可夫这一理论是从投影几何原理引出,而王教授是在分析二次小项变形的基础上直接导出的,结论简洁明了。


立体量测仪CT-2是一种分工法测绘等高线的仪器,它在我国摄影测量工作中起着重要作用。一般来说它只能用于丘陵地区的等高线描绘,但有些生产作业单位也将它用于山区作业。因此就产生了能否应用它作山区测图,在理论上是否存在着高差限值,以及怎样分析,这是当时生产上十分迫切需要解决的问题。


王之卓教授在1960年《武汉测绘学院学报》上发表了“对航测在生产和教学中一些理论问题的讨论”一文,从理论上正确地解答了这个问题,并指出了正确分析的途径:


“不宜于再从忽略二次项的角度来分析立体量测仪的高差限差问题”,而是从高差公式着手,因为它是通过左右视差较的量测而获得的。从而导出高差中误差与航高、某线以及量测左右视差较中误差的基本关系式,并从是否存在无线电测高仪成果两种情况讨论了量测仪的精度,这个结论对生产实践具有重要的参考价值。



后来又于1963年发表了“立体量测仪高程观测精度的估算”一文,将一般全能型立体测图仪定向、测图的误差理论推广到立体量测仪上,系统地推导了不同情况下(四点定向、六点定向以及是否预先安置β改正机械等情况)的误差理论,并得出了重要结论。论文对立体磺测仪描绘等高线作业,具有重要的参考价值。


1974年国家测绘局系统重建不久,当时急需解决全国1:1万测图的技术方案及总体规划,王教授及时地提出了“关于发展我国1:1万测图技术的一些意见”的书面报告,在报告中根据当时国际上摄影测量的发展水平,并结合我国已往的航测生产经验,对于测图区域网电算加密、外业控制、正射象片以及自动绘制等高线等问题,提出了系统的指导性意见。


在测图方案部份,首先提出了“争取做到每一张摄象片(包括两个相邻立体模型)能做一整幅1:1万地形图”,这是一个大幅度缩矩航测成图周期、提高生产效率的重大变革。报告中对摄影机象幅的选择、摄影比例尺、航向与旁向重叠度、摄影机类型、航高、测图仪类型、测绘精度均作了详细分析与指导。



在分工法加密的理论方面



分工法(或称微分法)是十分重要的加密方法,在我国的航测生产中起过十分重要的作用。其中“微分关系公式”可以说是整个摄影测量的基础,它被用于指导全能仪上定向作业,摄影测量的误差分析以及现代电子计算机上摄影测量计算工作基础。因此,国际上一些著名的摄影测量学者曾对此作过各种推演。


在40年代初期,这些“推演散见于各种刊物,但各有其特征而缺乏进一步的讨论与比较”。王之卓教授针对这一情况,于 1943年发表了“航空测量空中三角计算之微分关系公式”一文,对各种微分关系公式作了系统的推演与讨论,发展了摄影测量的基本理论,在文中指出“相对方位计算之结果,当应用于以x轴为主轴之核面角差微分关系公式,比较简单切于实用”,并导出了由此出发求其空中三角测量时实用计算公式。


事实上,我国解放后所采用的苏联的“解析法相对定向元素公式”均系属于这个转角系统。


在50年代,王教授继续在这方面作出了许多贡献,发表了“起伏地区航摄象片相对定向元素解算公式的研究”,“对法和无扭曲模型法加密高程原理的一些分析”、“扩展平面摄影三角测量各种方法的精度分析”等重要论文,进一步发展了分工法加密理论。



在正射投影技术方面



早在1916年就有人提出缝隙纠正的思想,到30年代左右德国的Lacmann教授与法国的Ferber先后在大多倍仪的投影器与测图仪上作了缝隙纠正的试验,但直到50年代才又有了新的进展,


例如1955年美国的Bean发展Ferber的思想,但原理没有什么改变,又如1959年苏联出现ΦTⅢ微分纠正仪,


这些设想与仪器多是采用大多倍仪的一个投影器或用它附加作为第了个投影器作缝隙纠正试验,由此其光学条件都是由投影物镜的景深范围予以近似地满足,而没有光学条件的控制器,另外这些仪器都是用作试验性质的。


在这样的情况下,主之卓教授独创性地提出了利用常规的具有严格的光学条件下控制器的第二类型纠正仪进行正射影象地图的制作,他于1959年提出了“缝隙山地纠正仪的设计”报告,在设计方案中利用我国拥有量较大的大型纠正仪与多倍仪相连接,构成了缝隙纠正的仪器。


由于大型纠正仪属于第二类型纠正,用它进行缝隙纠正,纠正理论比较复杂,王教授在此报告中详细推导了各种理论公式,分析了精度要求,系统地解决了这一方案的理论问题。


这一方案在当时是一项开创性的工作,但由于当时的技术条件,这一个设计方案没有实现。


18年后,即1976年初,我国测绘科学研究所提出的数控正射投影仪的方案,就是采用了用大型纠正仪作为缝隙纠正的主机,以后又进一步完善,成为目前国内使用的正射投影仪。



在发展和完善近代摄影测量平差理论方面



由于电子计算技术的发展和摄影测量数据获取质量的提高,为高精度摄影测量定位提供了可能。


大约在70年代,严格的光束法和独立模型法平差程序问世不久,王之卓教授就写出了“独立模型法区域网平差方法”和“摄影测量区域网构网方法提纲”,促进了我国独立模型法和光束法区域网平差程序的问世,指导了对平差理论精度,系统误差补偿,摄影测量验后方差分量估计等课题的研究。


到80年代初,王教授又及时缮文介绍摄影测量中的粗差理论,揭开了我们对最小二乘法和非最小二乘法平差中粗差检测和可靠性的研究,并在这些方面获得了具有世界一流水平的成果。


1984年,ISPRS第15届大会之后,王教授推荐其学生参加第Ⅲ委员会(联合平差的Ⅲ/1工作组),指导其博士生开展这方面的研究,现已完成了称之为WuCAPS(Wuhan Combined Adjustment Program System)的联合平差程序系统,在联合平差中数学模型的选择、法方程式的构建、质量分析以及可靠性矩阵QVVP的快速算法等方面,取得了可喜的成果,并将应用在高精度摄影测量联合平差进行数字地籍加密中,为探索利用GPS数据实现无地面控制的航空航天摄影测景定位创造了条件。



在发展在线空中三角测量方面



随着电子计算技术的飞速发展,以模型方式为基础的经典摄影测量理论发生了深刻的变化。空中三角测量的主要部分从仪器转向计算领域,解析空中三角测量的理论日趋完善,作业日趋成熟。


然而以往占统治地位的作业方式是观测仪器与计算机分离的所谓离线空中三角测量。虽然自60年代以来已有学者在在线空中三角测量方法及实施方面进行过探讨,


但直到1976年国际摄影测量与遥感学会第13届大会才第一次把在线空中三角测量作为有价值的课题列入第Ⅲ委员会的研究方向,并成立了解析在线空三工作组。10年来,在线空三正以它潜在的巨大生命力进一步向着纵深发展。


从60年代开始,主之卓教授就以他特有的敏锐力注意到当时在摄影测量学界刚刚开始酝酿的对于在线作业十分重要的动态型递归计算模式的讨论和研究。


1979年出版的《摄影测量原理》一书中,他更明确地指出在线空三“可以及时发现观测粗差加以改正……,但最大的效果是要设计一种运算方法,使得每一点的观测值输入到计算机中,立即能够算出这个点在整体解析解算中的影响,那就是说每加入或减去一次数据,不会导致前次已经完成的运算重新计算,这样则当观测完结时,整个运算也就完成了”。


80年代初期,王教授多次谈到应当开展关于在线空三的研究。他特别重视微型计算机和立体坐标仪联机。


作为一个具有广博学识的老科学家,他敏锐地感到“电子计算机、计算技术的发展,推动着并将继续推动着摄影测量学的发展”,“微型计算机和微处理器给予摄影测量及遥感制图工作者以往所梦想不到的技术手段”。


他认为将价廉物美、日新月异的微型机与已有的一大批立体坐标量测仪联机,实现在线空中三角测量,合乎中国国情,合乎解析空中三角测量发展趋势。


正是在王教授建议和关怀下,我校开展了在线空三课题的研究。


在人手少,无经验可借鉴的情况下,将我校航测与遥感系现有的一台微型机与国产1818立体坐标量测仪以及一台由外单位调拔进来,已废置多年的意大利TA3型精密立体坐标量测仪成功地连接了起来,实现了在线空中三角测量。


通过两个区域二百多个象对观测计算,加密成果满足测图要求,该课题已于1984年12月由湖北省教育厅组织,有国家测绘局、郑州测绘学院、长江流域规划办公室等30多个单位参加的鉴定会上通过鉴定。



该装置结构简单、使用灵活、操作简便,获得了与会者一致好评。特别由于其适合中国国情、利用已有设备、造价低廉且紧跟世界发展新水平,引起了代表们极大兴趣,纷纷要求尽快在国内推广。


目前该课题已向别的机种移植,在许多生产部门获得推广应用。



在摄影测量自动化方面



作为一个杰出的科学家,不仅要在本学科的某些领域内具有自己独特的创见,而且还要不断地了解和掌握国际上的新动向,并将其及时引进到国内,以促进我国科学技术水平的不断发展。


王之卓教授早在60年代初期就十分重视解析测图仪的研究,他为60级研究生制定了六大研究方向:


  • 电子模拟测图仪的设计

  • 缝隙纠正仪的设计

  • 自动立体测图的研究

  • 电子计算机在舫测中的应用

  • 静电摄影

  • 摄影影象质量的评定


其中第一个研究方向就是解析测图仪(因为Heleva的第一台试验型的仪器就是用电子模拟装置进行解算,后来才改成用电子数字计算机),当时由他指导的研究生顾天襄的论文题目就是“电子模拟测图仪设计建议方案与附属缝隙纠正装置。”


特别是在70年代以后,他在报告与文章中曾多次指出:


“摄影测量模拟型测图仪发展很少,新的品种不多,有些也仅仅是型号上的改变,摄影测量立体测图仪器以解析测图仪为主”。


到1988年,在测绘科学研究所工作的王教授的学生们经过了10年的研制和创新,终于成功地研制出较为成熟的我国国产的解析测图仪和正射投影仪。


JX一3 解析测图仪(中国测绘科学研究院与无锡测绘仪器厂联合研发的产品) 来源见水印


摄影测量自动化是摄影测量工作者所关心的另一个重要课题,我国有些单位也曾做过多次尝试。但是究竟应该走什么道路,用什么方式实现自动化,这是一个关键性的问题。


在70年代中期,王教授曾多次谈到我国的摄影测量自动化要走数字化的道路。1978年在我校第三次科学报告会上,他提出了“全数字化自动测图系统研究方案(讨论稿)”,


又在1980年初,在他的直接指导下写出了“全数字化自动测图系统的研究方案”一文,并于同年5月在由国家科委测绘专业组航测和遥感分组召开的方案审定会上通过了方案的论证,正式列为国家重点科研项目。


他在“研究方案”中明确指出:


“解决航测自动化的快速成图问题采用影象数字化的方式应该是方向性很强的一种办法,它不需要研制专用的光学器件和复杂的电子相关系统,而可以充分利用近代数字计算机发展的成果对影象进行数据处理,具有极大的灵活性和无穷的发展潜力”。


特别是他始终不渝地将摄影测量与遥感技术以及数据库紧密地结合在一起,指出“在当前的遥感技术中多数信息的获取,例如,红外扫描、旁视雷达以及多光谱扫描(MSS)等,其原始资料本身就是已经数字化了的,这就更适合于这种全数字化的自动测图系统。


另一方面在最终信息数据的存储方面总是将走向数据库这一途径,全数字化测图的方案也很自然地迎合着这种发展的需要”。


王教授的这些精辟的论述和在方案中提出的具体意见正在指导着这个课题的研究工作,并已取得了可喜的成果。


王教授在摄影测量方面做出的如此杰出的成就与贡献,除了他具有扎实的理论基础之外,更重要的因素还在于勤奋与事业心。


正如他在40多年前为同济大学测量系成立十周年写的“同济测量系的使命(编者注:见“武汉大学学报信息科学版”微信公众号四条)一文中所指出的那样:“想到我们创业与维持的艰难,更应该知道怎么爱护和珍惜它”,


他认为“我们学测量的人与学习其它学科不同,在本身学术方面立定了基础以后,还需要有推动事业的认识与精神”


王教授几十年来正是以这种精神,兢兢业业坚定不移地推动着我国摄影测量事业的发展。




      推动我国摄影测量和遥感事业全面发展的带头人



王之卓教授的遥感学术思想和实践活动,对推动我国航测事业现代化发展,对发挥摄影测量与遥感在我国四个现代化建设中的重要作用,作出了显著的贡献。



对遥感的科学预见



“人造卫星将会为测图人员提供编辑或修订地球上地形图的象片”,这是王之卓教授早在1965年对美国陆军测绘局利用人造卫星解决月球表面测绘问题的分析中作出的论断。


当时,人造卫星图象在美国还处于保密阶段,并且主要用于军事目的。只是到了1972年美国第一颗陆地资源卫星发射后,才使卫星图像解密转为民用目的。


在同一时期(1965年),当他在论述航空摄影测量科学技术的现代化发展时,对象片判读技术的发展,还有如下论述:


“今后将研究判读方面更广泛地应用电子放大器、立体处理器和应用计算机的可能性” 


“判读方面的另一种发展是彩色摄影和光谱彩色摄影的应用,特别是在某一些领域中的专题判读方面。自从能由人迼卫星获取摄影情报之后,外空间摄影的判读遂成为完全新的判读概念” 


“其次比较新的是雷达影象判读和电子影象或红外影象的判读等”


……


之后遥感技术中各类图象的目视判读和计算机自动分类技术的广泛应用,完全证实了王教授这些学术思想的正确性。


与此同时,他在论述卫星测图可能性时,还提出“由于象片的摄影高度很大,影象的象解力和比例尺将是一个问题”。


这个论点在当前遥惑发展中仍具有相当的现实意义,例如,美国的LANDSAT—TM和法国的SPOT卫星的主要改进之一,就是要提高卫星图象的分解力(从原来陆地卫星1、2、3的79 mx57 m,提高到30 m和10 m),以便改善卫星图象的测图能力及其它应用识别能力。


目前,利用SPOT影象进行解析和数字摄影测量处理的工作已在王教授指导下取得了成果。


总之,王之卓教授早在20多年前(编者注:即1970s)就预见到了航空摄影测量向遥感发展的问题,这正是他关于遥感的学术思想的始发点。



明晰摄影测量与遥感的关系



对于摄影测量与遥感之间关系的分析,是王之卓教授关于遥感的学术思想的基本组成部分。


自从1972年美国第一颗地球资源卫星(ERTS一1)成功运行,并获得大量世界范围的卫星图象之后,遥感技术及其应用在世界各国迅速地发展起来。首先得到的是农业、地质、林业、水利等遥感应用部门。


到70年代中期(1976年~1978年),在国际上许多有代表性的国家中(如美国、日本、联邦德国、法国和英国等),其测绘部门都很快地介入到遥感事业中去,并逐渐把摄影测量与遥感溶为一体了。


然而,当时在我国的测绘学术界及生产部门中,还普遍存在着把摄影测量与遥感分隔开来的现象。


例如,认为“遥感”代替不了发展成熟的摄影测量技术”、“遥感在其他部门收到一定的应用效果,但解决不了我们的测图任务”、“遥感技术是美国为了推销他们的产品而有意搞的宣传,未见得就有那样神奇的效果”等,


与此同时,其他的应用部门由于刚刚开始对遥感图象进行初级的应用,因而对摄影测量在遥感技术中的地位也认识不足。


这些现象都严重地阻碍着遥感技术在我国,特别是在测绘部门中的发展和应用。


在这种情况下,王教授鲜明地表达了自己关于摄影测量与遥感之间密切关系的论点。1979年4月至6月他随中国测绘考察团访问英国、法国、联邦德国期间,在联邦德国法兰克福大地应用研究所所作的“中国的航测”的报告中,明确地指出:


“遥感技术是摄影测量科技的一种重要应用,或者也可理解为摄影测量是遥感技术的一个分支“

“在现有的摄影测量科技人员中以及在摄影测量教学内容中我们要充实这方面(指遥感技术中的信息获取、数据处理、图象识别等)的知识”。


虽然当时测绘代表团并未把遥感列入考察内容,但王教授认真考察了国外测绘部门中遥感发展的状况,并在回国后的考察报告中更加系统地论述了他关于遥感的思想,其主要论点为:


 

航测与遥感技术没有本质上的差别



首先,遥感和航测获取地面信息的原理,都是根据电磁波的幅射,借助各种传感器来实现的。只不过“遥感记录的电磁波的范围要比航测使用的宽得多。但从发展中看问题,航测技术也没有理由永远限用在照片的狭窄的光谱范围内”。


其次,从信息的处理方法而言,“比较起来遥感偏重在物理方面,而摄影测量偏重在几何方面。但这个差别目前逐渐缩小了,因为遥感技术中也需要几何处理,而且逐渐更加强调了,反过来,航测绝不是单纯的几何处理,象片判读就不是几何处理,我们目前使用航空底片上很详细的信息内容长期以来没有得到充分利用,不注意开展专业判读.这是很不对的”。



      航测应该看作是遥感技术中的一个分支,航测应该而且能够为环境科学提供资料



从这个角度出发可以理解到航测与遥感之间的密切关系了。王教授在论述这个问题时还提出了“测绘科学为谁服务的问题”,他指出:


“我们常说测绘工作是国家建设的尖兵,一般总认为这是指为工程建设服务,例如铁路、公路、城市建设、森林、农业、厂矿等。现在还应再加上一个为环境科学服务的问题”

“航测跟地球科学是密切相关的”

“测绘科学至少在西欧已经跟环境科学分不开了”



      遥感数字图象处理技术,是制图自动化和航测自动化的基础



王教授指出,

“单纯由航测本身的发展来讲,也会考虑到遥感技术中现有的一些经验,也会走向接近遥感的途径”。

“在航测影象数字化的自动测图方案中对影象处理的一套技术,基本上是与在遥感中所用的技术大致相同”。

“数字影象处理将是摄影测量中一个新的作业领域”


王之卓教授的以上论点,阐明了摄影测量与遥感之间不可分割的紧密关系,指出了摄影测量必向遥感发展的趋势,提出了测绘科学应为环境科学服务的方向。


这些思想已经在测绘界,特别是测绘生产部门产生了很大的影响,为推动测绘界遥感技术及其应用的发展起了不可低估的积极作用。




推动遥感技术为国民经济服务



王之卓教授不但对遥感的发展有着鲜明的观点,而且有着不疲倦的实践精神。


他在同事中经常说的一句话是“光说不算数,要拿出成果来说明问题“,他自己正是这样身体力行的。


 一方面,他对遥感的教育非常重视。


在他的倡导和支持下,我校航测与遥感系于1980年成立了遥感技术教研室,并及时地在本科生中开出了《遥感技术基础》、《遥感图象的几何处理》和《数字影象处理》三门课,充实了学生的知识和技能。


与此相应,我校原航测专业也于1984年经教育部批准改为“摄影测量与遥感专业”,为全面培养遥感技术人才打下了基础。不少该专业的学生毕业后能较快解决遥感课题的应用任务,受到所在单位的欢迎!


同时,他对我校遥感技术骨干进行了呕心沥血的培养。


为了帮助有关教师编好遥感教材,他亲自开出许多有代表性的文献清单供他们参考,对于编出的教材初稿,仔细审阅。


在他的指导下航测系遥感教研组在1983年应邀承担了由中国地理学会环境遥感分会和中国科学院遥感应用研究所主编的《资源遥感的方法与实践》专著中第六章的编写任务。


文稿(约15万字)经他审阅后当即被第一次编审定稿会议通过,副主编来信说:“你写的大作已成为全书的开路章节,为全书的进展作出了范例”


他对出国进修遥感技术的中青年教师,始终满腔热情地帮助,从出国前的业务准备、向国外导师联系推荐、主攻课题的选择以致进修过程中具体业务难点的指导,他都积极关怀。


在他的关心下,仅遥感教研室,已派遣5人出国进修学习,回国的进修教师现已在遥感教学、科研的岗位上,为进一步发展遥感技术起着积极作用。


同时,他还通过带研究生的方式来培养遥感技术骨干,其研究生的课题,都具有把摄影测量技术与遥感技术相结合,为遥感应用服务的特点。例如:“DHM在改善计算机分类精度中的作用”等课题即是。


王之卓先生和学生在一起


另一方面,他坚持以“理论研究与实际应用相结合”的原则积极引导遥感科研活动的开展。


近几年来,在他的具体指导下,我校航测与遥感系遥感教研室积极开展了“遥感数字图象处理技术在洪湖水生植物分布调查中的应用”、“在NOVA—SCANDIG-FILMWRITE计算机系统上建立遥感数字图象处理应用软件库”、 “陆地卫星象片在航测纠正仪上的仿射变形纠正”、 “江汉湖群围垦变化的遥感测定和遥感多时相图象按高程分层分类法—咸宁县土地利用状况的遥感调查”等课题的研究。


这些课题既从遥感方法上进行了研究,又为环境保护、农业规划等应用部门提供了科学的测定数据。


这些成果分别通过了由湖北省教育厅、省科委及省环保局主持的鉴定会,得到了与会专家很高的评价。


有些成果数据还被湖北日报、长江日报、人民日报、中国环境报及文摘周报等报刊引载,有的论文被国外研究单位来函索取,有的专题内容和图件提交到国际会议上交流和展出。


航空、航天遥感技术作为获取基本地理信息的手段,为各式各样的地理信息系统提供了基本条件。


在王教授关怀下,我校在城乡规划、管理和计算机辅助设计等方面也迈出了可喜的步伐,已完成了黄石、随州、襄樊等城市的计算机辅助规划设计,得到了建设部和城建规划部门的好评。


与荷兰ITC合作建立的“城市测量、规划和管理教育中心”业已建成,并向全国招生。新的“信息工程”专业经国家教委批准,现已迎来了第一批新生。


此外,他还积极关心社会上的遥感技术开发工作。1984年11月,在他的热情支持下,在湖北省科委的主持下,成立了“湖北省遥感中心”。


全省20个学校、科研、生产单位的代表一致请他担任“中心”的主任委员,以协调并指导全省的遥感工作。



明确提出测绘学科内部各专业向“综合”方向发展的趋势



王之卓教授紧紧跟踪世界科学技术发展,不断地提出自己的设想。最近几年,他多次谈到测绘科学发展前景的一些看法。并作了以下论述:


“当前,整个世界正在经历着新的技术革命,当代科学发展却相反地表现出“综合”占主导地位的特点。


许多学科由它的中心走向边缘,形成不同学科间相交界内的边缘学科,这些边缘学科有时却有强大的生命力量,似乎存在一种“边缘效应”,迫使人们不断努力去开拓占领和扩大自已知识结构的边缘,多少有点象是在“改行”,其实并非如此。测绘科学也不例外


电子计算机和空间技术的发展极大地影响着当代测绘科技,传统的方法和观念受到了冲击,使测绘学科内部各专业以及与其他学科的联系更加密切,也同样表现出“综合”的特点。


首先看看测绘学科内部各专业间的关系。


  • 地图制图与遥感技术的结合早已成为明显的发展趋势,实际上两者已经交织在一起,航空摄影测量与遥感技术间存在有大量的交叉内容,在今后摄影测量数字化的发展中这两门专业的科技内容,更加日趋一致;


  • 计算机辅助制图技术既属于制图范畴,也属于摄影测量范畴,数据库的建立和使用几乎涉及到测绘学科中的各个专业,摄影测量高精度区域网加密可以达到地面上几乎厘米级的精度,在一些应用中已经可以代替属大地测量范畴的次级三角测量


  • 全球定位系统(GPS)的利用本来是大地测量中的主要发展,也可用于工程测量、海洋测量,而摄影测量中利用GPS作为辅助数据进行区域网平差已经成为摄影测量加密方法的大方向


  • 至于工程测量、海洋测绘则与大地测量、摄影测量和地图制图学间的关系更是明显


当代的科学技术都在走一体化及理论体系的整体化,其“综合”的范围要比上述大得多。在这样的背景之下产生了控制论、信息论、系统论、传输论等高度综合的学科,有些“论”已经进入到地图制图学的理论中了。


更进一步,当代科学技术的综合、交叉且不限于自类科学的内部,而将扩充到社会科学,形成为自然科学与社会科学相互交叉的被称为科学学,管理学,决策科学和思维科学等等的软科学。


这种科学发展的历史规律,必然也会在社会科学中得到反映。大地测量学在联合国公布的基础学科分类中列入《地球科学和空间科学》类。


目前我国大地测量方面已经布测了全国天文大地网,1982年进行过大规模的整体平差,近几年建立了全国卫星多普勒网,其成果若单纯用于测图的目的已经很够用了。


今后大地测量的发展方向是为地学研究、空间技术和国防建设服务。大地测量与地球动力学的相关性越来越紧密,大地测量不仅为地球动力学提供数据资料,而且要结合地球动力学进行科学研究。


摄影测量学的一个分支近景摄影测量用于考古、生物医学、交通事故、建筑物变形、原子核研究、体育运动、弹道轨迹、材料科学等,也应该不限于仅提供数据资料,应该进入到那些有关学科领域的边缘,才能获得更大的发挥。


也就是说只有掌握了跨学科的科学知识才有可能解决科学领域的重大问题。”


这些论述对测绘科学事业的发展,将起到积极的作用。



指明“人工智能”与“专家系统”在测绘中的应用



王之卓教授在谈到“人工智能”与“专家系统”在测绘中的应用问题时指出:


“人工智能是研究如何处理知识问题,包括知识的获取、知识的表示和知识的利用,使机器人能象人那样进行逻辑推理和思维。


专家系统是人工智能的一个主要研究课题,它是一种计算机软件系统,即事先将有关专家知识、经验总结出来形成规则,以适当形式存入计算机中建立知识库,然后采用合适的控制策略对原始数据输入进行推理、演译作出判断、决策,起到专家的作用。


人工智能和专家系统,本是当代计算机专业研究发展中的重点课题,它们的初级形式已在测绘科学中初露头角。


有些测绘有关的部件冠以智能的名称,例如“智能接口”指的是一种用以联接一台微型计算机与几台立体坐标仪的接口,该接口不但要完成立体坐标仪量测值的传送而且还有数据处理和控制各个立体坐标仪的功能;


还被称为“智能传感器”的,是遥感技术发展中的一种新的传感器,使信号和数据处理功能逐步与传感器相融合,并且最终合并于传感器内,它能够在单一部件内完成数据采集,数据处理和存储以及信息提取等。


联邦德国汉诺威大学创造有所谓的“测地机器人”(Georobot),系利用一台能够架在经纬仪上的测距仪构成,现在正在改装电子速测仪,装有两只步进马达,以驱动测距仪作方向转动和竖向转动,同时也计量转动的角度。


该仪器与一架计算机联接后,在所观测的一系列目标点上安有四面体反光镜,则计算机可以按程序规定的时刻起动仪器,使大致转向预定的目标,然后开始扫描搜索,一直到测距的回光信号最强时再测距。


如果按指定方向搜索不到回光信号时,仪器还能根据同时获得的气象等参数自动判断原因,决定是继续观测下一个目标,还是暂停观测。该系统还可以根据统计资料自动调节哪些区域要加强观测,那些地区可以减少观测。


日本研制成功的图象理解系统(SIGMA)是一种航片理解的专家系统,可对航片中的物体进行判读理解;法国也报导过遥感影象的机助判诀试验;


加拿大国家研究院(NRC)创制成IRI-D256型视觉系统,在工业中用以自动摄测物体的三维空间坐标;我国南京林业大学提出“森林遥感专家系统”;


美国研制中的第三代地图,要求不仅供数据、显示图象而且能使地图“智能化”。这种地图能根据地形特点,向指挥员建议行军路线和可能的作战方案,帮助指挥员“出谋划策”。预计将在80年代末期供作战或演习使用”。


他的这些论述对培养人才的方式和钻研课题的选取无疑是有所裨益的。




      执教五十年,精心培养测绘人才的一代宗师



王之卓教授不仅是国内外著名的航测与遥感学家,同时又是我国测绘教育家。自1939年他在德国获得博士学位后,就开始致力于我国的测绘教育事业,为创建、振兴和发展我国的测绘教育辛勤工作至今。


在长达五十年的教学生涯中,历尽坎坷,倍受艰辛,呕心沥血,精心耕耘,培养了大批的测量专家和测量工作者,可谓桃李满天下。


他对测绘教育事业的卓越贡献赢得了全校师生和广大测绘工作者的爱戴和尊敬。




著书立论、桃李芬芳



解放前后,王之卓教授始终活跃在我国高等院校的讲台上。解放前历任中山大学教授、上海交通大学工学院院长、校长等职。


在此期间,他与夏坚白、陈永龄教授合作编写了《航空摄影测量学》、《大地测量学》、《实用天文学》、《测量平差法》等一整套完整的测绘教科书,从此结束了我国测绘教育史上只能借引外国教科书的历史


在德国留学时,陈永龄、夏坚白、王之卓与友人合影


解放后,他历任青岛工学院教务长,武汉测绘学院航测系主任、副院长、名誉院长等职;先后主持编有《平面测量教程》、《测量实习》、《航测新技术》、《航空摄影测量学(上、下册)》、《摄影测量原理》等教科书。


其中《摄影测量原理》是摄影测量学的一本经典著作,曾荣获1982年优秀科技书目一等奖,授奖通知书中评议说:“此书理论严密,系统性强,反映了当前国际上摄影测量的最新成就,有重要的理论和实践价值”。


该书出版后一销而空,国内外读者纷纷来信索求,为此已决定再版。



在国家教委组织的全国高等学校首次教材评优活动中。王之卓教授编著的《摄影测量学原理》又荣获特等奖,这是全国几百所高等院校1976年~1985年间数千种教材中评选出的22种特等奖之一,为此李鹏总理接见了王之卓教授。


正如国家测绘局发给我校贺信中指出的那样:“半个多世纪以来,王之卓教授把自己全部精力和心血无私地奉献给了他所从事的教学和科学研究工作,为我国培养出了一批又一批的摄影测量与遥感方面的高级人才,为我国摄影测量与遥感事业赶超世界先进水平作出了卓越的贡献。


《摄影测量原理》一书,正是王之卓教授多年教学与科学研究实践的结晶,是一部代表我国摄影测量理论水平的科学著作”。


同时王教授又编写了《摄影测量原理续编》,并于1986年出版,此书及时地反映了摄影测量技术的最新发展,其中遥感技术占总篇幅的百分之四十。


王教授极为重视教材编写工作,亲自编写,态度极其严肃认真、一丝不苟,若由中青年教师编写,他则亲临指导,并为之开列参考文献清单,完稿之后又通篇审阅,逐段逐句修改。


因而,凡他参与编写出版的教材,都具有内容新颖,科学性强,论证透彻,图表完善等特点,深受师生和广大读者的欢迎。



呕心沥血、发现和培养测绘英才



对于提高教育质量,讲好课也是重要的一环。王之卓教授亲自给学生讲课,他讲课深入浅出、论证透彻,既讲科学的现状,又讲科学的将来,使程度不同的学生乃至辅导教师各自都有收益,为青年教师讲好课作了示范。


他特别注意对研究生的培养,从选题、考试、录取、指导等各个环节都付出了极大的心血。发现人才不仅满腔热情地精心培养,而且还为其创造进一步进修和深造的条件,如在联邦德国获得博士学位的李德仁同志便是一例


李德仁教授现任国际摄影测量与遥感学会第Ⅲ委员会主席,他是我国摄影测量与遥感界第一个在该学会中担任学术带头人这一重要角色的学者。


1990年,王之卓和李德仁在ISPRS第三委员会国际会议上


王之卓教授培养的一大批本科生、硕士生、博士生,目前在数字摄影测量与自动化测图、高精度摄影测量定位理论与方法、资源环境信息系统、遥感技术、近景摄影测量与机器人视觉等方面的理论与实践上都有较高的水平,是生产、教学和科研方面的骨干力量。


王之卓教授为我国测绘教育事业做出了杰出的贡献,他既是一位学者、专家,又是一位杰出的测绘教育家。


我们不仅要学习他那渊博的学识,更重要的是还要学习他那勤奋精神与坚定的事业心,为继续推动我国测绘事业的发展贡献毕生的精力。




积极推动我国和国际摄影测量与遥感界学术交流与合作的活动家



王之卓教授是著名的科学家、教育家,而且还是一位社会活动家。几十年来,为促进我国摄影测量与遥感事业同世界的交流与合作一直活跃在国际舞台上。


早在1938年他在德国柏林高等工业大学攻读博士学位时,就参加在罗马举行的第5届国际摄影测量学会大会。


新中国成立后,他多次率领中国测绘代表团参加国际学术会议,考察、谈判测绘合作事业。特别近几年来,他不顾自已高龄,仍然率领代表团出国参加各种学术会议,作学术报告。


在此期间积极宣传我国测绘事业,特别是摄影测量与遥感的发展成就,增进了国际知名学者对中国的了解。


例如:


1979年随中国测绘代表团访问英、法、德三国时,对外国学者作了“中国的航测”的报告;


1983年参加东南亚地区摄影测量与遥感教育会议时,作了“中国的航测与遥感方面的高等教育”的报告;


1984年出席第15届国际摄影测量与遥感学会代表会议时作了题为“在东南亚地区建立测量与测图高等教育体系的可能性及其必须的课题”;


1984年出席亚洲遥感会议时作了题为“中国的遥感事业”的报告;


回国后,他又及时地把国外的学术经验向国内同行介绍,以推动我国的摄影测量与遥感事业。


同时,他还邀请国外遥感专家来我国讲学和进行学术交流。通过这些方式,以促进我国测绘界的遥感技术向世界先进水平迈进。


以下是王之卓教授从1934年至1988年7月参加的历次国际测量界学术活动的情况介绍:


1934年至1935年在英国伦敦大学帝国学院学习,获得工程师文凭;


1935年至1939年在德国柏林高等工业大学学习,获得特许工程师及工学博士学位;


1938年参加在罗马举行的第5届国际摄影测量学会大会;


1945年至1946年去美国考察航空测量一年;


1956年率领我国测绘界代表团去瑞典参加第8届国际摄影测量大会;


1956年出席捷克斯洛伐克社会主义国家测绘勤务会议;


1958年出席匈牙利社会主义国家测绘勤务会议,1960年与中国代表团去莫斯科参加中苏测绘合作的谈判;


1979年去英国、联邦德国、法国考察测绘事业;


1980年出席汉堡第14届国际摄影测量与遥感学会大会并在荷兰参加摄影测量学术讨论会;


1981年9月去美国国际测绘局考察并谈判有关测绘的事宜;


1983年5月出席马来西亚东南亚地区摄影测量及遥感教育会议,任中国代表团团长;


1987年6月出席巴西第15届国际摄影测量与遥感大会任中国代表团团长;


1986年6月应匈牙利测绘学会邀请前往匈牙利接受该会颁发的荣誉会员证书并进行参观考察;


1988年7月去日本东京参加第16届国际摄影测量与遥感大会,任中国代表团团长;


最近王之卓教授又收到联邦德国摄影测量与遥感学会主席的来信,邀请他于1989年2月赴德参加王之卓教授获得博士学位50周年的庆祝活动,介绍中国在摄影测量与遥感方面所取得的成就。


1989年,王之卓等访问德国柏林大学


总之,王之卓教授半个多世纪以来,把自己全部精力和心血都无私地奉献给了祖国的测绘教育和科学研究工作。我们要学习王教授对测绘事业兢兢业业勇于进取的奋斗精神,谦虚谨慎平易近人的高尚品质和团结同志一道工作的优良作风。为实现祖国四个现代化的宏伟目标,为测绘事业的振兴和发展,有一分热发一分光,争取在各自的岗位上做出优异的成绩。


制作:王晓醉


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