武汉大学潘正风教授:守望在工程测量路上的杖朝老人
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2019年,是中国测绘学会工程测量分会成立30周年,作为中国测绘学会25支机构中,规模最大、跨行业最多、历史较为悠久的一个分支机构,工程测量分会在促进科技创新、推动技术交流和科学普及方面发挥着越来越重要的作用。作为工程测量领域的权威人物,潘正风为我国工程测量事业的发展奉献了毕生精力,值此分会成立30周年之际,我们特赴武汉大学,对他进行了专访。
采访进入正题后,潘正风结合自己几十年亲身经历,让一幅伴随着我国改革开放大开发、大建设而一同发展起来的工程测量事业图景在我们面前缓缓铺开。
上世纪80年代及此前,我们国家基本上还没有较长距离的隧道,因为凭当时的技术,想在山区里做一个隧道控制网有很大难度,而长距离隧道贯通测量需要布设隧道控制网。到了90年代末,GPS在我们国家开始得到应用,除了在大家熟知的大地测量领域,在工程测量领域其应用也相当广泛。无论是在公路、铁路还是隧道工程的测量上,高精度的GPS控制网均有优异的表现,因此它也成为目前控制测量的主流方法之一。
潘正风提到了正在施工的大瑞(大理至瑞丽)铁路,该条铁路穿过高黎贡山的隧道长达34.5公里,是目前亚洲最长的铁路山岭隧道,这么长的隧道,若没有GPS控制网,将难以确保贯通测量的准确性。
除此之外,测量仪器精度的不断提高也为工程测量工作带来了越来越大的便利。潘正风特意提到了高精度全站仪,90年代以前,全站仪的测角精度虽然很高,但测距精度还很低,无法达到精密测量的要求;后来,全站仪的测距精度逐渐提高,施工放样可以直接把点定下来。当前流行的自动全站仪更是可以在测量完之后自动识别目标,不再需要人工照准,大大缩短了工作时间,为测量人员节省了精力。
“没有这些仪器的发展,工程测量很难做”,潘正风说道,但是在谈到测量仪器未来的发展时,他也坦言现今单个仪器的测量精度已经基本到了极限,往上已无太大的提升空间。“下一步(仪器)的发展可能是在智能化方面进一步得到提高,并配合一些专用设备,使仪器的功能更加多样”。
1988年10月16日,是一个值得被中国科技史铭记的日子,在这一天,凝聚中国几代科学家心血的北京正负电子对撞机对撞成功。也许很多相关领域的科研工作者清楚地知道这个“庞然大物”为我国的科技发展做出了多大的贡献,却难以想象建造过程中科学家们所经历的心惊胆战。建设期间,潘正风参与了其中直线加速器精密安装测量的工作,而管道即将铺设完成时的一次精度测试,令他至今仍心有余悸。
1986年冬,当时直线加速器的管道已经铺完了一半,另一半要接上直径20厘米的塑料管,随即便要展开正式的精度测试。一切仿佛都在控制中,只等精度的顺利达标。然而试验了多次,精度还是停留在不合格的1.5毫米,专家们都急了,在地下6米的加速器隧道内百思不得其解。
潘正风和同事平常都是早早吃了晚饭就下到隧道,一直工作到第二天中午才上来吃午饭,而那一次他们上来后根本吃不下饭,晚上又匆匆地下去了。他们把安好的管道又一节节撤掉,每撤一节就测一下,看看问题到底出在哪。最后,终于在一节管道里发现了“罪魁祸首”——一团不知被谁不小心留下的棉纱。把棉纱一拿掉,精度立马就到了预期,潘正风紧悬的心终于落地。
当然,这只是类似的精密工程测量工作中无数个心惊胆战中的一个,搞工程测量工作总是容不得一点瑕疵,不仅得有精良的技术,还得有强大的心脏。潘教授跟我们分享了学生时代老师讲过的一个经典反面例子,说是以前莫斯科修地铁的一位测量总工,在隧道预备实现贯通的前一天由于太紧张,复算出来的结果显示无法贯通,遂自杀。后来隧道正常贯通后,开庆功会找他才发现人没了。
所以,测量工作有时不仅要解决“一团不小心混入的棉纱”的问题,更要练就心细胆大的科学精神。
2006年,潘正风就从武汉大学测绘学院退休,至今已经过去了快13年,但他的目光从未离开过工程测量领域一步。就在采访前一天,他才刚从外地奔波回来。能感受到他工作行程的紧张,更能感受到这种紧张带给他的并非困扰而恰恰是乐在其中,就如他指着自己脑袋,乐呵呵地告诉我们:“现在趁头脑还清醒,要继续做下去。”而他说的“继续做下去”,则是指继续为我国高铁测量技术的完善做相关研究。
2006年,在潘正风即将退休之时,他参与到了武广铁路高精度测量的工作中。武广铁路是我国第一条自主设计的时速达350公里的标准高速铁路,多方面技术都存在着一定的挑战。
当时武广铁路已经开始施工,但尚未进行高精度控制测量。刚好潘正风那时正在做精密三角高程测量的课题,由于时间紧迫,铁路设计院的专家就找到他,问他精密三角高程能不能测武广线的二等水准,敢不敢做。他的回答也很干脆:可以,敢。就这样,潘正风带着他的团队亲身参与到了武广高铁的建设中。回想起这段经历,潘正风说这是一次偶然降来的机遇,但是机遇从来不会给毫无准备的人。在这之前,他们就已经做了多次试验。试验最开始就从学校到东湖的路上开始,后来又去了107国道,所有的试验结果都显示精度达到了要求,所以才有了潘正风说出“敢”的底气。
“搞工程测量没底气不行”,这也是潘正风强调的一句话,因为测量涉及到下一步具体的生产活动,来不得虚的。拿打隧道来说,过去是“钻爆法”,打偏了可以纠正过来,但现在长隧道均采用大型机器掘进,一旦挖到里面无法贯通,整个机器就卡在隧道里废掉了,造成的损失是不可估量的。
当然,潘正风不仅仅关注铁路的施工过程,我国拥有世界第一的高铁运营里程,这样庞大的运营里程更需要注重后期的维护测量,他也正在进行这方面的研究,以便铁路维护人员能在短时间内高效率地完成路线检修。可以说,潘正风退休后的大半时光,都在为铁路测量工作着,他还告诉我们他认识了很多铁路上的朋友。这下,他是真正参与到我国铁路建设的前前后后,成为一位铁路人了。
北京正负电子对撞机直线加速器(受访者提供)
“工程测量是工程建设的尖兵,是工程施工的眼睛”,这是在今年工程测量分会成立三十周年纪念视频中潘正风说的一句话。他对此的解释是,工程建设一开始,测量人就要先去打头站,所谓“工程建设,测绘先行”。要修铁路了,测量人员首先要到现场把地形图测绘出来,提供给设计人员进行线路设计,工程才能进入实质的施工阶段,所以叫尖兵。而“眼睛”则是指施工过程中对高精度测量的保证,没有工程测量的“火眼金睛”,就没有施工的精确。
基于工程测量的“尖兵”和“眼睛”的角色,潘正风希望更多人能认识到工程测量的重要性。他对国内一些大工程不重视测量感到有些遗憾,也为工程测量研究人员不能参与到足够多的重大工程中进行锻炼和提升感到可惜。因为技术的提升和突破需要在实践中实现,很多问题在一般的情况下并不会有机会发现,况且没有哪一种作业方式适合于所有工作场合。另外,潘正风也希望工程测量不要止步于已有的成果,而应注重以更透彻的理论研究促进更高质量的工程建设。但理论的研究通常需要实践的验证,因此,他一直有一个期盼:国家能对工程测量有更多的关怀,能在经费上给予更多的支持。
关注潘正风后期发表的学术论文,能发现其中有不少涉及到城市基础地理信息系统的建立问题,这位年近耄耋的老人,还在用他逐渐喑哑的声音,呼吁建立好城市地理信息系统的基础数据,以促进空间数据的互通共享。他为什么要去“掺和”这样一件大多数人不愿意花时间去整合的事情呢?
“这一块是很大的问题,这对我们城市地理信息系统往后的发展是一个障碍”,潘正风还是心系行业发展。
实际上,空间数据的来源主要就是地形图,但是现在的地形图大部分是用美国的AutoCAD来成图,这就导致成图符号化而非真正的数字化。一条管线上有探测点、窨井等不同符号,这在地形图上就只能分不同符号来连接。潘正风认为,要实现城市地理信息系统的共享,必须进行基础数据的整合,这得进行顶层的设计,先有典型的示范再做全面的推广。最后,潘正风还是反复强调,技术层面的难度都是可以去克服甚至不存在太大难度的,关键在于高层能有充分的认识,进行自上而下的推动。
采访结束时,潘教授一直送我们到楼梯口,我们叫他回去,他还定定站了一会儿,让人联想到无数次他也许正是这样,站在终于铺好轨道的铁路边上,思考这次的测量工作是否做得足够完满。八十杖于朝,他对工程测量事业的热爱和期盼,从来不会因为年龄的增加而减少。我们只希望,在工程测量发展的道路上,他的守望能更长久一些!
武汉大学测绘学院
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