高端访谈|武汉大学姜卫平教授：探海滔天 追星揽月 征途是星辰和大海
The following article is from 中国测绘学会 Author 中国测绘杂志
点击图片上方蓝色字体“慧天地”即可订阅
本文转载自中国测绘学会，内容摘自《中国测绘》2019年第12期，文/本刊记者：郝哲，原文标题：姜卫平：探海滔天 追星揽月 征途是星辰和大海，本文标题有改动，版权归原作者及刊载媒体所有。
早在今年1月，姜卫平主持的“海洋测绘和内陆水域监测的卫星大地测量关键技术及应用”项目获国家科技进步二等奖时，记者就和他有过短暂的接触。
姜卫平（中）与团队获国家科技进步二等奖
近日，他获得“全国十大测绘科技创新人物”荣誉。11月12日，记者终于在武汉大学信息学部的教学实验大楼精准“定位”并“捉”到了他。他告诉记者，自己20多年来一直致力于高精度卫星导航定位、卫星海洋测绘、坐标框架等领域的理论、技术与工程应用研究。从青春年少到不惑之年，他的漫漫征途从浩瀚无垠的宇宙到波澜壮阔的大海。
他说感谢中国测绘学会给了他这样一个展示成果的机会，也非常感谢全国测绘界的朋友对他的信任和认可，正是因为大家的支持，他才能获得这项荣誉。
虽然是初冬，但姜教授亲切而谦虚的笑语、平易近人的态度，让记者心里感到暖融融的。
20年如一日致力卫星数据分析
记者：您的研究方向是卫星导航定位、坐标框架和卫星海洋测绘，能否介绍一下您在这三个领域的主要成果？
姜卫平：我们大地测量的一个重要任务就是精确描述地球的形状及外部重力场，也就是了解地球是什么样的形状、质量怎么分布。了解这两方面内容需要精确测量出地表（陆地和海洋）的位置。那么位置怎么描述呢？坐标基准是必不可少的，不然我们说珠穆朗玛峰的高度是8844.43米，相对的是哪个基准面呢？又如，武汉位于北纬30度31分，又怎么确定的呢？正是因为我们定义了赤道是零度，向北是北纬，向南是南纬，这才能准确描述武汉的地理位置。这就是坐标基准的意义。目前我的一项主要工作是利用卫星导航定位基准站来定义我们地球坐标基准，即建立地心坐标框架，并确定其与我们国家或区域坐标框架之间的联系。
第一方面工作是卫星导航定位基准站网数据处理及建立方法。卫星导航定位的原理是首先由少数的地面基准站来确定卫星的位置，有了卫星的位置，用户终端接受卫星发射信号后，就可以根据卫星的位置确定终端所在的位置。基准站建立在地表上，一方面由于受同一区域构造应力场控制，存在构造运动，另一方面受地球物理效应作用，存在非构造运动。所以要想准确知道某个地方某个时刻的位置——比如武汉大学卫星导航定位技术研究中心楼顶上某个基准站1年后的精确位置，就要知道确定它的运动速率。而在很长一段时间里，我们一直认为它是线性变化的，但通过研究，发现它的运动实际上是非线性的。如何把这种线性和非线性精确地分离出来？我们建立了兼顾地形改正与水文模型精度的精密环境负载模型，它目前是国际上最精确的环境负载模型之一。后与国际地球物理流体中心主席Tonie van Dam教授合作，提升了模型的可靠性，其中的大气压负载模型被最广泛使用的ITRF（国际地球参考框架）用来评估非线性运动对全球参考框架的影响，也被美国麻省理工学院研制的GAMIT软件用于计算环境负载。
目前，在自然资源部登记的中国的基准站就有近7000个，这些基准站的数据量相当庞大，我和我的博士生一起做了一个无模糊度整体处理模型，将效率提高6倍，整体处理基准站个数从传统的不超过100个提高到1000个以上，而且还提高了定位精度。此外，我从1993年就开始从事基准站网数据处理工作，到分析2000年中国第一个连续运行基准站网（CORS）的数据，到2005年的第一个省级CORS，再到全球CORS，我都一直在计算、处理和分析这些数据。
第二方面工作是坐标框架建立。从1996年开始，我就在刘经南院士的指导下开始了这项研究工作。当时我们建立的还是静止不动的坐标系，我作为主要数据处理研究人员，分析了国家A级GPS网，参与建立国家坐标框架。但是，事实上地球是运动的，用于表征坐标框架的基准站也是运动的。像中国位于欧亚板块，武汉这里的块体大概每年会移动3厘米左右，从1996年到现在有23年了，一共就有69厘米左右。所以我的第二个工作就是精确确定卫星导航基准站的速度场，实现了区域坐标框架由厘米级、静态到毫米级、动态的建立和维持。
以上两项工作基本都是在陆地上展开的。而71%的地球表面是海洋，海洋的形状不知道，地球整体的形状也不可能完全获得。以前我们海洋测绘都是通过船只来测量，如果要将海洋全部测量一遍几乎不太可能。我们利用卫星测高技术来测量海面的高度，用卫星导航定位系统来获取位置，用卫星重力技术来确定海洋质量变化和重力场，这样一来可以有效获取全球的海洋大地测量信息。
每一个测高卫星遵循一定的轨迹，在星下点测量出来的也只是海洋的一部分区域的数据，而卫星的星下点轨迹空间分布相隔100公里甚至200—300公里，这也就意味着这几百公里海域没有测量数据；此外，测高卫星测量的时间分辨率是10天到35天甚至更长，这些都阻碍进一步获取海洋测绘的精确数据。在李建成院士的指导下，我们提出了一个方法——测高卫星全组合交叉技术，将不同时代、不同类型的测高卫星数据放在一起处理。通过不断的努力，我们将空间分辨率从三、五十公里提高到三、五公里，精度由早期分米级提高到厘米级，范围由中国海域扩展到全球海洋。
记者：这其中，有哪些研究成果与国家经济建设有直接的关联？
姜卫平：基准站网是全球卫星导航系统（GNSS）及其增强系统重要的基础设施之一。其不仅是建立全球、国家和区域坐标参考框架的基础设施，也是提供导航位置服务应用的系统平台，还是揭示和认知固体地球物理变化等地球科学研究的一种重要观测手段。我们的研究成果成功用于国家和江苏、湖北等近20个省级的连续运行参考站系统以及广州等近40个城市级地基增强系统的建设，解决了大规模GNSS基准站网整体解算难题，建立了高精度、动态区域坐标参考框架。同时，也在湖北、浙江等气象部门的数值天气预报、灾害性暴雨监测分析中得到应用。此外，坐标框架方面的成果在国土、交通、水利等行业也得到推广应用。
在海洋测绘方面，我们的研究成果广泛用于浙江、江苏等近20个沿海区域数字高程基准构建，以及跨海岸带和岛礁建设工程，解决了海域重力等信息不足的问题；还用于地理国情监测重大工程，获取了青海湖等湖泊水位变化，解决了无水文观测站湖泊水位监测的难题；也被韩国、土耳其的科研机构用于深度基准转换等工作，在部分海域被证实精度最高。
乐在其中 科研是事业更是兴趣
记者：您攀登了一座又一座的科研高峰，您认为科研的乐趣在哪里？
姜卫平：有不少人可能会认为做科研比较枯燥，但是我确实乐在其中。为什么这么说呢？首先是态度问题，如果你喜欢做某个事情，就会觉得很快乐。从读书时代开始，我就很喜欢做一些自己不会的东西，把自己不会的技术研究透、掌握好，把自己喜欢做的东西做出大家都认可的成果，这样就更开心了。其实，这也就是把兴趣当作一项事业来做。
记者：那对于在“攀登”的过程中遇到的挑战，您是如何应对的？
姜卫平：中国有句古话叫“人生不如意之事十有八九”，遇到问题是正常现象，遇不到才反常。原来年轻的时候，我遇到小问题会不吃饭、不睡觉来解决，后来我发现冰冻三尺非一日之寒，这些问题有的需要一、两年甚至十年、二十年更长的时间来解决，那么我就需要摆正心态，不再焦急，锲而不舍地攻克这些难题。
我也经常和我学生讲，首先要明确自己的目标——自己到底喜欢做什么，人只有做自己最喜欢的事才拥有快乐的心态和最大的耐心，然后在做的过程中即使遇到困难也不怕，通过夜以继日的努力，自然而然就会把事情背后的问题尽可能解决，即使不能完全解决，也能一定程度上的解决。
记者：现在科技部高度重视科技成果转化，您认为我国当前科研成果转化情况如何？存在什么问题？
姜卫平：科技成果转化是科技转变成现实生产力的重要途径，是实施创新驱动发展战略的重要任务，也是科技支撑供给侧结构性改革的关键举措。现在国家非常重视科技成果转化，地方政府也把它提到了一个很高的高度，比如湖北省政府出台了数十条促进科技成果转化的政策。目前很多科研人员也愿意去做，但不得不承认的是也存在不少问题。我对此想谈谈两个问题。
第一个问题是，通常科技成果转化成为成熟的工程化产品还有一段距离。科研人员往往重视解决问题的技术或者理论，但是成果转化需要的是符合市场需求的大众化产品。比如，科研人员研发了一个样机，有不少功能，但是不懂专业的老百姓却不知道如何使用。换句话说，这个技术产品只有专业人员才会使用。但是从技术到成熟产品的这段距离，往往不被重视，这项我称之为“工程化”的工作，科研人员不愿意涉足，因为他觉得技术问题才是我的重点；企业也不愿意花经费去做这个东西，他们希望这项技术拿来就能直接投入批量生产、进入市场。这两个环节之间的脱节问题，我认为非常严重。
第二个问题是科研人员和企业关于转化成果产品的管理、销售和升级等方面的观念不同。对于转化成果产品，科研人员想主导，投资企业也想主导。对于科研人员来说，研究成果就像自己孩子一样是他的心血，所以在产品管理、销售和升级过程中，难免会插手干预，无法彻底放手；而企业则认为他们已经花钱购买了这项技术，怎么进行改变是他们的权力。类似这些观念不同也影响了科技成果的转化。比较好的做法是：科研人员专注技术研发，投资企业负责管理和运营等。
责任与勤奋是创新的基石
记者：作为大学教授，您通常是怎样勉励自己的学生的？
姜卫平：我经常和我的学生讲，科研工作要具备这三个精神：责任、勤奋和创新。
我特别喜欢讲“责任”这个词。我认为它应该放在很多关键词的前面，处于首要位置。人有很多角色，像我是大学老师、科技工作者，同时也是一名共产党员，多重身份意味着多重责任，如果我们所有人把自己身份具备的责任和义务都做好了，科学事业会怎么样？国家会怎么样？世界会怎么样？
我是一个教育科技工作者，把教学和科研工作做好是我应该做的，这样想就不会觉得辛苦，就像父母养育子女一样，这是他们的责任，不求子女回报，即使累也感到开心。
第二个关键词是“勤奋”。当你选择一个领域开始努力的时候，就需要勤奋的精神。如果你喜欢这个，你会发现自己其实会不由自主地沉浸其中。从学生时代起，我始终保持对教育科研事业的敬畏之心，努力不懈地工作，无怨无悔。只要不出差，我几乎天天都在实验室里算数据和编程，不知不觉，一天天、一年年过去了。这个过程，就是“勤奋”吧。
第三个关键词是“创新”。“苟日新，日日新，又日新。”我们身为科研工作者，更应该具有创新精神与创新能力。但是，创新虽然非常重要，却不能强求。要想创新，首先要达到一定的高度和具备雄厚的基础。很多工作，我们先不要说创新，而是要先减少差距，赶上领先者方能谈创新。创新能力是在坚守和勤奋的基础上厚积薄发的。
记者：您现在是武汉大学卫星导航定位技术研究中心的主任，您对于中心未来的发展有什么样的希冀？
姜卫平：武汉大学卫星导航定位技术研究中心始建于1998年1月。中心以卫星定位导航及相关领域的基础理论方法研究、新技术的推广应用及“高精尖”人才培养为主。在刘经南院士的带领下，中心取得了很大的进步。目前，中心不仅是国家卫星定位系统工程技术研究中心，而且也是国际全球卫星导航系统服务组织（IGS）世界三大数据与分析中心之一，还是国家科技部指定的导航与位置服务全国科技服务业行业试点单位。同时，中心也是全球连续监测评估系统（IGMAS）分析中心和北斗数据与分析中心。可以说，中心是国际上具有影响力的卫星导航领域研发与创新平台及人才培养基地。
今后中心将进一步瞄准国家导航与位置服务的重大需求和导航定位领域的学科发展方向，不忘初心，积极攻关，锐意进取，开拓创新，努力成为卫星导航系统技术引领与应用示范基地，建成世界上一流的卫星导航领域研发与创新平台及人才培养基地，为我国卫星定位导航及相关领域的发展作出贡献。
采访结束后，姜卫平送给记者一本自己撰写的书《GNSS基准站网数据处理方法与应用》。在书中，他写道：“二十年来，作者一直从事GNSS基准站网的数据处理工作，可以说是乐此不疲，甚至是‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴’。”
这不由得让记者想起王国维在《人间词话》里提到做学问的三重境界——
“昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。”
“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。”
“众里寻他千百度。蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。”
姜卫平的科研境界也是如此，“独上高楼，望尽天涯路”，确定科研方向，夜以继日地努力，厚积薄发，科研成果其实已在“灯火阑珊处”。
在序言末尾，他写道：“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，我们也期待在不久的将来，他的探索和研究能给我们揭开更多关于星辰和大海的奥秘！
声明：本文为《中国测绘》原创文章，授权合作请在本公众号留言，或致电：010-63881401。
内容转载、商务活动、投稿等合作请联系
微信号：huitiandi321
邮箱：geomaticshtd@163.com
欢迎关注慧天地同名新浪微博：
ID：慧天地_geomaticser
武汉大学测绘学院邹进贵教授：春风化雨润心田，言传身教育栋梁
南京大学李满春教授：要敢于挑战那些爬坡过坎的事情
武汉大学资源与环境科学学院杜清运教授：执丹心一片，绘春华秋实
《慧天地》敬告
《慧天地》公众号聚焦国内外时空信息科技前沿、行业发展动态、跨界融合趋势，探索企业核心竞争力，传播测绘地理信息文化，为测绘、地信、遥感等相关专业的同学提供日常学习、考研就业一站式服务，旨在打造政产学研用精准对接的平台。《慧天地》高度重视版权，对于原创、委托发布的稿件，会烦请作者、委托方亲自审核通过后才正式推发；对于来自网站、期刊、书籍、微博、微信公众号等媒介的稿件，会在作者栏或者文章开头显著标明出处，以表达对作者和推文引用平台版权的充分尊重和感谢；对于来源于网络作者不明的优质作品，转载时如出现侵权，请后台留言，我们会及时删除。感谢大家一直以来对《慧天地》的关注和支持！