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测绘名家故事丨中国解析空中三角测量的开拓者

寓公剑 慧天地 2021-09-20

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文章转载美篇,根据原测绘研究所胡广伦所长提供资料及相关公开资料编写,版权归作者寓公剑所有,转载请联系作者授权。



中国解析空中三角测量的开拓者

——测绘名家故事之二十三


1977年的春天,南岳衡山,薄雾缭绕,青翠欲滴。测绘科学技术人员胡广伦、韩挺瑞、孙伯年、邹中汉等,站在山顶上远眺,一览众山小,心旷神怡,格外兴奋。因为,在衡山脚下,举办了业内第一个空中三角测量区域网平差(简称区域网平差)培训班,培训了来自多个测绘单位的几十名测绘技术人才,他们圆满完成了培训任务,为科研成果转化为生产力培养了骨干,开辟了道路。


在衡山之巅(从左到右:赵述基、胡广伦、段洪云、韩挺瑞、邹中汉、孙伯年、杨先宏)


区域网平差是利用电子计算机对测区内多条航线的数据统一平差,以获取立体像对测图所需要的足够数量的控制点三维坐标,其目的在于最大限度扩大野外控制点布点距离,省略内业相邻航线间的接边工作,是单航线向多航线解析空中三角测量跨越的一项新技术。


培训班结业合影(1977)


在第一个区域网平差程序推向全军测绘单位之际,作为该项目的课题组长,胡广伦凝眸远望,似有所思,10多年来,研究、推广电算加密新工艺的攻关艰辛与成功后的快乐,在头脑里若隐若现。


1962年至1964年,胡广伦、常本义与课题组同事们利用中国第一代计算机(103机),开发了电算加密新技术,并成功地应用于中国与巴基斯坦边界测图,拉开了中国解析空中三角测量的序幕。但是,鉴于103机存储容量、计算速度以及即有测量理论、方法的限制,只能以单航线为单位进行加密,野外控制点布测现状未能得到改变。鉴于此,实现多航线区域网平差,成为胡广伦及其课题组研究的新方向。


进入20世纪70年代,国产第二代晶体管计算机(DJS—21,简称121机)研制成功并批量生产,1969年之后各测绘单位相继装备了121机,加之空中三角测量理论与方法的进步,为开发区域网平差提供了基本条件。


DJS—121机使用参考资料及穿孔机           

1973年初,胡广伦调回重建于武汉的测绘研究所,受命继续开展区域平差研究。他一方面继续完善单航线电算加密的生产程序和生产流程,一方面从理论上探索区域网平差问题。 


121机的计算能力与区域网平差的计算需求差距很大,首先要解决“小马拉大车”难题,也就是解决在存储容量和计算速度有限的计算机上,解算包含大量参数的特大方程问题。为此必须简化区域网平差的数学模型,探讨优化算法。在武汉的珞珈山下,在秀丽的东湖之滨,在研究所的实验室里,为研究区域网平差,胡广伦带领科研人员与作业队技术骨干组成的科研团队,送走了一个个难眠之夜,打开了一个个技术瓶颈,迎来了一个个欣喜的突破,最终形成了一个可行的基本技术方案。


武汉珞珈山下的实验室

  

胡广伦记得毛主席那句名言,精通的目的全在于应用。因此,他把应用视为科研的出发点与归宿点。显而易见,科研成果如果束之高阁,其应有价值就不能实现。在实践中,胡广伦认识到,打通科研成果到生产应用的最后一公里,和测绘生产单位合作研究,是科研成果尽快转化为生产力的一条捷径。
  

经过上级协调,1974年下半年,由胡广伦、邹忠汉与生产单位技术骨干孙伯年、韩挺瑞组成课题组,开展区域网平差在生产中的应用研究。随着课题研究的深入及应用范围的扩展,陆续参加课题研究工作的还有赵述基、汪晨、段洪云、杨先宏等科研人员。


大山中参与应用试验的测量单位

  

科研单位与生产单位结合,科研人员与作业人员结合,优势互补,为科研成果快速转化为生产力铺平了道路。胡广伦带领课题组通过大量公式推演,简化了解算法方程,将7个参数分为4个平面参数和3个高程参数,用“平—高迭代法”求得模型变换参数,再通过三维空间相似变换,获得地面点的空间坐标。进而,采用了边建边组、循环分块方式简化法方程,使法方程阶数降低了40%左右,减少了存储空间,缩短计算时间近三分之一。
  

1976年7月,课题组利用实际数据完成了试验工作,形成了比较完善的区域网平差工艺流程,编写和出版了《模型法区域解析空中三角测量基本理论和程序》。于是,上级决定,将区域平差正式纳入《航空摄影测量内页作业手册》,并修改了外业手册中的布点方案。从1977年上半年开始,在所属测绘单位推广区域网平差。在推广这项新技术工作中,胡广伦成绩突出,1977年底荣立个人三等功。


推广的测量程序
       

区域网平差受到国内同行的关注,这一通用性技术相继被陕西测绘局、山西测绘局等全国多个测绘单位采用,有力地推进了全国测绘部门解析空中三角测量科学研究,以及在测绘生产中的应用。胡广伦和课题组同事总结经验,写成《模型法区域平差建立简化方程几种方法的比较》,发表在《军事测绘》1978年第6期上。


1978年3月,全国科学大会召开,区域网平差课题荣获全国科学大会优秀成果奖。接着,胡广伦作为课题组的代表出席上级科学大会,并被评选为先进科技工作者。


       

为了提升区域网平差的效能,胡广伦与韩挺瑞研究出模型法自检校区域平差新方案,有效消除和补偿了系统误差对区域平差结果的影响。他们合著的《模型法自检校区域平差》,发表在《测绘通报 》1981年第5期上。胡广伦、韩挺瑞又联合测绘单位的朱建华、刘柏林、蒲体信组成课题组,将航摄时获得的高差仪和水平面数据作为控制条件,开展了利用相对控制条件的模型法区域平差研究。1981年编成模型法区域平差MQ—81程序,并于1982年8月开始在军队和地方测绘单位推广应用。其成果写成《利用相对控制条件的模型法区域平差》,发表在《测绘通报 》1982年第6期。1983年4月,课题组编写与发行《模型法区域平差MQ—81程序作业手册》,在中国测绘界大力推广。当年,此项研究成果荣获省部级科技进步三等奖。1980年,胡广伦晋升为副研究员。


胡广伦


科技创新永远在路上。随着长城86/360微型计算机投入应用,胡广伦敏锐地意识到,将微机与多台量测设备连接,通过模数转换技术,在量测设备上加装直尺光栅,采用智能接口和优化平差算法,就能取消穿孔、校对的人工作业,实现观测、区域平差的一体化。于是,1983年开始,胡广伦牵头,由航测和光机电多学科技术人员——胡广伦、邹忠汉、史世平、潘万军、张天祥、黄峻晓、陈年生、赵松达、王玉珠、樊高明等组成的科研团队。同年9月课题立项,经过两年协力攻关,创制了MOAM 联机空中三角测量系统。


1985年2月,举办培训班,在国内率先推出MAOM微机联机空中三角测量系统。这是我国第一个应用微机与多台立体坐标量测仪相连接,实现观测、记录和区域网平差一体化的空中三角统测量系统,对于实现空中三角测量解析化,意义深远。为此,胡广伦1985年12月荣立个人三等功一次。这项创新成果,在1986年全国计算机应用展览会上获得国务院电子振兴领导小组纪念证书,1987年7月上级部门专门为该项目出版了《测绘专辑(第19期)•联机空中三角测量系统科技文选》,并于1988年荣获省部级科技进步二等奖。


MOAM联机空中三角测量系统


联机空中三角测量系统是军民融合两用技术,多个地方测绘部门购买了该系统。具体推广工作由邹忠汉、张天祥、史世平和1001工厂的参研人员实施。在陕西省测绘局的作业室里,在与山西省测绘局、陕西煤田地质测绘大队等同行的交流中,在贵州测绘局、甘肃省测绘局的测量仪器上,……胡广伦和课题组的同事们既是老师,也是学生。同时,在推广应用中,针对各单位的不同作业流程,研究相关融合问题,不断完善联机空中三角测量系统,在实践中彰显知识的力量。


 胡广伦及其团队致力电算加密研究20多年,成果丰硕,并及时把科研成果向国内测绘单位推广,为促进中国空中三角测量生产方式的根本改变做出了重大贡献。可以说,在坚持科研与生产相结合,坚持变革常规生产方式,始终追求卓越的道路上,胡广伦是一位坚定的开拓者和成功的领跑者。


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