2024年6月24日,全国科技大会、国家科学技术奖励大会和中国科学院第二十一次院士大会、中国工程院第十七次院士大会在北京人民大会堂隆重召开。这是获得2023年度国家最高科学技术奖的武汉大学李德仁院士代表全体获奖人员发言。新华社记者 姚大伟 摄
引言
去武汉大学采访的归途,高铁上,抓起李德仁送给我的《空间数据挖掘理论与应用》乱啃一气。不好啃。书中绝大部分内容都在我的知识边界之外。却让人兴奋,有一种越界的快感,这快感,刺激也激励着我。回到自家书房,一边回放采访录音,一边在一片陌生的知识原野跋涉,似乎漫无目的,又有一种面对无限丰富而来不及采撷的欣喜。
人生,打开窗户与不打开窗户,真的不一样。一个人,能看到的风景永远少于看不到的风景。采访李德仁,为我打开了一扇未曾开启过的门窗,我看到了前所未有的风景。很兴奋。也多少有点沮丧。那是因为知识的无限丰富性,让人联想到生命的有限,人的渺小。庄子曾说『吾生也有涯,而知也无涯,以有涯随无涯,殆已!』。今天,在信息大爆炸的时代,『有涯』与『无涯』之间的关系,又反方向撕大了许多距离。
真是沧桑巨变!今天的知识的边界与获取知识的可能,显然不是庄子的想象力所能想象:计算机以高速计算为中心,把软件从硬件中剥离出来,促进了信息传播的‘电子化’与‘自动化’。互联网以网络为中心,把计算机相互关联,突破了信息的局部限制。移动通信以用户为中心,让机器紧随用户运动,解除了物对人的束缚。物联网以应用为中心,自动识别物体,实现了人与信息的互联互动。云计算以服务为中心,通过整合专业技术,优化资源配置;大数据以数据为中心,在全体数据中挖掘知识,突破了样本的采样随机性……”
这些科技的进步与应用,直接导致了什么?说来有点像反讽,直接导致:人们对空间数据的解析能力远远小于空间数据的生产、传输和累积能力。因而产生了这样的悖论:数据过量而知识贫乏。面对持续增长的海量信息与数据,而人们事实上已经没有时间和精力来面对这么多由『计算机』『互联网』生产出来的数据和信息。
有分析数据:有史以来至2003年,人类共创造了5EB数据。在先秦,在诸子百家思想高度繁荣的历史时期,有多少数据容量?没有人精确统计过,可以想象,那时的数据量应当不是很多。即便如此,庄子依旧会发出『生也有涯,知也无涯』的感概。今天,据统计,2011年一年中所产生与复制的信息总量超过了1.8ZB。请注意!数量单位1ZB (Zettabyte 十万亿亿字节)= 1024 EB。预计2020年,全球数据使用量将达到35.2ZB,需要376亿个1TB硬盘来存储。以上说法和存储单位对专业以外人群也许不那么直观。举一个直观的例子:“发现‘上帝粒子(希格斯玻色子)’的欧洲大型对撞机(LHC)每秒产生大约700MB的数据流,仅2012年就存储了26PB的数据,如果把每年的数据装入光盘叠加成塔,高度将是珠穆拉玛峰的2倍多”。
这还只是某个单项、单年度的数据量级。空间数据海量且以几何量级增长,导致大量信息相互遮蔽,加之许多信息自身“内容残缺、精密有误、重复冗余、格式矛盾、类型不同、结构不一、尺度不同、标准差异、过时失效、错误异常、动态变化、局部稀疏……”等等等等,已成为有污染的数据,且互为污染源。
当海量信息遮掩一切,面对信息大爆炸所造成的另一层意义上的环境污染,灾难!这个词汇,像一个急剧推到眼前的巨大特写镜头,一个迎面而来的撞击,令人心旌摇震。
这就是我们身处其中的世界,我们是不是该『遥感』一下这世界到底怎么了?我们怎么才能找到合适的对策与方法?正如我们希望经济发展不致污染环境一样,科技进步是不是也要尽早防止并尽量减小高速增长的负面值?!
那么,我们的未来呢,会不会被大量数据信息(包括被污染的信息)掩埋?!我们当下迫切需要正视的是不是如何袪除遮蔽?是不是亟待寻找方法与途径过滤筛选我们所面对的庞大信息,从中简捷的找到有用的知识与信息。
置身于这样一个大的时代坐标,梳理我的采访记录,审视测绘、遥感、『RS,GNSS,GIS』等等等等,似乎都有了学科之外的意味。由李德仁创建的“李德仁方法”,由李德仁在国内首先提出的“三S集成”,还有“天基信息”、“地球空间信息科学”“卫星互联网””空间数据挖掘理论与应用”等等,也多出了诸多意味深长,似乎不能单纯用“科学”二字一言以蔽之。我猛然发现,原来这个生于1939年的五院院士,不仅有着年轻人的锐气与朝气,还是一个有着浪漫主义色彩的『诗人』。李德仁最明显的特征是:不满足于既有的学识与成就,他喜欢不断地拓宽学科边界,在讲究细分的科学和学科面前,他似乎更注重于整合。而整合本身其实是一种文化或诗性的思维。
采访李德仁,给我上了生动一课。『学海无涯』不错,然而,一个勤勉的人,一个进取的人,一个始终瞄准前沿知识的人,必将取得常人都不能取得的成绩,铸造常人难以企及的辉煌。
如同我们面对世界庞大信息的困扰,我手头也有李德仁许多著述,通过阅读、网络检索,梳理了许多资料,采访录音也由语音变成了文字。我沏了一杯杯茶,在书桌前思来想去,如何入手描写我的采访对象并把他真实生动地呈现给读者?一直在困扰我!
李德仁首先是一个摄影测量与遥感学家,德国斯图加特大学博士,瑞士苏黎世联邦理工大学名誉博士。他的名字后面缀有一串符合他学术成就与身份的头衔:武汉大学教授,博士生导师,中国科学院院士,中国工程院院士,国际欧亚科学院院士,美国纽约科学院院士,国际宇航科学院院士,武汉大学学术委员会主任,测绘遥感信息工程国家重点实验室学术委员会主任,中国测绘学会理事长,武汉“中国光谷”首席科学家,国际摄影测量与与遥感学会名誉会员。历任全球对地观测卫星委员会中国副主席和一体化全球观测战略伙伴关系联合主席之一,亚洲地理信息学会创会会长,国家有突出贡献的中青年专家,国家973计划专家顾问组成员,国务院学位委员会评议组成员,国家自然科学基金委员会学科评议组成员,国际摄影测量与遥感学会第3委员会主席(1988-1992)和第6委员会主席(1992-1996),测绘遥感信息工程国家重点实验室主任,原武汉测绘科技大学校长……
沿着李德仁的学术道路,从测绘,到遥感,到地球空间信息学,似乎从几何学开始,借助现代科技的翅膀(遥感、计算机、网络、移动)飞到了信息科学,从单一学科走向多学科交叉集成的新学科,并试图建树新的建筑于跨学科之上的学科理论体系。李德仁从测绘、遥感出发,始终走在科技创新的前沿,始终面对严峻的现实,一步一个脚印,走到今天。而今天,李德仁所追求的则是在无限大的空间数据中挖掘我们的未来。
一、起点是一座“小岛”
起点是一个常用词汇。基准点,则是一个科学术语。打开李德仁的人生册页,起点是一个小岛。当他步入测绘学的殿堂,似乎也可以把这里视作他人生的一个基准点。
溱潼古镇曾是里下河四面环水的小岛,今天,从地貌上我们已经看不出曾经的岛的形态。当李德仁院士跟我叙说他幼时的记忆,开头便说:『小时候的溱潼,是一个岛。周边都是水,没有桥。镇中,有一条东西流向的夹河穿镇而过。夹河两岸,是镇两边的街面。有三座拱桥:中石桥、东石桥、西石桥。我家在北岸,靠近中石桥,有一个李卫记灯笼挂着。』
从岛的地貌特征去想。在里下河这个极其低凹的大的水网地带,有这么一座小岛,没有船,人进不来,也出不去。这里曾经出门是水,到处是水。除了船什么交通工具也用不上,这意味着外面的世界几等于无。当年,不管你沿着哪条道,往哪个方向走,走到水边,路就没有了。许多当地农民尤其是女性,一生一世呆在被水网缠绕的乡镇,连县城都没有去过。在这个环境中生活的人,没“有”是一种常态。可视环境中没“有”,使人耽于想象,于“无”中生“有”。
这里是李德仁生身之地。把时间钟面上的指针后移至1939年12月31日中午,李德仁在这里出生。如今,能清晰记得那个瞬间的人应该不会很多,院士也已经年届八十。年届八十依旧精神矍铄的李院士对我说:“我在溱潼生下来,在溱潼呆了整整十一年。”
溱潼古称秦泓。地处南通盐城泰州三市交界处,旧有『犬吠三县闻』之说。这里河港交织、气候湿润,境内多处发现麋鹿化石遗骨和出土新石器时代的石斧、石器。溱潼一度临海,夏商时属扬州,春秋时属吴。这里水草丰茂,麋鹿『千百成群』,农民『不耕而作』。镇区四面环水,波光粼粼,环境优美,素有「水乡明珠」之称。四面环水,佐证了李德仁关于岛的记忆。
溱潼古镇有一颗千年万朵茶树王,在院士故居院外,李德仁奶奶曾经住过的地方。春天,来到溱潼古镇山茶院,一棵古茶树依墙根而生,树冠如盖,只见一大团辉煌的红色,浓艳如喷薄的朝霞,煞是好看。树龄千年,纵然不易,总还是见过不少,不算太罕见,然而,千年茶树竟然可以那样地劈头盖脸地开花,竟然开出如此长久的花期,就让人不得不惊讶了。
李德仁诞生之际,这颗茶树就生长在这,一年一度,开放出千枝万朵。
李德仁说:『后来夹河填了,修了马路。非常遗憾。河两岸原来有一些做竹器的人家。』因为镇中的河流被填没,成了街道,我们也就再看不到北岸与南岸。李德仁家住河北岸。北岸与南岸,旧时是有讲究的,大凡富裕一点,殷实一点人家,都住在北岸。北为上。『水北为阳』,『坐北朝南』,说的都是这意思。当年的溱潼有朱、储、李、沈、袁一些大户人家,大都住在北岸。
李家作为一个大家族,追求的是几代人不分家。在溱潼,地方政府陆续恢复并为之保护李氏祖宅,也在旧时的北岸上,这里曾经住着李氏家族几代几十口人。
在李氏宅院我看到李德仁父母年轻时的相片,他们的容貌中依稀有李德仁的影子,墙壁挂着李德仁曾祖父李贞发撰写的家训,中堂上还有民国大总统徐世昌题写的『孝德永彰』匾额。
两株150年树龄的桂花树下,有一口慧井,有一汪智泉注入的池塘。我在慧井边略停留了一小会,沿着智泉前的池塘缓缓行走,细细体味李德仁的关于家乡的采访录音。
李德仁说:『我生在这院子里,我爷爷生了两个儿子,后来人多了,住不下。就住到的河对面,南岸的袁家。袁家的奶奶是我妈妈的姑妈。都是从镇江丹徒迁到苏北。』当年在溱潼,袁家和李家都是太平天国战乱从江南移民过来大户人家。那时,因为太平天国战乱,移民到苏中、苏北的人甚众,其中不乏一些后来大名鼎鼎的人士。
太平天国时期,洪秀全血洗江南,杀人无数,史学家估计太平天国战争导致人口死亡至少为2000万。范文澜在其《中国近代史》中说,扬州、苏州、南京在太平天国战争后『二三十里无居民』『竟日不逢一人』。这一页历史是怎么翻过去的?它对李德仁这代人有过什么影响?可以看史书,可一定也看不出什么。历史是事件的堆积,多是没有了当事人之后的追忆与记载,严格意义上没有规律可寻。但,李德仁在接受采访时,有意无意地强调了这一点。我们没有就这个话题深入聊下去。我只能设想到这只是一个缘由。如果没有太平天国的战乱,一代代人,包括李德仁,他们的人生道路会怎样?溱潼古镇这个岛样的去处,是不是依旧能够像今天这样出这么多院士?这里面有许多不可知,也无法去考证。至少可以这样表述:苏中、苏北的近代发展与太平天国带来的苏南移民不无关系。
我们能见到的是李德仁从里下河的小岛走出来,成了世界测绘学的巨擘。不仅如此,溱潼古镇仅李家就出了仨院士。从发生学角度,这真是一个奇迹!
里下河不是一条河流,是一个无数条河流组成的偌大水网的统称。这一地区的河流绝大多数没有自己的名字。生活从来就是这样,一代代人从这个世界上离去,能留下名字的人总很少,绝大多数的多数皆被时间“清零”。从这层意义上,“大于零”其实是人生了不得的奢望。里下河还是一个著名的凹地,据说最低凹处增高点在零以下,就是说水面高程低于海平面。曾有一种说法,百川归大海。还有一种说法:水往低处流。里下河的水甚至不流向大海,因为地理上的原因,水从里下河流向大海有时就成了倒流,即水往高处流。这不符合自然规律。
在水网密布的里下河,在没“有”的外部环境,在低凹的土地上,『无中生有』,『走出凹地』,『大于零』,是里下河人的奢想,也是里下河人与生俱来的原动力。这些其实是一些无意识。对一个人尤其对小孩来说,几乎无意义。然而,从发生学角度,这些属于文化层面的无意识,像基因或指纹,其实对具体生命有着潜在意义与价值。严格意义上,所有发明创造,都是『无』中生『有』;所有锐意进取,都为了『走出凹地』、『大于零』。
如今,李德仁的学科知识范围,涉及天空、大地、卫星、宇宙,从测绘到遥感,从几何到空间信息,几乎无所不包。当我们将这些,对应置放于一个孤独的小岛——一个四边笼罩水面的,周遭布满无数河流的里下河地区小镇,那个反差巨大得令人不敢想象。
虽然李德仁只在这个岛上生活到11岁。1951年,11岁的李德仁以学校第一名的成绩从养正小学毕业,考入泰州中学,离开溱潼这座岛屿。11年的岛上的生活,留在记忆层面的内容不是很多,而且呈碎片式:
『城北一个长江小学,西边有一个养正小学,东边有一个操场。我最早在长江小学(国民小学),学习成绩不好。后来就转到养正小学(私立小学),为什么能转到养正小学诗书?我们李家给它捐过钱。养正小学一进门的门洞,两边有光荣榜。光荣榜上是一些学生成绩好的学生,给人一种荣誉感。在学校里做操、升旗、背诵总理遗训。』养正小学如今恢复成庙宇,门楣上有茗山法师题写的『绿树禅寺』。史载『绿树禅寺』始建于五代时期(907-960年),山门西侧,有一座嵌着『绿院垂槐』汉白玉石额的小院,一棵树龄超过千年唐槐破墙而出,依旧巍巍参天、绿荫如盖。原来李德仁读书的养正小学是这么一个有根基的地方!还有一件异事。李德仁少年读书的养正小学(绿树禅寺)恢复为寺院后,后来还供奉了一尊肉身菩萨。庚寅七月初三净怀法师圆寂(2010),在这里(无高山名刹之地)修成不坏真身(全身舍利)。真了不起!
肉身菩萨固是宗教方面的神迹。我联想起生长1100年,树干已经被岁月蛀空、洞穿却繁茂如初的唐槐;想起那株对气温、土壤有特别生长要求,似乎生错地方的千年万朵茶树王;再想高二适等诸多名人胜事和今天的溱潼仨院士。溱潼,这个位于里下河水网地带的岛屿,确是一片神奇的土地。
『夹河北面都是茶馆。一个水工,担着河水从街面走过,那时河水是可以直接喝的。镇北面烧窰,做砖瓦,可雕刻。湖泥做金砖。后来不做了,主要是太浪费土,在农民眼里,土比什么都金贵。猪油渣打烧饼。晚上吃泡饭的。』
『我三岁开始认字,看小人书。写毛笔字:大颜小柳。写字时,大人会在身后说:抓紧了!抓紧笔杆。我曾外祖父是当时泰州商会会长,是书法家。在泰州市修了许多砖制的字纸篓,外面写着:敬惜字纸。凡是写了字的纸,都不能瞎扔,得在这字纸篓集中焚化。我姑妈的书法也好!』在溱潼,我见到李德仁的姑妈李惠芳,98岁的她坐在窗下看书,娴静斯文,竟然也不用戴眼睛。院士故居内有她83岁时写的一副对联:支传铁瓮家声远,派衍青莲世泽长。
李家世代书香门第这应当没有疑问。曾有文章援引相关资料:李德仁上溯第六代曾是道光二十年(1840年)的状元,名曰李承霖。李德仁则以为在找不到确切文字佐证的前提下不可匆匆认同。不过,李德仁高祖那一辈上曾出过两个探花,这应当确凿无疑。记忆中最真切的印象还是他的曾祖父、曾外祖父那一辈。他曾祖父曾是溱潼商会会长,曾外祖父曾是泰州商会会长。曾祖父李贞发曾经做过盐都使,管盐,他撰写的“李氏家训”传承至今:『爱我中华,兴我家邦,少小勤学,车胤孙康,弦歌雅乐,翰墨传香,尊师益友,孝德永彰,和亲睦邻,扶幼尊长,敬德修业,发愤图强,女红针黹,娴淑贤良,诗书共读,兰桂齐芳,扶贫济困,造福一方,克勤克俭,家道隆昌。』许多年后,回顾『李氏家训』再看看李德仁、李德毅、李德群院士仨兄弟,家教之得,显而易见。家教也是规矩。李德仁说:『我们李家从小就不准骂人。我这一生从没有骂过人,更不用说打人。这与小时的家教有关。』曾祖父李贞发处事精明,长于经商,不仅担任商会会长,更因为精神品德高尚,获民国大总统徐世昌褒赠“孝德永彰”匾额,十分荣耀。当时的李家尽管是从丹徒举家迁至溱潼的外来者,仍不妨碍它成为溱潼当地赫赫有名的四大家族之一。
李德仁说,『在溱潼,我们算是移民,我家祖坟在镇江丹徒。祖先在那里买一块坟山,雇一个忠厚农民看坟,不收房地租。为看坟人盖了几百平方米的房子。每年上坟,他请我们吃饭,我们再给他一些钱。在溱潼老屋的西厢房,有一列祖宗牌位与画像。爷爷1948年去世。先在溱潼修了一个廓(临时的坟)。选良辰吉日,开廓取棺,迁到丹徒祖坟。』
『1949年解放。那一年我10岁。街道上通知居民,各家各户晚上早点熄灯关门。国军撤退了,在快要过年的时候。而事实上,地下党早就成功有效地在这里开展活动。后来,人们发现原来一个成天给居民清理厕所的工人,出任溱潼镇的第一任镇长。』
『解放了,我们家的人大都从溱潼走了出去,只有我家留在溱潼。我五叔的姐姐嫁到汉口银行,前一年,五叔一家到了汉口。我姨妈到了扬州公安局工作。我爸爸1950年到沐阳去工作。我妈当时担任溱潼居委会主任,在姜堰当过人民代表。我1951年住到学校(泰州中学)。初三那年,我们全家随父亲搬到沐阳。』
记忆中的小岛,浮现在遥远的海洋,又似乎只是浪花在月光下的闪现。的确如此,走进今天的溱潼古镇,已找不到录音笔中来自李德仁语音所提示的种种画面。为了这已然不存在的画面,为了这活在八十岁老人记忆中的乡情与往事,我在采访录音中选取几个小片段,抑或对阅读整个文章有启迪。
二、从“李德仁方法”说起
正如成名作之于作家,『李德仁方法』可以说是李德仁的『成名作』。也是『代表作』之一。
『李德仁方法』属于测绘学,是“误差的可区分性研究”的一种方法。其中『系统误差』、『偶然误差』、『粗差』等概念,告诉我们,这是一个关于试错、查错的方法。更专业的术语叫作『选权迭代法』。1982年10月,42岁的李德仁在德国波恩大学访学期间,首创从验后方差估计导出粗差定位的『选权迭代法』,被国际测量界誉为『李德仁方法』。李德仁博士论文中提出的“误差可区分性理论”被国际著名大地测量学家Grafarend教授称赞李德仁『解决了测量学上一个百年来的问题』。
任何以个人命名的学术成就,都不能被置换与替代,『李德仁方法』也是如此。尽管李德仁后来的种种学术上的建树,非“李德仁方法”所能涵盖,但『李德仁方法』毫无疑问是他的学术生涯中一个极其重要的学术成就。『李德仁方法』也是李德仁1991年入选中科院院士的主要学术成就之一。
创造『李德仁方法』时,李德仁已经42岁,这年龄在测绘科学领域不能说大,但也不能说小,尤其对于生于中国的李德仁来说。从出生年月我们能推算42岁的李德仁,处于现代中国哪一个历史时段?还可以推算42岁的李德仁经历过哪些作为一个现代中国人所面临的人生坎坷?
下面是李德仁42岁前的年表:
1939年12月31日生于江苏溱潼,在溱潼完成小学受教。
1951年考入泰州中学读书。
1957年泰州中学毕业,考入武汉测绘学院。
1958年春天因返乡处理中学生时期的所谓右派言论的举报,耽搁了两个月的课程,由57级(5721班)新生降级为58级(5821班)新生。
1962年考研成绩非常好(这也为16年后他能被特招做了铺垫),却因为中学阶段的莫须有的『右派言论』问题,未被录取。
1978年粉碎四人帮后首次招研,被王之卓特招(在找不到原来档案的前提下,通过四门功课的补考)做了王的研究生。
1982年在导师王之卓力荐下,赴德国开始留学、访问、读博生涯。
通过以上简表可以清晰看出,李德仁在18岁到39岁期间,经历了几乎所有中国人面临的厄运和磨砺。幸运的是李德仁遇上几个改变他命运的人!
先说杨坚。1957年,李德仁考入武汉测绘学院时,她是校人事处处长。
1957年的高考,李德仁第一志愿是北大,第八志愿是『航测与制图』。结果被武汉测绘学院录取。后来才知道这个学科是中央要支持的重要学科,为确保生员,但凡报了这志愿的人都被优先录取。当年不让查分。李德仁入校后被分在5721班,担任班长,从这一点来看,他的考试成绩应当很不错。当然,也许李德仁更期望能被北大录取,毕竟那是他的第一志愿。事实上他也有姓葛的同学(六合人)考上了北大,这个姓葛的同学,曾让李德仁和他的同学们羡慕不已。以至我在采访李德仁时,他还一再强调当年不让查分,一直到后来都不知道当年到底考了多少分?不过,从结果来看,不管当年李德仁考了多少分,他进入武汉测绘学院还真是他人生的最大幸运!
这幸运不仅仅表现为:国家为了办好这个新组建的测绘院系,在全国范围抽调了最优秀的师资参与创建,其中有五个一级教授,分别是同济、交大、华南理工大、同济大学、复旦工学院的院长,有三个院士。这是在1957年。由此可见,国家把最优秀的测绘方面的人才都集中到这里来。
更大的幸运!在这里,李德仁遇上一个他并不认识但却决定他后来命运的人:杨坚。
1957年考入武大后不久,泰州中学有函件揭发李德仁在中学期间有“同情右派”的言论。教育部也发来文件:要求凡是在中学期间有“反右”问题的学生要勒令其退学。请注意:这两件事的时间关系不是偶然排列的,这两件事其实是一件事。正确的时间逻辑是:上面发来了关于什么的文件,李德仁所在泰州中学团委因此发来这么一个『关于什么什么』的函件。
刚跨入大学门槛则面临退学。对于才18岁的孩子来说,也太残酷了。如果当年处理李德仁退学与否的经办人,不是杨坚,是另一个有着官僚作风或机械地领会上级文件精神、对当事人不那么负责任的人,大概也就没有今天的李德仁了。
杨坚先调看了档案,又叫来李德仁当面谈话,了解情况。1957年,李德仁的所谓『右派言论』出于一次住校学生的闲聊。当年泰州中学住校生都住在泰州广孝寺,庙堂对面有一个天井,南面有一个阅览室,几个住校的六合、高邮、兴化等地的学生在讨论交流报纸上的观点,主要是关于“分数面前人人平等”的话题。李德仁解释说,这不是我们的观点,是报纸上的文章,我们几个驻校生只是在讨论文章时,比较倾向于赞同这观点。当时在场的团委书记某某某老师,却悄悄记下这些同学的名字,在上面发文要求清查中学生『右派言论』时,他写了书面材料,以团组织名义分送参与讨论后来考入大学的学生所在学校。许多在一起聊过天的考入大学的同学,被所在大学办了退学手续。
杨坚掌握政策精神,在做了调查了解后,觉得不能这么草率对待一个成绩优秀的好学生,她专门出介绍信让李德仁本人回泰州中学,让学校给他出个证明。让当事人去过去的中学去办这么一个证明材料,在当时,也算是冒着政治风险的。
中学的时候李德仁就是团支部副书记、班长,成绩又好,进了大学就当上班长,入学半年来安分守己,表现突出,本来已作为班级入党积极分子在培养中,突然就说有了问题,还不明原因,19岁的李德仁心里有些发慌,尽管他本人摸不着头脑。李德仁回到泰州中学时,那里正在清理右派,根本无暇处理他的事。又因为关于学校让退学这一折,李德仁没敢对家人讲,怕母亲担心,所以,他没敢直接回家,就在泰州的一所小学里,边做民办老师,边等学校的回复。当时,泰州中学整治“右派”情况十分复杂,他的班主任兼化学老师朱光鉴已经被定为“右派”。李德仁找到了校长和书记,他们告诉他,你已经毕业了,在你的毕业证书上我们已给出鉴定,目前不会给你作新的鉴定。事实上,李德仁的毕业鉴定上也没有任何问题,确实没有重做鉴定的必要。在李德仁苦苦等了一个多月之后,当时泰州中学还是这样回复:经学校研究,此事不宜做单一处理。
回到武汉测绘学院时,李德仁差不多已经灰心了。杨坚处长却还是不甘心,她不甘心眼前的这个学生竟因莫须有的缘由退了学。李德仁说:『她又亲自写了一封信,让我再回学校去一趟,她信中的内容,我不知道。此信终于得到于一平校长的函件回复(直到我当上院士后才知道于一平的复信内容),于一平给杨坚的回信内容是这样:由于学校正在反右,组织无法处理过去的结论,但我以我个人、校长和党员的身份担保,李德仁是一个好学生。于一平』
录音采访到这里,我听到李德仁院士的声音有点发涩,我的眼睛也湿润了。如果没有杨坚的一再坚持?如果没有于一平这封私人信函?还有后来的『李德仁方法』、『五院院士』、国际摄影测量与遥感学会第3委员会主席(1988-1992)和第6委员会主席(1992-1996)吗?
『事实上,在当时政治形势的前提下,党组织已不能坐下来处理我这个已经离校的学生问题。而杨坚也已经做了最大努力后,她也完全可以心安理得按当时的政治要求把我清退。』
收到于一平的信,杨坚说,你没有问题了。李德仁说:『是杨坚和余一平,救了我。而考上北京大学的姓葛的同学,则被清退,打回到农村当了农民,档案里的材料也随带回去,接下来,一路挨整,一直整到文化大革命。另外还有几个同类型的学生,名字一时记不起来了,都一无例外的受到牵连与经历。只有我逃过一劫,没有被退学,没有挨整。』
『但因为缺课一个多月,时任教务处处长的纪增觉老师认为一个学期缺课超过1/3,不能跟班,必须要休学一年,又考虑到他每门成绩都是5分,于是准许他可以享受最多3门课免学。』于是,李德仁就从5721一班,降到5821班,又因为有3门课免学,到了5821班后有半年无须上课,又不能回家,不敢告诉家里。还是杨坚处长,在她的帮助下,李德仁留在高校里做了半年临时工,一个月18元。直到跟上58一班学习,他才敢回家告诉家人。
这里,还应当说到李德仁的另一个幸运。由于这个变故与留级,他与另一个『留级生』遇上,而这个人后来成为了他终生伴侣。她叫朱宜萱。因为父亲朱裕壁教授(原湖北医学院创始人,1933年留德医学博士,湖北省医学界三元老之一)被打成“右派”的缘故,朱宜萱也从5723班留级到5821班,他们再度遇上。朱宜萱的印象中,那还是在1957年刚进大学,5721班的一个好朋友指着一个靠在西楼门口的男生告诉她:这就是我们的小班长。小班长也会留级?朱宜萱一开始挺纳闷,后来才知他和自己同病相怜。两个因为所谓『政治问题』的留级生,最后开出一朵并蒂莲,相当于错误的枝干上结出一枚正确的果。一个有『右派言论』的学生和一个『右派』子女,同时被降级,最后走到一起,太像诗了:
我们狭路相逢
这是缘分
我们并无选择
两壁是高墙
这就使阳光变得稀少
变得尤其珍贵……
补充说明一下,这位拯救李德仁的武汉测绘学院的首任人事科长杨坚,曾是前抗日新四军东江纵队女游击队长,也是当时湖北军分区司令的夫人。也就是说,她的政治身份与底气为她当时的政治冒险行为做了背书。
当我在录下、写下这一段文字时,当事人李德仁已届八十高龄,杨坚和于一平应当过了百岁或已不在人世了,可我多想对他们说上一句,谢谢!谢谢您们!毫无疑问,所谓右派以及与之相关的所谓同情右派的言论,都不是他们的事。但他们在那个特定时候,面对一个无助的几乎面临失学的青年学生,所表现出来的正义感与悲悯情怀,成就了“李德仁方法”和李德仁的后来,且不说李德仁个人所创建的无数项成就,截止目前,李德仁共带出200多名博士,100多名硕士,学生中就出了三个院士。这些,都与这两位我未能见到与之亲近却又如此亲切感人的陌生人密切相关。显然,这里的角度是从正面进入的。事实上,我们还可以有另一种切入角度,从另一面:当年那些被开除、劝退的曾经与李德仁在一起聊天、讨论报纸文章的同学,其中难道没有可以造就,可以建功立业的未来的精英吗?这样一问,忽然心口有点发紧,有点气噎。
在里下河农村插队时,我留意过,几乎所有鱼都选择逆水而上。不仅如此,鱼还会“爬坡”,但凡地面有落差,有流水呈瀑布状流泻之处,必有一群鱼在那里“戏水”,这个词我以为是“系水”。借助眼前几乎直立的水柱,鱼从一个地面高程攀上另一个地面高程。我甚至觉得,所谓“人往高处走”这一潜在动机,其实来自对鱼的模仿,抑或许“水往低处流,鱼往高处走”才是这俗语的原型。子非鱼。虽然我不明白鱼的道理,但我却在鱼的行为中,想到人的行为。据说人的远祖即来自于鱼类,想必人的身上有鱼的基因?
我还留意到,鱼的命运大都受捕鱼人捉弄。捕鱼人利用鱼逆水上游的特点,故意制造出水的落差与动静,引诱鱼来就擒。还有设置在里下河的“千缯万簖”,似乎也都是为了遏杀鱼的上游之梦。因此,很难有一尾鱼,能顺顺当当、一阶一阶攀上更高的地面高程,或者说,能成为最后“跳过龙门”的鱼。
那么人呢,人在实现他的梦想时,一样会遇到许多他所不知道的机关与设计。当人被命运左右,被看不见的网缠绕,最后被时间清零,其实与煮熟的鱼在我们的餐盘一样。这里的一生或一天,时间具有同样意义,那就是在一次次在重复清零的动作。子非鱼。我不知道鱼怎么想,但我知道人的困扰与郁结。或许,人的最基本的愿望是这个世界上再没有种种玩弄他们的设计与机关,就像里下河的鱼,希望再没有捕鱼人的狡诈,没有千缯万簖的陷阱,然后容着自己逆流上游,去追求,去系水攀高。这时,能否成功就全在于自己,在于自己的努力与追求。人,正是这么希望的。
我们不能指望生活中有更多的杨坚和于一平。我们更不希望生活仍有那个写黑材料的卑劣小人。但,有一个良性的始终催人奋进,促进优秀人才辈出的健康的社会环境,才是一个科技知识分子的最重要的祈求!从这个意义上,我真希望有一个『李德仁方法』之类的查错法,把这些年来造成诸多灾难的错误彻底查明,予以纠正,让所有的积极进取再没有人为阻扰,像里下河的鱼,再没有『千罾成簖』的陷害,能奋力上游,跃过龙门,这该多好!
三、三个有趣的出生年代和『三S集成』
前面说到『幸运的是李德仁遇上几个改变他命运的人!』现在一下子跳到『三S集成』上来,在语言逻辑关系上,似乎有点突兀。事实上是李德仁在接受采访中提及三个偶然却又有趣的出生年代,促使我把它们集中在这一章节,并且与后来李德仁在国内首先提出的『三S集成』科学概念整合在一起。
三个有趣的出生年代分别是:
李德仁的恩师、硕士生导师王之卓,出生于1909年。
李德仁的博士生导师、德国教授阿克曼,出生于1929年。
再就是李德仁,出生于1939年。
1992年,李德仁发表了他当选院士后的第一篇文章:《论3S集成》,最早在国内提出『三S集成』这一科学概念。此时的王之卓已经83岁高龄,比他小20岁的阿克曼教授也已经63岁。李德仁本人则是53岁。
《论3S集成》(3S指GIS、GPS和RS),三S集成的基本思想就是:(RS)遥感,包括摄影测量,是在『面方式』下进行数据成像,(GPS)全站仪则是『点方式』的数据成像,(GIS)则是所有『面方式』和『点方式』成像结果在计算机里存储、管理和应用。点方式精度高但效率低,面方式速度快但要依靠点方式作基础,所有最后的成果都沉淀到GIS。
有一种说法,科学是建筑在细分基础上的。譬如医学,许多医药科学家毕生的研究只在某一个细胞或某一个菌种。而李德仁认为,多系统集成则是前沿学科的发展方向。他的这一思想得到国际上的认可和赞扬。《论3S集成》也因此成为李德仁学术成就再上台阶的标志性文章,3S集成也获得了国家自然科学基金重点发展项目。
从创立『李德仁方法』开始到『论三S集成』,差不多十年时间,李德仁成功完成了从摄影测绘科学到地球空间信息科学的过渡。
这样的科学进步与了不起的跨越,离不开前面列举的『三个有趣的出生年代』的人(这里包括李德仁自己)。
首先是王之卓院士。我第一次走进武汉大学的『测绘遥感信息工程国家重点实验室』,正对大门,迎面立着王之卓先生的半身塑像,足见王之卓在测绘学科的地位及其对创建测绘大学的贡献,也足见李德仁他们这些后来者尊师重道的品德。说起王之卓先生,年近八旬的李德仁一脸的崇敬与高山景行的虔诚。
王之卓院士(1909.12.16 –2002.05.18),航空摄影测量与遥感专家,河北丰润县人。 1932年毕业于交通大学(现西安交通大学和上海交通大学)。1939年获德国柏林工业大学工学博士学位。
王之卓经历中有许多光辉业绩与学术成就,这里仅把他与武测与李德仁交汇的部分作一个简洁梳理:
1955年10月—1956年8月:根据武测筹委会统一安排,王之卓从青岛工学院借调到上海同济大学,从事航测教学科研及前苏联专家方面的工作。
1956年7月:参与筹建中国测量制图学会(中国测绘学会),任筹委会副主任委员。旋即任中国代表团团长,代表学会赴瑞典斯德哥尔摩参加国际摄影测量大会。
1956年8月:调任原武汉测量制图学院一级教授、航测与制图系首任系主任。
1957年8月:原武汉测量制图学院将航测与制图系分开为航测系和制图学系,任航测系首任系主任。
1957年:在《武汉测量制图学院学报》创刊号发表论文《偶然误差累积的系统现象及其在摄影测量中的应用》,在中国首次提出了偶然误差累积的规律。
1957年12月:参加在北京召开的中苏朝越蒙五国测绘科技会议,发表题为《起伏地区航摄像片相对定向元素解算公式的研究》,提出的新解算公式之精度大大优于前苏联的“瓦洛夫公式”,被人称之为“王之卓公式”。
1957年,李德仁考取武汉测绘学院。如前所说由于所谓的『右派言论』,也因为杨坚和于一平的缘故,1958年,李德仁在考入武汉测绘学院后事实上第二次被『录取』,在5821班续读大学一年级。
把时针拨回到1958年,李德仁19岁,王之卓49岁。正是在这一时间结点,李德仁开始走进王之卓的视野。
前面说到国家为办好这个新组建的测绘院系,在全国范围抽调了最优秀的师资参与创建,其中有五个一级教授、三个院士,王之卓是其中一位。王之卓当时担任学院副院长,是公认的学术专家和权威。在5821班,教航测的老师是顾葆康,顾葆康曾是1931年中德航测团的中方团长。因为顾老师身体很不好,教到一半就替换为陈适来教(陈适老师从奥地利留学归来,是陈布雷的儿子)。也就是说,在5821班,王之卓与李德仁并无直接教学关系。
起因是李德仁课余阅读了大量的测量与制图的书刊,善于思考的李德仁常常会发现一些问题,为了解惑,也为了辨明是非,他写了4篇文章,阐述自己的观点,对加拿大某教授和俄罗斯某教授的一些观点提出置疑。
他把文章交给了陈适老师,几天后发下来,多了一个大大的“阅”字。这让李德仁有些纳闷,这到底是说他对还是不对呢?为了弄明白他自己到底有没有弄错?他找到朱宜萱,问她能否把文章转交给王之卓。这时的朱宜萱是李德仁比较要好的女同学,而她又跟王先生的闺女是闺密。也正因为这样的关系,李德仁的文章就到了王之卓手中。王之卓看到转交来的文稿十分兴奋,又批又圈,还命办公室秘书找到李德仁,叫他第二天下午到家里谈文章。
这样,李德仁就有了第一次和一位大师面对面交流的机会。朱宜萱也正是通过这次传递信息,侧面了解到李德仁的更多信息。王先生为意外发现一匹千里马格外惊喜。王先生告诉李德仁,他的质疑是对的,他的原理思想也很好,只是实现思想的硬件条件现在还不具备。他拿出李德仁的文章,对其中的各个观点一一圈点……他们就这样从下午4点一直谈到晚上8点,期间王师母三次催促吃饭,王先生都舍不得中断话题。最后王先生告诉李德仁,你先回去,我决定明年带你做毕业论文,你回去后要好好地看英文文献,看资料。
这是李德仁人生的一个关键时刻。因为这次事情以后,他不仅有了一位好老师,还因此得到他一生的伴侣——
李德仁开始和朱宜萱谈朋友。当时追求朱宜萱的不乏清华、北大和中山大学等等名校的佼佼者,但这时朱宜萱总能不时从闺密那里获知李德仁得到王之卓首肯的第一手信息。后来,李德仁去朱家作客,与朱宜萱父亲朱裕璧教授谈得也很投机,朱教授是著名学者,喜欢有思想的年轻人。朱母看着李德仁也满心欢喜。
遵照王先生指引,李德仁和另外十来个人参加了一个英语学习小组,一个毕业于上海语学院英语系的老师免费为他们授课,每个礼拜晚讲两次课。李德仁是小组组长,通过强化学习,他竟将英国知名教授汤姆森的文章看懂了,英语和专业功底已不可与往昔同日而语。
学业与爱情齐头并进,李德仁的前途似乎无限光明。
李德仁的大学毕业设计是在王先生的指导下完成的。标题是“反光立体镜作解析摄影测量加密制图”,设计被评为大班第一名,随后又写成论文发表在《测绘学报》,得到稿费180元。这么一大笔钱李德仁一直没舍得花,这也是他后来和朱宜萱结婚时的唯一存款。
新中国成立后,研究生教育进展很慢,从1950年到1965年,全国共招收研究生2.3万人。在王卓人先生的鼓励下,李德仁报考了王之卓的1962届研究生,在武汉大学考了三门课:航测、平差和外语。考完后王师母特地叫上李德仁到家里改善伙食,有鱼还有西瓜,在那个困难时期已算非常丰盛。王师母告诉李德仁,你考得非常好,王先生要录取你当研究生——当年王之卓仅招一个研究生。三门课满分300分,李德仁考了299分。后来,王先生对他说,想找个地方扣点分数都找不到,后来终于找到一处漏写了单位米,扣掉一分。
然而,莫须有的『右派言论』问题又在暗流涌动。只不过这一次没有显现出来,一切似乎是顺理成章。学校公布1963届毕业生的分配方案:李德仁的研究生未被录取(未说明什么原因),被分配到国家测绘局地形二队,朱宜萱则分在了陕西测绘局地形七队。分手前,王先生语重心长地对李德仁说,分配是国家统一安排,要想得通,功课不要丢,以后还是有用的!是呀,想不通也得想通呀,在当时的政治环境下。
地形二队三中队将被派往新疆工作,为此还组织他们学了一个多礼拜的维语。后来,由于国家测绘局研究所在宝鸡秦岭有个试验场地,要做全野外控制点,李德仁没去成新疆,到了试验场搞野外测量。他的计算速度非常快,别人一天算三五个点,他一天可以算十几个甚至三十个点,而且还发现山区高程测量不闭合是高程视距表出错了,提议用水准尺加气泡测量,修改规范,重做视距改正表,及时完成了全野外测量任务,还写了文章在《测绘通报》上发表。在这里,我又看到里下河人的不屈不挠的上游精神!
不久他接到通知,说可以回研究所了。后来才知道是王先生把他推荐给了当时的研究所所长陈永龄。也因为这个原因,“文化大革命”开始后,李德仁又多了一条罪状:李德仁是怎么到研究所的呢?是反动学术权威王之卓推荐给反动权威陈永龄。
还是这个『反动学术权威』,在得到1978年国家恢复研究生招生的消息后,王之卓第一时间向李德仁递出橄榄枝:正式邀请李德仁当他的研究生。王之卓还向学院反映说当年(1962年)这个学生的研究生考试成绩几乎是满分。校方也表示,只要能找到当年考试成绩的档案,可以免试。后来,因时间太久远,档案已被文革造反派丢失,于是,专门为李德仁一个人补考。王之卓亲自将李德仁安置在学校招待所,帮助他复习了一个礼拜。因为一直坚持没有完全丢掉学业,李德仁每门课都考了85分以上,被正式录取成为王之卓的研究生。
1978年,武汉测绘学院的测绘专家王之卓,在国家恢复研究生招生的第一时间,想起1962年未被录取的研究生李德仁。算一算时间,连头带尾差不多17年过去。1978年,39岁李德仁终于在大学毕业17年之后,作为王之卓的研究生回到恩师身边。
17年哪!所有过来之人想必都会对17年这个时间概念发出各自不同的感叹吧。李德仁随王先生读了三年研究生。三年里,为了抢回失去的岁月,他拼命读书,几乎把全世界当时可以找到的专业文献都看遍,没有复印机,手抄写,光笔记就整理了20多本。后来他到了德国,初次见到一个外国教授就能说出人家是研究什么的,有什么成果,令对方非常惊讶。
读研究生的第二年王先生即推荐李德仁参加出国考试,李德仁不负期望,出国考试考了第一名,教育部却有规定,恢复招研后的第一届研究生不能中途休学出国。
1981年,李德仁又在广州通过了国家英语考试,出国留学的条件都具备了。王先生和他的岳父朱裕璧教授都建议去德国留学,当时,德国是全世界航测理论最先进的国家,王先生的航测博士学位就是在德国拿的。李德仁转过头来又改学德语。到北京语言学院的德语高级班插班,一开始人家还不敢收他,只能旁听,旁听一段时间后才正式接纳他。学了4个月,李德仁参加了在北京举行的国家德语考试,又考了全班第一名。
1982年10月,李德仁终于以访问学者的身份如愿去了德国,时年43岁。
王之卓先生将李德仁介绍给世界摄影测量领域领军人物之一的阿克曼教授。此时,李德仁学术生涯中第二个恩师降临。
阿克曼教授生于1929年,1950-1954年就读于德国斯图加特工业学院,学习测量学。1958年至1966年,成为地球科学国际训练中心(ITC)的成员。1964年他获得惯性导航与制导博士学位,并于同年在里斯本举行的国际摄影测量学会大会上成为奥·冯·格鲁贝尔奖的第一位获奖人。1966年他成为德国斯图加特大学摄影测量专业的教授,创建了斯图加特大学摄影测量研究所并担任所长。阿克曼教授领导德国斯图加特大学摄影测量研究所研发了航带和区域的解析空三模型,独立模型法以及光束法区域平差方案,经过大量测试之后将解析空三方案投入实践。经过几十年的应用,阿克曼教授将该方案推广到了世界范围的摄影测量领域。也因为他的这一突出成就,在1976年举行的国际摄影测量学会大会(如今的ISPRS)上,他获得了最高荣誉——布罗克金质奖章(Brock Gold Medal Award)。他接下来继续研发DTM(数字地形模块)生成软件,并整合到DTM程序SCOP(斯图加特等高线程序)中。今天这个程序已经在全世界得到广泛应用。
王之卓先生介绍李德仁跟随阿克曼教授从学。但阿克曼教授当时正带着好几个学生,便建议李德仁先到波恩大学去学习半年。到了波恩,第一次到国外的李德仁见识到与当时中国反差极大的现代文明,大开眼界。另一方面,勤奋好学,擅长思考,勇于实践的李德仁,在学术上依旧保持着初生牛犊的锐气,初到波恩大学库普费尔实验所,即发现该所的区域网平差程序有毛病,状态不稳定,他向库普费尔教授要来程序,花了一个多礼拜时间把程序调试好。库普费尔教授非常惊讶,从此对他刮目相看。李德仁还就此实践用德文写出文章:“克服自检校平差中过度参数的三种方法”。李德仁之所以能如此先声夺人、一鸣惊人,与其按王之卓先生要求事先补习了大量高深的数学知识有极大关系。
当时国际上已将系统误差研究完毕,正着力研究粗差能否找出来,很多德国科学家、测量学家都在研究这个问题。当时有两派观点,一派认为用最小二乘法的原理,是可以找出粗差的;另一种观点认为不可以,要用稳健估计,要推翻高斯分布。而李德仁则提出自己的观点:如果把粗差看成是一个期望异常的值,那么最小二乘法要改造,但是如果把粗差看成是一个方差异常大的观测值,就可以用最小二乘法。首创从验后方差分量估计原理出发,提出了选权迭代粗差检测方法,即后来的“李德仁方法”。这是他在武汉读书时受了德国教授讲授方差估计后的启发,也是他的所有知识积累在发挥作用。
“李德仁方法”提出后,库普费尔教授告诉李德仁,你的这个方法很绝,但道理我不是很懂,我把它邮寄给阿克曼教授去看看。阿克曼教授看了后,十分欣赏,于是找到慕尼黑的德国摄影测量与遥感杂志社的主编,希望能发表出来。这位主编把文章仔细地看了一遍,觉得文章写得非常通顺流畅,当编辑的甚至不需要改一个字词。这是李德仁在德国发表的第一篇德文文章,他用逻辑推理的思维方法克服了文字上的词汇不足和不丰富,文字短小却有说服力。
李德仁在波恩大学开始小有名气,大家都知道中国的王之卓先生30年代在德国拿了航测博士,现在又出了一个中国人,很厉害。在与国际同行的见面聊天中,李德仁不仅对同行的研究成果了如指掌,也敢于直言,他这种务实的学术态度在国外很受欢迎。
在波恩大学短短半年的时间里,李德仁用德文写出了三篇论文,竟然连一个语法错误都没有。库普费尔教授十分喜欢李德仁,见李德仁论文写得好,但口语不流畅,就自己出资为他请来德语家庭教师,每天晚上教他现代德语,整整帮李德仁补习了两个月,使李德仁的口语水平有了很大提高。
半年后,李德仁从波恩大学转到斯图加特大学阿克曼教授门下,阿克曼教授告诉李德仁,你的老师(指王之卓先生)是我的老师的同学,我很尊重王之卓先生,王先生又这么喜欢你,你还是读我的博士吧。李德仁正式由访问学者转为阿克曼教授的博士生。说到这里,这三个尾数带9的世界级的测绘大师,他们之间的师承关系显现:王之卓与阿克曼的老师同学,李德仁先从王之卓读硕士,再从阿克曼读博士,正所谓纯正的师出同门。
李德仁跟阿克曼教授做的博士论文研究领域是:在区域网平差里面,自动地把多个粗差和系统误差区分出来。分别处理粗差和系统误差早在高斯理论里就有过,但要自动区分它们,却百年未有。
1984年10月,李德仁的博士论文《摄影测量平差中控制点粗差和像片系统误差可区分的理论及实验研究》开始送审,按照规定,整个斯图加特土木工程学院的100多个教授都要审阅。论文被复印成5份快速传递。
在等待论文评审的过程中,斯图加特外事局推荐李德仁去一所哥德语言学校。该校不仅免费教外国人德语,还可以享受一个月400-500马克的零花钱。李德仁告诉王先生自己去了德语学校,先生有点不解,即将回国了还学德语,干什么?而李德仁只是想利用等待的时间多学点以后能用得上的德语。
李德仁一边学德语一边准备答辩,答辩有严格的要求,45分钟的答辩时间,只能正负一分钟才能拿到高分,李德仁天天计表练习。
1985年2月5日,答辩正式开始,李德仁准确地讲了45分20 秒。这一次的训练,使他以后每逢讲课、作报告,根本不用看表,完全凭感觉就能准确掌握时间。
李德仁的博士论文答辩获得了斯图加特大学的最好成绩,1分+5星,其纪录至今无人打破。在德国,博士论文评语是严格保密的,但在李德仁回国前的一次聚会上,阿克曼教授破例公布了李德仁的论文评语,国际著名理论大地测量学家格拉发伦特教授写道:“我为此文而激动,它解决了一个困扰测量理论与实践达一百多年的难题。”
把粗差发现的理论上升到粗差和系统误差区分的理论,世界上科学技术最先进的国家,也要用李德仁的理论来校正自己的航测平差系统。李德仁因此荣获了联邦德国汉莎航空测量奖,也正因为如此突出的贡献,李德仁于1991年当选为中国科学院院士。
1983年,阿克曼教授到中国讲学,去到武汉测绘学院讲课,李德仁担任翻译。阿克曼教授鼓励李德仁多讲、大胆地讲,因此这次讲课,很多时候就是阿克曼教授点出一个题目、思路,李德仁在口译成中文过程,再充分拓展、延伸,他们师生配合非常默契。跟随阿克曼读博士,李德仁还于无形中开创了先例:即出国才一年就能回家探家。正常规定是两年。阿克曼替他报销了来回路费。
在德国,李德仁按规定一个月可以享受680马克(约2000元人民币)的生活补助,而且阿克曼教授每个月还会从自己的公司里面给他加400马克,放假还带他去滑雪、旅行,所有的钱都是阿克曼出,甚至他每个星期给妻子朱宜萱寄一封信的钱也帮他出。待1985年李德仁学成回国,平时一脑门钻进学术出不来的的李德仁,竟然积余下几万马克。真是无心插柳柳成荫。这不仅说明阿克曼对他的照顾无微不至,也间接说明,在德国学习期间,李德仁时间与精力都放在学习上,除了学术还是学术,生活之余几乎没有发生什么个人消费。
李德仁出生于1939年。与王之卓的1909,阿克曼的1929,数字排列上很有趣:尾数都是9。『九』在汉语语境中有着特殊的意味,『九』是『天地之至数』。“九”与“久”谐音,“九”也因此成为中国人喜闻乐见的有意味的吉祥数字之一。三个『九』聚焦在一起,正如有三个『S』的『三S集成』,尽管是一种偶然,但有趣的字母排列与有趣的年龄数字组合,似乎冥冥中有一个特别的寓义。
通常我们说一个人在生命历程中,遇到一些重要的、关键的、改变他命运的人,一般都是指他在。因此,当前文写到『幸运的是李德仁遇上几个改变他命运的人!』在语言逻辑层面应当不包括自己。然而,作为他这个年龄段的例外现象,我依旧把李德仁『自己』作为改变他自己命运的人来略做叙述。
如前所说,1939年出生的李德仁,在少年阶段就遇到『反右』差点被退学,以及随之带来的一系列看不见又始终暗流涌动甚至防不胜防的隐患。被耽误了差不多17年时间(1962至1978)。这一点他与先生王之卓不同,王先生是在另一个社会环境中完成他的学术修为和学术建树,1939年,在李德仁哇哇坠地之时,王之卓已获德国柏林工业大学工学博士学位。
1957年因所谓『右派言论』面临退学危机的李德仁虽然被杨坚、于一平等人挽救回来。但1962年依旧为此被拒于的研究生门外,以致王之卓和李德仁这组最佳组合的师生情缘被耽误了整整17年。须知他们师生年龄相距整整三十岁,就是说他们先天有着三十年的时间差,再加上这十七年,多么可怕!47年的时间差。如果不是上天最终眷顾了李德仁和王之卓,让他们在39岁(李德仁)与69岁(王之卓)之际终于相逢。这多么幸运,又多么惊险!自然,广而言之,在中国被莫须有『政治』原因耽误的人海了去。当历史无情的划了一个大圈,当许多人重新行驶在正确的人生轨道,确有不少人在各种不同领域,做出了不起的贡献,发挥很大作用,但在学术上却很少有人能像李德仁这样,成为一个标杆式的人物。那是因为,学术与其它行业都不一样,学术需要时间,需要积累,这中间容不得半点马虎、松懈。这也正是为什么科学史上介绍的那些大师们,大都是过去的那个时代即完成学业或做出学术成果的重要原因。
我们再来看李德仁,就明白他的成功是多么艰难?!虽然命运厚爱他,让他遇上杨坚、于一平、王之卓、阿克曼。但如果没有一个遇逆境始终不屈服,不低头,始终勤奋好学,坚持独立思考,始终力争上游的李德仁,我们今天所看到的一切,也许只是一个永不能实现的愿景!
不管政治风云如何变幻,李德仁始终没有忘记恩师王之卓的教导,继续研究,写软件。1963的李德仁虽春华正茂,精力旺盛,却既不能读研,也没有被放在必要的位置上,没有适当的学术研究的条件与环境。他走过很多地方,在许多工作岗位上呆过。大家对他的印象就是“这个人很聪明,很有学问,只是有『政治』问题,很可惜”。
说话间1966年,“文化大革命”开始了,李德仁被圈定为“修正主义的苗子”“57年的漏网右派”,被下放到河南五七干校。
在干校,可是什么都干。李德仁年轻力壮,被派去搅拌混泥土,送建筑材料盖房子。又转去正阳农场种水稻,拖拉机载着行李绝尘而去,李德仁他们这些改造对象背着小行李徒步“拉练”。插秧,得倒退着走,每插一排往后退一步,长长的田几乎要一眼望不到头,累得人腰酸背痛。收粮的时候则要将一袋袋包扛到仓库,稻谷一袋180斤,小麦一袋120斤。李德仁双手叉腰,另外两人合力将包送到他肩上,他一路小跑,经过一个小坡后到达仓库,然后身子一斜,将包堆好。炊事员脱档了,李德仁又被派去当了炊事员,在那里学会了做馒头,做红烧鸡,还能打菜“一勺准”。
好不容易,从五七干校出来,这时的测绘局已解散,李德仁被分到了石家庄水泥制品厂。
在水泥厂里,李德仁整天干的就是打电线杆、绑钢筋、搅混泥土、钻螺丝,三班倒。厂长看他是大学生,就把他转到实验室,专门负责水泥制品厂的化学研究。李德仁跟国家建材院的研究人员一起发明了一种全新的硫铝酸盐水泥系列,获得了国家科技发明二等奖。当时普通的水泥只卖30元/吨,他们研究出来的特种水泥能卖120元/吨。
这里,无法把李德仁这十七年中所承受的磨难都叙述一遍,事实上,这些磨难相对于当时的人而言,也算不上什么特别不一样的磨难。不一样的是:李德仁始终没有放弃『向上』,如同里下河的始终『上游』的鱼,闯过千罾万簖,最终『系』水而上,幸运的跃过龙门!如果,当年我们有透视眼力能看到未来,就会明白,对于李德仁这样一个学术专家而言,让他最终陷于平庸是他个人的灾难,也是世界测绘学科的灾难!
这里要不要替李德仁感谢一下这十七年中不懈努力的『李德仁』!事实上,测绘专业知识,他一天也没有放弃,而且,为了非常艰难的未来,即使在五七干校这段艰苦的日子里,李德仁依然坚持学习外语,通过读英语毛选,听“美国之音”的英语900句,学习外语,他始终没有放弃学业,始终没有放弃希望!
当我们感叹上天又给了他机会,让他在39岁又能见到王之卓并成为他的研究生,却不能忽略,整整17年时间,他始终在准备着!命运从来只青睐给一些始终准备着的人。
四、从细分到整合:地球空间信息学
卫星导航定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)是目前对地观测 系统中空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用的3大支撑技术 (3 S ) 。
1988年,李德仁当选为国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)主席(第三委员会主席(1988年-1992年)),这个学会主要研究数学理论和算法,在李德仁下面有6个工作组,他利用这6个工作组的研究理论开拓国内的领地,将博士生龚健雅(现为中国科学院院士)收到地理信息理论工作组当组员,还把他送到丹麦学习地理信息理论。随着面向对象的时兴,他和龚健雅一起研究面向对象和一体化数据结构(矢量栅格一体化),这是全新的两个点。他一直告诉自己,要善于发现方向,把学生带到科研的第一线。慢慢地,在GIS(地理信息系统)这一块,李德仁集中20几人的团队,开始做“吉奥之星”项目,1989年指导龚健雅做论文,1992年开始申请国家资金,2001年“国产GIS基础软件吉奥之星的研制与工程应用”获国家科技进步二等奖,随后,李德仁组建了吉奥公司,开始产业化。
在摄影测量基本走完的时候,李德仁开始进军遥感,以国家重点学科摄影测量与遥感以及大地测量专业的相关实验室为基础,积极参与筹建“测绘遥感信息工程国家重点实验室”,进行早期的遥感研究。
1991年,李德仁当选中国科学院院士后,受到国防科技部的邀请作指导。他以遥感申请国防项目,得到拨款40万元作研究,成为原武汉测绘科技大学(1985年由武汉的一个大项目),李德仁找来四个教授分别做高分辨率遥感、超光谱、成像光谱仪、数据压缩和雷达研究,他自己则带着研究生同步研究这四个项目,向遥感拓展。
与此同时,在王之卓等前辈专家的率领下,『测绘遥感信息工程国家重点实验室』1989年初由国家计委正式批准成立;1991年世界银行贷款启动,成为世界银行在中国的七个跟踪示范实验室之一;1992年国家测绘局投入开放研究基金,实验室正式对外开放;1995 年通过由国家教委、国家计委和国家测绘局组织的联合验收;1996年在国家自然科学基金委组织的评估中,名列地学部14 个国家重点实验室第5 名; 2000 年参加国家自然科学基金委组织的评估,名列地学部28个国家重点实验室和部门开放实验室第4名,被评为优秀国家重点实验室; 2004年,在国家科技部等部委召开的国家重点实验室建设20周年总结表彰大会上,本实验室被授予先进集体称号,获“金牛奖”。2005年再次被国家科自然科学基金委评为优秀实验室。
作为中国测绘学科唯一的一所国家级重点实验室。李德仁担任测绘遥感信息工程国家重点实验室第四届学术委员会主任。
按照国家重点实验室应是相关领域“国家队”的要求,实验室有固定人员97人,其中,研究人员86人。研究人员中,院士7人;教授57人,副教授25人;博士学位67人,45岁以下中青年科技人员46人。如今所设的研究室有:航空航天摄影测量、遥感影像信息处理、空间信息系统、精密空间定位、3S集成与空间信息服务、多媒体通讯以及海洋监测与数字工程研究中心等。
随着对3S研究和应用的不断深入,科学家和应用部门开始认识到单独运用其中一种技术不能满足一些应用工程的需要,而综合利用这3大技术的特长,形成和提供所需的对地观测、信息处理、分析模拟的综合能力,成为重中之重。20世纪90年代以来,3S的研究和应用开始向集成化方向发展,在这种集成应用中:GPS主要被用于实时、快速地提供目标,包括各类传感器和运载平台 (车、船、飞机、卫星等)的空间位置;RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息,发现地球表面上的各种变化,及时地对GIS进行数据更新;GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取,作为新的集成系统的基础平台,并为智能化数据的采集提供地学知识。
按照3S集成的思想,李德仁原来已经将GPS和RS集成,现在要做的就是把最后一个“S”放进去。1994年,李德仁花了2万元买来一辆旧吉普,在车上装GPS,装激光惯性导航系统(INS),装CCD(电荷耦合器件),装电脑等,做成一部3S移动测量车,系统做出来的时候,他的弟子用这部车载着湖北省省委书记、省长、科技厅厅长等领导在原武测校园兜了一圈,车上的屏幕能准确地把校园地图和GPS点位显示出来,这一成果得到了领导们的表扬。
根据这一思维,李德仁开始引进投资创建立得公司,2007年,测绘遥感信息工程国家重点实验室和立得公司联合研制的“基于3S集成技术的LD2000系列移动道路测量系统”获国家科技进步二等奖。
从1994年到2007年,在十几年的时间里,李德仁攻破了数据“时空同步”的技术难关,做出第一套产品卖给韩国用户做智能交通地图,还派技术员到韩国,与用户配合,一边使用,一边修改,完善全部软件系统。
另一个成功的3S技术集成系统的例子,是2015年初由立得空间自主研制出的集全景相机(CCD)、GPS、GIS、激光惯性导航系统(INS)和920m超远距离激光扫描仪(LiDAR)为一体的移动式测绘系统 (mobile mapping system )。该系统将GPS/INS,CCD LiDAR实时立体摄像系统和4D测绘产品(DEM数字高程模型、DOM数字正射影像 、DLG数字线划图、DRG数字栅格图),以及卫星导航定位(GNSS)、卫星遥感 (RS)和地理信息系统技术(GIS)的进行集成。
从细分到整合,以3S集成为标志,测绘技术发展到一个新阶段:传统测绘学逐步完成了到地球空间信息学的过渡和提升。
细分思维与整合思维,是不同的思维方式。一般而言,逻辑思维倾向于细分,形象思维倾向于整合。如果比较中西方文化,似乎西方的文化思维也倾向于细分,而中方的文化思维更倾向于整合。这在中医与西医的诊治原理上,表现尤其明显。比如,西医分科极细,牙科医生不看口腔科疾病,中医则凭着『望闻问切』兼治诸病。
李德仁说,有一次他与阿克曼教授、格拉发伦特教授聚会,两位德国教授在同一所大学供职,一个搞大地测量,一个搞遥感,是同事,他们工作环境,一个在楼上,一个在楼下。聊到『三S集成』,他们表示赞赏,又有些惊讶,吃饭时聊天,他俩相视而笑,说,我们两个为什么没有搞集成呢?为什么?显然这是一个关于思维方式问题。
李德仁少年时代喜欢过诗,身上不乏形象思维能力,再加上他原本就诞生于一个『无』中生『有』的地理环境,喜欢思考,天马行空的想象力,为他的科技创新插上了翅膀。
1994年,李德仁又被评为中国工程院院士,成为当时测绘界唯一的双院士。他当选院士后发表的第一篇文章:《论3S集成》(GIS、GPS和RS),其基本思想就是:遥感,包括摄影测量,是在一个面方式下进行数据成像,GPS、全站仪是点方式,GIS是所有面方式和点方式成像结果在计算机里存储、管理和应用,点方式精度高但效率低,面方式速度快但要依靠点方式作基础,所有最后的成果都沉淀到GIS。他的这一思想得到了国际上的认可和赞扬,《论3S集成》成为李德仁再上台阶的标志性文章,他因此获得了国家自然科学基金重点发展项目。
利用3S集成技术可以免除野外控制点的测量,使制图的速度提高到前所未有的水平。例如,利用资源三号卫星全国数据和相应的卫星轨道与姿态高精度参数进行整体无控制区域网平差计算 (8 8 1 0 ×3景 , 原始数据量4 0 T B ) , 采用选权迭代验后方差估计的粗差探测方法,从20亿个匹配点中自动选择300万个坚强连接点,遥感影像自主定位精度可提高到优于5m(经第三方检测:平面精度3.5m , 高程精度4.2m ) , 从而满足全球1∶50000测图要求,利用资源三号卫星全国数据进行全国数字表面模型和数字正射影像自动化生产,处理数据量40 TB,60个计算节点,耗时15天完成。这样的速度是60年以前的测绘完全不敢想象的。过去做1∶5万的地图要花几十年,现在只需要十几天,而且是全自动的。
概言之,20世纪90年代,随着信息技术的发展,以及卫星导航定位(GNSS)、卫星遥感(RS)和地理信息系统技术(GIS)的集成,测绘技术发展到一个新阶段。以3S集成为标志,逐步完成了由传统测绘学到地球空间信息学的过渡和提升。地球空间信息科学,让地球空间信息的数据采集形成海陆空天一体化的传感器网络并与全球信息网格相集成,从而实现自动化、智能化和实时化地回答何时(When)、何地(Where)、何目标(What Object)发生了何种变化(What Change)的问题,并且把这些时空信息(即4W)随时随地提供给每个人,服务到每件事(4A服务:Anyone,Anything,Anytime and Anywhere)。
地球空间信息学是测绘遥感科学与信息科学技术的交叉、渗透与融合,它作为地球信息科学的一个重要分支学科,可为地球科学问题的研究提供空间信息框架、数学基础和信息处理的技术方法;同时,它又通过多平台、多尺度、多分辨率、多时相的空、天、地对地观测、感知和认知手段改善和提高人们观察地球的能力,为人们准确而全面的判断与决策提供大量可靠的时空信息。1996年,国际标准化组织 (ISO )对地球空间信息学 (Geomatics)给出了它的简明定义:“Geomaticsis the modern scientific term referring to the integratedapproach of measurement,analysis, managementanddisplayofspatialdata”.
李德仁提出的地球空间信息学的概念与理论体系:1.时空信息获取的天地一体化和全球化。2.时空信息加工与处理的自动化、智能化与实时化。3.时空信息管理与分发的网格化。4.时空信息服务的大众化。这也就是说,通过『数字物获取,数字的描述和数字的分析』,为大众提供实时信息服务,
在此基础上,2005年,李德仁再次提出一个理论,要把天上的卫星、空中的飞机、地上的移动测量系统与网上的GIS全放在一起,叫『广义空间信息网格』,要把图像处理、GPS处理由在地上做放到天上做,叫『在轨数据处理』,他希望能到2020年构成一个天上、地上合在一起,能够实时更新、处理数据的一个实时、准实时系统。
李德仁,这时已从一个作战指挥员成为参与国家决策的科学家,站到了国家的高度,有着全球的视野。
『2017年6月4日,中国工程院重大咨询项目‘天基信息实时服务系统(PNTRC)发展战略研究’启动会在京召开,14位院士围绕该项目进行深入研讨。中国工程院党组书记李晓红院士出席。』
『出席会议的院士还有:项目组组长李德仁,副组长王礼恒,专家组成员王永志、沈荣骏、周建平、樊邦奎、谭树森、龚惠兴、杨士中、姜会林、李建成、龚健雅、陆建华。』
『「天基信息实时服务系统(PNTRC)发展战略研究」咨询项目是中国工程院2017年度启动的14项重大咨询项目之一,旨在对我国未来天基信息实时服务系统建设目标、技术体系、可行性、运行服务模式等进行科学论证,提出我国军民融合的PNTRC系统发展战略建议。对我国未来天基信息系统的科学规划具有重大指导意义。』
以上文字截取《武汉大学新闻网》的报道。我把三个关键词“PNTRC、“发展战略”、“研究”从一个完整的句子里提取。并把“项目组组长李德仁”、“进行科学论证”、“发展战略建议”这三个内容记在采访本上。显然,这是一项正在进行中的项目,而作为项目组长,李德仁任重道远。他在八十岁这个年纪上,心中关心是如何实现通信、导航、遥感卫星一体化组网,让人工智能上天,从而实现自动、实时地为军民用户提供PNTRC服务,即提供位置、导航、授时、遥感和通信服务,实现空天信息的大众化服务。
五、“空间数据挖掘理论”与院士亲兄弟
天基信息实时服务系统(PNTRC)作为一项发展战略,正在进行科学论证。PNTRC:P是定位,N是导航,T是学术,R是遥感,C是通信,把五位一体做成一个空间信息网络。就是把带有遥感,通信,导航载荷的卫星和飞机等空间结点构成,通过动态建设网,实时获取,传输和处理海量数据,实现天基信息的体系化运用。
这是一篇大文章,关系国家和民族的大文章。
2018年6月2日12点13分,酒泉卫星发射中心,武汉大学“珞珈一号”科学实验卫星通过搭载长征二号丁运载火箭成功发射,12点27分03秒,顺利进入预定轨道。截至发稿前,卫星状态正常,进入在轨测试阶段。研发团队依托地球空间信息技术协同创新中心、测绘遥感信息工程国家重点实验室、遥感信息工程学院、高分辨率对地观测系统湖北数据与应用中心等组建,由李德仁担任首席科学家,测绘遥感信息工程国家重点实验室教授张过等牵头完成。
这也是李德仁接受采访时多次说到的“一星多用、多星组网、多网融合、实时服务”,他还说,今年6月2日发射珞珈一号科学实验室卫星01星,是我国首颗夜光遥感卫星,也是我国首颗同时具备对地观测与卫星导航增强功能的低轨卫星。夜光遥感分辨率为130米,理想条件下可在15天内绘制完成全球夜光影像,提供我国及全球GDP指数、碳排放指数、城市住房空置率指数等专题产品,动态监测中国和全球宏观经济运行情况,为政府决策提供客观依据。同时,它还搭载导航增强载荷,开展卫星导航信号增强和星基北斗完好性监测技术验证试验,为我国开展新一代导航信号增强关键技术的研究和“一星多用”的集成化空间信息系统建设理论提供试验依据。经过几个月的运行,这两个任务都取得圆满成功。
真有点像评书中常说的那样:说时迟,那时快。太快了!我的采写文章还在写作过程,珞珈一号01星已经升空登天。计划中“珞珈一号”02和03星还将分别于明年(2019)后年(2020)上天。
据悉,“软科世界一流学科排名”使用一系列国际可比的客观学术指标对全球大学在相关学科的表现进行测量,包括科研规模、科研质量、国际合作、高水平科研成果、国际奖项等。2018年排名覆盖54个学科,涉及理学、工学、生命科学、医学和社会科学五大领域,共有来自83个国家和地区的1600余所高校最终出现在各个学科的榜单上。2018年7月17日,软科正式发布2018“软科世界一流学科排名”(Shanghai Ranking’s Global Ranking of Academic Subjects)。在最新排名中,武汉大学的遥感科学与技术和清华大学的通信工程、北京航空航天大学的航天航空工程均位列世界第一。
从『李德仁方法』开始,从几何学到信息科学,从单一学科到多学科交叉集成的新学科。李德仁从测绘、遥感出发,始终走在科技创新的前沿,始终面对严峻的现实,一步一个脚印,走到今天。
李德仁步步登高,『测绘』的是天地,『遥感』的是世界,『挖掘』的是未来。
李德仁不仅始终走在科学的前沿,还不断在创造前沿的科学。一个个理论观点和一项项科技创新,持续在佐证这一点。
『空间数据挖掘理论与应用』就可以视作这样一个理论体系。尽管还是一个有待进一步完善、完备的体系。
说到『空间数据挖掘理论与应用』,很自然便联想起『天基信息实时服务系统』。这不是一件东西,却有着内在的关联。请注意『天基信息实时智能服务系统一体化』提法。『实时』的意义,大家都能明白。比如导航开车经过路口,如果提示信息滞后,不能实时发声,车辆即可能错过正确路口或走向错误路口。如果是战争状态下用于导弹的导航呢?那可是人命关天的大事。因此,『实时』的时间差越小越精准越能发挥作用。
『实时』服务由谁提供?如何才能更精准迅捷?得借助于高运算的计算机,借助于人工智能,因为,让天上的卫星相互联网,来汇总、筛选、处理信息,并与终端实时互动,是『天基信息实时智能服务系统一体化』必须达到的基本要求。如此庞大的数据量处理,人力即无法胜任,何况还必须『实时』快捷,因此,人工智能的介入势在必然。
人工智能在今天,严格意义上也算不上一个陌生话题。只是,它并不属于李德仁的学科专业,在我采写范围之外。人工智能应是另一篇文章,将由另外的人去写。
《空间数据挖掘理论与应用》这本著作的一些重要内容则是由人工智能学科参与和构成。这本署名李德仁、王树良、李德毅的著述(2006年科学出版社出版)。内容包括:云模型、数据场、地学粗空间和空间数据挖掘视角等新技术,构建空间数据挖掘金字塔,研究空间数据挖掘的数据源,导出空间观测数据清理的“李德仁法”,研究基于空间统计学的图像数据挖掘,提出“数据场一云”聚类、基于数据场的模糊综合聚类和基于数学形态学的聚类知识挖掘算法等等。此书的出版社上架建议:本书可供空间数据挖掘、计算机科学、地球空间信息科学、GIS、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、数据分析、人工智能、认知科学、空间资源规划、土地科学、灾害防治、管理科学与工程和决策支持等领域的研究人员和开发人员使用,亦可作为高等院校相关专业的本科生、研究生教学用书和参考用书。
这里就说到李德仁的弟弟李德毅。李德毅是一个人工智能专家,中国人工智能学会会长,中国工程院院士、欧亚科学院院士,指挥自动化和人工智能专家。在采访中我问李德仁,如果李德毅不是您的亲弟弟,如果你弟弟李德毅不是人工智能专家,这样大规模的跨学科合作,这样的跨学科的理论构建,这样的跨学科的建立,是不是也以这样的方式合作开展?提问后,我并没有往里面深究,尽管这又是一个极其微妙且有趣的话题。
在采访中得知,李德仁和李德毅俩兄弟见面聊天,常会涉及到学术话题。1993年,李德毅聊到计算机科学界开展数据挖掘的研究动向,当时李德仁正在研究『地球空间信息学』,他觉得空间数据库的数量、大小、复杂性也在激增,特定问题或特定环境下的空间数据,似乎是一种原始的、混乱的、不成形的自然状态积累,但又是一种可以从中生长出秩序和规则的源泉,为什么我们不去研究空间数据挖掘呢?
1994年,在加拿大第五届GIS(地理信息系统)年会上李德仁提出了『Knowledge Discovery From GIS 』的理念,建议在智能化GIS中利用数据库发现知识(KDD)的方法,透过表现上的千头万绪、杂乱无章,去挖掘蕴含其中的规则性、有序性、相关性和离群性。
随后,这两个跨学府、跨学科的兄弟院士,筹划共同指导空间数据挖掘的博士。先后带出邸凯昌、王树良(书的另一个作者),邸凯昌在完成博士论文后立即被美国俄亥俄州大学邀请为博士后研究员,接着又指导王树良在邸凯昌的基础上继续向前研究,后来,他们兄弟二人组建了自己的团队,目前已经发展为由数十名院士、教授、副教授、博士后、博士生和硕士生组成的老中青相结合的、地球空间信息和计算机科学等学科交叉的梯队。中国科学院老院士,地图学、遥感学专家陈述彭在书的序言中说:李德仁李德毅兄弟二人敏捷的思维、渊博的知识、高屋建瓴的学术视野、实事求是的治学态度、执著的人生信念和宽以待人的品质,引导和激励着整个研究团体,在空间数据挖掘的道路上稳步前进。
应当说,这是一个难题,也是非常值得深入研究的大课题。据分析,计算机数据采集和存储技术的发展,使得数据库急剧膨胀,造成『数据过量而知识贫乏』瓶颈,而过量的数据中大约80%与地理分布有关。就是说,面对持续增长的海量空间数据,人们已经很难在没有知识辅助的情况下完全理解数据。实际上,相对于一般的事务数据挖掘,空间数据挖掘更为复杂,挖掘的对象不仅包含位置数据和属性数据,还有实体间的时间空间关系,而且空间数据的结构也比较复杂,既有表格数据,也有矢量数据和栅格数据。
当李德仁在他兄弟李德毅的协助下,共同创立这样的知识体系和研究团队,何其重要!
这也可以说是一本奇书。韩家炜(国际知名数据挖掘专家)说:由于俩院士的不同科学构成,他们的合作学术成果《空间数据挖掘理论与应用》,让计算机科学的读者学习了解地球空间信息科学的知识,地球空间信息科学的读者可以学习计算机的知识,空间数据挖掘的读者可以找到自己的归宿。
美国科学院院士Lotfi A. Zadeh在书的序言中说:『在研究空间数据挖掘的过程中,他们把计算机科学的数据挖掘理论和地球空间科学的空间特征紧密地结合在一起,得到我们国际同行的认可。』
由此可见,『空间数据挖掘理论』是整合思维的呈现,也是学科交叉的结晶。写到这里,我其实也很想见一见李德仁的亲弟弟李德毅,从李德仁的角度,从该学科理论建设的角度,也作为一个里下河的同乡人。
2013年,应斯普林格出版社社长之约,空间数据挖掘理论的英文版正式出版,很快就获得计算机科技界的注视,在该社“聚焦中国科研”中被选为该领域截止2016年最具影响力的著作之首,累计下载量已超过1万5千次。
尾声
文章写到这里,方知在既定篇制范围,根本无法把想写的内容全写出。写文章是一个取舍的过程,而且总不免带着遗憾。按照文章的篇制要求,我却只能写到这里。
细想一下,此文的书写对于我还真是一次极不容易的跋涉。一是题材内容在我的知识边界之外,写作过程也是一个了解、学习、增进知识的过程,二是传主的特殊性。通常,一个专业人士大都在其专业范围跋涉,而李德仁不仅在学科专业深入的基础上,还跨越其它学科专业或融汇其它学科专业,跨学科,突破细分边界,进行一系列似乎很难想象的整合,拓展。并且这一拓展,始终在进行中或曰始终在路上。这似乎是李德仁明显区别他人的特点。始终在路上,对于一个锐意进取的人,应当说也不罕见。罕见的是李德仁作为一个成功人士,一个测绘界的泰斗级人物,却始终在路上。这其实是极难做到的事!一般来说,一个成功人士即便自己不止步,也很容易被鲜花、镁光灯包围,被红地毯、被已有的名声牵制,使得他在成功面前自觉不自觉地稍事逗留。李德仁却没有丝毫的停顿与迟滞。
在文章立意之初,我首先遭遇命名的困难,思来想去,似乎任一种命名都意味着有缺失。
李德仁祖父撰写的《李氏家训》,有『敬德修业,发奋图强』云云,语出于《论语》。遥感,指的是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器,在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物。在李德仁这里,『敬德修业』好比是他的『遥感』器,而『目标地物』则是李德仁面对的整个科学世界。
写到这里,我还想起爱因斯坦说过的话:提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许只是数学上或实验上的一个技巧问题,而提出新问题从新的角度看问题却需要创造性的想象力,这才标志着科学的真正进步。想象力这一词汇,又让我想起李德仁的生身之地里下河,想起岛屿上现实中的『无』与想象中的『有』。
李德仁自42岁步入科学轨道以来,不断提出问题,他的创新思想始终在跑道上一路狂奔:
1982年,他提出的选权迭代法,被国际测量学界称为『李德仁方法』
1985年,他提出误差可区分性理论,科学地『解决了测量学上一个百年来的问题』
1990年,他提出地球空间信息学的概念和理论体系
1994年,他提出并奠定空间数据挖掘的基础
21世纪以来,他又提出广义与狭义空间信息网格,推进数字地球与智慧地球的建设。
眼前,年近八旬的李德仁依旧精神抖擞,他侃侃而谈,他谈笑风生。在他的话语中,天基信息实时服务系统,卫星互联网,这样一些前沿的正在向前推进的学科项目,与他同行,并且,有一些他已经遥感到的界域,正有待他去发现开拓。
显而易见,李德仁是一个没有讲完的故事。也许,这篇文章只是李德仁这部大书的一个开头。
(2018年4月2号采访李德仁院士,2018年8月30号完成初稿,9月20号完成二稿,10月8日经李德仁院士校订,10月12日定稿;文章刊发于《中国作家》2019年第五期)
【作者简介】子川文学创作一级、江苏作协专业作家、江苏省诗词协会副会长、苏大文学院兼职教授、印溪书院山长。出版《子川诗抄》《背对时间》《虚拟的往事》《夜长梦不多》等十二本专著。曾获:江苏省优秀文学编辑奖、第二届和第五届紫金山文学奖、第三届汉语诗歌双年十佳奖、第二届、第三届与第九届江苏文学评论奖。其书法作品曾入选多种书展。参加中日韩文人书画书艺展(2017),南岸·中外艺术家诗书画夏季展(2018),美国丹尼斯维尔美术馆“诗书画”个人展(2019)等,为美英法日韩等藏家与会所收藏。