在武漢大學(xué)，有一位80多歲的大地“攝影師”。他在測(cè)繪遙感領(lǐng)域深耕60多年，推動(dòng)中國(guó)數(shù)字化影像測(cè)繪技術(shù)從零起步走向國(guó)際領(lǐng)先。他是中國(guó)工程院院士張祖勛。近日，張祖勛接受了《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者的采訪。

張祖勛（右一）給學(xué)生講課。湖北省科技廳供圖

推出我國(guó)首個(gè)全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖設(shè)備

60多年來，張祖勛執(zhí)著于攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域研究。為打破技術(shù)壟斷，他和團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)過14年的艱辛探索，推出中國(guó)首個(gè)全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖設(shè)備。

談起攝影測(cè)量與遙感技術(shù)，張祖勛感嘆，1955年剛考入大學(xué)時(shí)，他連“測(cè)量”是什么都不知道。“當(dāng)時(shí)就看到有個(gè)反光鏡，把兩張照片放在底下，一座山瞬間就高了起來。我感覺這里肯定大有學(xué)問，就這樣，我選擇鉆研攝影測(cè)量技術(shù)。”張祖勛告訴記者。

20世紀(jì)70年代，中國(guó)的測(cè)繪事業(yè)艱難起步。1976年，張祖勛被派往瑞士最先進(jìn)的航測(cè)儀器廠學(xué)習(xí)。“我們?nèi)ト鹗烤拖駝⒗牙堰M(jìn)大觀園。”也就在那個(gè)時(shí)候，他看到中外之間的科技差距。從此，張祖勛下定決心，要讓中國(guó)的測(cè)繪遙感技術(shù)在國(guó)際上占有一席之地。

1978年，張祖勛的老師王之卓提出，中國(guó)攝影測(cè)量要走全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖之路。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)外大多認(rèn)為“膠片是影像最好的信息載體”，影像“數(shù)字化”理論顯得不可思議或?yàn)闀r(shí)太早。

張祖勛認(rèn)為老師的想法很有挑戰(zhàn)性，值得為之一搏。作為王之卓的得力助手，張祖勛主動(dòng)承擔(dān)起這個(gè)課題的攻關(guān)重任，從零開始向前“爬”。

“當(dāng)時(shí)肩扛手提儀器搞測(cè)量，就像‘小米加步槍’。”課題組購(gòu)買了當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的影像數(shù)字化器和計(jì)算機(jī)。“說是先進(jìn)，其實(shí)計(jì)算機(jī)內(nèi)存僅有64K，也沒有圖像顯示器，無法直觀看到圖像處理結(jié)果，效率極其低下。”張祖勛說。

另外，當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)沒有顯示器，圖像處理只能摸黑。例如核線排列，張祖勛等人只能先用打印機(jī)打出來，再看兩條核線是否排列一致。僅這一項(xiàng)工作就花了團(tuán)隊(duì)近半年時(shí)間。

歷經(jīng)14年，課題組終于研制出中國(guó)首個(gè)全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖設(shè)備，用計(jì)算機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量?jī)x器，用計(jì)算機(jī)影像自動(dòng)匹配代替人眼觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)測(cè)圖自動(dòng)化。全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖是攝影測(cè)量從理論到實(shí)踐的革命，整個(gè)測(cè)繪界為之震動(dòng)。

1992年，中國(guó)首個(gè)可產(chǎn)業(yè)化的全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)軟件VirtuoZo問世，這項(xiàng)開創(chuàng)性成果使中國(guó)攝影測(cè)量躋身國(guó)際三強(qiáng)。該成果于1993年獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

此后，張祖勛經(jīng)常帶著學(xué)生用無人機(jī)丈量山河大地。在金沙江白格滑坡，他監(jiān)測(cè)高山峽谷區(qū)的每一道裂縫，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警；在汶川地震發(fā)生后，他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)用最新技術(shù)制作出震區(qū)首個(gè)數(shù)字地面模型和正射影像圖，在抗震救災(zāi)部署方面起到重要作用；在陡直的峭壁間，他力求還原山西懸空寺古建筑細(xì)節(jié)，為文物保護(hù)出謀劃策……

創(chuàng)新第三種攝影測(cè)量方式

多年來，張祖勛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，努力破解一個(gè)又一個(gè)難題。

長(zhǎng)江三峽有一塊危巖叫作“箭穿洞”。在三峽庫(kù)區(qū)1：2000的正射影像圖上，這個(gè)“箭穿洞”就是一個(gè)點(diǎn)，但它實(shí)際上是一塊高200多米的危巖，可是在地圖上看不到任何信息。

要想加固危巖，就需要掌握滑坡和危巖的數(shù)據(jù)，可如何獲取數(shù)據(jù)？

張祖勛團(tuán)隊(duì)打破固有思維，在二維對(duì)地正射影像、三維傾斜攝影之外，找到第三種攝影測(cè)量方式——貼近攝影測(cè)量。貼近攝影測(cè)量是面向目標(biāo)的攝影測(cè)量，它以物體的面為攝影對(duì)象，針對(duì)三維空間任意坡度、坡向的面進(jìn)行攝影。

張祖勛團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年多的研發(fā)，使得貼近攝影測(cè)量技術(shù)越來越完善，應(yīng)用面越來越廣，具有可高度還原地表和物體精細(xì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可應(yīng)用于城市精細(xì)重建、古建筑重建、水利工程監(jiān)測(cè)等方面。

捐款獎(jiǎng)勵(lì)年輕教師

從科研追夢(mèng)人到科研帶路人，張祖勛將畢生成就歸功于“遇到一位好老師”。他認(rèn)為，科學(xué)發(fā)展在于人才的接力、教育的傳承。

張祖勛作為大學(xué)教師，始終不忘師者的傳道使命，一次次理論創(chuàng)新、一項(xiàng)項(xiàng)原創(chuàng)算法、一個(gè)個(gè)反復(fù)試錯(cuò)后的優(yōu)化方案，都聚沙成塔凝結(jié)在他撰寫的《數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)》教材里。這本教材惠及數(shù)十萬人，對(duì)培養(yǎng)專業(yè)人才作用巨大。

武漢大學(xué)有一門陣容豪華的課程曾引發(fā)社會(huì)的廣泛關(guān)注——測(cè)繪學(xué)科本科生課程《測(cè)繪學(xué)概論》。這門課始自1997年9月，由寧津生院士倡導(dǎo)設(shè)立，授課團(tuán)隊(duì)由張祖勛、劉經(jīng)南、寧津生、李德仁、陳俊勇、龔健雅6位院士及其他4位教授擔(dān)綱。“6位院士為本科生同上一門課”，公眾對(duì)“院士天團(tuán)”給予熱情點(diǎn)贊。張祖勛則認(rèn)為，做老師的給學(xué)生上課，再正常不過了。

為了鼓勵(lì)年輕教師，2017年，張祖勛向武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院捐贈(zèng)100萬元，倡議設(shè)立“教書育人獎(jiǎng)”，以此鼓勵(lì)在教學(xué)一線辛勤耕耘、深受學(xué)生愛戴的優(yōu)秀教師。2021年，張祖勛獲得“杰出教學(xué)獎(jiǎng)”。隨后，他將獲得的100萬元獎(jiǎng)金全部捐給武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院，用作學(xué)院“教書育人獎(jiǎng)”獎(jiǎng)金。

“用杰出教學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)金去獎(jiǎng)勵(lì)年輕一輩教學(xué)出色的教師，再適合不過了。”張祖勛笑著說。