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李德仁院士:点亮“东方慧眼”
发布时间:2025-06-18     来源:《中华儿女》杂志2025年第6期     浏览:2677次

2024年6月24日上午,北京的天空格外晴朗,空气中弥漫着一种庄重而喜悦的氛围。

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李德仁

这一天,备受瞩目的2023年度国家最高科学技术奖正式揭晓。当现场念出“李德仁”这个名字时,全场爆发出雷鸣般的掌声,经久不息。

中国科学院院士、中国工程院资深院士、摄影测量与遥感学家李德仁,这位在卫星遥感领域深耕数十年的科学家,凭借其卓越的科研成就,攻克了卫星遥感全球高精度定位及测图核心技术,解决了遥感卫星影像高精度处理的系列难题。国家最高科学技术奖,这是中国科技界的最高荣誉,也是对他无数日夜付出的最好回报。

“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。”这是古人对地球自转与人类视野的浪漫描绘,而李德仁及其团队正是用现代科技的力量,将这份浪漫化为了现实。在李德仁的带领下,中国人自主研发了全自动高精度航空与地面测量系统,建起了属于自己的全球观测系统。

当被问及成果的意义时,李德仁眼中闪烁着自信而坚定的光芒,他微微一笑,语气中带着自豪:“如今,我们不仅能让人们对地球上的每个地方都看得快,而且看得清,认得准。我们实现了全球范围遥感数据从获取到终端应用的分钟级遥感信息快、准、灵服务。”这短短几句话,背后是无数科研人员的心血与汗水,是他们用智慧和勇气,让中国在卫星遥感领域从跟跑者变成了领跑者。

恩师如同灯塔,指引并照亮自己的学术启航

在江苏省泰州市姜堰区,有一座古老而宁静的溱潼古镇。这里,古街深巷,小桥流水,岁月似乎在这里放慢了脚步。这是建于清乾隆年间的李氏老宅,这所宅院见证了李家几代人的成长,也孕育了无数的传奇。从这里走出了李德仁、李德毅、李德群三名院士,他们如同璀璨的星辰,闪耀在各自的科研领域,成为国家的骄傲和民族的脊梁。当地人无不自豪地称李家为“一门三院士”,这不仅是对李家的赞誉,更是对溱潼古镇深厚文化底蕴的肯定。

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1985年2月,李德仁(左)以全校有史以来最高分获得斯图加特大学博士学位

李德仁凭借在卫星遥感领域的卓越成就,让中国的卫星定位技术在全球舞台上崭露头角;李德毅深耕人工智能与计算机科学,为国家的科技进步贡献了智慧;李德群则在材料科学领域取得了突破性进展,为国家的工业发展筑牢了根基。他们虽然从事不同的研究方向,但都有着共同的家国情怀和对科学的执着追求。李氏老宅的庭院里,古树参天,枝繁叶茂,仿佛在默默守护着这片土地和这里的人们。老宅的堂屋里,挂着一幅幅李家先辈的画像,他们的眼神中透着坚毅与智慧,仿佛在诉说着家族的荣耀与传承。李家的子孙们,从小就在这样的环境中耳濡目染,感受着家族的荣耀和责任,也继承了先辈们的勤奋与坚韧。

进入院士旧居,厅堂上至今悬挂着李氏家训: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。由李德仁曾祖父李贞发手书于1890年的、80字的家训,可以说影响了李德仁的一生。2018年3月26日,李德仁在武汉大学作题为《老师教我做人做学问》的报告,专门讲到了李氏家训。“家训中有一句‘孝德永彰’比较重要,意思是在家庭里面要孝敬父母,对外面要讲究道德。”李德仁说,正是家训教育让他在幼年时期便懂得了爱国、勤奋、好学、孝悌、勤俭、经世致用等优良品质的重要性,因此他们家一共走出了三位院士。

1957年,李德仁高中毕业,怀揣着对未来的憧憬和对知识的渴望,考入了武汉测量制图学院(1958年更名为武汉测绘学院,1985年10月更名为武汉测绘科技大学,2000年8月并入武汉大学成为武汉大学测绘学院)的航测与制图系。

李德仁的校园生活充实而忙碌。除了课堂上的学习和勤工俭学的劳作,他把大部分时间奉献给了图书馆。他回忆道:“我本科时学俄语,苏联大牌专家的书我全读完了。大一时我也爱玩,但我更爱图书馆的那些书。”他的阅读兴趣不仅限于专业书籍,还涵盖了欧美文化的经典著作。他当时特别爱看莎士比亚的全集,那优美而深刻的文笔深深吸引着他。读完莎士比亚后,他又一头扎进了法国作家的作品,从《红与黑》开始,到巴尔扎克、雨果,再到歌德、托尔斯泰……他的阅读量惊人,当时的状态是天天看书,一般两三天就可以看完一本厚书。那些书籍,如同一盏盏明灯,照亮了他的青春岁月,也塑造了他深厚的文化底蕴。

在图书馆的那些日子里,李德仁不仅沉浸在知识的海洋中,还结识了后来成为他夫人的朱宜萱。这段青梅竹马的校园爱情,不仅温暖了他们的青春岁月,也成为他们日后携手共进的动力源泉。

在武汉测绘学院,李德仁还遇到了他人生中的重要导师——王之卓教授。王之卓是我国航空摄影测量和遥感学科的主要奠基人和开拓者,他学识渊博,治学严谨,对李德仁产生了深远的影响。

那时,我国大学的课程体系和教材大多沿袭自苏联。李德仁所在的武汉测绘学院也不例外。课堂上,苏联的教材是他们学习的重要资料,但他从不被动接受知识,总是带着怀疑和探索的精神去阅读和思考。在阅读了大量专业书刊,并做了大量心得笔记后,他隐约觉得这些刊物里有些教授宣讲的“真理”似乎有些站不住脚。毕业前一年多,李德仁的心中渐渐积攒了许多疑问和自己的见解。他决定把这些想法系统地整理出来。当时,他手头没有多余的纸张,便在父亲废弃的银行账本上,一笔一划地写下了三篇文章。这些文章不仅阐述了他自己的观点,还大胆批判了苏联几位测绘遥感领域的权威,比如罗曼诺夫斯基等。这些权威在当时的学术界几乎是不可撼动的存在,但李德仁凭借着对知识的执着和对真理的追求,勇敢地提出了自己的质疑。

文章写好后,李德仁怀着忐忑的心情,将它们辗转交到了时任武汉测绘学院副院长王之卓的手中。几天后的一个下午5点多,王教授约李德仁到他那小洋楼的书房详谈。李德仁记得,当天师母微笑着把自己迎进了书房。

桌上,李德仁的文章已经被王之卓用红笔批改得密密麻麻。王之卓指着文章说:“小李,你的这些观点很有见地。苏联的教材确实存在一些问题,你提出的这些分析和设想很有价值。”他特别提到李德仁用仿射变换理论对变换光束测图的误差所作的分析,以及用多普勒效应测定航摄仪外方法元素的设想,给予了高度肯定。师生二人在书房里展开了深入交流。王之卓不仅认真听取了李德仁的想法,还结合自己的经验和见解,给予了耐心的指导和鼓励。直到师母轻轻地推开门,微笑着说:“之卓,该去吃晚饭了。”李德仁才意识到,他们已经谈了整整三个小时。

那次谈话对李德仁来说意义非凡。王之卓的支持和鼓励,不仅让他对自己的学术追求更加坚定,也让他感受到了学术自由和探索真理的重要性。多年后,李德仁回忆起那个下午,仍然感慨万分:“王教授的鼓励,让我有了勇气去挑战权威,去追求真理。”

1963年,李德仁迎来了他大学生涯的重要时刻——毕业设计。他的毕业设计题目是《反光立体镜在航测分工法测图中的应用》,由王之卓和郑肇葆两位老师亲自指导。在做毕业设计的日子里,李德仁一头扎进实验室,反复推导公式,仔细分析数据,终于导出了比加拿大马尔赛克教授更加严密的公式及其简化形式。这些成果不仅展示了李德仁的聪明才智,更体现了他对测绘科学的深刻理解和严谨态度。在随后的全班优秀论文答辩中,李德仁的毕业设计被评为全年级最佳论文。

毕业设计完成后,王之卓鼓励李德仁将毕业论文压缩成一篇论文,投稿到《测绘学报》发表。在王之卓的悉心指导下,李德仁学会了如何撰写科学论文。这篇论文最终成功发表,成为李德仁学术生涯中的第一篇论文。他收到稿费180元,这在当时是一笔不小的数目。李德仁一直没舍得花这笔钱,后来和朱宜萱结婚时,这180元成了他们唯一的存款。

那一年,李德仁报考了王之卓仅有一个名额的硕士研究生。凭借扎实的专业知识和对学术的执着追求,他取得了三门科目两个100分、一个99分的优异成绩,最终被录取。王之卓的悉心指导,让他在学术的道路上少走了许多弯路;而自己的努力和坚持,也让他在测绘领域迈出了坚实的一步。这些经历,如同一颗颗璀璨的星星,照亮了他未来的科研之路,也让他更加坚定了为国家测绘事业贡献一生的决心。在李德仁读硕士研究生期间,王之卓常常与他促膝长谈,分享自己的学术理念与人生感悟。有一次,王之卓重心长地对李德仁说:“我们中国人不能老是跟在外国人后面,我们要勇于提出新的研究方向,让外国人跟着我们走。”这番话如同一声惊雷,在李德仁的心中激起了层层涟漪。李德仁坦言,如今再提这个观点,大家都觉得理所当然,但在20世纪70年代末、中国改革开放初期,如果没有高远的眼界和非凡的勇气,是很难提出并理解这样的观点的。

在王之卓门下,李德仁度过了三年研究生生涯,1981年以全优成绩获得了硕士学位。硕士研究生毕业后,在王之卓的建议下,李德仁决定留学,去追寻更高的学术目标。1982年10月,李德仁带着对未来的憧憬和对祖国的眷恋,踏上了前往德国的旅程。

从波恩到斯图加特的奋进之旅

波恩大学有着其严谨的学术氛围和先进的科研设施,李德仁很快就在这里展现了他的才华。当时,波恩大学摄影测量研究所正在使用一款平差软件,软件中包含许多附加未知参数,这些参数在计算过程中引起了平差解的振荡,这种现象在学术界被称为“过度参数化问题”。这一问题困扰了研究所的科研人员许久,他们尝试了多种方法,但始终未能找到有效的解决方案。刚到波恩大学第一周,李德仁就察觉到了这一问题的复杂性和重要性。在接下来的一周里,他全身心投入到研究中。

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2024年3月6日,李德仁(后排左四)、龚健雅、张祖勋、刘经南四院士及其夫人等欢聚

经过多次测试和验证,李德仁成功解决了过度参数化问题,显著提高了软件的精度和稳定性。当李德仁将改进后的软件展示给波恩大学摄影测量研究所的同事们时,研究所所长、在摄影测量领域享有盛誉的学者库普费尔教授惊叹不已。“你才在这里待了两周,就帮我们解决了这么大的问题!”他立刻邀请李德仁将这一成果整理成论文,并用德语发表在研究所的专刊上。李德仁在库普费尔教授的鼓励下,认真撰写了论文《克服过度参数化的几种方法》。他在论文中详细阐述了自己对问题的理解、解决方案的推导过程以及改进后的软件性能提升情况。

论文发表后,李德仁的成果在波恩大学乃至整个摄影测量领域引起了广泛关注。他开始在国际学术界崭露头角,而他本人也更加坚定了在科研道路上不断探索的决心。

在德国波恩大学的那段日子里,李德仁始终保持着旺盛的学术热情和敏锐的科研洞察力。在解决了平差软件的过度参数化问题后,他又将目光投向了另一个重要的研究课题——自动搜索多个粗差的验后方差估计。当时,摄影测量与遥感领域面临着一个棘手的问题:如何在海量数据中快速、准确地识别和定位粗差。传统的粗差处理方法往往依赖于人工筛选和经验判断,不仅效率低下,还容易出错。李德仁深知,如果能够开发出一种自动化的解决方案,将极大地提升数据处理的效率和精度。于是,他开始着手设计一种新的算法,经过无数次的模拟测试和优化改进,成功开发出一个自动搜索多个粗差的验后方差软件,不仅大大提高了粗差检测的效率,还显著提升了数据处理的精度和可靠性。

李德仁将这一成果整理成一篇论文,交给了库普费尔教授。库普费尔仔细阅读后,再次露出难以置信的表情。他惊讶于李德仁的德语写作如此流畅,竟然找不到一处语法错误。要知道,对于一位非母语者来说,用德语撰写一篇高质量的学术论文并非易事,但李德仁做到了。库普费尔毫不犹豫地将这篇论文推荐给了自己的导师、世界著名的摄影测量专家阿克曼教授。阿克曼教授同样对李德仁的研究成果给予了高度评价,立刻将论文推荐给了德国《摄影测量与遥感》杂志。不久后,杂志主编霍夫曼教授仔细审阅后,激动地连声说道:“不用修改,直接在1983年发表!”

这篇论文不仅在德国学术界引起了广泛关注,还在国际摄影测量与遥感大会上引发了热烈讨论。李德仁的这一成果被王之卓教授在《摄影测量原理续编》一书中称为“李德仁方法”,并迅速在国际测绘界传播开来,成为该领域的重要理论基础。“李德仁方法”不仅解决了当时摄影测量与遥感领域的关键难题,还为后续的误差处理和可靠性理论研究开辟了新的道路。

1983年5月,李德仁怀揣着对知识的渴望和对未来的憧憬,来到德国斯图加特大学,正式成为世界摄影测量权威阿克曼教授的弟子。斯图加特大学以其严谨的学术氛围和卓越的科研成果闻名于世,而阿克曼教授更是该领域的泰斗级人物。在阿克曼的鼓励下,李德仁开始了他攻读博士学位的艰难而充实的旅程。每天,他都要工作14小时以上,有时甚至更久。他在机房里推导公式,在办公室里做实验,为了验证一个理论,他做了几百组计算机仿真实验。每一次实验的成功或失败,都让他更加接近真理。

那些日子里,李德仁的双手常常沾满墨迹,眼睛也因长时间盯着屏幕而变得红肿。但他从不抱怨,从不退缩。他的导师阿克曼也常常被他的勤奋和执着所打动,常常对同事们说:“李德仁是我见过的最努力的学生,他的未来不可限量。”

1984年10月,李德仁完成了长达255页的博士论文——《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试验研究》。这本厚重的论文,按照斯图加特大学严格的规定,经过了校内100多个教授审阅。次年2月5日,斯图加特大学的答辩室里坐满了教授和学者。面对他们审视的目光,李德仁清晰地阐述了自己的研究成果,详细解释了如何将占统治地位的荷兰学者巴尔达教授的经典理论进行扩充和发展,提出了误差可区分性理论和系统误差与粗差探测方法,解决了测量学领域长期存在的难题。最终,答辩顺利通过,李德仁获得了斯图加特大学博士学位论文答辩高分的最高纪录。

从1982年10月抵达德国,到1985年2月回国,李德仁仅用了不到两年半的时间,就完成了通常需要五六年才能完成的博士论文和学位课程。他的博士论文成果不仅扩充和发展了巴尔达教授的经典理论,还把经典的可靠性理论推进到了新的可区分阶段,使不同模型误差的区分和同一模型误差的定位难题迎刃而解。

李德仁首次创立的误差可区分性理论和系统误差与粗差探测方法,为现代测量学奠定了数据处理的理论基础。德国洪堡基金评委、国际知名大地测量学家格拉法韧特教授对李德仁的成果给予了极高的评价,认为“它解决了一个测量学的百年难题”。1988年,李德仁因此获得了联邦德国摄影测量与遥感学会“汉莎航空测量奖”。他围绕该理论编写的《空间数据挖掘理论与应用》英文专著,更是被选为2016年业内最具影响力著作之首。如今,即使是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。李德仁以他的智慧和勤奋,不仅实现了超越前贤的梦想,更为全球测绘学领域带来了深远的影响。

从学术高峰到教育楷模的报国育人初心

1985年2月,德国的冬日寒风凛冽,李德仁的心中却充满了温暖与期待。他刚刚以优异的成绩获得了博士学位。站在学术的高峰,面对着来自欧美科研院、高校和企业纷纷抛来的橄榄枝,他心中只有一个念头——回国。


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李德仁(右)在武汉大学毕业典礼上为取得学位的毕业生拨穗

当月底,李德仁如期回到祖国,回到魂牵梦绕的武汉测绘学院。他没有提出任何关于职称和待遇的要求,而是直接走进了教室,走上了讲台。他深知,祖国的测绘事业需要人才,需要新鲜的血液。他给本科生开设了三门课程,将自己的所学毫无保留地传授给学生们。李德仁的回归,为武汉测绘学院带来了新的活力和希望。他的学术成就和国际视野,让他迅速成为学院的中坚力量。次年,凭借在测绘领域的卓越贡献和突出表现,他被破格晋升为教授。1991年,他当选为中国科学院学部委员(院士),1994年又当选为中国工程院院士,成为测绘领域的双院士。

作为摄影测量与遥感专家,李德仁带领团队攻克了一个又一个技术难关,成功解决了卫星遥感全球高精度定位及测图的核心技术难题。他们日夜奋战在实验室里,反复推导公式,优化算法,进行无数次的模拟实验。每一次失败都没有让他们气馁,反而更加坚定了他们的决心。他们深知,这项技术对于国家的国防安全、资源勘探、环境保护等众多领域都有着至关重要的意义。

在研发全自动高精度航空与地面测量系统的过程中,李德仁更是亲力亲为。他深入一线,与团队成员一起在野外进行实地测试。无论是炎炎夏日,还是寒冬腊月,他都毫无怨言地坚守在岗位上。经过多年不懈的努力,李德仁和团队终于成功研发出了全自动高精度航空与地面测量系统。这一系统的成功应用,极大地提高了我国高分辨率对地观测系统的效率和精度,为我国从遥感大国迈向遥感强国奠定了坚实的基础。

李德仁在科研上取得了卓越成就,同时是一位备受敬仰的教育家。他始终坚守在教学科研的第一线。他倡导“读书、思维、创新、实践”的教育理念,认为这四者相辅相成,缺一不可。在他的课堂上,学生们不仅能学到扎实的专业知识,更能感受到他对学术的热爱和对创新的追求。他常常鼓励学生们要敢于质疑、勇于探索,不要局限于书本知识,而是要大胆地去实践、去创新。在学科建设方面,李德仁高度重视多元化团队的建设,以开放包容的胸怀广纳贤才。他深知,一个学科的发展需要不同背景、不同专长的人才共同参与。因此,他不仅注重培养本校的学生,还积极引进国内外优秀人才,组建了一支在遥感对地观测领域享有国际盛誉的高水平创新团队。他们成功构建了全球规模最大、覆盖面最广、教育体系最为完善的测绘遥感学科体系。这一学科体系不仅涵盖了从本科到博士的各个层次,还融合了教学、科研、实践等多个环节,为学生提供了全方位的学习和发展平台。

在他的努力下,武汉大学测绘遥感学科不仅在国内处于领先地位,还在国际上赢得了广泛的赞誉。他带领的团队在遥感对地观测领域取得了一系列重大突破,为国家的经济社会发展和国防安全作出了重要贡献。

李德仁深知,一个人的力量是有限的,但团队的力量是无穷的。他总是鼓励年轻人积极参与科研项目,给他们提供展示才华的机会。在他的培养和激励下,许多年轻人成长为测绘遥感领域的骨干力量,继续在各自的岗位上发光发热。他培养的学生中,有1人当选为中国科学院院士,1人当选为中国工程院院士,10余人入选国家高层次人才计划,多人成为国内外知名高校的教授。

近年来,李德仁以敏锐的洞察力和前瞻性的思维,提出了一个宏大构想——加快建设“通信—导航—遥感”一体化的“东方慧眼”智能遥感卫星星座。这一构想旨在通过构建一个强大的卫星网络,实现全球范围内的快速、精准、高效对地观测,为人类社会的可持续发展提供强大的技术支持。尽管已至耄耋之年,李德仁依然精神矍铄、满怀激情地带领团队实施这一宏伟计划。他们规划了一个由200多颗卫星组成的庞大卫星星座网络,计划到2030年发射252颗卫星,涵盖高分辨率光学卫星、雷达卫星、高光谱卫星和热红外卫星等多种类型。这些卫星将与通信卫星和导航卫星紧密相连,形成一个强大的“星网”,实现天地一体化的信息交互与协同工作。

“东方慧眼”智能遥感卫星星座的建成,将极大地提升中国在全球对地观测领域的地位和影响力。这些卫星将让全球更多的人享受到中国卫星带来的优质服务,帮助人们对地球上的每个地方都看得快、看得清、看得准、看得全、看得懂。它们将在农业、交通、采矿、海运、智慧城市、智慧农村等多个领域发挥重要作用,为全球的经济社会发展提供有力支持。

李德仁深知这一计划的重大意义和深远影响。他常常亲自深入实验室和研究现场,与团队成员一起探讨技术细节,解决实际问题。他满怀信心地说:“不久的将来,‘东方慧眼’星座将闪耀浩瀚星河。大家可以用手机调用头顶的卫星,三五分钟就能看到自己想看的地球图片或视频。中国人民及世界人民都将拥有千里眼、顺风耳!”他的这番话,不仅是对未来的美好憧憬,更是对团队的坚定信念和对科学的执着追求。在李德仁的带领下,团队成员们正朝着这一目标稳步前进。他们相信,通过不懈的努力和创新,一定能够实现这一宏伟蓝图,让“东方慧眼”星座成为人类探索地球、服务社会的重要工具,为全球的可持续发展贡献中国智慧和中国力量。

在我国发展测绘遥感科学的征途上,李德仁带领团队交出了一份份亮眼的答卷。他们研发的“东方慧眼”智能遥感卫星星座计划,将为全球更多的人提供优质的对地观测服务,让中国人民及世界人民都能拥有“千里眼”和“顺风耳”。

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