李建成：26年只為“勾勒”精準地球

劉志偉

如果靜止的地球是“圓”的，那么自轉的地球由于受地球離心力的影響，就會變成“扁”的。何時“圓”，何時“扁”呢？這事讓武漢大學副校長、中國工程院院士李建成琢磨了26年。

在現(xiàn)代大地測量學領域，李建成決心要“勾勒”出一個精準的地球。手捧2016年度“何梁何利基金科學與技術進步獎”證書的李建成，離這一科研夢想又近了一步。

建立國家現(xiàn)代高程基準

為改變傳統(tǒng)做法、減少誤差，李建成團隊創(chuàng)新性地提出用大地水準面數(shù)值模型取代傳統(tǒng)水準標石……

一般把平靜的海平面定義為高程起算面，世界上沒有一把“尺子”可以直接測量崇山峻嶺相對平均海水面的高度。傳統(tǒng)高程測量依靠人工外業(yè)逐點傳遞，埋設地面標石，來獲得高程信息，這常常需要國家測繪、水利等多部門通力合作，花費10年的時間，才能建立國家高程控制網(wǎng)。

然而，這種依靠人工標石的定位模式，由于地面沉降、地震災害等原因，標石容易遭破壞。此外，傳統(tǒng)水準測量效率低，同時還具有山區(qū)難作業(yè)、不能跨海傳遞等局限性。

為改革傳統(tǒng)做法、減少誤差，建立準確的地球表面空間三維數(shù)字化模型，李建成及其團隊創(chuàng)新性地提出用大地水準面數(shù)值模型取代傳統(tǒng)水準標石，建立并維持國家現(xiàn)代高程基準。

這一模型替代了覆蓋全國的水準標石點，從傳統(tǒng)升級到現(xiàn)代，實現(xiàn)了我國高程基準建立與維持模式一次變革性轉變。

轉變只是第一步，下一個目標，李建成瞄向了世紀性難題—“確定1厘米級精度大地水準面”。這道難題一解就是26年。

為什么要追求更高的精度？李建成說，跟老百姓蓋房子是一樣的。蓋房子前，首先要確定方位；建的時候，還要放線，以確保房子不偏不斜。我們的技術是為了定位大山、大河等大地上的物體、空間的位置。比如城市開建地鐵隧道時，一般都是從兩個方向同時開建，如果精度不高，兩邊合龍時，隧道口就無法對上。

1990年起，李建成用26年完成了精度“三級跳”—他將我國大地水準面精度提高到小于1分米，將省級大地水準面的精度提高到3—5厘米，城市大地水準面精度提高到1厘米。這一成果已經(jīng)規(guī)模化推廣應用到我國200多個省市區(qū)域的大地水準面精化工程，產(chǎn)生了巨大的社會和經(jīng)濟效益。

“李建成是我國大地水準面工程化應用研究的主要開拓者，解決了精密區(qū)域大地水準面確定的多項理論和技術難題，完成了從米級到分米級、到厘米級、再到亞厘米級三次精度跨越。”在對他研究成果的評定中，業(yè)界專家給予了充分肯定和贊揚。

從“無人問津”到實際應用

26年前，“大地水準面”還只是一個比較偏冷門的專業(yè)名詞，鮮有人問津，李建成卻一頭扎進去、樂在其中……

李建成說：“興趣是動力之源，研究興趣一旦建立起來，就可以由被動研究轉為主動研究。”

2008年汶川地震使該地區(qū)大地基準遭到破壞，李建成團隊采用大地水準面精化技術，僅用半個月就快速建立起災區(qū)高程基準，為震后重建爭取了寶貴時間。

在玉樹地震、舟曲泥石流等重大自然災害中，大地水準面精化技術再次施展威力，極大提升了災區(qū)應急的測繪效率。

李建成是個執(zhí)著的人。“我們要有工匠精神，盯著一件事情，就一定要把這件事情做透。”自從選擇做大地測量研究的那天起，李建成就向世紀難題發(fā)起挑戰(zhàn)，力求建立一個統(tǒng)一精確的“全國大地水準面”。據(jù)李建成的同事、武漢大學測繪學院副院長閆利教授回憶，從讀書時起，不論是炎炎夏日還是濕冷冬天，總會看到李建成在電腦前忙碌的身影。

“八五”期間，當時武漢測繪科技大學承擔了多項有關中國重力場逼近的重點研究課題，但其間，這一研究領域的博士和研究骨干相繼離校出國，李建成獨自承擔起幾乎全部有關課題的理論研究和實際計算工作。

在導師寧津院士等的指導下，他幾乎放棄了所有休假，一頭扎進實驗室，最終順利結項。這一成果讓他榮獲1996年國家測繪局跨世紀學術帶頭人，并獲得了國家杰出青年科學基金的資助，也使他在這一領域具備了深入研究的基礎。

把科研成果融入教學

多年來，李建成始終在教學一線，即使當了院士，也仍然堅持給學生上課。

作為大地測量學與測量工程領域的一名科研工作者，李建成取得了一系列具有國際影響的創(chuàng)新成果；而作為一名教師，李建成曾擔任了15年的武漢大學測繪學院院長，他為學生的培養(yǎng)、學院的發(fā)展傾注了大量的心血。

在李建成的積極推動下，武漢大學測繪學院設立了被譽為“中國測繪學界諾貝爾獎”的夏堅白測繪事業(yè)創(chuàng)業(yè)與科技創(chuàng)新獎，以及陳永齡優(yōu)秀學生科技創(chuàng)新獎、李慶海測繪事業(yè)優(yōu)秀學子獎等一系列獎學金。多年來，李建成始終堅守教學一線，多次獲得各類教學成果獎、優(yōu)秀教材獎。即使當了院士，他依舊堅持給學生上課。李建成為本科生、研究生講授《物理大地測量學》《高等衛(wèi)星大地測量學》等課程，并指導青年教師講授《物理海洋學》。

雖然已是武漢大學的副校長，行政事務繁忙，但他仍然執(zhí)著于研究和教學。為了保證教學秩序和教學質(zhì)量，李建成寧可推掉一些會議也要給學生授課。他將科研成果融入課程教學，隨時更新教學內(nèi)容，不斷優(yōu)化課程設置。同一門課，他每年的課件都不同，總是添些新知識。

“文藝復興時期是一個科學時代，大量人做了很多基礎性科研工作，鋪墊了現(xiàn)代科學的基礎。我們當前所處的時代是一個技術時代，技術超前于科學，基礎研究在弱化。”李建成說。