期刊-2015-06

郭春喜:于毫厘之间勾勒秀丽蓝图

文/刘荣 毛艳玲

2015年06月28日

    19世纪80年代,在求知欲的牵引下,法国著名昆虫学家法布尔提着灯照亮了一小片一小片的昆虫世界,最终成就了闻名全球的《昆虫记》。国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心主任郭春喜手中没有提灯,只有一把“标尺”,同样在求知欲的牵引下,他用这把尺子一毫米一毫米地测算着祖国大地,勾勒着祖国的秀丽蓝图,在测绘地理信息事业乃至关系国计民生重要发展的事业上写下了浓墨重彩的一笔。
他说:“科研就像苦行僧修行,只有忍受苦累,坚持到底,才会有所成就。”
他说:“我最骄傲的不是项目获几等奖,而是这些成果能为社会、为人民作多大贡献。这才是科技工作者最大的自豪与幸福,也是我们价值的最大体现。”
他还说:“时间就像海绵里的水,挤挤总是有的。”
    从业的30余年里,郭春喜始终坚持精益求精、淡泊名利、甘于寂寞的人生准则,即使面对上世纪90年代的下海经商大潮,他依然心无旁骛地痴迷于测绘地理信息事业,在大地测量数据处理领域取得了诸多成绩:承担并完成国家及省市重大生产项目100余项,各类科研项目50余项,发表学术论文60多篇,编制大量具有自主知识产权的测绘数据处理软件;先后获得国家科学技术进步二等奖3项,省部级科技进步一等奖7项、二等奖5项、三等奖5项,其他省部级以上奖励10余项。
鉴于他为测绘事业和社会经济发展作出的巨大贡献,郭春喜因此获得首批陕西省自然科学研究领域顶尖人才、陕西省先进工作者、第五届全国优秀科技工作者、首批国家测绘地理信息局科技领军人才、2005珠穆朗玛峰高程测量一等功等20余项全国及省部级奖励和称号。

定格珠峰新高 彰显国家实力

    世界第一高峰珠穆朗玛峰(以下简称珠峰),地处世界上高寒、高海拔、地形地貌最为复杂的地区。珠峰高程的测定,一直是各国展现综合国力的逐鹿场,上演着国家主权、民族尊严、科技水平和社会文明之间的较量。
1975年,我国首次测定珠峰高程为8848.13米,在国际上产生巨大影响。然而,随着时间推移,一些国家对这一数据产生了怀疑,并以此质疑中国的测绘水平。
2005年3月9日,我国决定再次启动珠峰高程测量活动,野外测量人员克服作业环境恶劣、气候严寒缺氧等重重困难,于5月22日11时08分登顶珠峰,采集了全部所需数据,胜利完成测量任务。6月12日,这些来之不易的数据抵达大地测量数据处理中心,计算珠峰高程的重任落在了郭春喜及其团队肩上。
    接过数据的那一刻,郭春喜心里升腾起神圣的使命感和责任感。他对伙伴们说:“这是一场关乎国家尊严与名誉的‘战役’,不仅考验我国的测绘科技水平,更是国家形象、综合实力的展现,只许成功不许失败。”
为顺利完成任务,郭春喜将技术人员分为5个专业小组,带领60多名计算人员开始了数百万个数据的紧张处理,丝毫不敢懈怠。事实上,郭春喜早在两个月前就带领团队展开了数据处理演练,他们不断讨论、试算、论证,对各种历史数据、资料、设计方案等进行分析和整理,仅珠峰及周边地区的重力和地形数据就多达上亿条,范围覆盖70万平方千米,相当于3个陕西省的面积大小。
    尽管做了大量演练,到“真枪实弹”操作时,郭春喜坦言仍然非常棘手。“因为高海拔、高寒、地形地貌复杂等原因,我们获得的基础资料是极端匮乏的。”为了保证每一个珍贵的数据都得到最大利用,同时保证数据处理方法的科学性,郭春喜除了亲自负责最关键的大地水准面的计算,还针对珠峰测量工作的特殊性,综合多项创新性和突破性应用技术,制定了一套科学、可行的数据处理方案。
同时,他率领技术人员综合运用卫星定位、水准测量、电磁波测距、重力测量及大地水准面精化等先进技术,创新性地解决了困扰各国计算珠峰高程的峰顶冰层厚度精确测定、珠峰及邻近区域精密测绘基准传递、重力场精细结构确定、高精度大地水准面精化等多项核心关键难题,实现了五大技术创新,大大提高了珠峰高程新数据的“含金量”。
   

    2005年7月18日,2005珠穆朗玛峰高程测量项目验收仪式上,20多位院士、专家对计算成果作出了“技术方法先进、数据成果可靠、探索精神尤其宝贵,实现了迄今为止对珠峰高程最为精确的测量”的高度评价。
    2005年10月9日,国务院新闻办公厅举行新闻发布会,向全世界公布珠穆朗玛峰峰顶岩石面最新海拔高程为8844.43米。数据公布后,全世界的视线都聚焦在郭春喜及其团队身上,他们不负嘱托和众望,以顽强的毅力、卓越的技术、优质的成果为中国测绘工作者赢得了世人敬佩的目光。
2005珠峰高程测量项目荣获国家科技进步二等奖、测绘科技进步一等奖,郭春喜则成为从事内业工作的唯一一位一等功获得者。但在他心中,珠峰高程测量项目的成功,是单位全体干部职工努力的结果,也是国内多位院士专家共同努力的结果,更是中国测绘人集体智慧的结晶。

推动国家测绘基准体系更新换代

    国家测绘基准体系是国民经济、社会发展、国家安全及信息化建设的重要基础,有着重要的政治、经济及军事意义。郭春喜表示,国家测绘基准体系的建立,是一项艰苦的体力与脑力劳动,常常面临时间紧、任务重、标准高的状况,每一次承担任务都像是经历一场艰巨战役。
    从业30余年,郭春喜带领团队先后承担了2000国家GPS大地控制网、全国天文大地控制网地心坐标平差、国家高精度水准网平差、国家一等重力网、2000国家重力基本网、国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程等100多项国家重大测绘基准建设项目,为我国测绘基准现代化建设和大地测量技术进步作出了重大贡献。
他们先后完成了2500多点的2000国家GPS大地控制网与12万多点的全国天文大地网地心坐标平差,构建了CGCS2000框架,实现了我国参心系向地心系的跨越;又完成了长度达50多万千米(相当于绕地球十二圈半)的全国一、二等水准网数据处理,确定了1985国家高程基准框架。同时,他们还完成了由3万多个GNSS控制网点、20多万千米精密水准组成的涵盖22个省、100多个城市的省市现代测绘基准体系以及2000国家重力网的建设,将我国重力基准首次扩展到西部、港澳与南海地区。
    这些研究成果使得我国测绘基准体系跻身国际先进行列,在经济建设、国防建设、地震灾害预报等领域发挥了重要的保障作用。
    在建设国家现代测绘基准体系期间,郭春喜敏锐地意识到省市测绘基准体系与国家测绘基准之间存在接轨问题,便带领团队将两者相结合,在省级和城市地区建立了集GNSS、水准于一体的省级和城市基础控制网,先后完成了全国2/3的省级区域和100多个城市区域的大地基准、高程基准建设工作,建立并完善了省市高精度测绘基准,顺利实现了省市测绘基准体系与国家测绘基准体系的高度衔接与统一,为省市地区获得高精度、三维、多功能的测绘控制成果提供了保障。其中云南省大地控制网等10余个省级测绘基准建设项目获国家测绘地理信息局优秀测绘工程奖金奖、银奖。
    2008年4月,国务院正式批准自当年7月1日起全面启用2000国家大地坐标系(地心坐标系),标志着我国坐标系与国际坐标系实现接轨。而在此之前,我国一直沿用1954北京坐标系及1980西安坐标系(两者均为参心坐标系),并在此基础上积累了大量参心坐标系测绘成果与专业成果,在国民经济建设中发挥着巨大的作用。
    2000国家大地坐标系的启用,意味着国家及各省市、行业的测绘活动都必须在地心坐标系下进行。为继续发挥已有测绘成果的重要作用,迫切需要将全国范围内的参心坐标系测绘成果转换为地心坐标系测绘成果,而要实现这种转换,必须研制一套科学、实用的转换方法和技术路线。
    作为2000国家大地坐标系推广与应用、生产和科研的主要负责人,郭春喜首次提出在椭球面上实现全国参心坐标系向地心坐标系转换的方法,建立了能够满足大比例尺地形图坐标转换要求的高精度、高分辨率格网改正量与转换模型;首次提出了一套实用与高精度的基于2000国家大地坐标系下独立坐标系的建立与改造方法,建立了独立坐标系成果向2000国家大地坐标系转换的技术路线。同时,他还建立了省市基础地理信息数据参心系坐标向地心系坐标转换不受图幅比例尺、成图范围限制,无精度损失、无缝隙的高精度转换模型,并编写了一整套先进实用的转换软件,大幅提高了省市基础地理信息数据向2000国家大地坐标系转换的精度与工作效率。
    与此同时,郭春喜还带领团队积极推动国家大地坐标系的推广应用工作,先后完成了全国31个省、自治区参心坐标系向地心坐标系的软件开发与技术指导工作,目前行业与城市的转换工作正在顺利推进。
    为保证在国家重大测绘工程项目中能够及时推进2000国家大地坐标系的使用进程,郭春喜以低价优质的服务积极为国家重大工程提供技术支持:南水北调中完成中、西线40多万平方千米的高精度大地水准面精化;西气东输中完成3000多千米带状数字地形图与控制点的转换;全国第二次土地确权中确定了全国范围1:5万图幅转换改正量;全国矿产核查中完成全国矿山遥感监测成果数据坐标转换及1000多家矿产界线数据解算。

建立大地水准面精化技术体系

    大地水准面不仅可以为测绘学、地球动力学及海洋学等地球科学的研究和应用提供基础地球空间信息,而且是构建数字中国必不可少的基础数据之一,对加速数字中国及数字城市建设具有重要的科学意义及显著的社会、经济效益。随着经济、社会实力的不断提升,我国对高精度、高分辨率区域大地水准面的需求日益迫切。
    郭春喜紧紧围绕高精度高分辨率大地水准面的战略需求,带领团队展开技术攻关,凭着顽强的毅力、强大的心理承受能力、扎实的理论功底和创新精神,经过一遍遍试算、编程,精准、高效、快速地完成了一项项高难度任务,先后完成了建立我国分米级精度的大地水准面研究和实施、地球重力场精密结构与我国大地水准面精化研究等数十项课题,并在此基础上,系统总结了局部重力场逼近理论、技术及方法,于2000年率先提出厘米级精度的区域大地水准面精化概念与实施方案,逐步系统化地建立了重力场精细结构与省市大地水准面精化技术体系,自主开发了我国重力场精密结构与大地水准面确定先进实用化软件系统。
    这些成果与欧洲发达国家、美国等国家的大地水准面成果属同一量级,均居国内领先水平,为我国开展全国厘米级大地水准面精化奠定了坚实基础。郭春喜介绍,精化后的区域大地水准面可满足一般水准测量与大比例尺测图工作,达到了用卫星测量技术代替水准测量的目标,大大扩展了卫星大地测量技术的应用领域,充分发挥了现代空间定位技术快速、高效等优势,有效解决了传统高程测量技术费时、费力、工作量大、成本高等问题。
    该成果广泛用于北京、上海、浙江、贵州、甘肃、辽宁等全国20多个省级区域和西安、南京、成都、青岛等100多个城市区域高精度大地水准面的确定工作,将我国大地水准面精度由分米级成功提升到了厘米级,革新了我国基于水准的高程测量技术,尤其对解决四川、云南、贵州等重力资料稀少、地形复杂地区精度不高的难题效果明显。
为进一步将研究成果向海域扩展,郭春喜带领团队开展了国家高程基准向海域的高精度延伸科技攻关。由于没有经验可以借鉴,他一方面积极向有经验的兄弟单位请教,另一方面带领团队展开艰难的技术攻关,并主动承担项目中最繁琐、最艰难的部分。
    陆海交叉区域基础资料的获取是陆海大地水准面精化的难点,空间、时间、分辨率、精度等多元数据的融合与处理十分棘手。为成功完成任务,郭春喜以身作则,带领团队加班加点,综合利用地面重力、船载重力、航空重力、卫星重力、卫星测高、大陆架水深、地球重力场模型等基础数据,结合重力场延拓、拼接和融合等方法,完成多源重力场数据集成,率先在我国南北跨度4000多千米、东西跨度2000多千米的超大范围内实现了厘米级精度的重力大地水准面精化,实现了国家高程基准向海域的高精度延伸,为国家重大工程项目海岛(礁)高程传递与海岛测图提供了同陆地一致的高程基准。
    30多年来,“热爱祖国、忠诚事业、艰苦奋斗、无私奉献”的测绘精神一直鞭策着郭春喜前行。因为热爱,所以枯燥无味的数字,在他心里成了跳动的音符,奏出了动人的乐章;因为痴迷,所以复杂的数据线,在他眼里成了灵动的线条,勾勒的是祖国的大好河山。对于这项事业的未来,他充满期待和信心,将继续带领团队发现、探索更多奥秘,为祖国编织更美丽的蓝图。