思維遠見的地理信息服務劉先林

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思維像風兒一樣自由
——記攝影測量與遙感專家、中國工程院院士劉先林

中國工程院院士劉先林是我國著名的攝影測量與遙感專家。1985年，劉先林及其科研小組研製的正射投影儀問世，結束我國的航空測量精密儀器百分之百依靠進口設備的歷史。2005年，我國攝影測量大型儀器設備的國產設備使用率為95％，而且設備已經向發達國家出口。 測繪界使用的都是高級精密的設備，從這種設備的純進口國到出口國，從測繪界的弱國到在世界航空攝影測量方面居世界領先，內行人評價，劉先林在其中起了革命性的作用。這是劉先林在新研製的航空攝影儀前分析儀器結構（7月28日攝）。 新華社記者 袁滿 攝

新華網北京8月5日電（記者朱玉、萬一）中國工程院院士劉先林，中國最著名的攝影測量與遙感專家。別人談起他，會嘻嘻一笑：那個人哪，真是個好老頭。然後談論他的人還會補充，「也是個怪老頭。」

劉先林聽到別人的議論，無論好壞，只是微笑著為自己辯解：「我不怪啊，很和藹可親，群眾關系很好。」

從小，劉先林媽媽就說，這孩子一說話就笑。如今，68歲的老人了，劉先林依然是一雙笑眼，不說話時，也在笑。

同為測繪界的院士，劉先林幾個古稀之年的同行用四個「不」評價他：不循常規，不拘一格，不善言辭，不修邊幅；但，是一個奇才！

劉先林聽了，眯眯笑：「准確！」

不循常規

中國測繪科學研究院的同事還記得劉先林的第一次大規模創造，那是他們賣出去的第一台設備。

那真正是一次不循常規的搬運：當時沒有經驗，研製生產都是在樓里完成的，沒想到做好後根本沒法往外運——設備實在太大、太沉了。

為了把這台正射投影儀運出樓去，中國測繪科學研究院的一面牆被砸開了一個大洞。

正射投影儀是當年農業普查急需的一種先進的測繪儀器，從國外進口每台需要200萬馬克，劉先林他們研製它只花了57萬元人民幣。

劉先林從事的測繪專業是一個讓外行人摸不著頭腦的行業，依專業人士的解釋，測繪是客觀地表述地表地理信息的工作。但幾乎每一個人都「享受」過測繪的產品之一——地圖。劉先林因此說，他乾的是讓人把美麗的地球搬回家的工作。

劉先林投身到這個專業時，中國的航空測量精密儀器百分之百依靠進口設備，直到1985年出現了明顯的分水嶺：中國人劉先林及其科研小組研製的正射投影儀問世。

後來，劉先林他們在樓外面支起了木頭架子，還調來了一台升降機，總算把這個大傢伙運了出去。

在劉先林的創造歷史上，除了1985年這個重要的年份外，還有時隔20年後的2005年，在這一年，中國攝影測量大型儀器設備的國產設備使用率為95％，而且設備已經向發達國家出口。

測繪界使用的都是高級精密的設備，從這種設備的純進口國到出口國，從測繪界的弱國到在世界航空攝影測量方面居世界領先，內行人評價，劉先林在其中起了革命性的作用。

無論是多麼艱深的科學，都可以用最簡單的東西來表達。劉先林從事的攝影測量專業，關鍵的只有兩點：圖像獲取和圖像處理。在這兩點上，劉先林既研究硬體又研究軟體，橫跨光學、電學、機械、儀表、計算機諸多領域。

劉先林不講究吃，也不講究喝，單單講究空氣流通。對於呼吸新鮮空氣，他不將就。

即使在北京冬天凜冽的寒風中，他家裡的窗戶也處於洞開狀態；辦公室來了客人，劉先林讓座，然後一躍而起：「開窗，通風！」將已經打開的窗子開到最大，門也敞開，然後滿意地坐下：「這樣好。」

辦公室調整，劉先林唯獨對走廊盡頭的一間辦公室情有獨鍾——因為這間辦公室的門靠近走廊窗子，他可以盡情地讓空氣對流。

為此，劉先林拒絕在分配給他的套間辦公室里間安坐，但逢有人找他，劉先林就端坐在外間把門的辦公桌上，從推門可見的高高兩摞書之間昂起頭。

空氣里有充足的氧氣，劉先林的科學思路方可以自由而來，隨時駕風而去。思維如風一樣來去，是劉先林創造的源泉，而創造是劉先林的生命。

就是在這樣的富氧環境中，劉先林研究出來JX系列解析測圖儀，這個專攻圖像處理的系列設備，成了國外產品獨佔中國市場的終結者：JX－1，開始從國外產品手中奪取國內市場；JX－3，被國內國際同行用來改造國外同類產品，很快在國內大面積推廣，批量出口國際市場，創經濟效益上千萬元。JX－4及其配套產品，已經是全數字化攝影測量系統。戴上特別配備的眼鏡，在電腦屏幕上普普通通的高山、河流、房屋，就不再是平面的，而是變得高低起伏。劉先林說，這樣可以讓測繪人員在辦公室里也能感受到野外真實的場景。有了這套設備，可以通過航空照片、衛星照片，把地面模型原封原樣搬到室內來。以前艱辛的野外測繪工作，現在坐在電腦前就能完成了。

現在，劉先林的目光又轉向了圖像獲取的關鍵點，可以直接快速獲取影像並記錄於硬碟的數字航空攝影儀已是劉先林研究成果中的「待嫁新娘」。

國家科技進步一等獎是對科研工作者業務水平的最高褒獎，它最主要的獎勵對象是中國原創的有自主知識產權的科研成果。幾十萬人的中國測繪界一共只獲得過兩次，但這兩次得主都是劉先林。

劉先林是一個喜歡「動手」的人，這個「動手」指的是動手能力。

他的兒子至今還記得爸爸對自行車的改造，兒子稱之為「經典設計」。這個設計讓孩子坐上了帶跨斗的自行車。

單位的同事則幾乎都知道劉先林的三輪車。那是上個世紀80年代中期，劉先林對自己新買的三輪車車型不滿意，就依照自己領悟的原理來改造，車把的位置往後延伸，座位往後移到貨廂上，改造後的三輪車，駕駛者坐姿低，心臟與腳的高差小，幾乎是半躺著騎。當年的劉先林，就以這樣奇怪的姿勢往來於位於北京長安街附近的單位和家之間。

更老的職工還知道劉先林拆半導體的故事：在一個月掙幾十元工資的時候，劉先林居然花大價錢買了當時的奢侈品——半導體收音機，然後把它拆了。

知道這個故事的，往往還會了解，在「文革」中，中國測繪局的解散把劉先林之類的科研人員打發到工廠去。在很多人打牌聊天閑度光陰的時候，劉先林在車間學會了工人師傅的本事：車、刨、銑、鉗各工種，他樣樣拿得起來。

劉先林如今在測繪界縱橫捭闔，人們去回憶他以往的日子時，才會驚訝地發現，劉先林原來曾如此努力地涉足一切他覺得有用的知識，甚至於極為富有前瞻性地學習，比如當年大家都覺得沒用處的計算機，劉先林竟然在全北京沒有幾台計算機時，凌晨在別的單位上機，為此，他前半夜就要去排隊等候。

極為寬廣的知識面、強烈的學習慾望、出眾的動手能力、奮發努力的精神、對於科學的奇思妙想，攪拌在一起，在科學的春天到來之際，發生了劇烈的「化學反應」。

這個「化學反應」叫做——創造。

中國工程院院士劉先林是我國著名的攝影測量與遙感專家。1985年，劉先林及其科研小組研製的正射投影儀問世，結束我國的航空測量精密儀器百分之百依靠進口設備的歷史。2005年，我國攝影測量大型儀器設備的國產設備使用率為95％，而且設備已經向發達國家出口。 測繪界使用的都是高級精密的設備，從這種設備的純進口國到出口國，從測繪界的弱國到在世界航空攝影測量方面居世界領先，內行人評價，劉先林在其中起了革命性的作用。這是劉先林（中）在實驗室里與學生共同分析航空攝影儀（7月28日攝）。 新華社記者 袁滿 攝

不拘一格

劉先林當年由於好奇而誤入測繪這個用各種方式描繪錦綉山河的工作。

報考大學時，武漢測繪學院的航空攝影測量專業中有「航空」二字，隨風而翔對一個男孩兒來說是多麼好玩的事！

直到劉先林畢業實習時，拿著紅白相間的測桿跑到山上測圖，他才知道這個與荒郊野嶺打交道的活兒，並不那麼好玩。也直到這時，他也才明白學校的錄取通知書上，為什麼祝賀被錄取的測繪專業學生，稱他們為「幸福的使者」——測繪的人一來，這個地方就要搞建設了，有了建設，當地的老百姓生活好了，還不幸福嘛？

但測繪的性質也決定，他註定是一個給人幸福的先行者，而不是幸福的最先品嘗者。

在劉先林學習測繪時，測繪專業是一個非常冷門的專業，學生幾乎全靠調劑而去，而在劉先林功成名就時，中國已經有130多個學校開設測繪專業，在大學生工作難找的今天，測繪專業的學生供不應求。

對這一點，劉先林很滿意：這說明我們國家地表變化太快，像城市的擴張、道路的新建，幾個月不進行一次航拍，數據就會落後。

同樣供不應求的還有劉先林為測繪研製的設備。談到程序和設備更新之快，敏行訥言的劉先林頻頻說：「10年就是一個博物館。」

全世界的測繪人員分別測繪的是不同的國土，但全世界的攝影測量都走了一條共同的路，被本行的人稱為攝影測量三部曲。20世紀50年代的航空測量靠的是光學機械儀器，稱之為模擬法；70年代，電腦用起來了，人們公推之為解析法；90年代，全數字化在全球范圍內興起，業內人士冠名為數字攝影測量。

劉先林及其科研夥伴們用風一樣的速度追上了世界航空攝影測量的第一陣營，把測繪行業的手繪中國推向了數字中國，靠的並不僅是筆頭子和紙片上的功夫。

與有些科學家相比，劉先林的確不同：他除了具備把頭腦里的知識轉化為原創科研成果的能力，還具備把科研成果轉化為產品的能力，他更具備把產品推向市場，讓市場認可的能力——劉先林幾年就研究出一個大的科研成果，所有的科研成果這些年來沒有一個變成保險櫃中的常駐圖紙，而是全部轉化為產品，並為市場熱切接受。

地圖具有各式各樣的比例尺。一比五百比例尺的地圖，地圖上可能體現的只是局部地區的幾棟樓房；而比例尺為一比四百萬的地圖，整個中國就能躍然一張紙上。

上世紀80年代，由於中國經濟建設快速發展，經濟發達地區需要測制大量的1：500比例尺地形圖，全國又逐步開展地籍測量。地籍測量要求精度很高，而且其結果不但要繪在圖上，還要以數據形式存入計算機或列印出來。這些要求，老式儀器都不能達到。為此，劉先林開始了JX－3解析測圖儀的研製工作。

這是一種用來把航空相片轉化為高精度地圖的精密儀器，可以進行1：2000等大比例尺地圖製作和地籍測量，在不增加儀器成本的前提下，實現了數字測圖過程，並在計算機上實時顯示，從而滿足城市規劃和公路建設等需要，是當時國家需要量很大的航空測量業的主力儀器。劉先林取得了成功。

如果說，別人與劉先林第一個能力還可以存在競爭可能，那麼，後兩個能力確實讓劉先林在科學家的群落里卓爾不群。為此，他甚至公開對那些只能把科研成果鎖在櫃子里、不能轉化為生產力的科研人員表示不滿：「那不是拿老百姓的錢證明自己正確嗎？」

在劉先林看來，廚師做飯是讓人吃掉的，科研人員研究是要讓生產第一線用上的，如果科研人員從國家那兒拿來錢，只為了自己紙上談兵的科研項目，然後在鑒定會後就刀槍入庫，那不等於「廚師精心准備的每一頓飯都不讓人品嘗，只讓食客看看菜餚的精美，然後就倒掉嘛。」

劉先林質疑，一個廚師一生做的飯都沒有人吃過，那叫什麼廚師？一個科研人員，一輩子的研究成果都沒有用上的，在現實中卻有很多很多。而他自己被人注意，只不過是因為每個研究成果都被用上了，「那不是很正常嗎？」

劉先林甚至有些激烈地反對年輕人把有限的時間用於背只是為了考學位才能用上的英語單詞，他崇尚的是那種一竿子插到生產第一線、實踐中缺什麼自己就研究什麼的科研作風，是既能動手也不怕動腿，更能動腦的苦幹，是真正意義上的創新，做以前沒做過的事情，而不是重復已有的東西。

不修邊幅

劉先林最喜歡說的一句話，就是「直奔主題」。

他在生活中就是直奔主題的態度：泡茶用的不是杯子，是一個塑料大茶壺，沒有壺蓋。茶壺大，是因為一次可以倒很多水，用起來方便，而礙事的壺蓋和過濾茶葉用的東西，被劉先林「直奔主題」地扔掉了。

書櫃的玻璃被「直奔主題」地取掉，書籍自由自在、無遮攔地立在櫃子里。

在劉先林腦子里，無論是自己還是產品，都沒有花花草草、華而不實的程序，實驗時，他戲稱自己是「膠布工程師」，用膠布粘貼就解決了一些簡單的問題。

在研製JX－3解析測圖儀時，劉先林又發揚了他直奔主題的一貫風格，特意邀請生產單位的作業員來參與，生產作業需要什麼功能，他就在儀器上設置什麼功能，因為劉先林認為：「需要是發明之母。」

劉先林產品的用戶們評價他的產品：看上去不那麼漂亮，但是實惠、好用、細致、功能強大。

劉先林生活中最基本的享受之一，就是去北京郊區的香山吸氧——那裡的茂密樹林很符合劉先林對富氧環境的熱愛。

他也把自己對清新空氣的熱愛轉達給自己的兩個孩子：孩子們要考試前，劉先林帶著孩子、扛上涼席來到野外，把涼席攤在樹下，讓孩子讀書。

對創造、空氣和舐犢之情這幾個生命中最重要的東西，劉先林把它們撮成一堆兒，用數學中的合並同類項方法來表達：到野外呼吸新鮮空氣後，各種促進他科研發明的奇思妙想就像自己的兒子一樣，在遠處親熱地向他招手。

我國科技界申請課題，大多數情況先論證國外如何如何，跟蹤型的研究比較容易申請立項，創新型的則比較難。劉先林很少去關注某個課題是不是國外研究的熱點。他說：「我從事研究的項目，總是從國家需要出發，從測繪生產的需要出發，從不考慮做這個項目自己能拿多少錢。」

也許是用心專一的人都有的特點吧，他們需要用純粹的心去做純粹的事，其他問題在他們看來可以予以最大程度上的忽略，與很多專心致志的人一樣，劉先林是一個十分不修邊幅的人。

同事指點著資料圖片上的劉先林，劉先林專注的神情和他穿的毛衣線頭在照片上清晰可見——劉先林的毛衣永遠是今天正著穿、明天反著穿。他甚至沒有精力去關注脫下來的毛衣是反是正，一根線頭，總是今天在裡面、明天在外面，探頭探腦地見人。

國家測繪局領導有一次到研究院調研，車子快到研究院時，看見前面一個白發老頭，一邊褲腿高、一邊褲腿低，蹬著輛三輪車，正好在小車前面走，到了研究院門口時一下子就拐了進去。這位領導心想，測繪科學研究院怎麼進去一個收廢品的？

趕上去一看，是劉先林。

即使是見大領導,劉先林也不改本色，光著腳穿著一雙至少大兩號的皮鞋。在他看來，鞋子是否合腳和衣服上是否有點油漬，都不那麼重要，抓事物關鍵在抓本質，一個科研人員的本質是創新和成果。

劉先林心中對創造力有大思考。采訪時，只要記者讓他隨意而談，他准會圍繞著國家和民族的創新能力侃侃而談，沒有看上去四平八穩的大道理，全是與他質朴外表相稱的大實話，滔滔不絕。

為了說明自己心目中的創新型國家，不善言語的劉先林甚至經常急出有些哲理的話：一個民族不能只有傳遞知識的能力，沒有生產知識的能力，中國人應該是有創造力的。

他的同學、一位兩院院士說，自己是傳統的，寫一堆文章，帶一群學生；而劉先林是基層的、快速的、簡捷的，幾乎不寫科研文章，也不去考學位，更不去考慮自己科學家的身份與衣著是否相配。但是，劉先林在不停地思考和創造，從不間斷。

曾在國家測繪局外事辦工作的人說，劉先林會見外賓時衣著不考究，開始覺得他不太講究涉外禮節。時間一長，了解了劉先林的人品和技術水平後，外事辦的人說，劉先林給中國人爭氣，爭氣不在外表。

劉先林去學駕照，看著他土裡土氣的樣子，駕校師傅們怕影響自己的教學成績，沒有一個願意帶他。最終通過抓鬮確定，抓到的人直喊倒霉。但誰也沒想到，他學車非常快，比其他學員快得多。

劉先林的同事說，許多人都會犯駕校師傅那樣的錯誤。用世俗的眼光去看衣著不體面的劉先林，那一定會看走眼。用常態的思維看待劉先林，更會覺得難以理解。但是與他接觸較多的人都知道，劉先林不僅是有真才實學，思想上更是有境界。

記者曾經戲問，如果各行各業都有劉先林這樣一個人，中國會是什麼樣？

他的領導和同事馬上正色：那，還了得？那才真正是創新型的中國。

名詞解釋

攝影測量與遙感： 攝影測量與遙感是目前最常用的地形圖測繪的技術方法。

攝影測量是利用空中飛機、衛星等平台對地球表面進行空中攝影，並通過攝影的影像解譯和量測拍攝物體的性質、形狀、大小、位置等。攝影測量是經典的地形圖測繪方法。遙感是利用物體對電磁波的反射和輻射等特性，從遠距離、高空的飛機、飛艇、氣球或者外層空間的衛星平台上的感測器，接收目標物電磁波信息，經處理、分析後，識別目標物，揭示其幾何、物理性質和相互關系及其變化規律的現代科學技術。

測繪：測繪是指對自然地理要素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進行測定、採集、表述以及對獲取的數據、信息、成果進行處理和提供的活動。通俗地說，測繪是「測量」和「繪圖」的總稱，測繪的對象一般是地球表面，「測」是進行地球表面信息的獲取和處理，「繪」是對這些信息進行表達，最常見的表達方法就是地圖。形象地說：測繪就是將地球表面的信息描述到紙質和計算機。

正射投影儀：將存在投影偏差的中心投影航空相片，進行微小面積單元逐單元糾正，產生正射投影影像的儀器。

JX系列解析測圖儀：解析測圖儀是一種集光、機、電、計算機軟硬體於一體的高技術精密航空攝影測量儀器，依據相片像點與相應地面點的數學關系，通過計算機數學解算，測制大、中比例尺地形圖和數字高程模型（DEM）。劉先林院士將所研製的三種型號解析測圖儀命名為JX系列解析測圖儀。

全數字攝影測量工作站：全數字攝影測量工作站是基於數字影像與攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數字影像處理技術、影像匹配、模式識別等方法，提取航空、航天遙感影像中物體的三維空間數字信息，進行攝影測量處理以獲得地形圖的攝影測量儀器。

全數字攝影測量系統：全數字攝影測量系統是以全數字方式對航空、航天遙感影像進行攝影測量處理、數據管理和成果製作、輸出的軟硬體系統。全數字攝影測量系統一般由高精度影像掃描儀（或數字航空影像）、全數字化攝影測量工作站、大容量存儲設備、大幅面高解析度的圖形、影像輸出設備等組成。

數字航空攝影儀：數字航空攝影儀是在飛機上對地面照相用於地形圖測繪的精密數碼相機系統，由多台（或單台）數碼相機經過精密相機檢校和拼接，集成GPS接收機、數字羅盤、航空攝影控制系統、地面後處理系統組成。

地籍測量：它是以地籍調查為依據，以測量技術為手段，精確測出各類土地的位置與大小、境界、權屬界址點的坐標與宗地面積，編制地籍圖。

擬合等高線函數：擬合等高線函數是對離散高程點進行擬合處理，形成以高程相同的點所連成的曲線——等高線的數學公式。

示波器：示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。

劉先林：要把地球「搬」回家

我國攝影測量與遙感專家，中國工程院院士，現任中國測繪科學研究院名譽院長。與劉先林共事過的人都說，他衣著朴實，為人謙遜，與人為善，總是一臉微笑表情，從不悲觀，搞科研幾十年如一日，總是用實際行動感動你。

劉先林：把進口測繪設備擠出去

2006年10月16日，北京國家博物館。「經緯之光——全國測繪成果成就展」的主展館里，一套叫做「JX-4C數字攝影測量工作站」的設備安靜地「呆」在主展廳的一角。而能夠在這個對50年來我國測繪成果及應用的大檢閱中占據這一角，顯然並非易事。於是，記者找到了它的研製者——中國工程院院士、中國測繪科學研究院名譽院
長劉先林。

② 怎麼培養有遠見的思維

培養和提高領導幹部的戰略思維能力是新世紀現代化建設事業對各級領導幹部提出的面對新的形勢與任務，新的機遇與挑戰，我們要把建設有中國特色社會主義偉大