創鋒范：測繪新青年張過：一直在跟測繪衛星較勁

創鋒范：測繪新青年張過：一直在跟測繪衛星較勁

2018年6月，重量約25kg立方體科學試驗衛星“珞珈一號”01星，即將搭載夜光遙感相機與導航增強載荷進入太空，該衛星具有夜光遙感與天基導航增強功能，可通過數據分析處理生成夜光GDP指數、碳排放圖、貧困基尼圖、城市住房空置率圖、鬼城指數等重大社會經濟參數產品。而作為全球首顆專業夜光遙感衛星“珞珈一號”總師的張過，卻笑言這是一個“偶然中的必然產物”。

其實，這并不是張過第一次研究衛星。早在2005年，僅29歲的張過作為主要技術骨干參加“資源三號”衛星數據處理系統研發，用近乎完美的表現攻克了國內首顆自主測繪衛星“資源三號”的諸多技術難題，并在2012年和2013年相繼獲得測繪科技進步特等獎和國家科技進步一等獎。張過科研生涯的第一個十年，可以說都獻給了“資源三號”?！百Y源三號”之后，張過一頭扎進中國高分專項工程的一顆遙感衛星“高分三號”技術攻關中。如今，他又投身于“珞珈一號”01星的研制。一路走來，張過一直在跟測繪衛星較勁。

他的較勁為自己贏得了榮譽。2015年1月，“武漢大學對地觀測與導航技術創新團隊”獲國家科技進步獎創新團隊獎，在由李德仁、劉經南和龔健雅三院士領銜的15位核心成員中，2005年博士畢業就加入的張過是最年輕的團隊成員。

一直在武測圈子晃，從沒出去過

如果你問張過為什么選擇攝影測量與遙感專業？他一定會笑著說：“選專業是上當受騙?！?/span>1996年，還在上高三的張過看到武漢測繪科技大學（2000年并入武漢大學，下稱武測）的專業報考指南時，被“攝影”二字吸引了，“以為是拿著相機咔嚓咔嚓拍照玩兒的”。單從攝影來說，拍照的確是一件好玩的事情，所以張過沒想太多就奔著好玩進入武測了。

剛進武測沒多久，張過認識到自己的專業并不是想象中那么“好玩兒”，質疑“學這干嘛”。正當他動搖的時候，時任武測遙感信息工程學院院長的李德仁院士在入學期間親自給兩個航測班新生上了一堂班會課，認真生動地講解了整個學科的發展情況以及未來的發展趨勢。有幸親耳聆聽李德仁院士的講解后，張過覺得“這個學科還挺好，今后可大有作為”，正是這門班會課讓張過吃了一顆定心丸。

定下心來認真學習的張過依然記得班會上李德仁院士的淳淳教導：“測繪這門學科是基礎性學科，但學科范圍非常廣，在國民經濟發展上可以發揮巨大作用，同時計算機科學等其他學科的發展也會給這個學科注入新的活力，不再僅僅是艱苦的行業。這門學科課程非常多，在武測所有專業里面應該是最多的，但學下去會對你們有好處?！崩畹氯试菏窟@堂班會課對他們這屆新生影響巨大，兩個航測班共60人都沒出現轉學和轉專業現象，甚至在由張過組織的武測航測班入學20周年聚會上，當年曾經聆聽過李德仁院士教導的學生無不認為這堂班會課很有意義，對他們的成長影響深遠。多年后，可能李德仁院士已經忘記這個班會，但是這批學生卻一直記憶深刻。

其實早在張過高中畢業前夕，一個非常牛的數學老師就曾對他們建議：“一個從農村出來的孩子要把自己該學的東西學好，注重基礎性知識，學好所有課程。從實用角度來說，有些知識在當前可能沒有任何用處，可以不學，但是對未來是有用的?！睙o論是李德仁院士還是高中數學老師，他們的教導都互相驗證了基礎知識的重要性，因此張過在本科期間一直按照老師的教導去學習鉆研，成績一直名列前茅。

本科畢業，張過在班里專業成績排名第一，獲得碩士研究生保送名額，直接進入李德仁院士團隊進行研究生學習。李德仁院士經常鼓勵張過這批學生要多出去走一走、看一看，利用課題經費資助學生出國交流，走到學術前沿，了解國際上別人在做什么。張過牢牢抓住這些學習交流機會，用知識努力武裝自己，積極開拓自己的專業視野，2年后碩士畢業，他再次獲得博士保送名額，繼續跟著李德仁院士攻讀攝影測量與遙感專業博士。

本科四年，碩士兩年，博士三年，張過在武測的九年沒有過多的糾結，按照他的話說就是“順理成章”。現在回憶起多年前的求學經歷，他邊抽著煙邊調侃道：“我很慘啊，從1996年到現在，一直在這個武測圈子里晃，從沒出去過。”

科研生涯第一個10年獻給“資源三號”

時間倒回到2000年，剛進入千禧年的中國，“當時我國相機水平、衛星生產工藝水平等都相對較低，李老師認為通過攝影測量手段依然可以把衛星做好?！崩畹氯试菏康囊幌?，成為了張過博士生涯以來的重點研究方向。這個時候，張過還不知道，國家的一個重大決定正在悄然改變著測繪學科。

2004年，原國家測繪地理信息局開始籌備謀劃我國第一個測繪衛星——“資源三號”，來滿足國家1:50000測圖要求。2005年，“資源三號”衛星測繪論證組成立，龔健雅院士擔任論證組組長，唐新明任常務副組長。由于博士期間正好從事衛星相關研究，2006年經李德仁院士和龔健雅院士推薦，張過進入“資源三號”測繪論證組，負責“資源三號”指標論證，撰寫“資源三號”指標論證初稿。令張過沒想到的是，這一論證就是三年。

“資源三號”衛星要做到1:50000測圖，衛星高程精度必須達到5米，平面精度達到25米。但是當時我國的衛星平面精度在一公里左右，與這一指標要求差距很大，“當時我們誰都沒有底?！币唤拥竭@個科研任務，張過就馬不停蹄地開始翻閱各種資料，思考怎么分配衛星、地面處理的指標怎么分配最合理。“按當時國家衛星水平要滿足1:50000測圖是不可能的事情。我們測繪是幾何精度定位，那么定位精度在整個衛星系統鏈路上到底有什么誤差影響？哪些問題應該太空中的衛星解決？哪些問題應該地面站解決？哪些問題需要星地協同一起解決？這是當時我們提出的解決思路?！?/span>

由于國外相關衛星指標文件是保密的，論證組無法參考，而國內以往的類似文件僅兩三頁，只對衛星定位精度、分辨率、波段等大指標作了規定,而這些大指標并不能保證實現總體指標，滿足測繪精度要求。“一切都是從零開始?！睆堖^根據既有資料對各項指標進行細化，分解到每個工況，撰寫“資源三號”指標論證初稿，在“資源三號”衛星關鍵性技術突破方面提出整個產品分級體系，提出天地一體化幾何標定技術和虛擬重成像技術。

2012年1月9日，“資源三號”01星在太原衛星發射中心騰空而起，中國民用高分辨率立體測圖衛星實現了“零的突破”；4年后，02星與01星相會浩瀚太空，共同組成我國自主民用立體測繪雙星組網運行，讓我國從測繪大國加速向測繪強國邁進。看到“資源三號”得到廣泛應用，張過內心充滿著喜悅和自豪，他還把“資源三號”定義為“三好學生”：第一指標論證得好，第二衛星造得好，第三地面處理好。同年12月，因為科研工作突出，張過獲“資源三號”測繪衛星工程研制先進個人二等功。

從2005年博士畢業參與“資源三號”研制，到2015年跟隨老師李德仁院士一起問鼎國家科技大獎，張過科研生涯的第一個10年，可以說都獻給了“資源三號”，他坦言：“這是選擇的結果，是李老師給我指的一條路。”

就是想干，“珞珈一號”成偶然中的必然

從“資源三號”到現在的“珞珈一號”，張過似乎跟衛星較上勁了。作為“珞珈一號”總師的張過，卻把“珞珈一號”比喻為一個“偶然中的必然產物”，那么這場意外又是怎樣形成的呢？

2015年初，李德仁院士就地理信息產業如何發展問題撰寫文章《迎接地理信息產業與IT產業的大融合》，指出地理信息產業與IT產業融合發展中產業鏈融合、多技術集成是地理信息產業發展的必由之路。這篇文章使張過深受啟發，他想將李德仁院士的想法付諸實踐，促進地理信息產業與IT產業的大融合，一顆多功能集成衛星的想法在他心中落地生根。這一年元宵節，張過剛好在出差期間遇上一位從英國學習2個月回來的航天五院朋友。晚上聚會上，這位朋友就跟張過分享在英國學習期間的各種見聞，其中一個信息讓張過內心澎湃。朋友無意中透露“300萬可以搞一個小衛星”，張過頓時大呼“這真好”。

出差回來后，本來就想做衛星的張過依托地球空間信息技術協同創新中心、測繪遙感信息工程國家重點實驗室、遙感信息工程學院和高分辨率對地觀測系統湖北數據與應用中心，組建了以李德仁院士為首席科學家的“珞珈一號”科學試驗衛星研發團隊，著手推進衛星研制工作。

經費從哪里來？聽了朋友的分享，張過卻沒有過多地考慮經費問題?！拔耶敃r想得很簡單，因為每年的項目余額還有400多萬，我想拿個300萬出來去干這個事兒。”理想很美好，現實卻很骨感。做到最后，300萬完全不夠！“太新的東西是沒人支持的，這個項目團隊虧得一塌糊涂?！彪m然經費有點緊張，但是張過愿意“折騰這個事兒”。組建團隊后，擺在張過和團隊面前最大的困難就是不懂?！拔覀円恢睆氖绿幚砗蛻?，衛星指標我們提得沒問題，但是衛星的電、熱、機械結構等物理特性、機器加工這方面知識我們都是不懂的。如何找到合適的合作伙伴，一起來按照我們處理和應用的思路來把這顆小衛星做好就是我們要去解決的問題。”

從系統指標論證到單機指標論證，張過和團隊就花了一年半時間。“我們以為只要確定衛星姿態和測量系統的部件指標，沒想到自己造衛星里面各項單機指標也要論證。從論證工作上，我們深入到別的專業領域了，學了很多東西，我們也往前進了一步?！彼麄兂诉M一步了解單機對整個衛星系統有什么影響、指標如何認證，還需要確定單機從哪里采購、哪個產品最合適等一系列問題，“這跟以前在國家體系里面做衛星有很大的差別?！?/span>

“珞珈一號”衛星指標和采購問題解決了，與之相關的還有地面站和定標場的建造和管理。怎么理解地面站和定標場對衛星的作用？張過形象地解釋道，“衛星可以理解為一個無人機，要讓無人機運行必須要有一個操控的裝備。無人機工作完畢后，工作人員可以簡單地把數據內存卡拔下來就行，但是衛星在太空里面，不能直接拔卡，于是需要地面站對衛星進行操控和數據接收。定標場也非常好理解，所有的衛星進入太空之后都要做系統參數監測，衛星發射后不能拿回實驗室進行參數監測，需要定標場把衛星不變的參數標出來，因為衛星經過主動段震動后，很多參數就發生變化了。如果沒有這些定標手段，衛星做得再好也沒用。”

定標場如何選址？2006年由龔健雅院士和張過聯合指導的一名碩士研究生就論證了中國光學衛星幾何定標場如何選址的問題。比如需要考慮氣象、環境、交通、造價等因素，綜合這些因素，2008年龔健雅院士聯合相關單位建設了嵩山定標場。后來，他們在寧夏中衛建立了第二個定標場，因為這地方一年有300天是晴天，能見度好，幾乎不下雨，方便他們隨時隨地做衛星定標工作。現在“珞珈一號”衛星地面站在武漢大學，由張過負責具體技術管理，他需要思考的是如何發揮地面站的科研效益，如何更好地建設和管理這個學科基礎設施。

說到底，張過愿意折騰“珞珈一號”，是源于其背后承載了學科發展和國民經濟建設的重要功能。第一，“珞珈一號”是測繪學科基礎設施，可實現從測量地表到測量社會經濟參數的功能轉變；第二，“珞珈一號”搭載了高靈敏度夜光相機，其精度將達到地面分辨率100米，屆時將獲取精度遠高于當前美國衛星的夜景圖片，該衛星將面向國家發改委等部門，監測中國和全球宏觀經濟運行情況，為政府決策提供客觀依據；第三，“珞珈一號”將搭載導航增強載荷，用于開展低軌衛星增強“北斗”等高軌導航衛星的試驗，“我們可能成為全球第一家試驗導航增強的體制內衛星。沒有這些想法是做不出來的，但光有想法卻不落實也是空的?！?/span>

張過透露“珞珈一號”計劃發射01、02、03星，那么這三顆衛星有何區別？他介紹到，01星是光學夜光遙感衛星，實現天基導航增強；02星是雷達視頻衛星，彌補光學衛星的缺陷，解決天氣條件不佳問題，繼續實現天基導航增強；03星是光學視頻衛星，再次實現天基導航增強，促進衛星遙感軍民融合，主要解決手機如何直接操控衛星問題?！?/span>03星發射升空后，我們希望手機就是遙控器，現在我們通過地面站來操控衛星指揮衛星怎么走，并且把數據接收進行處理和應用，那么未來手機可以直接操控衛星，接收衛星數據信息。”

從原來“根本不可能造衛星”，到論證衛星單機指標和采購組裝，再到衛星定標場、地面站和三顆小衛星，“珞珈一號”的6件事中有5件是張過具體負責和落實的?？梢哉f，“珞珈一號”就是他親手撫養長大的孩子，個中辛苦和汗水只有自己才深有體會。有時候，張過還笑言：“我本來想自己建個實驗室，找一幫學生去做，最后我發現這玩意兒還不是那么回事兒?！?/span>

尋求內心平靜，該是你的遲早是你的

一路走來，一直跟衛星較勁的張過首先想感謝的人就是李德仁院士，他多次說，“是李老師帶我走上這條路。在學術研究上他不會直接告訴你怎么回事，而讓你自己學會本事，但有問題的時候，他會直接指出問題在哪。”在李德仁院士的影響下，張過也逐漸認識到“科學是一個刨根問底的過程，不僅要知其然，還要知其所以然，對一個問題不要淺嘗輒止，要認準一個點踏踏實實、耐得住寂寞地一直往前走。”

李德仁院士不僅從學術科研上影響著張過，還在實驗室營造一個相對寬松的科研環境，讓年輕人安心做事情。這一點上，張過深有體會：“一直到2012年，實驗室很多人都不知道我在干什么。一個衛星工程從立項論證、指標論證、研制、發射升空，再到數據處理和應用，這是個漫長的過程。過程中，李院士給我們青年科技工作者營造了一個寬松的環境。我們只要安心做事就行，他不會強制今年必須完成多少工作量，不會出現降崗或者扣獎金的情況，因此我們不用擔心今天吃了這頓沒下頓，科學研究本來就需要在這種環境下做事，實驗室這個小圈子非常好?！?/span>

此外，身邊同事朋友的鼓勵也幫助張過走出灰色的陰霾?！把芯窟^程中需要有人提點一下，尤其被某些問題難住的時候?！币虼水斢龅窖芯科款i時，張過通過與身邊朋友同事聊天傾訴來釋放壓力，同事朋友知道這些事情很難，即便幫不上忙也會牽線搭橋幫忙聯系相關專家?！捌鋵嵾@種情況非常多，很難得有這樣一群同事朋友一路扶持幫助我?！?/span>

談到當下人才評價機制，張過又吸了口煙，片刻的安靜讓辦公室仿佛進入音頻靜默區。一陣思考后，他給出了自己的看法。他認為當下人才評價機制本身沒有問題，但沒有哪一項評價機制一定是完美的。“做科研需要評價機制，剛開始這個看起來‘高大上’的頭銜確實會讓人產生信任，但如果事情沒做好，下次照樣沒機會，本質上還是看最終結果和個人能力。短期之內很多人感覺這不公平，但從長期來看還是相對公平的?！币虼耍瑥堖^一直告誡自己和身邊年輕人：追求本心和內心的平靜，別被這些評價機制指揮來指揮去，踏踏實實把本職工作做好，該是你的遲早是你的。未來三年，張過的目標是做好地面站、定標場、和“珞珈一號”三顆小衛星，并產生最大的科研和經濟價值，在推動國家從航天大國到航天強國發展上做好自己的本職工作。

談到學科傳承，張過坦言“有壓力，但是沒有壓力自己就直接躺著睡覺了?！睖y繪院士們把學科做到這個高度，最大的壓力是我們不能躺在他們的樹蔭下乘涼，應該把測繪學科長成更大、更高、更粗的樹，測繪學科的發展不能在我們這代人手里停滯。如何在具有百年歷史的測繪學科注入新的內涵？這是我們這個年紀該想和該做的事情。

于是這些年來，兩件事是張過雷打不動一定要干的。首先，他每年會抽出近一個月時間，把一年之內與測繪地理信息行業相關所有論文瀏覽一遍，“看看別人在干啥，我們在干啥”。因為有很多地方沒看懂，他就買了一堆書來學習，就在辦公室進門的地方，這些書已經堆成了兩座小山。第二，在國家改革發展上，結合國家需求找到學科發展的痛點和新的科研和教學增長點。原國家測繪地理信息局并入自然資源部的改革舉動，張過認為既是沖擊也是學科拓展的機會?！耙粋€單純的測繪科學與技術的學科借此機會可以拓展到自然資源各個領域，行業之間的壁壘沒有了，我們可以尋找更多的機會?！?/span>