刘先林院士：持续创新是测绘装备“中国造”进步之道

  科技强则国家强，党的二十大报告对科学技术创新提出新要求。“创新是第一动力”“完善科学技术创新体系，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”“加快实施创新驱动发展战略，加快实现高水平科技自立自强”……二十大报告对于创新的描述，让中国工程院院士刘先林倍受鼓舞。

  这段时间，刘先林院士更忙了。他带领研发团队，克服疫情反复的影响，争分夺秒开展测绘装备领域的科技攻关和技术研究，连周末他们都在做实验。其目的只有一个，尽快将最新的科研成果转化为生产力，让测绘新技术更广泛地服务于工程建设，服务于国家战略需求，推动我国测绘科技自立自强高质量发展。

  “机会总是留给有准备的人，我们仍需砥砺前行，将党的二十大报告中‘坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力’的思想落实到科研工作中，将党的二十大精神转化为持续创新的精神动力，不断提高，稳步向前。”刘先林院士如是说。

  实现科技强国是中国式现代化的重要一环。“在科技方面，美国老卡我们脖子。”刘先林院士在接受记者采访时开门见山地表示，其实，无论在军事、理论、文化和产业上，我们的自主创新能力都没有什么大问题，唯独在科技方面稍微有点底气不足。所以，要真正实现强国之梦，首先就是要把科技搞上去。对于我们科技工作者来讲，就是要勇于突破西方发达国家的层层封锁，集中力量解决“卡脖子”难题。

  党的二十大报告指出，加快实施创新驱动发展战略，加快实现高水平科技自立自强，以国家战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战，加快实施一批具有战略性、全局性、前瞻性的国家重大科技项目，增强自主创新能力，营造有利于科技型中小微企业成长的良好环境，推动创新链产业链资金链人才链深度融合。

  企业是创新的主体，创新更是企业的生命力。刘先林院士作为北京四维远见信息技术有限公司（以下简称“四维远见”）首席科学家，他矢志不移带领团队不断突破创新，先后研制出多个具有自主知识产权、填补国内空白的测绘科技产品，极大地推动了我国测绘科技的发展。

  如果您关注过今年的测绘科学技术奖评选，一定知道刘先林院士团队研发的新一代航空摄影仪（SWDC-6），即SWDC新一代航摄仪关键技术及应用获得了测绘科学技术特等奖。

  回忆起国产航摄仪的研发与发展，刘先林院士在一篇《测绘科技发展一定要不断吸收新技术新方法》的署名文章中写到：“2006年，国外航空数码摄影仪发展势头猛烈，国内对航摄仪的需求旺盛，但又全部被国外产品垄断，外商的售价高得离谱。如果不能及时拿出‘国货’与进口产品相竞争，等于将庞大的市场拱手送人。当时国家测绘局拿出了60万元科研经费，让我们尽快开展航空数码相机的研制。”

  就是从那时起，刘先林院士带领团队凭借手中仅有的两本宣传册和对传统航空摄影的认识，开始了国产数字航空摄影仪的研发之路。正所谓“十年磨一剑”，从2010年“SWDC数字航空摄影仪”获得测绘科技进步一等奖，到2012年“大面阵数字航空影像获取关键技术及装备”获得国家科技进步二等奖，再到2022年“SWDC新一代航摄仪关键技术及应用”摘得测绘科技特等奖，其间的科研成果一个接着一个，连续不断。

  基于这一技术开发的数字航空摄影仪也不断迭代，从SWDC-4、SWDC-5……直到今天的SWDC-6，我国的航空摄影仪实现了从无到有再到应用，以及产品系列化，广泛服务于工程建设，服务于国家经济建设，该项成果的技术优势和产品突出的性能不仅填补了我国在数字航空摄影仪技术领域的空白，还一举打破了国外同类型产品长期垄断的局面和一套国外数字航摄仪价格一直居高不下的魔咒。国产航摄仪市场占有份额持续领先，实现了从跟跑、并跑到领跑的跨越。国产数字航摄仪的问世和迭代升级，进一步提高了我国测绘装备技术水平，提高了我国时空数据的获取能力。

  可以说，十年来，我国高端装备的深度国产化、普及化成果显著，特别是一大批国内生产厂商在茁壮成长，他们是中国测绘仪器高端化、国产化、产业化的重要力量。随着国产测绘仪器的不断升级，在北斗高精度卫星导航终端、高精度测量机器人、三维激光扫描仪、无人机航测、室内定位导航等领域发力，为自然资源管理新体系提供服务支撑，为经济建设和社会发展提供助力。

  科技型企业的出发点和归宿就是持续创新。甘愿当“运动员”不当“裁判员”的刘先林院士如今虽然已是耄耋之年，但他仍坚守科研一线，带领科研团队在测绘装备国产化道路上持续探索，突破创新。

  对于“未来怎么干、测绘科学技术创新向何处去”的问题，刘先林院士告诉记者，当前国家对战略科技支撑的需求比以往任何时期都更加迫切。党的二十大报告强调，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，加快实现高水平科技自立自强。所以，测绘科技创新必须把国家重大战略需求放在首位，让国产测绘装备为国家经济发展提供支撑服务。

  四维远见作为测绘装备国产化的先行者，具有一定的引领作用。“未来一段时间，我们将基于已有的技术创新成果，在7个方向寻求再突破，从而将核心技术牢牢掌握在自己手里。”刘先林院士介绍说，一是在SWDC-6高效倾斜航摄仪已经实现国际先进的前提下，希望把这个大斜片机技术移植到更广泛应用的无人机上去。同时，开始研制近地高光谱相机。

  二是SSW移动测量的智能化后处理。车载数据的全要素自动提取（大一键）技术体系，引入“高性能计算”，可以完成几十类道路要素的自动提取，极大地丰富了成果内容，总体提取正确率达到80%，整体水平国际领先，在当今大背景下必将发挥更加重要的作用。

  三是对SWQS轻扫系统的改造，即轻量级室内外一体化移动扫描系统，就是将来自机器人的SLAM(同步定位与地图构建)技术用于测绘领域，提高自主导航精度，同时把彩色点云结构化。特别是自主导航有很多的方法和技术，这是下一步要重点研究的方向。

  四是数字机场建设。测绘行业跨界走出去，利用测绘定位技术和地理信息系统（GIS）与建筑信息模型（BIM）相结合，实现数字孪生，从而对机场进行全生命周期精细化管理，为后续质量溯源，运维管理提供详实的数据支撑，以推动工程数字化管理，提高工程运维效率。这是非常有意义的一件事。

  五是手机AR（增强现实）技术应用，这是未来的一大发展方向。基于智能手机强大的功能，使得未来许多传统的测绘仪器都会逐渐被手机代替，而手机应用的高级形式将是手机上的增强现实AR，还有实体导航也是导航领域所期盼的高级形式。这些都可以通过自动化生产的白模数据叠加到手机摄像头视场中来实现。

  通过手机AR对采集的时空数据进行自动检查，如道路两侧树干、路灯杆等部件是否有错、漏、差情况，并做好记录。正在开展的实景三维中国建设就急需这样的自动化智能应用。部件野外调查手机应用程序如何向AR增强现实过渡，值得深入研究。

  六是全数字摄影测量工作站，即从当年解析3（JX3）全机械的，到解析4（JX4）全数字的，再到今天研制的人工智能三维解析5（JX5-AI3D），国产测图系统持续不断突破创新，成为了重要的数据处理平台。

  面对当下各种高分卫片、高光谱卫片资料业务量非常大的局面，有两条出路，第一条是加强人机交互手工勾绘的智能化；第二条是人工智能自动分类提取，最大限度减少人工编辑工作量。“我们主张走第二条路，虽然会导致一些人失业，但它是一次技术进步。”

  研发团队曾利用研发的JX5-Al3D，对建筑物和水系做了航片和卫片的智能提取试验，结果提取成功率都在80%到90%，达到预期目标。他们希望今后可以在双碳卫星数据后处理和全球测图等任务中，推广这一技术，代替全人工测绘。

  七是大坝变形监测，此技术目前还处在研究阶段。预期目标是，在大坝底部安放手机机箱，对最可能发生变形处所放置的靶标进行昼夜连续拍照，每隔五分钟报告一次大坝的状态，监测变形精度可达到毫米级。

  “你想科学决策吗？你想自然资源美丽吗？你想生态好吗？你想环保吗？这些都离不开测绘地理信息时空大数据的支持。”刘先林院士提到，当前出现了许多高新技术和新经济形态，人们认识到地理信息时空大数据广阔的应用前景，纷纷涉足测绘地理信息领域，特别是消费级地理信息服务。

  “所以，消费级地理信息会进一步走向大众。”刘先林院士认为，测绘行业要发挥自身优势，吸纳各种新出现的高新技术和方法，来改造传统测绘地理信息技术。同时，还要包容社会上各种合乎潮流的新鲜事物，融合创新，以更好地为全社会服务。同时，测绘科技必须要走出去，为全社会服务，特别是为广大公众服务，这样才能得到更大的生存和发展空间。

  值得一提的是，作为一名老党员，作为研发团队的带头人，刘先林院士始终以身作则，用一项项突破创新的科研成果赢得了尊重。10月下旬，他在给中国测绘科学研究院第十三党支部（四维远见）上党课时讲了他自己的成长经历。他说，学生时代的自己用独特的学习方法取得了优异的成绩，进入国家测绘局测绘科学研究所工作后，发现我国的测绘仪器很落后，对国家要花大量外汇采购进口仪器心疼不已，于是便立志做中国自己的测绘仪器，就是这个科技报国的理想支撑着自己不畏艰难走自主创新之路,完成了多项科研攻关，取得了一个个科研成果，发挥了一名员的先锋模范作用。

  在谈到人才培养时他表示，我们的国家日益强大，但在某些科技领域还被卡脖子，解决卡脖子技术需要这一代年轻人去努力，未来国产测绘装备仪器研发也要依靠党员和年轻人去打拼。所以，年轻人一定要在最好的年华去学习和拼搏，丰富知识体系，体验奋斗的快乐。

  他告诫团队里的年轻人，创新的过程异常艰辛，特别是持续创新，需要不断学习补充新知识。同时，更要有坚定的信心、打持久战的耐心、攻克难关的决心，要能忍受寂寞，以“板凳甘坐十年冷”的恒心毅力，潜心科研，矢志创新，不惧怕失败。刘先林院士鼓励团队成员，在新时代征程上，立足国家战略需求，在科学研究中勇担使命，脚踏实地，迎难而上，持续创新，为测绘装备国产化贡献智慧和力量。

  党的二十大报告中提到，加快实施创新驱动发展的策略，加快实现高水平科技自立自强。“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。在测绘科技自立自强高质量发展道路上，唯创新者进，唯创新者强，唯创新者胜。”刘先林院士如是说。

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