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刘先林:让先进测绘仪器国产化

专家观点中国仪表网2009年09月07日 11:25人气:1230

   刘先林 ,男,1939年4月19日生,河北省无极县人。 摄影测量与遥感专家。
  1962年毕业于武汉测绘学院。现任中国测绘科学研究院名誉院长。30多年以来,致力于摄影测量和航测仪器的研究工作。1963年提出的解析辐射三角测量方法,是写入规范的第一个中国人发明的方法。研制成功的数控测图仪获国家测绘总局一等奖;正射投影仪及与之配套的程序,获1985年国家科技进步奖三等奖;解析测图仪成为全国各省市生产大比例尺地图的主流仪器,获1992国家科技进步奖一等奖;1998年他任课题组长完成的863-308项目全数字摄影测量系统JX4A-DPS通过国家鉴定,销往全国并出口国外,获2001年国家科技进步一等奖。以上科研成果均已产生了很大的经济和社会效益。为我国的航测事业做出了突出贡献。系享受政府特殊津贴专家,同系有突出贡献的中青年专家,博士生导师。是第六届全国人大代表、中共十四大代表、全国先进工作者。
  1994年当选为中国工程院院士。2003年被评为武汉大学第三届杰出校友。
1962年,刘先林从武汉测绘学院毕业。46年来,他在中国测绘科学研究院执著创新,取得了一系列重大科研成果,改变了我国先进测绘仪器依赖进口的历史,为我国测绘事业的发展作出了巨大贡献。

  自从1994年当选中国工程院首批院士以来,刘先林一直不习惯“刘院士”这个称呼。别人一叫刘院士,他就连忙摆手:“叫我老刘好了。”有人比喻说,如果说袁隆平是院士中的农民,老刘就是院士中的工人。

  国外产品其实没什么了不起

  过去很长一段时间,直到上世纪80年代中期,我国测绘事业发展面临着极大的挑战。一方面,国家经济建设飞速发展,对测绘工作提出了更高、更迫切的要求;同时,测绘仪器装备落后,精密航测仪器完全依赖进口,国外产品占据了90%的国内市场。由于国内研制不出这种仪器,外商漫天要价,一台测绘仪器要价几百万元人民币,甚至把一些零部件拼凑在一起高价出售。更重要的是,真正的尖端技术是不可能买来的。测绘技术和装备的落后,严重制约了国民经济的发展。

  “我们曾经进口一批记录仪,每台6万美元,实际上是快要淘汰的产品,有的不能用、有的经常坏,维修一次又要上万美元。过去外汇稀缺,国家还要花那么多钱去购买这些所谓的高技术产品。”老刘说。

  有一次在德国,一位外国专家演示他设计的示波器,打出复杂的波形给老刘看,不屑一顾地说:“这种复杂的光机电综合仪器你们搞不了,还是研制单纯光机型吧。”老刘当即把他要演示的下一幕提前道出来,刚才还自我感觉良好的外国专家只好尴尬地收起了仪器。

  “对进口仪器的高度依赖、外国人的轻视与傲慢,一次次震撼着我的灵魂,我痛心、惋惜、窝火!中华民族是一个伟大的民族,为什么就不能研制出自己的精密仪器?研制中国人自己的测绘仪器,把国外产品挤出去,是我们科研工作者义不容辞的责任!”不达目的,誓不罢休,成为老刘重要的人生信念。

  “我仔细研究国外的产品,其实没什么了不起,我们完全做得了。有一次,国家组团出国考察谈判,准备引进5台解析测图仪。团长问:‘什么是最需要引进的关键技术?’我说:‘除了油漆,我们都搞得了!’中国人并不比外国人笨,一定要有勇气赶超世界先进水平。目前,国货已经覆盖国内市场90%以上,并成功走向国际市场。”老刘说。

  老刘凭着超强的自主创新意识,每隔几年就拿出一项能够解决测绘生产瓶颈问题的成果——第一个发明了写入我国航测规范的作业方法,第一次将计算机技术引入航测生产领域,第一次成功研制正射投影仪、数控测图仪、解析测图仪、全数字摄影测量工作站、数字航摄仪等一系列具有自主知识产权的产品。

  测绘仪器的更新换代非常快。解析测图仪是老刘1988年的科研成果,后来获得国家科技进步奖一等奖。当时,所有人都为之雀跃:它结束了国外精密测绘仪器长期一统中国市场的局面。到1998年,这类解析测图仪几乎同时进了博物馆。“我们必须不停地推出新产品,才能在世界上站稳脚跟。让人感到欣慰的是,我国航测技术每10年一次的飞跃,基本上都采用了自主创新的产品。”

  出国只有一种理由

  上世纪80年代曾涌动出国潮。“我在美国、日本、德国的老同学、老朋友多次邀请我去国外,我都谢绝了。有人说,你这样的人在国外,成为千万富翁不是难事。但我从来没有想过要成为千万富翁,我不能为了个人待遇去为洋人打工。我是一个中国人,要为中国人争气。我不但要证明中国人不比外国人差,而且要证明中国人在国内干一样能够成功!有一次随团访欧,我在给哥哥的信中自豪地说,我只出一种国:讲学、培训外国人、推销我的成果。我后来赴美国、加拿大是宣传介绍我们的设备,赴日本是安装设备、培训日方人员,赴俄国是转让技术,赴芬兰是去培训,赴巴基斯坦、澳大利亚是装设备。”老刘说。

  老刘的成果从根本上改变了我国测绘工作的落后面貌,极大地提高了测绘生产力水平。过去,测绘地图需要做大量的野外工作,测绘工作者跋山涉水,风餐露宿,非常艰苦,有时甚至要冒生命危险。现在,利用他主持研制的全数字摄影测量工作站,航空照片、卫星照片上普普通通的高山、河流、房屋,由平面变得立体了。以前大量艰辛的野外测绘工作,现在坐在电脑前就能完成了。过去测绘一幅1∶1万比例尺地形图需要一年多时间,现在不到一个月就可以完成,地图更新速度大大加快。仅此一项,就为国家节约资金约2亿元。

  老刘的成果彻底打破了国外产品在中国测绘市场上的垄断。仅以全数字摄影测量工作站为例,价格只有国外同类产品的1/10,不仅占领了60%的国内市场,而且批量出口到美国、日本等国家和地区。

  科研就像在地狱里爬行

  “我大学毕业分配到国家测绘总局测绘科学研究所(现在的中国测绘科学研究院),老所长语重心长地说:‘祖国需要什么,一线需要什么,我们就要研究什么。要到生产第一线去,解决生产一线的问题,这是研究所的责任,也是研究人员的责任。祖国的希望寄托在你们身上。’用自己的科研成果武装测绘生产、提高生产力,是我一直坚持的人生追求。”

  回忆当年,老刘说自己研制航测仪器,一无现成图纸,二无参考资料,三无资金支持。每走一步都要付出更大的代价。

  “1985年,根据航空测量仪器的发展趋势,我们结合实际提出了研制解析测图仪的总体方案与设计思路。这个课题不仅难度大,包括了光、机、电、航测、电脑技术在内的多种学科,而且时间紧,要在两年四个月内完成总体设计和光、机、电部件加工以及上百个程序的编制、总体调试等工作。课题组每位同志都以忘我的热切情怀,夜以继日地工作。研制过程中,我们采取结合生产分阶段研制的办法,经过1000多个日日夜夜的艰苦鏖战,1987年成功研制出JX-3解析测图仪,并很快在国内得到大规模应用,一举夺回解析测图仪国内市场。德国一家公司的香港销售公司一再降价仍难挽回市场,只得关张大吉。”老刘说。

  “JX-3解析测图仪开始用的计算机是单板机,没有操作系统。为了能够推广应用,必须及时把单板机提升到系统机上面去。这是非常重要的一环。那段时间我带着笔记本电脑,把原来单板机上面的驱动软件,一个个移植到系统机里面去。春节期间,助手们回家探亲,就剩下我,时间不等人,工作不能停!我拉着10岁的儿子帮忙,爷儿俩整个春节期间在实验室连续苦干,一共焊接了几百个焊点,累得几乎直不起腰来。就在这一年,JX-3解析测图仪实现了批量生产,并出口国际市场。”

  除了条件简陋之外,从事测绘研究还面临许多挑战。老刘说:“科研工作就像在地狱里爬行,而且背上还压着一口锅,一不小心很可能会被扣在地狱里。谁最能吃苦,谁最能坚持,谁就能最后爬出去!否则,没有顽强拼搏的意志和坚忍不拔的毅力,就会前功尽弃、一事无成!”他牵头搞的几个重大项目,从开始到成功每次都历时10年左右,经过上百次的失败、无数次的起起落落。但他从不气馁,从未放弃。

  老刘说:“早在1968年,我们在四川编制空中三角测量程序,为了解决一个难点问题,我三天三夜在机房度过,连续上机时间最长的一次达8个小时。1980年国庆节,为了调试等高线拟合程序,3天假期我从始至终待在计算机房,每天连续工作10多个小时。”

  产业化最成功的科学家之一

  如果说矢志报国是老刘科研的动力,那么结合生产搞科研就是他的准则。他不赞成从纸面到纸面的科研工作,也不单纯追求填补空白。“搞科研要向两种人学习,在创新方面要向作曲家学习,永远拿出新东西;在产业化方面要向厨师学习,你做的每顿饭都能被吃掉。科研成果如果缺少创新的成分,没有自己独到的东西,就不会有人应用,怎么谈得上产业化?创新从何而来?只能是生产实际。”

  “刚参加工作时,国家测绘局从经济建设需要出发,从1∶5万比例尺地形测图转向1∶1万大比例尺地形测图。原来的那种方法精度比较低,不能用于1∶1万比例尺测图。我深入生产单位与作业员一起作业,对测绘生产有了充分的了解。通过潜心研究,不到一年时间就发明了坐标法解析辐射三角测量,解决了精度低的问题,为航空测量内业平面加密开创了新途径。用这种方法,精度提高了一倍以上,而且省去了大量野外作业,满足了测制1∶1万比例尺地形图的需要。”老刘说。

  JX-3解析测图仪的实用性来源于实践。老刘在研制仪器时,特意邀请生产单位的作业员来参与,生产作业需要什么功能,就在仪器上设置什么功能,想用户所想,急用户所急。用户感慨说:“这仪器太好用了,真不知道刘先生是怎么知道测图中那么多细微环节的!”

  长期以来,许多用户对国产设备信心不足,甚至认为基本不能用,于是老刘把大量精力用在搞好产品服务上——经常带领课题组同事走进测绘仪器工厂,深入用户单位,上门服务,传送经验,免费解决各种问题。不仅完善了产品,而且感动了用户。JX-4销售至今,每年都销售150套左右,覆盖了整个国内市场。三四年前就有人预测市场已经饱和了,但JX-4的销售势头一直旺盛不衰。

  老刘最近研制成功的数字航空摄影相机,从设计研制、生产到试验,始终以用户需求为第一目标,并针对进口产品的不足加以改进。因此,这一仪器在多个方面性能超过国外同类产品,引起瑞士、美国、日本、巴基斯坦等国技术同行的高度关注。

  从事科研工作40多年来,老刘发表的论文加起来不超过20篇,而他所有的科研成果没有一个变成保险柜中的常驻图纸,也没有变成无人问津的“铁疙瘩”,每个项目都在实际中应用,转化为现实生产力。科技部高新技术发展及产业化司一位负责同志曾说:“刘院士的成果,做出一个应用一个,他是产业化最成功的科学家之一。”

  老刘的成果产生了极大的经济效益和社会效益。他研制的全数字摄影测量工作站已在测绘、水电、 铁道、地质、冶金、煤炭、农林、城建、环保等行业大面积推广应用。第三代解析测图仪刚刚研制出来时,四川测绘局买了3台,用这些仪器3个月就完成了宝成铁路复线测图任务,比采用传统方法提高工效5倍,创造产值上百万元。

  秘诀是锲而不舍地学习

  谈到自主创新的秘诀,他说就是锲而不舍地学习。“自主创新本身就是各种知识、各种技术综合集成的结果,要求我们必须瞄准科技前沿。每一次研制新的测绘仪器,都需要大量的光、机、电、航测、电脑、外语在内的多种学科。我不是搞计算机出身,通过学习,也照样能掌握软硬件;下干校前从未搞过仪器,几年后通过钻研,也成了光机电方面的行家。”老刘说。

  1980年,我国测绘界参加一次国际会议,老刘的论文被选中大会发言,因为他学的是俄语,不懂英文,只好请人代为宣读。随后,测绘局派他到外语学院脱产学习英语一年。“我很不自信,坐在教室最后一排的角落。一次,老师让我念26个字母,我竟然念不全,引得同学发笑。于是,我主动要求调到第一排,发奋用功,学习结束时成绩是全班第二。”

  2003年,老刘牵头研制“SWDC数字航空摄影仪”,很多人认为他肯定搞不成。“我就是不服输!我挤出尽可能多的时间学习这方面的基础知识和发展前沿,心中有了底之后,便开始深入调研,到处请教。在四川,一个老航飞员介绍,现在航摄仪最常用的焦距150毫米偏长,88毫米偏短,120毫米最好。我牢记在心,现在SWDC-4的焦距就是等效于120毫米。在总参测绘局,一位同志介绍,要取得理想的测图效果,数字航测仪的旁向视角必须达到90度以上,而进口产品的旁向视场角不到70度。据此,SWDC-4数字航测仪的旁向视场角超过了90度。经过深入研究,我们的这一成果不仅成功出炉,而且高程精度要比国外产品高好几倍,由于精度的突破,摄影测量的应用领域大大拓宽,过去不能做的现在也变成可能。”老刘说。

  科研工作者不能昧着良心说话

  老刘当了院士以后,请他出席的会议多如牛毛。他就一个原则:与测绘有关的去,与测绘无关又不得不去的,去了也只讲测绘。有个上市公司是老刘公司的客户,请了几位院士去开会,宣传他们的新概念,希望院士们认可他们的发展规划。老刘一听,所谓的新概念都是虚的。其他院士都签了字,一向秉承“客户至上”的老刘就是不签这个字。尽管得罪了客户,老刘说科研工作者不能昧着良心说话。

  老刘为我国测绘事业的发展作出了重大贡献,但从不躺在功劳簿上居功自傲,始终严格要求自己,从没有要求组织给他解决过个人的问题。他爱人身体不好,两个儿子都已成家,家里成了“空巢家庭”。为了不让夫人感到孤独,他有时出差也带着夫人,但他公私分得很清楚,夫人的路费一定要自己出。刘先林家离单位远,照顾爱人很不方便,院里想在单位大院里给他补一套单元房,他坚决不同意,说院里房子本来就紧张,不能再要了。前几年,为了刘先林工作方便,院里专门给了他一套里外间的办公室,可他把里间让给同事搞研究、做实验,自己办公的地方挤了又挤。院里还提出为他配备汽车和司机,也被他一一谢绝。

  老刘的椅子也很有意思,还是1973年国家测绘局恢复后的胶合板凳,没有扶手,上面的油漆早已脱落了。有人张罗给他换个舒服的椅子,他振振有词:换了那种摇椅似的椅子固然很舒服,可是人坐在上面摇啊摇,容易睡着了。所以不能太舒服,太舒服就不能出科研成果。他还劝下面的年轻人,你们也都坐木椅子吧。
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