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宁津生:大地之星 不负今生

科普小知识2021-10-15 06:35:34
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宁津生:大地之星 不负今生

宁晋生

今年在武汉大学盛开的樱花再也不会在宁晋盛出现了。3月15日,中国工程院院士在武汉逝世,享年88岁。

自1956年从同济大学毕业并进入学校工作以来,宁晋生的生活一直与大地测量学紧密相连。除了探索地球重力场的理论和方法研究外,他还在建立天文重力水准网、推导大地水准面形状、研究卫星重力力学和固体潮、建立地球重力场模型等方面取得了巨大成就。他是我国地球重力场研究和教育的主要开拓者和奠基人。宁晋生的学生更愿意亲切地称他为“地球之星”。

创新,以便更准确地描绘地球

1951年,宁晋生考入同济大学测绘系,开始了他与测绘和大地测量学分不开的人生,也开始了他不断创新的人生。

1956年,从宁金生大学毕业时,他和同学们制作了透明的重力校正模板、地形影响的垂直偏差校正、大地测量目镜测微器、光学经纬仪测微器、大地测量靶标等教具,作为礼物送给母校。同年,武汉测绘学院(原武汉测绘大学)成立。宁晋生跟随导师夏和叶的脚步,离开上海来到武汉,成为武汉测绘学院最年轻的助教之一。

虽然宁晋生对没能在他一直希望的生产线上“做一些实际工作”感到“有些失望”,但聚集在这里进行测绘教育的教授们给他留下了深刻的印象。

为了去苏联学习,宁晋生自学了俄语。不幸的是,由于家庭原因,他出国留学的梦想破灭了。然而,当在国际测绘领域有重要影响的苏联专家布洛瓦尔来学校讲课时,以俄语为基础的宁金生被安排为他做专业翻译。也是从那时起,宁晋生开始接触地球重力场理论。

当苏联专家撤退时,布罗瓦尔把他的资料和书籍留给了宁金生,希望他能继续坚持地球的引力场。从此,宁晋生正式开启了地球重力场的研究之路。

“宁先生和他的同事们研究了用于推断地球重力场参数的理论、方法和精度,如中国高精度天文大地测量网整体调整所需的高程异常和垂直偏差。他们完善了苏联专家布洛瓦为中国设计的天文重力水平布局方案。提出的意见已经成为中国实际操作的标准。研究成果也为20世纪60年代我国大地测量专业的大地重力力学教学提供了新的内容中国工程院院士、武汉大学副校长、宁晋生的学生李·回忆说,宁晋生等合著的《大地重力测量》一书研究了重力测量的理论和方法及其在天文大地测量中的应用。直到20世纪70年代,它一直是该领域教学、科学研究和生产的重要教材和参考书。

在理论推广的同时,宁晋生着手在实际操作中进行创新。鉴于地球形状在实际测量中的应用,他推导了中国高精度天文大地测量网整体水准差所要求的高度异常,建立了中国天文重力水准的理论、方法和精度。他的一些成就也被纳入了修订后的《天文重力水准测量细则》。

1975年,宁晋生加入了我国寻找“地球起源”的队伍。“地球的起源”是国家大地坐标系的参考点。该国围绕着它开展了大量的测量活动,如天体测量、重力测量、三角测量、卫星测量、全球定位测量等。在这些测量活动中,地球原点的地标的稳定性极其重要,任何微小的变化都会使测量产生“一点点不同,一个很大的不同”。

然而,在新中国成立初期,我国使用的大地坐标系的原点是苏联的博尔科夫天文台。为了寻找中国自己的大地原点,43岁的宁晋生带领一批科技人员到郑州、Xi、兰州等地进行实地考察,对当地地形、地质、大地构造、天文、重力和大地测量进行综合分析。

在研究过程中,宁晋生从最小二乘配点法的原理出发,利用最小二乘配点法中确定经验协方差函数的方法来确定相对大地水准面的理论和方法。最后,陕西省泾阳县永乐镇北流村确定了中国土地的起源。

此后,宁晋生将研究重心转移到全球重力场的近似理论上,建立了当时中国最高阶、最高精度的地球重力场模型。近十年来,他致力于中国测绘技术的升级。

21世纪初,新一代国际卫星重力计划的实施使卫星重力成为现代大地测量学中最活跃的分支。在他的领导下,研究团队对卫星测高、卫星重力梯度、卫星跟踪卫星等卫星重力力学的理论、技术方法和应用进行了全面研究,取得了许多有价值的成果。

“在基础理论、技术方法和应用软件方面,中国已达到与发达国家相同的水平。虽然现阶段还存在一些缺陷,但正在逐步完善。我相信总有一天,我们的国家一定会成为测绘强国。”在接受采访时,宁晋生表示对中国测绘行业充满信心。

与此同时,他仍然没有停止探索地球的重力场。“九五”期间,他还参与主持了国家测绘科学技术重点项目“国家和省市高精度高分辨率似大地水准面技术研究与实施应用工程”,完成了新一代中国似大地水准面CQG2000,在中国1: 50000甚至1: 10000的测绘中提供了代替几何水准的全球定位系统水准测量,满足了高程异常的精度要求。这项成果获得了2004年国家科技进步奖二等奖。

创设课堂让学生热爱测绘

在研究领域不断取得突破的宁晋生,从未对教学工作提出过高要求。他曾经说过他先当老师,然后当校长。然而,无论是武汉测绘科技大学(后并入武汉大学)的校长,还是中国工程院院士,他始终站在教学的最前沿。

1987年至1997年,宁晋生担任武汉测绘科技大学校长期间,也经历了一段测绘被忽视的时期。尽管当时该校的测绘专业在全国排名第一,但每年录取的十名新生中,有七八名没有志愿从事测绘工作,有两三名强烈要求转专业。这一直令宁晋生担忧。

1997年退休后,宁晋生决定给测绘行业再添一把“火”。为了留住更多的测绘专业学生,防止测绘人才的产生,宁晋生发起了“五院士一课”,得到了刘景南、李德仁、张祖勋、陈俊勇等四位院士的积极响应。每个人都一拍即合,“依靠院士比依靠辅导员更能说服和做思想工作。”

同年,由五位院士共同讲授的“测绘测量学”正式启动。虽然宁晋生“经历过多次战争”,但他总是在给学生上课前备课。他为这门课准备的《测绘概论》手稿经历了从手写手稿到印刷手稿的几十次修改。

这样,这些学者留住了许多年轻的学生。宁金生记得,上完这课后,转专业的学生少了很多。第三年,外国专业人士第一次来到这里。

2000年,武汉测绘大学、武汉大学、武汉水利电力大学和湖北医科大学合并为新的武汉大学后,宁晋生开始在武汉大学学习这门课程。

2013年,同济大学“移植”了该课程,并成立了由7名院士组成的主旨团队:中国科学院院士宁金生、陈俊勇、、刘景南、张祖训、龚建亚、中国工程院院士李。去年9月,在同济大学为学生讲授“地理空间信息导论”的院士中,又有一位“新人”加入——中国工程院院士、中国人民解放军信息工程大学测绘教授王家耀,院士人数由7人增加到8人。

院士讲学,宁晋生数十年,从不懈怠。尽管他经历了数千次演讲活动,但他在接受媒体采访时坦率地承认,在给学生上课之前,他仍然感到紧张。这种紧张不是由知识的浅薄造成的,而是由他对三英尺平台永不退缩的热情和敬畏造成的。“科学技术日新月异。解决同一问题的技术或方法很可能会被淘汰,并很快被更先进的方法或技术所取代。”宁晋生曾经这样说过。因此,他不忘一直学习,积极关注学科前沿,及时将这些新知识加入课程,传递给学生最新知识。

“20多年来,宁院士带领我们不断调整教学内容,更新教材,建设大规模开放式网络课程。他多次引导我们以封闭的方式讨论和修改教材,这些都被生动地记住了。”中国科学院院士、武汉大学教授龚建亚说。他在1997年课程开始时就参加了教学。当时的龚建亚既不是长江学者,也不是院士,但宁晋生让他承担了解释地理信息系统的重任。

虽然没有点名或签到,但每次教室都是满的。看到越来越多的学生了解测绘,宁晋生带领团队将《测绘测量学》推上了庞大的开放式在线课程平台。2018年12月,86岁的宁金生也作为被调查者亲自参加了学校的大规模开放在线课程项目评估会议。

创新,促进学科建设

作为一名合格的教育工作者,宁晋生的工作不仅体现在平台上,也体现在他对测绘事业的贡献上。

1988年,时任武汉测绘科技大学校长的宁金生向世界银行贷款数百万美元,建立了测绘遥感信息工程国家重点实验室。

据李回忆,在申请贷款时,国家测绘局向宁晋生明确要求,“保证70%的资金返还学校,30%返还国家测绘局”。当时,办学经费严重不足。学校如何抵抗偿还70%贷款的压力?加上年利率,压力真的很大。"但宁先生毫不犹豫地签署了保证书."李在回忆宁晋生的文章时写道:“可以说,他为申请建立我国第一个国家测绘重点实验室付出了很多努力,抓住了难得的机遇,为学校的可持续发展奠定了良好的基础。”

宁晋生在担任中国测绘学会教育委员会主任、国家测绘局测绘教材委员会副主任期间,领导“两个委员会”努力发展中国测绘教育。首先,测绘专业目录调整后,测绘类别下有一个专业,现在测绘类别下有六个专业。从全国原有的30多个本科测绘专业建设,发展到200多个本科测绘专业和200多个高职测绘专业。其次,大力推进高校测绘教材建设,使测绘教材从无到有、从引进到自行编写、从单一品种到多品种配套,形成了高质量的中国特色测绘教材建设体系。

此外,宁晋生还创办了“全国高校青年测绘教师竞赛”和“全国大学生测绘技能竞赛”,不仅规范了教师的教学过程,也增强了学生的实践能力。同时,他发起了“全国大学生测绘科技论文竞赛”,不仅激发了学生的创新精神,提高了他们的科研能力,而且为我国测绘科技创新培养和积累了人才。

在学生眼中,他将永远是一位“走得远,讲得津津有味,永远活着”的睿智而优雅的老师,“地球之星”和一座巍峨的山。