現(xiàn)代地圖學(xué)的發(fā)展與展望

現(xiàn)代地圖學(xué)的發(fā)展與展望

河南省鄭州市。2006年10月26日，一個秋日的午后。我們來到解放軍信息工程大學(xué)測繪學(xué)院，采訪出外進(jìn)行學(xué)術(shù)交流歸來不久的中國科學(xué)院院士、該院博士生導(dǎo)師高俊教授。高俊教授是一位將軍院士，一身戎裝的他顯得十分干練。教授鶴發(fā)童顏，精神矍鑠。在他簡陋的客廳里，這位謙和而慈祥的長者，把我們領(lǐng)進(jìn)了他鐘愛的“地圖王國”。談起測繪事業(yè)，教授睿智而博學(xué)，很難讓人把眼前這位思維敏捷、精力充沛的將軍學(xué)者和七十有三的年齡聯(lián)系起來，倒是教授樂觀的心態(tài)、積極進(jìn)取的精神，常常讓我們這些年輕人為之感動、振奮。這個國內(nèi)外知名地圖學(xué)專家，我國地圖成果和作品的權(quán)威評論家，把自己全部精力都獻(xiàn)給了測繪事業(yè)，在他的卓有成效的探索下，我國地圖學(xué)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，走進(jìn)了一個嶄新的時代，并在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事斗爭準(zhǔn)備中正發(fā)揮著越來越重要的作用。長期從事地圖學(xué)的教學(xué)和科學(xué)研究，高俊教授在理論地圖學(xué)、數(shù)字地圖及地理信息工程方面都有很深的造詣。他多次主持和參加我國多種大型地圖集和地圖的論證、設(shè)計(jì)工作，在國內(nèi)外享有很高聲譽(yù)。1999年，當(dāng)選中國科學(xué)院院士。高俊教授把地圖讀者與地圖看作是一個信息交互的整體，提出地圖是空間認(rèn)知工具和圖像思維工具的新論點(diǎn)，率先進(jìn)行了地圖空間認(rèn)知理論的研究，開創(chuàng)了地圖學(xué)研究新領(lǐng)域，并使我國在這一領(lǐng)域的研究始終處于國際領(lǐng)先水平。他重視地圖學(xué)前沿理論與技術(shù)的研究和開發(fā)，在引導(dǎo)地圖學(xué)發(fā)展、促進(jìn)傳統(tǒng)技術(shù)向信息化轉(zhuǎn)化方面取得了顯著成績。上個世紀(jì)80年代初，高俊教授將計(jì)算機(jī)技術(shù)引進(jìn)并融合于地圖學(xué)之中，由此實(shí)現(xiàn)了地圖制圖由手工方式向計(jì)算機(jī)制圖方式轉(zhuǎn)變；上個世紀(jì)90年代，他又將虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字地圖技術(shù)相結(jié)合，把真實(shí)戰(zhàn)場搬上了屏幕，實(shí)現(xiàn)了指揮員可走進(jìn)地圖“實(shí)地勘查”的夢想，并由此創(chuàng)建了戰(zhàn)場環(huán)境仿真工程專業(yè)方向。進(jìn)入21世紀(jì)，高俊教授將網(wǎng)格技術(shù)引進(jìn)了地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)，為地圖學(xué)的發(fā)展指明了方向。高院士又適時提出了軍事測繪的主動服務(wù)觀，這一觀念在軍隊(duì)信息化建設(shè)中產(chǎn)生的積極影響正日益凸顯。計(jì)算機(jī)地圖圖學(xué)的誕生與超越敢于創(chuàng)新，敢于否定自我，哪怕是曾經(jīng)引以自豪的東西，我們才能有所突破，才能不斷地站到新的制高點(diǎn)上。高俊院士認(rèn)為，搞科研，一定要有世界眼光，要放眼全球，我們才能海納百川，才能站在潮頭唱大歌。高俊教授正是具有這樣的眼光和魄力，才讓一門傳統(tǒng)學(xué)科走向“新生”的。我們還是從“軍事地圖制圖學(xué)”這門傳統(tǒng)學(xué)科說起。上個世紀(jì)40年代末，一支訓(xùn)練有素的測繪小分隊(duì)悄然出動，他們身背三腳架、肩扛水準(zhǔn)儀，深入到硝煙彌漫的戰(zhàn)場前沿，繪制出了一幅幅作戰(zhàn)急需的地圖?！败娛碌貓D制圖學(xué)”作為戰(zhàn)爭急需的一門專業(yè)，于1946誕生在東北戰(zhàn)場一個偏僻小鄉(xiāng)村里，它培養(yǎng)的專業(yè)技術(shù)人才一出課堂就上戰(zhàn)場。這個專業(yè)也就成了解放軍測繪學(xué)院的前身，作為這個學(xué)院的主打產(chǎn)品，擔(dān)負(fù)著為我軍培養(yǎng)和輸送軍事地圖制圖專門人才的任務(wù)。1952年，高俊作為新中國成立后國家招收的第一批本科生來到了這個學(xué)院，就讀于這個十分熱門的專業(yè)。他以優(yōu)異成績畢業(yè)后留校當(dāng)了一名教員。從此，他和這門學(xué)科結(jié)下了不解之緣。在他和這門學(xué)科眾多教員的共同努力下，這門學(xué)科無論在人才儲備上，還是在教學(xué)科研上，都走在其它學(xué)科的前列，成為全軍乃至全國的名牌專業(yè)。他們多次捧回國家級教學(xué)科研大獎，他們參與制訂的做圖標(biāo)準(zhǔn)成為全國測繪界作業(yè)的依據(jù)，這門學(xué)科的專家教授也常常成為這個行業(yè)的“裁判員”和“評判員”，他們培養(yǎng)出來的人才當(dāng)之無愧成為測繪部隊(duì)的“香餑餑”。就在一片叫好聲中，危機(jī)卻向他們襲來。在西方，計(jì)算機(jī)技術(shù)悄然登上歷史舞臺。高俊教授敏銳地覺察到了這一點(diǎn)，他說：“一匹馬跑得再快，也沒法和火車相比。計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到測繪領(lǐng)域，就像給它安上了火車頭，一下子在這個領(lǐng)域拉開了我們與西方國家之間的距離?！备呖〗淌谏罡惺止ぶ茍D必將被計(jì)算機(jī)制圖所取代，一場劃時代的變革正在來臨。是埋頭修修補(bǔ)補(bǔ)還是另起爐灶？要知道，計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)時也只是偶爾出現(xiàn)在外文參考資料上的一個名詞，大多數(shù)教授對這方面的知識還是一片空白，計(jì)算機(jī)是個什么模樣很多人連見都沒見過。而另起爐灶談何容易？究竟怎么辦？一時成了大家爭論的焦點(diǎn)。作為學(xué)科帶頭人的高俊教授也拿不定主意。經(jīng)組織批準(zhǔn)，他走出了國門，來到國際測量與制圖學(xué)院當(dāng)了一名普通學(xué)員。有人說，人過40不學(xué)藝，可高俊教授走出國門時已是46歲的人了，他無暇光顧當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)景名勝，一門心思扎進(jìn)了圖書館、走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室。高俊教授回憶當(dāng)時的情景時說：那時的危機(jī)還都是潛在的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)離我們還比較遙遠(yuǎn)?？删陀幸环N責(zé)任感，逼著我們超前想、超前做。實(shí)踐證明，我們做的是對的。如果一味地等著看，我們就可能失去了一次難得的發(fā)展機(jī)遇。兩年后，高俊教授返回學(xué)院，到飛機(jī)場接他的人替他扛回了幾箱資料。陸續(xù)返回學(xué)院的其他專家教授和高俊教授一樣，都有點(diǎn)心急火燎。他們徹夜長談，醞釀?wù)撟C，很快學(xué)科改造方案擺到了院領(lǐng)導(dǎo)的辦公桌上。學(xué)院黨委高度重視，積極籌措資金，購買相關(guān)設(shè)備，在高俊教授的帶領(lǐng)下，他們在全國測繪系統(tǒng)最早建起了計(jì)算機(jī)地圖制圖實(shí)驗(yàn)室。思路決定出路，新起點(diǎn)很快就有新起色。高俊教授和他的同事們從國外引進(jìn)地圖制圖出版系統(tǒng)，開展制圖綜合研究，率先實(shí)現(xiàn)了地圖制作和出版一體化；上世紀(jì)90年代初，他們又把地理信息系統(tǒng)引入地圖學(xué)，使學(xué)科發(fā)展直接和一體化作戰(zhàn)結(jié)合到了一起，并成為這個系統(tǒng)的支撐平臺；隨后，他們又在國內(nèi)第一個把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于地形仿真，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場環(huán)境的數(shù)字化。1999年，為這門學(xué)科做出卓越貢獻(xiàn)的他當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。高俊教授在和與這門學(xué)科建設(shè)同樣做出過重大貢獻(xiàn)的王家耀教授攜手，使這門學(xué)科創(chuàng)下了“三級跳”的佳話：2000年被評為“軍隊(duì)重點(diǎn)學(xué)科”，2001年進(jìn)入“軍隊(duì)‘2110工程’重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科”，2002年又一舉跨入“國家隊(duì)”行列，并被評為“國家重點(diǎn)學(xué)科”。2005年，由中國科學(xué)院高俊院士、中國工程院王家耀院士領(lǐng)銜完成的《適應(yīng)軍隊(duì)信息化建設(shè)的需求，創(chuàng)建地圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科新體系》教學(xué)成果，獲國家級教學(xué)成果一等獎。從1999年起，解放軍測繪學(xué)院地圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科，已連續(xù)6年向國際地圖學(xué)會遞交本學(xué)科國家報(bào)告。地圖是環(huán)境仿真工程軍委領(lǐng)導(dǎo)在“作戰(zhàn)模擬地形環(huán)境仿真系統(tǒng)”前停了下來，他們輕輕地?fù)崦J(rèn)真的觀察，細(xì)致的詢問，戴上數(shù)字眼鏡，“走進(jìn)”了位于沿海某地的我軍戰(zhàn)備要地之中……“視察”完之后，他們無不為這套猶如“身臨其境”的仿真系統(tǒng)叫好。這是上個世紀(jì)九十年代后期發(fā)生在北京軍事博物館的一幕。而這一系統(tǒng)研發(fā)的理念來自于高俊教授創(chuàng)新的理論。在知識爆炸的年代，影響人們接受新知識的最大障礙不是未知，而是已知。要想在科學(xué)研究有所建樹，學(xué)習(xí)和積累大量知識是必不可缺少的，但更為重要的是能讓思想在自由的天空飛翔那就是想像力。高俊院士認(rèn)為，想像力有時候比知識更重要。為什么有人看地圖，能看到險(xiǎn)要的峽谷、湍急的河流、茂密的森林、舒緩的平原，而有的人除了看到是密密麻麻的符號，直的或彎的曲線之外，卻什么也沒看到？高俊教授從歐洲地形圖測繪史、我國明清兩代實(shí)測地圖史研究入手，從地圖學(xué)發(fā)展史中探索規(guī)律、啟發(fā)思路，他認(rèn)為，地圖不單單是一張印著道路、河流、山水標(biāo)志的印刷品，而應(yīng)該是與和讀者進(jìn)行信息交流的載體，地圖不是“死”的，而應(yīng)該是“活”的。他把地圖讀者與地圖看作是一個信息交互的整體，提出地圖是空間認(rèn)知工具和圖像思維工具的新論點(diǎn)。由此，地圖空間認(rèn)知理論就此誕生了。在他的努力下，我國在這一領(lǐng)域的研究始終處于國際領(lǐng)先水平。這一理論的出現(xiàn)，改變了人們對地圖的認(rèn)識。地圖也就由從平面地圖擴(kuò)展為三維地圖，從靜態(tài)地圖發(fā)展為動態(tài)地圖，從模擬地圖發(fā)展到數(shù)字地圖，從實(shí)地圖擴(kuò)展為虛地圖。由此，地圖學(xué)走進(jìn)了新時代。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)上個世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)與方法廣泛進(jìn)入各學(xué)科領(lǐng)域之后，他很快將專家系統(tǒng)、可視化、多媒體等強(qiáng)調(diào)人、機(jī)結(jié)合的前沿技術(shù)引進(jìn)并融合于地圖學(xué)之中，為地圖學(xué)在數(shù)字化時代的發(fā)展提供了動力和思路。他大力推進(jìn)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字制圖系統(tǒng)的開發(fā)，由此實(shí)現(xiàn)了地圖制圖由手工方式向計(jì)算機(jī)制圖方式轉(zhuǎn)變，從此地圖制圖扔掉了笨重的刻刀，拿起了鼠標(biāo)；上個世紀(jì)90年代，他又將虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字地圖技術(shù)相結(jié)合，把真實(shí)戰(zhàn)場搬上了屏幕，實(shí)現(xiàn)了指揮員可走進(jìn)地圖“實(shí)地勘查”的夢想，并由此創(chuàng)建了“戰(zhàn)場環(huán)境仿真工程”專業(yè)方向。他認(rèn)為，從傳統(tǒng)上作為現(xiàn)實(shí)世界的靜態(tài)模型的地圖發(fā)展成為對現(xiàn)實(shí)世界的動態(tài)環(huán)境仿真，是地圖學(xué)在信息時代的飛躍，是地圖學(xué)在21世紀(jì)“地球數(shù)字化”大趨勢中所面臨的新任務(wù)。正是由于地圖學(xué)邁向了數(shù)字化、信息化，高俊教授又提出了軍事測繪的主動服務(wù)觀，使以前孤芳自賞、被動服務(wù)的地圖生產(chǎn)觀得以轉(zhuǎn)變，現(xiàn)代地圖學(xué)已經(jīng)“主動”滲透到武器系統(tǒng)、指揮自動化系統(tǒng)、數(shù)字化戰(zhàn)場建設(shè)等各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為“建設(shè)信息軍隊(duì)、打贏信息化戰(zhàn)爭”一支不可或缺的重要力量。進(jìn)入新世紀(jì)，高俊教授又提出將網(wǎng)格技術(shù)運(yùn)用于地理空間信息保障的新思路，為我國軍事測繪在21世紀(jì)的發(fā)展指明了方向。游雄博士：新技術(shù)條件下的青年骨干教師50余載桃李滿天，半世紀(jì)辛勤耕耘。高俊教授始終站在教學(xué)第一線，堅(jiān)持親自收集資料，準(zhǔn)備教案。即使當(dāng)選院士后，在科研工作繁重的情況下，他仍擔(dān)任了大量的教學(xué)任務(wù)。高俊院士曾多次為加快青年人才培養(yǎng)步伐大聲疾呼。高俊院士認(rèn)為，當(dāng)今世界這場持續(xù)發(fā)生的軍事變革，實(shí)際上是一個持續(xù)不斷的軍事創(chuàng)新過程。在一過程中，沒有什么比人才優(yōu)勢更重要的了。熟悉他的人都知道，他把人才的培養(yǎng)看得比什么都重。高俊院士認(rèn)為，要給科技人員營造良好的工作環(huán)境，給他們創(chuàng)造一切條件，讓科技人才在“最佳創(chuàng)新年齡區(qū)”充分發(fā)光。高俊院士說，他因文革錯過了創(chuàng)新的黃金年齡，雖然成果和思想均出在45歲以后，但一些創(chuàng)新思想?yún)s始于30多歲。結(jié)合自己的親身經(jīng)歷，高俊院士呼吁，要為少數(shù)有創(chuàng)新思想和研究能力的年輕人提供一些特殊渠道，使他們有機(jī)會表現(xiàn)自己的思想和研究能力。作為我國最早的一批博士生導(dǎo)師，高俊教授在學(xué)術(shù)上言傳身教，身體力行，他培養(yǎng)的數(shù)十名研究生都已成為業(yè)務(wù)骨干和學(xué)科帶頭人。他的第一位女研究生孟麗秋博士，現(xiàn)任德國地圖學(xué)領(lǐng)域首席教授、慕尼黑大學(xué)地圖科學(xué)研究所所長、博士生導(dǎo)師。2001年，孟麗秋作為海外具有杰出貢獻(xiàn)的11名青年科學(xué)家之一，被中國科學(xué)院聘請為科學(xué)顧問。她說：“高教授的學(xué)術(shù)思想和人格魅力對我產(chǎn)生深刻的影響，使我終生受益，為我打下了成功的素質(zhì)基礎(chǔ)”。青年骨干教員游雄博士，專業(yè)理論扎實(shí)，科研攻關(guān)能力強(qiáng)，有闖勁。高俊院士專門為他制定了詳細(xì)的培養(yǎng)計(jì)劃，把自己研究的“戰(zhàn)場環(huán)境仿真”最新領(lǐng)域的關(guān)鍵課題交給他，并提供最新的研究資料和最好的科研條件，配備最強(qiáng)的工作助手。經(jīng)過4年多的努力，游雄同志在“戰(zhàn)場環(huán)境仿真”領(lǐng)域取得了具有國際先進(jìn)水平的理論和技術(shù)突破。他主持研制的“作戰(zhàn)模擬地形環(huán)境仿真系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了地圖認(rèn)知理論與方法的創(chuàng)新，為部隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練提供了可視化、可進(jìn)入、可交互的“數(shù)字化戰(zhàn)場”平臺，獲得了國家科技進(jìn)步二等獎。這項(xiàng)成果在“聯(lián)合99”、“神舟五號返回艙地面搜尋系統(tǒng)”、“反恐怖訓(xùn)練戰(zhàn)場環(huán)境仿真基礎(chǔ)平臺”的研制中發(fā)揮了重要作用。由于業(yè)績突出，游雄同志被破格晉升為教授，評為全軍優(yōu)秀教師、總參“優(yōu)秀中青年專家”，獲得全國青年骨干教師