中國工程院院士張祖勛：大地“攝影師”

在武漢大學，有一位80多歲的大地“攝影師”。他在測繪遙感領域深耕60多年，推動中國數字化影像測繪技術從零起步走向國際領先。他是中國工程院院士張祖勛。近日，張祖勛接受了《中國科學報》記者的采訪。

張祖勛（右一）給學生講課。湖北省科技廳供圖

推出我國首個全數字化自動測圖設備

60多年來，張祖勛執著于攝影測量與遙感領域研究。為打破技術壟斷，他和團隊成員經過14年的艱辛探索，推出中國首個全數字化自動測圖設備。

談起攝影測量與遙感技術，張祖勛感嘆，1955年剛考入大學時，他連“測量”是什么都不知道。“當時就看到有個反光鏡，把兩張照片放在底下，一座山瞬間就高了起來。我感覺這里肯定大有學問，就這樣，我選擇鉆研攝影測量技術。”張祖勛告訴記者。

20世紀70年代，中國的測繪事業艱難起步。1976年，張祖勛被派往瑞士最先進的航測儀器廠學習。“我們去瑞士就像劉姥姥進大觀園。”也就在那個時候，他看到中外之間的科技差距。從此，張祖勛下定決心，要讓中國的測繪遙感技術在國際上占有一席之地。

1978年，張祖勛的老師王之卓提出，中國攝影測量要走全數字化自動測圖之路。當時，國內外大多認為“膠片是影像最好的信息載體”，影像“數字化”理論顯得不可思議或為時太早。

張祖勛認為老師的想法很有挑戰性，值得為之一搏。作為王之卓的得力助手，張祖勛主動承擔起這個課題的攻關重任，從零開始向前“爬”。

“當時肩扛手提儀器搞測量，就像‘小米加步槍’。”課題組購買了當時世界上最先進的影像數字化器和計算機。“說是先進，其實計算機內存僅有64K，也沒有圖像顯示器，無法直觀看到圖像處理結果，效率極其低下。”張祖勛說。

另外，當時的計算機沒有顯示器，圖像處理只能摸黑。例如核線排列，張祖勛等人只能先用打印機打出來，再看兩條核線是否排列一致。僅這一項工作就花了團隊近半年時間。

歷經14年，課題組終于研制出中國首個全數字化自動測圖設備，用計算機代替傳統的測量儀器，用計算機影像自動匹配代替人眼觀測，實現測圖自動化。全數字化自動測圖是攝影測量從理論到實踐的革命，整個測繪界為之震動。

1992年，中國首個可產業化的全數字化自動測圖系統軟件VirtuoZo問世，這項開創性成果使中國攝影測量躋身國際三強。該成果于1993年獲國家自然科學獎二等獎。

此后，張祖勛經常帶著學生用無人機丈量山河大地。在金沙江白格滑坡，他監測高山峽谷區的每一道裂縫，進行地質災害預警；在汶川地震發生后，他率領團隊用最新技術制作出震區首個數字地面模型和正射影像圖，在抗震救災部署方面起到重要作用；在陡直的峭壁間，他力求還原山西懸空寺古建筑細節，為文物保護出謀劃策……

創新第三種攝影測量方式

多年來，張祖勛帶領團隊，努力破解一個又一個難題。

長江三峽有一塊危巖叫作“箭穿洞”。在三峽庫區1：2000的正射影像圖上，這個“箭穿洞”就是一個點，但它實際上是一塊高200多米的危巖，可是在地圖上看不到任何信息。

要想加固危巖，就需要掌握滑坡和危巖的數據，可如何獲取數據？

張祖勛團隊打破固有思維，在二維對地正射影像、三維傾斜攝影之外，找到第三種攝影測量方式——貼近攝影測量。貼近攝影測量是面向目標的攝影測量，它以物體的面為攝影對象，針對三維空間任意坡度、坡向的面進行攝影。

張祖勛團隊經過兩年多的研發，使得貼近攝影測量技術越來越完善，應用面越來越廣，具有可高度還原地表和物體精細結構的特點，可應用于城市精細重建、古建筑重建、水利工程監測等方面。

捐款獎勵年輕教師

從科研追夢人到科研帶路人，張祖勛將畢生成就歸功于“遇到一位好老師”。他認為，科學發展在于人才的接力、教育的傳承。

張祖勛作為大學教師，始終不忘師者的傳道使命，一次次理論創新、一項項原創算法、一個個反復試錯后的優化方案，都聚沙成塔凝結在他撰寫的《數字攝影測量學》教材里。這本教材惠及數十萬人，對培養專業人才作用巨大。

武漢大學有一門陣容豪華的課程曾引發社會的廣泛關注——測繪學科本科生課程《測繪學概論》。這門課始自1997年9月，由寧津生院士倡導設立，授課團隊由張祖勛、劉經南、寧津生、李德仁、陳俊勇、龔健雅6位院士及其他4位教授擔綱。“6位院士為本科生同上一門課”，公眾對“院士天團”給予熱情點贊。張祖勛則認為，做老師的給學生上課，再正常不過了。

為了鼓勵年輕教師，2017年，張祖勛向武漢大學遙感信息工程學院捐贈100萬元，倡議設立“教書育人獎”，以此鼓勵在教學一線辛勤耕耘、深受學生愛戴的優秀教師。2021年，張祖勛獲得“杰出教學獎”。隨后，他將獲得的100萬元獎金全部捐給武漢大學遙感信息工程學院，用作學院“教書育人獎”獎金。

“用杰出教學獎的獎金去獎勵年輕一輩教學出色的教師，再適合不過了。”張祖勛笑著說。