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瞭望 | 武大遙感技術(shù)：太空之眼照見未來

時間：2025-08-23 10:54:40 新華網(wǎng) 22

從百姓出行到智慧城市建設(shè)，從資源調(diào)查到環(huán)境監(jiān)測，從災(zāi)害評估到防災(zāi)減災(zāi)，遙感技術(shù)已成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展不可或缺的基石。

走進(jìn)珞珈山下、星湖之畔的武漢大學(xué)測繪遙感科學(xué)家精神基地，穿梭于歷史照片、手稿及老舊設(shè)備儀器間，駐足于貼滿照片的測繪與空天信息院士墻前，不僅能觸摸到武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的建設(shè)脈絡(luò)，更能真切感受這一在軟科世界一流學(xué)科排名中連續(xù)八年位居榜首學(xué)科的厚重底蘊，窺見我國遙感科技的發(fā)展歷程。

深厚積淀引領(lǐng)學(xué)科卓越

什么是遙感？

簡單來說就是“遙遠(yuǎn)的感知”，而遙感科學(xué)與技術(shù)是通過電磁波及其他物理場（波）以非接觸的方式探測目標(biāo)特性、環(huán)境參數(shù)及變化規(guī)律的一門交叉學(xué)科。

“這門綜合性交叉學(xué)科，在國防安全、災(zāi)害評估、自然資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)監(jiān)測等方面具有不可替代的戰(zhàn)略價值。”武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院（以下簡稱“遙感學(xué)院”）院長張永軍教授說。

目前，我國已建成包含200余顆遙感衛(wèi)星的自主星座，對地觀測數(shù)據(jù)自主率正逐年提升。但曾經(jīng)，我國的遙感衛(wèi)星核心元器件受限、軟件受控，遙感技術(shù)起步晚，學(xué)科發(fā)展滯后。武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展歷程正是中國遙感領(lǐng)域從無到有、從弱到強(qiáng)的縮影。

“武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)學(xué)科是在測繪科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、地理科學(xué)、地球科學(xué)、電子科學(xué)、航空航天等相關(guān)學(xué)科交叉滲透、相互融合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興交叉學(xué)科。”張永軍介紹，遙感信息工程學(xué)院建院歷史可追溯至上世紀(jì)50年代，早期遙感與測繪聯(lián)系緊密。夏堅白、王之卓、陳永齡、葉雪安、金通尹等測繪先賢奠定學(xué)科根基，形成優(yōu)秀學(xué)科文化；寧津生、陳俊勇、李德仁、劉經(jīng)南、張祖勛、龔健雅、李建成等院士和鄂棟臣等領(lǐng)軍人物、中青年人才構(gòu)成的科學(xué)家梯隊接續(xù)耕耘，推動學(xué)科發(fā)展。

從上世紀(jì)70年代王之卓提出“全數(shù)字化自動測圖”理論，到90年代張祖勛推出中國首個可產(chǎn)業(yè)化全數(shù)字化自動測圖系統(tǒng)軟件VirtuoZo，再到李德仁團(tuán)隊攻克衛(wèi)星遙感全球高精度定位及測圖核心技術(shù)；從組建我國測繪遙感學(xué)科第一個國家重點實驗室，到2018年遙感科學(xué)與技術(shù)獲批首批博士學(xué)位授權(quán)交叉學(xué)科，再到2022年“遙感科學(xué)與技術(shù)”列為一級學(xué)科，學(xué)科建設(shè)取得質(zhì)的突破，體系逐步成熟。

近70年來，武大遙感學(xué)科創(chuàng)造了諸多成果：自主知識產(chǎn)權(quán)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)改變傳統(tǒng)測繪模式并廣泛推廣；參與北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)研發(fā)，打破西方壟斷；吉奧之星實現(xiàn)我國遙感、地理信息系統(tǒng)國產(chǎn)化；大地水準(zhǔn)面工程化應(yīng)用研究從米級到亞厘米級，實現(xiàn)海拔高度“一測就準(zhǔn)”。

李德仁院士表示，從最初衛(wèi)星數(shù)據(jù)85%依賴進(jìn)口，到如今自給自足并向國際輸出技術(shù)產(chǎn)品，中國測繪遙感技術(shù)已躍居世界領(lǐng)先，構(gòu)建起中國主導(dǎo)、服務(wù)全球的觀測體系。武大遙感學(xué)科形成完整人才培養(yǎng)體系，輸送高級專門人才逾萬人，培養(yǎng)8位院士，被譽(yù)為中國乃至世界遙感人才搖籃。

“當(dāng)前全球50個國家將遙感技術(shù)列入國家戰(zhàn)略技術(shù)清單。”張永軍稱，我國通過“高分專項”形成天—空—地一體化觀測網(wǎng)絡(luò)，主導(dǎo)制定的《地理信息遙感影像服務(wù)》國際標(biāo)準(zhǔn)獲164個國家采納，背后均有武大遙感測繪人參與。未來，遙感技術(shù)將在智慧城市、深空探測、低空經(jīng)濟(jì)等新領(lǐng)域發(fā)揮核心作用，成為大國戰(zhàn)略競爭關(guān)鍵技術(shù)制高點。

國際前沿打造學(xué)術(shù)標(biāo)桿

2024年6月24日，李德仁院士因測繪遙感領(lǐng)域的杰出成就榮獲2023年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。耄耋之年的他仍未放緩探索腳步，正帶領(lǐng)團(tuán)隊推進(jìn)一項雄心勃勃的計劃——

到2030年發(fā)射252顆衛(wèi)星組成“東方慧眼”智能遙感星座，實現(xiàn)通信、導(dǎo)航、遙感衛(wèi)星一體化設(shè)計，并融入人工智能算法，以達(dá)成24小時全天候監(jiān)控地球環(huán)境的“看得快、看得清、看得準(zhǔn)、看得全、看得懂”目標(biāo)，為全球用戶提供高精度、智能、實時的天空地海一體化遙感信息服務(wù)。

作為我國遙感事業(yè)的親歷者、奮斗者和領(lǐng)跑者，他也是武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展的重要參與者和見證者。

瞄準(zhǔn)國際前沿，一項項原創(chuàng)理論在這里誕生，成為國際學(xué)術(shù)標(biāo)桿和標(biāo)準(zhǔn)——

李德仁院士提出包括誤差可發(fā)現(xiàn)性和可區(qū)分性在內(nèi)的基于兩個多維備選假設(shè)的擴(kuò)展的可靠性理論來處理測量誤差，科學(xué)“解決了測量學(xué)上一個百年未解難題”，其理論被全球用于校正航測平差系統(tǒng)。

張祖勛院士團(tuán)隊研發(fā)的數(shù)字?jǐn)z影測量網(wǎng)格（DPGrid）系統(tǒng)，通過分布式計算實現(xiàn)海量航空攝影數(shù)據(jù)全自動處理；最新多源遙感衛(wèi)星影像幾何語義一體化智能處理系統(tǒng)MIPS，多次授權(quán)我國頭部科技企業(yè)全球推廣應(yīng)用。

龔健雅院士提出GIS面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和互操作模型，以及遙感廣義幾何成像模型與精確處理方法，大幅提高遙感影像幾何定位精度。

服務(wù)國家需求，3位院士、44位國家級人才、10位外籍學(xué)者、220多位專任教師，在這里引領(lǐng)國內(nèi)遙感學(xué)科體系建設(shè)——

出版全國首套遙感系列教材41本，填補(bǔ)了國內(nèi)遙感系列教材的空白，被全國開設(shè)遙感專業(yè)的70多所高校廣泛使用。

圍繞通識教育+專業(yè)教育，形成5門國家級一流本科課程、4門國家級精品課程、10門新工科創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程等引領(lǐng)示范的課程體系。

面向國家低空經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，在全國率先設(shè)立遙感工程、低空技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等交叉學(xué)位點，豐富學(xué)科內(nèi)涵，培養(yǎng)交叉學(xué)科學(xué)生。

聚焦一流目標(biāo)，塑造科研反哺教學(xué)機(jī)制，完善遙感科學(xué)大型基礎(chǔ)設(shè)施和科研平臺建設(shè)——

教授100%為本科生上課、畢業(yè)設(shè)計選題90%源于教師真實科研，建設(shè)國內(nèi)最全的遙感影像解譯數(shù)據(jù)集LuojiaSet和遙感影像解譯系統(tǒng)LuojiaNet，同步融入實踐教學(xué)。

自主研制我國首顆城市專用的光學(xué)遙感衛(wèi)星“武漢一號”，全球首顆醫(yī)學(xué)遙感科學(xué)實驗衛(wèi)星“人民健康號”，全國首顆以學(xué)生為主體參與研制的遙感衛(wèi)星“啟明星一號”。

在優(yōu)勢學(xué)科基礎(chǔ)上成立的測繪遙感信息工程全國重點實驗室，30多年來更是成為教學(xué)相長、共研共進(jìn)的優(yōu)勢平臺，從珞珈一號01星到“東方慧眼”星座建設(shè)，從攻克衛(wèi)星遙感全球高精度定位及測圖核心技術(shù)到實現(xiàn)自主可控的高精度高分辨率對地觀測，匯聚了一支有國際影響力的科研隊伍。

“我們正在不斷豐富遙感學(xué)科的內(nèi)涵和外延，推動傳統(tǒng)遙感向全鏈條‘大遙感’轉(zhuǎn)型。”張永軍說，學(xué)校先后組建宇航科學(xué)與技術(shù)研究院和定量遙感研究中心，以遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為基礎(chǔ)，結(jié)合航天、電子信息、通信、空間物理等相關(guān)專業(yè)，重點發(fā)展與遙感學(xué)科密切相關(guān)的遙感儀器和衛(wèi)星設(shè)計與制造等學(xué)科方向，為形成多學(xué)科交叉“大遙感科學(xué)”奠定基礎(chǔ)。

薪火相傳孕育遙感英才

2025年5月，在世界數(shù)字教育大會高等教育現(xiàn)場觀摩點，遙感學(xué)院“啟明星一號”衛(wèi)星仿真教學(xué)系統(tǒng)引人注目。該系統(tǒng)集科研與教學(xué)實踐于一體，能讓學(xué)生直觀體驗衛(wèi)星設(shè)計、制造及裝配過程。

學(xué)院教授孟小亮介紹，借助MR眼鏡和操作手柄，學(xué)生不到3小時即可學(xué)會組裝衛(wèi)星，通過裝配搭載高光譜和紅外相機(jī)的微納衛(wèi)星獲取高質(zhì)量遙感影像，深入理解衛(wèi)星技術(shù)工作原理。

這種沉浸式實踐教學(xué)模式，正是遙感學(xué)院推動教育創(chuàng)新的一個縮影。

讓學(xué)生實現(xiàn)對知識的深度理解與實踐內(nèi)化。遙感學(xué)院副院長李彥勝教授說，為解決傳統(tǒng)“教師為主體、滿堂灌”課堂模式下學(xué)生“學(xué)不會用、學(xué)不善用、學(xué)不精用”等問題，學(xué)院運用人工智能大模型推進(jìn)課程改革，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、思辨能力及實踐解決問題能力。學(xué)院自主研發(fā)的遙感大模型實踐創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)課前、課中、課后全鏈路數(shù)智化升級。

該平臺創(chuàng)新性研發(fā)“天慧”遙感學(xué)科教學(xué)垂域大模型SkySage，包括“天知”遙感視覺大模型SkySense（智能解譯）和“天思”遙感語言大模型SkyThink（學(xué)科問答），具備多維學(xué)情智能分析、靶向提問與精準(zhǔn)教學(xué)、探究式啟發(fā)學(xué)習(xí)、差異化實習(xí)實訓(xùn)、作業(yè)高效客觀評閱等功能。目前，該大模型已在多所高校試用。

讓學(xué)生學(xué)有所用、學(xué)以致用，解決具體問題。遙感學(xué)院副院長桂志鵬教授表示，學(xué)院將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿學(xué)生培養(yǎng)全過程，堅持“科研的核心是育人”理念，成立“遙感信息工程大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心”。學(xué)生先后斬獲中國國際大學(xué)生創(chuàng)新大賽國賽金獎、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽國賽特等獎、“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽國賽主體賽金獎、首屆全球數(shù)智教育創(chuàng)新大賽金獎等榮譽(yù)。

2020級本科生朱禹涵團(tuán)隊開展“元景校園”項目，解決空間數(shù)字底座精度、可視化渲染及智能交互等問題，研發(fā)“武漢大學(xué)實景元宇宙虛擬校園”等案例，獲“中國軟件杯”第一名、首屆英諾大學(xué)生創(chuàng)新成果獎唯一特等獎，并在武漢大學(xué)科技園注冊初創(chuàng)企業(yè)。

副院長樂鵬介紹，學(xué)院成立“武漢大學(xué)數(shù)字化鄉(xiāng)村振興研究中心”，將遙感技術(shù)服務(wù)于鄉(xiāng)村振興、數(shù)字中國、健康中國、智能中國、航天中國、中華文明探源工程、“雙碳”目標(biāo)等國家戰(zhàn)略需求。學(xué)院關(guān)注學(xué)生專業(yè)認(rèn)知與應(yīng)用技能提升，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、智慧城市建設(shè)、自然資源監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、國家安全等領(lǐng)域產(chǎn)出一批原創(chuàng)性科研成果。

李德仁院士仍活躍于教學(xué)一線，為本科生講授基礎(chǔ)課，為中小學(xué)生開展科普教育。他表示：“不僅講遙感是什么、發(fā)展趨勢，還要告訴學(xué)生專業(yè)能為國家做什么、要學(xué)好什么。”

在武漢大學(xué)，有一門被學(xué)生們譽(yù)為“最奢侈的基礎(chǔ)課”。自1997年起，多名院士“組團(tuán)”為大一新生講授《測繪學(xué)概論》，傳授專業(yè)知識的同時，以人生經(jīng)歷傳承堅韌科學(xué)精神與濃厚家國情懷，引領(lǐng)學(xué)生“把論文寫在祖國的大地上”。

“一眾院士同上一門課”正是武漢大學(xué)遙感科學(xué)與技術(shù)學(xué)科傳承發(fā)展的生動注腳。一代又一代，一茬又一茬，武漢大學(xué)已建成世界上規(guī)模大、門類全、辦學(xué)層次完整的測繪遙感學(xué)科群。（參與采寫：夏乙琳）

深厚積淀引領(lǐng)學(xué)科卓越

什么是遙感？