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测量与地球物理所:大地测量 服务国家
  文章来源:科学时报 发布时间:2005-07-04 【字号: 小  中  大   

中国科学院测量与地球物理研究所始建于1957年,由已故著名大地测量和地球物理学家方俊院士和老一辈科学家共同创建,其前身是设在南京的中国科学院测量制图研究室,1958年初迁至武汉。该室经扩建后于1961年正式更名为中国科学院测量与地球物理研究所(简称测地所),从此成为中国科学院惟一从事大地测量研究的研究机构。1970年,测地所并入国家地震局。1978年,在邓小平同志的亲自批示下,测地所在东湖之滨重新建立。光阴似箭,日月如梭,转眼40多个不平凡的春秋过去了,这期间测地所人矢志不渝地服务国家需求,坚忍不拔地攀登测地高峰,取得了辉煌的科技成就。特别是中科院实施知识创新试点以来,测地所面向国家战略需求,凝练学科方向,吸引并聚集了一批优秀人才,经过科技人员的努力拼搏,为发展我国大地测量学做出了新的贡献。

回眸创业历史,科研成就令人瞩目

建所初期,测地所在我国率先开展了重力学、大地测量学、大地天文学、高空大气物理学、地图学等领域的研究,为改变我国测绘科学和测绘事业的落后面貌做出了重要贡献,并在新中国的经济与国防建设中发挥了重大作用。测地所为我国第一颗人造卫星上天提供了卫星发射场与跟踪站的地心坐标、大地坐标、高程异常和重力场的精确信息;发起和参加全国大地重力测量,为建立青藏重力控制网和精确推算珠穆朗玛峰的高程提供了重力服务。方俊院士的天文重力水准的方格模板先后被编入苏联、东欧及我国的教科书,被称为“方俊方格模板”。许厚泽院士的天文重力水准计算模板已编入国家重力内业计算细则之中。测地所率先在我国开展了重力固体潮与观测研究,为重力学科生机勃勃的发展奠定了基础。为满足国家经济建设和学科发展的需要,测地所自主研制了垂线观测仪、地形气压测高仪、电子对钟计数器、无线电测高仪、无线电定位仪、海洋石英重力仪、地伸缩仪等一系列地球物理观测仪器,填补了国内空白。

1978年的科学春天和随后的改革开放为测地所注入了新的青春活力。测地所按国家需求和本所研究特色重新调整了学科部署,加强了地球重力场的观测与研究和全球定位系统(GPS)研究与应用,以提供航天、国防和减灾等国家重大需求的测绘保障服务;增强了地球自转、误差理论等领域的研究力量,以使测地所传统研究优势得以继承和发扬;建立了国内惟一的综合性动力大地测量中心实验站,该站被国际地球物理和大地测量机构列为亚洲地区的国际基准站;增设了环境国土和湿地生态的研究,为长江中下游生态环境建设与社会经济的可持续发展做出了重要贡献。20世纪80年代后期,测地所在国内率先与国际同步完成了从传统大地测量学向动力大地测量学的变革与飞跃,使得大地测量学进一步与地球内部物理和地球动力学研究领域交叉渗透,并逐步形成了地球重力学、空间大地测量、地球自转和湿地生态环境研究4个主要研究方向。在固体地球潮汐观测与研究方面,测地所始终处于国际先进、国内领先地位,解决了许多动力大地测量中的基础理论问题,许厚泽院士曾任两届国际固体潮委员会主席,现任所长孙和平研究员领导的科研小组继续保持了测地所在固体潮研究方面的国际先进水平地位。测地所在我国重力基准建设、空间大地测量研究、地球自转研究和误差理论与应用方面也一直处于国内领先地位。这期间,测地所与十余个国际著名大地测量研究单位和机构开展了长期合作与研究,并实现了观测数据的实时交换和共享,在国际大地测量领域中已具有重要的影响。

投身知识创新工程试点,科研工作迎来新机遇

1999年测地所“中科院动力大地测量学重点实验室”进入中国科学院知识创新工程一期试点,2002年研究所整体进入中科院创新工程第二期试点。测地所抓住机遇,根据中科院关于实施知识创新工程试点的要求和测地所的学科优势,在学科凝练的基础上,制定了知识创新战略发展的总体目标,即“解决国防军事测绘、环境灾害监测以及国家大型工程建设中的重大理论和关键技术问题。开展地学前沿领域中的地球局部和整体运动、地球内部结构和圈层相互作用等科学问题的研究,加强空间测地技术的创新和集成,把测地所建成国际著名的大地测量学研究机构和人才培养基地,为国家安全、社会可持续发展和地球科学研究做出基础性、战略性、前瞻性的重大贡献”。围绕这一目标,测地所在机制与体制改革、加强队伍建设与人才培养、改善基础设施和创新文化建设方面做出了大量工作,研究所面貌焕然一新。目前,研究所科学目标和学科方向明确,体制和机制更趋合理,广大科技人员的创新积极性空前高涨。研究所已呈现出“创新跨越,持续发展”的良好态势,具体体现在以下几个方面。

服务国家需求能力显著增强 1999年以来,测地所承担了国家大型科学工程重点项目专项、国家“863”、国家“973”专题、国家921任务、国防预研、国家自然科学基金重点、中科院知识创新方向性等国家和部委重点项目73项,这些项目都是我国目前国防建设、防灾减灾中的一些重大基础性项目。测地所近几年来承担的国家大型任务的数量是创新前的三倍多。创新性成果不断涌现,在国内外核心刊物上发表学术论文400余篇,其中被SCI收录77篇,有14项成果获国家、省、部及军队科技成果奖。其中主要包括:

——重力场的精细频谱特征及其地球动力学意义研究:该项研究建立了武汉国际重力潮汐基准,为国际重力网提供了亚洲大陆的重要基准,为国家大型科学工程提供重要参考;精密确定了全球不同地区重力潮汐参数;发展了大气对重力场观测影响的理论,检测到大气变化导致的微小重力场变化的时频特征;检测到重力观测中的海洋负荷效应,研究了全球海潮模型的适定性;检测到由地球液核近周日共振、地球固态内核平动振荡导致的重力信号,实施了有效分离,测定了相关参数。用重力信号研究了大地震激发的地球自由振荡导致的重力信号,研究成果与国际同行共同在国际知名期刊SCIENCE和J. Geodesy等上发表。研究成果在国际上具有明显特色,为反演地球内部构造和开展毫米级精度的空间大地测量研究提供重要的地球动力学信息。

——中国大陆绝对重力基准建立:该项目承担并完成国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”绝对重力基准网的建设任务,该绝对重力基准网覆盖中国大陆95%左右的国土。成果被广泛地应用于中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局等科研和测绘行业部门,为防灾减灾、军事测绘、航天航空以及国家“2000重力网”的建设和“973”项目中的资源勘探等项目提供绝对重力基准,有力地促进了国家重大基础科学研究。

——卫星测高在中国近海地球物理和海洋动力环境中的应用:该项目在卫星测高的数据处理方法、大地水准面和重力异常反演、重力场模型改善、海底地形、海平面变化及海洋潮汐等方面开展了深入细致的研究。通过该项目的研究,使我国卫星测高资料处理能力有了实质性的提高,在理论研究和实际应用方面取得了重要的进展。研究成果对我国海洋资源调查和开发利用以及国防建设等均具有重要作用和意义,同时对今后我国发射测高卫星以及利用该类卫星数据开展研究工作提供理论储备和技术支撑。该成果获2004年测绘科技进步一等奖。

——测量误差理论的拓展——拟稳平差和测量抗差估计理论:该项目属于大地测量学与数理统计学交叉的应用基础研究。围绕如何精确提取监测网形变信息以及如何减免粗差对参数估计的影响等前沿性课题开展的研究。对学科的主要贡献为:(1)创造性地提出了拟稳平差原理;提出了“名次法”等有效选取拟稳点的方法,发展成系统的拟稳平差理论。(2)在国际上首次提出等价权原理,发展了测量误差有界分布理论,设计了系列抗差估计方案;首次提出了相关观测抗差估计原理,发展了多种抗差模式;发展成有特色的抗差最小二乘法理论。该项成果不仅促进了测量学术界相关研究的深入,而且在地壳形变测量分析以及国防建设、现代大地测量等方面得到广泛应用,在国内外得到广泛关注。该成果曾获国家自然科学三等奖。

——长江中游环境灾害监测评估与湿地生态修复理论应用研究:该项目重点研究长江中游资源利用、湿地生态退化与修复和环境保护,监测和评估长江中游的洪涝渍旱和各种地质灾害的动态变化和发展趋势。研究自然变化/人类活动影响的流域生态过程、水文情势与湿地演变过程相互作用关系,揭示长江中游流域生态水文过程及其机理与湿地演变的动力机制;系统研究长江中游湿地生态结构与功能以及系统环境承载力,并配合长江中游湿地恢复工程的实施以及国家级湿地自然保护区的管理与建设,提出了洪湖和洞庭湖湿地保护与生态恢复模式并得以示范推广;建立了长江中游生态环境本底数据库,完成了湖北省环境监测与水灾监测信息系统,并有效地投入了应用,取得了较好的社会效益。该项研究为区域社会经济可持续发展和生态环境保护提供了科学的决策依据和咨询服务。目前湿地保护与合理利用的科研成果已得到有关部门的广泛应用和国内外的充分关注,2005年《湿地公约》国际科学大奖被授予测地所蔡述明研究员;长江中游洪涝灾害的监测和评估的研究成果获得中国科学院科技进步一等奖和湖北省自然科学二等奖。

科研队伍素质和研究生教育质量显著提高 研究所现有正式职工114人,其中有中科院院士1人、研究员22人、副高级研究人员25人,其中45岁以下研究员占77%,40岁以下的副研究员占89%,顺利实现了科技队伍的代际转移。在创新岗位中具有博士和硕士学位的人员已达73%,已形成了以博士为主体的中青年创新队伍。在研究生教育方面,有“测绘科学与技术”博士后流动站,“固体地球物理学”和“大地测量学与测量工程”两个博士学位授予点,“固体地球物理学”、“大地测量学与测量工程”和“自然地理学”3个硕士学位授予点。创新队伍结构明显优化,一批青年学术与管理骨干崭露头角,队伍整体素质和创新能力显著提高,实现人才队伍建设的长足发展,初步形成了以院士和杰出青年人才为龙头,以具有博士、硕士学历为主的朝气蓬勃、竞争力强的年轻科研队伍。研究生教育规模迅速发展,质量进一步提升,2000年、2001年、2002年、2005年获中国科学院院长奖学金特别奖;2004和2005年连续两次获得科学院优秀博士学位论文奖,还获得了中国科学院院长奖学金优秀奖和彭荫刚科技奖学金等;自2002年起,测地所3篇论文获全国优秀博士论文奖;2001、2002、2003、2005年均有论文获国际导航技术大会(ION GPS)学生优秀论文奖。

所创新文化氛围已经形成 创新文化是研究所科技创新工作健康发展和顺利实施的重要动力。测地所以党建工作为龙头,发挥导向、激励和保障作用,把职工思想素质、爱国情操、职业道德等建设作为根本,通过开展富有特色的文化活动,树立团结协作、协同攻关的团队精神。近年来该所被授予“武昌区最佳文明单位”和“湖北省企工委文明单位”称号。随着创新文化建设系列活动的开展,在该所科技工作者中已逐步形成了勇于开拓进取、追求真理的科学精神,科学严谨的学术态度;尊重知识、尊重人才的民主氛围。大力弘扬测地所人“团结、奋进、求实、创新”的文化理念,坚持以人为本、激励创新,为测地所创新战略的实施营造良好的人文环境。对青年学术带头人压担子、重培养、多指导、勤沟通,给予充分施展才能的机会。使学术带头人在教学生、做科研的过程中带出优秀团队,在抓创新、出成果的同时带出优秀人才。测地所已形成了由院士、首席科学家、骨干科研人员为核心的爱国爱所、勇于开拓的创新队伍;形成了一支奋发向上、积极进取的研究生队伍;形成了管理依法行政、服务完善到位的良好支撑体系;形成了职工广泛认同和参与的创新文化局面。

增强自主创新能力,勇攀科学高峰

目前正值中科院知识创新工程试点一二期工作总结,将进入试点三期,是中科院实施知识创新试点及发展的关键时刻。同时,也是测地所创新发展的关键阶段。以新任所长孙和平研究员为首的所领导班子,带领全所科技人员经过认真思考,制定了所长任期责任目标,并正在制定研究所结合科学院基地建设和服务于国家需求的科技创新发展战略规划。并将重点放在提高自主创新的能力建设上。巩固研究所进入中国科学院知识创新工程二期试点中取得的创新成果,按照新时期办院方针,用大地测量学理论与技术,解决国防军事测绘、环境灾害监测以及国家大型工程建设中的重大理论和关键技术问题;开展地学前沿领域中地球局部和整体运动、地球内部结构和圈层相互作用等科学问题的研究,加强空间测地技术的创新和集成,全面实现“创新跨越,持续发展”;按照科学院研究所管理的3个条例,凝练科技创新目标,深化体制机制改革,营造人尽其才的机制环境,提高队伍质量,优化队伍结构,加强创新团队建设;增强自主创新能力,提高综合竞争实力,营造良好的创新文化氛围,建立和完善规章制度,在同领域起骨干引领作用。今后研究所将着重抓好如下工作:

一是抓住国民经济和国防战略发展的机遇,做出创新贡献:根据我国地球科学、国防和航天科学与技术发展规划的部署,我国将实施一批大的科学工程和航天计划。测地所将抓住这一机遇,利用测地所学科优势,继续承担国家重大科学工程重点项目“中国地壳运动观测网络”、国防军工项目和航天计划项目。同时,争取承担一些新的国家计划和国防任务,如我国二代导航卫星计划,中欧伽利略计划以及我国重力卫星计划,为我国经济建设、国家安全和社会可持续发展做出新贡献。

二是面向世界地学前沿,加强创新研究:卫星重力研究是国际大地测量学界继GPS之后的又一次具有革命性的发展,不仅带动大地测量学本身的发展,还将在其他相关科学领域取得重要的科学应用。为此测地所高度重视和紧跟这一研究方向,通过主持的国家基金重点项目、“863”探索项目及院创新项目加强研究,力争早日取得创新成果。为我国未来可能发射重力卫星提供技术指标和方案。

三是推进大地测量与地球物理和环境科学交叉研究,培育新的科技生长点:利用新的观测技术所获得的观测资料,加强与地球物理学、环境科学的交叉与渗透,研究岩石圈及其地幔密度结构、物质运动及地幔动力学机制。研究地球内部结构及圈层的相互作用,建立资源、环境动态监测与灾害监测网络运行信息服务系统和环境与灾害监测研究技术保障体系,为长江中游地区资源环境与灾害的监测、评估、预报预警以及决策提供不断更新的技术支持,为区域可持续发展和生态环境保护提供科学的决策依据和咨询服务。

四是加强创新团队建设和抓好创新文化建设:进一步营造人尽其才的机制环境,以提高队伍质量、优化队伍结构为重点,以创新项目为载体,加强创新团队建设。同时,根据学科发展和重大创新项目需求,加大优秀人才的引进力度。抓好创新文化精神层面的建设,坚持以人为本,重点抓科学价值观、世界观和科学精神等建设;做到国家目标与个人的价值实现有机统一;增强创新跨越的自信心,逐步从跟踪模仿转向立足自主创新,从低风险研究转向高风险的原始性、突破性创新研究,从固守现有领域转向开拓新领域新方向;加强学术道德自律,坚持唯实求真的科学精神,实事求是、学术自由、百家争鸣、提携后进蔚然成风;增强团队精神和竞争意识,在竞争中合作,在合作中发展。

“服务国家需求,攀登测地高峰”是路甬祥院长对测地所的殷切期望,也是测地所未来发展的重要指导思想。测地所今后将继续贯彻这一指导思想,加快加大创新脚步,围绕解决国家重大科学工程、国家安全和环境资源三大基本问题中的有关大地测量问题开展应用基础研究,同时瞄准国际大地测量科学前沿,力争揭示尚未被认识的关于地球科学的新现象、新规律,从而把测地所建成具有国际竞争力和影响力的动力大地测量学研究和应用基地以及动力大地测量学高级人才的培养基地。

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