【人物】地圖與遙感（——訪地學院士陳述彭）

【人物】地圖與遙感

——訪地學院士陳述彭

●惠蘭

　　不僅在中科院地理研究所，而且在中國科學界特別是地學界，陳述彭先生的名聲都很大。他的頭上聚積著 “中國科學院院士”、“第三世界科學院院士”、“國際歐亞科學院院士”、“法國地理學會榮譽會員”等不少頭銜。當我們見麵的時候，他給我的總體感覺是健康、質樸、和自信。

　　盡管專訪稿子寫得很多，但每次要采訪一個科學家，卻並不是想象中的那麽容易。訪前，花了不少時間來讀陳述彭先生的專著，有許多問題搞不懂。後在一些專業問題上，得到遙感專家李小文先生指點，終於得以順利完成這篇專訪。


一、方毅副總理說：“半年之內所有新聞媒體為你開綠燈，要讓全國人民知道遙感有什麽用”


　　惠蘭：感謝陳先生百忙之中接受采訪，作為地學界知名人士，您一直是圈內讀者關注與興趣的熱點，請陳先生簡述一下您所從事的研究工作情況。

　　陳述彭：我長期從事地理科學與環境工程調查研究，熱帶與城市地區環境遙感應用，建立洪澇災情評估信息係統，致力推進我國地球信息科學，廣泛涉及遙感應用、地理信息係統、電腦輔助專題製圖與電子地圖等。我至今仍在資源管理、環境監測、生物量估算與全球變化方麵做些力所能及的地學研究工作。

　　惠蘭：在我國地圖學→遙感→地理信息係統(GIS)發展過程的幾大步中，陳先生都是主要奠基人，如今又在推動地球信息科學的建設，為我國地學發展做出了重大貢獻。請陳先生介紹一下在邁出學科發展這幾大步時，當時麵臨的挑戰和您怎樣抓準關鍵問題的經驗和感受。

　　陳述彭：你提的這個問題很大，要說明的東西也比較多。

　　中國在50年代提倡發展人民的地圖科學。當時按中科院裴麗生秘書長指示，省區地圖集要放衛星群，要學習蘇聯地圖學的先進經驗。

　　我覺得學習經驗應有辯證態度，當時對照搬蘇聯的一套有些不同看法。比如蘇聯的苔原分類有十幾個圖例，但水稻分類卻隻有兩三個。而中國的情形卻不大一樣，如按蘇聯分類就太荒唐了，應有自主意識。當時對學習蘇聯持保留態度是“政治性錯誤”，隻能在具體工作中堅持自主意識。那時我隻有一個學生，地理所的地圖全是用穿孔卡片檢索，當然更沒有計算機。我們的工作是從最基本的管理地圖開始，建立圖庫，這個圖庫曾經成為全國的第三大圖庫。

　　這些年，我工作的體驗是：任何事都要從最基本的做起，最終才能做成一件真正的大事。我1950年調進中科院，協助曾世英、方俊先生籌建地理所地圖室。嗣後，又隨竺可楨、黃秉維教授參加了中國自然區劃委員會及國家地圖集編委會的工作。在編製黃河流域規劃圖時，我收集到畫有太平洋、印度洋沿岸地形的海圖，這是我們國家的第一套海圖。那時朱德總司令到南京，我負責接待參觀圖庫。當時我像個中學生，給朱總司令介紹地圖，朱老總說：“你不用介紹，我自己會看圖”。隨後他就指出圖庫放圖的木櫃子不行，要換成鐵櫃，門也要換成安全門。不久科學院按朱老總指示撥來5萬元專款，圖庫設備很快變成當時全國最好的。

　　其實我的工作最早開始是搞自然地理，後來從搞地圖研究發展到現在，都是國家的需要和領導的決定。我在學科發展的幾大過程中，最深的感受就是“人”，最大的困難也是“人”。記得那時地理所招聘了25個初中生，25個高中生，又招了一批解放軍的渡江英雄、南下幹部來這裏培訓。當時地圖室的口號是進來的人每個都要提高一個教育級。但條件很差，隻能自力更生，剛剛回國的三五個留學生就是骨幹了。這就是地圖室的基礎。當然，那批招聘的人員現在也都已成為中國地理信息係統的骨幹或高級工程師了。

　　地圖室建立起來之後，第二步就是搞製圖自動化。因為用小筆饣?繼?浜螅??辶?甑墓媚锝?贗際夜ぷ骷改暄劬θ?盜恕Ｎ頤親櫓?蒲г旱奈甯鮁芯克?土礁齬こВ?⒔櫪囪釷廊實任辶?蛔ㄒ笛芯咳嗽焙圖際躒嗽幣黃鷥恪５乩硭?鬧仆甲遠??還饈強孔約焊閆鵠吹模?揮行值艿ノ壞鬧С質遣恍械摹Ｎ頤塹筆弊雋?套儀器，跟蹤的、掃描的、植字的都有。1972年美國人看到我們的樣機之後，回去很快仿製投產。雖然我們的自動製圖最終沒有形成產業，卻培養了大批人才。

　　製圖自動化之後的第三步是搞遙感。因為機器製圖雖然比人工快，但資料的缺乏又限製了製圖的發展，利用衛星收集資料已成迫切問題。

　　1972年我到墨西哥開會，第一次接觸到遙感，通過熊向暉大使反映情況，得到支持，外交部同意我延期40天回國，進行考察學習。我回國後又馬上建議組派20人的團出國考察。這是中國第一次接觸遙感。1977年方毅同誌又派我帶考察團出去，主要目的是考察在沒有衛星的情況下能不能搞遙感，我回來後的結論是：能。方毅同誌就交給我一個任務，說半年之內所有新聞媒體為你開綠燈，要讓全國人民知道遙感有什麽用。其實當時瑞典、法國、英國的遙感應用已相當普及。

　　遙感的數據是海量的，光靠照片處理不行，要用計算機，這就必須建立地理信息係統了。這也是我離開遙感所又回地理所的目的。我那時是遙感所副所長，回地理所壓力很大。有人說你已是遙感界的一麵旗幟了，又另立山頭搞國家重點實驗室，對遙感事業是一種損失。所以開始遙感所都不支持，但後來大家理解了，說我當時的決定反而超前了一步。那時幸虧有王之卓和周立三兩位院士的支持。王之卓說“我是搞攝影測量的，地理信息係統是我們共同的歸宿”。周立三也說：“地理信息係統是實現地理科學區域性和綜合性的最好手段。”他們在學部大會上表示支持，這樣計委才撥了專款下來，建起了第17個國家重點實驗室。現在想來，當初暫時離開遙感搞地理信息真是不易啊!

　　有了地圖、遙感、地理信息係統之後，我想應該提出一個更高的目標，這個目標工程界叫“三S”，我覺得還不嚴謹，“三S”是指遙感(Remote Sensing)、地理信息係統(GIS)和全球定位係統(GPS)三個英文詞組裏各找出一個S，這不符合英文縮寫的習慣，也沒有歸納出任何共性的科學問題，比如Network(網絡)也很重要，但沒有S，就被排斥在外。

　　這就是為什麽現在要提發展地球信息科學的緣由。



二、“我在大百科全書中說過一句話：地圖是永生的。”



　　惠蘭：陳先生倡導建立地球信息的時空圖形譜係，但懂得的人似乎不太多，請陳先生扼要向讀者介紹一下基本構想和原理。

　　陳述彭：一般自然科學都是如此，當大眾都搞懂了，大概就變成技術或者工程了。對一個科學的開創時期來說，不可能一開始就被社會理解。假如社會從一開始就接受，這個創新就沒價值了。就像當初我從遙感所回地理所搞地理信息係統，那時候當家的老幹部說，“你別騙我了，我問過人們，什麽是信息，信息是Information，它也可以翻譯成資料，我多買幾個櫃子給你不就行了嗎?”

　　我在這裏可以簡要說說地學信息圖譜。這種地學圖譜是體現地學現象的時序分布和空間差異的圖，主要是用來幫助人們搞工程建設或戰略設計的。比如海岸的功能分區就可以構成一種圖譜，這種圖譜可以用來設計港灣，設計旅遊點。我國老一輩科學家李四光的“山”字形構造和“歹”字型構造就是一種圖譜，竺可楨的氣候區劃圖也是一種圖譜。再舉個例說吧，比如黃河的擺動看起來像自由擺動，其實他就像一把琴弦，手指頭按的地方總有節點。黃河擺動，但這些節點不會擺動，把這些節點找出來，隻要控製它們，黃河的擺動就受到控製了。所以我說這種圖譜是一種反映規律的東西，它很簡單，又很專業、實用。

　　惠蘭：地圖在中國古代非常重要，比如荊軻刺秦王、張鬆獻地圖都搞得血淋淋的，但是現在地圖已相當普及，這是不是說明地圖的重要性正在降低?隨著科學的發展和技術的進步，地圖最終會消失嗎?

　　陳述彭：地圖不會消失。我在百科全書裏曾寫過一句話，“地圖是永生的”。為什麽這樣說呢?因為人們對事物的認識有70—80%都要用眼睛去看，而地圖是超越文字的符號，你可以看不懂文字，看不懂圖例，但這並不妨礙你看懂地圖。地圖雖不會消失，但要考慮它功能的漂移。我在《信息流與地圖學》一文裏說到這種現象。地圖在原始狀態，在16世紀以前，它本身就是信息的載體，人們把山山水水都畫在紙上，隻要帶回地圖，就等於帶回了信息和版圖，所以荊軻刺秦王和張鬆獻地圖當然會搞得血淋淋的。但地圖到了20世紀，這種現象就改變了。人們從航空攝影裏提取信息製作需要的地圖。當然這種航空攝影除了做地形圖以外，還可以做成地質圖、土壤圖、地貌圖等係列圖。而現在第三階段又有了人造衛星，但所有衛星上的數據不一定都要做成地圖，這些數據可以做成磁帶、光盤，好多信息載體都已經不再是圖了。那我為什麽很肯定地說，有了衛星之後地圖也不會消失呢，因為無論是航空攝影、地麵信息或衛星資料，都是經過人的腦子消化的，現在叫做數據挖掘(Data Mining)，即知識發現，你要從這一大堆數據裏把你需要的信息提出來。因此地圖的功能已越來越接近讀者了。

　　惠蘭：那您認為地理學家的出路在哪裏?

　　陳述彭：有兩條。一是幫助搞地理戰略的決策，即我們經常講的生產布局、區域規劃；二是搞地理工程，這在生產上很實用，像水利呀、農田呀。地理學家現在最大的危機就是怕做“梁上君子”，上不上下不下的。要想不做“梁上君子”，就必須搞地理現代化。

　　惠蘭：現代化需要“超前意識”。但是，對一個科學工作者來說，超前不僅僅是意識，更應是行為實踐。請以您的親身體會，說說怎樣才能實現超前?

　　陳述彭：我個人認為這主要有三方麵的因素：

　　第一是領導的決心。如當時搞“兩彈一星”，領導決定要搞就一定能搞起來。再如當時建立地圖室，領導決定了招聘人來培訓，都能搞起來。沒有領導的認同，科學家的超前就隻能是空想。

　　第二是社會的理解。社會一般隻理解技術和產業，而許多科學研究都不為社會理解，科學院和科學界的難處也就在這裏。現在有少數年輕人不知這種難處，而老一輩科學家特別珍惜和執著。

　　第三是科學家自身的素質。有的科學家素質不高，特別是當官以後，他的學識就可能限製你另一學科的發展。搞科學一定要承認別人的長處，不能自己不懂就不支持，現在科學界在這方麵還有缺憾。

　　因此科教興國首先是人才問題，知識創新也不是一個人的功勞，作為科學家一定要有這種意識，這樣才能超前。


三、“我憑想象畫的中國地形鳥瞰圖，後來發現特別像衛星拍攝的地球照片”


　　惠蘭：您在二戰期間，根據想象手繪從太空俯視地球的虛擬圖景，1954年出版了一部《中國地形鳥瞰圖集》，這是很有前瞻性的。請問這是世界上第一部這樣的圖集嗎?能不能找一兩幅製版，與40年以後的TM影像或其他衛星影像作一對比?相信讀者會很願意看到這樣的對比所表達出的東方哲理的預見性。您在構想這樣的圖集時，是否受到李賀《夢天》的影響?　詩中“遙望齊州九點煙，一泓清水杯中瀉”幾乎就是對每天氣象衛星雲圖的形象描繪。

　　陳述彭：1998年我能成為東方第一個獲得奧·米納地圖科學獎的科學家，與這部鳥瞰圖集很有關係。但我不是世界第一。二戰期間，R.E.Harrison和我都曾用繪畫藝術來表達我們對全球的理解，繪製過鳥瞰圖。這不僅僅是一種曆史的巧合，而是昭示著人類對從太空觀察地球的憧憬。全球定位係統、衛星遙感、地理信息係統與因特網的技術集成，極大地壓縮了時間與空間的尺度，縮短了東西方距離，大大增強了“地球村”的意識。順便說一下，我當時憑想象手繪的鳥瞰圖，後來證實特別像阿波羅飛船上拍攝的地球照片，特別是西藏那幅。

　　當然，科學家應注意藝術素養，這是起碼的素質。我上大學時就專修過豐子愷的“藝術欣賞”。科學家思維的形成，離不開想象，自然也不排除文學的影響。自然科學和文學的表達方式不一樣，但有很多地方是相通的。

　　惠蘭：您強調形象思維和抽象思維的結合是地學研究的傳統，這對我們從事文字工作的人來說特別親切。但在計算機時代，在數字地球研究中，這種結合怎麽搞?您個人有些什麽設想?我想人類對地球的認識應該不光是一米分辨率的一大堆光盤，人類仍需要想象力，需要詩歌，需要文學藝術，這大概是天下所有學問最後都殊途同歸的理由和趨勢吧?

　　陳述彭：我認為這種結合的關鍵是既取法自然，同時又發揮主觀能動性。怎麽講呢?第一步反映事物的規律，不要加太多的主觀意識，盡最大可能保持自然原貌，比如圖譜所反映的規律就是取法自然。但第二步就要搞模擬，搞工程設計，搞規劃。隻有把形象思維和抽象思維結合起來，才能在工作中既尊重客觀規律，又發揮主觀能動性。當然啦，這種結合具體怎麽搞，自然是錢多就‘大手筆’，錢少就‘看著辦’唄。用廣東人的說話，就是“大規劃，小措施”，或叫做“富規劃，窮措施”。“數字地球”大家正在討論。我認為全球覆蓋目前還不能追求一米分辨率，但美國可能需要。為什麽呢，因為許多發展中國家，生產力水平還沒跟上，我們的氣象衛星隻有1公裏分辨率，就是這1公裏數據的還沒充分利用好哩!這種差距必須承認。

　　惠蘭：謝謝陳先生對采訪的支持。陳先生對科普文章非常重視，不知現在還有沒有時間寫？

　　陳述彭：建國初期，我所有關於發展地圖學的文章都是發表在《地理知識》上的，按當時的形勢，一些文章其他地方都不敢登載。當時許多正確的學術觀點都不合時宜，但《地理知識》頂住了壓力。所以我有深刻的體會，這本雜誌對推動中國地圖學的發展給予了很大支持。

　　我現在忙得很。如果有時間，還是會寫的。



●附：圖版說明稿(3)組［僅發文字，沒貼圖照。］

認識自己居住的星球

陳院士介紹說：人類認識自己的地球，經曆過三步曲。但作為人類的形象思維而言，它們又是一脈相承的。(上圖)20世紀中葉以前，是第一階段：人類文明史上花費了2000年，才大體弄清楚地球上的海陸輪廊，又花費了300年，隻測繪了陸地麵積的30%。而發明航空攝影之後隻經過50年，就測繪了陸地麵積70%。但是還有海洋、空白區和地圖精度不高的地方，需要憑地理知識和科學家的智慧去忖測。陳述彭院士手繪的鳥瞰圖，就是他假想從地球外麵的太空去看地球的一角。(中圖)1957年人造地球衛星上天以後，人類認識地球的本領日新月異。甚至拍攝了從月亮上看到的地球倩影。這是一幅從印度洋上空拍攝的衛星影像，與上圖對照，形象非常酷似，從南亞到東北亞，山脈河流，曆曆在目，隻是多了一些雲彩。從此，通過遙感衛星和全球定位係統，人們可以精確地觀測地球。(下圖)展望21世紀，人類即將進入空間時代和信息社會。電腦和網絡功能強大，不僅可以融匯各種自然資源與環境變化、社會經濟統計數據；還可兼容從高空和地球深部的地球物理和生物地球化學的勘測數據，建立地理信息係統，創建地球信息科學。通稱“數字地球”。下圖顯示“數字地球”的一角，描述歐亞大陸土地利用與土地覆蓋的動態變化。

追求科學與藝術的統一

陳院士從青少年時期開始學習地理，就努力追求科學與藝術的統一，苦練基本功，熟練
地掌握了地學素描的方法。(上圖)這是他在大連棒錘島海水浴場觀察海蝕崖的複雜斷層和精細折皺，反映了遠古時期發生過的強烈的地質事件。

後來，他在長期野外考察中，經常用立體造型的圖解來表達難以描述的地質、地理現象。1954年他和施雅風、周廷儒兩位院士用非常簡易的測繪方法，素描出桂林七星岩洞穴圖，至今仍為旅遊者所欣賞。(中圖)80年代以來，電腦的三維立體顯示技術不斷進步，他和學生們一起，完成了《地學多維圖解》的研究項目，曾經用三維圖解來說明福建三明市洪澇災害消漲的過程。(下圖)他們正繼續應用虛擬、仿真技術深入地學信息圖譜的研究。

關注黃河憂患與安危

陳院士數十年如一日，無時不深切關注黃河下遊的憂患與安危。建國初期，他就為黃河流域規劃組織編製平原地形圖108幅。60年代，在他設計的《中華人民共和國自然地圖集》中，親自編繪了黃淮海大平原的地勢圖、地貌圖和河道變遷圖。80年代，他又和學生一起設計編製了黃淮海大平原的自然保護圖，列入《中國自然保護圖集》。耄耋之年，他仍然為黃河斷流與黃河新三角洲的可持續發展與建設，積極開展國際合作研究與衛星遙感的應用實驗，多次赴實地考察(照片)。

地勢圖(圖1)是利用7000多幅水利圖匯編的，等高線距2.5米，淋漓盡致地刻畫了黃河古三角洲和地上懸河的特征，說明平原並不平坦。為灌溉、調水、防洪、排澇宏觀決策提供重要數據。

地貌圖(圖2)是利用70年代分縣農業土壤普查資料匯編的，全麵反映了洪積、衝積扇乃至決口扇的微地貌構造和地表沉積物質的物理結構。

河道變遷圖(圖3)是利用衛星影像上的古河道痕跡來定位，利用前人曆史文檔資料來定年，綜合湖泊消漲、海岸進退情況匯編而成的。對黃淮海大平原的形成過程，特別是曆史時期的古河道變遷，一目了然。

自然保護圖(圖4)是對黃淮海大平原自然環境的綜合評價。指出了保護穩產高產農田、防範黃河大堤風險和改進濱海鹽漬化的趨勢和對策。