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技術文章
Technical articles
更新時間：2018-03-09
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1962年，劉先林從武漢測繪學院畢業。46年來，他在中國測繪科學研究院執著創新，取得了一系列重大科研成果，改變了我國測繪儀器依賴進口的歷史，為我國測繪事業的發展作出了巨大貢獻。
自從1994年當選中國工程院*院士以來，劉先林一直不習慣“劉院士”這個稱呼。別人一叫劉院士，他就連忙擺手：“叫我老劉好了。”有人比喻說，如果說袁隆平是院士中的農民，老劉就是院士中的工人。
國外產品其實沒什么了不起
過去很長一段時間，直到上世紀80年代中期，我國測繪事業發展面臨著極大的挑戰。一方面，國家經濟建設飛速發展，對測繪工作提出了更高、更迫切的要求；同時，測繪儀器裝備落后，精密航測儀器*依賴進口，國外產品占據了90％的。由于研制不出這種儀器，外商漫天要價，一臺測繪儀器要價幾百萬元人民幣，甚至把一些零部件拼湊在一起高價出售。更重要的是，真正的技術是不可能買來的。測繪技術和裝備的落后，嚴重制約了國民經濟的發展。
“我們曾經進口一批記錄儀，每臺6萬美元，實際上是快要淘汰的產品，有的不能用、有的經常壞，維修一次又要上萬美元。過去外匯稀缺，國家還要花那么多錢去購買這些所謂的高技術產品。”老劉說。
有一次在德國，一位外國專家演示他設計的示波器，打出復雜的波形給老劉看，不屑一顧地說：“這種復雜的光機電綜合儀器你們搞不了，還是研制單純光機型吧。”老劉當即把他要演示的下一幕提前道出來，剛才還自我感覺良好的外國專家只好尷尬地收起了儀器。
“對進口儀器的高度依賴、外國人的輕視與傲慢，一次次震撼著我的靈魂，我痛心、惋惜、窩火！中華民族是一個偉大的民族，為什么就不能研制出自己的精密儀器？研制中國人自己的測繪儀器，把國外產品擠出去，是我們科研工作者義不容辭的責任！”不達目的，誓不罷休，成為老劉重要的人生信念。
“我仔細研究國外的產品，其實沒什么了不起，我們*做得了。有一次，國家組團出國考察談判，準備引進5臺解析測圖儀。團長問：‘什么是需要引進的關鍵技術？’我說：‘除了油漆，我們都搞得了！’中國人并不比外國人笨，一定要有勇氣趕超世界水平。目前，國貨已經覆蓋90％以上，并成功走向。”老劉說。
老劉憑著*的自主創新意識，每隔幾年就拿出一項能夠解決測繪生產瓶頸問題的成果——*個發明了寫入我國航測規范的作業方法，*次將計算機技術引入航測生產領域，*次成功研制正射投影儀、數控測圖儀、解析測圖儀、全數字攝影測量工作站、數字航攝儀等一系列具有的產品。
測繪儀器的更新換代非常快。解析測圖儀是老劉1988年的科研成果，后來獲得國家科技進步獎一等獎。當時，所有人都為之雀躍：它結束了國外精密測繪儀器長期一統中國的局面。到1998年，這類解析測圖儀幾乎同時進了博物館。“我們必須不停地推出新產品，才能在世界上站穩腳跟。讓人感到欣慰的是，我國航測技術每10年一次的飛躍，基本上都采用了自主創新的產品。”
出國只有一種理由
上世紀80年代曾涌動出國潮。
“我在美國、日本、德國的老同學、老朋友多次邀請我去國外，我都謝絕了。有人說，你這樣的人在國外，成為千萬富翁不是難事。但我從來沒有想過要成為千萬富翁，我不能為了個人待遇去為洋人打工。我是一個中國人，要為中國人爭氣。我不但要證明中國人不比外國人差，而且要證明中國人在干一樣能夠成功！有一次隨團訪歐，我在給哥哥的信中自豪地說，我只出一種國：講學、培訓外國人、推xiao我的成果。我后來赴美國、加拿大是宣傳介紹我們的設備，赴日本是安裝設備、培訓日方人員，赴俄guo是轉讓技術，赴芬蘭是去培訓，赴巴基斯坦、澳大利亞是裝設備。”老劉說。
老劉的成果從根本上改變了我國測繪工作的落后面貌，極大地提高了測繪生產力水平。過去，測繪地圖需要做大量的野外工作，測繪工作者跋山涉水，風餐露宿，非常艱苦，有時甚至要冒生命危險。現在，利用他主持研制的全數字攝影測量工作站，航空照片、衛星照片上普普通通的高山、河流、房屋，由平面變得立體了。以前大量艱辛的野外測繪工作，現在坐在電腦前就能完成了。過去測繪一幅1∶1萬比例尺地形圖需要一年多時間，現在不到一個月就可以完成，地圖更新速度大大加快。*一項，就為國家節約資金約2億元。
老劉的成果*打破了國外產品在中國測繪上的壟斷。僅以全數字攝影測量工作站為例，價格只有國外同類產品的1/10，不僅占領了60％的，而且批量出口到美國、日本等國家和地區。
科研就像在地獄里爬行
“我大學畢業分配到國家測繪總局測繪科學研究所（現在的中國測繪科學研究院），老所長語重心長地說：‘祖國需要什么，一線需要什么，我們就要研究什么。要到生產*線去，解決生產一線的問題，這是研究所的責任，也是研究人員的責任。祖國的希望寄托在你們身上。’用自己的科研成果武裝測繪生產、提高生產力，是我一直堅持的人生追求。”
回憶當年，老劉說自己研制航測儀器，一無現成圖紙，二無參考資料，三無資金支持。每走一步都要付出更大的代價。
“1985年，根據航空測量儀器的發展趨勢，我們結合實際提出了研制解析測圖儀的總體方案與設計思路。這個課題不僅難度大，包括了光、機、電、航測、電腦技術在內的多種學科，而且時間緊，要在兩年四個月內完成總體設計和光、機、電部件加工以及上百個程序的編制、總體調試等工作。課題組每位同志都以忘我的熱切情懷，夜以繼日地工作。研制過程中，我們采取結合生產分階段研制的辦法，經過1000多個日日夜夜的艱苦鏖戰，1987年成功研制出JX-3解析測圖儀，并很快在得到大規模應用，一舉奪回解析測圖儀。德國一家公司的香港銷售公司一*仍難挽回，只得關張大吉。”老劉說。
“JX-3解析測圖儀開始用的計算機是單板機，沒有操作系統。為了能夠推廣應用，必須及時把單板機提升到系統機上面去。這是非常重要的一環。那段時間我帶著筆記本電腦，把原來單板機上面的驅動軟件，一個個移植到系統機里面去。春節期間，助手們回家探親，就剩下我，時間不等人，工作不能停！我拉著10歲的兒子幫忙，爺兒倆整個春節期間在實驗室連續苦干，一共焊接了幾百個焊點，累得幾乎直不起腰來。就在這一年，JX-3解析測圖儀實現了批量生產，并出口。”
除了條件簡陋之外，從事測繪研究還面臨許多挑戰。
老劉說：“科研工作就像在地獄里爬行，而且背上還壓著一口鍋，一不小心很可能會被扣在地獄里。誰能吃苦，誰能堅持，誰就能后爬出去！否則，沒有頑強拼搏的意志和堅忍不拔的毅力，就會前功盡棄、一事無成！”他牽頭搞的幾個重大項目，從開始到成功每次都歷時10年左右，經過上百次的失敗、無數次的起起落落。但他從不氣餒，從未放棄。
老劉說：“早在1968年，我們在四川編制空中三角測量程序，為了解決一個難點問題，我三天三夜在機房度過，連續上機時間長的一次達8個小時。1980年國慶節，為了調試等高線擬合程序，3天假期我從始至終待在計算機房，每天連續工作10多個小時。”
產業化成功的科學家
如果說矢志報國是老劉科研的動力，那么結合生產搞科研就是他的準則。他不贊成從紙面到紙面的科研工作，也不單純追求*。“搞科研要向兩種人學習，在創新方面要向作曲家學習，拿出新東西；在產業化方面要向廚師學習，你做的每頓飯都能被吃掉。科研成果如果缺少創新的成分，沒有自己獨到的東西，就不會有人應用，怎么談得上產業化？創新從何而來？只能是生產實際。”
“剛參加工作時，國家測繪局從經濟建設需要出發，從1∶5萬比例尺地形測圖轉向1∶1萬大比例尺地形測圖。原來的那種方法精度比較低，不能用于1∶1萬比例尺測圖。我深入生產單位與作業員一起作業，對測繪生產有了充分的了解。通過潛心研究，不到一年時間就發明了坐標法解析輻射三角測量，解決了精度低的問題，為航空測量內業平面加密開創了新途徑。用這種方法，精度提高了一倍以上，而且省去了大量野外作業，滿足了測制1∶1萬比例尺地形圖的需要。”老劉說。
JX-3解析測圖儀的實用性來源于實踐。老劉在研制儀器時，特意邀請生產單位的作業員來參與，生產作業需要什么功能，就在儀器上設置什么功能，想用戶所想，急用戶所急。用戶感慨說：“這儀器太好用了，真不知道劉是怎么知道測圖中那么多細微環節的！”
長期以來，許多用戶對國產設備信心不足，甚至認為基本不能用，于是老劉把大量精力用在搞好產品服務上——經常帶領課題組同事走進測繪儀器工廠，深入用戶單位，上門服務，傳送經驗，免費解決各種問題。不僅完善了產品，而且感動了用戶。JX-4銷售至今，每年都銷售150套左右，覆蓋了整個。三四年前就有人預測已經飽和了，但JX-4的銷售勢頭一直旺盛不衰。
老劉近研制成功的數字航空攝影相機，從設計研制、生產到試驗，始終以用戶需求為*目標，并針對進口產品的不足加以改進。因此，這一儀器在多個方面性能超過國外同類產品，引起瑞士、美國、日本、巴基斯坦等國技術同行的高度關注。
從事科研工作40多年來，老劉發表的論文加起來不超過20篇，而他所有的科研成果沒有一個變成保險柜中的常駐圖紙，也沒有變成無人問津的“鐵疙瘩”，每個項目都在實際中應用，轉化為現實生產力。科技部高新技術發展及產業化司一位負責同志曾說：“劉院士的成果，做出一個應用一個，他是產業化成功的科學家。”
老劉的成果產生了極大的經濟效益和社會效益。他研制的全數字攝影測量工作站已在測繪、水電、鐵道、地質、冶金、煤炭、農林、城建、環保等行業大面積推廣應用。第三代解析測圖儀剛剛研制出來時，四川測繪局買了3臺，用這些儀器3個月就完成了寶成鐵路復線測圖任務，比采用傳統方法提高工效5倍，創造產值。
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