【人物】地图与遥感（——访地学院士陈述彭）

【人物】地图与遥感

——访地学院士陈述彭

●惠兰

　　不仅在中科院地理研究所，而且在中国科学界特别是地学界，陈述彭先生的名声都很大。他的头上聚积着 “中国科学院院士”、“第三世界科学院院士”、“国际欧亚科学院院士”、“法国地理学会荣誉会员”等不少头銜。当我们见面的时候，他给我的总体感觉是健康、质朴、和自信。

　　尽管专访稿子写得很多，但每次要采访一个科学家，却并不是想象中的那么容易。访前，花了不少时间来读陈述彭先生的专著，有许多问题搞不懂。后在一些专业问题上，得到遥感专家李小文先生指点，终于得以顺利完成这篇专访。


一、方毅副总理说：“半年之内所有新闻媒体为你开绿灯，要让全国人民知道遥感有什么用”


　　惠兰：感谢陈先生百忙之中接受采访，作为地学界知名人士，您一直是圈内读者关注与兴趣的热点，请陈先生简述一下您所从事的研究工作情况。

　　陈述彭：我长期从事地理科学与环境工程调查研究，热带与城市地区环境遥感应用，建立洪涝灾情评估信息系统，致力推进我国地球信息科学，广泛涉及遥感应用、地理信息系统、电脑辅助专题制图与电子地图等。我至今仍在资源管理、环境监测、生物量估算与全球变化方面做些力所能及的地学研究工作。

　　惠兰：在我国地图学→遥感→地理信息系统(GIS)发展过程的几大步中，陈先生都是主要奠基人，如今又在推动地球信息科学的建设，为我国地学发展做出了重大贡献。请陈先生介绍一下在迈出学科发展这几大步时，当时面临的挑战和您怎样抓准关键问题的经验和感受。

　　陈述彭：你提的这个问题很大，要说明的东西也比较多。

　　中国在50年代提倡发展人民的地图科学。当时按中科院裴丽生秘书长指示，省区地图集要放卫星群，要学习苏联地图学的先进经验。

　　我觉得学习经验应有辩证态度，当时对照搬苏联的一套有些不同看法。比如苏联的苔原分类有十几个图例，但水稻分类却只有两三个。而中国的情形却不大一样，如按苏联分类就太荒唐了，应有自主意识。当时对学习苏联持保留态度是“政治性错误”，只能在具体工作中坚持自主意识。那时我只有一个学生，地理所的地图全是用穿孔卡片检索，当然更没有计算机。我们的工作是从最基本的管理地图开始，建立图库，这个图库曾经成为全国的第三大图库。

　　这些年，我工作的体验是：任何事都要从最基本的做起，最终才能做成一件真正的大事。我1950年调进中科院，协助曾世英、方俊先生筹建地理所地图室。嗣后，又随竺可桢、黄秉维教授参加了中国自然区划委员会及国家地图集编委会的工作。在编制黄河流域规划图时，我收集到画有太平洋、印度洋沿岸地形的海图，这是我们国家的第一套海图。那时朱德总司令到南京，我负责接待参观图库。当时我像个中学生，给朱总司令介绍地图，朱老总说：“你不用介绍，我自己会看图”。随后他就指出图库放图的木柜子不行，要换成铁柜，门也要换成安全门。不久科学院按朱老总指示拨来5万元专款，图库设备很快变成当时全国最好的。

　　其实我的工作最早开始是搞自然地理，后来从搞地图研究发展到现在，都是国家的需要和领导的决定。我在学科发展的几大过程中，最深的感受就是“人”，最大的困难也是“人”。记得那时地理所招聘了25个初中生，25个高中生，又招了一批解放军的渡江英雄、南下干部来这里培训。当时地图室的口号是进来的人每个都要提高一个教育级。但条件很差，只能自力更生，刚刚回国的三五个留学生就是骨干了。这就是地图室的基础。当然，那批招聘的人员现在也都已成为中国地理信息系统的骨干或高级工程师了。

　　地图室建立起来之后，第二步就是搞制图自动化。因为用小笔饣?继?浜螅??辶?甑墓媚锝?赝际夜ぷ骷改暄劬θ?盗恕Ｎ颐亲橹?蒲г旱奈甯鲅芯克?土礁龉こВ?⒔枥囱钍廊实任辶?蛔ㄒ笛芯咳嗽焙图际跞嗽币黄鸶恪５乩硭?闹仆甲远??还馐强孔约焊闫鹄吹模?挥行值艿ノ坏闹С质遣恍械摹Ｎ颐堑笔弊隽?套仪器，跟踪的、扫描的、植字的都有。1972年美国人看到我们的样机之后，回去很快仿制投产。虽然我们的自动制图最终没有形成产业，却培养了大批人才。

　　制图自动化之后的第三步是搞遥感。因为机器制图虽然比人工快，但资料的缺乏又限制了制图的发展，利用卫星收集资料已成迫切问题。

　　1972年我到墨西哥开会，第一次接触到遥感，通过熊向晖大使反映情况，得到支持，外交部同意我延期40天回国，进行考察学习。我回国后又马上建议组派20人的团出国考察。这是中国第一次接触遥感。1977年方毅同志又派我带考察团出去，主要目的是考察在没有卫星的情况下能不能搞遥感，我回来后的结论是：能。方毅同志就交给我一个任务，说半年之内所有新闻媒体为你开绿灯，要让全国人民知道遥感有什么用。其实当时瑞典、法国、英国的遥感应用已相当普及。

　　遥感的数据是海量的，光靠照片处理不行，要用计算机，这就必须建立地理信息系统了。这也是我离开遥感所又回地理所的目的。我那时是遥感所副所长，回地理所压力很大。有人说你已是遥感界的一面旗帜了，又另立山头搞国家重点实验室，对遥感事业是一种损失。所以开始遥感所都不支持，但后来大家理解了，说我当时的决定反而超前了一步。那时幸亏有王之卓和周立三两位院士的支持。王之卓说“我是搞摄影测量的，地理信息系统是我们共同的归宿”。周立三也说：“地理信息系统是实现地理科学区域性和综合性的最好手段。”他们在学部大会上表示支持，这样计委才拨了专款下来，建起了第17个国家重点实验室。现在想来，当初暂时离开遥感搞地理信息真是不易啊!

　　有了地图、遥感、地理信息系统之后，我想应该提出一个更高的目标，这个目标工程界叫“三S”，我觉得还不严谨，“三S”是指遥感(Remote Sensing)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)三个英文词组里各找出一个S，这不符合英文缩写的习惯，也没有归纳出任何共性的科学问题，比如Network(网络)也很重要，但没有S，就被排斥在外。

　　这就是为什么现在要提发展地球信息科学的缘由。



二、“我在大百科全书中说过一句话：地图是永生的。”



　　惠兰：陈先生倡导建立地球信息的时空图形谱系，但懂得的人似乎不太多，请陈先生扼要向读者介绍一下基本构想和原理。

　　陈述彭：一般自然科学都是如此，当大众都搞懂了，大概就变成技术或者工程了。对一个科学的开创时期来说，不可能一开始就被社会理解。假如社会从一开始就接受，这个创新就没价值了。就像当初我从遥感所回地理所搞地理信息系统，那时候当家的老干部说，“你别骗我了，我问过人们，什么是信息，信息是Information，它也可以翻译成资料，我多买几个柜子给你不就行了吗?”

　　我在这里可以简要说说地学信息图谱。这种地学图谱是体现地学现象的时序分布和空间差异的图，主要是用来帮助人们搞工程建设或战略设计的。比如海岸的功能分区就可以构成一种图谱，这种图谱可以用来设计港湾，设计旅游点。我国老一辈科学家李四光的“山”字形构造和“歹”字型构造就是一种图谱，竺可桢的气候区划图也是一种图谱。再举个例说吧，比如黄河的摆动看起来像自由摆动，其实他就像一把琴弦，手指头按的地方总有节点。黄河摆动，但这些节点不会摆动，把这些节点找出来，只要控制它们，黄河的摆动就受到控制了。所以我说这种图谱是一种反映规律的东西，它很简单，又很专业、实用。

　　惠兰：地图在中国古代非常重要，比如荆轲刺秦王、张松献地图都搞得血淋淋的，但是现在地图已相当普及，这是不是说明地图的重要性正在降低?随着科学的发展和技术的进步，地图最终会消失吗?

　　陈述彭：地图不会消失。我在百科全书里曾写过一句话，“地图是永生的”。为什么这样说呢?因为人们对事物的认识有70—80%都要用眼睛去看，而地图是超越文字的符号，你可以看不懂文字，看不懂图例，但这并不妨碍你看懂地图。地图虽不会消失，但要考虑它功能的漂移。我在《信息流与地图学》一文里说到这种现象。地图在原始状态，在16世纪以前，它本身就是信息的载体，人们把山山水水都画在纸上，只要带回地图，就等于带回了信息和版图，所以荆轲刺秦王和张松献地图当然会搞得血淋淋的。但地图到了20世纪，这种现象就改变了。人们从航空摄影里提取信息制作需要的地图。当然这种航空摄影除了做地形图以外，还可以做成地质图、土壤图、地貌图等系列图。而现在第三阶段又有了人造卫星，但所有卫星上的数据不一定都要做成地图，这些数据可以做成磁带、光盘，好多信息载体都已经不再是图了。那我为什么很肯定地说，有了卫星之后地图也不会消失呢，因为无论是航空摄影、地面信息或卫星资料，都是经过人的脑子消化的，现在叫做数据挖掘(Data Mining)，即知识发现，你要从这一大堆数据里把你需要的信息提出来。因此地图的功能已越来越接近读者了。

　　惠兰：那您认为地理学家的出路在哪里?

　　陈述彭：有两条。一是帮助搞地理战略的决策，即我们经常讲的生产布局、区域规划；二是搞地理工程，这在生产上很实用，像水利呀、农田呀。地理学家现在最大的危机就是怕做“梁上君子”，上不上下不下的。要想不做“梁上君子”，就必须搞地理现代化。

　　惠兰：现代化需要“超前意识”。但是，对一个科学工作者来说，超前不仅仅是意识，更应是行为实践。请以您的亲身体会，说说怎样才能实现超前?

　　陈述彭：我个人认为这主要有三方面的因素：

　　第一是领导的决心。如当时搞“两弹一星”，领导决定要搞就一定能搞起来。再如当时建立地图室，领导决定了招聘人来培训，都能搞起来。没有领导的认同，科学家的超前就只能是空想。

　　第二是社会的理解。社会一般只理解技术和产业，而许多科学研究都不为社会理解，科学院和科学界的难处也就在这里。现在有少数年轻人不知这种难处，而老一辈科学家特别珍惜和执着。

　　第三是科学家自身的素质。有的科学家素质不高，特别是当官以后，他的学识就可能限制你另一学科的发展。搞科学一定要承认别人的长处，不能自己不懂就不支持，现在科学界在这方面还有缺憾。

　　因此科教兴国首先是人才问题，知识创新也不是一个人的功劳，作为科学家一定要有这种意识，这样才能超前。


三、“我凭想象画的中国地形鸟瞰图，后来发现特别像卫星拍摄的地球照片”


　　惠兰：您在二战期间，根据想象手绘从太空俯视地球的虚拟图景，1954年出版了一部《中国地形鸟瞰图集》，这是很有前瞻性的。请问这是世界上第一部这样的图集吗?能不能找一两幅制版，与40年以后的TM影像或其他卫星影像作一对比?相信读者会很愿意看到这样的对比所表达出的东方哲理的预见性。您在构想这样的图集时，是否受到李贺《梦天》的影响?　诗中“遥望齐州九点烟，一泓清水杯中泻”几乎就是对每天气象卫星云图的形象描绘。

　　陈述彭：1998年我能成为东方第一个获得奥·米纳地图科学奖的科学家，与这部鸟瞰图集很有关系。但我不是世界第一。二战期间，R.E.Harrison和我都曾用绘画艺术来表达我们对全球的理解，绘制过鸟瞰图。这不仅仅是一种历史的巧合，而是昭示着人类对从太空观察地球的憧憬。全球定位系统、卫星遥感、地理信息系统与因特网的技术集成，极大地压缩了时间与空间的尺度，缩短了东西方距离，大大增强了“地球村”的意识。顺便说一下，我当时凭想象手绘的鸟瞰图，后来证实特别像阿波罗飞船上拍摄的地球照片，特别是西藏那幅。

　　当然，科学家应注意艺术素养，这是起码的素质。我上大学时就专修过丰子恺的“艺术欣赏”。科学家思维的形成，离不开想象，自然也不排除文学的影响。自然科学和文学的表达方式不一样，但有很多地方是相通的。

　　惠兰：您强调形象思维和抽象思维的结合是地学研究的传统，这对我们从事文字工作的人来说特别亲切。但在计算机时代，在数字地球研究中，这种结合怎么搞?您个人有些什么设想?我想人类对地球的认识应该不光是一米分辨率的一大堆光盘，人类仍需要想象力，需要诗歌，需要文学艺术，这大概是天下所有学问最后都殊途同归的理由和趋势吧?

　　陈述彭：我认为这种结合的关键是既取法自然，同时又发挥主观能动性。怎么讲呢?第一步反映事物的规律，不要加太多的主观意识，尽最大可能保持自然原貌，比如图谱所反映的规律就是取法自然。但第二步就要搞模拟，搞工程设计，搞规划。只有把形象思维和抽象思维结合起来，才能在工作中既尊重客观规律，又发挥主观能动性。当然啦，这种结合具体怎么搞，自然是钱多就‘大手笔’，钱少就‘看着办’呗。用广东人的说话，就是“大规划，小措施”，或叫做“富规划，穷措施”。“数字地球”大家正在讨论。我认为全球覆盖目前还不能追求一米分辨率，但美国可能需要。为什么呢，因为许多发展中国家，生产力水平还没跟上，我们的气象卫星只有1公里分辨率，就是这1公里数据的还没充分利用好哩!这种差距必须承认。

　　惠兰：谢谢陈先生对采访的支持。陈先生对科普文章非常重视，不知现在还有没有时间写？

　　陈述彭：建国初期，我所有关于发展地图学的文章都是发表在《地理知识》上的，按当时的形势，一些文章其他地方都不敢登载。当时许多正确的学术观点都不合时宜，但《地理知识》顶住了压力。所以我有深刻的体会，这本杂志对推动中国地图学的发展给予了很大支持。

　　我现在忙得很。如果有时间，还是会写的。



●附：图版说明稿(3)组［仅发文字，没贴图照。］

认识自己居住的星球

陈院士介绍说：人类认识自己的地球，经历过三步曲。但作为人类的形象思维而言，它们又是一脉相承的。(上图)20世纪中叶以前，是第一阶段：人类文明史上花费了2000年，才大体弄清楚地球上的海陆轮廊，又花费了300年，只测绘了陆地面积的30%。而发明航空摄影之后只经过50年，就测绘了陆地面积70%。但是还有海洋、空白区和地图精度不高的地方，需要凭地理知识和科学家的智慧去忖测。陈述彭院士手绘的鸟瞰图，就是他假想从地球外面的太空去看地球的一角。(中图)1957年人造地球卫星上天以后，人类认识地球的本领日新月异。甚至拍摄了从月亮上看到的地球倩影。这是一幅从印度洋上空拍摄的卫星影像，与上图对照，形象非常酷似，从南亚到东北亚，山脉河流，历历在目，只是多了一些云彩。从此，通过遥感卫星和全球定位系统，人们可以精确地观测地球。(下图)展望21世纪，人类即将进入空间时代和信息社会。电脑和网络功能强大，不仅可以融汇各种自然资源与环境变化、社会经济统计数据；还可兼容从高空和地球深部的地球物理和生物地球化学的勘测数据，建立地理信息系统，创建地球信息科学。通称“数字地球”。下图显示“数字地球”的一角，描述欧亚大陆土地利用与土地覆盖的动态变化。

追求科学与艺术的统一

陈院士从青少年时期开始学习地理，就努力追求科学与艺术的统一，苦练基本功，熟练
地掌握了地学素描的方法。(上图)这是他在大连棒锤岛海水浴场观察海蚀崖的复杂断层和精细折皱，反映了远古时期发生过的强烈的地质事件。

后来，他在长期野外考察中，经常用立体造型的图解来表达难以描述的地质、地理现象。1954年他和施雅风、周廷儒两位院士用非常简易的测绘方法，素描出桂林七星岩洞穴图，至今仍为旅游者所欣赏。(中图)80年代以来，电脑的三维立体显示技术不断进步，他和学生们一起，完成了《地学多维图解》的研究项目，曾经用三维图解来说明福建三明市洪涝灾害消涨的过程。(下图)他们正继续应用虚拟、仿真技术深入地学信息图谱的研究。

关注黄河忧患与安危

陈院士数十年如一日，无时不深切关注黄河下游的忧患与安危。建国初期，他就为黄河流域规划组织编制平原地形图108幅。60年代，在他设计的《中华人民共和国自然地图集》中，亲自编绘了黄淮海大平原的地势图、地貌图和河道变迁图。80年代，他又和学生一起设计编制了黄淮海大平原的自然保护图，列入《中国自然保护图集》。耄耋之年，他仍然为黄河断流与黄河新三角洲的可持续发展与建设，积极开展国际合作研究与卫星遥感的应用实验，多次赴实地考察(照片)。

地势图(图1)是利用7000多幅水利图汇编的，等高线距2.5米，淋漓尽致地刻画了黄河古三角洲和地上悬河的特征，说明平原并不平坦。为灌溉、调水、防洪、排涝宏观决策提供重要数据。

地貌图(图2)是利用70年代分县农业土壤普查资料汇编的，全面反映了洪积、冲积扇乃至决口扇的微地貌构造和地表沉积物质的物理结构。

河道变迁图(图3)是利用卫星影像上的古河道痕迹来定位，利用前人历史文档资料来定年，综合湖泊消涨、海岸进退情况汇编而成的。对黄淮海大平原的形成过程，特别是历史时期的古河道变迁，一目了然。

自然保护图(图4)是对黄淮海大平原自然环境的综合评价。指出了保护稳产高产农田、防范黄河大堤风险和改进滨海盐渍化的趋势和对策。