宁津生:大地之星 不负今生

2020-04-03 中国科学家博物馆

  宁津生

  武汉大学今年盛开的樱花,宁津生再也看不到了。3月15日,这位中国工程院院士在武汉逝世,享年88岁。

  自1956年同济大学毕业进入学校工作,宁津生的一生与大地测量结下了不解之缘。除了开拓有关地球重力场的理论与方法研究外,他在布设天文重力水准网、推求大地水准面形状、研究卫星重力学和固体潮、建立地球重力场模型等方面均颇有建树,是我国地球重力场领域研究和教育的主要开拓者和奠基人。而宁津生的学生们则更愿意亲切地称他为“大地之星”。

  创新,为更精准地描绘大地

  1951年,宁津生被同济大学测量系录取,开始了他与测绘学、与大地测量密不可分的一生,也开启了他不断创新的一生。

  1956年,宁津生大学毕业时,与同学们制成了重力改正及地形影响垂线偏差改正透明模板、大地测量目镜测微器、光学经纬仪测微器和大地测量觇标等教具,作为献给母校的礼物。同年,武汉测量制图学院(武汉测绘科技大学前身)成立,宁津生追随着导师夏坚白、叶雪安的脚步,离开上海来到武汉,成为武汉测量制图学院最年轻的一批助教之一。

  虽然,没能去他曾经一直憧憬的生产一线“做一些实际的工作”,让宁津生“有些失落”,但那些因测绘教育集聚于此的教授们,在他身上留下了深深的烙印。

  为了能去苏联留学,宁津生自学俄语,可惜因为家庭原因,留学梦碎。但当国际测绘界有着重要影响的苏联专家布洛瓦尔来学校讲学时,有俄语基础的宁津生被安排给他做专业翻译。也是从那时起,宁津生开始接触地球重力场理论。

  苏联专家撤走时,布洛瓦尔将他的资料和书籍留给了宁津生,希望他能在地球重力场领域继续坚持下去。自此,宁津生正式开启了地球重力场的研究道路。

  “宁老师和同事们对推求我国高精度天文大地网的整体平差所需要的高程异常、垂线偏差等地球重力场参数所采用的理论、方法和精度等进行了研究,完善了苏联专家布洛瓦尔为我国设计的天文重力水准布设方案,所提出的意见成为我国实际作业的标准,研究成果也为上世纪60年代我国大地测量专业开展大地重力学的教学工作提供了新的内容。”宁津生的学生、中国工程院院士、武汉大学副校长李建成回忆说,宁津生与他人合著的《大地重力学》比较深入地研究了重力学的理论、方法及其在天文大地测量中的应用,直到上世纪70年代一直是这一领域教学、科研和生产的重要教材和参考书。

  理论提升的同时,宁津生着手在实际操作中进行创新。他针对地球形状在实际测量中的应用,推求我国高精度天文大地网的整体水平差所需求的高程异常,建立我国天文重力水准的理论、方法和精度。他的部分成果还被收入修订后的《天文重力水准测量细则》。

  1975年,宁津生加入我国寻找“大地原点”的队伍。“大地原点”是一个国家大地坐标系的基准点。国家围绕它进行大量的测量活动,如天文测量、重力测量、三角测量、人造卫星测量、全球定位测量等。在这些测量活动中,大地原点标石的稳定极为重要,任何细小的变化都会使测量“差之毫厘,谬以千里”。

  但在新中国成立初期,我国使用的大地测量坐标系统的坐标原点是苏联的玻尔可夫天文台。为了寻找我国自己的大地原点,43岁的宁津生带领一众科技人员,前往郑州、西安、兰州等地,对当地的地形、地质、大地构造、天文、重力和大地测量等因素,进行实地考察和综合分析。

  在研究过程中,宁津生从最小二乘配置方法的原理出发,利用最小二乘配置法中经验协方差函数的确定方法,确定相对大地水准面的理论和方法。最终,我国的大地原点被确定在陕西省泾阳县永乐镇北流村。

  而后,宁津生将重点转移至研究全球重力场的逼近理论,建立了我国当时阶次最高、精度最好的地球重力场模型。而在近十余年,他又倾注心血于中国测绘科技的升级换代。

  21世纪初,国际上新一代卫星重力计划的相继实施,使得卫星重力学成为现代大地测量最活跃的分支。在他的带领下,研究团队对卫星测高、卫星重力梯度以及卫星跟踪卫星等卫星重力学的理论、技术方法和应用进行全面研究,获得许多有价值的成果。

  “我国在测绘基础理论、技术方法和应用软件等方面,已和世界测绘发达国家具有同等水平。虽然现阶段还存在些许缺陷,但正在逐步完善,相信有一天我国定能成为测绘强国。”宁津生曾在接受采访时,表达了对我国测绘行业满满的信心。

  同时,年逾古稀的他仍没有停止探索地球重力场的步伐。在“九五”期间,他又参与主持国家测绘科技重点项目“全国及省市地区高精度高分辨率似大地水准面的技术研究及实施应用工程”,完成了新一代中国似大地水准面CQG2000,为我国1:50000甚至1:10000测图中以GPS水准测量代替几何水准,提供能满足精度的高程异常值。这一成果获得2004年度国家科技进步奖二等奖。