文/特立 黄永平
在一条条公路通车剪彩的隆重典礼中,披红戴花,备受赞扬的往往是道路建设者。而道路的设计者常被忽略了。
当人们坐上汽车,行进在宽阔平坦的高速路上,在方便、快捷的赞叹声中,有几人能想起道路设计者为此付出的心血?
道路勘察设计,太容易被人遗忘了。
翻开地图,看那连接城市间纵横交织的道路,有多少要穿山越岭,横跨江河,这不是两点简单的连线,而是道路勘察设计者们从许多方案中优中选优,找出的路程最短,投资最小,地质条件最好,最大程度地促进过境经济建设的最佳路线。为了找到最佳方案,勘察设计者们为此绞尽脑汁。
道路勘察设计是交通事业的开路先锋。而陕西省公路勘察设计院遥感计算中心主任戴文晗就是其中的一员大将。他是我省将遥感技术运用到公路勘察设计上的第一人。是他及他所带领的科研集体研制成功的3S系统及3D-GIS三维分析软件和GIS多媒体数据库系统,开创了该院利用计算机进行公路遥感勘察选线的新阶段,大大提高了公路选线勘察的质量,创造了难以估量的经济效益和社会效益。
努力开拓不断进取
戴文晗是1996年从核工业部203所调到陕西省公路勘察设计院工作的。当时设计院在遥感技术方面完全是一个空白,包括许多技术人员还不知道遥感是干什么用的。不但一切都要从头做起,而且还要克服一些干扰,要开展新技术研究有很大的难度。
不少同志好心对他说:“50岁的入了,别老是那么累,身体是自己的。你现在什么都有了(指名誉),还要啥!”是的,参加工作30余年来,一直勤勤恳恳,艰苦努力的工作,成为多次被表彰的模范。尤其改革开放以来,主持完成国家、部级科研项目12项,获得部省级一、二等奖4项、其他奖多项,有2项达国际先进水平。在国内外发表20多篇论文。党和政府给了他不少荣誉:省劳模、有突出贡献的专家,国务院高档特殊津贴,优秀党员,省党代表等。中央电视台新闻联播节目及报刊多次报道,也算有了一点名气。再创建新的遥感研究应用中心,确实需要花费很大的心血。
面临新的困难,他知难而上,决心在新的领域开创新业。他认为,作为党员应当首先服从国家的需要。当前我省高等级公路建设正大力发展,需要高新技术提高勘察设计的质量和速度,意义和责任重大。组织非常希望他把遥感航测技术开展起来,促进公路建设科技进步,他就决不能辜负国家给的荣誉,应当继续开拓。困难和干扰是暂时的,有省交通厅、省科委及设计院领导的关心和支持,加上自己的经验和决心,一定能够把公路交通遥感技术应用工作开展起来。
1996年下半年,由于他的到来,设计院成立了遥感中心。当时中心仅他一人,既缺乏技术设备、也无遥感资料,从课题设计到领用物品,什么都要自己去做,他想方设法创造条件开展工作。缺少工作台,就找来两张旧日桌子拼凑;没有资料柜,就用别人换下来的旧柜子;输出大图没有大幅面彩色绘图机,就用小型彩色喷墨打印机一块一块的输出小图,然后趴在水泥地板上把几十幅小图拼接在一起。一位熟人来找他,见到此情景说:“专家还趴跪在地板上干活,确实没架子”。有一次做西汉公路规划带遥感图,由于图件大(全图面积达11平方米,是国内最大的一幅图象),拼图难度高,连续几天趴在地板上累得腰酸膝盖疼,最后一看膝盖已经磨破了,皮肿胀起来。虽然累点,但解决了问题,在向省上领导汇报时受到省长、厅领导的赞扬。
为了尽快适应现代高等级公路建设的需要,必须从高起点出发建设遥感中心。自力更生组建计算机遥感图象处理系统,想方设法勤俭节约,不但很快具备了基本工作条件,而且在系统建设和遥感资料方面节约资金达20万元以上。
遥感应用是一项边缘性高新技术,要取得高水平科技成果,必须投入更多的时间和精力,由于课题研究的方面较多,每一项都需要付出艰苦的努力。需要常年加班加点,他几乎每天都在深夜1—2点以后才睡觉,有时连续几天干通宵。他顾不上按时吃饭,爱人常常打电话催他回去吃饭,许多次催不回去只好把饭送到办公室来。由于长期劳累,使他的身体健康情况受到较大的影响。1998年4月在去北京出差的列车上正看资料他突发心脏病,惊动了全列车,在大家的帮助下才恢复正常。自此以后,他就随身带着速效救心丸,以防不测。但他说:我不怕有病,人若没有奉献精神,强身健体就失去了意义。
克服困难 再创佳绩
随着我国公路(尤其是高等级公路)建设的迅速发展和向经济不发达的山区的延伸,对公路勘察设计的要求越来越高。提高公路选线、勘察和设计的质量和速度,是摆在公路设计者们面前的一项重大而艰巨的任务。规划中的西安——汉中高等级公路不但是国道108线和国道主干线二连浩特——河口公路的重要组成部分,而且是陕西省米字形主骨架干线的主要部分之一,由于途经山高沟深地质构造复杂的秦岭山区,不良地质现象很多,要建设高等级公路难度很大,工程量与投资巨大(初步估算需要150亿元),多年来一直是交通部和陕西省重点调查论证的险要路段。必须采用现代遥感航测技术才能快捷的测绘路区地形图和调查工程地质环境特征,提高公路选线勘察的质量,优化路线设计,减少不良地质造成的损失,可以节约大量的资金和工程投入,有显著的经济效益和社会效益。在陕西省交通厅及省科委的关怀支持下,陕西省“九五”科技攻关项目、陕西省交通科技重中之重项目《国道108线西安——汉中高等级公路遥感航测技术应用研究和3S信息集成系统研制》的重担就落在省公路勘察设计院刚刚成立遥感中心的戴文晗同志的肩上。
1968年毕业于南京地质专科学校的戴文晗多年来一直从事资源调查和遥感的应用研究,可把遥感技术应用在公路勘测设计上,对他仍然是一道难题。首先要有卫星遥感数据资料,航空遥感图像资料,最关键的是要有一套计算机和专业软件分析系统。项目工作从1996年10月开始,他首先完成了卫星遥感数据的收集处理,并在有关单位配合下完成了航空摄影。在解译编制了1:20万区域地质图,对路线方案调查区的工程地质特征有了初步了解之后,项目分为三个专题(遥感方法、工程地质、不良地质)开展工作。到1997年12月完成了航空遥感数据采集和初步遥感解译验证,解译编制了1:5万区域工程地质图及不良地质现象分布和预测图。为了加强区域工程地质特征的研究,同时又开展了航磁和重力资料的分析研究,编制了区域物探解译成果图件。
根据公路勘察设计发展的需要,他在调查了解国内外公路勘察设计自动化技术发展趋势的基础上,于1997年12月设立了三维地形分析软件的研制专题,并经过艰苦努力,在短期内(8个月)超额实现了预定开发目标,并于1998年7月上旬顺利参加了由国家科技部组织的、具有国际水平(有多名欧美GIS专家作为测评委员会的评委)的“98全国地理信息系统软件测评会”。在强手林立的软件测评会上,陕西省公路勘察设计院研制开发的地形DEM在三维生成速度和显示效果等方面处于领先水平。
为了使不良地质现象的遥感研究更为深入,1998年下半年又进行了第二次野外调查验证,进一步充实了预测成果。在遥感应用研究成果图的编制方面,采用了计算机彩色编辑技术,首次在交通系统实现了成果图的彩色化,提高了图件的质量和水平。
遥感课题研究中集成建设的3S信息分析与制图系统,是一套高效的计算机局域网络系统,具有信息采集存储、快速处理分析、彩色制图输出等强大功能,课题研制的图件全部为该系统处理完成,而系统价格不到进口设备的50—70%。
他主持合作开发的3D—GIS三维地形分析系统软件,拥有矢量、栅格及其三维与二维数据一体化管理体的重要特性及数十项功能。1998年参加国家科委的软件测评,速度是其他软件的2—3倍,以速度快、操作方便、运行稳定、显示效果好等突出的优点而获得多方面肯定和高度评价,是一项具有技术突破性的研究成果。重要的是为进一步开发公路勘察设计三维软件奠定了基础。
在他主持下与他的学生共同研制的遥感和GIS多媒体数据库系统,能将各种图片、文字、音像统一管理起来,形成公路信息查询与分析能力。只要用鼠标在路区卫星遥感图象上点按所需查询的地点和文件名,就可以与其他图形图象软件系统关联使用,扩大了系统处理能力。
经陕西省科委和省交通厅联合组织中科院著名院士、专家评审,该项研究成果达国际先进水平,处于我国同行业领先地位。所取得的上述成果为公路勘察设计工作注入了新的活力。交通部总工程师凤懋润先生看到了他主持研制的成果演示高兴的说:“没想到陕西院有这么好的成果,我要为你们宣传!”
利用这些科技成果,他对西安——汉中高速公路规划的三条线路进行了全面地分析研究,在西汉公路规划带发现180余处滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象,解译数百条断裂构造带,经验证准确率达80%以上。据此,提出了多处大型隧道的设线修改建议,使秦岭、土门关、铁石关、酉水等隧道可以减少或避开6公里(累计长度)以上的大断层破碎带,而路线的长度不增加。其避免不良地质灾害、节约工程费用投入及长远的安全效益是难以估量的。
成果转化 扩大效益
近几年来,我国高等级公路出现的大量工程地质问题迫切要求提高前期工作的质量,因为只有最佳的设计方案才有最高的效益。而遥感地质技术是解决预、工可及初步勘察设计阶段主要工程地质问题的高效手段。把科技成果尽快转化为生产力,取得经济社会效益,是戴文晗同志追求的最高目标。
1998年5月,他带领3个同志应用遥感技术在不到1个半月的时间里,高质量超额完成了生产急需的姜眉路30公里山区复杂路段大比例尺工程地质调绘任务,节约时间40%以上。其中主要成果之一是发现原设计的蒿坪寺隧道有500余米位于大断裂带及破碎的变质片岩中,对隧道危害极大,因此提出了新的方案。按避开300米最严重的断层破碎带估算,可避免百万元以上的损失。该方案受到总工办和设计人员的好评和采纳。
遥感在工程地质调绘中的应用效益使大家认识到它的优势和意义。因此进入1999年以来,陕西省公路勘察设计院在交通厅的支持下,决定全部采用遥感技术进行高等级公路的工程地质调绘工作。1999年首先承担的大规模调绘任务是榆林——靖边130公里沙漠高速公路项目,该路区沙害严重,交通不便,沙丘地形复杂,极易迷失方向,按常规方法不但不能在短期内完成任务,而且难以保证质量。戴文晗同志采用课题研究成果,应用图象信息处理解译与野外验证相结合的方法,用GPS快速准确定位,带领几个年轻人不到一个月就完成了平面图的编制,加上剖面图、遥感图册和报告的编制共2个月时间。与常规方法比较,不但提高野外调查速度5倍多,总体节约时间50%以上,节省了大量人力物力,而且更重要的是调绘质量显著提高。例如对各类沙丘的准确、快速识别,判断活动沙总体运动方向,沙区植被的发育程度等,这几点在公路选线设计中是至关重要的。据此提出的几段路线修改的建议,得到设计单位的赞同和采纳,至少减轻15公里以上沙丘的危害,其优化路线方案的效果和经济社会效益是十分显著的。
接着又连续完成了GZ40禹门口——阎良段高速公路、西安绕城高速公路南段、G240槐树关——勉县段高速公路、安康赵湾——早阳段高等级公路及GZ35靖边——王圈梁段高速公路等项目的大规模遥感工程地质调绘任务,均实现了高速优质,发现了许多处常规方法难以发现的隐伏断裂带、煤矿采空塌陷区、大型滑坡、崩塌等不良地质问题及盐碱化洼地、湖沼等水文地质问题,提出了更合理的、优化了的路线走向,在公路方案选线定位中发挥了关键作用。其减灾、节约效益十分显著,长远效益更是非常重大。
例如汉中槐树关——勉县高速公路的遥感调绘项目,通过遥感分析和调查,基本查清了软土、膨胀土的分布范围,并提出了Ⅲ、IV两条新的方案。Ⅲ方案在西段原设计50公里的范围内,可以将国道主干线缩短15公里,受到院领导高度重视,经总工办路线专业人员论证,认为优势明显,具有很强的可比性。Ⅳ方案则不但缩短国道主干线7—10公里,而且减少了3公里隧道工程量,还可以不失勉县控制点的作用,保持了原I、Ⅱ方案的优点,并且使勉县到汉中的距离缩短了近1公里。该调绘项目的速度效益提高2-3倍,而潜在的质量和节约效益则在亿元以上。
再如靖边——王圈梁段遥感调绘项目,利用1987年和1997年两次扫描不同时相的卫星遥感数据,不但准确的划分了各类沙丘的边界及其演变情况,而且清晰的识别出容易造成公路翻浆问题的盐碱洼地沼泽区,提出了4段新的路线方案,可以减少约4公里翻浆地段的危害,同时节约路线长度2.2公里,还减少了对良田和林区的占用,路线的线形也比较顺畅。该项目调绘成果的潜在综合效益可达五千万元以上。
遥感技术的推广应用,使陕西省公路勘察设计院勘察设计工作在很大程度上取得了主动,提高了信誉和知名度,以往用常规方法调绘,周期长不能及时拿出结果,质量也得不到保证,往往工程地质调绘资料成为补充性文件,起不到应有的作用,严重影响下一步勘察设计工作的质量。现在,遥感调绘的速度和选题都大大提高了,及时满足了下一步工作的急需,对提高公路勘察设计的整体质量起到重要的作用,甚至是关键的作用。院1999年在榆靖线、禹阎线及西安绕城公路南段的工作能够顺利的开展并取得省厅领导的好评,在一定程度上是与遥感技术的及时应用分不开的。
戴文晗同志与课题组开展的遥感研究成果,在公路的勘察设计生产应用中产生了巨大的经济效益和社会效益,而每项遥感调绘的工程费用才几十万元,直接成本又低于常规成本,投入与产出比之大,充分体现了高新技术的高效益、高质量,有很高的推广应用价值。
老骥伏枥志在千里
到交通部门四年,戴文晗从没有休息过节假日。远在江苏七十多岁的老母亲非常想念他,他心中也时刻记挂着体弱多病的母亲。一想起老母亲,思念之情使他忍不住流下了泪来。但一想到工作需要他拼搏,只有抓紧时间才能尽快打开局面。他通过电话与乡亲联系,尽可能多的寄一些费用以尽孝心。
在完成科研和生产任务的同时,他还积极配合厅、院及各勘察设计室的需要,尽自己的全力开展遥感技术服务,常常为了这些加急的服务通宵达旦的工作。想到对公路建设事业有利,他们认为再苦再累也是值得的。几年来,共做影象图40余张(套),直接作图价值达25万元以上,而提出的建设性意见则具有更高的效益。得到了部省厅和设计院领导的赞扬和同志们的好评。
随着公路交通遥感技术工作局面的打开,带领和培养新科技骨干又成他的一项重要任务。戴文晗同志认为:培养年轻科技人才最主要的是有高尚的职业道德观、综合分析及创新能力。作为党员和领头人,他主要用以身作则的方式带动年轻人。在对待工作和个人利益问题上顾大局、不计较得失,对事业有敢于吃苦的献身精神。凡是希望要来遥感中心工作的年轻人,他都明确告诉他们:到这里工作必须准备吃苦,科研工作要求高,常加班,而奖金可能不多。因此,自愿来与他一起工作的年轻人都自觉的养成了踏实的工作态度和努力向上的好作风。这些年青人也同他一样,每天加班工作到晚上11~12点钟,星期天也不休息。目前,这些青年科技人员进步很快,多已具有某方面较强的独立工作能力。现在院遥感计算中心已经发展成为一个高素质的、具有承担重大科技项目的科研生产集体。1999年被评为陕西省交通系统科技工作先进集体。
面对这些成绩,戴文晗同志首先想到的是省交通厅、省科委和院领导的关心支持和大家的帮助。
戴文晗的研究自始至终受到省交通厅、省科委、特别是陕西省公路勘察设计院的领导的高度重视和关怀帮助。他说:“没有各级领导的支持,凭个人要取得这样的成绩是不可能的。”
他是1996年被省交通厅及省公路设计院领导作为重点人物引进的,并专门成立遥感计算中心,让他搞应用研究。为了扶持这个专业的发展,省交通厅乌小健厅长高瞻远瞩,并给予了无微不至的关怀。为了尽快把遥感中心建成设计院的拳头专业,使我省公路勘察上一个新台阶,他在资金、项目上一路绿灯。遥感中心白手起家,从零开始,工作千头万绪。具体负责这项高科技应用研究的交通厅科技处经常来了解情况,讨论技术开发计划,询问工作中的困难,有啥要求,只要提出来就及时解决。省科委领导对这项研究十分重视,为了尽快填补我省公路遥感技术应用这一空白,把该项目列人陕西省科技攻关项目计划,并定期检查指导工作。
设计院领导一班人更是竭力支持遥感技术应用研究。李子青院长清楚地认识到遥感等高新技术的应用,将在很多方面改变公路勘察的技术手段。不但省时省力,而且可以大大提高勘察质量,高新技术的应用将为设计院插上腾飞的翅膀。因此决定把遥感中心作为重点专业之一来发展,从各个方面提供便利条件。首先从关心生活人手,解决了他的待遇、住房问题,使他无后顾之忧。还分调来4名研究生学历的技术人员充实到他的遥感中心。高素质的科研队伍为工作进一步发展创造了良好条件。贾富荣和万振江副院长作为院科技工作的主管领导,对他工作的关心更为具体,协调处理工作中遇到的各种问题。当课题取得一定的成果,就及时决定应用推广。而主管生产的石飞荣副院长则积极安排生产项目,为新技术的推广提供应用空间。其他院领导都在自己力所能及的范围内给予了大力的支持。
上上下下各级领导的关心、鼓励和支持,使戴文晗十分感动。为了不辜负领导的信任和支持尽快出成绩,他夜以继日,全身心地投入到开发研究中。辛勤的汗水终于换来了丰硕的成果。全院仅遥感调绘一项就争取到600多万元的项目费用,其创造的潜在经济效益和社会效益更是数以亿计。
戴文晗同志参加工作三十多年来,一直拼搏在科研生产的第一线,为国家建设作出了突出的贡献。在近二十年从事遥感及3S技术(即:遥感、地理信息系统、卫星定位系统)在资源和公路勘察设计方面的应用研究工作中,高科技使他发挥了更充分作用。尤其近几年来,随着科技的发展和研究工作的深入,在各级领导的支持下,发扬艰苦奋斗的创业精神,使陕西省交通系统遥感及地理信息系统技术从无到有,从开展遥感研究课题到生产实践应用,取得了高水平的科研成果及良好的生产应用效益。目前他领导的遥感计算中心已经发展成为一个高素质的、具有承担重大科技项目的科研生产集体。遥感与地理信息系统技术的开发应用,从基础方面提高了公路勘察设计的质量,有重大的经济效益和社会效益,赢得了领导和同行的普遍赞誉,使陕西省在这一先进技术的应用方面一跃而达到国际先进水平,走在全国同行业的前列。
1999年来,戴文晗同志又承担了交通部和省交通厅下达的新的遥感课题,都列入了重点项目计划,当前又面临国家西部大开发的大好时机,戴文晗同志很有信心搞好遥感与3S技术的进一步开发应用。他决心再接再励,为公路建设科技进步,促进交通事业发展,贡献自己毕生的精力。
遥感技术在陕北沙漠高速公路勘察设计中的应用——靖边沙漠公路设计区卫星遥感影象图