导航定位的发展史就是人类科学不断扩展的历史。从天文观星、指南针，到如今智能手机应用中便捷的导航定位服务，人类对最佳导航定位手段的求索从未止息。在午后的珞珈山下，指引我们在武汉大学校园中穿行、寻找采访地点的导航定位技术，正是本期专访嘉宾——武汉大学卫星导航定位技术研究中心主任、湖北珞珈实验室首席科学家、二级教授、博士生导师姜卫平的研究领域。
姜卫平教授长期致力于卫星大地测量学理论与应用研究，研究方向包括：高精度卫星导航定位、卫星测高、卫星重力等，主持国家重点研发计划、863计划等科研和工程项目80余项，获国家科学技术进步二等奖3项，省部级科技进步特等奖3项；是国家有突出贡献的中青年专家和国务院特殊津贴专家，获光华工程科技青年奖、中国青年科技奖，入选国家“万人计划”领军人才、国家百千万人才工程、国家中青年科技创新领军人才，兼任中国卫星导航定位协会副会长、教育部科技委委员、中国测绘学会位置服务工作委员会主任、自然资源部导航与位置服务重点实验室主任，也是《中国科学》《测绘学报》《Geodesy and Geodynamics》等期刊编委以及国际大地测量协会（IAG）和欧洲地球科学联合会（EGU）成员。在美丽的武大校园，姜教授接受了我们的专访。
01、成长的导航
1991年，湖南省、海南省与云南省迎来了全国恢复高考后的第一次改革，三省作为试点设置了四个科目组、每组考四科的“4×4”模式。彼时正是应届考生的姜卫平由于高考失误，最终服从调剂考入了武汉测绘科技大学（下文简称“武测”），成为大地测量系的本科生。回顾这段经历，姜卫平坦言，“按照我的成绩本来是可以上更好的大学，但是因为考数学的时候脑子有点贫血，一片空白，没考好”。对于大地测量学这个专业，当时包括的姜卫平在内的许多人仍有抵触，“当时我伯父问我考什么专业，我说大地测量，他说那还上什么，我一眼就知道这块地多大，是十亩地还是二十亩地，还测什么”。进入大地测量系后，迷茫了一个学期的姜卫平，在第二个学期开始了反思，“因为也回不去了，所以我就抱着既来之则安之、三百六十行行行出状元的态度去学习，这一学就发现，这里面有很多的乐趣，有很多的创新。”1995年，本科毕业的姜卫平继续留在武测，保送大地测量学与测量工程的硕士研究生。2001年，姜卫平在武汉大学获得大地测量学与测量工程博士学位。回顾在大地测量领域一路的求学，姜卫平觉得自己认定这个专业的原因有二。其一是大地测量在测绘学科中的基础地位，姜卫平向我们介绍，“大地测量是一门研究和描述地球形状及外部重力场的学科，是测绘的基础学科，包括定位、地球的形状及其描述、重力场、高程基准，这些都是由大地测量来做的”。其二则是刘经南院士、李建成院士两位老师的引领。姜卫平表示，刘经南院士主要研究卫星导航定位，李建成院士主要研究地球重力场，两位老师对于测绘学科的认识不仅深刻，而且很有前瞻性，带领自己进入到了这个学科之中，对自己的影响非常大。
同时，作为扎根在武大（武测）三十余年的大地测量领域学者，姜卫平认为武大（武测）这个平台对自己从学子到学者的成长发挥了重要的作用。首先是武大（武测）的测绘专业作为世界“测绘教育之都”，其尖端实力给了自己很大的自信，“带给我们的第一点肯定是自信心，我们在最好的学科里学习，不学好都不好意思啊”。其次则是武大（武测）测绘专业具备的雄厚师资，老师们渊博的知识、高尚的品德师德与人格魅力，持续影响与引领着一代又一代的测绘学子。再者就是武大（武测）提供了丰富的机会，让学生可以参加很多国家的重大项目与国际的学科前沿课题，这样才能有更多施展自己才华的地方，“让我们有机会去创新、去努力，去为国家做贡献，为学科做贡献”。
02、科研的坐标
武汉大学卫星导航定位技术研究中心（下文简称“中心”）一直瞄准北斗卫星导航系统建设战略、导航与位置服务应用等国家重大需求，积极开展卫星导航定位与相关领域的理论与方法、软件研制、硬件开发与工程实践等工作，获得了一大批具有国际先进甚至领先水平的科研成果，是国家卫星定位系统工程技术研究中心以及国际全球卫星导航系统服务组织（IGS）三大数据与分析中心之一，获“北斗二号卫星工程建设”突出贡献集体奖。回顾我国北斗卫星导航系统的发展，作为中心主任的姜卫平首先表达的是感谢，“我们武汉大学卫星导航定位技术研究中心非常有幸，感谢国家、感谢遇到这个时代，让我们有机会全程参与了北斗系统的建设”。
姜卫平向我们介绍，一个卫星导航系统的组成包括空间的卫星系统、地面的基准站以及终端的用户设备，“像北斗这样的系统，大家往往关注的是整个卫星系统是怎么建设的，但是系统建好之后怎么用也同样重要。我们就是在应用上发挥了很大的作用”。2013年3月，中心与原湖北省测绘局组织建设的首个北斗卫星导航地面增强网——北斗地基增强系统湖北示范项目开启试运行，并通过了以北斗全球卫星导航系统总设计师孙家栋院士为首的验收委员会验收，项目总体指标达到国际先进水平，首次在专业应用领域实现厘米级精确定位。武大在北斗卫星导航等诸多领域实现了技术突破和领先，北斗卫星轨道确定精度世界第一。姜卫平总结说，中心在“北斗的产业应用方面，包括从上游的芯片到终端平台、软件平台，我们都做了一些事情，也是为国家的北斗发展做出我们自己应做的贡献吧”。2023年3月16日，湖北省举行科技创新大会，会上颁发了2022年度湖北省科学技术奖，姜卫平教授及其团队和中铁大桥科学研究院有限公司等单位的《多源融合的北斗实时高精度监测技术与重大工程应用》项目获科技进步奖一等奖，这也成为这位学者及其团队在北斗应用领域累累硕果的最新注脚。
在《测绘学报》2022年7月刊中，姜卫平、李昭、刘经南等合著文章《大地测量坐标框架建立的进展与思考》，阐述了全球及区域地心坐标框架建设的最新进展及局限性，并强调“研究建立顾及非线性变化的１毫米级坐标框架，不仅是大地测量学21世纪的学科挑战，也是我国坐标框架建设的目标”。有关建立顾及非线性变化的1毫米级坐标框架，姜卫平以三个“最”——“最基础、最先进、最前沿”来描述其在大地测量中的重要性，“大地测量最主要的任务就是建基准，包括坐标框架、高程基准。这篇文章讲的就是三维的、高精度的、动态的坐标框架，它是为三维的空间信息的表达提供一个基础”。具体而言，姜卫平认为建设１毫米级坐标框架有以下这些意义，一是监测地球系统毫米级的动态变化，需要1毫米级的坐标框架。“人就生活在地球上，科学技术就是要不断地以更高的精度、更多的知识面去了解和认识我们的地球，这个很重要”。二是精确的、大范围的、长距离的工程建设需要更加精确的卫星定位技术支撑。目前的卫星定位技术作为成熟技术，已经可以在全球实现平面3—5毫米、高程5—6毫米的精度，但要全面实现1毫米级精度的定位仍需要搭建更精确的模型。而姜卫平也向我们表示，建立高精度的坐标框架仍面临着三个因素的影响，一是毫米级的测量本身仍然会产生误差，即测不准；二是由于坐标框架的具体表现是在地面建站，而站是与地球固连在一起的，因此地球的板块、大气和地下水的运动会产生误差；三则是其他的噪声。目前，姜卫平团队已经能够实现了复杂环境下局部的1毫米级监测，还与国外学者合作建立了世界上最高精度的环境负载模型，并首次建立了严密的三维噪声模型，实现了国际领先。
03、人才的基准
对于人才的培养，姜卫平有着丰富的经验与心得。在指导学生的方面，姜卫平表示，自己的方法主要有两种。其一是因材施教。相对于由导师指定合适的课题的培养模式，姜卫平更主张先与学生进行探讨发展方向，尊重学生作为成年人的独立性，“学生上大学的时候十八岁了，已经是成年人，自己内心深处想干什么，兴趣爱好是什么，你告诉我，不要受外界影响。当然你自己不一定认识到自己，我们进行讨论，然后我就想尽一切办法来培养你往这个方向发展”。而对于兴趣方向不在自己指导范围内的学生，姜卫平坦言自己也不是万能的，但会重视学生自己的选择，“我做不到，那我请一个会的导师帮他们，一起来指导”。其二则是希望学生都能“做一个优秀的人”，而如何定义“优秀”，姜卫平有着独到又精彩的见解。姜卫平觉得，“做大学问、当大官、发大财”这种世俗意义上的优秀通常很难做到，但面对世俗意义上的优秀的人不必自卑或谄媚，因为另外一种优秀也很难做到，那就是“当一个普普通通的、开开心心的、有一定能力的、有责任感的人”。姜卫平表示，只要能够做到快乐自信、对社会有贡献、本职工作能获得身边人们的认可，这就是优秀的人，“我希望我所有的学生，都能做到快乐、优秀，这个优秀打个引号吧”。凭借着对学生的全力引航与悉心指导，2020年12月15日，姜卫平荣获武汉大学学生评选出的“我心目中的好导师”称号，可谓对这位优秀师者的认可与嘉奖。
而对于整个学科人才队伍的建设，姜卫平身处国家级科研机构，有着自己的思考。党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”。姜卫平则认为大学是这三者结合得最好的一个结合点，但以往本科生的培养，主要在院系通过书本和课堂教学来培养，这会导致三大问题，一是书本知识的时效性差、创新性弱，与学科发展前沿不挂钩；二是课堂教学与具体的社会需求不挂钩，学生对社会需求不了解；三是缺乏国际平台，竞争性不强。针对这一系列问题，2021年11月14日，郭迟、姜卫平、刘经南等在《光明日报》发表文章《在科研实践中培养“双创”人才——国家级科研机构培养大学生的探索》，介绍了国家卫星定位系统工程技术研究中心、测绘遥感信息工程国家重点实验室等顶级科研机构开展大学生科技创新能力培养的实践。姜卫平向我们简单介绍了其“四维融合、三优同创”的实践方法。“三优同创”即利用国家级科研机构所具备的优秀人才、优秀平台、优秀项目发挥“聚集效应”，与学生协同创新。而“四维融合”则是在学生的“创新、创造、创业”中实现科教融合（用一流科研和学科资源提高双创教育起点）、产教融合（用高水平产业资源筑高双创平台）、知识融合（用科技最新成果和跨界教学手段增强学生前沿科技知识）、国际融合（用丰厚国际学术资源提升全球竞争力）。姜卫平表示，“我们明确提出了把科研平台，特别是国家级平台，跟大学生培养联系起来，这也算是一个创新吧”。这一创新成果于2023年获得了国家教学成果二等奖。
04、未来的方向
姜卫平在高精度卫星导航定位、坐标框架、卫星海洋测绘等领域深耕多年。谈及所在领域未来的发展方向，姜卫平首先介绍了在《新时代的中国北斗》白皮书中提到的三个“更加”——“更加泛在、更加融合、更加智能”。“更加融合”即以北斗为核心，并通过与移动通信、低轨通信、传统惯性导航等深度融合来进行融合定位，以实现室内室外的无缝定位，而“更加智能”即在定位导航授时服务中充分利用大数据、人工智能、云计算等新技术，并最终实现“更加泛在”。姜卫平充满信心地表示：“人类活动80%以上的信息与空间位置有关，而北斗卫星导航系统能够提供精准的位置与时间。换句话说，只要是用到位置和时间的，所有的领域都可以用。以后北斗系统的应用会非常广泛，只有想不到的，没有做不到的。”而对于坐标框架，姜卫平期盼能率先在某个省份实现1毫米级的坐标框架，通过从区域到全球的形式推进1毫米级坐标框架的建设。在卫星海洋测绘领域，姜卫平的希望则是能通过海洋测绘获取更精细的海洋地理信息，为海洋经济建设和海洋权益保障提供测绘地理信息方面的保障和支撑，“为国家的海洋强国建设、为人们认识海洋提供保障”。
在2023年全国两会上，中国科学院院士、武汉大学校长张平文委员建议，在“交叉学科”门类增设“导航技术”一级学科，鼓励高校设置“导航工程”本科专业及学位点，建立完整学科体系。姜卫平向我们介绍，目前导航定位分属于两个一级学科，分别是“控制科学与工程”一级学科下的“导航、制导与控制”二级学科，以及“测绘科学与技术”一级学科下的“导航与位置服务”二级学科。而当前导航技术发展的瓶颈就在于缺乏复合型导航技术人才，“因为导航定位光有测绘技术不行，如果应用到交通、通信、水利等方面，也要有相应的人才”。因此，从实际需求出发，在交叉学科中成立“导航技术”一级学科，以培养学科建设和国家需求所短缺的人才，才能更好地推动导航技术的发展，更好地推动导航与位置服务产业的发展。而对于“导航技术”建设一级学科已经具备的条件，姜卫平以“技术驱动、需求牵引”八字概括，一方面，随着北斗卫星导航系统的建设与相关导航定位技术的持续发展，“导航技术”成为一级学科的技术条件已然成熟。另一方面，正如习近平总书记2021年在致首届北斗规模应用国际峰会的贺信中指出的，“当前全球数字化发展日益加快，时空信息、定位导航服务成为重要的新型基础设施”，无论是如深空探测、深海探测等科学研究，还是数字化经济的蓬勃发展，抑或是如智能汽车等日常生活中的技术应用，都对导航技术提出了新的更大需求。
最后，谈及广东测绘事业的发展，姜卫平表示自己与广东测绘非常有缘，“很多科研成果都是在广东得到了验证”。姜卫平向我们介绍，广东省实现了国内第一个城市卫星导航定位连续运行基准站系统CORS（深圳）、第一个省级CORS、第一个优于5厘米精度的省级大地水准面、第一个城市1厘米级大地水准面（东莞），这些“第一”都显示出广东省在CORS、大地水准、高程基准等基础测绘建设方面走在了全国前列。早在1998年，姜卫平就参与了我国第一个城市CORS——深圳市连续运行卫星定位服务系统（SZCORS）的建设。此后，姜卫平又陆续主持或参与了包括东莞、广州、珠海、中山等粤港澳大湾区城市以及广东省全省的相关项目建设。姜卫平认为，广东省未来测绘技术的重要发展方向之一是建设数字时空基准，包括在广东率先建成1毫米级的坐标框架、1厘米级的数字高程基准和1纳秒级的授时基准，以更好地为时空信息和定位导航等新型基础设施建设服务，更好地为广东省数字经济服务，更好地为广东省高质量发展服务。
转自：中国测绘学会
来源：《测绘时空》；广东省测绘学会
