本刊記者 劉承峰

測天量地 導航人生
——記解放軍海軍工程大學邊少鋒教授

本刊記者 劉承峰

邊少鋒教授與年輕教員進行衛(wèi)星導航實驗

地形的起伏，衛(wèi)星的運動，重力的變化，地球空間坐標的數(shù)學關(guān)系，海洋物理場數(shù)據(jù)所隱含的奧妙……這些領(lǐng)域，都有邊少鋒教授執(zhí)著的探索。30余年，他投身大地測量和導航定位領(lǐng)域的研究與教學工作，在測天量地的探尋中，書寫著多彩的導航人生！

投身測量寫春秋

邊少鋒教授所從事的大地測量是研究地球表面和近地空間點位確定數(shù)學關(guān)系及地球重力場的一門地球科學分支學科，可以為資源開發(fā)、空間科學、城市規(guī)劃、導航制導等提供高精度的地理信息。

實際上，邊少鋒與大地測量稱得上緣分匪淺。那是1978年，他以優(yōu)異成績考取解放軍測繪學院大地測量專業(yè)，從此與大地測量結(jié)下深厚情誼。在系統(tǒng)的學習中，他對該學科的興趣日漸濃厚，1982年又以優(yōu)異成績考取了解放軍測繪學院同專業(yè)碩士學位研究生，并于1985年順利畢業(yè)。1988年，他又考入武漢測繪科技大學攻讀博士學位，并于1992年獲得博士學位。

投身大地測量和導航定位領(lǐng)域的教學和科研工作，邊少鋒選擇了勇往直前。

——地球重力場和地球物理場的奇異積分一直是制約地球物理位場正反演精度的一個難點問題，長期以來未能得到很好地解決。經(jīng)過長期思考，邊少鋒與研究人員一起提出一種變換。利用這種變換，可以將以往的奇異積分徹底轉(zhuǎn)化為非奇異積分，極大地提高了奇異積分的計算精度和計算效率。

——橢球面上的計算涉及非常復雜的橢圓函數(shù)的級數(shù)展開式，計算效率低下，精度也比較低，而大地測量則是以橢球面作為其數(shù)學基礎(chǔ)的。為解決這一問題，他們利用計算機代數(shù)系統(tǒng)對大地測量中涉及橢圓函數(shù)展開式的一系列數(shù)學分析問題進行了研究，取得了非常好的效果，將傳統(tǒng)的反問題的數(shù)值形式經(jīng)過復雜的計算代數(shù)分析過程，轉(zhuǎn)化成為了方便統(tǒng)一的符號形式，受到業(yè)內(nèi)同行和前輩的好評。

——高斯投影是一種應用非常廣泛的投影。例如現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)GIS和手機地圖很多是以高斯投影為基礎(chǔ)的。但是，傳統(tǒng)的高斯投影使用級數(shù)展開形式，反解時還需要數(shù)值的迭代形式。使用復變函數(shù)，他們將子午線弧長展開式作復變量開拓，得到了高斯投影非常簡單的形式，將高斯投影表示的基本理論推進到一個新的高度。

——地圖投影是實現(xiàn)地球橢球面到平面表示的一個必須的過程，涉及非常復雜的數(shù)學分析。在這一研究方向，我國已故地圖學家楊啟和曾取得了令國內(nèi)外同行矚目的成績。但是，由于歷史條件的限制，當時許多數(shù)學分析過程是人工完成的，表達式階數(shù)不高，正解有一些小的錯誤，反解為數(shù)值形式。邊少鋒和同事們利用計算機代數(shù)數(shù)學分析代替繁瑣的人工推導，結(jié)果將正反解均表示為統(tǒng)一的符號形式，使其精度得到了極大的提高。此后，他們又將這種方法推廣至不同地圖投影之間的變換。結(jié)果表明，變換公式和過程得到了極大的壓縮和簡化，變換精度甚至有10的4次方至10的5次方量級的提高。這些算法在一定程度上革新了大地測量和地圖投影傳統(tǒng)數(shù)學分析過程的研究手段和方法。

踏實肯干，一步一個腳印，在推進大地測量學科不斷走向新進展的過程中，邊少鋒得到了同行的認可。1995年，他憑借出色的表現(xiàn)獲得德國洪堡獎學金，并赴德國開展合作研究。期間，受到時任德國總統(tǒng)赫爾佐克的親切接見。

與時俱進譜新篇

一位偉大的科學家曾經(jīng)說過“知識是沒有國界的，科學家卻是有祖國的。”1998年，學成歸國的邊少鋒將科學研究與祖國的發(fā)展緊密地聯(lián)系在了一起，立志在大地測量領(lǐng)域有所建樹。

憑借出色的表現(xiàn)，2002年，經(jīng)國家自然科學基金委專家評審和答辯，邊少鋒的研究獲得“國家杰出青年科學基金”資助。至今，該項資助仍保持著海軍院校唯一一項的記錄。近年來，隨著科學研究的不斷深入，他更是與時俱進，將科學探索的方向瞄準了與國計民生密切相關(guān)的領(lǐng)域。

邊少鋒教授告訴我們，地球重力場研究既具有重要的理論意義，也具有非常廣闊的應用天地。天空中各類衛(wèi)星的精確軌道確定離不開高精度的重力場數(shù)據(jù)；地球物理勘探探測地下礦產(chǎn)資源需要更精確的重力場數(shù)據(jù)，因為這些礦藏埋藏于地下，既看不見又摸不著，只有通過重力測量并結(jié)合其他探測手段才有可能分析這些礦藏的地下分布情況。盡管地球重力場的變化并不像地形起伏那樣直觀，但與地形的變化類似，也有很明顯的起伏和變化。特別是在海洋中，隨著海底山嶺、海溝地形的變化，海洋重力場也有相應的變化。利用這種變化可以對水下運動載體進行匹配導航。

衛(wèi)星導航技術(shù)是當今社會令人矚目的發(fā)展日新月異的新技術(shù)，邊少鋒持續(xù)關(guān)注著這一領(lǐng)域。目前，我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)還在建設(shè)完善之中。為了在教材中反映這一新的變化，推動行業(yè)知識的更新與普及，邊少鋒在編著的《衛(wèi)星導航系統(tǒng)概論》一書中對我國北斗系統(tǒng)首次進行了較全面的介紹和分析，跟上了我國衛(wèi)星導航技術(shù)發(fā)展的步伐。該書出版后，被評為“海軍優(yōu)秀教材一等獎”。同時，他帶領(lǐng)的教學小組承擔的《衛(wèi)星導航原理》課程也被評為海軍優(yōu)質(zhì)課程二等獎。在課程教學中，邊少鋒結(jié)合歷史，介紹我國明朝著名航海家鄭和“涉滄溟十萬余里”、“云帆高張”、七下西洋，創(chuàng)下的世界航海史上的輝煌壯舉，也講述了晚清甲午海戰(zhàn)屈辱的教訓，極大地激發(fā)了同學們?yōu)橹腥A民族的和平崛起建功立業(yè)的愛國主義熱情。此外，在教學中，他還善于把國外一些新的教學理念應用到教學中去，及時從因特網(wǎng)上下載最新的教學資料，實行開放式教學，引導學生們積極展開課上討論，激發(fā)思想的火花，啟發(fā)創(chuàng)新思維。

多年來，積極開展科學研究的同時，邊少鋒教授還在國家杰出青年科學基金和國家自然科學基金資助下，勤奮耕耘，筆耕不輟，撰寫了《計算機代數(shù)系統(tǒng)與大地測量數(shù)學分析》、《大地坐標系與大地基準》、《衛(wèi)星導航系統(tǒng)概論》等專著與教材，及時地沉淀了研究成果，得到業(yè)內(nèi)同行的好評。當然，教書育人，培育桃李，更是邊少鋒樂此不疲的一項事業(yè)。近10多年來，他先后培養(yǎng)博士研究生和碩士研究生20余名，為海軍高素質(zhì)人才的培養(yǎng)做出了應有的貢獻。由他指導的博士研究生李厚樸曾多次獲得海軍工程大學創(chuàng)新獎和相關(guān)學術(shù)會議優(yōu)秀論文獎。

人們常說，教師的職業(yè)意味著奉獻，像春蠶，像紅燭。而在邊少鋒教授心里，教師更多地意味著傳承。他總是感恩博士生導師寧津生院士、晁定波教授、碩士生導師黃維彬教授，感恩作為洪堡學者留德期間斯圖加特大學著名的大地測量學家Grafarend（格拉發(fā)倫德）教授，他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、扎實的數(shù)理功底和勤奮的工作作風，都給他留下了非常深刻的印象，在他的學術(shù)成長歷程中乃至人生道路上都產(chǎn)生了積極的影響。如今，他把更多的心血和精力都投入到了對年輕一代的培養(yǎng)和呵護上。

目前，邊少鋒教授還承擔著國家和軍隊的多項重要科研項目。推動測量導航學科前進，服務國家發(fā)展，邊少鋒始終在路上。隨著我國綜合國力的增強，海軍建設(shè)進入新的歷史發(fā)展階段，邊少鋒將以更加飽滿的熱情為海軍測量導航事業(yè)、為海軍高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，做出更大的貢獻！