Akademiker Li Deren hat 2023 den höchsten nationalen Wissenschafts- und Technologiepreis gewonnen! Er hat Chinas Vermessungs-, Kartierungs- und Fernerkundungswesen von einem großen zu einem starken Land vorangetrieben …

Am 24. Juni 2024 wurde der höchste nationale Wissenschafts- und Technologiepreis 2023 bekannt gegeben. Diese Auszeichnung wurde dem Akademiker Li Deren von der Universität Wuhan für seine herausragenden Beiträge auf dem Gebiet der geografischen Informationswissenschaft zuerkannt.

Als international renommierter Wissenschaftler auf dem Gebiet der Vermessung und Fernerkundung hat sich Akademiemitglied Li Deren während seiner fast 40-jährigen wissenschaftlichen Forschungskarriere für die Verbesserung der Möglichkeiten meines Landes zur Fernerkundung der Erde eingesetzt und herausragende Beiträge zur Umwandlung meines Landes von einem bedeutenden Land der Vermessung und Fernerkundung in ein starkes Land der Vermessung und Fernerkundung geleistet. Werfen wir einen Blick auf die wichtigsten wissenschaftlichen Forschungsergebnisse dieses Master-Absolventen der Geographischen Informationswissenschaft.

Neulinge: Lösung des jahrhundertealten Vermessungsproblems

Im Jahr 1982 entwickelte der Akademiker Li Deren während seines Studiums an der Universität Bonn in Deutschland als Erster die Methode der gewichteten Iteration zur Ableitung des groben Fehlerorts aus der Schätzung der Varianz nach dem Aposterior-Modell. Diese Methode wird in der Messtechnik-Community als „Li-Deren-Methode“ bezeichnet .

Später, während seiner Promotion an der Universität Stuttgart, begründete er die Theorie der Fehlerunterscheidbarkeit und Methoden zur Erkennung systematischer Fehler und grober Fehler und löste damit ein jahrhundertealtes Problem der Messtechnik. Für diese Leistung erhielt er die höchste Punktzahl in der Geschichte der Doktorarbeiten an der Universität Stuttgart und wurde 1988 mit dem „Lufthansa Aviation Surveying Award“ ausgezeichnet.

Wie also verstehen wir die „Li Deren-Methode“ im Allgemeinen?

Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, ein großes Puzzle mit Tausenden von Teilen zusammenzusetzen, die riesige Mengen von Messdaten von Satelliten oder Flugzeugen darstellen. Ihre Aufgabe besteht darin, diese Puzzleteile präzise zusammenzusetzen, um ein vollständiges Bild der Erdoberfläche zu erstellen. Klingt einfach, oder? Doch hier liegt das Problem: Manche Puzzleteile könnten von unartigen Kindern zu Hause heimlich vertauscht worden sein (das ist der „grobe Fehler“), manche könnten aufgrund kleinerer Probleme im Produktionsprozess leicht verformt worden sein (das ist der „systematische Fehler“) und manche könnten aus verschiedenen Gründen leicht von der richtigen Position abgewichen sein (das ist der „zufällige Fehler“).

Jetzt müssen Sie die Fehler finden und korrigieren, ohne zu wissen, welche Puzzleteile falsch sind, und gleichzeitig das Puzzle so genau wie möglich vervollständigen. Mit diesem Problem sind Gutachter schon lange konfrontiert. Die Methode von Li Deren ist wie ein intelligenter Assistent, der Ihnen hilft, dieses komplexe Problem Schritt für Schritt zu lösen:

Zunächst wird ein kurzer Blick auf alle Puzzleteile geworfen, um diejenigen zu identifizieren, die offensichtlich falsch sind (Grobfehlererkennung). Anschließend wird jedes Puzzleteil sorgfältig auf leichte Deformationen oder systematische Abweichungen geprüft (systematische Fehlererkennung). Als nächstes berechnet es mathematisch, wo jedes Teil hingehört (eine bestmögliche Schätzung), wobei die Beziehungen zwischen allen Puzzleteilen berücksichtigt werden. Schließlich durchläuft es diesen Prozess immer wieder und wird dabei jedes Mal präziser, bis es die beste Lösung für das Rätsel findet.

Die Einzigartigkeit der Methode von Li Deren besteht darin, dass sie diese verschiedenen Fehlertypen gleichzeitig verarbeiten und dabei die Genauigkeit kontinuierlich verbessern kann. Es ist, als wäre man ein Superspieler, der nicht nur Fehler im Puzzle korrigieren kann, sondern beim Vervollständigen des Puzzles auch nach und nach sieht, wie das gesamte Bild aussieht. In der realen Welt hilft es Wissenschaftlern, präzise geografische Informationen aus riesigen Mengen von Messdaten zu extrahieren und bietet ein leistungsstarkes Werkzeug zum Zeichnen genauer Karten, zur Überwachung von Erdveränderungen und mehr.

Rückkehr nach China nach dem Studium: Führende Fernerkundungstechnologie auf dem Weg zum Weltniveau

Nach seiner Rückkehr nach China beschleunigte der Akademiker Li Deren sein Forschungstempo und führte sein Team dazu, weiterhin grundlegende theoretische und wichtige technologische Innovationen durchzuführen. Im Jahr 1991 schlug er die Theorie der „3S-Integration“ (GNSS Global Satellite Positioning System, RS Remote Sensing, GIS Geographic Information System) vor, die international Anerkennung fand. Das moderne geografische Fernerkundungssystem, das durch die 3S-Integration entstanden ist, hat der Menschheit auch dabei geholfen, einen historischen Sprung in der integrierten mobilen Messung auf der Grundlage von Himmels- und Bodeninformationen zu machen. Als nächstes geben wir eine kurze Einführung in diese Technologien.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten ein Paar „Superaugen“, mit denen Sie nach Belieben hinein- und herauszoomen, Wolken durchdringen und sogar durch den Boden sehen können. Diese Augen können nicht nur jedes Detail auf der Erdoberfläche sehen, sondern auch deren Position genau kennen und deren Veränderungen in Echtzeit analysieren. Dies ist die Magie des modernen geografischen Fernerkundungssystems.

Das System besteht im Wesentlichen aus drei Teilen, genau wie die drei Superkräfte eines Supermenschen:

Fernerkundung (RS) ist wie Supermans „Hellsehen“. Mithilfe von Sensoren an Satelliten, Flugzeugen und sogar Drohnen können wir Bilder und Daten der Erdoberfläche aus großer Höhe erhalten. Diese „Augen“ können sichtbares Licht, Infrarot und sogar Radarwellen sehen. Sie können Wolken durchdringen, nachts arbeiten und sogar unter die Oberfläche „sehen“.

DMSP-Satellit, dessen OLS-Sensor die Verteilung des Nachtlichts erfassen kann (Bildquelle: Wikipedia)

Das Globale Navigationssatellitensystem (GNSS) ist wie Supermans „Ortungsgerät“. Durch Satellitenortungssysteme wie GPS und Beidou können wir den Standort jedes beliebigen Punktes auf der Erde genau bestimmen. Seine Leistung ist so präzise, ​​dass es sogar kleinste Bewegungen der Erdkruste messen kann.

Bodenspurkarte des BeiDou-M5-Satelliten (2012-050A). Die weißen Punkte stellen die Standorte zu bestimmten Zeiten dar und die von weißen Linien umgebenen Bereiche stellen die Servicebereiche an diesem Standort dar. (Bildquelle: Wikipedia)

Das Geographische Informationssystem (GIS) ist wie Supermans „Hochleistungsgehirn“. Es kann die riesigen Datenmengen aus „Clairvoyance“ und „Locater“ speichern, analysieren und visualisieren und komplexe geografische Informationen in für uns leicht verständliche Karten oder 3D-Modelle umwandeln.

Ein klassisches Beispiel für ein GIS: John Snows Karte aus dem Jahr 1855, die Fallhäufungen während der Choleraepidemie von 1854 in London zeigt. (Bildquelle: Wikipedia)

Diese drei „Supermächte“ haben sich zum modernen System der Fernerkundung in der Geographie zusammengeschlossen. Es ermöglicht uns, unseren Planeten aus allen Richtungen, aus mehreren Winkeln und mit hoher Präzision zu beobachten und zu verstehen. Wenn sich beispielsweise eine Naturkatastrophe ereignet, kann dieses System schnell detaillierte Informationen über das Katastrophengebiet liefern und so den Rettungsteams dabei helfen, effektiver zu arbeiten.

In der Stadtplanung kann es detaillierte Daten zu Gelände, Gebäuden und Bevölkerungsverteilung liefern, die den Planern helfen, fundiertere Entscheidungen zu treffen. In der Landwirtschaft kann es das Pflanzenwachstum überwachen, Erträge vorhersagen und sogar eine präzise Düngung steuern.

Mit der Entwicklung der Technologie werden moderne geografische Fernerkundungssysteme immer intelligenter. Wenn künstliche Intelligenz hinzugefügt wird, kann sie nicht nur „sehen“, sondern auch „verstehen“, was sie „sieht“. In Zukunft könnte es zu einem echten „Erdgehirn“ werden, das uns hilft, unsere Heimat besser zu verstehen und zu schützen.

Im Jahr 2003 schlug der Akademiker Li Deren als Führer dem Land vor, „in meinem Land ein hochauflösendes Erdbeobachtungssystem aufzubauen“, was zu einem der 16 größten wissenschaftlichen und technologischen Projekte des Landes wurde. In den folgenden 15 Jahren führte er das Team durch die Durchführung von Systemdemonstrationen, technischer Forschung, Systementwicklung und wichtigen Anwendungen und brachte so das hochauflösende Erdbeobachtungssystem meines Landes von Grund auf zur Exzellenz.

Der obere Teil ist die passive Fernerkundung, dargestellt durch die Fernerkundung mit sichtbarem Licht, die passiv elektromagnetische Wellen empfängt, die von Bodenobjekten ausgesendet oder reflektiert werden; der untere Teil ist die aktive Fernerkundung, dargestellt durch Mikrowellenfernerkundung, die aktiv elektromagnetische Wellen aussendet und reflektierte Signale empfängt (Bildquelle: Wikipedia)

Ziel: Chinas „östliche Augen“ schärfen

Um das Niveau der Fernerkundungstechnologie in meinem Land weiter zu verbessern, leitete Akademiker Li Deren das Team, um Schlüsseltechnologieforschung zum integrierten weltraumgestützten Echtzeit-Informationsdienstsystem (PNTRC) für „Kommunikation, Navigation und Fernerkundung“ durchzuführen, startete die wissenschaftlichen experimentellen Satellitenprojekte der Luojia-Serie und entwickelte und startete erfolgreich vier Satelliten der Luojia-Serie.

Zukunftsweisender ist, dass der Akademiker Li Deren den Aufbau des intelligenten Fernerkundungskonstellationsprojekts „Eastern Eye“ förderte . Im April 2022 wurde die erste Phase des intelligenten Fernerkundungskonstellationsprojekts „Eastern Wisdom Eye“ offiziell gestartet. Am 3. Februar 2024 wurde der von Li Deren als Chefwissenschaftler entwickelte Satellit Oriental Wisdom Eye High-Resolution 01 erfolgreich gestartet und in den kommerziellen Betrieb genommen. Dies stellt einen großen Fortschritt im integrierten intelligenten Fernerkundungssatellitensystem meines Landes dar.

Der „Eastern Wisdom Eye High Resolution 01 Satellite“ (auch bekannt als „Yantai-2“) wurde mit der Trägerrakete Jielong-3 Yao-3 erfolgreich in die Umlaufbahn in den Gewässern von Yangjiang in der Provinz Guangdong, China, gebracht (Fotoquelle: Wuhan University News Network).

Abschluss

Von der Lösung des jahrhundertealten Problems der Vermessung bis hin zur Führung der Fernerkundungstechnologie meines Landes, um auf das Weltniveau aufzuschließen; Von der Förderung des intelligenten Fernerkundungskonstellationsplans „Eastern Eye“ bis hin zur Ausbildung einer neuen Generation von Talenten in den Bereichen Vermessung, Kartierung und Fernerkundung hat Akademiker Li Deren seine Weisheit und seinen Fleiß eingesetzt, um die sprunghafte Entwicklung der chinesischen Vermessungs-, Kartierungs- und Fernerkundungsbranche voranzutreiben. Seine wissenschaftliche Forschungskarriere ist nicht nur ein Beweis für das beharrliche Streben eines herausragenden Wissenschaftlers, sondern unterstreicht auch den erhabenen Geist chinesischer Wissenschaftler und Techniker, die an die Spitze gelangen und dem Land dienen wollen.

Er sagte: „Die Wissenschaft soll dem Vaterland dienen.“ Dieser Geist wird auch weiterhin mehr chinesische Wissenschaftler dazu inspirieren, zum Aufbau eines starken Landes in Wissenschaft und Technologie beizutragen.

Planung und Produktion

Quelle: Science Popularization China

Autor: Guo Fei, Universität Yantai

Produzent: China Science Expo

Herausgeber: Yinuo

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin