動植物在地質災害發生前常會有異常表現,而眾靈之長的人類,卻似乎喪失了對自然災害的天然預測能力。因此,人類從未放棄借助外力對地質災害做出預測。時至今日,空間技術的發展加強了人類對自然的觀測能力,如遙感技術、合成孔徑雷達干涉測量技術、無人機等。如果能把先進的空間技術運用到地質災害的預測中,將會大大提高地質災害的觀測和預防水平。
合成孔徑雷達干涉測量技術(InSAR)是新近發展起來的空間對地觀測技術。它是以同一地區的兩張SAR圖像為基本處理數據,通過求取兩幅SAR圖像的相位差,獲取干涉圖像,然后經相位解纏,從相位中獲取地形高程及其形變的空間對地觀測新技術。
長安大學地質工程與測繪學院測繪科學系副主任趙超英教授10余年來潛心研究InSAR技術在地質災害監測方面的應用,為大型工程設計與施工、地理國情監測和地質災害研究提供了及時有效的技術支撐。
“我是一個幸運的人”
趙超英與地質測量的結緣十分偶然。
上個世紀70年代,教育資源稀缺且分布不均,出身農村的趙超英在大學之前可以接觸到的知識僅僅來自課本。對于當時的他而言,“只要能上大學就行”,為求保險,他選擇了冷門的地質測量專業。“興趣是后來培養起來的”,趙超英表示,他屬于“干一行愛一行”的人。
大學期間,趙超英接觸到了豐富的知識,眼界開闊的同時,也認識到了自己的不足。于是,他不斷給自己充電,如饑似渴地吸收知識,不斷開發自己的潛力。“這一點對我這么多年做科研非常有幫助。”直至今日,身為研究生導師的趙超英依然手不釋卷,少年時期知識的匱乏反而使他的學習熱情愈加強烈。
趙超英評價自己“是一個幸運的人”:本科畢業時正逢母校申請到碩士點,成為了母校第一批碩士研究生;碩士期間因表現優異而留校任教;留校一年后又成為母校第一批博士研究生。的確,在人生道路上的三個關鍵點上,趙超英看起來很幸運。但仔細一想,機會總是留給有準備的人,這“幸運”卻又在意料之中了。
愛默生曾經說過:“一心向著目標前進的人,整個世界都給他讓路。”真要說“幸運”的話,可能趙超英最大的幸運就在于遇到了導師張勤教授——張勤老師既是趙超英的研究生導師,也是其科研引路人。碩士期間,趙超英在張教授的指導下,到武漢大學進行調研,同時在陜西測繪局、西安測繪研究所等單位查閱文獻資料,最終完成研究地殼形變場擬合的碩士論文。博士期間,趙超英在張教授的支持下,轉為研究新型雷達技術在地質災害方面的應用,并憑借在香港理工大學1年的研究助理的學習,加上美國地質局路中教授的技術與數據支持,最終順利完成研究領域的轉變,其博士論文還被評為陜西省“優秀博士論文”。在張教授的建議下,趙超英還前往美國地質調查局進行了1年的博士后工作,期間發表了4篇論文,為其深入InSAR國際前沿的最新研究,產生了重要的影響。
現在,趙超英已經是長安大學地質工程與測繪學院最年輕的教授。作為教育部創新團隊的核心成員,他參與1項“973”項目、4項國家自然科學基金項目、30余項省部級和企事業單位合作項目,先后發表學術論文70余篇,其中SCI檢索20篇,被引用300余次,參與編寫行業規范4部、專著1部,并擔任10余個SCI期刊通訊審稿。2014年,趙超英獲得第一屆陜西省“測繪青年科技”獎,2015年又被評為西安市“五四青年”。這一切,使他成為青年學者的勵志榜樣。就像他一直以來秉承的理念,“做好自己的事,不要想著和別人攀比。堅持之后,驀然回首,別人已在你的身后。”
希望工作“越做越少”
趙超英說,從事地質災害監測研究的目的,就是希望通過努力,提高國家的災害研究水平,盡量減少地質災害。“其實我們最希望的是這方面工作可以越做越少。如果能通過我們的工作,哪怕減少一兩次災害,我們的工作就是有意義的。”
2005年至今,趙超英潛心研究新型InSAR技術及其用于多類地質災害監測的理論與技術問題。他以地質災害研究為目標,挖掘InSAR技術的潛力,將地質災害問題與大地測量新技術有機結合,逐步形成自己的學術特色,為地理國情監測、地質災害研究和防治提供了及時有效的技術支撐。
趙超英的研究具有四方面的特色:其一,他系統研究了緩變型地面沉降InSAR監測理論技術方法,并建立了相應的數據處理、精度評定和成果表達體系,研究成果已編入地面沉降監測行業規范;其二,他首次將InSAR技術用于地裂縫災害探測與高精度監測中,獲取了西安和太原盆地地裂縫時間序列以及二維形變成果;其三,他系統研究了InSAR技術對多類地質環境條件下崩滑流災害的探測、監測與機理分析;其四,他融合SAR偏移量技術和干涉技術系統研究了采礦塌陷災害的調查與大形變梯度監測。
趙超英說,他目前的研究成果主要體現在兩方面。“一方面主要是對地面沉降結果的恢復。以汾渭盆地為例,通過InSAR技術把1992年到2015年間多個時間段的地面沉降結果都恢復出來,這個結果在各省市的國土規劃,城市建設等方面都有應用。一些建筑物、道路、地鐵的設計與施工等會根據該成果進行參考。另外一方面是對崩塌、滑坡、泥石流等的探測。以前地質探測采取的方法是光學遙感影像,需要專業技術人員的經驗,且誤判率比較高,需要專業隊伍去野外調查,作業強度比較大。現在我們把它當作潛在的災害去研究,應用得比較成功,國內目前主要在黃土高原和西南山區等地的滑坡進行推廣。”
趙超英所在的團隊由張勤教授領頭,現在有11位教師,10多個博士,二三十個碩士。趙超英笑稱,團隊這么大是因為“凝聚力強,大家來了就不愿意走了”。在這個團隊中,大家都有自己所擅長的工作,每個人都能為集體發揮作用,“這是最好的狀態”。
除了目前在研的項目,趙超英帶領的團隊計劃從2016年開始,將重點轉移到三峽庫區和金沙江庫區,關注流域災害的問題。“庫區的大壩每年水位的變化有幾十米甚至上百米,我們要研究水位變化對庫區、庫岸的坡體,甚至對移民城鎮的穩定性有什么影響。”
“凡人名言”不怕苦
趙超英十多年來扎根教學一線,在探索科研之外,也為教育無悔付出。桃李不言,下自成蹊。作為一名教師,他愛崗敬業,先后3次被評為長安大學“優秀教師”。作為測繪系副主任,他先后組織開展了“測繪講壇”“博士論壇”等學術活動,在系里營造了濃厚的學術氛圍。
趙超英極為重視教學與人才培養。他認為,中國幅員遼闊,地質災害眾多,一個人的力量是有限的,根本顧及不過來,要培養更多的專業人才。“我們系每年有七八十個研究生,如果把他們都培養得很優秀,對這個領域的發展將起到巨大的作用。”他補充道。
“每個學生從碩士入門,我都會給他們建立一個電子檔案,每次他們提交給我的工作進展都會記錄在案。平時我會給他們一些讀書的建議,在每周讀書會上互相討論。我自己精力比較充足,管得比較細,他們研究項目的每個步驟我都了然于心。”提及和學生的關系,趙超英信心十足:“我對學生是嚴,但是學生還是比較喜歡我的,因為都知道我是為了他們將來過得更好。”
趙超英笑言自己是個平凡人,但也總結了很多“凡人名言”。他教導學生要堅定研究方向,“如果你知道自己往哪個方向去,所有人都會為你讓路;但如果你不知道自己往哪個方向去,那么所有的風都是逆風。”
提到科研的艱苦,趙超英興味盎然地說:“說到‘苦,怕苦就會苦一輩子,不怕苦只會苦半輩子。”他解釋道:“如果看到一個東西覺得太苦了,就想拖一拖、推一推、避一避,那你一輩子都是這樣的。因為人生總是有苦,困難總是存在的。但如果不怕苦,熬過了這段苦之后,吃苦的能力就提高了,很多在其他人看來是困難的事情在你看來就不再是困難了。”
趙超英的“不怕苦”,讓他成為了“平凡中的不平凡”。在他的指導下,相信會有更多優秀的學者脫穎而出,為地質災害監測事業添磚加瓦。