玩轉(zhuǎn)地球
——記中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所副研究員譚劍

本刊記者 宋 潔

致力遙感研究的譚劍

早在2005年，谷歌地球面向全球推出，就把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在了一個地球的三維模型上。利用google earth你可前往世界任何地方，查看衛(wèi)星圖像、地圖、地形、3D建筑物等，探索豐富的地理內(nèi)容，保存參觀場所并與他人分享。

數(shù)字地球是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶運用海量地球信息對地球進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，并利用它作為工具來支持和改善人類活動和生活質(zhì)量。

“這個研究領(lǐng)域非常有意義，用途非常多。”譚劍向記者介紹，“數(shù)字地球是直接把整個地球作為一個空間范圍，用數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理相關(guān)信息，我們的這個思想比谷歌地球還要早。”

最終走上數(shù)字地球信息系統(tǒng)領(lǐng)域的研究道路，這對譚劍可謂一波三折。從學霸落入中國地質(zhì)大學資源學院，讀研時又被調(diào)劑到華中農(nóng)業(yè)大學土地管理學院從事土地管理研究，但譚劍始終沒有放棄。直到2005，他如愿考入了中科院遙感所數(shù)字地球與導(dǎo)航研究室?guī)煿プx博士。讀博期間，受到導(dǎo)師楊崇俊研究員的深深影響，“他始終有做事的使命感，不僅非常努力而且非常有毅力。”

2008年博士畢業(yè)以來，譚劍就一直從事數(shù)字地球相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計和關(guān)鍵算法的科研工作，參與和承擔多項國家自然科學基金、“863計劃”、科技支撐項目，涉及安防、大遺址仿真重建、高性能地圖服務(wù)、虛擬地學要素等；在網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)、三維可視化系統(tǒng)研發(fā)、算法分析和并行處理、空間信息模型等方面發(fā)表多篇學術(shù)論文，累計開發(fā)了10余套二維、三維軟件系統(tǒng)；研發(fā)了多個涉及三維空間信息存儲、數(shù)據(jù)傳輸和可視化交互的關(guān)鍵算法；對三維仿真技術(shù)前沿及基于GPU的數(shù)值運算領(lǐng)域有較深入的了解，是國內(nèi)OpenScenegraph早期研究者之一。

用空間信息系統(tǒng)技術(shù)把大運河沿線的空間信息、文物信息串聯(lián)起來，這本身對文物管理來說是一個很大的幫助。譚劍和團隊通過采集沿線空間數(shù)據(jù)，做出三維信息系統(tǒng)，對大運河遺址虛擬場景建模，雖然過程繁瑣辛苦，但最終成果得到了文物局和相關(guān)專家的一致認可和高度評價。

如果說大運河這項工程是“粗活”的話，那么三維安保系統(tǒng)則是“瓷器活”，每個代碼都要確保安全和可靠。連續(xù)數(shù)月全封閉式的開發(fā)，譚劍說不僅在技術(shù)層面得到鍛煉，更讓自己坐得住冷板凳，無論在什么情況下都能鉆研下去。日日夜夜的堅持，譚劍和團隊做出的三維安保系統(tǒng)發(fā)揮出了重大作用，并為我國重大會議、60周年閱兵慶典、國家領(lǐng)導(dǎo)人出訪等提供強有力的安全保障。

而讓譚劍感到比較自豪的研究，莫過于“用GPU做物理粒子的模擬運算”取得的創(chuàng)新性成果。目前，這一算法在國內(nèi)處于先進行列。

硬件的選用決定了軟件源的書寫，譚劍利用GPU硬件網(wǎng)格矩陣天然并行式的特點與物理運算結(jié)合，從技術(shù)角度到應(yīng)用角度實現(xiàn)對自然現(xiàn)象的空間仿真，成功仿真出降雨在復(fù)雜地形的實時交互，及其匯流過程。

把文化遺產(chǎn)和數(shù)字地球相結(jié)合，研究祖國的大好河山，也是譚劍的興趣所在，他已在三維古建筑空間信息存儲和數(shù)據(jù)傳輸方面做出了創(chuàng)新性成果，譚劍希望在數(shù)字地球的基礎(chǔ)上，能對現(xiàn)代建筑提出模式和范式，把研究應(yīng)用到實際中。

“要做實際的問題，哪怕是細節(jié)上的改善。”這是譚劍的科研態(tài)度。一路走來，要感謝的人太多，譚劍始終記著對自己有知遇之恩的中科院遙感所范湘濤研究員的話：“一切都離不開科學院這個平臺和各級領(lǐng)導(dǎo)支持，關(guān)鍵時刻不能掉鏈子。”譚劍說：“我沒有高大上的理想，只是好好干，不混日子。”