「科学家的故事」一位卫星导航应用领域的追梦人

6月23日，我国自主研制的第55颗北斗导航卫星，在西昌卫星发射中心成功发射。至此，中国北斗卫星导航系统完成全球组网星座部署，即将为全球北斗用户提供定位、测速、授时和短报文通信等服务。下图这位年逾七旬的长者，正是北斗系统专家组的“追梦人”之一——大地测量与卫星导航科学家、武汉大学老校长刘经南院士。我们在这里转发著名作家刘益善先生8年前撰写的《一位卫星导航应用领域的追梦人》，以飨读者。——编者

一位卫星导航应用领域的追梦人

刘益善

写这篇文章，我本拟用“中国GPS之父”作题目，但遭到文章的主人公刘经南院士的竭力反对。我说这是他家乡的报纸《长沙晚报》提的，那是2004年的一篇文章。刘经南说，他是搞科学研究的，在GPS系统的研究中，他做出了一些成绩，但万万不可用文学的夸张来描写他。我只能惋惜我的这篇文章失去了一个好题目。毫无疑问，刘经南院士在中国GPS的应用与发展中，是作出了不可替代的贡献的。他是中国提出分布式广域差分技术第一人，中国第一个GPS商品化软件研制者，三获国家科技进步奖，在我国卫星定位导航系统（CNSS）技术领域创下了数个第一。

天降大任于斯 必先苦其心志

刘经南1943年7月出生于湖南望城县一个殷实之家，祖父、外祖父都是黄埔军校学员，祖父官至国军上校，外祖父兵败随国民党去了台湾，领中将衔。这种社会关系给刘经南的成长留下了一片阴影。当他以优异的成绩中学毕业，参加高考，得到高分，却因档案中有“该生不宜录一类学校”的文字，而与他的高考志愿表中的第一志愿北京大学生物系擦肩而过。1962年，刘经南被录取到武汉测绘学院天文大地测量专业。回忆青少年时的往事，刘经南充满了深情。中学时，他的作文在长沙市作文比赛中获第四名，他是长沙市中学生歌舞团朗诵队员。他做过学校、青少年宫和省图书馆的义务图书管理员，利用这些机会读了大量的课外书，先是中外经典小说，后是政治家和科学家传记，从小就有当科学家的理想。上了大学，一看搞测绘、搞工程，好像很简单的东西，感觉很痛苦甚至想退学。“随着学习的逐步深入，觉得它也是一门科学，也很有深度，是值得去研究的。有未知的东西，有挑战的东西，我就喜欢，这是从小养成的习惯。”说到这些，刘经南满是激情。

在武汉测绘学院的学习，他钻进了自己的专业，由不喜欢到热爱，成绩优异。但是他的出身及复杂的社会关系的阴影一直罩着他，他入不了团，大学毕业分配时，别的同学都分到了单位，他被晾在一边，说是要把他分到农场劳动。后来，把他分配到地震测量队，他总算有了单位，打点行装准备出发。但是地震测量队突然打来电话，说不要刘经南。同学们都为刘经南担心，怕他受不了这种打击。刘经南却很平静地对待这件事，他说我选择不了我的出身和社会关系，我能选择自己怎么做。他照样早起晚睡，在别人闹腾着“革命”时，他读自己喜爱的书，向科学的深处掘进。只要自己有真才实学，终会有报效社会和国家的机会。刘经南的毕业分配经过几番折腾，1968年终于让他到了驻在株洲的湖南煤田地质勘探公司，从事物探队的野外勘测工作。

背着沉重的测量仪器，餐风露宿，跋山涉水，走遍三湘大地。1968年到1979年，整整11年，刘经南谈到这段经历时，没有诉说苦难，言谈之中却有着感谢生活对他的磨练与铸造。在野外工作，刘经南出过车祸，掉进过陷阱，而最危险的是，他跌下悬崖，眼看就要在队友们的惊呼中粉身碎骨，奇迹却出现了，绝壁上的一棵树挡住了他。这位大难不死的人骑在树丫上，大声喊叫，让崖下田边的农民小心他踩落的石头。野外工作，生活的艰苦自不必细说，刘经南在物探队政治上不受信任，但业务上却又是骨干。他平时一有机会就琢磨钻研技术上的问题，在队员们聊天或是休息玩扑克时，他还捧着一本书就着微弱的灯光阅读。在中学和大学时，他学的是俄语，在物探队，他听电台英语广播自学了英语，且达到了熟练运用的程度。刘经南在物探队经过的山野，从湖南，到云南到贵州，看到老百姓的生存环境之艰苦，看到工作中的技术状态之落后，他感到校园生活和书本知识与现实的落差，真是天上地下。他暗下决心，一定要创新要奋斗，要改变这落后。青少年时的人文书籍阅读，十多年的学校教育，刘经南立下志向，要用自己的知识，富国强民。物探队有一个项目，按照原来的设计，所有数据都要从头做起，费时费力又费财。刘经南经过研究，提出可利用大部分原有数据的合理化建议。物探队采纳了刘经南的方案，使得这个项目的经费节省了几百万元。要知道上世纪70年代的几百万元，那可是一笔巨款呀！

刘经南说：我是很随遇而安的，和人相处很融洽。我比较乐观，城府不是很深，悲观沮丧的心情往往就是那么一瞬间，过了以后就忘记了。 刘经南在野外作业时，歇下来时还做什米尔德洛夫的高等数学习题集，与物探队的几个大学生在枯燥的生活中做习题互相挑战为乐。在物探队，业务上他是骨干，赢得了同事们的信任，连派来监视他的人都说：我是被派来监视你的，但我觉得你这人很不错。11年啊，4000多个日子，刘经南在准备着，苦着心志，炼着体魄，怀着向往，积蓄着力量，等着春风吹来的那一天。1969年，母校的老师崔希璋教授让人写信通知刘经南让他报考自己的研究生。6月1日考试，刘经南5月31日才从湘西赶回，没有复习时间，却凭着扎实的基本功底考了第二名，而外语考的正是他在物探队自学的英语。36岁再返母校读书，刘经南已是两个孩子的父亲，他的爱人曾有过犹豫，但想到刘经南对科学对知识的孜孜以求，遂下了决心，自己带两个孩子留在湖南，支持他到武汉上学。

路漫漫其修远 吾将上下求索

自幼的强闻博记人文知识的熏陶，大学时期扎实的专业功底，11年的野外勘测实践和没有停止的钻研科学的脚步，36岁的刘经南到武汉测绘学院读研究生。大学毕业时，他已经接触到卫星时代测绘科学的一些基本理论和方法，感觉到卫星时代对于测绘科学的巨大推动，在野外工作时，他一直憧憬攻克测绘技术的最高领地。他向测绘技术高地求索，背着药罐子，每天听课，看书，吃中药。野外生活的不规律，他患上严重的肠胃病，三年的研究生期间，有两年半每天拉肚子超过三次，1.71米的身高，体重只有104 斤。这期间还患过一次心脏病，医院下了病危通知，住了40多天医院又稀里糊涂好了。身体的病痛并没有影响刘经南向科学进军的决心，他阅读书籍，查阅资料。当时，卫星测量基准的地心坐标系与地面大地坐标系的转换关系成为国际大地测量界的前沿研究方向，刘经南的学术生涯就是从挑战这一国际性的难题开始。“研究的过程是让人兴奋的。当时特别投入，连做梦都会想，梦中都会出现数据和公式，似乎就在某一天，问题突然豁然开朗。” 刘经南说。根据国外专家卫星定位所观测的数据，通过坐标系转换三个不同模型，得出三个模型计算出的结果相同，但精度不同的结论。刘经南经过研究，在国际上第一次从理论和实践上证明了三个坐标转换模型的等价性，为一场历时十几年的国际争论画上了圆满的句号。当时很多老师不相信他的成果，刚好从国外回来的周忠谟教授也在撰写同一论题的博士论文，看到一位普通的硕士生取得的成果显得十分兴奋，他记住了刘经南这个人。刘经南硕士毕业时年已不惑，被分配到湘潭矿业学院任助教。1986年，武汉测绘学院新的领导走马上任，担任校长的周忠谟把刘经南调回了武汉测绘学院，给他提供了研究的新平台。

回到母校的刘经南，如鱼得水，一心扑在教学和科研上，开始了在GPS领域的深入研究。所谓GPS，即全球卫星定位系统，是美国国防部和运输部共同管理的卫星定位、导航、授时、守时系统。中国从上世纪80年代末开始引进GPS接收机及其应用技术，是GPS的用户大国。GPS接收机在全球任何地点，任何时间提供静止和动态用户的地理位置与时间，其定位精度，动态响应时间和作用空间几乎可以满足任何要求。正因为如此，它在军事上具有重要价值，只有美国及其盟国的军方才能无限制地使用该系统。中国在GPS的应用上是受到限制的。对抗美国政府的技术限制，使GPS技术的巨大市场潜力和军事价值发挥出来，刘经南选择了这一难题，开始了冲锋陷阵。刘经南搞科研有一种精神：“力所能及的事不去做，力所不及的事也不去做，而应该去做那些力所难及的事。这是一种百折不挠的韧劲，是一种迎难而上的激情”。“一接触到专业，一接触到科学，浑身的血液有一种沸腾起来的感觉，就有一种冲动，就有一种激情。”“如果我认准了一个东西，有再大的困难，我都要迂回着、周旋着找到解决问题的方法。最困难的时候我就挺一下，往往就是坚持了这么一下，问题就会得到解决。”这些语言，就是他的精神，刘经南精神的内核是一种责任心，是一种使命感。这些是刘经南GPS研究获得一个个成功的关键。物探队野外奔波11年，GPS研究十几年，是同一个刘经南。多少个凌晨，多少个深夜，多少个节假日，他在实验室，他在资料库，废寝忘食，为他的目标而奋斗，而求索。他的身体还是不好，心脏病还困扰着他，但到野外测试GPS时，他仍像年轻时在野外物探队一样，最困难的地方，最远的地方，都是他去，甚至经常几个晚上不睡，等卫星信号出现。

功夫不负有心人。刘经南提出建立广域差分GPS系统以对抗美国政府技术限制的思想，并制定出建设中国广域差分系统的方案，针对我国当时数据通信暂不发达的特点，创造性地提出了分布式广域差分技术，其工程实验结果的高精度，高可靠特征，引起了国内外专家的震惊。刘经南研制出我国第一个GPS商品化软件“GPS卫星定位数据处理终合软件”，被国内数百家单位采用，占领了国内80%以上的市场，并出口日本。后来，这一软件设计思想被国际GPS商用软件开发界广泛接受采用，他的部分研究成果已成为我国城市GPS测量规范。香港九七回归，深港两地划界问题倍受关注。由于深圳已建立了高精度的城市GPS图，英方专家不得不同意采用深圳城市GPS网作为划界依据。而深圳GPS图的建设方案和组织实施人员是刘经南。在中国两次南沙科学考察中，启用GPS岛礁联测工程，首次以10-6量级精度把国家大地图延伸到南沙领域，对维护国家领土具有重要意义，而该工程的设计和数据处理工作负责人是刘经南。1998年夏天长江流域遭受百年一遇的洪水，荆江分洪在即，炸堤炸药埋好，分洪区54万百姓大撤退，941平方公里变“无人区”。由于清江隔河岩大坝GPS全自动监测系统实时高精度提供了数据，中央领导因隔河岩水库高水位蓄洪错洪，撤销分洪命令，保住了长江大堤和几十万人民的家园与财富。而这一GPS软件系统的制定人也是刘经南。他驰骋于卫星大地测量与GPS技术及应用领域，以一系列开创性的研究成果，成为我国卫星大地测量与数据处理方面的权威。1999年，刘经南当选为中国工程院院士，这年他56岁。

刘经南根据国家重大战略需求，将GPS技术与北斗导航卫星系统紧密结合起来。2007年4月我国第一颗北斗导航卫星“北斗M1”升空，到2012年3月第11颗北斗导航卫星进入太空预定轨道，中国的全球卫星定位导航系统在世界处于领先地位。刘经南作为专家组成员，在该系统的研究中作出了功不可没的贡献。

雄关漫道如铁 迈步从头再越

刘经南一边向科学进军，还一边担任行政与教学工作，他任硕士、博士生导师，任院系领导，2003年担任了武汉大学校长。在他担任校长的5年多时间里，他用在学校改革、发展、管理上的精力很多，但科研和教学却不放松，经常晚上从实验室出来都过了12点，电梯停运，他就从14层楼上走下来。作为院士校长，他在学生眼里，是著名学者，也是慈祥的长者。他的目标是，要培养大师级的学者和战略性科学家，要为年轻人提供新平台，要扶持一批30岁40岁左右的青年才俊，在他们50岁左右时，成为世界和国内知名的学科带头人，要使现在二十几岁，三十几岁的学者20年后成为世界有影响的学者。他说武汉大学要通过文理工的交叉和融洽造就这样的学者。

2013年，刘经南进入70古稀了。武汉大学广埠屯校区教学实验楼第14层，还是正月初十，刘经南就在国家卫星定位系统工程技术研究中心办公室上班了，他是这个研究中心的主任。他埋首书堆中，他显不出70岁的年龄，人显得儒雅朴实。我们的交谈随意而亲切，按照事先准备的材料，我提出问题，他侃侃而谈，语言简洁条理清晰，这是科学家的风格。有资料说他读了N遍《红楼梦》，我问他，他说大约有20遍，大部分是在野外物探队工作没事时读的。说到这里，他就情不自禁地背诵《红楼梦》中的大段诗词，他的记忆力令我惊异。办公室里很安静，上午的阳光以南边窗口斜斜地照起来，我看着沐在暖阳中的这位科学家，他曾吃过那么多的苦，他在科学的道路上跋涉不止，他破解了那么多的科学难题，使我国全球卫星定位系统技术走向世界前列，他创造了那么高的价值，使我们的生活得到改变。他是一位令我们社会令我们民族尊敬和骄傲的人。

我问刘经南今后还有什么打算，院士是终生制呢，他没有退休的时间。他笑了，他说，已经做过的事情终究要告一段落，他现在还带有三四十个博士、硕士生，再带几年就不招生了。刚好凤凰网有一篇记者写他的专访，谈武汉大学与美国杜克大学合作创办昆山杜克大学，他出任校长。他对办学目标、方式、特点与理念作了充分的阐述，这将是一个全新的世界一流的优质高校。把这个学校创办起来走上正轨后，刘经南说，他要向他早已作了准备的新领域进军。我问是什么领域？他说是思维哲学，就是研究人的大脑是如何思维的，如何提高人的大脑的思维水平。啊，那将是一片多么美好的园地，刘经南一定会在这片园地里鲜花盛开！

离开刘经南的办公室，我看到楼门口的GPS的字母，我将不会忘记：GPS，刘经南。

（作者选自《科学家的故事》世界图书出版公司2013年版）

刘益善简介：

祖籍湖北鄂州，生在武汉江夏，中国作家协会会员，湖北省书法家协会会员，曾任湖北省作家协会副主席、《长江文艺》杂志社社长、主编、编审，湖北省有突出贡献专家。现任湖北省报告文学学会名誉会长、武汉东湖学院驻校作家。发表小说、散文、诗歌500余万字，出版诗歌小说散文报告文学作品30余部。组诗《我忆念的山村》获《诗刊》1981——1982优秀作品奖，组诗《闻一多颂》获《诗选刊》年度诗人奖，纪实文学《窰工虎将》获全国青年读物奖，中篇小说《向阳湖》获湖北文学奖与汉语女评委奖，短篇小说《东天一朵云》获湖北文学奖，散文《飘扬在田野上的白发》获全国漂母杯散文奖，散文集《民间收藏纪事》获第八届冰心散文奖，长诗《中国一个老兵的故事》获首届方志敏文学奖诗歌类大奖。有诗文译介海外并选入中小学课本。

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