陳楚江：創(chuàng)新照亮航程

文｜本刊記者 王娜

陳楚江說(shuō)：“我從業(yè)的幾十年，正逢數(shù)字技術(shù)更新?lián)Q代的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)，我是一個(gè)親歷者、見(jiàn)證者，也是一個(gè)追索者和受益者。”

含蓄幽默、親切謙和、機(jī)敏而富有感染力，這是中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中交二公院”）副總工程師陳楚江給人留下的第一印象。作為一名從事工程測(cè)繪技術(shù)35年的資深工程師，他的眼神中流露出堅(jiān)韌與執(zhí)著，而他的性情則是喜歡刨根問(wèn)底、追求完美。

結(jié)緣一個(gè)創(chuàng)新永無(wú)止境的領(lǐng)域

出生于湖北山區(qū)的陳楚江，跟勘測(cè)設(shè)計(jì)有一種與生俱來(lái)的緣分。1986年，陳楚江畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道航空勘測(cè)專業(yè)本科，1989年獲得西南交通大學(xué)工程測(cè)量專業(yè)碩士學(xué)位，2004年獲得武漢大學(xué)攝影測(cè)量與遙感專業(yè)博士學(xué)位，用他的話說(shuō)：“我從業(yè)的幾十年，正逢數(shù)字技術(shù)更新?lián)Q代的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)，我是一個(gè)親歷者、見(jiàn)證者，也是一個(gè)追索者和受益者?！?/p>

自參加工作那天起，陳楚江就一直在中交二公院從事工程測(cè)繪研究與實(shí)踐，對(duì)測(cè)繪手段如何“從地面上升到空中”感受頗深。他說(shuō)：“從GPS、航測(cè)遙感，到衛(wèi)星測(cè)繪、激光掃描測(cè)量和地質(zhì)災(zāi)害遙感技術(shù)，體現(xiàn)了不同時(shí)代的技術(shù)特色。現(xiàn)在，技術(shù)人員坐在辦公室里，只需動(dòng)動(dòng)鼠標(biāo)，就能通過(guò)衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等設(shè)備，采集到工程現(xiàn)場(chǎng)精確的測(cè)繪數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高效率、高準(zhǔn)確率以及保障人身安全的目標(biāo)，技術(shù)進(jìn)步的速度太快了！”

技術(shù)進(jìn)步要求技術(shù)手段不斷創(chuàng)新，十分考驗(yàn)技術(shù)人員的知識(shí)更新?lián)Q代以及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。陳楚江評(píng)價(jià)自己是個(gè)“較真”的人，不喜歡墨守陳規(guī)，“既然常規(guī)的技術(shù)手段解決不了實(shí)際問(wèn)題，我們就用創(chuàng)新手段攻克難題。”他的話擲地有聲。正是憑借這股韌勁，陳楚江帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、推陳出新，大力推動(dòng)了我國(guó)工程勘測(cè)技術(shù)的提升。

多年來(lái)，陳楚江負(fù)責(zé)了數(shù)十條高速公路的測(cè)繪工作，撰寫專著2部，論文67篇，主編交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5本、主審2本，已獲授權(quán)的國(guó)家發(fā)明專利14項(xiàng)。獲各級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)、榮譽(yù)60余項(xiàng)，包括“國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”“中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)優(yōu)秀工程勘察與巖土工程一等獎(jiǎng)”“中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)”“第九屆中國(guó)青年科技獎(jiǎng)”等，并成為享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家、新世紀(jì)百千萬(wàn)工程國(guó)家級(jí)人選。

高分辨率衛(wèi)星圖像空間三維測(cè)量

集成應(yīng)用為勘測(cè)開創(chuàng)新天地

早在1996年，陳楚江就擔(dān)任了“GPS、航測(cè)遙感、CAD集成技術(shù)開發(fā)與推廣應(yīng)用”課題集成技術(shù)負(fù)責(zé)人，主持了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究工作。該課題是“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“國(guó)道主干線設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)開發(fā)研究”中第一個(gè)課題，也是公路交通行業(yè)首次以設(shè)計(jì)院（企業(yè)）為主體進(jìn)行科技攻關(guān)的項(xiàng)目，課題研究?jī)?nèi)容在國(guó)內(nèi)尚屬首次。

從1996年1月開始，研究歷時(shí)4年半。陳楚江主持參與了集成技術(shù)的總體設(shè)計(jì)，調(diào)查國(guó)內(nèi)外GPS、航測(cè)遙感、公路CAD及其集成情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)；提出了海量數(shù)據(jù)約束Delaunay三角網(wǎng)的快速生成算法，引入地形特征線作為約束條件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)粗差探測(cè)、質(zhì)量可視化控制及三角網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)增、刪、改、移；組織開發(fā)AutoCAD環(huán)境下數(shù)字地面模型軟件，負(fù)責(zé)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軟件的測(cè)試與集成；提出了設(shè)計(jì)模型、地表模型、影像模型疊加形成綜合模型，以及綜合模型的實(shí)時(shí)剖切和斷面插值方法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫的數(shù)據(jù)連接與資源共享；負(fù)責(zé)公路虛擬景觀實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)漫游需求說(shuō)明書的編寫，數(shù)據(jù)組織與空間索引方法設(shè)計(jì)，紋理、影像與DEM的疊加，虛擬場(chǎng)景布置，以及軟件測(cè)試等。

陳楚江介紹說(shuō)：“集成技術(shù)改變了以往公路方案設(shè)計(jì)的方法，可快速實(shí)現(xiàn)多方案比選和優(yōu)化，綜合應(yīng)用能夠使整個(gè)公路勘察設(shè)計(jì)效率提高2至3倍，縮短了設(shè)計(jì)周期，為勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程建設(shè)環(huán)境評(píng)價(jià)提供直觀可視化依據(jù)，并節(jié)省大量的工程投資?！?/p>

2001年，該課題研究成果被科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委評(píng)為“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)優(yōu)秀科技成果獎(jiǎng)。2003年，課題榮獲“國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”，主要研究成果在西部地區(qū)12個(gè)省份進(jìn)行推廣應(yīng)用，建立了50余個(gè)典型工程，總里程達(dá)到4000余公里，預(yù)估節(jié)約工程造價(jià)數(shù)十億元。

GPS、航測(cè)遙感、CAD集成技術(shù)

高分衛(wèi)星測(cè)繪打通中國(guó)最后一個(gè)縣

直至今日，陳楚江始終認(rèn)為：“墨脫公路通車是中國(guó)乃至世界近半個(gè)世紀(jì)勘察設(shè)計(jì)理念、技術(shù)的集體智慧結(jié)晶和體現(xiàn)?！?/p>

2013年，中國(guó)最后一個(gè)未通公路的縣——西藏墨脫，實(shí)現(xiàn)公路全線通車。墨脫公路號(hào)稱“世界公路建設(shè)的極限”，2001年，中交二公院成立墨脫公路勘測(cè)突擊隊(duì)，35歲的陳楚江擔(dān)任測(cè)量組負(fù)責(zé)人。據(jù)他回憶，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)落后，勘測(cè)工作多數(shù)依靠人工，工作環(huán)境非常艱苦，工作人員要應(yīng)對(duì)缺氧、地質(zhì)災(zāi)害等多方面的難題。當(dāng)時(shí)，他們手里只有一張不算準(zhǔn)確的1：50000的地形圖，若要滿足公路方案設(shè)計(jì)要求，精確度必須達(dá)到1：2000～1：10000，基礎(chǔ)資料基本空白。除了這張圖外，還有手持GPS和衛(wèi)星電話，但在深山峽谷中，設(shè)備根本接收不到信號(hào)。為此，陳楚江果斷提出，使用高分辨率遙感衛(wèi)星技術(shù)解決勘測(cè)難題，當(dāng)時(shí)，高分辨率衛(wèi)星剛剛投入使用，處于初步探索階段，但他的建議立刻得到中交二公院領(lǐng)導(dǎo)的支持。

2001年至2005年間，陳楚江擔(dān)任墨脫公路高分辨率衛(wèi)星勘察技術(shù)負(fù)責(zé)人，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)連續(xù)三年多次徒步穿越墨脫，行程近1500公里，進(jìn)行了大量的工程科學(xué)試驗(yàn)和研究，主持研究了大規(guī)模高分辨率衛(wèi)星高精度測(cè)量、工程精化似大地水準(zhǔn)面模型、多源多時(shí)相空間數(shù)據(jù)分析、地球空間信息技術(shù)與公路CAD的集成等墨脫公路建設(shè)所急需的重大、關(guān)鍵技術(shù)，其中，應(yīng)用高分辨率衛(wèi)星圖像進(jìn)行公路勘察設(shè)計(jì)后，使墨脫公路從8個(gè)路線方案優(yōu)化到1個(gè)路線方案，里程縮短41公里，節(jié)省建設(shè)資金7.3億元。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)整個(gè)地質(zhì)條件復(fù)雜的西部地區(qū)的公路建設(shè)，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

激光掃描勘測(cè)技術(shù)助力高速公路改擴(kuò)建

“不上路測(cè)量就能獲取既有道路精密信息，不僅保障了人員野外作業(yè)的安全，而且保障了儀器設(shè)備、交通車輛的安全?！标惓f(shuō)。

陳楚江擔(dān)任第一完成人的“機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”榮獲2009年中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。圖為陳楚江（左一）領(lǐng)獎(jiǎng)。

G4京港澳高速公路河北段是國(guó)道主干線和河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展軸，是北京南向最重要的出入通道，是全國(guó)最繁忙的交通通道之一，也是河北省第一條高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目。其中，京石高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目全長(zhǎng)224.68公里，工程概算總投資188.8億元，針對(duì)該改擴(kuò)建工程建設(shè)要求高、技術(shù)復(fù)雜、交通組織難度大等特點(diǎn)，陳楚江創(chuàng)新性地提出了基于機(jī)載三維激光掃描的改擴(kuò)建勘測(cè)設(shè)計(jì)方法，并擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人。

陳楚江首次提出并成功實(shí)施了低于200米的沿既有道路超低空激光掃描、激光設(shè)備選型與搭載、路面控制與點(diǎn)云精化等方案，得到了院士、同行專家一致好評(píng)。由他發(fā)明的“一種基于機(jī)載激光測(cè)量的公路改擴(kuò)建勘測(cè)方法”和“一種激光雷達(dá)掃描測(cè)量平面坐標(biāo)精密修正方法”分別獲得國(guó)家專利授權(quán)，可以自動(dòng)獲取既有道路精確的三維空間信息，代替人工上路測(cè)量，能夠滿足公路改擴(kuò)建在不中斷交通情況下的建設(shè)需要。

人才是做好一切工作的基礎(chǔ)。陳楚江組建了一支優(yōu)秀的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，以解決飛行掃描方案、激光系統(tǒng)的選型、系統(tǒng)的掛載與集成等技術(shù)問(wèn)題，確定合理的技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)，發(fā)明路面控制標(biāo)志并現(xiàn)場(chǎng)布施，試驗(yàn)分析控制點(diǎn)數(shù)量、分布等。他深入工程一線，督導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程驗(yàn)證，進(jìn)行激光測(cè)量成果的抽檢、相關(guān)專業(yè)成果比對(duì)、驗(yàn)收檢測(cè)、監(jiān)理檢測(cè)，以及施工檢測(cè)等多環(huán)節(jié)的驗(yàn)證，激光掃描成果質(zhì)量?jī)?yōu)、水平高。

激光掃描測(cè)量，有力保障了京石高速公路改擴(kuò)建工程作為2013年交通運(yùn)輸部科技示范工程項(xiàng)目和首批綠色低碳主體公路試點(diǎn)項(xiàng)目的推進(jìn)，“而且機(jī)載激光測(cè)量有力保障了既有道路交通暢通，為建立高速公路交通應(yīng)急及安全保障提供了技術(shù)支持?！标惓f(shuō)。

讓中國(guó)勘測(cè)技術(shù)走出去

2008年4月起，陳楚江擔(dān)任中交二公院副總工程師，此時(shí)的中交二公院逐步成為國(guó)內(nèi)外勘察測(cè)繪領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”。隨著高分辨率衛(wèi)星測(cè)繪技術(shù)國(guó)際影響力的提升，陳楚江又被委以海外項(xiàng)目的重任。

“科學(xué)無(wú)國(guó)界，科學(xué)技術(shù)就是要為全人類造福?！标惓f(shuō)。

牙買加南北高速公路項(xiàng)目，是牙買加歷史上規(guī)模最大的交通運(yùn)輸類項(xiàng)目，全長(zhǎng)66公里，總投資7.34億美元（約合人民幣46.93億元），采用BOT模式，由中國(guó)與牙買加簽訂合作框架協(xié)議，中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)自行設(shè)計(jì)建造。據(jù)陳楚江回憶，工程伊始，中交二公院選派了20多人到工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)，但項(xiàng)目區(qū)域植被茂密，人員行進(jìn)困難，毒蟲叮咬事件時(shí)有發(fā)生，且天氣多變，雨量充沛，地面測(cè)量面臨極大困難。為此，中交二公院決定采用0.5米高分辨率衛(wèi)星測(cè)繪大比例尺地形圖，協(xié)同公路設(shè)計(jì)。陳楚江接到的任務(wù)是，主持制定南美地區(qū)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集及控制測(cè)量方案并組織實(shí)施，根據(jù)項(xiàng)目路線方案走向和高分辨率衛(wèi)星軌道特點(diǎn)，編程采集高分辨率衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，為避開云影遮蓋測(cè)區(qū)的情況，對(duì)多時(shí)相高分辨率衛(wèi)星圖像進(jìn)行融合拼接。

陳楚江一方面指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)人員在中國(guó)境內(nèi)研究多時(shí)相單景衛(wèi)星圖像進(jìn)行立體測(cè)繪，利用高分辨率圖像生成牙買加南北高速公路數(shù)字地形圖，破解熱帶雨林氣候的衛(wèi)星采集地面信息的難題。另一方面，指導(dǎo)牙買加現(xiàn)場(chǎng)的人員進(jìn)行具體選點(diǎn)和測(cè)量，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸給國(guó)內(nèi)，由國(guó)內(nèi)的技術(shù)人員進(jìn)行衛(wèi)星圖像區(qū)域加密，生成3D產(chǎn)品，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)再傳輸給現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員開展實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)。

就這樣，高分辨率立體衛(wèi)星圖像測(cè)繪技術(shù)，不僅解決了空域限制難題，僅15天就獲取了測(cè)區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星圖像，并生成滿足工可要求的基礎(chǔ)數(shù)字地形圖，而且利用沿線布設(shè)的少量地面控制點(diǎn)，大規(guī)?？焖俚孬@取了路線走廊帶大比例尺數(shù)字線劃圖，滿足了牙買加南北高速公路項(xiàng)目初測(cè)、定測(cè)階段公路勘察設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)地形資料。

據(jù)了解，高分辨率衛(wèi)星公路勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、集成化，極大地減少了外業(yè)控制測(cè)量和內(nèi)業(yè)加密工作量，使綜合勘察設(shè)計(jì)效率提高了兩倍。既大范圍調(diào)查了區(qū)域地形、地貌，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行可視化評(píng)估，將公路工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響降至最低，還避免了由民族、宗教、政治等問(wèn)題引起的地面工作安全風(fēng)險(xiǎn)，為我國(guó)“一帶一路”倡議及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了強(qiáng)大技術(shù)支撐。

2016年，牙買加南北高速公路項(xiàng)目獲得“牙買加優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)”。

2019年2月，交通運(yùn)輸部公路局與巴基斯坦公路局政府間技術(shù)交流。為感謝中交二公院在巴基斯坦公路建設(shè)中的技術(shù)貢獻(xiàn)，巴方公路局AsimAmin副局長(zhǎng)向陳楚江頒贈(zèng)紀(jì)念獎(jiǎng)牌。

“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”助力“中國(guó)建造”

在陳楚江看來(lái)，國(guó)外工程實(shí)踐，為我國(guó)的國(guó)際技術(shù)交流與合作提供了良好機(jī)遇，是“中國(guó)方案”“中國(guó)智慧”及“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”的成功示范。

重慶高速公路集團(tuán)有限公司 供圖

多年來(lái)，他主編5 部交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括《公路工程衛(wèi)星圖像測(cè)繪技術(shù)規(guī)程》《Specifications of Satellite Imagery Mapping in Highway Engineering》《公路工程地質(zhì)遙感勘察規(guī)范》《公路工程激光掃描測(cè)量規(guī)范》《公路攝影測(cè)量規(guī)范》。

陳楚江認(rèn)為，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)交流是非常必要的，在全球競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的當(dāng)今社會(huì)，標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)成為國(guó)家間經(jīng)濟(jì)、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，誰(shuí)能夠制定國(guó)際通行的標(biāo)準(zhǔn)，就意味著在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)地位。在中國(guó)企業(yè)“走出去”的同時(shí)，要注重推行中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，提高中國(guó)企業(yè)在國(guó)際上的話語(yǔ)權(quán)。他說(shuō)：“面對(duì)工程關(guān)鍵問(wèn)題，要不斷創(chuàng)新勘測(cè)技術(shù)手段和方法，并在工程中實(shí)踐運(yùn)用，提煉出國(guó)際、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，助推國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)交流。”

陳楚江再三強(qiáng)調(diào)，勘測(cè)技術(shù)的進(jìn)步要感謝時(shí)代賦予的機(jī)遇，感謝交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展。只有路在延伸，測(cè)繪技術(shù)才有進(jìn)步的空間。當(dāng)前階段，他又為自己設(shè)立了更高的創(chuàng)新目標(biāo)：攻克三維高精度快速建模和信息智慧感知這兩項(xiàng)工程技術(shù)難題，讓現(xiàn)代交通帶給人民獲得感、幸福感、安全感，讓工程技術(shù)人員有職業(yè)自豪感。