金双根:​心如赤子 探索浩渺苍穹


时间:2018-07-24   浏览:11


     金双根,俄罗斯自然科学院外籍院士、欧盟科学院院士、国际大地测量协会(IAG)会士,中科院百人计划,上海天文台研究员,南京信息工程大学遥感与测绘工程学院院长和教授。他是一位年轻的科学家,拥有爽朗的性格、敏锐的思维,长期从事地球行星探测与科学研究,举凡人们脚下所踩的土地,分秒所呼吸的空气,与我们生活息息相关的海洋和陆地以及朝夕相处的月亮、行星,都与他的研究方向相关。

  立足国际,活跃在世界大舞台

  2003年从中国科学院大学博士毕业后,金双根怀着走上国际前沿的信念,开始了持续十余年的海外之行,澳大利亚、韩国、比利时、美国、土耳其等,加上奔赴世界各地的访问、交流和讲学,十几年里,他像一个不知疲倦的旅人一样,把足迹留在了世界的各个角落。在国际的大舞台上,他逐渐崭露头角,一颗新星正在冉冉升起。

  金双根先后担任亚洲大洋洲地球科学学会(AOGS)行星科学分会主席、全球华人导航定位协会(CPGPS)主席、国际IUGG行星科学委员会(UCPS)主席、国际行星科学协会(IAPS)主席、国际COSPAR卫星动力学专题(PSD)副主席、国际大地测量协会(IAG)委员会副主席等,以及国际期刊International Journal of Geosciences主编、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing副主编、Journal of Navigation副主编、Advances in Space Research副主编、Remote Sensing编委、GPS Solutions编委、Journal of Geodynamics编委、Planetary and Space Science编委等。2011年,为了表彰在大地测量领域做出杰出贡献的科学家,经国际大地测量协会( IAG)执行委员会投票,金双根荣获拥有百年历史的IAG会士(Fellow)。IAG的宗旨是通过国际合作,促进大地测量学的发展,协调需要国际合作的工作和讨论解决国际上重大意义的大地测量学科学问题。而这也是金双根一直以来所奉行的宗旨,让中国的空间大地测量技术融入世界、走向世界,领先世界。此外,为表彰在卫星导航和空间大地测量领域所做出的突出贡献,金双根被选举为俄罗斯自然科学院外籍院士、欧盟科学院院士等。

  刻苦钻研,结出累累硕果

  金双根在卫星导航、大地测量、卫星遥感、气候变化、地球物理和行星科学等方面取得了多项原创性成果。他通过深入研究对地观测技术理论、算法、模型和观测资料,电离层延迟修正及其跳动与固体地球活动耦合,参考框架建立与维持,地表微小形变和流体质量重新分布高精度监测与研究,以及它们之间相互作用,取得了多个方面的创新性科研成果,对高精度卫星导航定位、基础测绘、时空基准、大地测量、空间环境和气候变化等研究与应用具有重要价值和意义,例如:

  ——深入研究GPS定位原理,修正GPS定位的随机模型,并模拟GPS观测值剩余残差进入随机模型,提高GPS定位精度达30%,特别在垂直方向上,被国际GPS用户使用。模拟三频GPS观测资料,研究和分析各种多频观测组合及其对定位精度、模糊度解算和电离层估计的影响,例证多频观测的重要性,为多频和多系统的全球卫星导航系统(GNSS)提供重要参考价值。

  ——精确提取GPS大气总延迟和挖掘其新的应用,发现GPS总对流层延迟(ZTD)能探测大气周日潮汐的新方法,有助于进一步完善大气潮汐理论,并获得了GPS电离层总电子含量(TEC)跳动与地震活动相关性,揭示了固体地球与大气扰动耦合机理,为监测和预报地震提供新的可能手段。国际大地测量协会(IAG)主席、德国科学与工程院院士Harald Schuh高度评价金双根在国际上首次提出了GNSS大气地震学概念,并提供了一个创新的监测和理解地震技术。另外,拓展了GPS监测三维高分辨率的对流层和电离层剖面信息及其在大气、气象学和空间环境应用,对天气和空间环境监测和预报具有重要的科学应用价值。

  ——深入研究参考架理论、实现和维持,修正了国际参考架标准模型,建立一个新的无整体旋转模型NNR-NUVEL-1B。用高精度GPS观测资料深入研究地球动力学疑难问题,建立一个现今全球板块运动模型,详细描述全球地壳形变图像及其内部响应,深入研究国际上长期争议的东北亚微小构造板块,给出其运动学特征,被Nature等多次引用。

  ——利用卫星重力测量获取精细全球海洋与陆地水循环特征及其气候异常信号,如冰雪融化、干旱和洪水,并首次利用卫星重力测量得到的海洋和陆地水质量变化对地球自转(亚季节至年际尺度)的定量激发,发现较半经验地球物理模型更进一步了解地球自转受迫运动的激发和物理机制。

  ——揭示了GNSS反射测量散射特性和机理,为GNSS-R应用奠定了基础。并利用地面GNSS反射信号首次获得了格陵兰岛冰雪厚度和温度变化,以及首次利用北斗反射测量获得了海平面变化,拓展了GNSS-R遥感新应用。通过近十年的GNSS遥感研究和开发,获得了一系列GNSS大气探测和地表反射测量理论与方法,及最新应用成果。在国际上首次出版了GNSS遥感专著,受到国际同行和著名教授的高度评价。国际大地测量协会(IAG)主席、德国科学与工程院院士Harald Schuh高度评价“金双根首次提出了GNSS遥感主题,并推广了研究和应用””。

  金双根在国际地球与行星科学顶尖期刊JGR、IEEE、EPSL、GJI、JG等发表学术论文400余篇,其中SCI检索140余篇(第一或通讯作者100余篇),EI检索100余篇,出版著作和教科书8部,被Nature等引用3400余篇次,H指数大于36,获国家发明专利和软件著作权8项,国际会议特邀报告100余次。主持欧空局(ESA)、澳大利亚研究委员会(ARC)、中德(NSFC-DFG)和中国科技部“973”计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金和省部级等项目15余项。

  根植沃土,书写报国壮志情怀

  “虽说科学无国界,但毕竟自己是中国人,在国外取得再大的成果,如果不能应用到祖国和人民的需要中,心里也不会有幸福感。”他选择的这片“沃土”无疑就是祖国。

  2010年7月,已经是美国Texas大学空间研究中心(CSR)研究员的金双根,放弃国外优厚的条件和待遇,作为引进国外杰出人才回到祖国工作。

  多年的国外研究工作,他感受最深的,就是始终要把目光放在科学的前沿领域,敢于提出自己的想法。而创新性想法的提出,要以国家、社会、人类的需求为导向,关注人类目前和长远的状态和需求。现今地球科学的发展正在进入一个建立新知识体系的重大转折时期。如何让中国在这个过程中跻身世界先进水平的行列,是金双根思考最多的问题。

  回国后,以立足国家需求、服务社会为导向,他承担了一系列国家重大研究课题:在最新参考架ITRF2008下采用最新的模型,以及联合多种数据获得全球卫星激光跟踪资料,金双根得到更精确的稳定的地球质心和地球动力学扁率,并获得地心和地球动力学扁率变化特征,进一步用新的大气、海洋、陆地水、冰期后回弹、核幔耦合、地球自转和气候等模型和资料研究对地心和地球动力学扁率多尺度变化的贡献,揭示其变化机理。

  融合多种传感器位置、姿态、图像数据等多源信息,金双根构建了高精度的基准数字高程图与影像图,建立复杂行星表面地形的多尺度时空表征模型,提出利用多尺度时空表征模型检测和匹配多尺度纹理特征的理论方法;建立多目标约束的安全着陆点选取与评估准则,为实现行星表面精确定点着陆提供重要定向基准和理论基础。

  参与中国北斗导航卫星系统建设,更好地服务国民经济建设,进一步提高GNSS定位模型、算法和精度,包括过去通常被简化或者忽略的GNSS数据处理随机模型和GNSS电离层高阶项延迟,研究和开发将来多频全球导航卫星系统(如美国GPS,欧洲Galileo, 俄罗斯GLONASS和中国北斗/Compass)联合算法和多系统联合处理战略及其软件实现,建立全球多系统和多频率的GNSS数据处理软件平台和推广应用。

  根植大地才能树高千尺,面向国家战略需求,面向世界科学前沿,在国家和社会的支持下,金双根的研究一定会结出更丰硕的果实。

  爱生如子,精心培育栋梁人才

  育人是金双根回国的最大心愿,他希望培养出一批胸怀大志而又脚踏实地的优秀青年杰出测绘人才。自2010年从美国得克萨斯大学空间研究中心(CSR)回国工作以来,他组建了“卫星导航与遥感”研究团组,研究团队人员 20余人,其中国外访问教授2名、博士后5名(外籍2名)和国外留学生7名,短短几年带领团队在国际著名SCI杂志JGR、GJI、ASR 和JG等发表高水平SCI论文50余篇,英文著作3部。短短几年培养博士后6名、博士16名和硕士20名,其中10余位成为助理/副教授或教授,分别在美国、德国、土耳其、卢森堡、埃及、中国等工作。

  在他的团队里,硕士一二年级的研究生就开始以第一作者在国际著名杂志发表高质量论文,而这对于测绘学科的高年级博士生或教授来说都不是一件容易的事,这与金双根指导和付出分不开的。尽管他每天管理、会议和项目等业务繁忙,他仍坚持每周组织学生用英语汇报、交流和讨论。对每一篇学术论文和毕业论文都要修改十几遍以上,修改到深夜对他来说是家常便饭。这一切,他从没有过一句怨言。面对爱人有时埋怨他对学生比对自己孩子还好时,他总是报以会心的一笑。

  尽管一个人很渺小,力量有限,也改变不了什么,但他始终相信,通过每个人的辛勤付出,就能用有限的力量做最有意义的事情。”对于一个科研工作者来说,什么是最有意义的事情?金双根朴实的话语里给出了答案:为国家科学事业走向世界贡献更多力量、为国家培育出更多优秀的青年人才,让科学这棵大树更加枝繁叶茂。

金双根教授