前几年,国家启动“西部大开发”战略建设工程,国家测绘局随之启动了“西部测图”工程,我所在的中国测绘科学研究院成立了西部测图研究单位,要测更大比例尺的地形图,又要为青藏高原航空摄影。该研究单位的研究人员找到我,让我帮他们选一个青藏高原的典型地区,用来进行航空摄影试验。他们请中国乐凯胶片集团公司(原化工部第一胶片厂)在“1041片”照相性能不变的基础上,提高适应现代底片冲洗机温度的物化性能(即由20℃提高到30℃),做一种新片。此片产品号为“乐凯1042”。2005年6月至7月,他们用柯达2402、爱克发P200和乐凯1042在选定地区做比较性航空摄影。航摄试验结果,用“玫瑰图”综合评价法分析后,乐凯1042的航空摄影质量最好。这证明,我四十多年前设计的“大宽容度黑白全色航摄片”(“1041”片)仍适用于青藏高原航摄,不单优于苏联片,也优于美国柯达片及德国爱克发片。
自费雇飞机进行远红外扫描探测地下输油管道
1958年“大跃进”的时候,国家组织“石油大会战”,全国范围内大规模开采石油。当时石油部铺设管道很匆忙,遗留下许多问题,20世纪80年代地下的输油管道开始频繁出问题,许多管道坏了,影响石油的开采和运输工作。石油部想修,有时却找不到管道在哪儿,铺管道时有设计图、施工图,但是没有竣工图,石油管道铺好后大家赶去支援其他建设,没有来得及做竣工图。东北地区有数千公里的地下输油管道,石油部怎么解决的呢?派人沿着管道向下挖,由测绘人员用仪器测,测完以后再填土。埋多深呢?一般都是两米深,比人还高,数千公里的地下管道定位需要巨大的工程量。
东北石油部门在派人挖地下管道时,闹出不少笑话。工人将地下管道挖出来,结果没等到测量队进行测量,工人就又把管道给埋上了,测量队来了问:“挖的沟呢?”他们说:“埋上了!”这样的事情都出现过。
华北地区到河南这一大片地下管道没人挖,也测不了,百姓的地里经常冒出黑色的原油,这个问题很严重。两伊战争时,双方的第一战略目标都是轰炸对方的油管,轰炸后石油管道就会起火,导致石油全部停产,所以输油管道是战争当中很重要的一个保卫目标。华北地区石油部门解决不了管道问题,我心里很着急,想解决这件事,同时这也是我到苏联进修以后想解决的问题。我在苏联学习了一项探地下管道的遥感技术,即用远红外技术探测地下物体。其实我的大学时的论文导师Л.А.木希娜过去就做过这样的工作。苏德战争结束后,莫斯科周围的水管和灌溉系统全部被炸烂,找不到地下水管的位置,她用航空近红外方法成功将地下管道图恢复出来。
导师做这项工作对我产生了影响,她能找到地下水管,我相信自己也可以找出地下油管。但她找的是距离地面很浅位置的水管,输油管道就不同了,位于地下两米深。1989年1月我给国家测绘局打了报告,经过领导研究将此事儿交给条法司,条法司是专门写条例、写测绘法的机关。条司法经审查,表示测输油管道这件事儿不属测绘局工作范畴,测绘局的地形图上不用画管道。国家测绘局内议论这件事有半年之久,我等不急了,因为我已找到探寻地下输油管道的方法,自己在苏联进修的时候学习了一项远红外探测技术,并且拿回来比较详细的相关资料。
测绘局开会时,我说:“探寻地下输油管道的工作我可以干。”国家测绘局的业务部门没同意,因为局里没有这笔钱。当时我理论方面准备差不多了,仪器设备请地矿部地调局地质物探所帮忙提供“航空远红外扫描仪”。方法、仪器都已经备齐,可是没有经费便雇不起飞机。无奈下,我与物探所林梅、杨进生到海军航空兵联系,我们自费雇飞机做试验。1987年时,我一个月的工资才一百多元钱,拿出家里全部的积蓄再加上借的钱凑到一起仅6000元。海军航空兵需12000元费用。林、杨说:“为把这个试验做完,我们也出6000,咱们一家出一半。”
因为我们是自费试验,资金有限,所以飞机出发前我们要充分做好准备,以便节省飞行费。我根据自己掌握的理论,系统计算何时摄影效果最佳,适合试验的飞行高度是多少,最后得出结论是夜里三点到早晨六七点钟这段时间摄影扫描,其他时段进行扫描会无效。飞机飞行高度也调试了好多次。因为试验前准备充分,所以试验飞行一次成功,需要的数据全部拿到手。
夜里我们从北京房山区石楼镇飞往河北任丘,在飞机上使用远红外扫描仪对地下输油管道进行探测。实验中领航员根据管道设计图在地图上画定航线,飞机按照地图上画定的航线飞行。与此同时,我们在机舱中通过显示器就能看到一条线,夜里地下输油管道在显示器上是一条白线,旁边的地物都是暗的,所以看到白线就意味着找到了地下输油管道。再用上旁边的地物影像,就能将管道定位。
但试验并非是只沿设计图飞行那么简单,因为地下管线经常中断,白线随时都有可能消失。为什么会有这种现象呢?因为在当初施工中,可能会碰到一些障碍物,比如别人家的坟地,这种情况下只能绕过去铺设管道,类似这样的情况很多,所以地下管道实际位置与设计图经常出现偏差。最大的一次偏差出现在山东惠民,管道距离原设计图位置差两公里远。飞机需要绕着圈儿找,找到白线后再沿其继续飞行,然后在大比例尺的地形图上将管道定位。
输油部门有专门负责巡查管道的巡管员,管道沿线每10公里设一站,相邻两站的工作人员骑车或开车同时朝对方的站点行进,走到5公里处双方互换工作牌,你的牌给我,我的牌给你,到达目标站点后,表示巡管任务完成,“检查结果,没有问题”。有些地段,虽然巡管员天天线上检查,但他们根本就没在管线上走,有些管道冒出了原油,输油部门还不知道呢!我们这次试验可以说帮助输油部门解决了大问题,东北后来也按照我的方法将地下管道全部清查。我们的远红外探测地下管道试验相当于一项战略任务,对保护中国输油网来说意义重大。远红外探测地下输油管道工作结束后,国家在检定时为我们评了奖,该项工作被列为课题,国家拨了经费。我将这笔经费投入到自己的下一个研制“微型航空遥感系统”的课题中。
自费雇飞机进行远红外扫描探测地下输油管道
1987年,在“航空远红外遥感技术探测地下输油管道”课题所用航空摄影试验飞机——“双水獭”前留影
据说只有18世纪人们才自费做科研,19世纪工业发达后,开展科研项目都由国家出经费,如果我们没有科技创新的兴趣又没责任感的话,这项科研完全可以不做。因为我们都想为国家做贡献,为国家解决困难,同时“玩”出一些新科技,所以大家能凑钱进行自费试验。远红外探测技术很实用,定位非常准,偏差可以控制在1米左右。现在全国探测地下输油管道还在用此方法。
研制MARSS微型航空遥感系统
“MARSS”是我起的名字。前面两个单词“Micro Air”是“微型,航空”;“Remote Sensing”是“遥感”的意思,全世界都用这个词,“Remote”是“有距离的”,“Sensing”是“敏感、感应”;最后的System是“系统”。