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中国军事测绘数字化变革之初|地形图|测绘局|计算机|测量学


马王堆出土的驻军图(来自喻沧、廖克编著的《中国地图学史》)。

去年底,作者应邀参加了新版《中国大百科全书》军事测绘学科条目审稿工作,感到有关条目对军事测绘数字化发展的描述不准确。因工作任务需要,去年较为系统地拜读过魏子卿院士的论著,发现他自1960年底参加测绘专用计算机研制,后又组织了中国第一代电子计算机的安装、调试和应用维护,为中国军事测绘数字化做出了开创性贡献,受到启发。现参考相关文献资料,就中国军事测绘数字化之初的情况,做一简要梳理。

军事测绘源于作战中对地图的研究与利用,是从测绘和使用地图开始的。自古至今,作战都离不开对战场环境的感知。感知战场环境,除了实地勘察,就靠地图。中国的地图传说,可以追溯到4000年前的夏代或更早的时期,《左传》上记载有夏代的《九鼎图》及其衍生的《山海经图》。2000年前,《管子·地图篇》就论述了军事指挥员在作战前,必须详细了解战场环境,其中把“凡兵主者,必先审地图”列于首位,阐明了地图在军事行动中的重要地位和作用。

中国军事测绘历史久远。战国秦王政八年(公元前239年)已出现木版地图(1986年甘肃天水放马滩出土),是世界上发现最早标有军事要素的地图。西汉时已有绘在帛上的《地形图》和《驻军图》(公元前168年,1973年长沙马王堆三号汉墓出土),是迄今世界上发现最早的彩色军用地图。西晋时期,裴秀提出制图六体理论,使地图制作有了理论基础和规章。明代,航海家郑和七下西洋,沿途进行了一些水深测量,绘制出著名的《郑和航海图》。清康熙年间,历经30年测量了全国各地的经纬度点,测绘出《皇舆全览图》,只是地图比例尺较小(约为1︰140万~1︰150万),不具备现代地形图的使用特征。古地图主要为不可度量的示意性地图,但随着地图理论的发展和应用需要的变化,地图愈加准确,内容日益丰富。


手摇计算机(来自互联网)

17世纪以来,大国、强国为了掠夺殖民地资源和争夺霸权,战争连续不断。热兵器出现后,火炮已能超出超视距攻击,需要精确的地图作指挥工具,促使各国军队建立专门的测绘机构,测绘战备地区的地形图。1791年,英国设立世界上最早的军事测绘局,随后各国纷纷仿效,军用地图进入了标准化生产的新阶段。1917年,法国炮兵发明了一种等角投影,用于绘制地形图,在这种图上量取炮兵的发射诸元,有效提高了火炮射击的准确性,大挫德军,一时被视为秘密武器。


民国时期测绘的1︰5万比例尺地形图(河南郑县)局部(来自《中国测绘教育史》王树连等著)。

中国清光绪二十九年(1903年),清政府设练兵处测绘科,这是中国最初的军事测绘机构,随后重点转入以大比例尺军用地形图为主的测绘,测绘地图面积近9万平方公里。民国时期,北洋政府和南京政府先后制定测绘全国军用地形图的计划,由各省实施,均未能落实。到新中国成立时,所测绘地形图范围不到陆地国土面积的三分之一,这些地图为各省采用不同基准和技术标准所测,精度和质量不一,省与省之间的地图难以拼接使用。

1927年人民军队诞生之日,就开始测绘保障工作。1932年初,红军学校举办首期测绘训练班,开始培训测绘人员;1933年5月,红军总司令部作战局设立地图科。从此,人民军队有了专门的测绘部门和测绘人员。只是战争时期人民军队测绘队伍弱小,只能承担简易测绘和随军测绘保障任务,没有能力开展大规模的战场测绘。


1951年解放军测绘学校大地测量系学员布测北京至石家庄一等三角锁时建造钢标(来自测绘史料)。

新中国成立之初,百废待兴,经济建设和国防建设急需全国范围的、测绘基准统一的、高精度的测绘成果成图。为了维护国家安全之急需,1950年军事测绘局成立后,率先从东部国防地带展开了以布测全国天文大地网和测绘基本比例尺地形图为主的全国基础测绘。1956年国家测绘总局成立后,两局分工承担全国基础测绘工作,全国基础测绘进入全面实施时期。由此,带来了一系列新的技术难题:数量巨大的大地测量成果,急需进行数据处理和平差计算;采用航空摄影测量方法测绘地形图,控制点加密测量工作量大,需要较多人力计算,急需寻求新的计算手段。以当时以表格式计算、算盘和手摇计算机为工具的计算条件,难以完成规模如此巨大的计算任务。同时,国家“两弹一星”战略的实施,对测绘保障提出了新的要求。这就急需引进电子计算机技术,提高测量数据处理的自动化水平和计算速度,保证全国基础测绘的快速推进并早日完成。


国产103型电子计算机(来自互联网)

数千年来,军事测绘理论、技术和方法不断发展,影响最大的是20世纪60年代初计算机技术进入军事测绘领域,引起了军事测绘技术的数字化变革。这一变革在20世纪末基本实现,其突出特点是测绘生产技术的数字化、数字化测绘产品的提供和应用范围的扩大。1942年2月,世界上第一台电子计算机在美国问世,为发展军事测绘技术创造了有利条件。1956年,我国制定了《1956~1967年科技发展远景规划》,其中把发展电子计算机技术列入重大科学任务。在苏联计算机专家帮助下,中国科学院计算所和北京有线电厂(738厂)联合仿制苏联计算机,于1958年8月仿制出中国第一台电子管计算机(103型),后共生产49台,供有关科研单位和高等院校进行科学计算使用,其中军事测绘研究所订购1台。


1962年测绘专用计算机研制项目下马后,军事测绘研究所领导欢送华东自动化研究所计算站人员合影(来自测绘史料)。

1960年,成立不久的军事测绘研究所,决定开展测绘专用计算机研制工作。所里抽调几名刚从测绘学院毕业的年轻人,又从华东自动化研究所计算站借调科技人员,一同参与这项研制。当时,电子计算机在中国还是一项新兴技术,研制人员连电子计算机是什么样子都没有见过,研制测绘专用计算机谈何容易!在当时这样的条件下,那是一种难以想象的挑战。俗话说,初生牛犊不怕虎,他们一群年轻人居然迎着困难,边干边学、边学边干,认认真真地干了起来。研制人员分成两组,一组研制逻辑设计,一组研制电路设计。经过近两年的努力,研制工作颇有进展,完成了逻辑设计,电路设计也接近尾声,运算、存储研制稍弱一点,但已初步具备制作计算机的条件。

1960年4月,大地测量学家、中国工程院院士魏子卿从解放军测绘学院大地测量系毕业后,参加了半年的无线电训练班学习,结业后作为技术骨干参与了测绘专用计算机线路设计工作。据魏子卿院士回忆:1962年下半年,或许上级已经知道我国第一代电子计算机已研制成功,认为没有必要花大力气自行研制测绘专用计算机,计算机研制项目突然被下马。得知所里计算机研制项目下马的决定,魏子卿和所有研制人员都感到半途而废实在可惜,很不甘心。


1965年9月,军事测绘研究所领导与解析空中三角测量培训班参训人员合影(来自测绘史料)。

计算机研制项目下马后,测绘研究所订购了1台103型电子计算机,派魏子卿等4名年轻同志到738厂,学习103型电子计算机的工作原理、基本构造和安装调试方法。1963年春,103型电子计算机运抵西安,魏子卿被指定为计算机安装调试组长,带领10多名技术人员,负责这台计算机的接收、安装和调试。103型电子计算机由800个电子管、2000个氧化铜二极管和10000个阻容元件组成,约有10000个接触点和50000个焊接点,仅三个主机柜就占三间房子,电动机和冷冻机又占两间房,可谓庞然大物。今天,男女老少都使用各种各样的袖珍计算机,很难想象出这是一个多么大的家伙。然而,就这么一个庞然大物,却仅有2K内存。

据魏子卿院士回忆:103型计算机是我国计算机发展起步阶段的产品,整台机器都是电子管插件,性能很不稳定,很容易出故障。但是,我和同志们都知道,这是军事测绘系统引进的第一台电子计算机,对于开展测绘科研、发展测绘技术和提高测绘生产效率,都具有十分重要的意义。因此,大家感到责任重大,积极性很高,都想着早日把计算机安装、调试好,尽快提供有关部门和科研人员使用。但是,在历时近两年的安装、调试过程中,我们确实遇到了不少困难,主要难点在于调试存储部件。存储器是磁鼓和磁芯,极不稳定,经常出毛病,今天调整好了,明天说不定就出问题。我们只好耐着性子,遇到问题集体研究攻关,解决了一道道技术难题,到1964年底终于完成计算机的安装和调试,可以试运行了。

从计算机安装、调试到运行的七百个日夜里,魏子卿和同志们付出了巨大的心血。计算机安装成功后,开始承担测绘研究所内外的科研和测绘生产计算任务。此后,魏子卿带领全组同志,对计算机进行日常维护,24小时轮换值班,填写工作日志,及时排除各种故障,保证计算机的正常运行和安全使用,保障了所里“利用103型电子计算机平差三角网平差计算的研究”、“电子计算机在空中三角测量中的应用研究”等项目研究的需要。1965年,为了向地方测绘部门推广“电子计算机在空中三角测量中的应用研究”成果,应陕西省测绘局、煤炭航测大队等单位请求,测绘研究所专门举办了一期培训班,培养了我国第一代电算加密生产技术人员。

但是,1966年5月“文化大革命”开始后,国家和军队建设遭受严重的干扰和破坏,测绘研究所成了“重灾区”,正常工作和生活秩序受到冲击,科研工作一度陷入瘫痪状态,魏子卿也遭造反派殴打,1967年初计算机被迫停止运行,魏子卿和同志们只好忍痛离开机房。1969年8月,测绘研究所也被撤销。1970年1月,测绘研究所重建后,迎来军事测绘科学的春天,魏子卿转向全新的研究领域,开始向着著名空间大地测量学家的目标攀登。


大地测量学家,中国空间大地测量学开拓者和奠基人,中国工程院院士魏子卿研究员(来自互联网)。

如果说1960年测绘专用计算机的研制预示中国军事测绘数字化变革的开始,那么1964年测绘研究所103型电子计算机的安装调试成功,则标志着计算机技术正式进入和应用于军事测绘领域。20世纪70~80年代,随着卫星导航定位、航天遥感测绘和数字地图制图技术,特别是计算机技术的发展,加速了军事测绘数字化变革的进程。90年代中期,随着军事测绘数字信息工程的全面实施,到20世纪末基本实现军事测绘生产的网络化和数字化,数字化测绘产品成为军事测绘保障的重要载体,应用范围、应用对象和应用领域不断扩大,并发挥着越来越重要的作用。

注:本文参考《中国军事百科全书·军事环境》(2014年版)、《魏子卿院士文集》(2017年测绘出版社出版)、《数字化战场的基础建设》(高俊主编,2004年解放军出版社出版)、《中国测绘史》(2002年测绘出版社出版)等资料编撰而成。版权归作者所有,如转发须经授权。老村长2023年1月20日于北京。

来源:老村长 转自:测绘学术资讯

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