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测绘类专业:基础科学与技术创新

已有 3548 次阅读 2014-6-30 11:25 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

      对各类地图的测绘技术而言,高斯曲面几何理论作为其科学基础是200多年来的传统。就技术方面而言,大地测量学中的水准面概念是把理论工程化的基础。从基础科学而言,水准面概念把局部空间欧氏化了,从而给普通工程用户展示的是一个标准的三维直角空间。

      把这个专业叫做测绘。如果我们培养人才的方式是:1)职业教育型:以水准面概念下的结论(技术成果)为基础,讲解满足这个条件的几何测量技术,那么有对欧氏几何理论的把握能力就行了(高中数学水平)。2)工科专业型:以高斯曲面理论为基础,讲解水准面概念以及在工程上如何建立水准面,从技术上实现地球表面局部空间的欧氏化。在这个层次上,对水准面的几何理论有足够的把握就行(微积分数学水平,需1年公共基础课 + 1年专业基础课)。3)理科专业型(在我国没有那个高校实现了这个层次的培养):要求以一般流形几何理论为基础把握高斯曲面几何理论,对三类曲面(高斯曲率分别为:正、负、零)建立水准面的理论和技术有把握能力(微分几何水平,需1年公共基础课 + 1年现代数学基础课 + 1年的专业基础课)。而地球的水准面理论只是一个案例。

      那么同样用的名称是测绘专业,其培养模式决定了其可能的技术创新模式:职业教育型的是工程效率类,工科专业型的是具体技术类,这两类所谓的创新均没有普遍性的工程技术价值。只有理科专业型具有实质性的技术创新能力,这是因为他们能正确的修改水准面的概念,也有能力选用不同的水准面,而他们指出的路线是技术上能实现的。

      在本世纪初,大地测量学发生科学革命,把理论基础由高斯曲面几何理论迁移到:广义相对论四维时空意义的三维流形演化(变形)几何理论。其技术也发生了革命性变化,与物理学各分枝结合后,其工程应用领域的巨大扩张令人膛目结舌(典型代表是遥感学科)。

      这个技术创新的黄金期是那类人才能介入的呢?显然,只有按上面的方式培养的理科专业型。

      对学科的基础科学的把握程度是决定性的。以上概念还算是好理解。但是,现实远比上述的复杂。

      首先,在上世纪80年代,发现了等重力位面是一个良好的物理水准面,它逼近于几何水准面,从而,大地测量学的基础科学是:高斯曲面几何理论 + 地球重力场理论。在这个阶段,技术革命主要是由地球重力场引起的,从而,地球物理学家主导了这次科学革命,他们是:直接使用传统水准面概念,从而,在教科书中,高斯曲面几何理论被显著弱化,而地球重力场占据主体位置。

      在按这种实用主义的模式培养人才30多年后,突然性的,到了本世纪初,大的革命发生了,大地测量学的基础科学是:四维时空意义的三维流形演化(变形)几何理论。[注,我国采用的2000系的基础科学;原西安系为重力水准面概念;而更老的北京系为高斯(传统)几何水准面概念。]

      太突然了,现有的大地测量学人才基本上被排除在参与技术创新的黄金期之外。当然,享受被它过所创新出来的技术成果的能力还是有的,人们一拥而上的拥抱新技术本身(如遥感),而基本上不再过问其科学基础(事实上,也无能力)。

      我们可以用拥有或正在使用此类新技术来论证我们在技术上处于“先进”或“领先”水平,但是:没有根本。只能瞬时性的“先进”或“领先”。

没有了根本也就没有了原创性,产生原创性技术的能力也就不具备。但是,如果要获得根本,只有两种可能的道路:

1)大地测量学科主动的寻求对“广义相对论四维时空意义的三维流形演化(变形)几何理论”有深刻把握的学者(一般是出身于现代数学,或微分几何专业,或理论物理专业),并把他们置于学科领头羊之一的位置。目前,这条路在我国是走不通的。原因就不谈了。

2)高校培养理科专业型人才,把“广义相对论四维时空意义的三维流形演化(变形)几何理论”作为中心展开,把相关的以技术性面目出现的学科作为专业基础课的组成部分。目前,这条路在我国高校中也是走不通的。原因就更明显了。

要想打通以上两条路,前提条件是:1)大地测量学学者群对自身学科的“基础科学”达成共识,承认自身的基础性缺陷,换句话说:坦承自身没学术水平,而主动让出若干头几把交椅。2)个别高校的教授能针对当前的大地测量学的基础科学组织人才培养,而大地测量学学者群也愿意把此类人才吸纳为学科的主力研究人才。

      理出基础科学与技术创新的内在关系是各具体学科学者自身必须努力的,在大科学尺度高谈基础科学与技术创新的关系是哲学层次的。而一旦理清这类关系,各学科的领头学者是何种作为也是至关重要的。一切最后还是归结为:人!

 




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