遥望地球——陈述彭院士的地学人生
发布时间: 2021-04-28
「作为一个科学家,不应当奢望当代的荣誉和理解,需要的是对国家、对人民的历史使命感和时代责任感,要顶天立地,锐意创新,勇敢朝前,去追求真理。」
——陈述彭
陈述彭先生是著名的地理学家、地图学家,我国遥感科学和地球信息科学的奠基人。他开拓了我国现代地图学和地球信息科学领域,带领我国遥感和地理信息系统研究跻身于世界先进行列。先生晚年提出的地学信息图谱思想,是他一生对地理学孜孜求索和锐意创新的结晶。
——中国科学院院士 郭华东
传奇少年
1920年,陈述彭出生于江西省萍乡市。
萍乡是江西省的“西大门”,素有“湘赣通衡”“吴楚咽喉”之称,乃今之赣西明珠、 中国近代民族工业发祥地之一。萍乡是一座有 1700 多年历史的文化古城,钟灵毓秀,沃田厚土,历史悠久,自古人文盛焉。正是在萍乡这片富有深厚吴楚文化底蕴的土地上,滋养了著名地理学家、地图学家、遥感应用与地理信息系统专家、中国科学院院士陈述彭的少年时代。
有天赋的人就像苏打水里的气泡,会自己浮出水面。
1935 年夏,陈述彭在萍乡县立中学毕业,在江西全省初中毕业统考中名列第 27 名。当时萍乡县还没有高级中学,学生初中毕业后面临升学的难关。如果从萍乡去省会南昌,需要乘长途汽车,当时票价 10.8 元,而由萍乡去湖南长沙火车票价只要 1.8 元,不少学生都去长沙“留学”。于是,陈述彭决定报考湖南省立长沙高级中学,校址在长沙书院坪,其前身即湖南省立第一师范学校。
长沙高级中学校长吴晦华老师,毕业于北京师范大学地理系,入学考试的地理试题,由他亲自命题、阅卷,考试中地理考卷四道题陈述彭全是用地图回答的,给吴晦华校长留下良好的印象,之后得到他特别的关注和鼓励。
第二天口试,吴晦华校长亲自主持。他问陈述彭:“你们萍乡学生怎么报考长沙高级中学呢?”陈述彭回答:“我初中毕业了,长沙高级中学不错,就报考呀!”他对旁边的老师说:“这伢仔说话好横呀!”陈述彭吃了一惊,心想完了!校长的第一印象就不好。接着吴校长又问:“地理试卷上全部用地图应答的是你吗?”陈述彭很得意地回答:“是我!”他全部使用地图的方式回答地理考题,受到了校长的关注,再加上他高中一年级时刊登在校刊上的《南岳记游》,更让校长对他青睐有加,这成为引导他之后献身地学的第一个无声的信号。
浙江大学学习与工作
1938年,陈述彭拿到全额奖学金高中毕业,得到湖南省第一号文凭(湖南省会考第一名)。回萍乡回萍乡白竺任乐群中心小学教师,兼教务主任。
同年9 月,他收到江西省教育厅录取通知,就读浙江大学师范学院教育学系。
1940年,陈述彭20岁。春假期间,陈述彭参加全国七大学论文比赛,题为《三民主义与抗战建国》,获第一名。
这篇文章是同学们在湄潭时,陈述彭独自留在学校里写的。主要内容是他学习孙中山《建国方略》这一伟大构想的心得,抒发了对抗战胜利后重建家园的憧憬,文笔流畅,见解卓越。
对陈述彭而言,这是他用所学的地理知识对祖国建设所提出的最早的建议和设想。在他心里,这是理所当然、顺理成章的。
想不到这篇文章获得了大奖,位居七大学之榜首,得到时任教育部部长朱家骅的签名像片。不久之后教育部就来了通知,抽调他去参加“集训”。
年仅 20 岁的陈述彭在系主任张其昀教授的劝导下考虑了三天,结果是,他坚持要继续读书,不愿离开浙江大学的学习环境,也自忖不是从政的材料,婉谢“集训”,留在浙江大学继续学业,他选择了学术探索的崎岖之路,决心效法古人,“达人所之未达,探人所之未知”。
为昭明其志,1940 年,大学二年级遂改专业,转学到了史地系,师从张其昀、叶良辅、涂长望、任美锷、谭其骧、黄秉维等著名地学家。
还有一个原因是,他中学时所尊敬的校长吴晦华是学地理的,从那时就已埋下了学地理的种子。
1941年,大学三年级的陈述彭利用旧五万分之一地形图,在遵义附近制图区域范围内,完全采用手工采集 6700 余数据所做的相对地势图,直观地表现该地区的地貌形态特征和成因规律,收到了良好效果。
当时最重要的一条经验,就是制图的全过程加强了地学分析。他在论文中讨论了相对地势差别的多种因素及相对地势对土地利用和人口分布的影响。这篇独具特色的论文,是我国近代地貌制图发展史上,最早用地貌计量制图方法研究区域地貌和人地关系的文章,是地图定量分析的处女作,在我国是前所未有的创新之作。
大学期间在地理课程之外,陈述彭也要求自己尽可能多选修一些历史学的课程,如张荫麟教授的中国通史、陈乐素教授的宋史、顾谷宜教授的世界通史、王庸教授的地理学史、张其昀教授的中国历史上伟大的教育家等。
这些课程诱发了陈述彭对科学史研究的浓厚兴趣。在王庸教授指导下,陈述彭曾帮他编写《中国地图史》中“鸦片战争以后的近代史”两章。
后来陈述彭把自己的研究范围扩展到世界地图史的研究,他主持完成的《1956—1967 年科学技术发展远景规划》中“地图学十二年规划”的制订,以及其后开展的中国古地图集、国家历史地图集的编纂及测绘科学技术史的研究,还有赖于当年积累的历史知识和史学方法。
这些成就都是浙江大学这所在抗战烽火中的流亡大学,给了陈述彭科学的滋养,让他从风华正茂的青葱少年成长为学问广博、基础深厚、野外考察扎实细致的大学毕业生。
1942 年上半年,陈述彭回到家乡江西萍乡白竺村,与姻亲张棣华结了婚。婚后的生活即便拮据清贫,但夫妻和睦恩爱,他们生育了一子一女,家庭生活温馨幸福。
1943年1 月,陈述彭从浙江大学史地系毕业,留在史地系当助教。
陈述彭毕业的时候,还有一个小插曲。
临近毕业才发现学分不够,陈述彭学分不够是由于选课比较多、比较杂,让系主任煞费苦心地一门又一门彼此替代,教务处也高抬贵手,他也终于拿到了大学毕业文凭。待到晚年回忆起这段经历,陈述彭觉得,他似乎是按照自己的意愿在锻炼自己。
他选修了许多工具课程,如数理统计方法之类,减少了一些知识性课程,如世界地理等,使得他在后来的工作中受用不尽,不仅没有影响他从事自然地理和地图方面的工作,还成就了他开拓和发展遥感应用和地理信息系统,以及倡导和推进“数字地球”和地球信息科学战略方面的探索和研究。
陈述彭在留校任教的同时继续攻读硕士研究生,受黄秉维教授邀请,担任重庆资源委员会经济研究所助理研究员。期间他白天从事“东北经济地理”研究和华中盆地矿产资源图编辑,晚上进修研究生课程。在此期间,他参与了一系列水库淹没损失土地利用调查,《中国区域地理》讲稿的编写和中国矿产资源地图集的编制等重大科研任务。
抗战胜利后,资源委员会开始着手回迁南京的工作,于 1946 年夏才全部迁回南京。陈述彭也跟随资源委员会从重庆回南京。与此同时,浙江大学也迁回杭州。
同年夏,陈述彭由重庆复员南京并回萍乡省亲。那时,战争刚刚结束,民生公司的轮船票根本买不到,他又急着走,就搭小木船出三峡。他用复员费买了些冬虫夏草和其他土特产,准备回家乡江西萍乡探亲,看望许久都未通音信的父母,在二老膝下尽一份孝心。
船过三峡新滩,滩险水急,落差 3 米以上,大家把行李都放在船上,上岸步行。结果,木船失控,一头栽进了大漩涡,再也没有浮出水面。全船人的复员费与家当全部付之东流。
陈述彭只得孑然一身行进到武汉,在那里改乘用汽车拉动的火车车厢,在破坏后的粤汉铁路上,颠簸了一个星期,才从武汉回到萍乡。到家时,他已经是身无分文的乞丐模样,“胜利者”的骄傲与欣喜都随着滚滚长江水东流而去,唯一的欣慰是见到了久别的亲人。
1946年,还在南京资源委员会工作的陈述彭受到来南京开会的竺可桢校长督促,回校完成研究生学业。
以《云南螳螂川流域之地文与人生》论文获取硕士学位。在《云南螳螂川流域之地文与人生》中,他从自然背景、地形发育、人地关系和区域特性四个方面,对该地区的地文与人生(即自然地理和人文地理)做了生动、充实和全面的论述,且这四个方面的内在逻辑联系是非常清晰和紧密的,也明显地反映出人地关系相互作用与制约的重要意义。
叶良辅教授赞扬他的学位论文是一部融汇了自然和人文社会因素的地理综合研究的优秀著作。
1947年,留校的陈述彭正任浙江大学史地系讲师。
暑期,陈述彭雄心勃勃地准备与华夏出版公司签订合同,编制一部全新的中国地图集,由上海华夏图书出版公司投资。
闷热的夏天,来自包括上海华夏图书出版公司的 30多位绘图人员,集中杭州,夜以继日,加班加点工作。准备突击半年,争取早日出版。想不到劳累过度,突然尿血不止。编制地图集的计划只能暂停。
为了求医,陈述彭只身来到南京,求助于高中同学朱无难大夫,检查的结果是肾结核。
朱大夫当时在中央医院工作,他把陈述彭收留下来,并以他的工资作担保,让陈述彭住进了泌尿科病房,并得到我国泌尿外科创始人之一、泌尿外科专家许殿乙大夫的关照。医生建议进行肾结核切除手术,否则,只能再活 2—3 年。经过反复地会诊、斟酌,决定切除右肾。
手术的先决条件是巨额的医药费。从何而来呢?陈述彭首先向父辈乡亲陈作龙借了四两黄金。他当时是师长,这点钱对他来说算不了什么。其余就是他的同学宋铭奎等人一起拼凑的,当时他们还是单身职工,不必养家糊口。
加上朱无难医生的工资保证,凑齐了八两黄金。这些债务,一直到 1957 年陈述彭才逐步还清。当然更为可贵的是,大家在他困难时伸出的援助之手,让他铭记终生,也让他温暖一生。
手术的第二道难关是陈述彭身体的承受能力。当时对左、右肾脏究竟谁是病灶,该切除哪一个,几乎判断错误。
其次,本来是可以半身麻醉施行手术的,却出现对麻醉药剂过敏的情况。
第一次进手术室,半身麻醉失败;
第二次进手术室之前,麻醉药物减少到一般成人的一半,又不成功;
第三次干脆改用全身麻醉。许殿乙大夫以一小时又四十分钟速战速决的纪录,终于切除了陈述彭的右肾。
手术后,陈述彭输血 500 毫升,这些血来自一位卖血的三轮车工人。
在他之后的几十年里,陈述彭深深地感受到,在这位卖血的三轮车工人的血液里充满了顽强的生命活力和劳动者的热情。
住院调理了 50 天,朱无难大夫让陈述彭出院了,用经典的辣味湘菜为他饯行,还叮嘱他不必戒口,放心像正常人一样的生活和工作。
术后出院时,陈述彭的体重由 65 公斤锐减到 42.5 公斤,枯瘦如柴,又缺了一个肾。他十分沮丧,他觉得自己成了弱不禁风的二等残废,怎么还可能继续搞地理野外工作呢?想想就觉得痛心。特别是手术后的半年,需要卧床疗养,工作和前途怎么办?
这令他焦虑、烦躁而不安。
回到浙江大学,就在他迷茫无助之时,竺可桢校长挟着一本厚厚的德国名人录,亲自到职工宿舍来看望并鼓励陈述彭说,德国有位科学家切除一个肾脏,活到 70 多岁呢,叮嘱他安心疗养。
系主任张其昀教授也抱来史地系师生有关遵义的调查研究报告文稿,叫他今年可以不去上班,代他做好《遵义新志》的组织、编辑工作。他们的关怀和体谅让陈述彭感到很大的宽慰,让他觉得自己还能自食其力。
《遵义新志》以浙江大学史地系主任、史地研究所所长张其昀主编名义于 1947 年在杭州印刷出版,共收录论文 11 篇,其中除已发表过的少数论文外,多数是专为新志撰写的新作,包括刘之远的地质,束家鑫、贺忠儒的气候,熊毅的土壤,严德一的产业与资源,陈述彭、杨利普的聚落,张其昀的历史地理等文章。
《遵义新志》名为志,实际上是关于遵义区域地理的著作。在抗战烽火的年代,是遵义的父老乡亲们把当时最好的生活环境供给了浙江大学的师生们,师生们也把最真实的科学认识留给了遵义。
《遵义新志》是陈述彭在重大手术之后,于半卧床的情况下进行编务工作的。他协助主编张其昀教授约稿、审稿,整理文字,安排篇幅。在完成全书校勘整饰之劳之余,还贡献了三章文字,编制了9幅附图。
而此时,他的身体状况还比较差,收入又少,养病的奶粉之类的营养品全是同学们送来的。
也是在 1947 年,在他与病魔斗争的这一年,萌生了编绘《中国鸟瞰地图》的意愿。可是这时候,他正贫病交加,连买毛笔的钱都没有,更别说仪器和绘图用的高级纸张了,于是他写信给曾世英先生。
曾世英先生在地图学界声名卓著。他见到陈述彭的来信,一下子就被这个年轻人提出的新颖的创作构思吸引了,立刻回信给他,约他到南京面谈。陈述彭带了一些草图到南京,于是曾世英先生资助陈述彭一笔可观的8000元启动费,支持他完成这项奇思妙想。
陈述彭回到杭州后,仅用一个星期就画了一幅图。这是理想与热情的尝试,是科学与艺术的结合,是思想自由飞翔的结果。这项工作是陈述彭的心头之爱,坚持了几年直到 1954 年,以《中国地形鸟瞰图》为书名,由新中国地图社编校,中华书局出版。
中国科学院工作
中华人民共和国成立后,国家开展大规模的经济建设,急需了解我国自然环境、自然资源和社会发展情况,迫切需要地理学发挥作用。竺可桢副院长倡导和发起在中国科学院重建地理研究所。
为了组建地理研究所,竺可桢副院长致函黄秉维教授,请他推荐可以由科学院聘为专门委员的地理学方面的人选;也请他从学科发展的角度思考地理研究所的机构设置。黄秉维教授在回函中推荐了丁骕、任美锷、徐近之、林超、罗开富、李春芬、陈述彭等 7 人,其中陈述彭是最年轻的。
到中国科学院地理研究所后,陈述彭继续完成绘制《中国鸟瞰图》的梦想。他把创作完成的部分图稿展示给老同学兼好友施雅风看,施雅风觉得,这些图稿一看就是直观感觉强烈的、展现中国某个区域的立体投影图,看一下就可抓住这个区域最重要的地理特征,认为这是陈述彭非常新颖的创造构思。欣赏之情溢于言表,并热诚地鼓励他尽快完成出版。
鸟瞰图创作主要的方法是:首先准备一种具有立体感觉的经纬网线——球形(正射)投影的边缘的一角。它的范围和比例都符合所需要表示的区域,把一般平面地形图转移上去;其次从等高线图做成剖面图,地表既然是球面的,那么剖面也应该是弧形的。
弧形的剖面再经过透视距离和视线角度的改正,就产生距离远近的感觉。最后配上色层高低,光晕暗影,表示地貌的起伏和特色,于是一幅具体生动的区域地形图就跃然纸上了。
这是第一部把透视点放在外层空间的高度鸟瞰中国的地图,充分展示了中国自然区域的地理景观,其手绘三维立体彩色晕渲图的成图比例、透视效果与实景极为接近。这种打破传统地图的观念,从空间的高度来研究国土的构思,正反映了陈述彭当时从宇宙观测地球表层的憧憬。
在今天看来,《中国地形鸟瞰图》集科学性、艺术性和技术性为一体,是理想与热情的尝试,虽然备历艰辛,但最终成为大众喜爱的佳作。
可《中国地形鸟瞰图》的出版,在当时却引起了轩然大波,“反响”强烈。图集受到几位著名地图学同仁的严厉批评,认为这种鸟瞰地图的形式违背了上北下南方位的读图习惯,是“不科学的”,甚至上纲上线,滥扣政治帽子,说是“立场问题”。
甚至有署名为“北师大地理系党支部”的文章说,他绘制鸟瞰图是为帝国主义服务,因为第二次世界大战期间美国人哈利逊(Harrison)画的鸟瞰图就是用于军事目的,是给美国军人看的。
1957 年,人造卫星上天,阿波罗卫星图像普及后,当年对他不了解的同行学者们逐步接受了卫星上对地观测的概念,对陈述彭的超前意识表示钦佩和叹服,后来均成为从事遥感工作志同道合的朋友。
没有想到的是,在事隔 40 多年之后的 1998 年 6 月,美国地理学会邀请陈述彭和家人专程去密尔沃基,给他颁了奥•米纳(O. M. Miller)地图科学金奖,同时受表彰的还有美国地图学家罗宾逊(R. A. Robinson)。
美国地理学会认为,这两位地图学家是分别代表东西半球,在 1957 年人造卫星上天之前,通过“科学、艺术的方法”,从太空描绘大地,创作“臆念地图”(mental map)的地图学家。美国国会为此还特地向驻华大使馆发出了优先签证的照会。
数年之后陈述彭再看《中国地形鸟瞰图》的时候,却觉得,手绘的地形鸟瞰图虽然形象直观,富有立体感,使人犹如置身太空,有身临其境之感。
但它同地景素描一样,尽管视点高了,但反映的只是地表景观的一种高度概括。“缺乏明确的数量观念和比例的一致性”,“这样就限制了它在研究和设计方面的应用”。
从不因循守旧、善于继承、注重发展的陈述彭为了能让这样的地图在研究和设计方面,以及在对祖国的发展建设中起到应有的作用,他把目光投向了航空遥感应用,后来又转向了航天遥感应用。
飞机的诞生,是 20 世纪最重大的发明之一。近代航空技术的发展,现代航空摄影技术的进步和应用,大大地扩展了观察视野和活动的空间。
当时中国科学院买了两架遥感实验飞机,建立了昌平实验站,开展地物波谱研究。陈述彭带领航空像片综合利用组,担起了“地理研究所引进、吸收和应用现代科技的最新成就,开拓其在地理学研究中应用的新领域,开展航空像片综合利用研究”这一重任。
他在地图学方面“深厚的素养、敏锐的目光、能驾驭全局的能力”,使他在开拓航空遥感应用过程中成竹在胸,一步一个脚印,走出了一条阳关大道。
1963年,陈述彭率队赴海南岛开展航空像片系列制图实验,考察橡胶林场与公社农民争地、合理布局的问题。
当时,三年困难时期刚刚结束,台海局势一度非常严峻。按照国家科委副主任武衡同志的指示,陈述彭带领一个多学科的研究小组,远赴海南岛,对海南岛热带资源开发与农业生产基本条件进行了 3 个月的野外考察,利用航空摄影的黑白像片,进行制图实验。
在当时的条件下,制图实验的困难还是挺多的,如航空像片尽管是小像幅的全色片,但却是军用的绝密资料,海南是海防第一线,其绝密分量就更重;又要求带入考察现场,疑虑就更深。陈述彭经过多方努力、锲而不舍,才借出来航空像片,并带入工作现场。这大概是海南岛的航空像片第一次用于科研工作。
登岛的过程一波三折。
第一次,鉴于海峡两岸对峙,研究所领导电告两位先期赴琼培训的同志“返穗待命”,以确保人身安全。第二次,研究组陈正宜终于乘软卧将航空像片带到广州。但风云突变,两岸战火一触即发。
几经电讯往返,又让课题组“速带资料返京”!半年后,全队终于又要出发了,所里领导还是反复叮嘱:要确保全队安全!陈述彭毅然立下军令状:保证完成任务并带大家完完整整返回北京!队伍要完整,人身也要完整!那场景,真有些“风萧萧兮易水寒”的悲壮。
考察虽然艰辛,但成果也十分丰硕。在交通不便、野外工作十分艰苦的条件下,陈述彭率队完成了 3 个月的实地考察和区域航空像片分析与制图试验,编制了 1︰25 000、1︰50 000、1︰200 000 三种比例尺,由微地貌、坡度组合、土壤与土质、植被、土地利用和农用地形图等 6 种专题图组成的系列图件,为不同层次的生产管理和规划设计提供了科学依据。提出了建立热带航空像片分析和农业综合制图的理论与方法的轮廓设想,首次提出了“系列成图”的概念。
1979年12月10 日,经国务院批准,国家科委、中国科学院决定,以地理研究所二部为基础,组建中国科学院遥感应用研究所。陈述彭任副所长、学术委员会主任、学位评定委员会主任、职称评定委员会主任。
1980 年 1 月,中国科学院遥感应用研究所组建我国第一个地理信息系统技术研究室(第五研究室),开创了中国地理信息系统的早期实验。
陈述彭倡导“一次实验,多方受益”,先后领导了“腾冲航空遥感试验”“天津-渤海湾环境遥感试验”和“二滩水能开发遥感试验”,并被誉为中国遥感事业起步的“三大战役”,培养了遥感应用的科技骨干和各类专业人才,打开了全国遥感合作的新局面。
试验总结的“超前决策、开拓奉献、团结协作、信息共享”的腾冲精神,得到我国遥感界的充分肯定,并在其后的一系列遥感试验与应用中发扬光大。
1980 年陈述彭当选为中国科学院地学部学部委员(院士)。
1996年3 月 13 日陈先生夫人张棣华因尿毒症入住中关村医院,当晚由北京医院裕东洁大夫决定转中日友好医院肾内科病房医治。4 月 13 日凌晨4:45 分,因医治无效,张棣华去世,享年 75 岁。
此时,陈述彭先生正在荷兰访问,在20 日得知夫人去世,于当晚挽诗一首,表达了他对妻子的回忆与无限思念。
悼 亡 妻
拙荆棣华,终年七五。
金婚暮年,茹辛含苦。
烽烟岁月,音信杳无。
残病浩劫,尽瘁安抚。
响应号召,操劳家务。
支持工作,悉心照顾。
组织关怀,铭刻肺腑。
思念游子,彻夜不寐。
东方曙晓,胡不归乎。
期许孙辈,成龙成虎。
供餐按时,竟成遗嘱。
贤母良妻,无怨无悔。
默默无闻,溘然先去!
烛光微微,泪枯而止。
人生如梦,仰天呜呼!
2001年,应萍乡市委、市政府和萍乡高专的邀请,陈述彭出任萍乡高专名誉校长。同年,家乡的侄子打电话和写信告诉他,市委、市政府拟以萍乡高专为基础,申办一所本科院校,学校想请他担任名誉校长。
作为一位从萍乡走出来的科学家,陈述彭内心一直想为家乡的教育事业做一些贡献。为示郑重,他亲笔写信回复学校说:“能为家乡父老兴办教育事业,应是义不容辞,唯恐年事已高,力不从心,徒有虚名,无所奉献,反而误了学校大事。反复衡量,如为学校提升,能尽微薄,确有需要,当勉为其难,惶恐应命。”
2006年,陈先生学习科学发展观、落实 21 世纪中长期规划的理解和对遥感应用、区域可持续发展、地图科技评论等 350 余篇论述被汇编成《石坚文存》。
86岁高龄的陈先生,仍精神矍铄,笔耕不辍,以诗歌形式写下了“人地”关系,为写了代序。
生命的价值在于奉献,
——所以才珍惜生命。
在探索真理的长河中,
也许能侥幸拾取几粒并不绚丽的贝壳;
也许只为后来者填平坎坷,缩短里程。
从不奢望听到欢呼的喝彩:
“啊,开天辟地,鬼斧神工!”
更不强求别人跟踪自己的脚印。
在人类文明的惊涛骇浪里,
豪迈地破浪前进,
浪花一现,不虚此生!
米翁石坚
2006 年夏至于中关村
(摘自《石坚文存》序)
2008年月 12 日四川汶川大地震发生后,88岁的陈先生不顾自己病重住院刚出院,在身体非常虚弱情况下,以“米翁”为笔名绘制了汶川震区的地貌与剖面图。
5月20日,中国科学院地学部举行四川汶川地震院士座谈会,18 位院士解析汶川地震,已近 90 岁高龄的陈述彭仍带病坚持参加了会议。
同年11 月 25 日,陈先生因病在北京逝世。