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災(zāi)難中升起的星光——記中科院地理科學與資源研究所研究員蘭恒星
文章來源：本站 | 發(fā)布時間：2012-10-16 | 【打印】 【關(guān)閉】
來源:科學中國人
地震、洪水、泥石流、地面沉降……我們生活的這個世界總是難免遇到災(zāi)難。我們或許無法避免災(zāi)難的到來，但是能夠盡力將災(zāi)難引發(fā)的危害性降至最低。中科院地理科學與資源研究所研究員蘭恒星，立足創(chuàng)新，注重理論探索與應(yīng)用相結(jié)合，在地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測與過程模型研究上做出了許多為國際學術(shù)界所重視的成果，逐漸成為該領(lǐng)域的一顆耀眼的新星。
西風東漸赴歸程
2009年4月，憑借中科院地理科學與資源研究所的東風，蘭恒星從加拿大回國。此時，距離汶川地震的發(fā)生尚不到一年。在這場滿目瘡痍的災(zāi)難面前，整個中華民族都是刻骨銘心。而對從事災(zāi)害性研究的他來說，急切所想的，更多是要回來，做力所能及的事。
決心的背后，是蘭恒星在災(zāi)害研究上深厚的基礎(chǔ)。
在地質(zhì)災(zāi)害綜合集成評估研究中，他曾創(chuàng)建了從地質(zhì)災(zāi)害遙感數(shù)據(jù)、現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)獲取到GIS數(shù)據(jù)模型、災(zāi)害本構(gòu)過程模型建立，再到巖土工程計算分析和決策的綜合集成理論和標準流程。該成果受到加拿大皇家科學院和工程院院士、國際巖土力學大師Morgenstern教授的高度肯定，認為此集成框架為復(fù)雜邊坡穩(wěn)定性問題提供了有效的數(shù)字化手段。
從巖土體微觀異質(zhì)性與宏觀破壞過程機理研究出發(fā)，他提出了地質(zhì)材料和幾何微觀各項異性控制宏觀力學行為和過程的基本原理，創(chuàng)建了反映地質(zhì)體漸進性破壞過程的微觀結(jié)構(gòu)模型，解釋了作為災(zāi)害巖土體破裂擴展的微觀機理和宏觀規(guī)律，提出了地質(zhì)體漸進性破壞過程指標。國際著名學術(shù)雜志JGR的三位審稿人一致認為“在解決巖土介質(zhì)的異質(zhì)性與宏觀破壞過程方面具有獨創(chuàng)性”。
在表層風化與斜坡巖土體強度折減關(guān)系理論和降雨過程與滑坡穩(wěn)定性演化機理研究中，他的相關(guān)成果也得到了國內(nèi)外同行的廣泛引用，部分成果被加以實例驗證。
國外幾年，蘭恒星有許多深刻的體會，“國內(nèi)的項目往往是任務(wù)性的，總是希望能夠在較短的時間內(nèi)盡快做出些進展。我在加拿大做項目時，一個重要的特點就是研究的可持續(xù)性比較強，首席科學家常對我們說的一句話是‘別著急，慢慢來’。這樣做起研究來就更加從容，少了許多急功近利的因素?！痹谶@個過程中，他也面向工程實踐，做了一些與地質(zhì)學、巖土力學相關(guān)的學科交叉的研究，先后參加了加拿大國家自然科學與工程基金項目等數(shù)項課題，取得了突出的成績。然而，梁園雖好非久戀之鄉(xiāng)，蘭恒星總是能很真切地感受到某些局限，無法徹底發(fā)揮自己的主觀能動性去開辟事業(yè)。他向往主人翁般的歸屬感，他不希望自己的孩子連中文都說不好，他更想為祖國的建設(shè)發(fā)展添磚加瓦。回來，自然成了必然。
策馬揚鞭自奮蹄
回國之初，蘭恒星便投入到國家支撐計劃課題“中國重大自然災(zāi)害風險評估”、地方委托項目“濱海新區(qū)塘沽區(qū)地面沉降高精度PSI監(jiān)測”等課題的研究中去。
在這些研究中，蘭恒星開展了高新遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作。作為比較新的遙感技術(shù)，他首先利用高精度激光雷達解決了地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的獲取、關(guān)鍵因素的提取與識別的技術(shù)難題。其次，他成功地將長時間序列的高精度微波遙感PSI技術(shù)應(yīng)用于城市地面沉降等典型地質(zhì)災(zāi)害過程監(jiān)測，為建立合理準確的地質(zhì)災(zāi)害過程模型提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)保障。在濱海新區(qū)的項目中，他就率先應(yīng)用高精度TerraSAR PSI技術(shù)進行地面沉降監(jiān)測，實現(xiàn)了更高密度時空覆蓋的精確監(jiān)測。最后，他還實現(xiàn)了高精度遙感信息與地質(zhì)災(zāi)害評估模型的融合，提高了模型預(yù)測的精度，加深了災(zāi)害現(xiàn)象的物理變形過程和機理的理解。成果曾為加拿大、英國、德國等數(shù)家單位加以引用。
這里面還有一個小插曲。在蘭恒星回國攜帶的物品中，有一件特殊的行李，就是加拿大制造的高精度激光雷達儀器，他自然是為了回國后研究的順利進行，卻在過海關(guān)的時候被按規(guī)定扣下，“用了好多公文才把它保出來”，蘭恒星笑言。
這個激光雷達在隨后的研究中發(fā)揮了很大的作用。2010年，蘭恒星主持的國家自然科學基金面上項目“汶川地震災(zāi)區(qū)高陡山體斜坡災(zāi)害三維離散動力學機理及過程模擬預(yù)測”開始進行，他就是帶著這臺漂洋過海的激光雷達前往地震現(xiàn)場進行掃描，取得了第一手觀測數(shù)據(jù)。
地質(zhì)災(zāi)害GIS建模的相關(guān)工作是蘭恒星研究的另一個重點。他提出了改進的考慮動水壓力的基于物理過程的地質(zhì)災(zāi)害空間分布概率預(yù)測模型，實現(xiàn)了預(yù)測模型與GIS系統(tǒng)集成，顯著提高了模型的實用性，被美國學者認為是降雨滑坡空間分析預(yù)測的兩大類數(shù)學模型之一。他創(chuàng)建的基于GIS的滑坡易損性空間統(tǒng)計分析模型，揭示了包括云南小江流域降雨滑坡空間分布、汶川地震誘發(fā)超過5萬個地質(zhì)災(zāi)害事件的宏觀分布規(guī)律等。研究結(jié)果得到歐美等國研究團隊的多次引用。他提出了三維分布式典型地質(zhì)災(zāi)害過程模型的理論、技術(shù)和方法，并創(chuàng)建了集成GIS的分析計算模型。如今，該模型已經(jīng)成為國際采用的主流模型之一，實際應(yīng)用于美國、加拿大、意大利等近30個國家，為眾多國際學術(shù)權(quán)威認可和引用。
除了地表地質(zhì)災(zāi)害，蘭恒星對地下巖石力學工程也頗有研究。2008～2011年，他曾參與瑞典SKB項目“核廢料地質(zhì)儲藏孔巖石破裂過程數(shù)值模擬”的研究，以及一項由英法日等十幾個國家共同參與的國際合作項目，他率領(lǐng)研究小組對瑞典地下450米處的現(xiàn)場實驗室取得的溫度、位移和洞壁破裂過程等進行耦合模型反演研究，并發(fā)表了一系列高水平的國際論文。去年開始，他又參加了“973”計劃子課題“深層密集儲庫區(qū)變形機理與地面沉降監(jiān)測”研究工作，并取得了初步成果。
在開展項目攻關(guān)的同時，他還面向國家防災(zāi)減災(zāi)需求，積極進行重大應(yīng)用項目的咨詢工作。2010年，針對玉樹地震救災(zāi)工作，他率團隊集中調(diào)研，連續(xù)交出《青海玉樹地震緊急救援區(qū)域空間分布》、《玉樹地震誘發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害風險評估》、《對青海玉樹地震災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展的若干建議》三份咨詢報告，均被中央辦公廳及時采用，其中兩份得到國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮回良玉副總理的批示。作為項目組組長，他完成了國務(wù)院“青海玉樹資源環(huán)境承載力評價報告”中的次生地質(zhì)災(zāi)害危險性評價報告也得到了國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部的肯定。一份關(guān)于鐵路重大地質(zhì)災(zāi)害的咨詢報告也得到了張德江副總理的批示。此外，他還參加了中國工程院重大咨詢課題“海西經(jīng)濟區(qū)（閩江、九龍江）等流域生態(tài)環(huán)境安全與可持續(xù)發(fā)展”。
細數(shù)下來，回國近兩年里，蘭恒星實在是忙得快馬加鞭?？雌饋?，研究涉及范圍廣、內(nèi)容也甚為復(fù)雜，他卻認真地表示，“其實這些研究基本集中在災(zāi)害研究上，包括地表災(zāi)害和深部災(zāi)害。地理信息和遙感等作為重要的技術(shù)支撐手段，來更好地解決這些基本的災(zāi)害問題的。”
如今，蘭恒星依然有條不紊地忙碌著。災(zāi)難面前，他的努力就像是從無情的命運中升起的星光，為人們帶來了溫暖，也指引著方向。
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