今天是周江文先生诞辰100周年的日子，藉先生百年诞辰之际，中海达讯今明两天将会推出系列文章，纪念先生为中国测绘界所作出的贡献。
19岁的他，因成绩优异被美国麻省理工学院录取；29岁的他，出任中美合作航空测量队副队长，绘制“驼峰”航线图，为抗日战争最后的胜利做出了贡献；33岁的他，毅然拒绝高薪聘任去台湾执教的邀请，投身解放区。
他提出的新符号——双括号矩阵、越组约化方法、拟稳平差、名次法、有界分布理论、抗差等价权原理以及抗差最小二乘法都在我国大地测量和误差理论的史册上留下一页页闪光的记录。
他指导的研究生，有的成为我国大地测量领域的学术带头人，有的活跃在国际学术舞台，有的当选为院士。
他就是我国测量误差理论领域的一代宗师——周江文。
为“驼峰”航线保驾护航，周江文为抗日战争胜利贡献了自己的一份力量。
1916年6月20日，周江文出生于湖北省汉川县。自幼双亲早逝，靠长兄培养。1933年参加湖北省高中毕业会考，获得全省第二名，但他不忍加重长兄负担，选择了公费的中央陆地测量学校大学部学习。1937年，他以优异成绩考取公费留学，被美国麻省理工学院(MIT)录取。然而，即将赴美时，因抗日战争全面爆发，他拟乘邮轮在香港被日军飞机炸沉，他的留学计划未能实现。
周江文
在抗日战争极其艰苦的年代，周江文先后在陆地测量总局，天文观测所以及测量学校从事教学、科研和担任教官。为了实现自己的理想，他始终坚持刻苦学习和钻研。他把学习笔记看得比什么都重要，总是用布包装着笔记，随身携带，以防丢失。即使是在生活极端困苦的条件下，周江文仍然勤学不倦，孜孜以求，撰写出《大地测量》初稿。该著作在新中国成立初由总参测绘局出版，成为急需的实用教材。
1942年，日军占领缅甸并侵入中国云南，向重庆等未被日军占领地区运输战略物资的“最后一条陆路输血线”滇缅公路被切断。中美被迫开辟从印度阿萨姆邦汀江到云南的战略物资转运空中航线。这条航线跨越世界屋脊喜马拉雅山脉，这里最高山峰7600多米，而当时的运输机载重时只能飞3500米左右，不得不在驼峰似的高山峡谷中穿行，故称“驼峰”航线。
这是一条可怕的航线，美国空军牺牲不少飞行员。没有精确航图是失事的重要原因之一。为了测制“驼峰”航线图，中美双方于1944年合作成立了航空测量队，周江文被选派担任副队长。他以精湛的业务和出色的组织协调能力，指导测量队用天文法精确实现地面定位，并绘制出急需的精确航图，为抗日战争最后的胜利作出了贡献。
抗战胜利后，周江文担任南京测量局技术室副主任，兼任测量学校教授。新中国成立前夕，他拒绝了双倍薪资和更高职位去台湾执教的聘任，毅然奔赴解放区，迎来了新中国解放的曙光。
新中国大学院系调整后，周江文来到武汉,从事大地测量的理论研究工作。由于特殊的地理环境，武汉被称为我国的四大火炉之一。暑假里，在一把电风扇的陪伴下，周江文常常从早到晚呆在书房里，或翻阅英、德、俄专业文献，或推演简洁、实用的公式，探索新方法。夫人体贴他，不时推开房门，送去凉茶和毛巾。他嫌烦扰，中断了自己的思路，于是将房门插上，把自己反锁在屋里。
1979年，周江文在澳大利亚参加学术会议
房门紧闭让室内温度高达到38℃以上，让房间变成了“蒸笼”。即便这样，他汗流浃背也不在乎。有时过了吃饭的时间，多次敲打房门，他都听不见。直到自己的推算有了一点结果，心情放松才感到饥饿。他夫人到晚年还常常讲起他把自己反锁在“蒸笼”里的故事，抱怨他“固执”。正是因为一贯地刻苦钻研，周江文在学术上不断取得新成果。
1956年，他发表了“新符号(1)、(f)，兼论几种特殊平差法”，后来又拓展成双括号矩阵。他创造的新符号规律性强，容易记忆和演算，可以简化大量算式和演算，被写入当时的教材中。
1956年，他出版了《大规模三角锁的直接平差法》(论文集)，独立提出了解算大规模三角锁的新方法。他的学术思想得到苏联专家的赞同。阿格罗斯金教授在他的著作中，对周江文的方法做了专门介绍。
随着我国区域性及全国大地网的布设和施测顺利进行，周江文把科研目光放到研究大规模网的平差问题。他对不同观测的方差分量估计有独到的见解。他改造了赫尔默特·威尔希的方法，给出了简单实用的“观测权的估值”的公式，在全国天文大地网的整体平差中被采用。他的研究为这项具有国际先进水平的重大成果的完成提供了有效的理论指导，受到使用部门的一致好评。
1979年，周江文与方俊院士（左）在澳大利亚
1964年，他发表了“越组约化理论”，灵活应用概率统计理论，系统地总结了测量平差的一般形式和规律。论文言简意赅，公式推导严密巧妙。
1979年出版的《测量误差理论》一书，收集他于1958-1978年期间的部分论文，内容涉及关联平差的完整理论和误差分析方法。反映了我国这一阶段的误差理论水平。该书成为有关科研部门、高等院校师生的重要参考文献，在国际上受到同行专家重视。
随后，周江文在“测量极值问题的经验解式”一文中，把各种准则下的平差、权的最优分配、网的优化方案等归结为线性极值问题。他推导了通用解式及优解条件。这种将优化方法与经验规律相结合的极值问题解算新思路，不但对测量问题，而且对类似的其他问题的解法都有指导和借鉴作用。
系统误差的处理是测量上长期存在的一个棘手问题。周江文在“系统误差的数学处理”一文中，揭示系统误差既有趋势性，又有随机性的特征，提出“环境具有延续性，延续中又伴有偶然性”的观点，从部分延续模式出发，对系统误差取相应的权阵，把问题转换成可用常规方法处理的形式。这种新思路为系统误差的处理提供了一种有效的途径。
首创拟稳平差理论，对解决地震、测绘等部门建立的地壳形变检测网的平差处理有着重大的指导和开拓意义。
拟稳平差理论的创立是周江文对测量误差理论最有影响的贡献之一。这项新理论的提出不是偶然的。
1959年10月，我国广东新丰江水库成功截流蓄水。不幸的是，不久后库区出现了频繁的地震活动。1962年3月19日大坝东北一公里处发生6.1级地震，造成了损失。这是典型的水库诱发地震案例。我国测量、地质和地震等多学科的科学工作者开始了长期不懈地监测诱发地震的研究。经过精心设计，在水库峡谷区布设了以测角为主的形变监测网。以后各地陆续建立起各种监测网，用于环境变化和灾害的监测。
自上世纪六十年代以来，如何正确地处理监测网的资料，从中获取真实形变信息，一直是国内外测量及形变分析工作者努力研究的重要课题。
1999年，周江文研究成果获得国家自然科学三等奖
监测网大多属于起算数据不足的自由网，数学模型是秩亏的。以往国际测量界是采用经典平差或者伪逆平差方法。周江文用敏锐的眼光分析了以往方法的不足。他认为以往的方法虽然很简捷，但是由于没有注意解法的物理意义，因而解算结果不能反映客观实际。他指出，自由网的经典平差实质上是一种强制符合，硬性限制基准点是不动的；而伪逆平差是把监测网的全部点同等看待，限制各点改正数平方和极小，没有区分各点的变形差异，往往没有测量根据。
经过反复比较，他辩证地发现了监测网的特点，提出了“拟稳平差”的思想，并发表了著名论文《监测网的拟稳平差》。论文考虑到监测网中的点，处于不同的地质构造和地球物理环境，随着时间的延伸，都可能发生变动。但是总存在相对变化小的，即相对稳定的点，周江文称之为“拟稳点”。把它们作为基准，附加合理的、限制与拟稳点有关的未知量改正值范数极小的约束条件，原来的秩亏自由网可以得到准确的确定解。这样既有明确的测量根据，可以为监测网提供比较前后变化的基准面，又没有强制附合，可保持网形不被歪曲，得到所需要的准确信息。
拟稳平差的关键是选取符合实际的“拟稳点”。“拟稳点”概念的提出，辩证地要求将测量数据与地质构造、水文、地震和地球物理等信息联系起来。周江文带领的研究组研究了在复杂条件下，充分利用监测网的各种信息，从多种途径选择拟稳点的方法。为了客观比较监测网中各点的稳定性程度，他们创造了一种新方法——“名次法”。所谓“名次”，是指监测网中各点对应每一特征，各有一确定指标与之对应，依次排出各点的顺序，属度越大者，名次越前。同时利用模糊集之交运算，综合多种特征，比较出各点的稳定性。研究组结合新丰江水库监测网的实测数据，总结出“名次法”进行综合评判比较的具体实施办法。
周江文夫妇
周江文独创的“名次法”，便于综合比较各种稳定性特征，它比模糊聚类计算简便、直观，易于了解点群的聚类状况和稳定程度。而且便于按照实际情况移动评判的分界线。更为重要的是，“名次法”拓展了模糊集的范畴，这是推陈出新，借鉴其他学科为我所用的典范。它不仅可应用在拟稳点的选择上，而且可用于其他需要作聚类比较评判的多种领域。
合理可行的选择“拟稳点”的方法与严密的拟稳平差算法相结合，构成了系统完整的拟稳平差理论，为监测网提供了一种可靠的数据处理理论，丰富和发展了自由网平差理论。周江文为我国科学事业作出的这一重要贡献被广为传颂。
从有界分布到等价权原理，周江文发展了抗差估计理论。
从上世纪八十年代起，周江文和他的研究组瞄准了测量数据质量控制的难点问题，系统地研究了抗差估计理论。
当观测值中存在粗差时，经典最小二乘估值会偏离正确值。为了消除观测值受到的粗差污染，数学界一直在探讨一种能弥补最小二乘不足的新方法，产生了“Robust Estimation”，即“抗差估计”。
如何根据大地测量数据的特点，建立自成体系的测量抗差估计理论？这是要解决的又一个有挑战性的重要问题。
周江文首先从源头上，对测量误差的分布特性进行了深人思考和分析。他发表了《一种有界误差分布》，将测量中的一般误差分布概括为“有界分布”。这种有界分布更能体现实际测量误差的分布特点。有界误差分布理论为测量抗差估计奠定了基础。
周江文在认真剖析抗差广义似然估计(数学上称为M估计)的原理和表达之后，提出了“等价权原理”。把复杂的求极值问题转化成通常的测量平差问题，把抗差M估计化成寻常的加权最小二乘形式，无论在计算和估算方案制定上都带来很大便利，为抗差估计的实际应用奠定了基础。周江文的《经典误差理论与抗差估计》一文，国际上著名的专家柯赫和威尔希都给予高度评价。据测绘学报编辑部统计，截止2000年,该文被引用的频次是我国测绘学术论文最高的。
抗差估计的关键是构造抗差权函数。在测量误差有界分布理论的框架下，周江文设计了一种三段权函数方案。同时，周江文和研究组还设计了一套有效的适应不同测量问题的系列抗差估计方案。针对大地测量的实际，他们提出了相关观测抗差估计方案和相关算法。
经过十来年的潜心研究，他们把减少或消除粗差影响的抗差估计目标与经典最小二乘法相结合，发展成为有特色的抗差最小二乘法理论，出版了《抗差最小二乘法》专著。在许多领域，应用抗差估计方法，都取得了明显好于以往方法的效果。
上世纪七十年代，测量界出现了研究Collocation（拟合推估）的热潮。这是丹麦大地测量学家Krarup首先提出，后经国际大地测量协会主席Moritz发展的测量数据处理新方法。这种方法能将确定未知量与随机未知量统一表达，从而能将几何大地测量与物理大地测量的成果有机结合起来统一处理。周江文在系统学习、认真分析的基础上，将原来表达复杂的拟合推估解法，用测量工作者熟悉的、寻常的条件平差和间接平差的形式推导出来。1979年，在国际大地测量和地球物理协会（IUGG）第17次大会上，他发表了《拟合推估两种解法》，得到Moritz的赞同。
周江文还结合重力异常、飞行器轨道及坐标变换等问题，系统地研究了Collocation的应用问题。他在肯定这种新方法的优点和贡献的同时，又指出这种方法的不足。他发现拟合推估依赖随机量的统计信息，当随机量的协方差阵不够准确时，估计量偏差较大，特别是推估量往往偏小。
周江文与同行合影
上世纪九十年代，八十高龄的周江文用“较真”、求实的科学态度，重新审视了拟合推估解法。他在国家自然科学基金的资助下，先后撰写了三篇论文并在测绘学报上发表。他在《再论拟合推估》一文中，明确指出：拟合推估的通行解属于经典最小二乘法，将随机量的改正数与观测噪声同等看待，视同误差，采用误差平方和极小的双拟合法则求解，得到的随机量估值不是优解，相对所求的随机量的取值是有偏的；这时，通常所定义的协方差不适用于衡量随机量的精度。他强调，拟合推估依赖的双拟合法则会导致随机量估值的自我偏离，偏向随机量的期望值，而不是随机量在观测现场的取值（统计学上称“实现”）。如此尖锐地评议拟合推估解法的不足，如此检讨过去，当今测绘界还是少见的。
国际测量界曾经出现“整体大地测量”的研究热潮。周江文认真研究了这种提法，他认为这实质是将不同类型的观测技术获得的观测量联合求解的问题。联合解算虽然有许多好处，但并没有实现不同类观测值的融和。他对几何量和物理量各自对解的影响作了精辟分析。他发表的《大地测量联解法与旋转矩阵》在测绘界被很多同行引用。
1996年，周江文正式退休，但是他学术思想活跃，每年都撰写出几篇论文。直到去世前一两年，他还撰写了“多类观测组合概说”和“数学统计与预报”等论文，明确提出了未来值得关注的研究方向，与快速发展的现代大地测量的需求十分吻合。
熟悉周江文的人都知道，他的文章大多短小精悍，但表达的内容丰富、深刻，言简意赅，值得细细品读。他常对学生讲，投出去的稿件一定要是高质量的，要经得起时间的检验，白纸黑字登出来，再发现错误那就遗憾了。他的文章写成后常常要放在抽屉中冷处理一段时间，修改到确实满意后再投出去发表。
他的文章在文字上是经过“推敲”的。1983年，周江文和一位学生联名写出“拟稳点更换——兼论自由网平差若干问题”一文。经过反复修改，定稿后，邮寄给测绘学报编辑部。过了几天，他决定再作一处修改:前言的最后一句话，原文是“本文进一步指出”，现改为“本文更进一步指出”。这个“更”字，不仅把文章中关于自由网平差解相互转换这一节做了强调，而且使文章的层次更加清晰，起到使文章增色的作用。
周江文给研究成果取名，发表论文拟题目，也都舍得多动脑筋。英文Robust Estimation有多种中文译名，周江文对它的译法反复斟酌，称之为抗差估计，最能反映它的实质和特色。周江文创造的“拟稳平差”以及“抗差估计”等名词被正式列入《测绘学名词》和《大地测量学》。
周江文（后排左一）与友人合影
值得一提的是，精益求精的周江文以身作则，言传身教指导研究生，为我国培养了一大批优秀人才。不管怎么忙，每周星期五他都要逐个约见研究生，答疑解难，检查学业进展。如果因别的事耽误了，他要抽时间补上。他的学生们受益匪浅，终身难忘。他们大多成为我国测绘界的学术带头人，有的活跃在国际学术舞台，有的当选为院士。他“择善固执”，精益求精的优良学风已代代相传。
周江文从事大地测量和误差理论的研究工作近70年，取得了丰硕的成果，获得中国科学院以及国家的多项嘉奖。他的拟稳平差和抗差估计方面的经典论文，在许多作者的学术著作、教材和论文中被引用的次数创造了测绘界的记录。在国家自然科学基金委员会组织编写的《大地测量学》一书中，“拟稳平差理论”和“抗差估计理论”被列为我国大地测量领域有创新特色的代表性成果。周江文创造和发展的这些理论成果，不仅在科学研究领域、国民经济建设以及减灾防灾的实践中得到广泛应用，而且开创了发展测量误差理论的新途径，引导我国测量误差理论研究在近二十多年来出现硕果累累的新局面。
2002年5月26日，周江文在武汉逝世，享年86岁。
