2008-2010实验室重大科学计划简介
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2012-04-14

     围绕地球系统科学中的地表辐射与能量平衡、水循环、碳氮循环的遥感综合监测与模拟,实验室今年启动重大科学计划——陆地系统地表过程的遥感综合观测与模拟研究。通过组织主要研究力量,并联合实验室外的相关优势学科,开展系统深入研究。通过该计划将建立遥感数据综合处理与协同反演系统,获取全国和重点区域不同尺度、高精度的地表参数;建立辐射与能量平衡、水文系统、生态系统的综合观测与模拟平台,耦合大气-陆面过程模型, 实现模型与数据同化,改进水文与生态模型的预报能力;提高遥感科学与技术在国家资源、环境与灾害等事件预报中的贡献率,为气候变化相关的公共政策和自然资源管理提供支撑。

图1 实验室重大科学计划

重大科学计划下设五个课题:

课题一:陆地系统地表过程的遥感综合试验理论和方法研究

课题二:辐射与能量平衡关键参数遥感定量提取模型与算法

课题三:水循环参数综合定量反演及应用研究

课题四:生态系统关键参数遥感提取模型与算法

课题五:多源遥感数据综合集成、模拟与产品服务系统

      实验室于2010年8月16日在北京组织召开了重大科学计划项目“陆地系统地表过程的遥感综合观测与模拟研究(2008-2009)”5个课题评审会。各课题向各位专家汇报,并回答专家问题,经充分讨论,认为重大科学计划项目组织的较好,设立了平台-模型-参数提取-集成链路线,从传统的地理遥感扩展到大气方面,面广量大,并且取得了一系列成果,数据和计算平台超前,为后续遥感应用奠定了很好的基础,培养了一批人才,特别是青年学者的成长,国际交流能力增强,国际视野进一步扩展。

取得的主要成果为:

1)初步具备多尺度多波段遥感综合观测试验能力,发展了遥感综合观测理论方法,形成关键地表参数的观测规范及产品的真实性检验技术

      建立了可搭载可见光-红外-微波全波段的遥感综合观测平台,提升了河北怀来遥感综合实验场野外试验能力,已形成地表类型可控、覆盖高架塔、遥感车、地面无线传感器网络等多种平台类型的遥感综合实验场。制定了地表BRDF、反照率、叶面积指数和地表温度等8类主要地表参数的观测规范,指导像元尺度上地表参数真值获取。开展野外相关试验,构建遥感科学国家重点实验室遥感科学试验数据集。申请专利1项,发表论文10篇,其中SCI3篇。

2)发展了辐射与能量平衡关键参数遥感定量提取模型算法,形成基于多源遥感数据的定量产品生产软件系统。

      围绕复杂地表反射、辐射建模与计算机模拟、地表辐射与能量平衡关键参量的多源遥感协同反演理论和方法(包括BRDF/albedo、发射率/LST、AOD、大气痕量气体、大气温湿廓线、地表辐射等参数)以及地表辐射平衡及地表感热、潜热多源遥感估算同化方法开展模型算法研究;并研发真实性检验和基于多源遥感数据的定量产品生产软件系统。申请发明专利1项,共发表论文44篇,其中SCI收录6篇。

3)开发水循环参数的遥感反演算法,改进大气水文等模式输入与输出,提高国家在水文循环和极端水文事件的预报能力,以及水资源管理与应用水平

      对分布式时变增益水文模型(DTVGM) 部分模块进行改进, 构建了遥感驱动的分布式时变增益水文模型(RS-DTVGM);发展了针青藏高原的雪盖遥感制图算法和水体面积自动提取算法;开发了考虑混合像元的雪盖制图算法;在植被识别与结构信息提取研究方面,完成了基于LiDAR和高分辨率影像数据的植被精细分类工作;在雪水当量和土壤水分反演研究方面,初步发展了纯雪像元雪水当量反演算法以及中国地区雪深反演半经验算法,并在此基础上开展了混合像元和山区地形对雪水当量算法精度影响的评价;开发了基于AMSR-E、FY-3/MWRI的雪水当量和土壤水分运行算法;在对冻土介电常数及微波辐射特征研究的基础上,从卫星尺度上对冻融判别算法进行了验证,发展了裸土区域相变水量反演算法。开发了光学、微波联合的降雨反演算法; 引入了遥感地表、积雪、水体等前向辐射传输模型,利用大气、水文模式的输入参数,开发了卫星数据模拟和同化系统。发表文章56篇,其中SCI 9篇。

4)发展LAIfPARLUE等生态系统关键参数算法,完成多期全国湿地遥感制图,建立全国湿地数据库

      针对生态系统关键参数,在全国土地覆盖制图、中国湿地遥感制图、LAI参数反演及全国fPAR和LUE产品等4个方面展开了研究。完成全国250m土地覆盖制图,2008年全国湿地的遥感制图,建立了1990-2000-2008序列的全国湿地数据库;基于国内外多源遥感数据,通过设计的模型与算法,初步实现了LAI的反演,完成全国1km分辨率的fPAR和LUE产品;共发表论文18篇,其中SCI论文10篇。

5)完成了遥感元数据标准制定与遥感数据库建设,发展了基于网格工作流的遥感定量反演模型计算框架,形成了集数据、计算和可视化等共享服务平台。

      完成了遥感元数据标准制定与遥感数据库建设, 遥感数据共享与计算门户网站平台的设计与原型建设, 初步建设完成中国陆面数据同化系统原型以及遥感数据产品生成;完成了基于网格工作流的遥感定量反演模型计算框架设计以及应用范例,完成了分布式环境下遥感信息可视化中数据组织、高性能调度、多窗口联动、数据挖掘算法集成等关键技术研究,实现了基于球体的分布式遥感信息可视化系统原型。完成了专利登记2项,软件著作权登记3项,共发表论文44篇,其中SCI 检索论文15篇。