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国家“863”计划:典型应用领域全球定量遥感产品生产体系课题
时间:2016-08-29

  一、项目概况 

  世界经济迅猛发展的同时,遇到粮食安全、资源短缺、生态环境恶化等一系列问题,引起了国际社会的广泛关注。传统的地面站点监测方法由于空间局限性,不足以支撑全球性问题的研究,必须借助遥感手段对全球性热点问题等进行及时的、动态的监测与评估。 

  美国、欧盟等在全球对地观测和遥感产品的生产方面处于领先地位,我国作为新兴的快速发展的经济大国迫切需要承担更多责任。发展全球定量遥感专题产品的业务化生产运行系统是全球性的森林生态安全、粮食安全、水资源短缺、矿产资源耗竭、可持续发展等热点问题的客观需要;是理解和认识宏观问题、实时了解和传播全球环境状况、应对全球问题的合理决策的需要;是提升我国在全球重大事件中的影响力和国际竞争力的需要。 

  在国家“863”计划“星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)”项目“典型应用领域全球定量遥感产品生产体系”课题的支持下,由中国科学院遥感与数字地球所牵头组织实施,环境健康研究室主任曹春香研究员担任课题负责人,联合环保部卫星环境应用中心、中国林业科学研究院、国家林业局调查规划设计院、中国农业科学院、中国国土资源航空物探遥感中心、中国水利水电科学研究院、电子科技大学等8家单位共同承担,面向林业、农业、矿产、区域河流和生态环境五大方向建立了典型区域的全球定量遥感专题产品生产体系。 

  二、项目完成情况 

  课题在集成一期项目中研发的关键技术基础上,面向业务化专题产品生产系统的研发,突破了多源遥感数据协同的森林生物量一体化生产技术、全球农情定量遥感专题产品工程化生产与检验技术、水体淹没面积产品自动化批处理生产技术、基于遥感示矿信息的斑岩铜矿资源遥感评价技术、基于生态分区的生态环境遥感诊断技术等多项关键技术,建立的面向五个行业领域的遥感专题产品生产系统均已全部通过国家遥感中心空间信息系统软件测评中心的评测,并基于遥感共性产品开展了40种定量遥感专题产品的试生产,课题在实施期间共出版专著5部,申请专利13项,获得软件著作权证书21份,发表论文62 

1. 全球生态环境遥感监测与诊断专题产品生产系统界面

  典型应用领域全球定量遥感产品生产系统是一个面向全球尺度部署在林业、农情、矿产、区域河流和生态环境等多个领域部门的分布式专题产品运行系统。全球森林生物量与碳储量定量遥感产品生产系统、全球农情定量遥感产品生产系统、全球巨型成矿带重要矿产资源与能源遥感探测与评价系统、区域河流定量遥感专题产品生产系统、全球生态环境遥感监测与诊断专题产品生产系统均采用统一的软件体系标准和数据规范,通过建立统一的系统设计标准体系和产品设计标准体系,保证各典型应用领域生产系统在数据流和工作流上的一致性和协同性,采用生产线式的生产方式,实现跨行业领域定量遥感专题产品的生产,为国家资源环境战略提供技术服务。 

  典型应用领域全球定量遥感产品生产系统集成40种专题产品生产模块,并在全球、重点区域等不同尺度对产品精度进行了验证。 

  在林业方面,通过集成森林生物量和碳储量遥感估测技术、森林扰动/变化3种专题产品生产模块,可以实现全球和全国两个不同尺度的林业定量遥感专题产品生产。这将有利于对全球森林生物量和碳储量定量遥感监测应用,包括森林生物量和森林碳储量的定量监测以及森林扰动变化的动态遥感监测应用,可以为全球及全国森林资源管理提供数据支撑。 

  在农情方面,集成了2 个尺度(全国300m/30m,全球1km)的7种农情遥感定量专题产品的生产模块,满足大范围农情信息的宏观掌控,并在全球部分主要粮食主产区进行了精度验证。 

  在矿产资源与能源遥感探测与评价方面,构建高效的全球矿产资源与能源遥感探测与评价示范系统,可以生成7种全球巨型成矿带示范区重要矿产资源和我国西部地区油气资源多尺度遥感专题产品,并对部分重点区进行检查与验证。通过对重点成矿区断裂构造、蚀变异常以及找矿远景区和靶区的提取,可以为我国矿业企业提供相关的技术支撑,以及为我国矿业企业“走出去”提供可靠的地质基础资料并提供潜在的矿产有利分布位置,并有利于缓解我国对矿产资源需求的压力。 

  在区域河流方面,完成了区域河流定量遥感专题产品生产系统的研发;同时依托该系统,收集湄公河流域的遥感数据、环境数据等,开展了2014年流域年水资源量、水体淹没面积、水污染异常分布3种区域河流定量遥感专题产品生产与验证工作,达到了“水体淹没面积的反演精度不低于80%,年流域水资源径流总量模拟精度不低于95%”的精度要求。 

  在生态环境方面,构建了全球生态环境遥感监测与诊断系统,该系统具备全球或全球变化敏感区范围内的20种生态环境遥感产品生产能力,为生态环境相关行业部门提供技术支撑和决策辅助,使生态环境得到更有效的保护和治理。 

  该系统作为“遥感网”的重要组成部分,其建立使得项目朝“形成全球定量遥感产品生产体系”的目标又迈进了一大步。通过对全球定量遥感专题产品的业务化生产,我国将长效化监测全球资源、环境变化,进一步推动国产卫星数据的应用,提升国际话语权,增强我国国际地位。 

图2. 课题生产的2007年全球草原干旱指数产品(a)与全球SPEI分布图(b)对比 

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