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遥感科学领域的先行者

    发布时间:2020-11-13

——记遥感科学国家重点实验室

  
  
  遥感科学是在地球科学、信息科学、空间科学、计算机科学等学科基础上发展的一门综合交叉学科。涵盖遥感信息机理、遥感高技术前沿、遥感应用基础和遥感地理空间信息集成理论。随着国际地球观测系统的迅速发展,遥感科学在地球系统科学和全球变化研究中发挥越来越重要的作用。
  1994年,中国科学院遥感信息科学开放研究实验室开放运行,2000年参加国家重点实验室评估,良好。2003年,为了推动遥感定量化前沿科学问题的解决,加强学科优势和部门优势,中国科学院遥感应用研究所的遥感信息科学开放研究实验室(LARSIS)与遥感基础理论研究较强的北京师范大学遥感与地理信息系统研究中心联合申请组建遥感科学国家重点实验室。2005年,获科技部批准并对外开放运行。通过联合建设国家重点实验室,既充分发挥了LARSIS的专业性强、实验条件完备的优势,又保持了北京师范大学人才资源丰富、专业齐全和学科交叉的特色,青年学生能提前参与研究,实现了大学和研究所强强联合,大幅提升了实验室的研究能力。实验室主管部门为中国科学院,依托单位为中国科学院空天信息创新研究院(原遥感与数字地球研究所)和北京师范大学,其中两依托单位的实验室固定人数比例为2∶1。
  遥感科学国家重点实验室是我国目前唯一进行遥感科学基础研究的国家级重点实验室,凝聚了我国遥感界的一批骨干力量,引导了我国遥感科学领域的不断发展。2010年,实验室参加国家重点实验室评估,良好。2012年,为加强遥感与数字地球科技领域的综合优势,中国科学院决定由原遥感应用研究所和对地观测与数字地球科学中心联合组建遥感与数字地球研究所。2017年,面向促进空天领域重大产出和支撑国家实验室建设目标,中国科学院进一步整合空天信息领域的电子学研究所、遥感与数字地球研究所和光电研究院三家单位,构建形成空天信息领域高起点、大格局、全链条的学科布局。实验室抓住这两次机构改革的机遇,完成了实体化运行体制改革,实现了财务和人事相对独立的运行体系,优化和加强了研究队伍,进一步凝练了实验室的定位和研究方向,并充分利用两大科学装置,进一步提高了实验室的科研能力。2020年,实验室的依托单位由中国科学院遥感与数字地球研究所变更为中国科学院空天信息创新研究院。
  
方向明确,成果丰硕
  遥感科学国家重点实验室面向地球系统科学前沿和国家重大战略需求,以遥感理论和技术创新为引领,以提高地球三大循环系统和人类活动影响的认知为突破,创建空间地球系统科学体系,推动航天遥感技术进步,支撑全球可持续发展、全球变化与灾害应急等国家需求。围绕此战略定位,实验室布局四个主要研究方向:遥感机理研究、遥感定量反演前沿理论和方法研究、空间地球系统科学研究、新型遥感技术研究。
  围绕这四个研究方向,实验室取得了丰硕的科研成果。2011年,由实验室自主研发的“环境空气质量卫星遥感监测系统”荣获了2011年度国产空间信息系统软件测评表彰软件,并接受了国家遥感中心的表彰,该软件也是本年度在定量遥感领域中唯一获得表彰的国产软件。
  2012年,实验室在国家“十一五”资环领域原“863”项目、科技支撑项目和中国科学院知识创新工程项目的资助下,经过近5年的努力,突破了基于MODIS、OMI和AIRS等多源卫星遥感数据和区域气候模式相结合实现区域尺度霾气溶胶光学厚度、可吸入颗粒物浓度,污染气体NO2和SO2柱浓度以及温室气体CO、CH4浓度等反演关键技术。基于这些关键技术研发形成了多源卫星遥感大气污染综合监测系统,实现了大气污染的卫星遥感观测。相关成果成功应用于2008年北京奥运会、2009年国庆护城河工程和2010年广州亚运会的空气质量监测。“多源卫星遥感大气污染综合监测系统”研究成果和中国科学院安光所、大气物理所等兄弟单位共同完成的“大气环境综合立体监测技术研发、系统应用及设备产业化”成果,获得了2011年国家科技进步奖二等奖。
  2013年,实验室行星遥感团队实现了“嫦娥三号”在高分辨率月球影像上的精确定位;2015年,实验室极地遥感团队首次精确测量了环绕整个南极海岸线面积大于1平方公里的冰山及所有冰架的“健康”状况,并揭示冰架的消退机制。相关论文在《美国科学院院刊》上发表,这是我国极地科学家首次在这本国际公认的权威期刊上发表论文。同年,实验室行星遥感团队承担的“深空探测视觉导航定位与环境感知技术研究及工程应用”项目,历时5年的研究试验与工程应用,荣获2015年度测绘科技进步奖一等奖。
  2016—2019年,实验室共获得奖励27项,其中国家科技进步奖5项,地理信息科技进步奖5项,中国测绘科技进步奖4项,高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖1项、科技进步奖2项,国土资源科技奖1项,中国粮油学会科学技术奖1项,中国大坝工程学会科技进步奖1项,中国产学研合作创新成果奖1项,北京市科学技术奖2项,河南省科学技术进步奖1项,中国科学院杰出科技成就奖1项,中国航天科技集团公司科学技术进步奖1项,全国优秀地图作品裴秀奖金奖1项。
  
助力新冠肺炎疫情防控
  新型冠状病毒肺炎疫情发生以后,遥感科学国家重点实验室于1月31日应急启动相应专项,设立了“传染病传播风险时空预测分析”和“基于时空大数据的疫情风险评价”两方面工作。
  其中,实验室与北京市疾病预防控制中心联合,在最短时间内建立了北京市新冠肺炎传播风险预测预警技术平台,对此次疫情特征进行分析,构建数学模型定量评估防控管制对于疫情进一步传播的作用,得出管控措施将疫情传播延缓了两至三天的重要结论。每天形成的报告辅助研判,有力支持了一系列措施的制定。协助北京市疾病预防控制中心形成报告每日向市政府汇报,支持决策,对医疗资源、支援物资的调配提供重要依据支撑。研究组评估了旅行限制对新冠肺炎病毒传播作用的影响,其结论被世界卫生组织WHO采纳。此外,关于新冠肺炎病毒传播风险预测分析报告有关内容也被世界卫生组织采用,相关工作受到主要领导同志的表扬与批复。
  实验室中国科学院空天信息创新研究院分部参加中国电子科技集团有限公司牵头的疫情防控综合研判大数据分析工作组,代表空天信息创新研究院作为空间模型分析组的牵头单位,协同中国科学院地理所、南京大学、北京联合大学、数字中国研究院等11家单位的40多位专家,承担了时空大数据分析、遥感监测等工作。综合应用多家部委提供的全国确诊、疑似病例、密切接触者、外来流入人口、遥感监测等数据,开展全国疫情传播的时空特性、医治效率的区域差异特征、全国县域疫情风险分级、空间传播链计算、重点城市群复工复产遥感监测等工作。形成34个省级行政区域、294个地级市、2846个区县三级分级疫情风险评价图,作为国家卫生与健康委员会全国分级的重要依据,服务于全国各地的分级管控。相关成果为国务院办公厅、国家卫生与健康委员会提供了疫情研判信息与技术支撑,得到了国家领导人、国家卫生与健康委员会领导的高度肯定。
  2020年6月11日,在联合国科技促进发展委员会组织召开的第23届年会上,中国科学院院长在主旨发言中,对遥感科学国家重点实验室生态系统遥感团队自主研发的全球农情监测云平台(CropWatch)在疫情期间全球粮食安全方面做出的突出贡献给予了充分肯定。自建成以来,CropWatch持续为全国乃至全球的公众提供农情信息服务22年。未来,还将为全球抗击新冠肺炎疫情合作、通过科技创新合作实现联合国可持续发展目标、构建人类命运共同体做出更大贡献。
  

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