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我科學(xué)家創(chuàng)建我國第一個高精度、大尺度和短周期的國家農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng)
“農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)”成果榮獲2014年國家科技進步二等獎
發(fā)布時間:2015-01-21
|來源: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
1月9日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所唐華俊研究員牽頭完成的 “農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)”成果獲得2014年度國家科技進步二等獎。
受大陸性季風(fēng)氣候的影響,我國農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害種類眾多、發(fā)生頻繁、范圍廣泛、危害嚴(yán)重。因此,及時、準(zhǔn)確地獲取我國農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害動態(tài)發(fā)生發(fā)展和損失信息對于科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)、確保國家糧食安全、以及服務(wù)國家農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易具有重要意義。
遙感技術(shù)因其高時效、高精度和大范圍等特點,迅速成為區(qū)域旱澇災(zāi)情信息獲取的重要途徑。美國、歐盟等相繼研發(fā)了以遙感技術(shù)為主的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng),在農(nóng)業(yè)減災(zāi)救災(zāi)和生產(chǎn)管理中發(fā)揮了重要作用。國內(nèi)自上世紀(jì)90年代開始研究農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù),但仍存在農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害的遙感監(jiān)測機理不明確,旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測理論體系沒有建立,旱澇災(zāi)害關(guān)鍵參數(shù)的區(qū)域遙感定量反演難以實現(xiàn),農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測精度低;我國復(fù)雜災(zāi)情條件下農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害信息快速獲取、災(zāi)害時空動態(tài)變化遙感監(jiān)測和災(zāi)害損失定量評估等關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展滯后,響應(yīng)時效性差;以及我國農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范欠缺,大區(qū)域尺度的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng)尚未建立,業(yè)務(wù)化應(yīng)用和信息服務(wù)難以保障,總體應(yīng)用范圍較小等關(guān)鍵技術(shù)難題。
針對這些技術(shù)難題,從1998 年開始,在國家主體科技計劃和有關(guān)部委財政專項的支持下,中國農(nóng)科院資劃所唐華俊研究員帶領(lǐng)的農(nóng)業(yè)遙感團隊,結(jié)合農(nóng)業(yè)主管部門的災(zāi)情信息需求,緊扣“理論創(chuàng)新-技術(shù)突破-應(yīng)用服務(wù)”的主線,以農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的理論創(chuàng)新為切入點,重點突破了“旱澇災(zāi)害信息快速獲取、災(zāi)情動態(tài)解析和災(zāi)損定量評估”3大技術(shù)瓶頸,創(chuàng)建了國內(nèi)首個精度高、尺度大和周期短的國家農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了國家和區(qū)域尺度的業(yè)務(wù)化應(yīng)用和信息服務(wù),總體技術(shù)水平達到國際先進,地表蒸散發(fā)遙感估算和洪澇水體遙感監(jiān)測技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。發(fā)表學(xué)術(shù)論文112篇(SCI 論文52篇),出版專著7部,取得發(fā)明專利4項、軟件著作權(quán)12項,制訂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范15項,對農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)科技進步起到了重要推動作用。
創(chuàng)新了面向農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的理論體系。構(gòu)建了以地表蒸散發(fā)參數(shù)為核心的農(nóng)業(yè)干旱遙感定量反演理論和農(nóng)業(yè)干旱參數(shù)遙感反演的空間尺度效應(yīng)解析理論體系,實現(xiàn)了全國尺度地表蒸散發(fā)等干旱核心參數(shù)的全遙感反演,在華北和西北典型試驗區(qū)反演精度提高到90%以上。針對傳統(tǒng)洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測與作物生長發(fā)育過程難以匹配的難題,提出農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害全過程數(shù)值解析理論,精確解析了農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害發(fā)生的全過程及其對作物生長過程的影響機理,奠定洪澇災(zāi)害作物災(zāi)損定量評估的理論基礎(chǔ)。
突破了農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測精度低、時效差的技術(shù)難題。建立了“星-機-地”多平臺一體化的農(nóng)業(yè)災(zāi)害信息快速獲取技術(shù),實現(xiàn)不同尺度旱澇災(zāi)情信息獲取時間縮短到24 小時以內(nèi)。創(chuàng)建了多模型整合的土壤墑情監(jiān)測技術(shù),實現(xiàn)全國土壤墑情常規(guī)監(jiān)測10天1次,應(yīng)急監(jiān)測3天1次;率先建立了光學(xué)水體高精度提取技術(shù)、全波段和主被動遙感協(xié)同的微波全天候水體識別技術(shù),實現(xiàn)區(qū)域洪澇災(zāi)害監(jiān)測保證率由不足75%提高到90%以上。研制了面向作物全生育期的旱澇災(zāi)害損失遙感評估技術(shù),實現(xiàn)農(nóng)作物洪澇受損等級劃分,作物干旱遙感診斷準(zhǔn)確率達94%;采用淹沒損失曲線法,建立了針對不同農(nóng)作物和發(fā)育期的受損面積和受損程度快速評估技術(shù),實現(xiàn)了影像獲取后4小時內(nèi)可上報災(zāi)損評估結(jié)果。
實現(xiàn)了高精度、短周期和多尺度的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測信息服務(wù)與決策支持。研制了由15個工作執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)組成的國家和區(qū)域尺度農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。創(chuàng)建了國內(nèi)首個國家農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)信息采集、數(shù)據(jù)處理、災(zāi)情解析、災(zāi)損評估和信息發(fā)布等規(guī)范化和流程化作業(yè)。自2002 年開始,系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行超過10年,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)部、國家防汛抗旱總指揮部、中國氣象局和國家減災(zāi)中心等部門的全國農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)工作,在多次重(特)大農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用;并先后在黑龍江、河南和山東等15個省進行推廣應(yīng)用,累計監(jiān)測受災(zāi)面積34.9億畝,實現(xiàn)間接經(jīng)濟效益243億元。尤其在2003 年和2007 年淮河流域重大洪澇、2008 年汶川地震后堰塞湖、2009 年黃淮海冬小麥產(chǎn)區(qū)特大干旱、2010 年長江流域洪澇和西南特大干旱,以及2013 年東北松花江流域洪澇等重(特)大農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測與評估中發(fā)揮了重要作用。(通訊員 唐鵬欽)

遙感技術(shù)因其高時效、高精度和大范圍等特點,迅速成為區(qū)域旱澇災(zāi)情信息獲取的重要途徑。美國、歐盟等相繼研發(fā)了以遙感技術(shù)為主的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng),在農(nóng)業(yè)減災(zāi)救災(zāi)和生產(chǎn)管理中發(fā)揮了重要作用。國內(nèi)自上世紀(jì)90年代開始研究農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù),但仍存在農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害的遙感監(jiān)測機理不明確,旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測理論體系沒有建立,旱澇災(zāi)害關(guān)鍵參數(shù)的區(qū)域遙感定量反演難以實現(xiàn),農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測精度低;我國復(fù)雜災(zāi)情條件下農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害信息快速獲取、災(zāi)害時空動態(tài)變化遙感監(jiān)測和災(zāi)害損失定量評估等關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展滯后,響應(yīng)時效性差;以及我國農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范欠缺,大區(qū)域尺度的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng)尚未建立,業(yè)務(wù)化應(yīng)用和信息服務(wù)難以保障,總體應(yīng)用范圍較小等關(guān)鍵技術(shù)難題。
針對這些技術(shù)難題,從1998 年開始,在國家主體科技計劃和有關(guān)部委財政專項的支持下,中國農(nóng)科院資劃所唐華俊研究員帶領(lǐng)的農(nóng)業(yè)遙感團隊,結(jié)合農(nóng)業(yè)主管部門的災(zāi)情信息需求,緊扣“理論創(chuàng)新-技術(shù)突破-應(yīng)用服務(wù)”的主線,以農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的理論創(chuàng)新為切入點,重點突破了“旱澇災(zāi)害信息快速獲取、災(zāi)情動態(tài)解析和災(zāi)損定量評估”3大技術(shù)瓶頸,創(chuàng)建了國內(nèi)首個精度高、尺度大和周期短的國家農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了國家和區(qū)域尺度的業(yè)務(wù)化應(yīng)用和信息服務(wù),總體技術(shù)水平達到國際先進,地表蒸散發(fā)遙感估算和洪澇水體遙感監(jiān)測技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。發(fā)表學(xué)術(shù)論文112篇(SCI 論文52篇),出版專著7部,取得發(fā)明專利4項、軟件著作權(quán)12項,制訂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范15項,對農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)科技進步起到了重要推動作用。
創(chuàng)新了面向農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測的理論體系。構(gòu)建了以地表蒸散發(fā)參數(shù)為核心的農(nóng)業(yè)干旱遙感定量反演理論和農(nóng)業(yè)干旱參數(shù)遙感反演的空間尺度效應(yīng)解析理論體系,實現(xiàn)了全國尺度地表蒸散發(fā)等干旱核心參數(shù)的全遙感反演,在華北和西北典型試驗區(qū)反演精度提高到90%以上。針對傳統(tǒng)洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測與作物生長發(fā)育過程難以匹配的難題,提出農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害全過程數(shù)值解析理論,精確解析了農(nóng)業(yè)洪澇災(zāi)害發(fā)生的全過程及其對作物生長過程的影響機理,奠定洪澇災(zāi)害作物災(zāi)損定量評估的理論基礎(chǔ)。
突破了農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測精度低、時效差的技術(shù)難題。建立了“星-機-地”多平臺一體化的農(nóng)業(yè)災(zāi)害信息快速獲取技術(shù),實現(xiàn)不同尺度旱澇災(zāi)情信息獲取時間縮短到24 小時以內(nèi)。創(chuàng)建了多模型整合的土壤墑情監(jiān)測技術(shù),實現(xiàn)全國土壤墑情常規(guī)監(jiān)測10天1次,應(yīng)急監(jiān)測3天1次;率先建立了光學(xué)水體高精度提取技術(shù)、全波段和主被動遙感協(xié)同的微波全天候水體識別技術(shù),實現(xiàn)區(qū)域洪澇災(zāi)害監(jiān)測保證率由不足75%提高到90%以上。研制了面向作物全生育期的旱澇災(zāi)害損失遙感評估技術(shù),實現(xiàn)農(nóng)作物洪澇受損等級劃分,作物干旱遙感診斷準(zhǔn)確率達94%;采用淹沒損失曲線法,建立了針對不同農(nóng)作物和發(fā)育期的受損面積和受損程度快速評估技術(shù),實現(xiàn)了影像獲取后4小時內(nèi)可上報災(zāi)損評估結(jié)果。
實現(xiàn)了高精度、短周期和多尺度的農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測信息服務(wù)與決策支持。研制了由15個工作執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)組成的國家和區(qū)域尺度農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。創(chuàng)建了國內(nèi)首個國家農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害遙感監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)信息采集、數(shù)據(jù)處理、災(zāi)情解析、災(zāi)損評估和信息發(fā)布等規(guī)范化和流程化作業(yè)。自2002 年開始,系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行超過10年,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)部、國家防汛抗旱總指揮部、中國氣象局和國家減災(zāi)中心等部門的全國農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)工作,在多次重(特)大農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用;并先后在黑龍江、河南和山東等15個省進行推廣應(yīng)用,累計監(jiān)測受災(zāi)面積34.9億畝,實現(xiàn)間接經(jīng)濟效益243億元。尤其在2003 年和2007 年淮河流域重大洪澇、2008 年汶川地震后堰塞湖、2009 年黃淮海冬小麥產(chǎn)區(qū)特大干旱、2010 年長江流域洪澇和西南特大干旱,以及2013 年東北松花江流域洪澇等重(特)大農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害監(jiān)測與評估中發(fā)揮了重要作用。(通訊員 唐鵬欽)
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