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我科學家創建我國第一個高精度、大尺度和短周期的國家農業旱澇災害遙感監測系統
“農業旱澇災害遙感監測技術”成果榮獲2014年國家科技進步二等獎
發布時間:2015-01-21
|來源: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
1月9日,中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所唐華俊研究員牽頭完成的 “農業旱澇災害遙感監測技術”成果獲得2014年度國家科技進步二等獎。
受大陸性季風氣候的影響,我國農業自然災害種類眾多、發生頻繁、范圍廣泛、危害嚴重。因此,及時、準確地獲取我國農業旱澇災害動態發生發展和損失信息對于科學指導農業防災減災、確保國家糧食安全、以及服務國家農產品貿易具有重要意義。
遙感技術因其高時效、高精度和大范圍等特點,迅速成為區域旱澇災情信息獲取的重要途徑。美國、歐盟等相繼研發了以遙感技術為主的農業旱澇災害監測系統,在農業減災救災和生產管理中發揮了重要作用。國內自上世紀90年代開始研究農業旱澇災害遙感監測技術,但仍存在農業旱澇災害的遙感監測機理不明確,旱澇災害遙感監測理論體系沒有建立,旱澇災害關鍵參數的區域遙感定量反演難以實現,農業旱澇災害監測精度低;我國復雜災情條件下農業旱澇災害信息快速獲取、災害時空動態變化遙感監測和災害損失定量評估等關鍵技術發展滯后,響應時效性差;以及我國農業旱澇災害遙感監測的標準規范欠缺,大區域尺度的農業旱澇災害遙感監測系統尚未建立,業務化應用和信息服務難以保障,總體應用范圍較小等關鍵技術難題。
針對這些技術難題,從1998 年開始,在國家主體科技計劃和有關部委財政專項的支持下,中國農科院資劃所唐華俊研究員帶領的農業遙感團隊,結合農業主管部門的災情信息需求,緊扣“理論創新-技術突破-應用服務”的主線,以農業旱澇災害遙感監測的理論創新為切入點,重點突破了“旱澇災害信息快速獲取、災情動態解析和災損定量評估”3大技術瓶頸,創建了國內首個精度高、尺度大和周期短的國家農業旱澇災害遙感監測系統,實現了國家和區域尺度的業務化應用和信息服務,總體技術水平達到國際先進,地表蒸散發遙感估算和洪澇水體遙感監測技術達到國際領先水平。發表學術論文112篇(SCI 論文52篇),出版專著7部,取得發明專利4項、軟件著作權12項,制訂標準規范15項,對農業防災減災行業科技進步起到了重要推動作用。
創新了面向農業旱澇災害遙感監測的理論體系。構建了以地表蒸散發參數為核心的農業干旱遙感定量反演理論和農業干旱參數遙感反演的空間尺度效應解析理論體系,實現了全國尺度地表蒸散發等干旱核心參數的全遙感反演,在華北和西北典型試驗區反演精度提高到90%以上。針對傳統洪澇災害遙感監測與作物生長發育過程難以匹配的難題,提出農業洪澇災害全過程數值解析理論,精確解析了農業洪澇災害發生的全過程及其對作物生長過程的影響機理,奠定洪澇災害作物災損定量評估的理論基礎。
突破了農業旱澇災害遙感監測精度低、時效差的技術難題。建立了“星-機-地”多平臺一體化的農業災害信息快速獲取技術,實現不同尺度旱澇災情信息獲取時間縮短到24 小時以內。創建了多模型整合的土壤墑情監測技術,實現全國土壤墑情常規監測10天1次,應急監測3天1次;率先建立了光學水體高精度提取技術、全波段和主被動遙感協同的微波全天候水體識別技術,實現區域洪澇災害監測保證率由不足75%提高到90%以上。研制了面向作物全生育期的旱澇災害損失遙感評估技術,實現農作物洪澇受損等級劃分,作物干旱遙感診斷準確率達94%;采用淹沒損失曲線法,建立了針對不同農作物和發育期的受損面積和受損程度快速評估技術,實現了影像獲取后4小時內可上報災損評估結果。
實現了高精度、短周期和多尺度的農業旱澇災害遙感監測信息服務與決策支持。研制了由15個工作執行標準組成的國家和區域尺度農業旱澇災害遙感監測標準規范體系。創建了國內首個國家農業旱澇災害遙感監測系統,實現信息采集、數據處理、災情解析、災損評估和信息發布等規范化和流程化作業。自2002 年開始,系統連續穩定運行超過10年,應用于農業部、國家防汛抗旱總指揮部、中國氣象局和國家減災中心等部門的全國農業防災減災工作,在多次重(特)大農業旱澇災害監測中發揮了重要作用;并先后在黑龍江、河南和山東等15個省進行推廣應用,累計監測受災面積34.9億畝,實現間接經濟效益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 年黃淮海冬小麥產區特大干旱、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)大農業旱澇災害監測與評估中發揮了重要作用。(通訊員 唐鵬欽)

遙感技術因其高時效、高精度和大范圍等特點,迅速成為區域旱澇災情信息獲取的重要途徑。美國、歐盟等相繼研發了以遙感技術為主的農業旱澇災害監測系統,在農業減災救災和生產管理中發揮了重要作用。國內自上世紀90年代開始研究農業旱澇災害遙感監測技術,但仍存在農業旱澇災害的遙感監測機理不明確,旱澇災害遙感監測理論體系沒有建立,旱澇災害關鍵參數的區域遙感定量反演難以實現,農業旱澇災害監測精度低;我國復雜災情條件下農業旱澇災害信息快速獲取、災害時空動態變化遙感監測和災害損失定量評估等關鍵技術發展滯后,響應時效性差;以及我國農業旱澇災害遙感監測的標準規范欠缺,大區域尺度的農業旱澇災害遙感監測系統尚未建立,業務化應用和信息服務難以保障,總體應用范圍較小等關鍵技術難題。
針對這些技術難題,從1998 年開始,在國家主體科技計劃和有關部委財政專項的支持下,中國農科院資劃所唐華俊研究員帶領的農業遙感團隊,結合農業主管部門的災情信息需求,緊扣“理論創新-技術突破-應用服務”的主線,以農業旱澇災害遙感監測的理論創新為切入點,重點突破了“旱澇災害信息快速獲取、災情動態解析和災損定量評估”3大技術瓶頸,創建了國內首個精度高、尺度大和周期短的國家農業旱澇災害遙感監測系統,實現了國家和區域尺度的業務化應用和信息服務,總體技術水平達到國際先進,地表蒸散發遙感估算和洪澇水體遙感監測技術達到國際領先水平。發表學術論文112篇(SCI 論文52篇),出版專著7部,取得發明專利4項、軟件著作權12項,制訂標準規范15項,對農業防災減災行業科技進步起到了重要推動作用。
創新了面向農業旱澇災害遙感監測的理論體系。構建了以地表蒸散發參數為核心的農業干旱遙感定量反演理論和農業干旱參數遙感反演的空間尺度效應解析理論體系,實現了全國尺度地表蒸散發等干旱核心參數的全遙感反演,在華北和西北典型試驗區反演精度提高到90%以上。針對傳統洪澇災害遙感監測與作物生長發育過程難以匹配的難題,提出農業洪澇災害全過程數值解析理論,精確解析了農業洪澇災害發生的全過程及其對作物生長過程的影響機理,奠定洪澇災害作物災損定量評估的理論基礎。
突破了農業旱澇災害遙感監測精度低、時效差的技術難題。建立了“星-機-地”多平臺一體化的農業災害信息快速獲取技術,實現不同尺度旱澇災情信息獲取時間縮短到24 小時以內。創建了多模型整合的土壤墑情監測技術,實現全國土壤墑情常規監測10天1次,應急監測3天1次;率先建立了光學水體高精度提取技術、全波段和主被動遙感協同的微波全天候水體識別技術,實現區域洪澇災害監測保證率由不足75%提高到90%以上。研制了面向作物全生育期的旱澇災害損失遙感評估技術,實現農作物洪澇受損等級劃分,作物干旱遙感診斷準確率達94%;采用淹沒損失曲線法,建立了針對不同農作物和發育期的受損面積和受損程度快速評估技術,實現了影像獲取后4小時內可上報災損評估結果。
實現了高精度、短周期和多尺度的農業旱澇災害遙感監測信息服務與決策支持。研制了由15個工作執行標準組成的國家和區域尺度農業旱澇災害遙感監測標準規范體系。創建了國內首個國家農業旱澇災害遙感監測系統,實現信息采集、數據處理、災情解析、災損評估和信息發布等規范化和流程化作業。自2002 年開始,系統連續穩定運行超過10年,應用于農業部、國家防汛抗旱總指揮部、中國氣象局和國家減災中心等部門的全國農業防災減災工作,在多次重(特)大農業旱澇災害監測中發揮了重要作用;并先后在黑龍江、河南和山東等15個省進行推廣應用,累計監測受災面積34.9億畝,實現間接經濟效益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 年黃淮海冬小麥產區特大干旱、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)大農業旱澇災害監測與評估中發揮了重要作用。(通訊員 唐鵬欽)
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