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我科學家創(chuàng)建我國第一個高精度、大尺度和短周期的國家農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測系統(tǒng)
“農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測技術”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: 中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所
1月9日,中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所唐華俊研究員牽頭完成的 “農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)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(yè)自然災害種類眾多、發(fā)生頻繁、范圍廣泛、危害嚴重。因此,及時、準確地獲取我國農業(yè)旱澇災害動態(tài)發(fā)生發(fā)展和損失信息對于科學指導農業(yè)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(qū)域旱澇災情信息獲取的重要途徑。美國、歐盟等相繼研發(fā)了以遙感技術為主的農業(yè)旱澇災害監(jiān)測系統(tǒng),在農業(yè)減災救災和生產管理中發(fā)揮了重要作用。國內自上世紀90年代開始研究農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測技術,但仍存在農業(yè)旱澇災害的遙感監(jiān)測機理不明確,旱澇災害遙感監(jiān)測理論體系沒有建立,旱澇災害關鍵參數(shù)的區(qū)域遙感定量反演難以實現(xiàn),農業(yè)旱澇災害監(jiān)測精度低;我國復雜災情條件下農業(yè)旱澇災害信息快速獲取、災害時空動態(tài)變化遙感監(jiān)測和災害損失定量評估等關鍵技術發(fā)展滯后,響應時效性差;以及我國農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測的標準規(guī)范欠缺,大區(qū)域尺度的農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測系統(tǒng)尚未建立,業(yè)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(yè)遙感團隊,結合農業(yè)主管部門的災情信息需求,緊扣“理論創(chuàng)新-技術突破-應用服務”的主線,以農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測的理論創(chuàng)新為切入點,重點突破了“旱澇災害信息快速獲取、災情動態(tài)解析和災損定量評估”3大技術瓶頸,創(chuàng)建了國內首個精度高、尺度大和周期短的國家農業(yè)旱澇災害遙感監(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(fā)遙感估算和洪澇水體遙感監(jiān)測技術達到國際領先水平。發(fā)表學術論文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12項,制訂標準規(guī)范15項,對農業(yè)防災減災行業(yè)科技進步起到了重要推動作用。
創(chuàng)新了面向農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測的理論體系。構建了以地表蒸散發(fā)參數(shù)為核心的農業(yè)干旱遙感定量反演理論和農業(yè)干旱參數(shù)遙感反演的空間尺度效應解析理論體系,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,提出農業(yè)洪澇災害全過程數(shù)值解析理論,精確解析了農業(yè)洪澇災害發(fā)生的全過程及其對作物生長過程的影響機理,奠定洪澇災害作物災損定量評估的理論基礎。
突破了農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)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(yè)災害信息快速獲取技術,實現(xiàn)不同尺度旱澇災情信息獲取時間縮短到24 小時以內。創(chuàng)建了多模型整合的土壤墑情監(jiān)測技術,實現(xiàn)全國土壤墑情常規(guī)監(jiān)測10天1次,應急監(jiān)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(xié)同的微波全天候水體識別技術,實現(xiàn)區(qū)域洪澇災害監(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害損失遙感評估技術,實現(xiàn)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(fā)育期的受損面積和受損程度快速評估技術,實現(xiàn)了影像獲取后4小時內可上報災損評估結果。
實現(xiàn)了高精度、短周期和多尺度的農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測信息服務與決策支持。研制了由15個工作執(zhí)行標準組成的國家和區(qū)域尺度農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測標準規(guī)范體系。創(chuàng)建了國內首個國家農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)信息采集、數(shù)據(jù)處理、災情解析、災損評估和信息發(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,應用于農業(yè)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(yè)防災減災工作,在多次重(特)大農業(yè)旱澇災害監(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個省進行推廣應用,累計監(jiān)測受災面積34.9億畝,實現(xiàn)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(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)大農業(yè)旱澇災害監(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)了以遙感技術為主的農業(yè)旱澇災害監(jiān)測系統(tǒng),在農業(yè)減災救災和生產管理中發(fā)揮了重要作用。國內自上世紀90年代開始研究農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測技術,但仍存在農業(yè)旱澇災害的遙感監(jiān)測機理不明確,旱澇災害遙感監(jiān)測理論體系沒有建立,旱澇災害關鍵參數(shù)的區(qū)域遙感定量反演難以實現(xiàn),農業(yè)旱澇災害監(jiān)測精度低;我國復雜災情條件下農業(yè)旱澇災害信息快速獲取、災害時空動態(tài)變化遙感監(jiān)測和災害損失定量評估等關鍵技術發(fā)展滯后,響應時效性差;以及我國農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測的標準規(guī)范欠缺,大區(qū)域尺度的農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測系統(tǒng)尚未建立,業(yè)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(yè)遙感團隊,結合農業(yè)主管部門的災情信息需求,緊扣“理論創(chuàng)新-技術突破-應用服務”的主線,以農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測的理論創(chuàng)新為切入點,重點突破了“旱澇災害信息快速獲取、災情動態(tài)解析和災損定量評估”3大技術瓶頸,創(chuàng)建了國內首個精度高、尺度大和周期短的國家農業(yè)旱澇災害遙感監(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(fā)遙感估算和洪澇水體遙感監(jiān)測技術達到國際領先水平。發(fā)表學術論文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12項,制訂標準規(guī)范15項,對農業(yè)防災減災行業(yè)科技進步起到了重要推動作用。
創(chuàng)新了面向農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測的理論體系。構建了以地表蒸散發(fā)參數(shù)為核心的農業(yè)干旱遙感定量反演理論和農業(yè)干旱參數(shù)遙感反演的空間尺度效應解析理論體系,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,提出農業(yè)洪澇災害全過程數(shù)值解析理論,精確解析了農業(yè)洪澇災害發(fā)生的全過程及其對作物生長過程的影響機理,奠定洪澇災害作物災損定量評估的理論基礎。
突破了農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)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(yè)災害信息快速獲取技術,實現(xiàn)不同尺度旱澇災情信息獲取時間縮短到24 小時以內。創(chuàng)建了多模型整合的土壤墑情監(jiān)測技術,實現(xiàn)全國土壤墑情常規(guī)監(jiān)測10天1次,應急監(jiān)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(xié)同的微波全天候水體識別技術,實現(xiàn)區(qū)域洪澇災害監(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害損失遙感評估技術,實現(xiàn)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(fā)育期的受損面積和受損程度快速評估技術,實現(xiàn)了影像獲取后4小時內可上報災損評估結果。
實現(xiàn)了高精度、短周期和多尺度的農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測信息服務與決策支持。研制了由15個工作執(zhí)行標準組成的國家和區(qū)域尺度農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測標準規(guī)范體系。創(chuàng)建了國內首個國家農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)信息采集、數(shù)據(jù)處理、災情解析、災損評估和信息發(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,應用于農業(yè)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(yè)防災減災工作,在多次重(特)大農業(yè)旱澇災害監(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個省進行推廣應用,累計監(jiān)測受災面積34.9億畝,實現(xiàn)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(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)大農業(yè)旱澇災害監(jiān)測與評估中發(fā)揮了重要作用。(通訊員 唐鵬欽)
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