1

Transcription

1 目录 第一部分实验室概况 实验室简史 实验室组织体系 实验室人员介绍... 2 第二部分科研项目与进展 国家重大基础研究计划 (973 计划 ) 国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 国家自然科学基金研究项目 中国科学院知识创新项目 国家科技专项与攻关项目 部委及地方项目 国际合作项目 第三部分学术论文与专著 国际期刊论文摘要 国内核心期刊部分论文摘要 一般期刊部分论文摘要 国内外学术会议部分论文摘要 学术专著 序言及书评 软件成果登记 第四部分教育与培训 新生情况介绍 博士论文摘要 硕士论文摘要 第五部分学术交流与科研合作 举办 / 协办会议 参加学术会议 讲学与合作 研究生生活 第六部分成果奖励与个人荣誉奖 科技成果奖励 个人荣誉奖

2 第一部分实验室概况 1.1 实验室简史 资源与环境信息系统国家重点实验室隶属于中国科学院地理科学与资源研究所 实验室筹建于 1985 年 ;1986 年实验室主楼落成,VAX 超小型计算机系统及 Arc/Info I2S 等国际一流的软硬件系统全部引进并投入运行服务, 并启动了第一个国家级的地理信息系统研究项目 -- 资源与环境信息系统实验 ( 国家 七五 攻关第 73 项项目 );1987 年实验室通过国家的验收, 对国内外正式开放 陈述彭院士任首届实验室主任和学术委员会主任, 张晋和黄绚研究员任实验室副主任, 王之卓院士和何建邦研究员任学术委员会副主任 ;1989 年实验室被接纳为国家遥感中心成员, 并在实验室的基础上成立了地理信息系统研究部 实验室名誉主任为我国遥感和地理信息系统的奠基人陈述彭院士 ; 学术委员会主任为资源遥感学家孙九林院士, 学术委员会副主任为周成虎博士, 现任国家高技术研究发展计划专家组成员 中国地理学会环境遥感分会副理事长 ; 实验室主任刘纪远所长, 副主任为刘高焕研究员 钟耳顺研究员 庄大方研究员和王英杰研究员 陆锋博士任国家遥感中心地理信息系统部主任 1.2 实验室组织体系 实验室目前由资源环境信息机理与应用研究室 地图学研究室 资源环境科学数据中心 地理信息产业发展中心和全球变化信息研究中心五个部分组成 1 资源环境信息机理与应用研究室, 主要开展地球信息的形成原理 特征及其传输的物理过程及模型 地球空间信息认知与空间思维 地球时空信息的表达 分析和传输的图像与图形理论 方法与技术 地球系统科学数据的分类体系和标准, 发展地球系统科学分析的方法库, 建立国家级的地球系统科学数据库群等方面的研究 该研究室主任为刘高焕研究员, 副主任为苏奋振副研究员 2 地图学研究室, 主要研究地球时空信息的表达 分析和传输的图像与图形理论 方法与技术等研究 该研究室主任为王英杰研究员 3 资源环境科学数据中心, 主要研究地球系统科学数据的分类体系和标准, 发展地球系统科学分析的方法库, 建立国家级的地球系统科学数据库群 该中心主任为庄大方研究员, 副主任为杨小唤研究员 王黎明研究员 4 地理信息产业发展中心, 该中心主要研究和探讨地理信息的前沿技术, 发展大型国产地理信息系统软件, 开展应用示范系统的研究和建设 其主任为钟耳顺研究员 副主任为宋关福研究员 1

3 5 全球变化信息研究中心, 主要研究地球数据与信息转换机理 数据产品标准与算法 数据不确定性与适用性 ; 国际地球科学数据引进 ; 国有科学数据共享的法律 政策与管理机制 ; 科学数据网络无偿共享的理论与技术 ; 利用网络通讯技术促进发展中国家的科学研究 ; 世界资源 实验室科研支撑机构包括以下四个部门 : 1) 地理信息系统网络系统部, 主要负责实验室大型计算机网络系统的建设 维护和管理 姚一鸣工程师任主任 2) 地球信息科学教育与培训部, 主要负责研究生的地理信息系统和遥感基础课程教育, 并为社会各界提供优质的地理信息技术的继续教育 万庆博士任主任 3) 地球信息科学( 学报 ) 编辑部, 负责 地球信息科学 ( 学报 ) 的编辑和出版 傅肃性研究员任主任 4) 综合办公室, 负责实验室日常管理 为了充分贯彻开放 联合 优势互补的学科发展方针, 实验室和多所科研机构组建了联合实验室, 建立了密切的研究合作关系, 包括 : 1) 地球信息科学联合实验室 : 与香港中文大学 中国科学院遥感应用研究所联合成立, 以促进内地与香港在地球空间信息技术与应用方面的合作研究 2) 环境信息与技术联合研究中心 : 与美国东密执根大学合作, 以促进地理信息系统的国际化教育和人才培养 3) 城市地理信息系统联合实验室 : 与华东师范大学与南京师范大学合作, 以促进我国城市地理信息系统的研究和应用 4) 地理信息系统软件技术联合实验室 : 与浙江大学 山东科技大学合作, 以促进地理信息系统平台和空间数据库管理关键技术的研究和开发 5) 海洋地理信息系统联合实验室 : 与中国科学院海洋研究所合作, 以促进地理信息系统技术在海洋研究中的应用 1.3 实验室人员介绍 实验室现有院士 3 名, 研究员和副研究员 48 名, 博士后研究人员 23 名 博士 硕士研 究生 136 名, 客座研究人员 54 名 2

4 ( 一 ) 学术指导科学家 陈述彭院士, 地理学家, 实验室名誉主任 1920 年 2 月 28 日生于江西萍乡 1947 年毕业于浙江大学研究生部, 历任助教 讲师 1980 年当选为中国科学院学部委员 1987 年任国家资源与环境信息系统重点实验室主任,1988 年任中国科学院遥感应用研究所名誉所长, 中巴资源卫星应用系统总设计师,1990 年当选为第三世界科学院院士,1992 年当选为国际欧亚科学院院士, 法国地理学会荣誉会员 现任国家环境保护总局科技顾问委员会主任, 中国环境与发展国际合作委员会委员 长期从事地理与环境工程调查研究, 曾涉及资源 能源与城市环境遥感 江河洪涝灾情评估信息系统 生物量估算 海岸带环境监测与全球变化等研究领域 近年致力于开展地球信息科学与数字地球战略研究 著有 地学的探索 文集 6 卷 (1990~2003); 主编 地球信息科学 (1997~) 及 遥感信息 (1986~) 两种期刊 曾获国家自然科学二 三等奖和多次国家科技进步一 二等奖 陈嘉庚地球科学奖 (1998) 泰国邦英德拉巴亚洲遥感贡献金奖 (1999) 国际岩溶学会首届荣誉奖(2001) 国际地图学协会最高荣誉奖(2001) 徐冠华院士, 资源遥感学家 实验室学术委员会主任 现任中华人民共和国科学技术部部长, 遥感学报 主编等职务 他研制成功中国最早的遥感卫星数字图象处理系统 ; 发展了遥感综合调查和系列制图的理论和方法, 领导编制了第一部再生资源遥感综合调查与系列制图技术规程, 在分类系统 制图比例尺 技术流程 专题图种类等方面具有开拓性和创造性 ; 领导的 三北 防护林遥感综合调查课题在空间遥感应用规模 技术难度和时间要求上均取得了突破 孙九林院士, 资源学家, 实验室学术委员会副主任 我国农业与资源环境信息工程学术带头人之一 主持完成全国资源综合开发决策信息系统 黄土高原国土资源数据库及信息系统 中国农业资源信息系统等国家级重大项目, 提出了我国资源信息管理体系结构 分类编码 区域开发模型体系 统计型空间信息系统模式等, 为信息科学在资源环境中的应用做出了开拓性贡献 3

5 刘纪远研究员, 资源环境遥感与信息系统专家, 实验室学术委员会副主任, 博士生导师 现任中国科学院地理科学与资源研究所所长, 国家重大应用基础研究计划 中国科学院知识创新等重大项目的首席科学家 地理研究 主编等职务 主持 国家基本资源环境遥感动态信息系统 国土环境遥感时空信息分析 等重大项目 获国家科技进步二等奖 三等奖, 中国科学院科技进步特等奖 一等奖, 部委级科技进步特等奖 一等奖各一项, 均排名第一 何建邦研究员, 博士生导师, 国际欧亚科学院院士 国际地理联合会地理信息科学委员会委员 (GISc,IGU,1996-) 国际标准化组织地理信息技术委员会委员 (ISO/TC211,1995-) 中国地理信息系统协会副秘书长 (CAGIS, ) 曾任国家重点实验室主任 ( ) 学术委员会副主任 常务副主任( ) 长期在中国科学院从事资源制图 (RC, ) 自动制图(CAC, ) 和地理信息系统 (GIS,1980-) 研究, 自 1996 年后, 领导一个研究组 (RGISS) 专门从事地理信息共享和标准研究 傅肃性研究员,1956 年毕业于浙江义乌中学, 同年考入南京大学地理学系,1961 年毕业分配到中国科学院地理研究所工作, 从事于地图学 遥感制图与地理信息系统应用研究, 系学科负责人 1992 年起获国务院颁发的政府特殊津贴奖励, 荣获国家 部委 院重大科技成果 科技进步一 二 三等奖 14 次, 其中国家级 4 项 现兼任中国遥感应用协会专家委员会副主任 中国地理学会地图学与地理信息系统 (GIS) 专业委员会副主任和 地球信息科学 学报副主编 黄绚研究员,1961 年武汉测绘学院航测系毕业后在中科院地理所读研究生 1991 年起先后任研究员 博士生导师 国家重点实验室副主任, 现为所知识创新工程项目专家指导委员会委员 主要从事像片判读 地理制图 遥感分析与专题制图以及地理信息系统应用等研究 曾先后获得国家级科技进步一等奖一次 二等奖二次 省部级科技进步一等奖三次 三等奖三次 中国科学院自然科学二等奖一次, 发表论文 50 多篇, 出版和编著的论著 7 本 1993 年起获国务院颁发的政府特殊津贴奖励 4

6 廖克研究员, 国际欧亚科学院院士 现任福建师范大学特聘教授 中国科学院研究生院兼职教授 中国地理学会地图学与地理信息系统专业委员会主任委员 中国行政区划与地名学会副会长 中国地学哲学委员会副理事长 ICGG 中国委员会委员 中国测绘学会荣誉会员 国际地图学协会国家与区域地图集委员会委员和荣誉奖评选委员会委员等, 为国际欧亚科学院主席团成员 中国科学中心主席 主编和主持 5 本地图集, 专著 5 本, 主编论文集 7 本, 发表论文 130 篇 获重大科技成果奖 国家自然科学二等奖 国家科技进步二等奖 三等奖 4 次及中国科学院自然科学与科技进步一 二等及部级一等奖 7 次 1990 年被评为 中国科学院有突出贡献的中青年专家 1999 年荣获国际欧亚科学院首次颁发的 国际欧亚科学院一级勋章,2001 年荣获 国际优秀地图奖,2003 年荣获 国际地图学协会荣誉奖 (ICA 荣誉奖 ) 刘岳研究员, 主要研究方向为地图学和计算机制图 曾主持地理信息制图软件系统研制, 获国家科技三等奖, 主编 中国人口地图集, 获国家科技进步二等奖, 在中国生活饮用水调查中负责 中国饮用水地图集 编制, 获国家科技进步一等奖, 主编国家经济地图集, 获中国科学院科技进步特等奖 除此之外, 还先后主编中国第三产业地图集 工业电子地图集, 中华人民共和国人口 环境与可持续发展地图集 及其电子版等 发表专著两部和 60 多篇论文, 被授予国家有突出贡献的中青年专家 王乃斌研究员, 博士生导师 早期在自然资源综合考察委员会从事航空像片资源调查应用研究 自 1974 年后进行遥感应用研究 先后主持国家 七五 八五 科技攻关专题 课题研究工作 荣获国家科技进步二等奖两次 ( 排名分别为第二 第三 ) 三等奖一次( 排名第五 ); 中国科学院科技进步一等奖两次, 特等奖和二等奖各一次 被聘为农业部信息专家组成员 ; 遥感学报 和 遥感技术与应用 等刊物编委 出版专著三部, 系列图一套, 先后培养博士 硕士研究生 8 名 5

7 励惠国研究员, 博士生导师 地图与地理信息系统专家 国家遥感中心地理信息系统部主任 参予开拓中国地理信息系统领域 创建资源与环境信息系统国家重点实验室, 领导和参加了国家 七五 八五 九五 科技攻关 国际合作研究等一系列科研项目, 获得国家科技进步二等奖三次 航天部科技进步一等奖 中科院自然科学二等奖等 16 次多项成果奖 参与组织了 中国国际空间年 地学专家委员会 亚太空间应用促进发展部长级会议 等大型 高级国际会议 熊利亚研究员, 实验室指导科学家, 博士生导师 1943 年生于江西省, 九三学社成员 1965 年 7 月毕业于江西大学物理系, 现任职于中国科学院地理科学与资源研究所 主要研究方向是 : 资源环境信息系统实体建设与资源环境信息系统建设的理论 方法和关键技术的研究 多项成果评审达国际先进水平, 多次获得中国科学院科技进步一等奖和国家科技进步二等奖 蔡强国研究员, 博士, 博士生导师, 获国务院颁发的政府科技特殊津贴 1946 年生于湖北省 1970 年毕业于北京大学地质地理系 长期从事土壤侵蚀 水土保持 流水地貌 流域侵蚀产沙过程与模拟 农林复合业 地理信息系统应用等方面研究 曾先后主持完成和承担多项国家自然科学基金重点项目 面上项目 中国科学院重大项目以及多项省部委研究项目 曾经主持了四项中加合作研究项目和多项与美国 香港地区的合作研究项目 ; 曾经多次获科学院 省部委科学成果奖 已出版两本专著, 主编四本论文集, 发表学术论文 150 余篇 ( 二 ) 首席科学家与研究员 周成虎研究员, 博士, 博士生导师, 地理信息系统与水文学专家, 国际欧亚科学院院士, 实验室主任 现任中国地理学会水文专业委员会主任委员 中国地理学会环境遥感分会副理事长 国家 863 计划专家 国土资源部特邀监察专员 九三北京市委委员 研究和发展了洪水灾害遥感监测与灾情评估的技术方法, 发展了智能化遥感影像分析与离散地理系统模拟的理论与方法, 研究和建立了适用于空间复杂系统模拟和分析的地理元胞自动机模型, 开拓了我国海洋渔业地理信息系统的研究 6

8 王劲峰研究员, 实验室学术委员会秘书, 地球信息分析与系统模拟研究部主任 1991 年获中国科学院地理研究所博士学位, 年分别在奥地利维也纳经济与商务大学 英国谢菲尔德空间信息分析中心和英国剑桥大学学习和研究 1995 起任研究员,1996 年起任博士生导师 地理学报编委,2000 年起任国际地理联合会地理系统模型委员会常委, 中国 GIS 协会理论与方法委员会主任 (2004-),Journal of Geographical System (Springer) 编委 (2004-) 刘高焕研究员, 地球系统科学数据研究部主任 主要从事区域生态环境信息系统研究, 在黄河三角洲 黄土高原 西部绿洲等生态环境监测 评价 分析与调控等方面, 进行了较深入的研究 ; 在地学数据平台建设 集成与信息共享方面, 取得了一定的研究成果 现为九三学社中科院委员会委员, 中国地理学会地图专业委员会委员, 中国图象图形学会理事, 中国遥感应用协会理事, 中国自然资源学会资源信息系统专业委员会委员 钟耳顺研究员, 国际欧亚科学院院士, 现任地理信息技术与应用研究部主任 中国科学院地理信息产业发展中心主任, 博士生导师 1991 年毕业于北京大学, 获理学博士学位, 进中科院地理所博士后流动站, 其后在中科院地理资源所工作, 从事地理信息技术研究 GIS 软件研发和地理信息产业化工作 岳天祥研究员, 博士, 博士生导师 主要研究领域 : 资源环境模型与系统模拟 研究重点 : 多源信息融合模型 多尺度信息融合模型 变化探测模型 生态系统综合评估模型 可持续发展集成模型 模型库管理系统 在国内外学术刊物上发表和即将发表学术论文 70 余篇, 其中 SCI 收录论文 7 篇, 出版专著 2 部 7

9 张百平研究员, 博士, 博士生导师 近年来着重山地生态与可持续发展 山地 GIS 山地垂直带信息图谱 数字山地景观动态研究 山地学报 编委 (1999 年 -),Journal of Mountain Science( 英文刊物 ) 编委 (2003 年 -), 中国地理学会山地专业委员会成员 (2000 年 -) 中国科学探险协会理事 (2003 年 -) 万庆研究员, 博士, 硕士生导师, 国家减灾委卫星减灾专家组成员, 美国东密执根大学访问科学家 从事地理信息系统的理论 技术与应用方面的研究 近几年的主要研究兴趣包括 : 互联网地理信息系统 协同工作与群体空间决策支持系统 时间 GIS 地理信息系统在环境与灾害管理中的应用等 获中国科学院科技进步一等奖, 在国际学术期刊和国内核心学报发表论文十余篇, 出版专著一本 庄大方研究员, 资源环境科学数据研究部主任, 博士, 博士生导师 主要从事资源环境遥感与地理信息系统特别是资源环境大型空间数据库研究工作 获 1992 年度国家科技进步三等奖一项, 获 1992 年度 1999 年度中国科学院科技进步一等奖各一项, 均排名第五 ; 获 1999 年度部级科技进步特等奖排名第二和 1992 年度部级科技进步一等奖一项, 排名第八 目前正在承担中国科学院知识创新重大项目 国土环境遥感时空信息分析与数字地球相关理论技术预研究 项目 ; 作为项目首席科学家负责中国科学院知识创新重大方向性项目 国家资源环境数据库建设与数据共享 的研究工作 邵全琴研究员, 博士, 博士生导师 曾主持两项 863 课题 一项所创新课题, 获 863 先进个人 科学院科技进步二等奖 ( 第 2 名 ) 国家科技进步二等奖 ( 第 1 名 ) 各 1 次, 发表论文 30 余篇 专著 1 本 负责 Arc/Info 教材编译 11 本 8

10 杨小唤研究员,1965 年 2 月生, 安徽潜山人 1987 年毕业于南京大学地理系自然资源专业,1990 年在中科院遥感所获得地图学与遥感专业硕士学位,2003 年于中科院地理资源所获得地图学与地理信息系统专业博士学位 曾获中科院科技进步奖一等奖 国家科技进步奖二等奖 中国科学院青年科学家奖等 现任中国科学院地理科学与资源研究所研究员, 中国科学院研究生院教授, 中国环境遥感学会理事 主要研究方向是遥感 GIS 应用及人文数据空间集成分析等, 已发表学术论文近 30 篇 齐清文研究员, 现代地图学研究部主任 博士, 硕士生导师 ; 国际地图制作协会国家与区域地图集委员会委员 中国地理学会地图学与 GIS 专业委员会副主任 中国测绘学会理事兼地图学与 GIS 专业委员会副主任 ; 山东科技大学兼职教授 博士生导师, 湖南师范大学兼职教授 ; 地理研究 地球信息科学 地理科学进展 海洋测绘 云南自然地理环境 编委 主要从事地图学和 3S 集成的理论 方法和技术研究, 特别是 GIS 环境下的智能化制图综合 地学信息图谱 数字地图 地图计算机编辑与制版一体系统等方法和技术研究 因参加 中华人民共和国国家经济地图集 ( 含电子版 ) 获 1995 年度中国科学院科技进步特等奖, 因参加 中华人民共和国国家自然地图集 ( 含电子版 ) 获 2000 年度中国科学院科技进步一等奖 发表论文 50 余篇, 出版专著 3 部 王黎明研究员, 博士, 硕士生导师, 中国地理学会数量地理专业委员会副主任委员 中国自然资源学会信息专业委员会副主任委员 主要从事人地系统时空数据集成 区域发展时空过程模拟 可持续发展指标系与态势分析 城市与区域规划 循环经济规划研究等 9

11 朱阿兴研究员, 博士, 博士生导师 曾任海外地理信息科学协会 (CPGIS) 主席, 美国农业部资源普查署新技术开发委员会主席, 曾是美国地理信息科学研究方向和研究重点白皮书的编写者之一, 现任海外地理信息科学协会学会理事 资源科学 编委等职 多年来一直从事地理信息系统, 以及人工智能 模糊数学理论集成及其应用研究 建立了以模糊逻辑为基础的表达地理现象空间渐变的模拟模型, 开发了利用 3S 技术 人工智能和模糊数学方法快速 详细的土地资源普查新技术, 建立了对地理分类中所产生的误差和不确定性的定量方法, 建立了以个人构思的心理学理论为基础的专家知识提高方法 研究成果获得美国遥感和测量学协会数据标准最佳学术论文奖 ; 并被美国地理学报和英国的自然地理进展列为新地理学的新发展之一 现在的研究方向是地理信息科学技术 ( 如地理信息系统技术 遥感技术 人工智能技术和模糊理论等 ) 的开发及其这些技术在自然地理过程模拟中的应用, 其目的是建立精细尺度下以计算机模拟为基础的小流域土地利用方式和结构情景模拟的工具 王英杰研究员, 现代地图学研究部副主任, 旅游研究与规划设计中心副主任, 硕士生导师 主要从事空间信息可视化与电子地图系统集成的理论 方法和技术研究 ; 旅游资源评价与管理信息系统 ; 空间信息的时空认知与标准化研究等 独立和联合发表相关论文 20 多篇, 专著 5 部, 主持和参加了 10 多部地图与电子地图集的设计 制作与出版, 主持和参加了多个国家信息标准的文本起草和多类地图可视化软件的开发和注册登记, 曾获省部级和国家科学进步奖多项 陈荣国研究员, 博士, 硕士生导师, 主要从事地理信息系统与遥感研究 共负责和参与各类科研课题 26 项, 获得各种研究成果奖 8 项 ( 部级二等奖 1 项, 三等奖 7 项 ), 在各类刊物和国际国内学术会议上发表论文 30 多篇 目前主持 863 信息获取与处理技术主题项目 高安全性网络空间信息组织与管理系统 (2004AA132020) 现兼职: 国家科技部国产地理信息系统软件测评专家委员会核心专家 福州大学兼职教授 10

12 宋关福研究员, 博士, 硕士生导师 1993 年毕业于北京师范大学地理系,1998 年获中国科学院地理研究所博士学位, 之后进入中国科学院遥感应用研究所博士后流动站工作并于 2000 年 6 月出站 随后继续从事地理信息系统软件研究和地理信息产业化工作 曾主持过地籍管理信息系统 军事地理信息系统 多媒体 GIS 产品等多个产品的技术开发工作, 并长期主持和参加组件式 GIS 软件的设计与研发工作 陆锋研究员, 博士, 实验室副主任, 硕士生导师, 中国地理信息系统协会理论与方法委员会委员 中国城市规划学会新技术应用学术委员会委员 国际对地观测组织 (GEO)User Interface 委员会委员 研究兴趣包括 GIS 空间数据模型 空间数据库管理技术 交通 GIS 技术与应用 城市空间形态研究等 目前主持国家高技术研究发展计划 (863) 国家自然科学基金及中国科学院知识创新工程前沿等多项课题, 已发表学术论文近 50 篇, 合著专著 3 册 11

13 第二部分科研项目与进展 实验室以承担国家科技攻关与重大自然科学基金项目为重任, 积极开展国际合作, 以及国内单位间合作 据不完全统计,2005 年, 实验室正在执行的各类项目总计 48 项, 其中 : 国家重大应用基础研究计划项目 2 项 国家高技术研究发展计划 10 项 国家自然科学基金研究项目 13 项 中国科学院知识创新项目 5 项 国家科技专项与攻关项目 省及部委研究项目 13 项 国际合作项目 5 项 目前开展的课题主要涉及领域包括 : 地球信息科学应用基础理论 遥感数据定量信息提取 空间数据安全 时空数据分析与地学信息图谱 高性能地学计算与地学知识发现 面向网络海量空间信息大型 GIS 关键技术与软件平台 全球变化区域模式与碳循环研究, 海岸带遥感与 GIS 研究 全国资源环境综合数据库建设 地球科学数据集成与共享 地理信息共享基础研究 12

14 2.1 国家重大基础研究计划 (973 计划 ) 1. 基于 LUCC 的中国陆地生态系统碳汇 / 源的近期演变及情景预测课题负责人 : 高志强 ; 执行期限 :5 年资助单位 : 国家重大基础研究计划基于中国资源环境遥感数据库的多期 LUCC 数据及中国陆地生态系统详细分类体系数据, 利用具有知识版权的独立开发的生态过程动力学模式 CEVSA 模拟中国近期不同土地覆盖下的中国土壤碳 / 植被碳 / 碳通量的空间分布, 并结合中国生态网络碳通量时间序列观测数据, 分析中国陆地生态系统碳汇 / 源的近期演变, 并假定未来不同的土地利用情景下, 模拟预测中国碳汇 / 源的变化趋势 2. 出生缺陷环境危险因素识别 (2001CB5103) 课题负责人 : 王劲峰 ; 执行期限 : ~ 资助单位 : 国家重大基础研究计划地理环境和社会经济因子与出生缺陷之间病因关联的识别, 主要环境致畸因子与出生缺陷发生水平间的定量关系模型 ; 建立环境健康风险诊断模型 ; 风险预报模型 ; 确定在健康投入许可范围内分区干预强度的理论依据 ; 基本形成人群为基础的出生缺陷发生率估算 环境致畸因子探测和预报 高效出生缺陷监测网络设计和干预方案设计系统的技术平台 该课题按计划进行中 2.2 国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 1. 面向网络海量空间信息的大型 GIS(2003AA135070) 课题负责人 : 陆锋 ; 执行期限 :2003~2005 年项目资助 : 科技部 863 项目本项目的目标是 : 以研发自主版权的空间数据库和数据引擎为目标, 在解决面向空间实体及其关系的数据组织 多源海量空间数据的集成 分布式存储 索引 查询等关键技术问题的基础上, 加快技术创新和产业化推广, 开发具有我国自主知识产权的空间数据库管理系统, 实现空间数据库 数据引擎和空间应用服务的跨操作系统平台特性, 具有 TB 级空间数据处理能力 可以支持网络环境下空间数据的分布式计算, 可供国家级空间数据处理与交换中心以及大型 GIS 应用工程使用 2005 年 4 月 23 日,863 计划信息领域办公室在北京组织有关专家对本课题进行了验收 验收专家组认为 : 课题组在一期成果的技术基础上, 研究了面向空间实体及其关系的数据组织 多源海量空间数据的集成 分布式存储 索引 查询等技术, 开发了跨平台的多用户空间数据库管理软件 课题组围绕本课题研究, 发表学术论文 26 篇, 获得软件著作权 4 项, 完 13

15 成了合同规定的任务, 一致同意通过验收 2. 面向网络海量空间信息的大型 GIS(2003AA135070) 课题负责人 : 钟耳顺 ; 执行期限 :2003~2005 年项目资助 : 科技部 863 项目本项目的目标是 : 立足技术创新, 解决关键技术问题, 开发具有我国自主知识产权的 能够支持国家空间基础设施建设的大型 GIS 基础软件平台, 填补我国大型 GIS 基础软件平台产品的空白 预期软件产品 SuperMap GIS Universal 大型 GIS 软件平台将达到同期国际先进水平, 填补国内空白, 具有替代国外同类产品的能力 软件产品应在 Unix/Linux 大型服务器上运行, 具有 TB 级空间数据处理能力 安全级别达到 B2 级, 可以支持局域 广域网络环境下空间数据的分布式计算, 可供国家级空间数据处理与交换中心以及大型 GIS 应用工程使用 2005 年 11 月 4 日,863 计划信息领域办公室在北京对本课题进行了现场验收 验收专家组认为 : 课题组研发了面向网络 支持海量空间数据管理的大型 GIS 软件 SuperMap, 在大型空间数据库引擎 海量影像数据管理 多级混合空间索引以及并发访问等技术方面取得突破 课题组形成了 SuperMap 系列产品, 并与国产操作系统和国产数据库集成, 形成了全国产化的应用解决方案, 进行了典型示范应用 课题成果获得了国家科技进步二等奖和国家重点新产品的认定, 并形成了较大的产业化规模 课题组完成了合同要求的研究内容, 达到了合同规定的各项技术指标, 课题经费使用基本合理, 资产管理制度较健全, 一致同意通过验收 3. 国家社会经济统计地理信息系统建设 (2003AA132020) 课题负责人 : 钟耳顺 ; 执行期限 :2003~2005 年项目资助 : 科技部 863 项目本项目的目标是 : 针对国家 省级统计部门以时间和地理空间的框架集成和整合各专业统计数据和基于 GIS 技术对统计数据进行进一步综合分析应用的需要, 利用 863 计划 面向网络海量空间信息大型 GIS 项目支持开发的 SuperMap GIS 软件平台, 开发统一的 标准化的 元数据驱动的 (Meta Data Driven) 基于 Web Service 具有 Internet 互操作能力的 基于可扩展插件技术功能可扩展的社会经济统计地理信息系统平台 (Economic and Social Statistics GIS, 简称 ESSGIS), 并实现统计地理数据的动态出版 采用 ESSGIS, 通过元数据定制和应用插件扩展的方式, 完成国家级社会经济统计地理信息系统的开发和 2 个省级社会经济统计地理信息系统的应用示范, 在此基础上, 实现 ESSGIS 的产品化, 以普查中心为基 12 月 11 日, 国家 863 计划信息获取与处理技术主题专家组在北京组织有关专家对本课题进行了验收 验收专家组认为课题初步制定了统计基础地理数据和基于地名地址的空间定位技术规程, 建立了国家及两个试点区的空间型统计数据库 ; 课题在国产 GIS 软件基础上, 研发了社会经济统计地理信息系统, 并在国家统计局普查中心 两个试点区进行了较好的应用 ; 课题完成了国家社会经济电子地图的制作和出版, 并在 2005 年提供人大和政协两会代表使用 ; 14

16 课题完成了合同要求的研究内容, 达到合同规定的技术指标, 一致同意该课题通过验收 4. 空间信息分析关键技术及原型研发 (2002AA ) 课题负责人 : 王劲峰 ; 执行期限 :2002.7~ 项目资助 : 科技部 863 项目空间数据通常具有非独立性, 这与经典统计学基本假设相驳 因此, 专门的空间信息分析理论和技术正在迅速发展, 已在遥感 生态环境 地球科学 社会经济等领域得到诸多成功的应用, 展现出广阔的应用潜力 空间信息分析, 步骤是空间数据预处理 问题建模 求解和机理解释及预报四个步骤 具体内容包括数据获取和预处理 ( 模块 1); 当进行多源异构数据综合分析时, 需要进行属性数据空间化和尺度转换处理 ( 模块 2); 空间数据探索分析 ( 模块 3); 地统计模型 ( 模块 4) 格数据分析模型 ( 模块 5) 复杂信息分解和预报模型( 模块 6) 空间数据挖掘模型( 模块 7) 建模过程伴随着求解 探求机理解释和模拟预报等项工作 该课题完成,2005 年 3 月通过 主题专家组验收 发表 SCI 论文 6 篇, 国家软件版权登记一项 (No.2005SR05091):SIMPLE1.0 版 5. 中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统技术课题负责人 : 杨晓梅 / 苏奋振 ; 执行期限 : ~ 项目资助 : 科技部 863 项目课题完成了中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统技术研究, 建成了包括全国 - 省 - 区域三级体系的中国海岸带环境遥感监测与信息服务系统, 针对海岸带环境遥感监测与信息集成和共享问题, 解决了时空动态数据模型 基于本体数据集成和异构模块综合集成等 12 项关键技术, 形成了海洋地理信息系统通用技术平台等一系列自主知识产权软件, 突破了海岸带资源环境遥感调查与空间数据集成与管理问题 出色完成了课题研究任务 课题根据国家 863 计划海洋监测技术主题制定的检测方法进行了检测工作, 其技术平台 综合集成环境 信息发布平台, 有关技术指标达到合同要求, 其中在系统反应速度及集成的模块数量方面超出合同要求 课题在福建省示范区完成了一年多的示范运行, 实现了预期功能, 系统工作状态良好, 运行稳定 目前系统安装在 台湾海峡及毗邻海域海洋动力环境实时立体监测系统 及国家海洋信息中心 国家海洋监测中心 国家卫星海洋应用中心进行业务试运行 课题建成了中国海岸带多分辨率遥感影像数据库, 全覆盖中国海岸带, 分辨率分别为 :3 米 20 米 250 米 1 公里 课题完成了 52 篇论文,10 本专著, 获得 10 项软件版权, 培养了 50 名硕士 ( 博士 ) 研究生 课题成果获得多项科技奖励, 其中 2005 年度获得国家科学技术进步二等奖 15

17 6. 基于全球统一网格的大洋渔场环境综合分析系统 (2003AA ) 课题负责人 : 苏奋振 ; 执行期限 : ~ 项目资助 : 科技部 863 项目项目以时空过程为核心, 通过构建统一网格, 融合多源 多时间和空间分辨率数据, 完成从测点到要素时空场, 再从时空场到时空特征信息的处理过程 在时空过程特征化 对象化 图形化以及时空过程相互关系分析等方面有所创新 2005 年度主要进行算法的集成 模块的联调和系统的完善, 同时完成了对系统的测试和试运行检测 与此同时开展了渔业海洋学的示范应用, 为渔业部门提供了特征级产品 系统强项在于能对大范围长时间序列的海洋场数据进行 过程 处理, 以 过程 为对象, 完成相关时空数据的操作与分析 课题完成专著 1 本, 论文 8 篇, 其中 SCI 2 篇, 软件版权 1 项 7. 辽东湾海域污染容量测算与决策支持系统课题负责人 : 苏奋振 / 杨晓梅 ; 执行期限 : ~ 项目资助 : 科技部 863 项目项目通过三维动力模型测算辽东湾海域污染容量, 构建信息系统, 完成该海域监测点 排污口等水质及污染物的统计查询, 包括时间统计和行政区统计 并以环境容量为依据, 动力模拟为手段, 模拟污染物的扩散过程, 从而制定排污控制方案, 或对污染事件进行预警 课题完成了系统及底层数据库的建设, 具有对海域功能区, 环境质量站点等的编辑 查询 时空统计及图表汇制等功能, 系统是实现了利用容量科学求算各排污口排污量的的决策支持功能, 同时具有污染源排污后, 区域水质的预报 预警等功能 课题完成论文 2 篇, 软件版权 1 项 8. 高安全性网络空间信息组织与管理系统 (2004AA132020) 课题负责人 : 陈荣国执行期限 : ~ 项目资助 : 科技部 863 项目课题自主研发了空间数据库及其处理引擎, 解决了高安全性的网络空间信息组织与管理问题, 并成功应用于军事测绘信息的存储与管理, 实现了一个具有自主版权的高安全级 (B1-B2 级 ) 军事测绘信息管理系统 该系统可在 Unix/Linux/OpenBSD/FreeBSD/Windows 及国产安全操作系统银河麒麟 KYLIN 和红旗 Linux 下运行, 具有 TB 级空间数据管理和处理能力, 支持网络环境下空间数据的分布式计算, 在军队指挥自动化网中实现了网络空间信息的共享与互操作, 取得了显著的成效 功能比较试验表明, 该系统与最新的 SQL 标准 (SQL:2003) 最符合, 其功能优于多种国外同类产品 性能基准测试表明, 该系统的性能指标与国外先进的同类产品相当 课题预期成果将达到同期国际先进水平, 具有替代国外同类产品的能力 16

18 9. 基于国产大型数据库的空间数据管理系统集成与示范应用课题负责人 : 王英杰 ; 执行期限 :2005.7~ 项目资助 : 科技部 863 项目研究目标与内容 : 总体目标是基于国产空间信息可视化系统与国产大型数据库管理系统, 研究并开发出集成高安全级的空间数据库 跨平台的空间数据引擎的国产区域空间数据综合管理 GIS 系统 以山东省人口统计信息及山东省遥感综合试验区遥感数据为例, 分别建立集成海量遥感数据 矢量数据的山东省综合试验区空间数据库管理系统和山东省人口信息空间管理应用示范系统 系统将解决面向部门级应用的海量空间数据组织 管理 集成 共享 可视化表达等关键技术, 建立高安全级的大型空间数据库管理系统与山东省人口统计信息管理系统与面向遥感等大数据量的空间数据库管理系统 具体包括 : 研究和设计出基于网络的高安全性 国产大型数据库和大型 GIS 系统的空间数据综合管理系统框架 ; 实现现有的两套自主版权系统 ( 空间信息可视化系统和海量空间数据库管理系统 ) 之间的系统集成, 实现功能互补 ; 以山东省遥感综合试验区遥感数据为例, 建立一套集成海量遥感数据 矢量数据和多源数据集成的山东省综合试验区数据库管理系统 ; 以山东省人口统计信息为例, 建立人口空间信息综合管理应用示范数据库 ; 解决基于国产大型数据库 面向部门级应用的统计信息系列数据组织 空间数据的集成 网络共享 统计分析 信息管理 空间可视化表达等关键技术 ; 建立一套由空间数据库服务器 WEB 服务器 B/S 和 C/S 结构的客户端组成的山东省人口信息空间管理的应用示范系统 10.DMC+4 小卫星数据产品深加工软件开发与应用系统集成 (2005AA133013) 课题负责人 : 杨晓梅 ; 执行期限 :2005.7~ 项目资助 : 科技部 863 项目在十五 高性能对地观测微小卫星技术与应用研究 项目成果的基础上, 紧紧围绕 DMC+4 小卫星的特点, 开展和深化小卫星数据产品加工技术, 形成小卫星数据科学与应用的处理模式, 提供快速及时的 可长期监测的 供行业应用部门使用的多级标准化产品 并开发面向小卫星数据的专题信息提取算法和集成若干遥感综合应用示范软件系统, 形成系统的可业务运行和综合服务的应用处理软件系统 研究工作将围绕小卫星数据产品的开发 产品驱动下的综合处理算法 小卫星专题信息提取 和遥感综合应用模块的集成等方面展开, 形成明确的多级标准产品和专题信息, 以及促进应用发展及科学研究服务的算法模型集成等综合技术, 完成围绕小卫星处理和应用的自主软件系统开发, 为我国今后小卫星综合应用技术系统全面展开奠定坚实的基础 17

19 2.3 国家自然科学基金研究项目 1. 面向特征实体的城市交通网络空间信息表达与操作研究课题负责人 : 陆锋 ; 执行期限 :2003~2005 资助单位 : 国家自然科学基金 ( ) 本课题旨在研究和发展一种适合交通网络完整特征实体及关系表达与操作的数据模型, 并采用面向对象的方法设计和实现城市非平面多模式交通网络空间数据组织和管理技术, 在此之上对传统的网络分析模式进行改造, 使交通网络分析具有更多的面向问题特色 2005 年, 课题组发展了一种支持网络拓扑自动化的智能化城市交通网络模型, 探讨了综合数据库 规则库和控制系统的表达与构建方法 ; 在研究影响道路网连通性路幅间关系分类体系的基础上, 设计了交通网络拓扑建立的自动化过程 ; 采用面向对象的方法, 改进了多级动态分段模型与时空动态分段模型, 实现了基于扩展 SQL 的段连接方法 2. 基于机理的遥感信息不确定性分析及可视化表达课题负责人 : 葛咏 ; 执行期限 :2003.1~ 资助单位 : 国家自然科学基金 ( ) 研究内容 :1 应用粗糙集方法分析, 表达遥感信息不确定性 ;2 应用粗糙集方法对遥感信息分类并评价不确定性 ;3 用 Geostatistics 方法, 尤其是随机模拟方法和多点 Geostatistics 方法进行遥感影像的不确定性表达和分析 ;4 应用粗糙集理论, 证据理论和 Geostatistics 方法推导遥感信息不确定性表达模式, 比较分析表达模式特点 3. 黄河三角洲发育演化地学虚拟与数字反演课题负责人 : 刘高焕 ; 执行期限 :2004~2006 资助单位 : 国家自然科学基金针对黄河三角洲时空发育过程的特点, 研究具有时空变化特征的居民点 古河道 古海岸线 亚三角洲扇面 微地貌等时空数据的组织与表达方法, 形成黄河三角洲演化过程的概念模型 ; 建立具有空间和时间属性的 基于事件面向对象的时空数据模型, 包括居民点及沉积环境数据模型 ( 点数据模型 ) 古河道及古海岸线数据模型( 线数据模型 ) 三角洲扇面及微地貌数据模型 ( 面数据模型 ) 等 在此基础上, 利用虚拟现实和仿真技术, 构建表达黄河三角洲发育演化地学时空过程的虚拟地理环境, 实现地学数据时空一体化分析和表达 应用数字地图 文本数据 数字高程模型 遥感影像 地质钻孔等多形式 多时相 多比例尺及多空间分辨率的数字化空间数据和模型, 从时间和空间两方面对黄河三角洲及海岸带进行全方位的数字化表达, 实现三角洲及海岸动态变化的数字化监测 预测和模拟 在综合考虑人口 资源 环境等多因素基础上, 进行区域发展情景虚拟, 为区域可持续发展决策提供依据 18

20 4. 生态地理建模中的多尺度问题项目负责人 : 岳天祥 ; 执行期限 :2004~2006 年项目资助 : 国家自然科学基金 ( ) 主要原创性研究成果包括高精度曲面建模方法 (HASM), 它从根本上解决了长期以来困扰地理信息系统和计算机辅助设计系统的误差问题及其应用中的多尺度问题 已完成人口空间分布数值模拟和分析系统和基于 HASM 的空间精准模拟系统等软件系列 已完成中国 HLZ 生态系统空间格局自 1960 年以来的变化趋势和未来 90 年情景的模拟与分析 中国人口空间分布自 1930 年以来变化趋势和未来 20 年情景的模拟分析 中国生态系统食物供应能力及其未来 90 年情景的模拟与分析 发表 SCI 和 SSCI 检索期刊论文 5 篇, 国内核心刊物论文 6 篇, 合著 1 本 ; 取得原始取得的全部权利计算机著作权登记证书 2 本 5. 中国 1:100 万景观生态制图方法研究项目负责人 : 程维明执行期限 :2005 年 1 月 ~2007 年 12 月资助单位 : 国家自然科学青年基金 ( ) 本年度主要完成 :(1) 以中国 1:100 万地貌图分类方案为依据, 研究基于 ETM 影像的中国 1: 100 万数字地貌分类体系和编码方案, 已基本完成了几幅样图区的数字地貌数据 ;(2) 在总结植被和土地利用分类体系的基础上, 提出了中国 1:100 万地表覆被分类体系, 并已收集了样图区的植被及土地利用数据 ;(3) 研究并设计出了中国 1:100 万景观生态图样图出版模式 6. 矢量数据多尺度信息在线提取方法的研究课题负责人 : 程昌秀 ; 执行时间 :2005 年 1 月 ~2007 年 12 月资助单位 : 国家自然科学青年基金 ( ) 研究内容 : 随着 数字地球 和 Internet 技术的发展, 有限国家空间基础设施和无限海量空间信息服务之间的矛盾日益尖锐, 为了满足 GIS 输出的空间数据随比例尺变化的迫切需求, 本申请项目拟充分借鉴制图综合和相关索引理论的研究成果, 在现有的研究基础上, 研究设计出一套能融入矢量数据综合知识法则 能较好模拟矢量数据综合过程 具有较高性价比的矢量数据多尺度信息在线提取方法 今年课题组已经完成了在线提取索引所应涵盖综合操作和知识规则的归纳和总结工作 ; 设计并实现了索引树的构建和动态维护算法 ; 实现了知识规则的参数化定义 同时, 为实现尺度合理的采样, 课题组对地图信息量理论做了初步的研究 7. 空间采样模型研究 ( ) 课题负责人 : 王劲峰 ; 执行期限 :2005.1~ 国家自然科学基金 ( 地学部 ) 空间数据采集是地学研究的第一步, 抽样相对于普查具有速度快 成本低 累计误差小的特点 空间数据的不同抽样策略对最终结果有很大影响, 有时甚至导致分析结论相反 ; 更 19

21 高效率的采样理论是地学野外调查所期望使用的 本项目在已有研究基础上着重于扩展我们提出的 已有一定国际影响的 ( 如 Haining R,2003,Spatial Data Analysis,Cambridge University Press 书中专门提到我们在空间抽样方面的研究 ) 遥感耕地抽样调查模型, 将其改造成适用于各种地学应用的广义 Sandwich 空间抽样模型, 建立样本层 知识层及报告单元三层叠合的抽样结构和传递函数, 进行多类型地学调查试验, 为其使用奠定坚实的理论和应用基础 该模型有望应用到以下领域 : 遥感数据结合地面实地调查的大面积农情速报 环境土壤生态调查 河流水质等地学空间数据抽样 ; 土壤和地质剖面等时间序列抽样 该课题按计划进行中 8. 中国西部环境与生态数据平台课题负责人 : 刘高焕 ; 执行期限 :2006~2008 资助单位 : 国家自然科学重点基金研究和制定数据分类体系和数据标准, 形成标准化的西部环境与生态数据体系 通过整理 集成和规范化现有的各种数据与资料, 包括遥感数据 气象数据 土地覆被数据 行政与社会经济数据 环境背景数据, 集成和数据库化 中国西部环境与生态科学研究计划 执行过程中所采集和形成的科学数据 分析成果与文献资料, 建立基于网络的联邦式数据库群, 实现网络环境下的环境与生态科学数据的浏览 查询 下载, 为本 科学计划 所资助的研究项目提供数据和信息服务 ; 建立数据网络汇交环境, 实现网络化数据集成 ; 开发模型工具, 实现网络化的数据挖掘与数据操作 数据显示与数据制图 ; 建立空间数据模型接口, 实现专业分析模型与空间数据库的网络化连接, 进而实现网络化的模型计算, 最终形成西部环境与生态研究的信息化环境 9. 山地垂直带谱变化模式及地学解释课题负责人 : 张百平 ; 执行期限 :2006~2008 年资助单位 : 自然科学基金面上项目 ( ) 本项目对大陆尺度 山系尺度及局域尺度的山地垂直带谱模式进行归纳, 并进行地学分析 10. 自然灾害非独立保险精算模型研究 ( ) 课题负责人 : 王劲峰 ; 执行期限 :2006.1~ 国家自然科学基金 ( 管理学部 ) 在非独立条件下建立具有空间信息及不确定性传递的模型链路 : 灾害 (Hazard) 函数 灾情 (Disaster) 函数 索赔 (Claim) 函数 保费 (Rating) 函数等 ; 进行免赔额 未决赔偿准备金 利润 最优再保险等财产精算公式 ; 最后用中国人民保险公司湖北分公司的理赔案例库进行验证和已有保险网络进行初步试验 20

22 该课题 2006 年 1 月启动 11. 自适应多流向算法 (MFD) 研究项目负责人 : 秦承志 ; 执行期限 :2006 年 1 月 ~2008 年 12 月资助单位 : 国家自然科学青年基金项目 ( ) 项目内容 : 在现有基于栅格 DEM 的流向算法中, 多流向算法 (MFD) 较单流向算法 (SFD) 不但模型更为合理, 且在应用中可避免 SFD 对平缓地形不适用所产生的问题 但现有 MFD 方法仍存在较明显的问题, 如所用模型不能合理 准确地反映地形变化对水流分配的影响等 本项目以 MFD 为核心内容, 展开以下三方面研究 :1) 准确模拟地形条件影响水流分配的过程, 建立随地形自适应变化的水流分配模型, 进而设计出适用于各种地形的通用 MFD 算法 ( 包括对 DEM 洼地平区的处理 ), 用于计算复杂地形中汇流面积与湿度指数的合理分布 ;2) 通过构建可代表典型地形的人工 DEM 数据集, 建立一套对流向算法的定量评价指标和方法 ;3) 形成一套 MFD 应用流程并开发应用软件包, 以人造 DEM 及东北小流域高分辨率 DEM 进行方法的检验与应用 本研究可促进对地形因素影响水流分配过程的理解, 推动数字地形分析的研究深入, 并且所建立的 MFD 应用于计算汇流面积和湿度指数, 也可为分布式水文模型 土壤侵蚀过程模拟等诸多应用领域提供更为合理的基本参数 12. 基于粗集的时空关联规则挖掘研究项目负责人 : 苏奋振 ; 执行期限 :2006 年 1 月 ~2008 年 12 月资助单位 : 国家自然科学青年基金项目利用关联规则方法, 发现地学时空事件与环境时空配置的关系, 乃至时空过程变化与其环境变化过程的关联规则 主要研究内容包括 : 地学时空事件以及过程的形式化定义 数学性质与分类 ; 顾及三种空间基本关系 属性关系与时序关系的时空关联规则的形式化定义 数学性质 发掘模型与算法 ; 顾及过程时空逻辑关系的关联规则的形式化定义 数学性质 发掘模型与算法 ; 模型与方法的渔业生态应用 研究目标主要包括 : 完成对地学时空事件 时空过程的形式化描述, 给出时空关联规则和时空过程关联规则的数学定义 性质 发掘模型与算法, 从而获取研究对象 ( 事件或过程 ) 与影响因子 ( 时空配置或其演变模式 ) 之间的关系 并将此理论与模型运用到渔业生态中, 提取鱼类集聚的环境机理, 即环境因子的时空配置, 获取环境因子时空配置的演化模式与渔场时空变迁的关系 进而以所获取的知识形成时空案例库和过程案例库, 探索时空推理和时空过程推理的机制, 利用实际数据进行理论与模型的有效性验证 13. 基于遥感和 CLM 模式的土地利用变化响应研究课题负责人 : 高志强 ; 执行时间 :2005 年 1 月 ~2007 年 12 月资助单位 : 国家自然科学基金面上课题 ( ) 21

23 2.4 中国科学院知识创新项目 1. 基于特征的城市多模式交通网络模型与路径算法研究 (CXIOG-D04-02) 课题负责人 : 陆锋 ; 执行期限 :2004~2007 年资助单位 : 中国科学院知识创新工程自然科学基金延伸支持领域前沿项目本课题以城市多模式交通网络特征实体及关系的表达为核心, 研究建立基于特征的城市多模式交通网络数据模型, 突破分层模型对模式间语义和拓扑关系表达的限制 ; 设计多模式交通网络数据库结构, 支持三维 动态的城市多模式交通网络多源数据集成和管理 ; 实现基于特征多模式网络上的典型动态路径算法, 为提高现有出行信息系统和交通管理系统的完整性 适用性提供理论与技术基础 2005 年, 针对城市多模式交通网络关系维护的需要, 在自然科学基金项目智能化交通网络模型研究基础上, 进一步将其发展为支持多模式网络拓扑自动化的智能化网络模型, 归纳了多模式拓扑关系的各种形式, 提出基于网络覆盖程度确定网络连通性生成顺序的方法, 以解决各模式网络连通性之间交叉依赖难题 ; 引入 DBMS 触发器概念, 设计了网络拓扑自动化生成和维护的关键流程, 实现了该产生式系统执行引擎的主要模块 针对路径算法研究, 分析了标号设定算法和标号改正算法的实现过程 复杂度 运行特点和适用性, 并选择了其中公认的几种优秀算法, 结合交通网络邻接链表结构予以实现, 采用城市交通网络数据对几种算法的实际运行效率进行了对比试验, 确定了各种算法的适用范围和运行效率差异 2. 山地垂直带谱空间结构及解释课题负责人 : 张百平 ; 执行期限 :2004~2006 年资助单位 : 中国科学院知识创新项目本课题已经创建了全国垂直带谱信息系统, 对基本规律进行了初步分析, 对同构及结构递减模式正进行地理解释 3. 遥感信息不确定性分析及可视化表达课题负责人 : 葛咏 ; 执行期限 :2004.7~ 年资助单位 : 中国科学院知识创新工程自然科学基金延伸支持领域前沿项目研究内容 : 系统控制论 模糊集 粗糙集, 地统计学等理论在处理遥感信息不确定性传递, 分类和遥感影像不确定性评价等方面的应用 编制基于粗糙, 地统计, 证据等方法的遥感分类不确定性评价系统 4. 精细尺度下表达地理现象空间渐变的定量体系及其应用 课题负责人 : 朱阿兴 ; 执行期限 :2003 年 10 月 ~2007 年 10 月 资助单位 : 中国科学院百人计划项目 22

24 本项目拟研究精细尺度下地貌形态空间渐变的模糊定量方法, 建立一套适合各种地貌形态渐变的模糊定量体系 ; 探索在这种新的定量体系下如何进行自然地理过程的模拟研究 ; 并将研究成果应用到流域水土流失过程定量模拟研究工作和我国自然资源详查中去 具体的研究内容包括以下三个方面 : (1) 地貌形态空间渐变的模糊定量研究利用模糊比较和模糊推理的方法, 结合申请者自创的相似模型, 充分考虑各种地貌形态在参数和地理空间上的渐变特征, 研究地貌形态空间渐变的模糊定量方法 具体内容包括 : 识别各种典型地貌地段的可视化方法, 各种地貌形态在参数和地理空间相互转变的特征研究, 某点地貌形态与各种典型地貌形态的隶属度计算方法, 所得隶属度的有效性检验和评价 期望突破传统类别多边形表达地貌形态的局限性, 建立基于相似模型的地貌形态空间渐变的模糊定量体系 (2) 新地貌形态定量体系下自然地理过程的模拟研究探索新地貌形态定量体系下模型参数合理的空间组合方式 适合的模型结构, 试图开拓新型的地理过程模拟方式 主要研究内容有 : 现有地理过程模型参数的空间组织 (spatial organization of model parameters) 规律, 新地貌形态定量体系下模型参数的定义和获取, 模型参数的空间组织单元和方式, 不同地貌地段的地理过程的建模及其对过渡地带地理过程的模拟 在此基础上, 创建基于地表形态连续变化的新一代的地理过程模拟体系 (3) 应用示范与检验 a) 坡面水土流失模拟 : 坡面水土流失与地貌形态有紧密的关系, 坡面上不同地貌地段的水土流失过程往往是不一样的, 但地段之间的水土流失过程在空间上是过渡的 本项目利用在新的定量体系下获取模型参数和模型的空间组织结构的研究成果, 对东北黑土地区 长江三峡地区的水土流失过程进行定量模拟研究 b) 土壤资源详查 : 申请者创建的 SoLIM 方法中很重要的部分是对土壤形成环境条件的定量描述, 其中地貌形态是土壤形成极为重要的环境条件 本项目利用地貌形态的空间渐变新的定量体系的成果, 提高地貌形态表达的准确度, 从而提高对土壤资源详查的精度, 进一步完善 SoLIM 方法 5. 瞬时空气温度 地表粗糙度空间扩展模型 (E ) 课题负责人 : 王劲峰 ; 执行期限 :2003.1~ 项目资助 : 中科院地理资源所长期科学计划 / 课题 1 瞬时空气温度空间扩展从微气象学角度出发, 利用遗传规划建立了空气饱和差与地表温度 表观热惯量的非线性模型, 从而根据遥感影像反演的地表温度 表观热惯量就可以得到区域化的空气饱和差分布 从遥感机理出发, 通过作物缺水指数建立地表温度与空气温度的定量化关系, 从而建立区域空气温度的反演模型 其间涉及到两个重要参数 作物缺水指数和空气动力学阻力的 23

25 求算 采用潜热显热波文比分离法求解作物缺水指数, 通过 SEBAL 模型求解中性大气状态下的空气动力学阻力 由于遥感输入量众多且为逻辑与关系, 导致反演结果出现很多 0 值现象, 利用克里格方法结合随机模拟技术对机理结果进行二次插值, 从而得到更加完整的区域空气温度分布 将该模型应用到华北平原部分地区 4 月份和 7 月份, 得到的反演结果与同点位的气象台站观测值相比有 80% 的实验数据其偏差可控制在 3 以内 提出了运用 TM 结合微气象学和地统计学的瞬时空气温度扩展模型, 代表性论文 :Sun Y., Wang J., et al (2005), Air temperature retrieval from remote sensing data based on thermodynamics, Theoretical and Applied Climatology, 80 (1): 37-48(SCI) 2 地表粗糙度空间扩展提出了从 SAR( 合成孔径雷达 ) 图像反演空气动力学地表粗糙度的新方法 根据微波后向散射理论,SAR 图像像元的后向散射系数是 SAR 成像系统参数和成像区域几何及物理特性的函数, 因此 SAR 图像像元的后向散射系数与空气动力学地表粗糙度之间存在着某种关系 开展了模型建立 连接 参数定标的实验, 实现了 SAR 几何粗糙度转换为空气动力学粗糙度反演模型的输出值, 与空气动力学中地表粗糙度传统测量方法的结果相一致 实验证明, 发展的模型是有效的 提出了运用 SAR 图像反演空气动力学地表粗糙度的新方法, 代表性论文 : Zhang R., Wang J., Zhu C., et al (2004), The retrieval of two-dimensional distribution of the earth's surface aerodynamic roughness using SAR image and TM thermal infrared image, Science in China Series D, 47(12): (SCI) 以上成果达到了合同书确定的研究目标, 解决了长期计划中的两个关键理论问题, 为总目标实现做出了要求的贡献 进一步引导开展机理与空间统计相结合的一般性空间扩展理论的研究 该课题完成,2005 年 6 月通过中科院地理资源所组织的专家鉴定 2.5 国家科技专项与攻关项目 1. 全国地貌资料的数字化信息集成 更新与共享研究项目负责人 : 周成虎, 程维明 ; 执行期限 :2005 年 1 月 ~12 月资助单位 : 科技部科学数据共享平台 (2004DKA ) 本年度主要完成 :(1) 在原 1:100 万地貌分类的基础上, 参考其他各百万比例尺的分类方案, 研究并提出了基于遥感影像的中国 1:100 万数字地貌分类体系和编码方案 ;(2) 研究并编写了中国 1:100 万数字地貌解译技术流程 ;(3) 在收集全国各类地理 地貌等相关文献和资料的基础上, 汇编了 中国地貌词典, 该词典不仅词条内容丰富, 且定义准确可靠, 是我国地貌研究中的主要工具 ;(4) 在搜集并整理已出版 15 幅地貌图的基础上, 利用遥感影像对包括 15 幅在内的所有中国陆地地貌进行信息集成 24

26 2. 我国近海海洋综合调查与评价 ( WY06) 项目负责人 : 刘高焕, 苏奋振 ; 执行期限 : 资助单位 : 国家专项全面系统地调查 ( WY06) 区海岛海岸带环境资源现状和潜力, 精确测定该区大陆海岸线长度, 调查海岸带资源分布及开发利用状况, 实现该区海岛海岸带调查资料的全面更新 利用遥感调查手段全面系统地调查获取该区海岛海岸带的环境资源现状资料, 为满足海岛海岸带资源的开发利用 管理和保护提供可靠 准确的信息 在实施过程中保证所用数据源的同步性和现势性, 严格数据处理过程中的质量控制和管理, 统一成果编制过程所用数据 图件的格式, 保证最终成果的科学性和实用性 3. 中华人民共和国人口 环境与可持续发展电子地图集 (2004BA608B) 课题负责人 : 王英杰, 余卓渊 ; 执行期限 :2004 年 6 月 ~ 2005 年 12 月资助单位 : 国家攻关项目主要目标与研究内容 : 中华人民共和国人口 环境与可持续发展地图集 2005 电子版是对我国人口与家庭 人口与就业 人口与住房 收入与消费 城市建设 科教文卫 环境保护 污染治理 资源与矿产 贫困状况 可持续发展等信息进行组织 管理 分析 查询, 并以地图可视化的形式进行全面系统的总结和表达的平台, 是分析我国人口 环境与可持续发展状况和结构变化的有效手段 ; 图集在保留了 2001 和 2003 版基本框架的基础上, 对原有的电子地图系统要进行改造, 指标进行调整, 数据进行更新, 并将集成近几年人口 环境与可持续发展的最新研究成果, 反映一些新的发展动向 图集力图通过提供空间认知的可视化环境, 对我国人口 环境与可持续发展问题进行系统地表达和展示, 直观的形式表达和分析我国的基本国情, 客观地分析我国经济高速增长所面临的人口与环境保护的巨大压力, 揭示我国人口 环境与可持续发展的基本特征 地域差异 各要素间的相互关系和区域间的制约因素 2005 电子版图集的设计以建设小康与和谐社会为宗旨, 通过建立我国人口 环境与可持续发展指标体系和研发新一代电子地图集集成系统等研究, 对我国人口与家庭 人口与就业 人口与住房 收入与消费 城市建设 科教文卫 环境保护 污染治理 资源与矿产 贫困状况 可持续发展等信息进行组织 查询 管理 分析, 并以地图可视化的形式进行全面系统的总结和表达 4. 统计电子地图与重大历史事件数据库建设 (2004DKA ) 课题负责人 : 王英杰, 余卓渊 ; 执行期限 :2005 年 1 月 ~ 2005 年 12 月资助单位 : 国家科技基础平台课题 主要目标和研究内容 : 主要内容建立人口 社会经济与资源环境统计信息时空分类体系 ; 25

27 标准化整合与集成中国地球系统科学共享网已有统计数据 ; 不同时空尺度基础地理空间数据库标准化整合与集成 ; 统计电子地图数据库集成与可视化研究 ; 根据用户需求的定制的桌面电子地图数据集成 ( 离线服务 ) 发布系统研制 ; 重大地质与历史事件的界定与时空定位与重大地质与历史事件的数据组织与架构体系研究 5. 基于 Web Services 地球系统科学数据共享网二期平台研发课题负责人 : 谢传节 ; 执行期限 :2005 年 1 月 ~ 2005 年 12 月资助单位 : 国家科技基础平台课题该项目是科技部 中国地球系统科学数据共享试点 专项下的一个子课题, 目标是以 Web Serivces 分布式技术为基础, 设计和开发一套能满足 主中心 - 分中心 结构分布式数据共享的软件平台 目前该项目进展顺利, 已形成一套能满足分布式地学数据安全共享的软件平台 6. 科学数据分类与编码 (2003DEA2C ) 项目负责人 : 曹彦荣, 何建邦 ; 项目执行期限 :2004 年 1 月 ~2005 年 12 月资助单位 : 国家科技基础平台课题该课题在研究 总结和分析国内外信息分类编码的基础上, 针对我国已在进行的科学数据共享工程, 提出一个适用于当前科学数据共享的信息分类与编码规则, 对已确定投入和将要投入科学数据共享工程的数据库群进行分类编码的改造, 以利于数据组织与交换的标准化, 实现数据的共享 2005 年 6 月 30 日, 已经通过了中期验收 ;2005 年 8 月 3 日, 已经召开了反馈意见讨论会 目前即将在 2006 年启动的 科技基础条件平台 中的 科学数据共享工程 中全面使用本课题研发的数据分类编码标准 7. 中国可持续发展数据重组机制与体系化建设 (2004-BA608B-01-02) 项目负责人 : 李新通, 何建邦 ; 项目执行期限 :2004 年 5 月 年 5 月资助单位 : 国家科技攻关项目该课题完成的中国可持续发展信息分类与代码标准的电子词典与辅助编码器, 把 中国可持续发展信息共享信息分类与编码标准 软件化 工具化, 方便了用户对于标准的理解与使用, 采集与分析了国内外 49 个可持续发展指标体系, 提炼出了 8 个可持续发展信息主题和 41 个信息子题频率表, 为数据体系的扩展与重组奠定了基础, 对中国可持续发展数据体系化扩展与重组具有重要的指导意义 ; 2005 年 6 月 14 日, 中国 21 世纪议程管理中心组织验收专家组, 对该课题进行了验收 验收专家组一致同意通过该子课题的验收 2.6 部委及地方项目 26

28 1. 塔里木河流域洪水演进系统项目负责人 : 程维明, 周成虎 ; 执行期限 : 2004 年 1 月 ~2006 年 12 月资助单位 : 世行合作项目 ( 塔里木河流域水量调度管理系统 THSD-7) 本年度主要完成 :(1) 利用多年水文资料和专业软件, 构建了塔里木河流域源流降雨径流模型 平原河道水动力模型 干流洪水演进模型 ;(2) 基于 VB 和 MO 已开发了单机版运行的塔里木河流域洪水演进子系统 2. 海岛与海岸带遥感调查与研究课题负责人 : 刘高焕 ; 执行期限 :2005~2008 年项目资助 : 国家海洋局 908 专项全面系统地调查研究区海岛海岸带环境资源现状和潜力, 精确测定该区大陆海岸线长度, 实现该区海岛海岸带调查资料的全面更新 利用遥感调查手段获取该区海岛海岸带的现状资料, 为满足海岛海岸带资源的开发利用 管理和保护提供可靠 准确的信息 分析海岛与海岸带的资源现状 生态结构及其变化过程 3. 基于国产地理信息系统的数字城市软件平台研发及应用课题负责人 : 钟耳顺 ; 执行期限 :2004~2006 年项目资助 : 信息产业部电子发展基金招标项目本项目的目标是 : 基于大型国产 GIS 开发平台 SuperMap GIS, 完成数字城市软件平台的研发及应用工作, 重点开发出支持多平台 扩展性强 安全性高 全组件化和网络化的数字城市软件平台, 并以北京市为试点城市建立 1) 面向数字奥运的公众信息服务 2) 电子政府和 3) 城市基础地理信息管理的应用示范, 形成 数字城市公众信息服务平台 基于地理信息的电子政务平台 城市基础地理信息库建库与维护平台 和 数字城市基础地理信息共享平台, 并最终形成产业化达到可持续发展 本项目正按计划实施之中, 已完成前期调研和系统总体设计, 部分模块的开发工作已经启动 4. 基于模糊证据权重和加权逻辑回归模型的地学数据融合及其不确定性评价课题负责人 : 葛咏 ; 执行期限 :2005.7~ 项目资助 : 中国地质大学, 地质过程与矿产资源国家重点实验室开放课题本项目是基于模糊证据权重和加权逻辑回归方法的地学数据融合和不确定性评价 在此基础上编制软件系统, 结合实际应用实现地学数据融合 它的优点利用模型的方式将多源地学数据融合在一起, 以达到更准确认识目标的目的, 同时给出融合结果的不确定性分析 5. 西藏自治区旅游资源管理系统 27

29 课题负责人 : 王英杰, 高志勇 ; 执行期限 :2005.1~ 项目资助 : 院地合作项目主要目标和研究内容 : 西藏自治区作为我国和世界上最著名的高原旅游区, 是我国高原旅游资源最为丰富, 密集度最高的区域 丰富多彩的西藏雪域文化积淀下来的悠久传统文化景观 西藏不断发展中而不断繁衍的现代文化景观, 以及多样化的高原自然环境构成一个巨大的资源旅游宝库, 在全国旅游资源体系中占有不可替代的地位 项目的基本内容包括如下 6 个内容 : 制定西藏自治区旅游资源采集的技术规范 普查规范 旅游资源数据规范 数据库规范和管理信息系统规范与其他数据标准的制定 ; 对西藏自治区旅游资源进行全面系统的收集, 类型划分 等级评价 分县和分区建库, 建立西藏自治区旅游资源数据库 ; 在旅游资源数据库的基础上, 建立各个县 / 市与旅游资源相关的附属信息包括旅游环境 基础设施 旅游管理 旅游市场等方面的完整信息, 建立西藏自治区旅游管理数据库 ; 建立交互式的具有自主版权的 西藏自治区旅游资源管理系统, 实现西藏自治区旅游资源管理的信息化管理 6. 小城镇旅游信息服务系统设计与开发 (2003BA808A14) 项目负责人 : 王英杰, 余卓渊 ; 执行期限 :2004~2005 项目资助 : 国家科技攻关计划重大项目 ( 小城镇科技发展重大项目子课题 ) 课题以小城镇旅游服务系统是研究构建以小城镇旅游资源开发管理为中心, 辅助于小城镇旅游环境 旅游服务设施信息的多类型 多层次 多目标 多功能的旅游管理信息系统 它以旅游资源及其相关内容的登录 分类 管理 查询 分析为主要目标, 利用现代信息科学 ( 数据库 软件工程 系统工程和计算机技术 ) 地理学 旅游学 管理学 制图学等知识手段, 对小城镇旅游资源及其相关信息进行收集 加工 处理 输入 储存 查询 检索 分析 管理 统计 制图和输出, 为各级领导部门和旅游管理部门提供最现代化的管理工具 主要研究内容为 : 小城镇旅游服务系统的内涵与范畴研究 ; 小城镇旅游服务系统的系统模块与功能设计研究 ; 小城镇旅游服务系统的数据库设计研究 ; 小城镇旅游服务系统的平台开发与集成 技术特点为 : 主要为基于桌面系统为主面向小城镇旅游管理服务系统, 在系统功能和界面设计上将保持智能 友好 方便 实用的特点 7. 卫星导航嵌入式软件与平台软件高技术产业化示范工程课题负责人 : 钟耳顺 ; 执行期限 :2002~2005 年项目资助 : 国家发改委高技术产业化项目本项目的目标是 : 建设软件开发及调式条件, 以自主开发的全组件式 GIS 软件平台为基础, 开发导航软件开发平台 大型组件式导航监控软件开发平台 基于网络的导航监控软件开发平台和专业测绘成图软件等系列卫星导航软件, 并实现产业化 28

30 本项目已按照计划目标完成了软件开发与测试基地, 并已于 2004 年 2 月开始投入使用 开发完成了 SuperMap GIS 系列软件, 各项技术指标均达到设计要求, 在总体技术水平上不仅已经达到国际同类产品先进水平, 同时还在海量空间数据发布 多用户并发访问等关键技术指标上超过了国外产品, 在市场开拓中表现出了其良好的竞争力 目前, 已经通过基建和文档的预验收工作, 终期验收正在准备之中 8. 贵州林业数据集成与分析课题负责人 : 张百平 ; 执行期限 :2005~2007 年资助单位 : 林业科学数据共享中心项目本课题对获得的贵州林业数据进行进一步集成和分析 2.7 国际合作项目 1. 人类活动与生态系统变化第二课题 ( 区域生态系统格局 过程和服务功能变化及其驱动机制 ) 项目负责人 : 朱阿兴 ; 执行期限 :2006.1~ 项目资助 : 中国科学院创新团队国际合作伙伴计划项目研究题目 : 精细尺度下生态系统参数获取 向上尺度化及其在生态系统模拟中的应用研究时间 : 每年 6-8 个月 1.1 精细尺度下生态系统参数的空间表达与向上尺度化 (1) 精细尺度下生态系统参数的空间渐变的精细定量和表达 ( 以土壤和地貌为例 ) (2) 精细尺度下基于少量样本的生态系统环境参数的空间信息获取方法与技术 (3) 以精细尺度为基础的生态系统环境参数的向上尺度化 (up-scale) 的方法与技术 拟与齐家国和梁顺林教授合作, 结合多尺度遥感信息, 研究如何对精细尺度下的生态系统环境参数进行向上尺度化 1.2 流域生态系统模拟和可持续发展情景分析 (1) 基于高精度的连续的空间渐变的地表参数的生态系统过程模拟 拟与彭长辉教授合作, 模拟精细尺度下基于遥感和 GIS 的水文过程变化对土地利用 土地变化过程的响应, 检验地表参数精度与表达方式对生态系统模拟的影响 (2) 精细尺度下流域生态系统情景分析的方法与技术 拟与孙来祥教授和张林秀研究员合作, 建立以小流域为基础 基于 3S 技术和定量模拟的流域生态系统情景分析的工具, 从而进行生态系统与社会经济可持续与协调发展机制的分析 2. 江西省扶贫监控与评估系统设计研究 课题负责人 : 王英杰, 余卓渊 ; 执行周期 : ~

31 项目资助 : 中德合作项目主要目标与研究内容 : 主要探讨江西省扶贫监控与评估系统的主要结构 模块功能 指标构成 分析模型 数据采集 传输 管理 维护 分别设计基于 WEB 的扶贫信息管理系统和基于客户端的扶贫监控与评估系统的功能和实现途径与计划 3. 中国森林生态系统碳循环研究课题负责人 : 刘高焕 ; 执行周期 :2001~2005 项目资助 : 中加合作项目陆地生态系统碳量和碳通量测定的关键在于植被生物量和净生态系统生产力 (NEP) 的测定 而 NEP 测定的关键又在于植被净第一性生产力 (NPP) 的精确估算 在对国内外现有 NPP 遥感模型调研与评价的基础上, 对该类模型的计算精度进行比较分析和验证, 并对优选的模型进行改进和发展, 进一步精确构建适合于中国的 NPP 遥感与 GIS 相结合的模型, 提高我国 NPP 区域估算精度, 克服目前区域 NPP 估算中的不确定性 在此基础上, 融合定量遥感模型 尺度转换等研究成果, 进行东亚地区植被碳, 特别是森林碳过程研究 4. 基于遥感和生态模式耦合技术对新疆绿洲生态过程响应的研究 项目负责人 : 高志强 ; 执行期限 :2005 年 项目资助 : 国际科技合作重点项目计划 5.The study impact of climate and LUCC change on ecosystem with coupling model 项目负责人 : 高志强 ; 执行期限 :2005 年项目资助 : 美国农业部 Global Change Program, Development and Management of USDA UV-B Monitoring Program 项目的研究 30

32 第三部分学术论文与专著 实验室本年度发表的学术论文, 据不完全统计, 实验室共发表论文 246 篇, 其中被 SCI 收录的论文 26 篇 ; 国内核心期刊论 106 篇 ; 其他期刊 11 篇 专利 软件登记 16 项 此外, 实验室还积极参加了国内外一些重要的学术会议,2005 年共发表 103 篇学术会议论文 另外,2005 年实验室共出版 8 本学术著作 学术论文与学术著作涉及空间采样 全球变化与碳循环 地理系统模拟 遥感信息提取 地表空间格局与过程 地学信息图谱 土地利用 / 覆盖变化 黄河三角洲 山地研究, 城市交通 GIS 海洋渔业遥感及 GIS 灾害 GIS 和 GIS 前沿技术及应用等方面内容 31

33 3.1 国际期刊论文摘要 1. Surface Modelling of Human Population Distribution in China Tian Xiang Yue, Ying An Wang, Ji Yuan Liu, Shu Peng Chen, Dong Sheng Qiu, Xiang Zheng Deng, Ming Liang Liu, Yong Zhong Tian, Bian Ping Su Abstract: On the basis of introducing major data layers corresponding to net primary productivity (NPP), elevation, city distribution and transport infrastructure distribution of China, surface modelling of population distribution (SMPD) is conducted by means of grid generation method. A search radius of 200 km is defined in the process of generating each grid cell. SMPD not only pays attention to the situation of relative elements at the site of generating grid cell itself but also calculates contributions of other grid cells by searching the surrounding environment of the generating grid cell. Human population distribution trend since 1930 in China is analysed. The results show that human population distribution in China has a slanting trend from the eastern region to the western and middle regions of China during the period from 1930 to Two scenarios in 2015 are developed under two kinds of assumptions. Both scenarios show that the trends of population floating from the western and middle regions to the eastern region of China are very outstanding with urbanization and transport development. Keywords: Surface modelling; Population distribution; Grid generation; Geographical information system Ecological Modelling,2005,181(4): 461~478(SCI) 2. Impacts of land-use and climate changes on ecosystem productivity and carbon cycle in the cropping-grazing transitional zone in China Gao ZQ, Liu JY, Cao MK, Li KR, Tao B Abstract: The impact of land-use/land-cover and climate changes on ecosystem productivity and carbon cycle is one of the most important issues in global change studies. In the past 20 years, the climate and land-use in China have changed significantly and have had important ecological consequences, especially in ecologically sensitive regions, e.g. the cropping-grazing transition zone (CGTZ). Here we present a study that used a process-based ecosystem model and data of land-use changes based on remote sensing and of climate change at high spatial and temporal resolution to estimate the impacts of land-use and climate changes on net primary productivity (NPP), vegetation carbon storage, soil heterotrophic respiration (HR), carbon storage and net ecosystem productivity (NEP) in the CGTZ of China. The results show that the warming and decreases in precipitation in CGTZ reduced NPP by 3.4%, increased HR by 4.3%, and reduced annual mean total NEP by 33.7Tg from the 1980s to the 1990s. Although carbon storage in vegetation and soil was increasing because the mean NPP for the period was higher than HR, the decreasing NEP indicate that climate change 32

34 reduced the carbon uptake rate. However, land-use changes in this zone caused increases in NPP by 3.8%, vegetation carbon storage by 2.4%, and annual total NEP by 0.59Tg. The land-use changes enhanced ecosystem carbon uptake, but not enough to offset the negative effect of the climate change. The climate change had greater impacts than the land-use change for the whole CGTZ zone, but had smaller impacts than the land-use change in the regions where it occurred. Keywords: cropping-grazing transitional zone; ecosystem carbon cycle; climate change; land-use; China Science in China Series D-Earth Sciences,2005, 48:1479~1491 (SCI) 3. Reduction of edge effects in information extraction from geosciences image: a case study based on multifractal filtering technique Ge Y, Cheng Q. M., Zhang, S.Y Abstract: Spatial information extraction in geoscience data analysis often involves operations, such as filtering and reducing noise/signal ratio that are frequently conducted in the frequency domain. Unfortunately, abrupt truncation of data or images along the edges and holes (with missing data) often cause distortion of patterns in the frequency domain. For example, bright strips on the frequency distribution pattern are often seen when the Fourier transform is used. These artifacts due to edge effects may adversely affect the results of data analysis; the effects can be significant depending on edge abruptness. Traditional solutions to reduce edge effects are to smooth the boundary of the image prior to applying the Fourier transformation. Zero-padding is one of the most frequently used smoothing methods. This simple method can reduce the edge effect to some degree but is ineffective in some applications when the image remains distorted. Moreover, due to the complexity of geoscience data involving irregular shapes and holes with missing data, zero-padding generally does not give satisfactory results. In this paper, decay functions are suggested to handle edge effects in geoscience image analysis. As a case study, it is used in a newly developed multifractal filtering technique: spectrum-area fractal method (S-A) for separating geochemical anomalies from background patterns. A geochemical data set chosen from a mineral district in Nova Scotia, Canada was used for validating the method. optimal parameters including extension width and computational load involved in the selection of decay functions are experimentally determined and documented in this study. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: edge; effect; correction; multifractal modeling; spatial information extraction; zero-padding; decay function Computer & Geosciences, 2005, 31(5): 545~554 (SCI) 4. Distribution characteristics of 137Cs in wind-eroded soil profile and its in estimation wind erosion modulus Hu Yunfeng, Liu Jiyuan 33

35 Abstract: Due to its inert reaction in soil system and distinctive vertical distribution in soil profile, caesium-137 ( 137 Cs) has been used as a tracer to assess wind erosion. In this study, 62 soil samples were collected from 4 sampling sites in Taipusi County, Inner Mongolia; Caesium-137 activities for those soil samples were measured using a gamma-ray spectrometry in Sichuan University, Chengdu. Distribution pattern of 137 Cs in vertical soil profile was different for different land use and land cover types. Caesium-137 was distributed homogeneously in plow layer of cropland, and negatively exponential in low to medium cover grassland. Distribution pattern in high covered grassland was represented by a peak at 2 4 cm soil depth followed by a negative exponential curve. Based on those findings, simplified mass balance model was chosen to estimate the rate of wind erosion for cropland, while profile distribution model was used for grassland. Estimated wind erosion rates were 7990, 4270 and 1808 Mg km 2 a 1 for cropland, low cover grassland and medium cover grassland, respectively. Wind erosion intensity correlated negatively with plant cover. Keywords: wind erosion - caesium-137 ( 137 Cs) - distribution characteristic - erosion model - Inner Mongolia China Science Bulletin, 2005, 50(11):1155~1159 (SCI) 5. Spatial and temporal patterns of China s cropland during : An analysis based on Landsat TM data Jiyuan Liu, Mingliang Liu, Hanqin Tian Abstract: There are large discrepancies among estimates of the cropland area in China due to the lack of reliable data. In this study, we used Landsat TM/ETM data at a spatial resolution of 30 m to reconstruct spatial and temporal patterns of cropland across China for the time period of Our estimate has indicated that total cropland area in China in 2000 was million hectares (ha), including 35.6 million ha paddy land and million ha dry farming land. The distribution of cropland is uneven across the regions of China. The North-East region of China shows more cropland area per capita than the South-East and North regions of China. During , cropland increased by 2.79 million ha, including 0.25 million ha of paddy land and 2.53 million ha of dry farming land. The North-East and North-West regions of China gained cropland area, while the North and South-East regions showed a loss of cropland area. Urbanization accounted for more than half of the transformation from cropland to other land uses, and the increase in cropland was primarily due to reclamation of grassland and deforestation. Most of the lost cropland had good quality with high productivity, but most gained cropland was poor quality land with less suitability for crop production. The globalization as well as changing environment in China is affecting land-use change. Coordinating the conflict between environmental conservation and land demands for food will continue to be a primary challenge for China in the future. 34

36 Keywords: Cropland; China; Land use; Remote sensing Remote Sensing of Environment, 2005, 98:442~456 (SCI) 6. Optimal decision-making model of spatial sampling for survey of China s land with remotely sensed data Li Lianfa, Wang Jinfeng & Liu Jiyuan Abstract: In the remote sensing survey of the country land, cost and accuracy are a pair of conflicts, for which spatial sampling is a preferable solution with the aim of an optimal balance between economic input and accuracy of results, or in other words, acquirement of higher accuracy at less cost. Counter to drawbacks of previous application models, e.g. lack of comprehensive and quantitativecomparison, the optimal decision-making model of spatial sampling is proposed. This model first acquires the possible accuracy-cost diagrams of multiple schemes through initial spatial exploration, then regresses them and standardizes them into a unified reference frame, and finally produces the relatively optimal sampling scheme by using the discrete decision-making function (built by this paper) and comparing them in combination with the diagrams. According to the test result in the survey of the arable land using remotely sensed data, the Sandwich model, while applied in the survey of the thin-feature and cultivated land areas with aerial photos, can better realize the goal of the best balance between investment and accuracy. With this case and other cases, it is shown that the optimal decision-making model of spatial sampling is a good choice in the survey of the farm areas using remote sensing, with its distinguished benefit of higher precision at less cost or vice versa. In order to extensively apply the model in the surveys of natural resources, including arable farm areas, this paper proposes the prototype of development using the component technology, that could considerably improve the analysis efficiency by insetting program components within the software environment of GIS and RS. Keywords: survey of countrywide land with RS data - spatial sampling - optimal decision-making - model of spatial sampling Science in China Series D,2005, 48(6): 752~764 (SCI) 7. A Markov chain-based probability vector approach for modeling spatial uncertainties of soil classes. Li W, C Zhang, J E Burt, A X Zhu Abstract: Due to our imperfect knowledge of soil distributions acquired from field surveys, spatial uncertainties inevitably arise in mapping soils at unobserved locations. Providing spatial uncertainty information along with survey maps is crucial for risk assessment and decision-making. This paper introduces a novel probability vector approach for spatial uncertainty modeling of soil classes based 35

37 on an existing two-dimensional Markov chain model for conditional simulation. The objective is to find an accurate and efficient way to represent spatial uncertainties that arise in mapping soil classes. Joint conditional probability distribution (JCPD) represented by a set of occurrence probability vectors (PVs) of soil classes is directly calculated from conditional Markov transition probabilities, rather than the conventional approximate estimation from a limited number of simulated realizations. By visualizing the calculated PVs, information reflecting spatial uncertainty of soil distribution can be quickly assessed. We hypothesize that these directly calculated PVs are equivalent to the PVs estimated from an infinite number of realizations and thus realizations visualized from the calculated PVs represent the spatial variation of soil distribution. This hypothesis is supported by simulation results showing that: (i) with increasing the number of realizations generated by the Markov chain model from 10 to 100 and to 1000, PVs estimated from these realizations gradually approach the calculated PVs; (ii) similar to simulated realizations, realizations visualized from calculated PVs also can reflect the spatial patterns of soil classes and approximately reproduce the complex indicator variograms of soil classes of the original soil map. Keywords: CCDF; conditional cumulative distribution function CMC, coupled Markov chain JCPD, joint conditional probability distribution PV, occurrence probability vector PV-realizations, visualized realizations from the calculated PVs TMC, triplex Markov chain TPM, transition probability matrix TP-realizations, simulated realizations using the TMC model through conditional transition probabilities Soil Science Society of American Journal, 2005, 69(6): 1931~1942 (SCI) 8. China's changing landscape during the 1990s: Large-scale land transformations estimated with satellite data Liu J Y, H. Q. Tian Abstract: Land-cover changes in China are being powered by demand for food for its growing population and by the nation s transition from a largely rural society to one in which more than half of its people are expected to live in cities within two decades. Here we use an analysis of remotely sensed data gathered between 1990 and 2000, to map the magnitude and pattern of changes such as the conversion of grasslands and forests to croplands and the loss of croplands to urban expansion. With high-resolution (30 m) imagery from Landsat TM for the entire country, we show that between 1990 and 2000 the cropland area increased by 2.99 million hectares and urban ares increased by 0.82 million hectares. In northern China, large areas of woodlands, grasslands and wetlands were converted to croplands, while in southern China large areas of croplands were converted to urban areas. The land-cover products presented here give the Chinese government and international community, for the first time, an unambiguous understanding of the degree to which the nation s 36

38 landscape is being altered. Documentation of these changes in a reliable and spatially explicit way forms the foundation for management of China s environment over the coming decades. Geophysical Research Letters,2005, 32(2) (SCI) 9. Considerable Effects of Diversity Indices and Spatial Scales on Conclusions Relating to Ecological Diversity Tian XiangYue, Ji Yuan Liu, Si Qing Chen, Zheng Qing Li, Sheng Nan Ma, Yong Zhong Tian, Feng Ge Abstract: The relationships between biodiversity and ecosystem functions such as stability and productivity has long been debated and has no final conclusion until now. But it is ignored that the debate should be firstly based on the same diversity index, which should be theoretically complete, and on same observation scale. For the issue on the scale of ecotope observation, ecosystems should be distinguished according to intensity of human disturbance. For the issue on the scale of species observation, either number diversity or biomass diversity should be identified. This paper takes grassland ecosystems located within the Bayin Xile grassland of Xilin Gol League of Inner Mongolia Autonomous Region as an example and analyzes effects of different diversity indices and of various spatial scales on the relationships between biodiversity and ecosystem functions. The calculation results show that different diversity indices lead to different conclusions. The analysis to land cover data based on Landsat TM images by up-scaling process demonstrates that spatial scale of data has a great effect on the conclusion of the relationships between biodiversity and ecosystem functions. Keywords: Biodiversity; Ecosystem function; Relationship; Diversity index; Spatial scales Ecological Modelling,2005,188: 418~431(SCI) 10. Root biomass along subtropical to alpine gradients: global implication from Tibetan transect studies Luo, T., S. Brown, Y. Pan, P. Shi, H. Ouyang, Z. Yu, H. Zhu Abstract: Much uncertainty in estimating root biomass density (RBD, root mass per unit area) of all roots regionally exists because of methodological difficulties and little knowledge about the effects of biotic and abiotic factors on the magnitude and distribution pattern of RBD. In this study, we collected field data of RBD from 22 sites along the Tibetan Alpine Vegetation Transects executed with the same sampling method that covered a relatively undisturbed vegetation gradient from subtropical forests to alpine vegetation. Our field data indicated that RBD significantly decreased with increasing altitudes (r 2 = 0.60, P < 0.001) but had low or non-robust correlations with aboveground biomass density (r 2 = ), suggesting that RBD can be predicted without 37

39 reference to shoot biomass. The transect data further revealed that temperature and/or precipitation were likely the major limiting factors for geographical distribution patterns of RBD. The relationships could be expressed as logistic function with a maximum RBD of 200 Mg/ha (r 2 = , P < 0.001). A simple empirical model was developed from the logistic regressions and then globally tested against data for 295 field plots of undisturbed to semi-disturbed vegetation ranging from the boreal zone to the tropics. In general, the model explained 80% of the RBD variation for 30 field plots along the North South Transect of Eastern China (r 2 = 0.80, P < ) and less than half of the variation in the global dataset (r 2 = 0.45, P < ). The model predictions were strong for temperate evergreen forests, temperate/alpine shrubs and grasslands, boreal tundra, and Mediterranean deserts. Such a global scaling exercise revealed the global distribution pattern of RBD broadly over a range of major biomes, suggesting the possibility to develop a new method for large-scale estimation of root biomass. Keywords: Tibetan Plateau; Vegetation; Transect; Root biomass; Climate; Model Forest Ecology and Management, 2005, 206: 349~363 (SCI) 11. Effects of detail soil spatial information on watershed modeling across different model scales Quinn, T., A.X.Zhu, J.E. Burt Abstract: Hydro-ecological modelers often use spatial variation of soil information derived from conventional soil surveys in simulation of hydro-ecological processes over watersheds at mesoscale ( km 2 ). Conventional soil surveys are not designed to provide the same level of spatial detail as terrain and vegetation inputs derived from digital terrain analysis and remote sensing techniques. Soil property layers derived from conventional soil surveys are often incompatible with detailed terrain and remotely sensed data due to their difference in scales. The objective of this research is to examine the effect of scale incompatibility between soil information and the detailed digital terrain data and remotely sensed information by comparing simulations of watershed processes based on the conventional soil map and those simulations based on detailed soil information across different simulation scales. The detailed soil spatial information was derived using a GIS (geographical information system), expert knowledge, and fuzzy logic based predictive mapping approach (Soil Land Inference Model, SoLIM). The Regional Hydro-Ecological Simulation System (RHESSys) is used to simulate two watershed processes: net photosynthesis and stream flow. The difference between simulation based on the conventional soil map and that based on the detailed predictive soil map at a given simulation scale is perceived to be the effect of scale incompatibility between conventional soil data and the rest of the (more detailed) data layers at that scale. Two modeling approaches were taken in this study: the lumped parameter approach and the distributed parameter 38