全球30米地表覆盖遥感制图关键技术与产品研发

http://www.hljbsm.gov.cn/zwgk/ztzl_tzgg/2016/12/19955.htm

拟报2017年度国家科技进步奖公示

来源:黑龙江测绘地理信息局 [2016-12-13]    【 大 中 小】

我单位参加由国家基础地理信息中心牵头的“全球30米地表覆盖遥感制图关键技术与产品研发”项目拟申报国家科技进步奖,现予以公示。公示期为十天,从20161213日至20161222日止,如有异议,可向科技处以书面形式或电话反映。

联系人:刘雪松

联系电话:86653226

科技处

二〇一六年十二月十二日

 

项目名称:全球30米地表覆盖遥感制图关键技术与产品研发

推荐单位:国家测绘地理信息局

一、项目简介

全球地表覆盖分布及变化反映着人类与自然相互作用、地表水热和物质平衡、生物地球化学循环等,是生态环境监测、气候变化研究、可持续发展规划等重要参量和科学依据。以往欧美研制多套全球地表覆盖信息产品,但分辨率粗(300米至1公里)、精度不高、时效性差,难以有效反映大尺度地表覆盖的时空格局及转换规律。本项目攻克了高分辨率、高质量全球地表覆盖遥感制图的系列核心关键技术,研制出世界上首套30米分辨率、两期全球地表覆盖信息产品GlobeLand30,成为中国政府赠送给联合国的首个全球性地理信息公共产品;实现了在该领域的跨越式发展,使我国成为世界领先国家之一,取得了重大社会和应用效益。

1、主要技术内容

1)创立基于“像元-对象-知识”的地表覆盖POK提取法,突破单一分类器和变化检测算法通用性差的技术难题,将全球范围内30米地表覆盖多要素遥感制图精度提高到80%以上,并大幅提升多期产品的时空一致性;

2)创造性提出基于时空相关性的影像缺失信息重建方法,解决了云、地形阴影、故障条带、关键季相缺失等缺陷影像的高精度插补难题,实现了全球多期30米遥感影像的高质量覆盖;

3)创立“集成-重构-推送”一体化的动态服务计算方法,建成首个全球30米地表覆盖综合信息服务平台,为产品研制、信息共享与应用分析提供了高效服务手段;

4)创建以“多源影像优化处理、参考资料服务整合、覆盖类型精细提取及产品质量知识检核”为主线的产品研发工程技术体系,产品GlobeLand30质量优良,填补了国内外空白,成为国际知名品牌。

2.授权专利情况、技术经济指标

1)GlobeLand30覆盖全球陆域范围,含十大类和2000、2010年两期,第三方总体分类精度评价为83%;信息服务平台提供统计、验证、搜索等6大在线功能;

2POK法将大范围地表覆盖制图精度从50-60%提高到80%以上;CVAPS等算法将变化检测精度提高5%-10%;基于NSPI模型的云、阴影等插补误差低于2%;宽视场影像精纠正技术将全球30米影像纠正精度比现有商用软件提高2倍以上;信息服务平台将质检效率由平均3人天/幅提高到1人天/幅;

3)获发明专利授权10项(其中国外3项)、软件著作权12项;发表专著1部、学术论文62篇(SCI检索48篇);获世界地理信息技术创新奖1项、中国测绘科技进步特等奖和二等奖各1项。

 

二、客观性评价

1. GlobeLand30是世界上首套全要素高分辨率地表覆盖信息产品,质量优良,填补了国际空白,联合国等将其列为全球重要基础数据。

①联合国环境署世界保护与监测中心(UNEP-WCMC2014年发布报告称:GlobeLand30是首个全要素高分辨率地表覆盖信息产品

②国内专家在全球选取154000个检验样点,得出GlobeLand30的总体分类精度为83.5%国外专家在国际学术刊物发表在意大利、德国等地的分类精度评价称:总体精度在80%左右;希腊专家在国际刊物撰文称:GlobeLand30水体类型在希腊Thessaly地区与参考数据的一致性为91.9%,而其它粗分辨率数据产品则精度低得多

2014412日,由徐冠华(组长)、石玉林、宁津生、刘先林、王家耀、傅伯杰、杨元喜等院士组成的评审组认为:该数据成果空间分布连续,细节表现符合30米分辨率尺度效果,两期数据之间有较好的空间一致性,填补了国际空白,具有重要的应用价值与广泛的应用前景

2015年8月,联合国经社会UN-GGIM委员会报告称GlobeLand30是重要的全球基础数据GOFC-GOLD(全球森林与地表变化监测组织)GlobeLand30列为全球可持续发展目标监测可依赖的主要地表覆盖信息产品之一 GEO总干事B. RyanGlobeLand30“是广大用户和决策者所需的重要基础数据和知识,是下一代全球综合地球观测系统(GEOSS)的重要基础数据;德国学者在Habitat International撰文称GlobeLand30为数据缺乏的区域、特别是发展中国家,提供了高质量地表覆盖信息

2.全球30米地表覆盖遥感制图关键技术研究方面达到国际领先水平,实现了从跟踪引领的跨越式发展,获得2015年世界地理信息技术创新奖

由徐冠华(组长)、石玉林、宁津生、刘先林、王家耀、傅伯杰、杨元喜等院士组成的评审组认为:建立了以地表覆盖类型精细化提取、多源影像最优化处理、参考资料信息化整合、产品质量知识化检核为特征的全球30米地表覆盖规模化遥感制图的成套工程化方法,提出并建立了适合全球尺度的像元对象知识POK)分类法、地表覆盖大数据集成服务模型、海量遥感数据几何与辐射重建算法等,为解决同物异谱和异物同谱所带来的遥感制图难题提供了工程化技术手段在产品标准化、关键技术研究和工程化应用等方面取得了突破,总体上达到国际领先水平 

20141029日,国家科技部遥感中心在其网站发布消息:我国在全球地表覆盖遥感分类制图关键技术研究方面取得重要突破提出并建立的适合全球尺度的POK分类法等技术手段,有效解决了同物异谱和异物同谱带来的遥感制图难题,实现了我国30米地表覆盖遥感制图这一研究领域从跟踪引领的跨越式发展

国际权威期刊ISPRS J PHOTOGRAMM 20155期发表评论文章称,POK方法是全球地表覆盖制图的可行和可靠方法,将总体分类精度提高到80%以上;国际期刊Sadhana 2014年第39期论文对遥感变化检测算法进行了系统比较,认为CVAPS算法比其他基于CVA的变化检测算法在提取图像变化信息更具有优势ISPRS J PHOTOGRAMM 2014年第98期发表文章对现有条带插补算法进行综述,认为NSPI方法相对简单且高效,是用于MODIS时间序列插补最具前途的方法遥感顶级期刊REMOTE SENS ENVIRON 2013年第133期论文比较了时空融合算法,认为在空间异质性较强的区域,ESTARFM具有更明显的优势REMOTE SENS ENVIRON 2009年第113论文比较了7种常用的NDVI时序数据去噪算法,认为Savitzky-Golay滤波器能减少NDVI时间序列上的总体误差

项目成果荣获2015年世界地理信息技术创新奖(Geospatial World Innovation Award,为该年度两个获奖项目之一和2015年度测绘科技进步奖特等奖

5POK方法论文(ISPRS 20155期)成为ESI高被引论文,入选2015年中国百篇最具影响国际学术论文本项目发表的学术论文总引用1161次。

 

3.开创了中国高科技公共产品支撑联合国全球治理和可持续发展的先河,国际同行称之为对地观测和开放地理信息领域的里程碑,入选2014年中国十大科技进展新闻

2014922日联合国气候峰会期间,中国政府领导人向联合国捐赠了Globeland30,为中国向国际社会提供的首个全球性地理信息公共产品,潘基文秘书长称这一详尽的数据集将帮助我们更好地理解、监测和管理全球地表和土地使用方面的变化

201412月,ISPRS全球地表覆盖工作组组长、瑞典KTH教授Y-F Ban在国际地理信息知名杂志GIM上发表署名文章,称GlobleLand30对地观测和开放地理信息领域的里程碑。徐冠华院士称这是中国地球科学立足中国、走向世界的标志性事件20168月国际摄影测量与遥感学会第23届大会发表的布拉格宣言称GlobeLand30是全球开放共享数据的典型代表

经徐冠华、李德仁、陈俊勇、刘先林、郭华东等院士推荐,该成果入选两院院士评选的2014年中国十大科技进展新闻,称这不仅是全球对地观测和地理空间数据共享领域的一个里程碑成就,而且开创了用高科技公共产品支撑联合国全球治理和可持续发展的先河,已经并将继续产生很大影响。

 

三、推广应用情况和社会效益

1. 推广应用情况

GlobeLand30在联合国和近120个国家广泛使用,用户数达6000多个,在生态环境监测、气候变化研究、新型城镇化、“一带一路”建设等方面发挥重要作用。主要应用单位情况见下表。

应用单位名称

应用技术

应用的起止时间

应用单位联系人/电话

应用情况

科技部国家遥感中心

GlobeLand30数据集

2012-2015

张松梅

13520047063

作为2012、2013和2015年度全球生态环境遥感监测报告的主体数据源

中国工程院

GlobeLand30数据集

2014

王振海

010-59300323

应用于新疆塔里木河流域生态环境分析与评估,客观反映了塔里木河下游2000-2010年间非法开垦耕地、植被有效恢复等状况,为该地区生态环境综合治理提供了必要的科学依据

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

GlobeLand30数据集

2014年-至今

吴文斌

13621050107

应用于全球农情信息遥感监测与预警,提高监测精准水平

中国水利水电科学研究院

GlobeLand30数据集

2015年-至今

王浩

13910220531

 

作为构建陆面-水文模式所需要的下垫面信息的核心内容,用于全球水资源演变耦合与定量分析评价

国家气候中心

GlobeLand30数据集

2013-2014

史学丽

13621135092

相比粗分辨率全球地表覆盖数据,改善了气候系统模式(BCC_CSM)模拟的精度

中国城市规划设计研究院

GlobeLand30数据集

2013年-至今

翟建

18601195126

应用于全国13个城市群空间增长的质量评估,支撑新型城镇体系规划

中国科学院地理科学与资源研究所

GlobeLand30数据集

2013-2015

匡文慧

13521258850

作为全球尺度下气候变化模拟的高分辨率输入参数

中国人民解放军信息工程大学

GlobeLand30数据集

2015年-至今

成毅

13937111305

支撑JS综合训练网服务应用,为开展战场环境快速调查、分析和训练计划拟制提供数据支撑

中国科学院新疆生态与地理研究所

GlobeLand30数据集

2012-2014

包安明

13070427167

应用于中亚应对气候变化条件下的生态环境保护与资源管理

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院

GlobeLand30数据集

2012年-至今

赵祥

18911152808

作为全球陆表参量数据产品(GLASS)验证的主数据源

西南交通大学

GlobeLand30数据集

2014-2015

徐柱

15902874411

用于成都市中心城非城市建设用地城乡统筹规划

北京师范大学资源学院

GlobeLand30数据集

2014-2015

潘耀忠

13901226325

快速估算省级耕地面积

民政部国家减灾中心

GlobeLand30数据集

2015年-至今

李素菊

13611289568

应用于2015年旱灾和地震灾害风险与损失评估

国家测绘产品质量检验测试中心

POK分类技术和质量控制技术

2014-2016

张莉

010-63881855

用于地理国情数据质量检核,明显提高质量检查的效率和客观性

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

NDVI时间序列数据重建算法

2012年-至今

吴文斌

13621050107

应用于农业部全国农情监测系统,改善重建的时序数据精度

 

 

 

 

 

联合国外勤支助部

GlobeLand30数据集

2014年-至今

Kyoung-Soo Eom

+1(212)963-0221

分析与制定18个国家的维和行动计划

联合国亚太经社部(ESCAP)

GlobeLand30数据集

2015

Keran Wang

+02-288-1456

编制2015年亚太灾害评估报告

国际应用系统分析研究所(IIASA)

GlobeLand30数据集

2014年-至今

Linda See

+43-2236-807-423

 

应用于土地利用变化评估/GEO-WIki比较验证的主数据源

Regional Centre for Mapping of Resources for Development (RCMRD)

GlobeLand30数据集

2015年-至今

Hussein O. Farah

+254-20-2680722/2680748

 

应用于东非国家地表覆盖变化分析/UN-GGIM面向发展中国家的技术培训

2. 社会效益

1)提升了我国全球遥感信息产品研制的能力,加强了我国对地观测的研究及应用的广度和深度。项目成果突破了全球30米地表覆盖遥感制图关键技术,研制出世界上首套30米全球地表覆盖数据产品,填补了国际空白。国家测绘地理信息局组织的专家评审会认为“在关键技术研究和工程化应用等方面取得了突破,总体上达到国际领先水平”。

2)推动了国内外地学科学数据共享,国际专家誉之为“对地观测领域和地理数据开放共享的里程碑”。数据成果作为中国政府国礼赠送给联合国使用,为气候变化相关领域提供全新的基础数据,在国内外产生了重要影响。截止目前,已有来自120个国家的6000多名用户下载使用GlobeLand30数据,已成为该领域国际知名的基础地理信息产品,应用效益逐步显现,提升了我国在全球治理、气候变化和可持续发展中的话语权。

3)带动了国际上相关领域研究与发展,提升了国际影响力。国际学术组织(ISPRS、GEO)相继成立了工作组,GEO于2012年将全球地表覆盖及变化任务列为其2012-2015发展规划,并发起了以中国为主导的国际协同验证活动;联合国全球地理信息委员会(UN-GGIM)成立了国际顾问委员会和工作组,发动联合国各成员国开展GlobeLand30的应用、验证与协同更新,组织了面向发展中国家的GlobeLand30技术培训,培训了来自50多个发展中国家的100余名技术管理人员;国际知名学术刊物如ISPRS J PRS、Remote Sensing、中国科学-地球科学等相继推出GlobeLand30的学术专刊。

 

四、主要知识产权证明目录

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

其他

全球地表覆盖遥感制图(专著,69万字)

中国

ISBN:978-7-03-049435-1

2016-08

 

科学出版社

陈军、陈晋、廖安平等

其他有效地知识产权

发明专利

一种基于光谱斜率差异检测地表覆盖变化的方法

中国

ZL-2013-1-0020316.2

2015-04-15

1637552

国家基础地理信息中心

陈军、陆苗、陈利军

有效专利

发明专利

一种自动提取伪不变特征的遥感图像相对辐射校正方法

中国

ZL201110410892.9

2014-09-24

1486855

中国科学院遥感与数字地球研究所

胡昌苗唐娉唐亮

有效专利

发明专利

一种卫星遥感影像的水体提取方法及装置

中国

ZL201210297493.0

2015-08-12

1752703

中国测绘科学研究院

翟亮、桑会勇、杨刚、王晓军张晓贺、贾毅邱程锦、李奇伟

有效专利

计算机软件著作权

 

遥感影像快速纠正系统V1.0

中国

2013SR020479

2013-03-06

0626241

国家基础地理信息中心

 

其他有效的知识产权

计算机软件著作权

多光谱遥感图像辐射处理软件V1.0

中国

2013SR002368

2013-01-09

0508130

国家基础地理信息中心

 

其他有效的知识产权

计算机软件著作权

全球地表覆盖信息集成服务系统V1.0

中国

2014SR058173

2014-05-12

0727417

国家基础地理信息中心、国信司南(北京)地理信息技术有限公司

 

其他有效的知识产权

计算机软件著作权

全球地表覆盖信息数据检核系统V1.0

中国

2014SR051479

2014-04-29

0720723

国信司南(北京)地理信息技术有限公司

 

其他有效的知识产权

计算机软件著作权

全球地表覆盖分类数据集成软件V1.0

中国

2013SR129772

2013-11-20

 

国家基础地理信息中心

 

其他有效的知识产权

其他

地理信息 分类系统 第1部分:分类系统结构

中国

GB/T 30322.1-2013/ISO 19144-1:2009

2014-06-01

GB/T 30322.1-2013/ISO 19144-1:2009

陈利军等

陈利军等

其他有效的知识产权

 

四、主要完成人及技术贡献

1.陈军,国家基础地理信息中心教授,曾获国家自然科学二等奖(2004)、国家科技进步二等奖(2014)。作为项目首席专家,对第1-4项创新做出贡献:1)主持完成全球30米地表覆盖遥感制图关键技术研究与信息产品研发;2)提出了POK、SGD等多项核心算法、模型,获得1项发明专利;3)主持建成GLobeLand30信息服务系统,组织开展了的国内外推广应用;4)作为第一或通讯作者,撰写专著1部,撰写10余篇学术论文。

2.陈晋,北京师范大学教授,担任项目总体技术组组长,负责组织关键技术研究和总体技术试验,参与产品研制技术流程设计,对科技创新点 (2)、 (3)做出了重要贡献:1)提出基于时空相关性的影像缺失信息重建成套技术方法,包括NSPI去条带、去云算法,ESTARFM融合算法,地形阴影去除算法;基于光谱变化量混合模型NDVI时间序列数据生成算法(NDVI-LMGM)及基于SG滤波高质量NDVI重建算法;为高质量30米影像的全球覆盖提供了技术保障;2)POK分类方案的主要设计者之一,提出从易到难逐要素提取的分层分类策略,将复杂的多类分类问题分解为多个相对简单的单类提取问题;提出CVAPS变化检测算法。3)是代表性成果中系列论文及专利(LW22-25、ZL5-7)的主要负责人或完成人,以及POK论文(LW-1)的主要作者之一。

3.廖安平,国家测绘地理信息局三亚测绘技术开发服务培训中心教授级高工,曾获国家科技进步二等奖(2014),项目核心技术研究人员,全球地表覆盖产品研制课题负责人,对项目的科技创新1中的①、②、③作出了创造性技术贡献:1)研究制定了30米全球地表覆盖数据研制技术规范,解决了在规模化生产中难以保证分类结果尺度一致的难题;2)发展了基于知识化检核的质量控制技术,实现了将地表覆盖质量控制从事后检核向全过程质量控制的根本性转变,有效支撑了地表覆盖工程化技术体系的建立;3)组织完成了2期全球30米地表覆盖遥感制图产品的研制工作。

4.陈利军,国家基础地理信息中心高工,总体技术组副组长,主要负责全球30米地表覆盖遥感制图关键技术的研究、实验、中试生产、软件研发、数据产品研制和精度评价等工作。主要负责地表覆盖遥感提取关键技术的研究和凝练,组织技术实验和生产中试,参加全球水体、湿地、耕地、人造地表、林灌草、苔原等单类型提取技术规定、数据产品技术规定等的制订,负责相关地表覆盖遥感制图软件的设计和研发,组织实施地表覆盖规模化生产、技术指导和数据的精度评价工作,负责数据成果的推广应用分析,编写部分项目的工作报告和技术报告等,并协助项目负责人参与项目的组织和协调工作。

5.曹鑫,北京师范大学副教授,总体技术组副组长,参与了项目技术实验和算法优化工作,对项目科技创新点中的(2)POK分类方法、(3)30米NDVI时序重建技术及山体阴影纠正模型、(4)GlobeLand30产品水体统计时相修正技术等研发做出了重要技术贡献:1) 完成基于POK的耕地、人造地表、冰雪、水体等类型单要素提取方法的主要设计工作,是POK方法论文的主要完成人;2)是30米NDVI时序重建技术及山体阴影纠正模型的主要完成人,是核心知识产权1中第四章的第一完成人,是2015年测绘科技进步奖特等奖的第6获奖人。3) 完成了全球水体分布格局及动态的分析,创建了水体统计时相修正技术。

6.张宏伟,国家基础地理信息中心高工,负责本项目全球两期影像的获取和几何纠正处理工作,针对国产宽视场影像(HJ-1等)存在的成像畸变严重、姿轨参数不稳等因素导致的难以高精度几何纠正难题,提出了基于定向片法严格几何纠正模型,发展了基于空间直角坐标系的大区域平差算法,开发了宽视场影像几何纠正系统,全球环境星影像几何纠正处理精度优于1.5个像素,比现有商用软件纠正精度提高2倍以上,促进了国产卫星影像在全球地表覆盖遥感制图中的成功应用。是专利 和软件著作权 的第一完成人,参与《全球地表覆盖遥感制图》专著编写。

7. 彭舒,国家基础地理信息中心高工,主要参与全球30米分辨率地表覆盖信息产品研发技术体系创建,负责研发知识规则驱动的质量可疑区定位与处理方法,组织制定了全流程质量控制规范,支撑了地表覆盖工程化全过程质量控制;负责组织完成两期30米地表覆盖数据产品知识化检核、数据完善与集成,以及GlobeLand30数据产品化包装,确保了数据产品成果的实现、发布与共享。

8.唐娉,中国科学院遥感与数字地球研究所研究员,对本项目技术贡献主要包括:(1)提出并制定了全球尺度2000年及和2010年2万余景遥感图像的辐射校正自动批量处理的技术路线和处理方案,完成了海量遥感影像的辐射校正。(2)提出并制定了适合不同卫星传感器Landsat TM/ETM+、HJ-1 A/B CCD数据的自动化辐射校正及技术路线和方案,实现了Landsat TM/ETM+、HJ-1 A/B CCD图像辐射校正的自动化。(3)负责研发了针对全球尺度多光谱图像自动辐射校正软件,自动化和批量处理能力居国内领先水平。

9.武昊,国家基础地理信息中心高工,本人主要参与了创新点4的研究工作,主要技术创造性贡献如下:1)参与了全球30米地表覆盖信息服务平台的设计,负责研制了地表覆盖浏览、下载、标报、统计、验证、搜索等服务功能;2)提出了顾及时空操作关系的变化信息统一表达与发布模型,解决了地表覆盖快照与增量的统一发布问题(Hao Wu,ISPRS J P&RS, 2013);3)提出了面向语用的地表覆盖服务动态组合方法,解决了处理服务动态重构中的服务优选问题(Hao Wu, ISPRS Congress, 2016)

10. 陈学泓,北京师范大学副教授,总体技术组成员,参与技术试验与总结的部分工作,对项目科技创新中的POK分类方法、变化检测技术研发做出了重要贡献。1)完成基于POK的人造地表单要素提取方法的主要设计工作,参与实施人造地表知识化检核流程;2)    研发CVAPS遥感变化检测算法及地表覆盖自动更新算法;3)参与2000-2010两期全球地表覆盖十大要素的变化统计与变化检测精度评估;4)参与《全球地表覆盖遥感制图》专著编写。

11.陈卫平,国家测绘地理信息局第一航测遥感院教授级高工,1)承担全球地表覆盖遥感数据产品研制-美洲地表覆盖分类信息提取子课题副组长工作,美洲地表覆盖分类信息提取技术负责。2)参加美洲地区2000年度与2010年度两期4974景30m分辨率的地表覆盖分类信息规模化提取研究。3)组织制定美洲地表覆盖分类信息提取规模化生产技术工艺流程和过程质量控制方法及规模化生产技术培训方案;负责编制美洲地表覆盖分类信息提取专业技术设计书和数据采集质量检查细则及研究技术报告等。

12. 徐开明,黑龙江测绘地理信息局教授级高工,曾获国家科技进步二等奖(2010),作为课题1和课题3子课题的组长,负责项目的总体组织、管理、设计工作。按照亚洲区的生态地理分区,结合已有数据资源情况和总体技术路线,设计提出分区的地表覆盖类型的工程化采集方案与流程,组织开展生态地理分区工程技术设计和开展规模化的地表覆盖信息采集工作。

13. 蒋红兵,四川省遥感信息测绘院,教授级高工,作为承担单位主管领导兼项目负责人,全面负责项目的组织和实施,在项目生产技术流程制定、分类信息规则设定、生产技术规范的制定等关键技术攻关及创新点突破方面做出了巨大的贡献,积极推动整个项目的研究进展。

14.韩刚,国信司南(北京)地理信息技术有限公司高工,设计开发了“全球地表覆盖信息服务集成系统”,集成了多源异构数据与异构服务,通过扩展OGC标准解决了服务发布过程中地表覆盖领域信息的表达,提出服务统一表达模式,实现对多源异构服务的统一描述,基于发布/订阅模式构建了支持规模化检核验证的协同环境。

15.翟亮,中国测绘科学研究院副研究员,“大洋洲/南极洲地表覆盖数据产品研制”子课题项目负责人,负责子课题项目组织、技术设计、重大关键技术攻关,提出大洋洲、南极洲地表覆盖分类技术流程和生产作业模式,特别是典型地理要素,如水体的提取技术和方法,开展了大洋洲、南极洲地表覆盖产品研制及验证。对创新点1有重要贡献。

五、主要完成单位及创新推广贡献

(一)国家基础地理信息中心

该单位是全球30米地表覆盖信息产品与服务应用成果研制的牵头单位,负责任务来源中所有项目的组织实施、总体技术研究、全球地表覆盖数据产品的研制和GlobeLand30信息共享服务和推广应用。通过项目实施,该单位在全球尺度上的海量遥感数据自动化处理、地表覆盖信息精细化提取、产品质量科学化控制、异质异构地表覆盖信息网络化服务等诸多技术环节取得重要突破。研建了工程化处理技术系统,完成了全球两个基准年(2000和2010)海量30m遥感影像的处理;创建了全球地表覆盖遥感制图的“像元-对象-知识”(简称POK)遥感分类法,实现了对象化要素分层分类、成果知识化检核与质量控制、异质异构参考资料整合与网络化服务等工程应用;形成了数据、算法、知识高度融合的地表覆盖遥感制图工程化技术体系,成功研制出世界上首套30米空间分辨率全球地表覆盖数据产品GlobeLand30, 填补了国际空白,经第三方验证精度达83%,显著优于其他同类产品,在空间分辨率、时间分辨率及分类精度方面均达到国际领先水平,实现了我国在该研究领域从“跟踪”到“引领”的跨越式发展。

该数据成果(GlobeLand30)已由中国政府捐赠联合国, 供联合国系统、各成员国和国际社会使用,收到国际社会广泛欢迎。截止目前,已有近120个国家的6000名用户通过全球30米地表覆盖信息服务平台(http://www.globeland30.org)下载使用GlobeLand30数据,应用领域包括全球变化和地球系统模式研究、全球可持续发展的科学决策、评估和监督、国土资源管理、农业、城市化、生态及生物多样性研究、风险灾害研究等诸多方面。

对创新点1、2、3、4有重要贡献。

(二)北京师范大学

该单位是全球30米地表覆盖信息产品与服务应用成果研制的主要参加单位,其贡献主要包括:

(1)研发了遥感影像分类预处理的成套关键技术,包括山体阴影恢复、ETM+ SLC-off条带插补、厚云去除、MODIS-Landsat数据时空融合、30米NDVI时序数据重建算法,为两期高质量30米分辨率遥感数据的全球地表覆盖分类提供了技术保障;

(2)参与设计POK分类策略,完成了基于POK的人造地表、耕地、冰雪三种单要素提取方法的主要设计工作;

(3)研发了CVAPS变化检测算法及地表覆盖自动更新算法,为地表覆盖的高效更新提供技术储备;

(4)完成了2000-2010两期全球地表覆盖十大要素的变化统计分析报告,参与撰写科技部国家遥感中心发布的《全球生态环境遥感监测2013年度报告》;

(5)是代表性成果NPSI和CVPAS的第一完成单位。

对创新点1和2有重要贡献。

(三)中国科学院遥感与数字地球研究所

该单位是课题“全球遥感影像处理与数据集成研究”的牵头单位。所承担的技术内容主要包括负责全球30米遥感影像的辐射处理及其关键技术研制工作,其贡献主要包括:

(1)针对全球尺度2000年和2010年2万余景遥感影像的辐射校正,提出并制定了以自动批量处理为核心的技术路线和方案,在半年时间内顺利完成了海量遥感影像的辐射校正任务,及时保障了首套“全球30米地表覆盖遥感制图”需要的预处理数据产品;

(2)负责研发了针对全球尺度多光谱影像自动辐射校正的软件系统,支持对Lnadsat TM\ETM+、HJ-1A/B CCD图像自动批量的辐射处理。并借助全球范围的基础数据构建系统,使研制的软件系统在自动化和批量处理能力上居国内领先水平;

(3)研制的软件在项目中得到应用,采用自动批量处理功能完成了近2万景Landsat TM及HJ-1 A/B CCD图像的辐射校正,采用抽样检验的方式对处理结果进行了精度验证。

(4)生成的两个基准年度2000年与2010年以植被丰盛时相为主的覆盖全球陆地30米分辨率多光谱地表反射率数据集已经在其他项目中得到了应用;研制的多光谱图像自动辐射校正软件在“数据密集型科学与大数据技术”中科院方向性项目中得到了应用,用于进行大规模数据的自动辐射校正;该软件在部委工程项目“遥感信息整编系统”中作为高空间分辨率多光谱图像遥感图像整编的预处理技术得到了应用,其中伪不变特征自动提取技术用于多源、多时相、多尺度图像集的辐射一致化处理,取得了实效。

对创新点4有重要贡献。

(四)国家测绘地理信息局第一航测遥感院

该单位在本项目主要负责美洲地表覆盖分类信息提取中试实验研究和美洲区30米地表覆盖产品研制以及相关的生产实验、数据整合、质量检查等工作,其贡献主要包括:

(1)承担全球地表覆盖遥感制图总体技术研究中全球地表覆盖分类产品中试实验研究;参与陕西试验区试验野外实地考察样本采集,开展美洲区典型样区分类制图实验,对分类技术路线、方法和分类软件系统进行测试与评价,完善总体技术方案;对不同辐射处理方案得到的影像进行试验,提出不同方案对分类策略与分类结果的影响评价。确定美洲区地表覆盖信息分类产品工程化生产技术模式。

(2)承担全球地表覆盖遥感数据产品研制课题中美洲地表覆盖分类信息提取研究,开展美洲地表覆盖信息分类产品研制,包括研究制定美洲地表覆盖分类信息提取规模化生产技术工艺流程和过程质量控制方法及规模化生产技术培训方案,编制美洲地表覆盖信息分类提取专业技术设计及数据采集质量检查细则,构建适合美洲区地表覆盖分类信息提取的工程组织模式及配置方案,生态地理分区多源数据资料分析利用评价,开展美洲地表覆盖分类信息规模化提取、样本采集,分类信息数据集成产品研制,过程产品质量检验和精度评价等。形成美洲地区2000年和2010年2期共计4974景30米地表覆盖信息产品。课题成果已推广用于西安世园会动态监测、陕西省地理国情普查试点和全国地理国情普查等新型测绘项目。

对创新点1有重要贡献。

(五)黑龙江基础地理信息中心

该单位主要负责亚洲区30米地表覆盖产品研制以及相关的生产实验、数据整合、质量检查等工作,其贡献主要包括:

(1)参加全球地表覆盖遥感制图总体技术研究中分类产品中试实验及野外实地考察,开展亚洲区典型样区分类制图实验,提出不同方案对分类策略与分类结果的影响评价。

(2)承担全球地表覆盖遥感数据产品研制课题中亚洲区地表覆盖产品研制,包括分区工程技术设计、样本采集、参考资料整合、分类提取、精度评价,形成亚洲地区2000年和2010年2期30米地表覆盖产品。

项目技术成果成功用于全国第一次地理国情普查生产项目中地表覆盖要素的自动分类提取,并在重要地理国情监测项目中得到充分应用。

对创新点1有重要贡献。

(六)四川省遥感信息测绘院

该单位主要负责非洲区30米地表覆盖产品研制以及相关的生产实验、数据整合、质量检查等工作,其贡献主要包括:

(1)参加全球地表覆盖遥感制图总体技术研究中分类产品中试实验及野外实地考察,开展非洲区典型样区分类制图实验,提出不同方案对分类策略与分类结果的影响评价。

(2)承担全球地表覆盖遥感数据产品研制课题中非洲区地表覆盖产品研制,包括分区工程技术设计、样本采集、参考资料整合、分类提取、精度评价,形成非洲地区2000年和2010年2期30米地表覆盖产品。

项目技术成果成功用于全国第一次地理国情普查生产项目中地表覆盖要素的自动分类提取,并在重要地理国情监测项目中得到充分应用。

  对创新点1有重要贡献。

(七)国信司南(北京)地理信息技术有限公司

该单位主要负责欧洲区30米地表覆盖产品研制以及相关的生产实验、数据整合、质量检查以及成果服务系统开发等工作,其贡献主要包括:

(1)参加全球地表覆盖遥感制图总体技术研究中分类产品中试实验及野外实地考察,开展欧洲区典型样区分类制图实验,提出不同方案对分类策略与分类结果的影响评价。

(2)承担全球地表覆盖遥感数据产品研制课题中欧洲区地表覆盖产品研制,包括分区工程技术设计、样本采集、参考资料整合、分类提取、精度评价,形成欧洲地区2000年和2010年2期30米地表覆盖产品。

(3)开发了“全球地表覆盖信息集成服务系统”,解决了多源异构参考数据和多源异构参考服务集成的问题,构建了协同成果检核环境,用于辅助地表覆盖分类生产和成果质量检查。

  对创新点1、3有重要贡献。

(八)中国测绘科学研究院

该单位主要负责大洋洲区30米地表覆盖产品研制以及相关的生产实验、数据整合、质量检查等工作,其贡献主要包括:

(1)参加全球地表覆盖遥感制图总体技术研究中分类产品中试实验及野外实地考察,开展大洋洲区典型样区分类制图实验,提出不同方案对分类策略与分类结果的影响评价,提出了典型要素(如水体)提取技术方法。

(2)承担全球地表覆盖遥感数据产品研制课题中大洋洲和南极洲地表覆盖产品研制,包括分区工程技术设计、样本采集、参考资料整合、分类提取、精度评价,形成大洋洲、南极洲的2000年和2010年2期30米地表覆盖产品。

项目技术成果成功用于地理国情监测项目中地表覆盖数据分类提取和变化检测工作中。

对创新点1有重要贡献。

 

六、项目曾获科技奖励情况

获奖项目名称

获奖时间

奖项名称

奖励等级

授奖部门(单位)

全球30米地表覆盖遥感制图关键技术研究与产品研制

2015

测绘科技进步奖

特等奖

中国测绘学会

China's Global Land Cover Mapping at 30 m Resolution

2015

世界地理空间信息创新奖(Geospatial World Innovation Award 2015

 

Geospatial World Forum 2015

全球30米多光谱遥感影像几何和光谱高精度重建关键技术及应用

2013

测绘科技进步奖

二等奖

中国测绘学会

 

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风君子

独自遨游何稽首 揭天掀地慰生平

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