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国家科技进步奖推荐项目公示


时间:2018年04月20日


香港创新署拟提名“多云多雨环境遥感监测关键技术与应用”申报2018年国家科技进步奖,现进行公示,公示时间:2018年1月15日至2018年1月22日。任何单位、个人如对公示项目有异议,可在2018年1月22日前以书面形式向洪都天顺(深圳)科技有限公司提出,并提供必要的证明文件。异议应当签署真实姓名或加盖单位公章,并注明联系方式。逾期或匿名异议不予受理。联系人:于畅先生,联系方式:0755 - 8217 6148,


一、项目名称

多云多雨环境遥感监测关键技术与应用

二、推荐单位

香港特别行政区政府创新科技署

三、提名意见

此项目建立了多云多雨地区量化遥感监测的理论框架,研发了一套应用于复杂大气和地表监测的综合遥感信息提取系统,为多云多雨地区的高精密,多领域,大范围遥感监测奠定了技术基础。

传统的遥感监测技术无法穿透云、雨和雾,难以持续观测阴雨天气地区的情况。此项目在解决上述的关键问题上取得了重大的技术突破,开发了一套可在阴雨天气下运作的陆地和海洋遥感监测系统,为香港,华南及周边地区的政府和地方组织提供卫星遥感数据及相关服务,在城市规划、遗迹保护、防灾减灾及国土资源管理等方面提供重要的技术支持。

由于合成孔径雷达(SAR)传感器发展困难,而且成本高昂,它们在中国发射的卫星中所占的比例很小。目前,中国只有一颗卫星在轨道上运行,当自然灾害发生在阴雨天气地区时无法进行实时监测。因此,项目研究的SAR卫星技术对这方面的发展相当关键。

除了技术上的贡献外,此项目对11个工业,8个区域或省级商业应用系统的建设和营运提供了重要的支持,亦发起及举办6个关于多云多雨地区遥感监测的地区及国际学术会议。

项目成果在粤港澳大湾区全面实施,持续监测该地区在自然灾害,农业和生态环境方面的变化。项目亦培育了大批专业技术人员,其中包括973首席科学家1名,长江学者1名及中科院百人计划2名。发表论文288篇,出版著作4本,获省部级奖励2项。

四、项目简介

多云多雨地区指的是年平均降水量不小于800mm、气候湿润、降水丰沛、年晴天数小于50天、常年云雨覆盖的包括陆地与海洋的广大湿润地区,也是自然灾害频发和环境演变最快的地区。卫星遥感是全球和区域性地表环境监测的重要技术,普通光学卫星受到多云多雨天气条件的制约无法连续观测,而具有全天时、全天候观测能力的雷达遥感技术成为了多云多雨环境遥感监测的核心技术。受卫星数据匮乏和微波散射机理不明、大气和地表复杂多变以及工程化应用技术发展滞后等因素影响,多云多雨环境下遥感监测是长期困扰遥感届的一个重大难题,尤其是我国雷达遥感技术的发展长期落后于美欧等先进国家。自2000年开始,该项目团队积极参与国家重点研发计划,开展多云多雨环境遥感关键技术研究,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕“多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升。主要创新成果包括:

1)创建多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术

依托中国华南地区第一个雷达遥感地面站,构建了雷达和光学影像一体化融合的理论框架,揭示了典型雷达目标散射机理和性质,为多云多雨地区遥感监测提供数据支撑和理论基础。

2)研发复杂多变环境下综合遥感信息提取技术

发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术,建立以潮流和海浪数值预报为支撑的海洋环境保障服务系统。为遥感监测技术高精度、多领域、大范围的应用奠定了基础。

 (3) 研建了集地质学、生态学、冰川学、湖泊学等多学科协同分析的遥感应用平台

研建了面向工程化应用的遥感信息提取平台,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学和湖泊学协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,在行业、区域的业务应用系统建设运行以及国家重大任务和国际事务中发挥了重要作用。

项目培育了大批专业技术人才,包括973首席科学家1名,长江学者1名,中科院百人计划2名。发表论文288篇(SCI论文162篇),其中包括Science AdvancesScientific ReportRemote Sensing of Environment等行业顶级期刊,出版专著4本,获省部级奖励2项。构建了多云多雨地区遥感监测理论、方法和应用体系,为香港和中国南方及周边地区的政府与民间机构提供卫星遥感数据与信息增值服务,取得了巨大的社会效益和国际影响力,同行专家组鉴定一致认为该项目多项技术达到国际领先、总体达到国际先进水平。

五、客观评价

1、鉴定评价:

2017年1112日,由科技部国家遥感中心在深圳组织的关于《多云多雨环境遥感监测关键技术与应用》研究成果鉴定会,以郭仁忠院士为组长的鉴定专家小组一致认为,本研究成果整体达到国际先进水平,其中光学与雷达数据“时---角”一体化融合模型与方法、大型线状地物形变InSAR稳健估计的研究达到国际领先水平,在粤港澳大湾区建设和“一带一路”等国家重大发展战略中具有广泛应用前景。[2-3]

2、学术评价:

中国科学院院士陈俊勇在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“结合作者从事雷达遥感和雷达干涉测量技术研究工作积累的研究成果和实际经验,将这样一个应用前景广阔的前沿技术从几个基本方面系统的介绍给读者,对于INSAR技术的研究和应用发展定会起到积极作用,该书不仅适合遥感领域教育和科研工作者,而且值得推荐给空间大地测量、地球物理等诸多领域的教育和科技工作者阅读。”

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“在国外同领域理论研究相对成熟,应用拓展迅速的背景下,期望本书的出版能够起到推波助澜的作用,在推动InSAR技术在我国的理论研究和应用研究推广方面发挥应有的作用,并且为我国自主开发的雷达观测卫星的计划和发展相关的高新产业打下一定的基础”。

中国工程院院士孙九林在《微波遥感农业应用研究-水稻生长监测》专著中评价:“本书作者结合多年从事微波遥感应用研究的经验,基于大量第一手实验资料,围绕用微波遥感监测水稻生长这一主题,介绍了微波遥感对水稻生长监测的原理、数据采集、处理方法和系统设计,并有预见性地提出了微波遥感在农业领域应用的前景。值此书出版之际,我愿意将其推荐给广大读者,希望该书将为推动我国微波遥感事业的发展,特别是其在现代农业中的应用起到积极作用。”

中国科学院院士郭华东在《星载雷达干涉测量及时间序列分析的原理、方法与应用》专著中评价:“在当前多时相干涉雷达技术研究不断深入和产业化的今天,概述所展示的理论研究和相关技术方法无疑将对我国干涉雷达理论、技术和应用的发展起到有益的促进和带动作用。”

美国科学院院士、亚利桑那州立大学Fotheringham教授及其团队多次引用项目成果,他们发表在国际期刊《Ann Regional Science》(2015)的论文认为针对资料融合问题不管是在全局模型还是在局部模型中引入时间信息都是让人非常感兴趣的思路,并在时空带宽构造方面对时空统计模型进行改进。

3、重要科技奖励:

“南海及邻近海域藻花形成演变过程机制与遥感监测方法”获2013年度“广东省科技进步奖”一等奖,授奖单位:广东省人民政府,证书号:A02-0-1-02-R03

“遥感考古与数字遗产保护前沿技术及应用”获2017年度“测绘科技进步奖”二等奖,授奖单位:中国测绘地理信息学会

六、推广应用、经济效益和社会效益

1、推广应用

应用单名称

应用技术

应用起止时间
由月/年至月/

应用单位
联络人及电话

应用情况

北京方致科技股份有限公司

InSAR监测太原市地表形

5/20177/2017

葛春青/18612535022

区域行全覆盖、长时间连续的形变监测,数据理效率高,精度达毫米

香港渔农自然护理署

 

香港近岸潮流预测结果

 

6/20155/2016

Joanne Lee/2150 6808

用于渔农署进行香港近岸渔业承载力的分析

门特别行政区政府地图绘制及地籍局

填海区地面沉降监测与评估

4/200812/2008

余家敏/+853 87991601

InSAR术普遍能获得本澳的土地形变信息并有助于对全澳地区进行长期监测

广东测绘地理信息产业术创新联盟

珠三角土地变化遥感动态监测业务化

1/2013至今

胜华/13609732501

整体上提高了珠三角区域遥感数据的土地覆盖分类精度为城市规划土地管理生态资源优化配置等提供了重要的数据基础

新疆神华矿业有限公司

煤田火区地面塌陷雷达探警技

1/200611/2011

郭衍游/18511305605

已在神华乌达矿区的煤火监测和综合治理中得到推广应用并取得了良好的经济效益和社会效益

江西省基础地理信息中心

InSAR滑坡灾害监测技术

1/2012至今

顾华奇/18970073860

Skysense软件提取的高精度DEM数据和形变信息已经应用于南昌市地面沉降滑坡地铁沿线沉降等地质灾害的普

 

2、社会效益

项目成果引领了热带与亚热带多云多雨环境下遥感基础研究的发展和空间对地观测技术的进步,推动了区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,为国家空间基础设施支撑粤港澳大湾区和“一带一路”国家重大战略的实施提供了技术支持。

项目成果已经在中国南方多云多雨地区11个行业,8个省、市、特别行政区广泛使用,并推广到青藏高原对全球变化下的区域响应进行研究。

项目成果在粤港澳大湾区得到了全面应用,雷达与光学相互融合的遥感技术对自然灾害、农业、生态环境等领域实现了全面的监测,发起了珠江三角洲区域环境遥感会议,提高了粤港澳大湾区对自然灾害和环境恶化的应对能力,产生巨大的社会效益。

项目成果在InSAR形变地质灾害监测领域得到了充分应用,揭示了大型线状地物、填海区、冻土区、重大基础设施动态变化特性,首次提出了城市基础设施健康诊断(城市CT)的先进理念,受到各大媒体的争相报导,将InSAR遥感技术带向产业化、工程化应用。

作为中国科技对外交流的窗口,项目成果得到了国际同行的高度认可,支持了联合国亚太经社会第三世界国家的防灾减灾,开展联合国教科文组织行动计划下的第三世界国家雷达干涉遗产保护研究,提升了国家形象和国际影响力。

 

七、主要知识产权

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

专利有效状态

计算机软 件著作

天顺遥感软

2017SR 079503

20170315

1664 787

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

天顺遥感变化 检测软

2017SR 107916

20170410

1693 200

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

星载SAR考古 信息增强与监 测系统V1.0

2015SR 260102

20151215

1147 188

中国科学院遥 感与数字地球研究所

中国科学院遥 感与数字地球研究所

其他有 效的知 识产

 

八、主要完成人及完成人关系说明

该项目是由香港中文大学、中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学院遥感与数字地球研究所、洪都天顺(深圳)科技有限公司合作完成。本项目主要完成人共9人,其中林珲、黄波、潘家祎、马培峰、张鸿生、李刚都来自香港中文大学,江利明来自中国科学院测量与地球物理研究所,陈富龙来自中国科学院遥感与数字地球研究所,江利明是林珲教授指导的博士生,他和陈富龙都曾经在香港中文大学太空与地球信息科学研究所由林珲教授指导从事过博士后研究工作,严伟来自洪都天顺(深圳)科技有限公司,与林珲教授合作申请香港特区政府研究基金,共同开发天顺遥感软件系统。

项目负责人自2000年开始,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,引领了粤港澳大湾区高校、企业、研究机构、政府之间的合作交流。

 

姓名

行政职务

技术职称

工作单位

完成单位

对本项目贡献

排名

林珲

所长

教授

香港中文大学

香港中文大学

作为项目负责人,全面负责了总体研究方案设计、制定技术路线和实施方案。从多云多雨环境遥感概念的提出,到负责开展项目技术攻关、算法创新、产品研制和区域应用示范,再到推动区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,构建了针对我国典型多云多雨环境的自然灾害、农业、生态环境监测技术体系。为表彰其在多云多雨遥感领域研究中做出的贡献,2009获颁年亚洲遥感协会杰出贡献奖;为表彰其在地理学和遥感学领域的杰出贡献,2017年获颁美国地理学家协会(The American Association of Geographers,简称AAG)米勒奖,是首位来自亚洲院校与科研机构的遥感学家获此殊荣。为本项目投入的工作量占本人工作量的90%

1

黄波

副所

教授

香港中文大学

香港中文大学

提出了雷达和光学遥感数据时空表达和融合的理论与方法,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,建立了面向一体化影像融合的遥感影像特征提取与选择的通用框架,为解决多源高维数据本征维数的快速识别、特征提取与选择提供一种有效的参考方法。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

2

潘家祎


副教授

香港中文大学

香港中文大学

研发出了风暴潮、海浪、潮汐与潮流多参数一体化数值预报系统,可实时对公众发布香港近岸的72小时的风暴潮水位,潮流、海浪预测信息,协助渔农署进行香港近岸渔业承载能力分析,有效地提供公众海洋信息服务。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

3

江利明


研究员

中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所

在深入研究城市典型地物雷达后向散射特性、雷达遥感城市不透水层估算和变化检测以及小基线集PSI地形形变反算法基础上,完成了香港城市地表形变、城区变化以及城市不透水层监测等城市环境遥感监测和分析研究工作,研究成果对城市规划、环境管理以及灾害预警和防治具有十分重要的意义,已被香港和澳门多个政府部门和工业界采用。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

4

陈富龙


研究员

中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所

提出了多极化SAR反演城市地表沉降及城市群PS-InSAR监测理念,分析并攻克了卫星轨道误差、大气延迟效应和单一控制点联合反演等关键技术;倡导并提出了适应于大型线状人工地物、城市文化遗产病害监测与健康诊断的PS-InSAR模型;发展了冻土环境大型基建微形变多基线雷达干涉监测技术。成果获2011年度亚洲遥感协会Shunji Murai Award2017年度测绘科技进步二等奖。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

 

5

马培峰


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

研究了高分辨率SAR影像中InSAR大气延迟由高层建筑引起的空间异质特性问题,针对多云多雨地区大气误差严重的问题,构建了集混合构网、M估计和岭估计为一体的时间序列InSAR形变反演技术,解决了形变测量精度低和稳定性差的问题,形成了多云多雨环境形变监测的稳健估计方法,并作为技术负责人研发了国内第一套InSAR软件,并成功商业化。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

6

张鸿生


副教授

香港中文大学

香港中文大学

已建立基于SAR遥感和光学遥感数据提取多云多雨地区城市不透水层的遥感融合技术框架。该技术通过数据层、特征层和决策层三个不同层次综合融合单极化、双极化和全极化的SAR数据与多光谱数据,并通过极化特征、光谱特征和空间特征的提取与融合,进行不同尺度的城市不透水层的特征分析与提取。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

7

严伟

董事


洪都天(深圳)科技有限公司

洪都天(深圳)科技有限公司

针对目前国内商用InSAR软件完全依赖进口的问题,研建了具有高精度、高效率、高灵活性的天顺遥感软件,通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,实现了全部在轨SAR卫星处理支持,。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

8

李刚


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

使用高分辨率影像雷达干涉测量方法获取青藏高原内部,喜马拉雅山,西昆仑山,喀喇昆仑及帕米尔高原等地区的高分辨率冰川物质平衡信息。从科学意义上验证了学界提出的喀喇昆仑异常并指出异常中心位于西昆仑山,对多云多雨地区冰冻圈观测提供了新观测方案,也为该地区水资源管理,灾害评估等提供了重要支撑数据。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

9

 

 

九、主要完成单位及创新推广贡献

1、香港中文大学

本单位是本项目的主持单位及主要完成单位。负责多云多雨环境遥感监测项目技术创新的总体规划和研究策略,在项目研究中,对关键技术进行决策、审查、把关工作,提出并负责该项目的研究方向;负责该项目多云多雨环境遥感监测应用技术路线、关键技术、示范应用等的数据分析研究;协调各完成单位之间分工,在人、财、物方面确保了本研究项目顺利实施,并取得预期效果。

围绕“多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,建立多云多雨地区星载雷达信号传输中大气延迟特性分析模型,揭示了中分辨率和高分辨率SAR影像中大气延迟的时空分布特性和地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术以及高清度近岸动力环境预测系统,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学、湖泊学的协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,实现了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,使得多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,并将技术服务于国际社会,产生了巨大的社会效益和国际影响力。

2中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所作为项目主要完成单位,在本项目城市雷达遥感、地面沉降SAR干涉测量等研究方面投入了充足力量,为项目的实施提供了良好的软硬件环境,并积极推广科研成果的应用,实现了项目提出的工作目标。

1)在干涉雷达图像高精度配准、复空间去噪处理、海气作用大气相位延迟改正等关键技术取得突破的基础上,建立了面向多云多雨地区复杂地理环境下的星载InSAR高精度数据处理与分析技术体系,为本项目InSAR软件研发和行业应用提供了技术方法支撑;

2)深入研究和分析了城市典型地物的雷达回波强度和相干特性,归纳总结地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,为基于多维SAR影像的城市雷达遥感研究奠定了理论基础;

3)在国际上首次提出了基于雷达遥感数据的城市不透水层亚象元自动估算方法,并发展了融合两类雷达后向散射特征的城区非监督变化检测新方法,这些系统性研究拓展了雷达遥感领域的研究方向,在多云多雨地区城市环境监测与评估方面具有突出的应用推广前景。

3中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所作为项目主要完成单位,在城市地质灾害,大型基础设施以及文化遗产病害等雷达遥感动态监测与评估领域保持国际前沿,并与国际一流团队建立了双边或多边合作。以此为基础,该研究所投入了充足研究力量,结合我国“一带一路”设施联通与民心相通战略,针对国内外城市地表沉降、城市经济圈大型基础设施异常形变、以及大型文化遗产地可持续发展评估等应用,依照项目任务开展了专题组织、研究和实施;通过吸收国内外先进技术,关键、前沿技术攻关与理论研究,实现了项目提出的工作目标。

4洪都天深圳科技有限公司

洪都天顺(深圳)科技有限公司作为项目的主要完成单位,与香港中文大学一起合作研发了国内第一款商用InSAR处理软件-Skysense,并负责商业推广应用,Skysense通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,核心组件MT-InSAR模块采用OpenMPGPU并行加速技术对海量大数据的快速处理,实现了全部在轨SAR卫星处理支持。通过对与香港中文大学合作模式的探索,建立了粤港澳大湾区产学研用合作共赢新模式,也为其它产学研科技公司发展起到了典范作用。

一、项目名称

多云多雨环境遥感监测关键技术与应用

二、推荐单位

香港特别行政区政府创新科技署

三、提名意见

此项目建立了多云多雨地区量化遥感监测的理论框架,研发了一套应用于复杂大气和地表监测的综合遥感信息提取系统,为多云多雨地区的高精密,多领域,大范围遥感监测奠定了技术基础。

传统的遥感监测技术无法穿透云、雨和雾,难以持续观测阴雨天气地区的情况。此项目在解决上述的关键问题上取得了重大的技术突破,开发了一套可在阴雨天气下运作的陆地和海洋遥感监测系统,为香港,华南及周边地区的政府和地方组织提供卫星遥感数据及相关服务,在城市规划、遗迹保护、防灾减灾及国土资源管理等方面提供重要的技术支持。

由于合成孔径雷达(SAR)传感器发展困难,而且成本高昂,它们在中国发射的卫星中所占的比例很小。目前,中国只有一颗卫星在轨道上运行,当自然灾害发生在阴雨天气地区时无法进行实时监测。因此,项目研究的SAR卫星技术对这方面的发展相当关键。

除了技术上的贡献外,此项目对11个工业,8个区域或省级商业应用系统的建设和营运提供了重要的支持,亦发起及举办6个关于多云多雨地区遥感监测的地区及国际学术会议。

项目成果在粤港澳大湾区全面实施,持续监测该地区在自然灾害,农业和生态环境方面的变化。项目亦培育了大批专业技术人员,其中包括973首席科学家1名,长江学者1名及中科院百人计划2名。发表论文288篇,出版著作4本,获省部级奖励2项。

四、项目简介

多云多雨地区指的是年平均降水量不小于800mm、气候湿润、降水丰沛、年晴天数小于50天、常年云雨覆盖的包括陆地与海洋的广大湿润地区,也是自然灾害频发和环境演变最快的地区。卫星遥感是全球和区域性地表环境监测的重要技术,普通光学卫星受到多云多雨天气条件的制约无法连续观测,而具有全天时、全天候观测能力的雷达遥感技术成为了多云多雨环境遥感监测的核心技术。受卫星数据匮乏和微波散射机理不明、大气和地表复杂多变以及工程化应用技术发展滞后等因素影响,多云多雨环境下遥感监测是长期困扰遥感届的一个重大难题,尤其是我国雷达遥感技术的发展长期落后于美欧等先进国家。自2000年开始,该项目团队积极参与国家重点研发计划,开展多云多雨环境遥感关键技术研究,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕“多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升。主要创新成果包括:

1)创建多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术

依托中国华南地区第一个雷达遥感地面站,构建了雷达和光学影像一体化融合的理论框架,揭示了典型雷达目标散射机理和性质,为多云多雨地区遥感监测提供数据支撑和理论基础。

2)研发复杂多变环境下综合遥感信息提取技术

发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术,建立以潮流和海浪数值预报为支撑的海洋环境保障服务系统。为遥感监测技术高精度、多领域、大范围的应用奠定了基础。

 (3) 研建了集地质学、生态学、冰川学、湖泊学等多学科协同分析的遥感应用平台

研建了面向工程化应用的遥感信息提取平台,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学和湖泊学协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,在行业、区域的业务应用系统建设运行以及国家重大任务和国际事务中发挥了重要作用。

项目培育了大批专业技术人才,包括973首席科学家1名,长江学者1名,中科院百人计划2名。发表论文288篇(SCI论文162篇),其中包括Science AdvancesScientific ReportRemote Sensing of Environment等行业顶级期刊,出版专著4本,获省部级奖励2项。构建了多云多雨地区遥感监测理论、方法和应用体系,为香港和中国南方及周边地区的政府与民间机构提供卫星遥感数据与信息增值服务,取得了巨大的社会效益和国际影响力,同行专家组鉴定一致认为该项目多项技术达到国际领先、总体达到国际先进水平。

五、客观评价

1、鉴定评价:

2017年1112日,由科技部国家遥感中心在深圳组织的关于《多云多雨环境遥感监测关键技术与应用》研究成果鉴定会,以郭仁忠院士为组长的鉴定专家小组一致认为,本研究成果整体达到国际先进水平,其中光学与雷达数据“时---角”一体化融合模型与方法、大型线状地物形变InSAR稳健估计的研究达到国际领先水平,在粤港澳大湾区建设和“一带一路”等国家重大发展战略中具有广泛应用前景。[2-3]

2、学术评价:

中国科学院院士陈俊勇在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“结合作者从事雷达遥感和雷达干涉测量技术研究工作积累的研究成果和实际经验,将这样一个应用前景广阔的前沿技术从几个基本方面系统的介绍给读者,对于INSAR技术的研究和应用发展定会起到积极作用,该书不仅适合遥感领域教育和科研工作者,而且值得推荐给空间大地测量、地球物理等诸多领域的教育和科技工作者阅读。”

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“在国外同领域理论研究相对成熟,应用拓展迅速的背景下,期望本书的出版能够起到推波助澜的作用,在推动InSAR技术在我国的理论研究和应用研究推广方面发挥应有的作用,并且为我国自主开发的雷达观测卫星的计划和发展相关的高新产业打下一定的基础”。

中国工程院院士孙九林在《微波遥感农业应用研究-水稻生长监测》专著中评价:“本书作者结合多年从事微波遥感应用研究的经验,基于大量第一手实验资料,围绕用微波遥感监测水稻生长这一主题,介绍了微波遥感对水稻生长监测的原理、数据采集、处理方法和系统设计,并有预见性地提出了微波遥感在农业领域应用的前景。值此书出版之际,我愿意将其推荐给广大读者,希望该书将为推动我国微波遥感事业的发展,特别是其在现代农业中的应用起到积极作用。”

中国科学院院士郭华东在《星载雷达干涉测量及时间序列分析的原理、方法与应用》专著中评价:“在当前多时相干涉雷达技术研究不断深入和产业化的今天,概述所展示的理论研究和相关技术方法无疑将对我国干涉雷达理论、技术和应用的发展起到有益的促进和带动作用。”

美国科学院院士、亚利桑那州立大学Fotheringham教授及其团队多次引用项目成果,他们发表在国际期刊《Ann Regional Science》(2015)的论文认为针对资料融合问题不管是在全局模型还是在局部模型中引入时间信息都是让人非常感兴趣的思路,并在时空带宽构造方面对时空统计模型进行改进。

3、重要科技奖励:

“南海及邻近海域藻花形成演变过程机制与遥感监测方法”获2013年度“广东省科技进步奖”一等奖,授奖单位:广东省人民政府,证书号:A02-0-1-02-R03

“遥感考古与数字遗产保护前沿技术及应用”获2017年度“测绘科技进步奖”二等奖,授奖单位:中国测绘地理信息学会

六、推广应用、经济效益和社会效益

1、推广应用

应用单名称

应用技术

应用起止时间
由月/年至月/

应用单位
联络人及电话

应用情况

北京方致科技股份有限公司

InSAR监测太原市地表形

5/20177/2017

葛春青/18612535022

区域行全覆盖、长时间连续的形变监测,数据理效率高,精度达毫米

香港渔农自然护理署

 

香港近岸潮流预测结果

 

6/20155/2016

Joanne Lee/2150 6808

用于渔农署进行香港近岸渔业承载力的分析

门特别行政区政府地图绘制及地籍局

填海区地面沉降监测与评估

4/200812/2008

余家敏/+853 87991601

InSAR术普遍能获得本澳的土地形变信息并有助于对全澳地区进行长期监测

广东测绘地理信息产业术创新联盟

珠三角土地变化遥感动态监测业务化

1/2013至今

胜华/13609732501

整体上提高了珠三角区域遥感数据的土地覆盖分类精度为城市规划土地管理生态资源优化配置等提供了重要的数据基础

新疆神华矿业有限公司

煤田火区地面塌陷雷达探警技

1/200611/2011

郭衍游/18511305605

已在神华乌达矿区的煤火监测和综合治理中得到推广应用并取得了良好的经济效益和社会效益

江西省基础地理信息中心

InSAR滑坡灾害监测技术

1/2012至今

顾华奇/18970073860

Skysense软件提取的高精度DEM数据和形变信息已经应用于南昌市地面沉降滑坡地铁沿线沉降等地质灾害的普

 

2、社会效益

项目成果引领了热带与亚热带多云多雨环境下遥感基础研究的发展和空间对地观测技术的进步,推动了区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,为国家空间基础设施支撑粤港澳大湾区和“一带一路”国家重大战略的实施提供了技术支持。

项目成果已经在中国南方多云多雨地区11个行业,8个省、市、特别行政区广泛使用,并推广到青藏高原对全球变化下的区域响应进行研究。

项目成果在粤港澳大湾区得到了全面应用,雷达与光学相互融合的遥感技术对自然灾害、农业、生态环境等领域实现了全面的监测,发起了珠江三角洲区域环境遥感会议,提高了粤港澳大湾区对自然灾害和环境恶化的应对能力,产生巨大的社会效益。

项目成果在InSAR形变地质灾害监测领域得到了充分应用,揭示了大型线状地物、填海区、冻土区、重大基础设施动态变化特性,首次提出了城市基础设施健康诊断(城市CT)的先进理念,受到各大媒体的争相报导,将InSAR遥感技术带向产业化、工程化应用。

作为中国科技对外交流的窗口,项目成果得到了国际同行的高度认可,支持了联合国亚太经社会第三世界国家的防灾减灾,开展联合国教科文组织行动计划下的第三世界国家雷达干涉遗产保护研究,提升了国家形象和国际影响力。

 

七、主要知识产权

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

专利有效状态

计算机软 件著作

天顺遥感软

2017SR 079503

20170315

1664 787

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

天顺遥感变化 检测软

2017SR 107916

20170410

1693 200

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

星载SAR考古 信息增强与监 测系统V1.0

2015SR 260102

20151215

1147 188

中国科学院遥 感与数字地球研究所

中国科学院遥 感与数字地球研究所

其他有 效的知 识产

 

八、主要完成人及完成人关系说明

该项目是由香港中文大学、中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学院遥感与数字地球研究所、洪都天顺(深圳)科技有限公司合作完成。本项目主要完成人共9人,其中林珲、黄波、潘家祎、马培峰、张鸿生、李刚都来自香港中文大学,江利明来自中国科学院测量与地球物理研究所,陈富龙来自中国科学院遥感与数字地球研究所,江利明是林珲教授指导的博士生,他和陈富龙都曾经在香港中文大学太空与地球信息科学研究所由林珲教授指导从事过博士后研究工作,严伟来自洪都天顺(深圳)科技有限公司,与林珲教授合作申请香港特区政府研究基金,共同开发天顺遥感软件系统。

项目负责人自2000年开始,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,引领了粤港澳大湾区高校、企业、研究机构、政府之间的合作交流。

 

姓名

行政职务

技术职称

工作单位

完成单位

对本项目贡献

排名

林珲

所长

教授

香港中文大学

香港中文大学

作为项目负责人,全面负责了总体研究方案设计、制定技术路线和实施方案。从多云多雨环境遥感概念的提出,到负责开展项目技术攻关、算法创新、产品研制和区域应用示范,再到推动区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,构建了针对我国典型多云多雨环境的自然灾害、农业、生态环境监测技术体系。为表彰其在多云多雨遥感领域研究中做出的贡献,2009获颁年亚洲遥感协会杰出贡献奖;为表彰其在地理学和遥感学领域的杰出贡献,2017年获颁美国地理学家协会(The American Association of Geographers,简称AAG)米勒奖,是首位来自亚洲院校与科研机构的遥感学家获此殊荣。为本项目投入的工作量占本人工作量的90%

1

黄波

副所

教授

香港中文大学

香港中文大学

提出了雷达和光学遥感数据时空表达和融合的理论与方法,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,建立了面向一体化影像融合的遥感影像特征提取与选择的通用框架,为解决多源高维数据本征维数的快速识别、特征提取与选择提供一种有效的参考方法。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

2

潘家祎


副教授

香港中文大学

香港中文大学

研发出了风暴潮、海浪、潮汐与潮流多参数一体化数值预报系统,可实时对公众发布香港近岸的72小时的风暴潮水位,潮流、海浪预测信息,协助渔农署进行香港近岸渔业承载能力分析,有效地提供公众海洋信息服务。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

3

江利明


研究员

中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所

在深入研究城市典型地物雷达后向散射特性、雷达遥感城市不透水层估算和变化检测以及小基线集PSI地形形变反算法基础上,完成了香港城市地表形变、城区变化以及城市不透水层监测等城市环境遥感监测和分析研究工作,研究成果对城市规划、环境管理以及灾害预警和防治具有十分重要的意义,已被香港和澳门多个政府部门和工业界采用。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

4

陈富龙


研究员

中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所

提出了多极化SAR反演城市地表沉降及城市群PS-InSAR监测理念,分析并攻克了卫星轨道误差、大气延迟效应和单一控制点联合反演等关键技术;倡导并提出了适应于大型线状人工地物、城市文化遗产病害监测与健康诊断的PS-InSAR模型;发展了冻土环境大型基建微形变多基线雷达干涉监测技术。成果获2011年度亚洲遥感协会Shunji Murai Award2017年度测绘科技进步二等奖。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

 

5

马培峰


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

研究了高分辨率SAR影像中InSAR大气延迟由高层建筑引起的空间异质特性问题,针对多云多雨地区大气误差严重的问题,构建了集混合构网、M估计和岭估计为一体的时间序列InSAR形变反演技术,解决了形变测量精度低和稳定性差的问题,形成了多云多雨环境形变监测的稳健估计方法,并作为技术负责人研发了国内第一套InSAR软件,并成功商业化。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

6

张鸿生


副教授

香港中文大学

香港中文大学

已建立基于SAR遥感和光学遥感数据提取多云多雨地区城市不透水层的遥感融合技术框架。该技术通过数据层、特征层和决策层三个不同层次综合融合单极化、双极化和全极化的SAR数据与多光谱数据,并通过极化特征、光谱特征和空间特征的提取与融合,进行不同尺度的城市不透水层的特征分析与提取。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

7

严伟

董事


洪都天(深圳)科技有限公司

洪都天(深圳)科技有限公司

针对目前国内商用InSAR软件完全依赖进口的问题,研建了具有高精度、高效率、高灵活性的天顺遥感软件,通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,实现了全部在轨SAR卫星处理支持,。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

8

李刚


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

使用高分辨率影像雷达干涉测量方法获取青藏高原内部,喜马拉雅山,西昆仑山,喀喇昆仑及帕米尔高原等地区的高分辨率冰川物质平衡信息。从科学意义上验证了学界提出的喀喇昆仑异常并指出异常中心位于西昆仑山,对多云多雨地区冰冻圈观测提供了新观测方案,也为该地区水资源管理,灾害评估等提供了重要支撑数据。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

9

 

 

九、主要完成单位及创新推广贡献

1、香港中文大学

本单位是本项目的主持单位及主要完成单位。负责多云多雨环境遥感监测项目技术创新的总体规划和研究策略,在项目研究中,对关键技术进行决策、审查、把关工作,提出并负责该项目的研究方向;负责该项目多云多雨环境遥感监测应用技术路线、关键技术、示范应用等的数据分析研究;协调各完成单位之间分工,在人、财、物方面确保了本研究项目顺利实施,并取得预期效果。

围绕“多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,建立多云多雨地区星载雷达信号传输中大气延迟特性分析模型,揭示了中分辨率和高分辨率SAR影像中大气延迟的时空分布特性和地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术以及高清度近岸动力环境预测系统,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学、湖泊学的协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,实现了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,使得多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,并将技术服务于国际社会,产生了巨大的社会效益和国际影响力。

2中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所作为项目主要完成单位,在本项目城市雷达遥感、地面沉降SAR干涉测量等研究方面投入了充足力量,为项目的实施提供了良好的软硬件环境,并积极推广科研成果的应用,实现了项目提出的工作目标。

1)在干涉雷达图像高精度配准、复空间去噪处理、海气作用大气相位延迟改正等关键技术取得突破的基础上,建立了面向多云多雨地区复杂地理环境下的星载InSAR高精度数据处理与分析技术体系,为本项目InSAR软件研发和行业应用提供了技术方法支撑;

2)深入研究和分析了城市典型地物的雷达回波强度和相干特性,归纳总结地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,为基于多维SAR影像的城市雷达遥感研究奠定了理论基础;

3)在国际上首次提出了基于雷达遥感数据的城市不透水层亚象元自动估算方法,并发展了融合两类雷达后向散射特征的城区非监督变化检测新方法,这些系统性研究拓展了雷达遥感领域的研究方向,在多云多雨地区城市环境监测与评估方面具有突出的应用推广前景。

3中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所作为项目主要完成单位,在城市地质灾害,大型基础设施以及文化遗产病害等雷达遥感动态监测与评估领域保持国际前沿,并与国际一流团队建立了双边或多边合作。以此为基础,该研究所投入了充足研究力量,结合我国“一带一路”设施联通与民心相通战略,针对国内外城市地表沉降、城市经济圈大型基础设施异常形变、以及大型文化遗产地可持续发展评估等应用,依照项目任务开展了专题组织、研究和实施;通过吸收国内外先进技术,关键、前沿技术攻关与理论研究,实现了项目提出的工作目标。

4洪都天深圳科技有限公司

洪都天顺(深圳)科技有限公司作为项目的主要完成单位,与香港中文大学一起合作研发了国内第一款商用InSAR处理软件-Skysense,并负责商业推广应用,Skysense通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,核心组件MT-InSAR模块采用OpenMPGPU并行加速技术对海量大数据的快速处理,实现了全部在轨SAR卫星处理支持。通过对与香港中文大学合作模式的探索,建立了粤港澳大湾区产学研用合作共赢新模式,也为其它产学研科技公司发展起到了典范作用。



国家科技进步奖推荐项目公示


时间:2018年04月20日


香港创新署拟提名“多云多雨环境遥感监测关键技术与应用”申报2018年国家科技进步奖,现进行公示,公示时间:2018年1月15日至2018年1月22日。任何单位、个人如对公示项目有异议,可在2018年1月22日前以书面形式向洪都天顺(深圳)科技有限公司提出,并提供必要的证明文件。异议应当签署真实姓名或加盖单位公章,并注明联系方式。逾期或匿名异议不予受理。联系人:于畅先生,联系方式:0755 - 8217 6148,


一、项目名称

多云多雨环境遥感监测关键技术与应用

二、推荐单位

香港特别行政区政府创新科技署

三、提名意见

此项目建立了多云多雨地区量化遥感监测的理论框架,研发了一套应用于复杂大气和地表监测的综合遥感信息提取系统,为多云多雨地区的高精密,多领域,大范围遥感监测奠定了技术基础。

传统的遥感监测技术无法穿透云、雨和雾,难以持续观测阴雨天气地区的情况。此项目在解决上述的关键问题上取得了重大的技术突破,开发了一套可在阴雨天气下运作的陆地和海洋遥感监测系统,为香港,华南及周边地区的政府和地方组织提供卫星遥感数据及相关服务,在城市规划、遗迹保护、防灾减灾及国土资源管理等方面提供重要的技术支持。

由于合成孔径雷达(SAR)传感器发展困难,而且成本高昂,它们在中国发射的卫星中所占的比例很小。目前,中国只有一颗卫星在轨道上运行,当自然灾害发生在阴雨天气地区时无法进行实时监测。因此,项目研究的SAR卫星技术对这方面的发展相当关键。

除了技术上的贡献外,此项目对11个工业,8个区域或省级商业应用系统的建设和营运提供了重要的支持,亦发起及举办6个关于多云多雨地区遥感监测的地区及国际学术会议。

项目成果在粤港澳大湾区全面实施,持续监测该地区在自然灾害,农业和生态环境方面的变化。项目亦培育了大批专业技术人员,其中包括973首席科学家1名,长江学者1名及中科院百人计划2名。发表论文288篇,出版著作4本,获省部级奖励2项。

四、项目简介

多云多雨地区指的是年平均降水量不小于800mm、气候湿润、降水丰沛、年晴天数小于50天、常年云雨覆盖的包括陆地与海洋的广大湿润地区,也是自然灾害频发和环境演变最快的地区。卫星遥感是全球和区域性地表环境监测的重要技术,普通光学卫星受到多云多雨天气条件的制约无法连续观测,而具有全天时、全天候观测能力的雷达遥感技术成为了多云多雨环境遥感监测的核心技术。受卫星数据匮乏和微波散射机理不明、大气和地表复杂多变以及工程化应用技术发展滞后等因素影响,多云多雨环境下遥感监测是长期困扰遥感届的一个重大难题,尤其是我国雷达遥感技术的发展长期落后于美欧等先进国家。自2000年开始,该项目团队积极参与国家重点研发计划,开展多云多雨环境遥感关键技术研究,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕“多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升。主要创新成果包括:

1)创建多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术

依托中国华南地区第一个雷达遥感地面站,构建了雷达和光学影像一体化融合的理论框架,揭示了典型雷达目标散射机理和性质,为多云多雨地区遥感监测提供数据支撑和理论基础。

2)研发复杂多变环境下综合遥感信息提取技术

发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术,建立以潮流和海浪数值预报为支撑的海洋环境保障服务系统。为遥感监测技术高精度、多领域、大范围的应用奠定了基础。

 (3) 研建了集地质学、生态学、冰川学、湖泊学等多学科协同分析的遥感应用平台

研建了面向工程化应用的遥感信息提取平台,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学和湖泊学协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,在行业、区域的业务应用系统建设运行以及国家重大任务和国际事务中发挥了重要作用。

项目培育了大批专业技术人才,包括973首席科学家1名,长江学者1名,中科院百人计划2名。发表论文288篇(SCI论文162篇),其中包括Science AdvancesScientific ReportRemote Sensing of Environment等行业顶级期刊,出版专著4本,获省部级奖励2项。构建了多云多雨地区遥感监测理论、方法和应用体系,为香港和中国南方及周边地区的政府与民间机构提供卫星遥感数据与信息增值服务,取得了巨大的社会效益和国际影响力,同行专家组鉴定一致认为该项目多项技术达到国际领先、总体达到国际先进水平。

五、客观评价

1、鉴定评价:

2017年1112日,由科技部国家遥感中心在深圳组织的关于《多云多雨环境遥感监测关键技术与应用》研究成果鉴定会,以郭仁忠院士为组长的鉴定专家小组一致认为,本研究成果整体达到国际先进水平,其中光学与雷达数据“时---角”一体化融合模型与方法、大型线状地物形变InSAR稳健估计的研究达到国际领先水平,在粤港澳大湾区建设和“一带一路”等国家重大发展战略中具有广泛应用前景。[2-3]

2、学术评价:

中国科学院院士陈俊勇在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“结合作者从事雷达遥感和雷达干涉测量技术研究工作积累的研究成果和实际经验,将这样一个应用前景广阔的前沿技术从几个基本方面系统的介绍给读者,对于INSAR技术的研究和应用发展定会起到积极作用,该书不仅适合遥感领域教育和科研工作者,而且值得推荐给空间大地测量、地球物理等诸多领域的教育和科技工作者阅读。”

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“在国外同领域理论研究相对成熟,应用拓展迅速的背景下,期望本书的出版能够起到推波助澜的作用,在推动InSAR技术在我国的理论研究和应用研究推广方面发挥应有的作用,并且为我国自主开发的雷达观测卫星的计划和发展相关的高新产业打下一定的基础”。

中国工程院院士孙九林在《微波遥感农业应用研究-水稻生长监测》专著中评价:“本书作者结合多年从事微波遥感应用研究的经验,基于大量第一手实验资料,围绕用微波遥感监测水稻生长这一主题,介绍了微波遥感对水稻生长监测的原理、数据采集、处理方法和系统设计,并有预见性地提出了微波遥感在农业领域应用的前景。值此书出版之际,我愿意将其推荐给广大读者,希望该书将为推动我国微波遥感事业的发展,特别是其在现代农业中的应用起到积极作用。”

中国科学院院士郭华东在《星载雷达干涉测量及时间序列分析的原理、方法与应用》专著中评价:“在当前多时相干涉雷达技术研究不断深入和产业化的今天,概述所展示的理论研究和相关技术方法无疑将对我国干涉雷达理论、技术和应用的发展起到有益的促进和带动作用。”

美国科学院院士、亚利桑那州立大学Fotheringham教授及其团队多次引用项目成果,他们发表在国际期刊《Ann Regional Science》(2015)的论文认为针对资料融合问题不管是在全局模型还是在局部模型中引入时间信息都是让人非常感兴趣的思路,并在时空带宽构造方面对时空统计模型进行改进。

3、重要科技奖励:

“南海及邻近海域藻花形成演变过程机制与遥感监测方法”获2013年度“广东省科技进步奖”一等奖,授奖单位:广东省人民政府,证书号:A02-0-1-02-R03

“遥感考古与数字遗产保护前沿技术及应用”获2017年度“测绘科技进步奖”二等奖,授奖单位:中国测绘地理信息学会

六、推广应用、经济效益和社会效益

1、推广应用

应用单名称

应用技术

应用起止时间
由月/年至月/

应用单位
联络人及电话

应用情况

北京方致科技股份有限公司

InSAR监测太原市地表形

5/20177/2017

葛春青/18612535022

区域行全覆盖、长时间连续的形变监测,数据理效率高,精度达毫米

香港渔农自然护理署

 

香港近岸潮流预测结果

 

6/20155/2016

Joanne Lee/2150 6808

用于渔农署进行香港近岸渔业承载力的分析

门特别行政区政府地图绘制及地籍局

填海区地面沉降监测与评估

4/200812/2008

余家敏/+853 87991601

InSAR术普遍能获得本澳的土地形变信息并有助于对全澳地区进行长期监测

广东测绘地理信息产业术创新联盟

珠三角土地变化遥感动态监测业务化

1/2013至今

胜华/13609732501

整体上提高了珠三角区域遥感数据的土地覆盖分类精度为城市规划土地管理生态资源优化配置等提供了重要的数据基础

新疆神华矿业有限公司

煤田火区地面塌陷雷达探警技

1/200611/2011

郭衍游/18511305605

已在神华乌达矿区的煤火监测和综合治理中得到推广应用并取得了良好的经济效益和社会效益

江西省基础地理信息中心

InSAR滑坡灾害监测技术

1/2012至今

顾华奇/18970073860

Skysense软件提取的高精度DEM数据和形变信息已经应用于南昌市地面沉降滑坡地铁沿线沉降等地质灾害的普

 

2、社会效益

项目成果引领了热带与亚热带多云多雨环境下遥感基础研究的发展和空间对地观测技术的进步,推动了区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,为国家空间基础设施支撑粤港澳大湾区和“一带一路”国家重大战略的实施提供了技术支持。

项目成果已经在中国南方多云多雨地区11个行业,8个省、市、特别行政区广泛使用,并推广到青藏高原对全球变化下的区域响应进行研究。

项目成果在粤港澳大湾区得到了全面应用,雷达与光学相互融合的遥感技术对自然灾害、农业、生态环境等领域实现了全面的监测,发起了珠江三角洲区域环境遥感会议,提高了粤港澳大湾区对自然灾害和环境恶化的应对能力,产生巨大的社会效益。

项目成果在InSAR形变地质灾害监测领域得到了充分应用,揭示了大型线状地物、填海区、冻土区、重大基础设施动态变化特性,首次提出了城市基础设施健康诊断(城市CT)的先进理念,受到各大媒体的争相报导,将InSAR遥感技术带向产业化、工程化应用。

作为中国科技对外交流的窗口,项目成果得到了国际同行的高度认可,支持了联合国亚太经社会第三世界国家的防灾减灾,开展联合国教科文组织行动计划下的第三世界国家雷达干涉遗产保护研究,提升了国家形象和国际影响力。

 

七、主要知识产权

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

专利有效状态

计算机软 件著作

天顺遥感软

2017SR 079503

20170315

1664 787

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

天顺遥感变化 检测软

2017SR 107916

20170410

1693 200

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

星载SAR考古 信息增强与监 测系统V1.0

2015SR 260102

20151215

1147 188

中国科学院遥 感与数字地球研究所

中国科学院遥 感与数字地球研究所

其他有 效的知 识产

 

八、主要完成人及完成人关系说明

该项目是由香港中文大学、中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学院遥感与数字地球研究所、洪都天顺(深圳)科技有限公司合作完成。本项目主要完成人共9人,其中林珲、黄波、潘家祎、马培峰、张鸿生、李刚都来自香港中文大学,江利明来自中国科学院测量与地球物理研究所,陈富龙来自中国科学院遥感与数字地球研究所,江利明是林珲教授指导的博士生,他和陈富龙都曾经在香港中文大学太空与地球信息科学研究所由林珲教授指导从事过博士后研究工作,严伟来自洪都天顺(深圳)科技有限公司,与林珲教授合作申请香港特区政府研究基金,共同开发天顺遥感软件系统。

项目负责人自2000年开始,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,引领了粤港澳大湾区高校、企业、研究机构、政府之间的合作交流。

 

姓名

行政职务

技术职称

工作单位

完成单位

对本项目贡献

排名

林珲

所长

教授

香港中文大学

香港中文大学

作为项目负责人,全面负责了总体研究方案设计、制定技术路线和实施方案。从多云多雨环境遥感概念的提出,到负责开展项目技术攻关、算法创新、产品研制和区域应用示范,再到推动区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,构建了针对我国典型多云多雨环境的自然灾害、农业、生态环境监测技术体系。为表彰其在多云多雨遥感领域研究中做出的贡献,2009获颁年亚洲遥感协会杰出贡献奖;为表彰其在地理学和遥感学领域的杰出贡献,2017年获颁美国地理学家协会(The American Association of Geographers,简称AAG)米勒奖,是首位来自亚洲院校与科研机构的遥感学家获此殊荣。为本项目投入的工作量占本人工作量的90%

1

黄波

副所

教授

香港中文大学

香港中文大学

提出了雷达和光学遥感数据时空表达和融合的理论与方法,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,建立了面向一体化影像融合的遥感影像特征提取与选择的通用框架,为解决多源高维数据本征维数的快速识别、特征提取与选择提供一种有效的参考方法。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

2

潘家祎


副教授

香港中文大学

香港中文大学

研发出了风暴潮、海浪、潮汐与潮流多参数一体化数值预报系统,可实时对公众发布香港近岸的72小时的风暴潮水位,潮流、海浪预测信息,协助渔农署进行香港近岸渔业承载能力分析,有效地提供公众海洋信息服务。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

3

江利明


研究员

中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所

在深入研究城市典型地物雷达后向散射特性、雷达遥感城市不透水层估算和变化检测以及小基线集PSI地形形变反算法基础上,完成了香港城市地表形变、城区变化以及城市不透水层监测等城市环境遥感监测和分析研究工作,研究成果对城市规划、环境管理以及灾害预警和防治具有十分重要的意义,已被香港和澳门多个政府部门和工业界采用。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

4

陈富龙


研究员

中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所

提出了多极化SAR反演城市地表沉降及城市群PS-InSAR监测理念,分析并攻克了卫星轨道误差、大气延迟效应和单一控制点联合反演等关键技术;倡导并提出了适应于大型线状人工地物、城市文化遗产病害监测与健康诊断的PS-InSAR模型;发展了冻土环境大型基建微形变多基线雷达干涉监测技术。成果获2011年度亚洲遥感协会Shunji Murai Award2017年度测绘科技进步二等奖。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

 

5

马培峰


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

研究了高分辨率SAR影像中InSAR大气延迟由高层建筑引起的空间异质特性问题,针对多云多雨地区大气误差严重的问题,构建了集混合构网、M估计和岭估计为一体的时间序列InSAR形变反演技术,解决了形变测量精度低和稳定性差的问题,形成了多云多雨环境形变监测的稳健估计方法,并作为技术负责人研发了国内第一套InSAR软件,并成功商业化。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

6

张鸿生


副教授

香港中文大学

香港中文大学

已建立基于SAR遥感和光学遥感数据提取多云多雨地区城市不透水层的遥感融合技术框架。该技术通过数据层、特征层和决策层三个不同层次综合融合单极化、双极化和全极化的SAR数据与多光谱数据,并通过极化特征、光谱特征和空间特征的提取与融合,进行不同尺度的城市不透水层的特征分析与提取。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

7

严伟

董事


洪都天(深圳)科技有限公司

洪都天(深圳)科技有限公司

针对目前国内商用InSAR软件完全依赖进口的问题,研建了具有高精度、高效率、高灵活性的天顺遥感软件,通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,实现了全部在轨SAR卫星处理支持,。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

8

李刚


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

使用高分辨率影像雷达干涉测量方法获取青藏高原内部,喜马拉雅山,西昆仑山,喀喇昆仑及帕米尔高原等地区的高分辨率冰川物质平衡信息。从科学意义上验证了学界提出的喀喇昆仑异常并指出异常中心位于西昆仑山,对多云多雨地区冰冻圈观测提供了新观测方案,也为该地区水资源管理,灾害评估等提供了重要支撑数据。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

9

 

 

九、主要完成单位及创新推广贡献

1、香港中文大学

本单位是本项目的主持单位及主要完成单位。负责多云多雨环境遥感监测项目技术创新的总体规划和研究策略,在项目研究中,对关键技术进行决策、审查、把关工作,提出并负责该项目的研究方向;负责该项目多云多雨环境遥感监测应用技术路线、关键技术、示范应用等的数据分析研究;协调各完成单位之间分工,在人、财、物方面确保了本研究项目顺利实施,并取得预期效果。

围绕“多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,建立多云多雨地区星载雷达信号传输中大气延迟特性分析模型,揭示了中分辨率和高分辨率SAR影像中大气延迟的时空分布特性和地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术以及高清度近岸动力环境预测系统,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学、湖泊学的协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,实现了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,使得多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,并将技术服务于国际社会,产生了巨大的社会效益和国际影响力。

2中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所作为项目主要完成单位,在本项目城市雷达遥感、地面沉降SAR干涉测量等研究方面投入了充足力量,为项目的实施提供了良好的软硬件环境,并积极推广科研成果的应用,实现了项目提出的工作目标。

1)在干涉雷达图像高精度配准、复空间去噪处理、海气作用大气相位延迟改正等关键技术取得突破的基础上,建立了面向多云多雨地区复杂地理环境下的星载InSAR高精度数据处理与分析技术体系,为本项目InSAR软件研发和行业应用提供了技术方法支撑;

2)深入研究和分析了城市典型地物的雷达回波强度和相干特性,归纳总结地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,为基于多维SAR影像的城市雷达遥感研究奠定了理论基础;

3)在国际上首次提出了基于雷达遥感数据的城市不透水层亚象元自动估算方法,并发展了融合两类雷达后向散射特征的城区非监督变化检测新方法,这些系统性研究拓展了雷达遥感领域的研究方向,在多云多雨地区城市环境监测与评估方面具有突出的应用推广前景。

3中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所作为项目主要完成单位,在城市地质灾害,大型基础设施以及文化遗产病害等雷达遥感动态监测与评估领域保持国际前沿,并与国际一流团队建立了双边或多边合作。以此为基础,该研究所投入了充足研究力量,结合我国“一带一路”设施联通与民心相通战略,针对国内外城市地表沉降、城市经济圈大型基础设施异常形变、以及大型文化遗产地可持续发展评估等应用,依照项目任务开展了专题组织、研究和实施;通过吸收国内外先进技术,关键、前沿技术攻关与理论研究,实现了项目提出的工作目标。

4洪都天深圳科技有限公司

洪都天顺(深圳)科技有限公司作为项目的主要完成单位,与香港中文大学一起合作研发了国内第一款商用InSAR处理软件-Skysense,并负责商业推广应用,Skysense通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,核心组件MT-InSAR模块采用OpenMPGPU并行加速技术对海量大数据的快速处理,实现了全部在轨SAR卫星处理支持。通过对与香港中文大学合作模式的探索,建立了粤港澳大湾区产学研用合作共赢新模式,也为其它产学研科技公司发展起到了典范作用。

一、项目名称

多云多雨环境遥感监测关键技术与应用

二、推荐单位

香港特别行政区政府创新科技署

三、提名意见

此项目建立了多云多雨地区量化遥感监测的理论框架,研发了一套应用于复杂大气和地表监测的综合遥感信息提取系统,为多云多雨地区的高精密,多领域,大范围遥感监测奠定了技术基础。

传统的遥感监测技术无法穿透云、雨和雾,难以持续观测阴雨天气地区的情况。此项目在解决上述的关键问题上取得了重大的技术突破,开发了一套可在阴雨天气下运作的陆地和海洋遥感监测系统,为香港,华南及周边地区的政府和地方组织提供卫星遥感数据及相关服务,在城市规划、遗迹保护、防灾减灾及国土资源管理等方面提供重要的技术支持。

由于合成孔径雷达(SAR)传感器发展困难,而且成本高昂,它们在中国发射的卫星中所占的比例很小。目前,中国只有一颗卫星在轨道上运行,当自然灾害发生在阴雨天气地区时无法进行实时监测。因此,项目研究的SAR卫星技术对这方面的发展相当关键。

除了技术上的贡献外,此项目对11个工业,8个区域或省级商业应用系统的建设和营运提供了重要的支持,亦发起及举办6个关于多云多雨地区遥感监测的地区及国际学术会议。

项目成果在粤港澳大湾区全面实施,持续监测该地区在自然灾害,农业和生态环境方面的变化。项目亦培育了大批专业技术人员,其中包括973首席科学家1名,长江学者1名及中科院百人计划2名。发表论文288篇,出版著作4本,获省部级奖励2项。

四、项目简介

多云多雨地区指的是年平均降水量不小于800mm、气候湿润、降水丰沛、年晴天数小于50天、常年云雨覆盖的包括陆地与海洋的广大湿润地区,也是自然灾害频发和环境演变最快的地区。卫星遥感是全球和区域性地表环境监测的重要技术,普通光学卫星受到多云多雨天气条件的制约无法连续观测,而具有全天时、全天候观测能力的雷达遥感技术成为了多云多雨环境遥感监测的核心技术。受卫星数据匮乏和微波散射机理不明、大气和地表复杂多变以及工程化应用技术发展滞后等因素影响,多云多雨环境下遥感监测是长期困扰遥感届的一个重大难题,尤其是我国雷达遥感技术的发展长期落后于美欧等先进国家。自2000年开始,该项目团队积极参与国家重点研发计划,开展多云多雨环境遥感关键技术研究,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕“多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升。主要创新成果包括:

1)创建多云多雨地区的遥感数据融合和雷达散射机理分析技术

依托中国华南地区第一个雷达遥感地面站,构建了雷达和光学影像一体化融合的理论框架,揭示了典型雷达目标散射机理和性质,为多云多雨地区遥感监测提供数据支撑和理论基础。

2)研发复杂多变环境下综合遥感信息提取技术

发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术,建立以潮流和海浪数值预报为支撑的海洋环境保障服务系统。为遥感监测技术高精度、多领域、大范围的应用奠定了基础。

 (3) 研建了集地质学、生态学、冰川学、湖泊学等多学科协同分析的遥感应用平台

研建了面向工程化应用的遥感信息提取平台,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学和湖泊学协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,在行业、区域的业务应用系统建设运行以及国家重大任务和国际事务中发挥了重要作用。

项目培育了大批专业技术人才,包括973首席科学家1名,长江学者1名,中科院百人计划2名。发表论文288篇(SCI论文162篇),其中包括Science AdvancesScientific ReportRemote Sensing of Environment等行业顶级期刊,出版专著4本,获省部级奖励2项。构建了多云多雨地区遥感监测理论、方法和应用体系,为香港和中国南方及周边地区的政府与民间机构提供卫星遥感数据与信息增值服务,取得了巨大的社会效益和国际影响力,同行专家组鉴定一致认为该项目多项技术达到国际领先、总体达到国际先进水平。

五、客观评价

1、鉴定评价:

2017年1112日,由科技部国家遥感中心在深圳组织的关于《多云多雨环境遥感监测关键技术与应用》研究成果鉴定会,以郭仁忠院士为组长的鉴定专家小组一致认为,本研究成果整体达到国际先进水平,其中光学与雷达数据“时---角”一体化融合模型与方法、大型线状地物形变InSAR稳健估计的研究达到国际领先水平,在粤港澳大湾区建设和“一带一路”等国家重大发展战略中具有广泛应用前景。[2-3]

2、学术评价:

中国科学院院士陈俊勇在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“结合作者从事雷达遥感和雷达干涉测量技术研究工作积累的研究成果和实际经验,将这样一个应用前景广阔的前沿技术从几个基本方面系统的介绍给读者,对于INSAR技术的研究和应用发展定会起到积极作用,该书不仅适合遥感领域教育和科研工作者,而且值得推荐给空间大地测量、地球物理等诸多领域的教育和科技工作者阅读。”

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁在《雷达干涉测量-原理与信号处理基础》专著中评价:“在国外同领域理论研究相对成熟,应用拓展迅速的背景下,期望本书的出版能够起到推波助澜的作用,在推动InSAR技术在我国的理论研究和应用研究推广方面发挥应有的作用,并且为我国自主开发的雷达观测卫星的计划和发展相关的高新产业打下一定的基础”。

中国工程院院士孙九林在《微波遥感农业应用研究-水稻生长监测》专著中评价:“本书作者结合多年从事微波遥感应用研究的经验,基于大量第一手实验资料,围绕用微波遥感监测水稻生长这一主题,介绍了微波遥感对水稻生长监测的原理、数据采集、处理方法和系统设计,并有预见性地提出了微波遥感在农业领域应用的前景。值此书出版之际,我愿意将其推荐给广大读者,希望该书将为推动我国微波遥感事业的发展,特别是其在现代农业中的应用起到积极作用。”

中国科学院院士郭华东在《星载雷达干涉测量及时间序列分析的原理、方法与应用》专著中评价:“在当前多时相干涉雷达技术研究不断深入和产业化的今天,概述所展示的理论研究和相关技术方法无疑将对我国干涉雷达理论、技术和应用的发展起到有益的促进和带动作用。”

美国科学院院士、亚利桑那州立大学Fotheringham教授及其团队多次引用项目成果,他们发表在国际期刊《Ann Regional Science》(2015)的论文认为针对资料融合问题不管是在全局模型还是在局部模型中引入时间信息都是让人非常感兴趣的思路,并在时空带宽构造方面对时空统计模型进行改进。

3、重要科技奖励:

“南海及邻近海域藻花形成演变过程机制与遥感监测方法”获2013年度“广东省科技进步奖”一等奖,授奖单位:广东省人民政府,证书号:A02-0-1-02-R03

“遥感考古与数字遗产保护前沿技术及应用”获2017年度“测绘科技进步奖”二等奖,授奖单位:中国测绘地理信息学会

六、推广应用、经济效益和社会效益

1、推广应用

应用单名称

应用技术

应用起止时间
由月/年至月/

应用单位
联络人及电话

应用情况

北京方致科技股份有限公司

InSAR监测太原市地表形

5/20177/2017

葛春青/18612535022

区域行全覆盖、长时间连续的形变监测,数据理效率高,精度达毫米

香港渔农自然护理署

 

香港近岸潮流预测结果

 

6/20155/2016

Joanne Lee/2150 6808

用于渔农署进行香港近岸渔业承载力的分析

门特别行政区政府地图绘制及地籍局

填海区地面沉降监测与评估

4/200812/2008

余家敏/+853 87991601

InSAR术普遍能获得本澳的土地形变信息并有助于对全澳地区进行长期监测

广东测绘地理信息产业术创新联盟

珠三角土地变化遥感动态监测业务化

1/2013至今

胜华/13609732501

整体上提高了珠三角区域遥感数据的土地覆盖分类精度为城市规划土地管理生态资源优化配置等提供了重要的数据基础

新疆神华矿业有限公司

煤田火区地面塌陷雷达探警技

1/200611/2011

郭衍游/18511305605

已在神华乌达矿区的煤火监测和综合治理中得到推广应用并取得了良好的经济效益和社会效益

江西省基础地理信息中心

InSAR滑坡灾害监测技术

1/2012至今

顾华奇/18970073860

Skysense软件提取的高精度DEM数据和形变信息已经应用于南昌市地面沉降滑坡地铁沿线沉降等地质灾害的普

 

2、社会效益

项目成果引领了热带与亚热带多云多雨环境下遥感基础研究的发展和空间对地观测技术的进步,推动了区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,为国家空间基础设施支撑粤港澳大湾区和“一带一路”国家重大战略的实施提供了技术支持。

项目成果已经在中国南方多云多雨地区11个行业,8个省、市、特别行政区广泛使用,并推广到青藏高原对全球变化下的区域响应进行研究。

项目成果在粤港澳大湾区得到了全面应用,雷达与光学相互融合的遥感技术对自然灾害、农业、生态环境等领域实现了全面的监测,发起了珠江三角洲区域环境遥感会议,提高了粤港澳大湾区对自然灾害和环境恶化的应对能力,产生巨大的社会效益。

项目成果在InSAR形变地质灾害监测领域得到了充分应用,揭示了大型线状地物、填海区、冻土区、重大基础设施动态变化特性,首次提出了城市基础设施健康诊断(城市CT)的先进理念,受到各大媒体的争相报导,将InSAR遥感技术带向产业化、工程化应用。

作为中国科技对外交流的窗口,项目成果得到了国际同行的高度认可,支持了联合国亚太经社会第三世界国家的防灾减灾,开展联合国教科文组织行动计划下的第三世界国家雷达干涉遗产保护研究,提升了国家形象和国际影响力。

 

七、主要知识产权

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

专利有效状态

计算机软 件著作

天顺遥感软

2017SR 079503

20170315

1664 787

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

天顺遥感变化 检测软

2017SR 107916

20170410

1693 200

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

洪都天顺(深 圳)科技有限 公司;林珲 ;马培峰;杨 侨聪;叶关根 ;严伟

其他有 效的知 识产

计算机软 件著作

星载SAR考古 信息增强与监 测系统V1.0

2015SR 260102

20151215

1147 188

中国科学院遥 感与数字地球研究所

中国科学院遥 感与数字地球研究所

其他有 效的知 识产

 

八、主要完成人及完成人关系说明

该项目是由香港中文大学、中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学院遥感与数字地球研究所、洪都天顺(深圳)科技有限公司合作完成。本项目主要完成人共9人,其中林珲、黄波、潘家祎、马培峰、张鸿生、李刚都来自香港中文大学,江利明来自中国科学院测量与地球物理研究所,陈富龙来自中国科学院遥感与数字地球研究所,江利明是林珲教授指导的博士生,他和陈富龙都曾经在香港中文大学太空与地球信息科学研究所由林珲教授指导从事过博士后研究工作,严伟来自洪都天顺(深圳)科技有限公司,与林珲教授合作申请香港特区政府研究基金,共同开发天顺遥感软件系统。

项目负责人自2000年开始,在863计划等12个国家与省部级科研项目的支持下,联合国内3家产学研用单位,围绕多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术主线开展技术攻关,构建了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,实现了多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,引领了粤港澳大湾区高校、企业、研究机构、政府之间的合作交流。

 

姓名

行政职务

技术职称

工作单位

完成单位

对本项目贡献

排名

林珲

所长

教授

香港中文大学

香港中文大学

作为项目负责人,全面负责了总体研究方案设计、制定技术路线和实施方案。从多云多雨环境遥感概念的提出,到负责开展项目技术攻关、算法创新、产品研制和区域应用示范,再到推动区域特色遥感监测技术的业务化和产业化应用,构建了针对我国典型多云多雨环境的自然灾害、农业、生态环境监测技术体系。为表彰其在多云多雨遥感领域研究中做出的贡献,2009获颁年亚洲遥感协会杰出贡献奖;为表彰其在地理学和遥感学领域的杰出贡献,2017年获颁美国地理学家协会(The American Association of Geographers,简称AAG)米勒奖,是首位来自亚洲院校与科研机构的遥感学家获此殊荣。为本项目投入的工作量占本人工作量的90%

1

黄波

副所

教授

香港中文大学

香港中文大学

提出了雷达和光学遥感数据时空表达和融合的理论与方法,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,建立了面向一体化影像融合的遥感影像特征提取与选择的通用框架,为解决多源高维数据本征维数的快速识别、特征提取与选择提供一种有效的参考方法。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

2

潘家祎


副教授

香港中文大学

香港中文大学

研发出了风暴潮、海浪、潮汐与潮流多参数一体化数值预报系统,可实时对公众发布香港近岸的72小时的风暴潮水位,潮流、海浪预测信息,协助渔农署进行香港近岸渔业承载能力分析,有效地提供公众海洋信息服务。为本项目投入的工作量占本人工作量的80%

3

江利明


研究员

中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所

在深入研究城市典型地物雷达后向散射特性、雷达遥感城市不透水层估算和变化检测以及小基线集PSI地形形变反算法基础上,完成了香港城市地表形变、城区变化以及城市不透水层监测等城市环境遥感监测和分析研究工作,研究成果对城市规划、环境管理以及灾害预警和防治具有十分重要的意义,已被香港和澳门多个政府部门和工业界采用。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

4

陈富龙


研究员

中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所

提出了多极化SAR反演城市地表沉降及城市群PS-InSAR监测理念,分析并攻克了卫星轨道误差、大气延迟效应和单一控制点联合反演等关键技术;倡导并提出了适应于大型线状人工地物、城市文化遗产病害监测与健康诊断的PS-InSAR模型;发展了冻土环境大型基建微形变多基线雷达干涉监测技术。成果获2011年度亚洲遥感协会Shunji Murai Award2017年度测绘科技进步二等奖。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

 

5

马培峰


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

研究了高分辨率SAR影像中InSAR大气延迟由高层建筑引起的空间异质特性问题,针对多云多雨地区大气误差严重的问题,构建了集混合构网、M估计和岭估计为一体的时间序列InSAR形变反演技术,解决了形变测量精度低和稳定性差的问题,形成了多云多雨环境形变监测的稳健估计方法,并作为技术负责人研发了国内第一套InSAR软件,并成功商业化。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

6

张鸿生


副教授

香港中文大学

香港中文大学

已建立基于SAR遥感和光学遥感数据提取多云多雨地区城市不透水层的遥感融合技术框架。该技术通过数据层、特征层和决策层三个不同层次综合融合单极化、双极化和全极化的SAR数据与多光谱数据,并通过极化特征、光谱特征和空间特征的提取与融合,进行不同尺度的城市不透水层的特征分析与提取。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

7

严伟

董事


洪都天(深圳)科技有限公司

洪都天(深圳)科技有限公司

针对目前国内商用InSAR软件完全依赖进口的问题,研建了具有高精度、高效率、高灵活性的天顺遥感软件,通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,实现了全部在轨SAR卫星处理支持,。为本项目投入的工作量占本人工作量的60%

8

李刚


副研究员

香港中文大学

香港中文大学

使用高分辨率影像雷达干涉测量方法获取青藏高原内部,喜马拉雅山,西昆仑山,喀喇昆仑及帕米尔高原等地区的高分辨率冰川物质平衡信息。从科学意义上验证了学界提出的喀喇昆仑异常并指出异常中心位于西昆仑山,对多云多雨地区冰冻圈观测提供了新观测方案,也为该地区水资源管理,灾害评估等提供了重要支撑数据。为本项目投入的工作量占本人工作量的70%

9

 

 

九、主要完成单位及创新推广贡献

1、香港中文大学

本单位是本项目的主持单位及主要完成单位。负责多云多雨环境遥感监测项目技术创新的总体规划和研究策略,在项目研究中,对关键技术进行决策、审查、把关工作,提出并负责该项目的研究方向;负责该项目多云多雨环境遥感监测应用技术路线、关键技术、示范应用等的数据分析研究;协调各完成单位之间分工,在人、财、物方面确保了本研究项目顺利实施,并取得预期效果。

围绕“多云多雨地区的遥感资料融合和雷达散射机理分析技术、复杂多变环境下综合遥感信息提取技术与多学科交叉的工程应用技术”主线开展技术攻关,建立多云多雨地区星载雷达信号传输中大气延迟特性分析模型,揭示了中分辨率和高分辨率SAR影像中大气延迟的时空分布特性和地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,突破了传统多源遥感面向单属性融合的局限,建立了遥感影像全属性一体化融合的理论框架与技术体系,发展了SAR和光学遥感大气矫正理论,创建了复杂多变环境下陆地和海洋综合遥感信息提取技术以及高清度近岸动力环境预测系统,研发了遥感监测信息与地质学、生态学、冰川学、湖泊学的协同解译和分析技术,构建了遥感与区域地球系统科学交叉研究理论体系,实现了针对多云多雨地区综合遥感监测理论、方法和应用体系,使得多云多雨地区遥感监测水平跨越式的提升,并将技术服务于国际社会,产生了巨大的社会效益和国际影响力。

2中国科学院测量与地球物理研究所

中国科学院测量与地球物理研究所作为项目主要完成单位,在本项目城市雷达遥感、地面沉降SAR干涉测量等研究方面投入了充足力量,为项目的实施提供了良好的软硬件环境,并积极推广科研成果的应用,实现了项目提出的工作目标。

1)在干涉雷达图像高精度配准、复空间去噪处理、海气作用大气相位延迟改正等关键技术取得突破的基础上,建立了面向多云多雨地区复杂地理环境下的星载InSAR高精度数据处理与分析技术体系,为本项目InSAR软件研发和行业应用提供了技术方法支撑;

2)深入研究和分析了城市典型地物的雷达回波强度和相干特性,归纳总结地物后向散射特性的空间分异特征和时相变化规律,为基于多维SAR影像的城市雷达遥感研究奠定了理论基础;

3)在国际上首次提出了基于雷达遥感数据的城市不透水层亚象元自动估算方法,并发展了融合两类雷达后向散射特征的城区非监督变化检测新方法,这些系统性研究拓展了雷达遥感领域的研究方向,在多云多雨地区城市环境监测与评估方面具有突出的应用推广前景。

3中国科学院遥感与数字地球研究所

中国科学院遥感与数字地球研究所作为项目主要完成单位,在城市地质灾害,大型基础设施以及文化遗产病害等雷达遥感动态监测与评估领域保持国际前沿,并与国际一流团队建立了双边或多边合作。以此为基础,该研究所投入了充足研究力量,结合我国“一带一路”设施联通与民心相通战略,针对国内外城市地表沉降、城市经济圈大型基础设施异常形变、以及大型文化遗产地可持续发展评估等应用,依照项目任务开展了专题组织、研究和实施;通过吸收国内外先进技术,关键、前沿技术攻关与理论研究,实现了项目提出的工作目标。

4洪都天深圳科技有限公司

洪都天顺(深圳)科技有限公司作为项目的主要完成单位,与香港中文大学一起合作研发了国内第一款商用InSAR处理软件-Skysense,并负责商业推广应用,Skysense通过版本树对资料资源、计算资源和处理方法模块的动态均衡与优化,实现了数据、任务单、模型算法的灵活、高效组织,核心组件MT-InSAR模块采用OpenMPGPU并行加速技术对海量大数据的快速处理,实现了全部在轨SAR卫星处理支持。通过对与香港中文大学合作模式的探索,建立了粤港澳大湾区产学研用合作共赢新模式,也为其它产学研科技公司发展起到了典范作用。




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