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中科院遥感应用研究所遥感空间信息系统研究室介绍

遥感空间信息系统研究室成立于2007年，下设遥感空间信息计算技术、遥感空间信息集成技术、遥感空间信息服务技术和遥感空间信息工程技术、月球巡视与极地遥感、人工智能分析与空间信息分析技术结合进行空间智能框架研究等研究方向。

一、人员结构

1、遥感空间信息系统研究室现有职工11人（在编8人、项目聘用3人；7人具有博士学位、2人具有硕士学位；研究员3名、副研4名、助研4人）

2、博士后、博士生、硕士生共19人

3、共计30人

二、机构与运行系统

1、依托机构：中国科学院遥感应用研究所

2、运行系统：

• 遥感信息计算平台SINCE

• 遥感影像信息提取与分析软件TARIES

• “数字海洋”原型系统

• 数字城市信息共享服务平台

• 面向公众空间信息共享服务平台

• 数字乡村信息服务系统

三、在研项目

1、科技部

• 十一五科技支撑计划重大项目课题：“城镇人居环境改善与保障关键技术研究（2006BAJ02A01）”子课题“城市总体规划的环境影响空间模拟技术研究”（负责人：沈占锋）

• 十一五科技支撑计划重大项目课题：“基于3S和4D的城市规划设计集成技术研究（2006BAJ14B08）”子课题“基于3S和4D的总体规划技术研究”、“基于3S和4D的城镇体系规划技术研究”（负责人：沈占锋）

• 十一五科技支撑计划重大项目课题：“既有建筑综合改造关键技术研究与示范（2006BAJ03A08）”子课题“城市旧住宅区公众参与信息交互平台建设” （负责人：张新）

• 国家高技术研究发展计划（863计划）课题“高分辨率遥感人工地物目标识别与原型系统研发”（2007AA12Z141）（负责人：骆剑承）

• 国家高技术研究发展计划（863计划）课题“海岸带时空演变遥感信息精确提取与分析关键技术（2009AA12Z148）”（负责人：骆剑承）

• 国家863计划专题项目：“基于特征基元的遥感图像挖掘关键技术研究”（2007－2009，编号为：2007AA12Z224）（骆剑承参与，南京师范大学）

• 国家高技术研究发展计划（863计划）重点课题 “XX地区资源与环境遥感监测评价2009AA121XXX”（负责人：沈占锋）

• 国家高技术研究发展计划（863计划）“波谱库计算模型及其遥感信息高精度自动提取技术研究（2009AA12Z123）” （负责人：沈占锋）

• 国家863计划专题项目：“面向高空间分辨率遥感影像的建筑物精确提取与类型识别”（2008-2010）（沈占锋参与，浙江大学）

• 国家863计划目标导向项目：“面向地块的地物类型精细识别技术及其应用”，（2007-2010，2007AA12Z181）（沈占锋参与，中国林业科学研究院）

• 国家高技术研究发展计划（863计划）课题“月面巡视探测器高精度导航定位关键技术研究”（2007AA12Z318）（负责人：刘少创）

• 国家863计划专题项目：“网络环境下海洋灾害时空过程分析关键技术研究” （2008-2010，负责人，张新，2008AA12Z2475537 ）

• 国家863计划专题项目：“面向国家主体功能区划的空间决策支持分析技术” （2009-2010，负责人，陈华斌，2008AA12Z2475541）

2、国家发改委

• 面向区域信息化的遥感空间信息产品产业化（负责人：池天河）

• 天津卫星遥感应用高技术产业化示范工程（负责人：池天河）

3、中国科学院

• 中国科学院支持天津滨海新区建设科技行动计划项目“数字城市信息共享服务系统标准化与示范基地建设” （负责人：池天河）

4、国家自然科学基金项目

• 国家自然科学基金项目“基于指数的多层次遥感专题信息高精度自动提取方法研究（40871203）” （负责人：骆剑承）

• 国家自然科学基金项目：“基于空间语义与面向对象机制的高分辨率遥感图像检索方法研究”（2009-2011，40871189 ）（骆剑承参与，南京师范大学）

• 国家自然科学基金项目“基于特征的高分辨率遥感城市道路网自动提取方法研究”（40601057）（负责人：沈占锋）

• 国家自然科学基金项目“我国月面巡视探测器高精度定位技术基础研究（40671160）”（负责人：刘少创）

• 国家自然科学基金项目“空间智能的理论与应用（JJ060016）”（负责人：黄波）

• 国家自然科学基金项目“无线GIS中的时空查询优化理论与技术” （2009-2011,40871182）（负责人：李红旮）

5、其他项目

• 国家海洋局908项目：“数字海洋原型系统详细设计”（908-03-03-01）（负责人，张新）

• 国家海洋局908项目：“数字海洋原型系统研发”（908-03-03-02）（负责人，张新）

• 深圳市基准房价体系研究(深圳市国土资源和房产管理局,2007-2009) （负责人：黄波）

• 城市土地利用预警体系及政策虚拟实验室建设(国土资源部,深圳市国土资源和房产管理局, 2009-2010) （负责人：黄波）

• Consultancy study to analyse broad land use pattern of Hongkong 2007 (香港中文大学, 2007) （负责人：黄波）

l 新疆自治区政府采购卫星数据处理项目：“对新疆境内SPOT卫星数据处理”（2008-2009）（骆剑承参与，中科院新疆生地所）

• 国家海洋局908专项项目：“WY10区块海岛、海岸带遥感调查与研究”（908－01－WY10）（2006年1月－2008年12月，沈占锋参与，中科院遥感应用研究所）

四、科研方向

立足于遥感空间信息应用领域，基于长期以来连续开展的课题，逐渐形成了遥感空间信息计算技术、遥感空间信息集成技术、遥感空间信息服务技术和遥感空间信息工程技术、月球巡视与极地遥感、人工智能分析与空间信息分析技术结合进行空间智能框架研究等研究方向，组成相应的科研团队。

1、遥感空间信息分析与计算

遥感空间信息分析与计算是骆剑承研究员研究团队的主要研究方向，经长期发展与积累，确立了从空间深度计算到空间主动计算的地学计算理论，重点研究遥感信息提取理论和空间信息分布式计算方法，发展了基于特征基元的遥感信息提取和目标识别方法，建立了遥感生态指标因子提取的理论方法体系，并采用并行分布式计算技术开发了面向网络的遥感空间数据处理分析与服务平台（SINCE），并面向土地覆盖分类、生态环境监测、军事目标识别、城市地理空间信息更新、城镇体系规划、城市防洪决策等领域开展了深入的应用。形成了理论体系、技术方法和行业应用全方位一体化的科研发展模式。

• 遥感空间信息系统体系

遥感空间信息系统（Remotely Sensed Spatial Information System）是实现“遥感数据计算－信息综合集成－应用决策服务”为一体化的技术和应用体系，其2大核心技术为“高性能遥感信息计算技术”和“多源遥感空间信息集成与共享服务技术”。在技术研发上，将研究高性能计算环境下的遥感信息提取与目标识别技术，并突破多源遥感空间信息的综合集成与应用分析技术，开发“遥感信息计算平台、信息共享和决策服务系统”等基础性软件原型，建立相应的空间分析模型库和知识库；在技术应用上，重点围绕“城市规划、区域生态环境保护和可持续发展、海岸带与海洋信息化”等重大应用问题，发展“城市公共信息管理平台、数字海洋原型系统”以及“公众地图服务网”等专业化应用服务系统，为遥感空间信息产业化构筑技术支撑平台，服务于国家、地方和行业重大决策和社会公众广泛需求；通过对以上技术凝练和成果转化，结合应用问题，最终将形成“海岸带遥感综合监测系统、城市人居环境综合评价系统、中亚生态环境遥感综合监测与服务系统”等综合性技术成果。

在遥感空间信息产业链中，遥感空间信息系统是介于遥感信息机理研究和遥感应用研究之间的中间技术环节。“遥感空间信息系统”的研究定位是：在遥感信息机理理论和方法的支撑下，面向区域生态环境监测、国土资源调查以及数字城市建设等重大应用主题，研究遥感空间信息计算、共享和决策服务等共性关键技术，以专业化信息产品为核心构建信息平台和服务系统，为政府、行业、公众等提供遥感空间信息服务支持。遥感空间信息系统包含两大核心技术：高性能遥感空间信息计算技术以及多源遥感空间信息集成与共享服务技术。

在学术研究方向上，通过“十一五”的发展，抓住机遇，在可持续发展科学发展观的指导下，围绕西部生态环境监测、农林国土资源调查以及东部数字城市和数字海洋建设等重大需求，研究“高性能遥感信息计算、多源遥感空间信息综合集成和共享决策服务”等2大具有公共特性的核心技术，并通过规范化、标准化的顶层设计，探索遥感空间信息工程建设的公共模式；在以上基础上，研发齐全的遥感空间数据产品和具有指导意义的标准规范，发展富有竞争力的遥感空间信息核心技术产品，开发出具有自主知识产权的遥感空间信息计算平台、遥感空间信息共享平台以及空间信息决策服务平台；在应用领域方面，从国家、行业以及地方的重大应用需求出发，重点为“数字城市”、“数字海洋”、“数字国土”、“中亚遥感综合监测”等数字工程建设提供技术支撑，形成一系列专业化的应用示范系统和行业解决方案，同时也为社会公众和国家政府决策提供综合性的遥感空间信息服务支持。

• 遥感信息计算平台SINCE

遥感信息计算平台是以海量遥感影像数据为主要数据源，针对海量影像数据处理、分析与信息提取过程中的大量计算问题，采用集群计算环境，面向具体的应用问题而实现的遥感影像数据处理与计算平台。SINCE（Sensor Information Computer Environment）遥感影像信息计算平台软件是在国家863、国家自然科学基金等项目的支持下，采用Visual C++.NET 2003语言在原有TARIES遥感影像信息提取与分析软件的基础上重新架构开发的集群化遥感影像数据处理与信息计算软件系统。

目前SINCE包括图像处理、信息提取、目标识别和定量遥感四个子系统，以及在其基础上搭建的海岸带遥感与动态监测与服务系统、中亚资源环境遥感综合检测系统与城市人居环境综合评价系统三大应用系统。SINCE在其内部集成了集群计算环境，SINCE的集群计算环境由并行计算环境MPI支持，SINCE环境会自动搜索可用的集群计算节点并由用户决定/智能判断是否应用对应的节点进行计算。SINCE内部的集群计算环境集成了针对不同类型的遥感影像的集群计算分块算法，从而能够提高影像的计算效率。

（1）SINCE真彩色数据处理

SINCE中针对SPOT5影像的真彩色合成的波段模拟功能，该算法亦能推广到其他影像的真彩色合成等应用中。算法采用NASA发布的截至2007.9.25发布的六大类上一千三百余种常见地物的光谱数据与光谱曲线进行地物光谱角匹配方法实现。

（2）SINCE专题信息提取

SINCE平台中的专题信息提取系统针对不同的遥感数据源实现了对多种生态环境因子的提取，包括TM/ETM+高精度水体（湖泊）信息提取、植被信息精确提取、基于MODIS的各种指数计算等。下图为TARIES平台实现的水体提取及指数计算的效果示意图。

（3）SINCE城市人居环境评价

SINCE平台中针对城市规划过程中的不确定性进行专业模型集成，实现不同规划对城镇发展过程的模拟，以及对水、大气、噪声、固废等环境影响的模拟过程。SINCE平台同时提供规划过程中空间信息技术及可视化方面的支持。

2、“数字海洋”原型系统

“数字海洋”原型系统旨在构建一个以908－01海洋调查数据、908-02评价数据、海洋基础地理数据、遥感数据、各类海洋信息产品为基础、海洋基础地理数据以及海洋业务数据为支撑的交互式三维可视化地球球体模型的网络信息系统，实现中国海域海底、水体、海面及海岛海岸带等海洋自然要素、自然现象及其变化过程的数字化再现、预测和预现，突破关键性和前瞻性技术，逐步积累建设经验，为我国海洋开发、管理、决策、权益维护的数字化，为我国海洋事业的可持续性发展，为全面建设“数字海洋”奠定技术基础。

“数字海洋”原型系统的详细设计及其研发内容包括：

(1) “数字海洋”原型系统的整体框架结构研究：开展对系统的功能结构、运行模式、数据框架及软硬件组成等技术内容的研究，建立基于地球球体模型的“数字海洋”原型系统的软件架构；

(2) “数字海洋”原型系统的虚拟可视化技术研究：初步建立基于地球球体模型的三维可视化“数字海洋”仿真模拟环境模块，为实现全息化的海底、水体、海面、海岛、海岸带等海洋自然要素和自然现象的数字化再现、预视预测奠定技术基础；

(3) “数字海洋”原型系统的应用服务技术体系研发：开展网络体系结构、网络信息发布、基于网络的开放式应用服务以及专题应用服务接口等技术内容的详细设计与研发，初步建立基于网络的海洋信息及其产品的可视化展示平台，为国家决策、海洋经济可持续发展、海洋综合管理、国防安全和社会公众等提供便捷直观的科学依据和技术支撑。

从总体上讲，数字海洋原型系统详细设计主要针对2类用户的两种应用模式开发两个版本：B/S版、C/S版。

B/S版(公众版)：

♦ 国家级版本部署在国家海洋信息中心，INTERNET网络域名为www.digitalocean.gov.cn。

♦ 基于B/S体系结构运行于INTERNET,主要功能是通过免费的浏览客户端实现基于球体模型的信息查询与浏览。

♦ 软件运行模式可以下载一个不大（10M以内）的客户端插件。

♦ 展示海底、水体、海面信息。

♦ 实现海岛、海岸带信息网络服务,服务内容包括海岛简介、经济等相关介绍信息，海岸带旅游区、自然保护区等相关信息，供公众浏览、查询；

♦ 公众信息数据动态更新与网络服务，内容包括海表温、海浪、潮汐、、海滨浴场环境等预报信息。

♦ 实现海洋灾害预报信息的网络发布，灾害类型包括台风、风暴潮、海平面上升。

♦ 实现极地大洋科考信息等科普信息的网络发布。

物单产、作物品质、作物长势和土壤墒情的遥感监测方法，建立“数量--质量—环境--过程”四位一体的农田尺度农情监测技术体系。由单产反映数量，品质反映质量，墒情反映生长环境，长势反映数量与质量的形成过程等全方位的农情信息，为基层的农业生产经营管理者提供信息服务，指导生产，实现农业生长的过程控制，并提高中国农业的数字化水平和生产经营管理水平。探索合理的信息服务方式，研发基于WEB的农情信息服务系统，直接向农业生产管理者提供农田尺度的农情信息服务，并使农业生产管理者通过网络实现信息定制与处方生成。

3、区域综合生态遥感

• 数字区域总体设计

数字区域(省、城市、乡村)总体设计以在充分调研区域的信息化发展现状和发展需求为基础，制定出全面、整体和长期的发展规划和从全区域角度出发的顶层设计。明确阶段的建设目标和分期实现的步骤，有序进行建设。避免不同部门建设不平衡带来的相关问题，便于未来各类信息的交换和共享，以及将分散的系统整合成一个有机的整体。《数字区域(省、城市、乡村)规划纲要》主要明确指导思想、建设原则和发展战略，确定总体目标、阶段目标、建设内容和保障体系，为数字区域(省、城市、乡村)建设提供总体发展蓝图，为各级政府单位提供建设依据。

（1）数字城市公共信息共享服务平台：

数字城市公共信息平台是一个高效、集成、可扩展的数字城市公共信息管理工具套件。借助数字城市公共信息平台，可实现多行业信息共享，可为多层次用户提供权威的、标准的城市信息访问服务，从而避免城市信息重复性建设的浪费，解决由于信息标准不统一，数据之间相互矛盾等原因而难以实现城市公共信息共享的问题。

（2）城市空间信息发布与服务平台：

发布与服务平台是满足政府部门对地图信息查询需求而建立的，采用WebGIS技术进行开发实现，提供一个基于B/S体系结构的空间信息查询、发布服务系统。功能主要包括：地图的基本操作；地图图层控制；专题地图展示；元数据查询；综合信息查询统计；地图发布后台管理。城市空间信息资源管理平台实现对城市空间信息资源集成、整合和综合管理：城市空间信息共享与交换平台，通过该平台有权限的用户可对本部门共享的空间数据进行维护更新、上传、下载其它委办局共享的空间数据，实现城市空间信息的共享与交换。城市三维信息平台利用三维虚拟现实等技术，城市三维信息平台模拟实地景观，并且可以进行三维飞行、漫游、空间查询与定位、空间量测、地图标注、重点区域显示等功能，也可以在二维与三维模式之间进行转换。

• 数字乡村信息服务系统

数字乡村信息服务系统是一套为充分展示乡村风貌、加大乡村宣传力度和辅助区域规划整治而设计一套软件系统，通过网络提供科技教育、招商资讯、三维展示、区域规划、空间信息等功能服务，推动新农村信息化建设，辅助提高农民素质和增加农民收入。

新农村信息化网络平台：

遥感信息和空间信息在乡村应用的基础平台，对外提供综合信息查询、发布服务。功能主要包括：农业专家科技咨询；新农村建设成果展示；招商引资、特产推介；远程教育、远程医疗；乡村三维仿真系统。

基于网络的三维仿真系统，是展示地方环境风貌和地理特征的重要窗口。功能主要包括：简单方便的三维操作；栩栩如生的实景模拟；图文并茂的信息链接；方便快捷的信息查询。

• 区域规划整治系统：

利用遥感影像辅助区域规划、模拟区域整治效果，功能主要包括：乡村风貌设计规划；规划整治效果模拟；规划方案对比分析。

• 土地利用管理系统：

实现村镇土地调查信息快速、准确的采集和处理，依托网络平台提供土地信息服务，功能主要包括：农村用地查询统计；土地专题图制作；农业用地变化分析。

4、月球巡视和极地遥感

• 月面巡视探测器（月球车）高精度导航定位和月球高精度测图技术

• 机载集成型遥感制图系统的研制及在不同领域的应用