盘点2022|人地环境遥感实验室年度工作回顾

文摘   2023-01-20 15:45   河南  


2022重点集锦

OUR WORK


岁月更替,硕果累累2022,在孙丹峰教授、许月卿副教授、伦飞副教授、孙强强副教授的核心指导下,团队草地组、国土空间规划与治理组、五龙河流域组、旱地及城市组,围绕草地精细分类、土地系统状态评估、社会-生态系统与三生空间优化、耕地与流域健康、果园年龄及产量制图、土地退化遥感监测、城市遥感等方向,扎实研究、顺利推进,并在课程建设、合作交流、实地调研等方面取得新进展。辞旧迎新之际,特推出重点回顾,以计数过往、凝心聚力、接续奋斗


科研成果




依托国家自然科学基金“耦合植被和土壤表观要素的干旱区土地退化/修复:动态过程、机理机制及优化调控”、“冀北山区“生产-生活-生态”空间演化机理与优化调控研究”、“干旱半干旱区地表植被和土壤要素演化及其生态环境效应研究”,团队成员在Land Degradation & Development、Habitat international、Remote Sensing、中国土地科学、农业工程学报等国内外期刊上发表14篇论文,授权发明专利4项,新增科研立项2个,推动科学问题向下扎根,向上生长。

1

草地小组提出草地系统认知理论框架及基于标准光谱端元空间的光谱融合量化策略,在中国—内蒙古—科尔沁左翼后旗三个尺度的草地类型多级嵌套遥感分类实验中取得较好的结果。基于标准光谱端元空间的光谱融合量化策略有利于构建稳定、具有专业概念支撑的解译框架,能实现草地系统认知框架下光谱数据的规范,从而支撑不同等级的应用和管理需求。

该小组也进一步拓展完善土地系统S型二维状态空间,创新性地构建了植被生产速率指数。耦合标准地表端元空间内的土地覆被功能指数和土壤有机碳构建了地表光谱端元-温度空间内的土地系统状态的三维球杯突变模型。识别稳定和不稳定的状态以及其演化路径,并量化状态的韧性和突变阈值,首次实现了突变理论三维数据模型的突破

2

旱地小组提出了一种基于交叉小波变换的空间SOM映射框架。该框架利用了年内部分植被和土壤相关端元记录的生态意义特征,采用成对的绿色植被和土壤、盐碱地和沙地序列在交叉小波频谱的时间和空间连续域中提取30个交叉小波变换特征,结合四种机器学习方法,选择具有代表性的特征作为SOM映射的探索性协变量,实现旱地土壤有机质制图。

3

城市小组逐步推进夜间灯光、热红外等遥感技术在城市管理领域的深入应用基于人地耦合关系、复杂性科学、土地利用系统等相关理论,采用社会-生态系统耦合视角统一组织城市复杂性结构和动态互馈过程,以识别城市系统协同演化及不确定性分析的主体,建立多尺度城市可持续综合管理理论框架。

4

国土空间规划与治理组改进了乡村聚落的概念框架,基于山区、高原、盆地等多种地貌类型,从内、外维度探究乡村聚落演变的动态特征和时空机制。以地貌类型多样的张家口市为实证研究区,验证地貌类型对乡村聚落演化的多层效应及主导因素,以支撑类型差异的乡村聚落实现可持续发展。

5

五龙河流域小组围绕流域水土资源健康、果粮平衡、湿地系统演化等重要科学议题,结合光谱混合分解模型,利用多季相端元间互作规律,利用决策树方法探究了黄土高原典型区域果园扩张空间演化规律;利用logistics回归模型与BP神经网络,进行果园种植年龄空间制图以及区域果园产量预测的等研究。


课程建设




国土空间规划与治理进展




《国土空间规划与治理进展》课程第一期内容由国土空间规划与治理组成员整理形成《国土空间规划与治理研究生交叉前沿课程专家资料集》,供国内土地资源管理、城乡发展与区域规划、社会发展与治理等相关领域的研究生参考学习,6月份在本公众号上推送后反响热烈。

《国土空间规划与治理进展》课程第二期于11月份正式开讲。作为中国农业大学研究生学科前沿及交叉课程项目孙丹峰教授联合多位专家教师开展国土空间规划与治理前沿领域的一系列讲座,通过理论讲解、方法进展、案例剖析与实践应用等方法,培养和提升学生国土空间规划与治理能力。该课程不仅受到土地科学与技术学院、人文与发展学院、资源与环境学院、水利与水土工程学院、园艺学院、生物学院等的多位博士生选修,还得到多个兄弟院校同学的热情参与。


土地利用遥感信息模型




孙丹峰教授负责的《土地利用遥感信息模型》课程于秋季学期开课,团队多位博士生协助授课,展示近年来遥感应用领域的热点前沿知识及团队研究进展。通过课堂教学和典型土地系统案例剖析,提高研究生对遥感技术与土地利用研究结合的能力培养,推动研究生利用现代信息技术进行资源利用和环境管理的能力。

遥感基础与应用




孙强强副教授和孙丹峰教授负责的《遥感基础与应用》于秋季学期开课。该课程是针对本科生的选修课程,旨在通过课堂理论知识讲解及课程实验教学,培养学生利用遥感技术进行土地资源、农业和资源环境分析的思维及能力,为相关专业学生在专业领域运用遥感等技术手段解决实际问题奠定基础。

生态学基础B与环境经济学




伦飞副教授负责《生态学基础B》和《环境经济学》本科生课程均于秋季学期开课。其中《生态学基础B》是土地学院学生基础课,而《环境经济学》则是专业选修课。两门课程均期望通过理论讲解、案例讨论、小组汇报等方式,培养学生对生态环境领域的认知能力,以期为未来专业研究奠定基础。


专利申报

团队申请通过“一种高温异常区域的识别方法、装置以及存储介质”、“植被生产速率的表征方法、装置以及存储介质”、“多年生植被生长属性的确定方法”、“一种确定草原地上生物量的方法、装置以及存储介质”等4项专利,新增科研立项进展顺利


专刊征集



土地系统是人类土地利用与自然环境(如土壤和地表覆盖)相互作用在陆地上表现的结果。从土地覆盖相互作用的角度理解不同土地系统(农田、森林、牧场等)的状态、响应和影响,有助于减缓和适应不断变化的自然环境和社会生态。因此,对土壤、土地覆被及其相互作用的时空结构和功能进行空间制图、定量评估和长期监测,是土地系统表征迫切需要的研究热点。孙丹峰教授联合孙强强副教授、西北师范大学魏伟教授、澳大利亚墨尔本气象局Chun-Hsu Su研究员作为共同主编,在Remote Sensing期刊进行“遥感在土地系统制图与监测中的应用”主题征稿。
专刊链接:
https://www.mdpi.com/journal/remotesensing/special_issues/H9OU4O9CW1


合作交流

01

团队来访

国家基础地理信息中心田海波副主任、全球地理信息资源部张宏伟主任与彭舒高工等一行9月份到团队调研交流。学院党委刘尚民书记、团队教师、土地系统和国土空间规划与治理团队博士生等参加本次交流会,会议由土地资源系主任孙丹峰教授主持。双方在学科建设、人才交流、平台发展、科研创新、地理基础信息数据应用等工作方面进行汇报交流,就合作意向达成一致,将持续深入推进合作。

自然资源部国土卫星遥感应用中心王光辉副处长、张涛工程师等一行10月份到团队调研交流,孙丹峰教授、孙强强副教授主持会议,团队多名博士生、硕士生参与讨论。双方就已有研究内容、技术优势及合作方向深入探讨,并对接后续工作计划。

国土卫星遥感应用中心资源调查监测部尤淑撑主任、刘爱霞副主任等定期与团队交流土地覆被遥感监测方面进展,持续合作进行高精度遥感季度监测数据的自然资源常态化遥感监测评价体系构建,同时整合双方研究与技术基础,将遥感方法应用于自然资源资产离任审计评价等实际应用。

02

对外交流

由航天宏图信息技术有限公司和华为技术有限公司主办,中国遥感应用协会、中国气象服务协会等单位协办的智慧地球大讲堂邀请孙丹峰教授进行”基于地表光谱端元空间的土地系统表征与建模“主题讲座。孙丹峰教授系统介绍了地表光谱端元空间的土地系统表征及其在不同系统类型的初步运用等内容。

中国地理信息产业协会全球地理信息工作委员会交流会中,孙丹峰教授做“服务全球和可持续发展治理导向的土地系统(分类)理论与制图技术初探”主题报告,系统介绍了土地系统分类与制图相关研究以及地表光谱端元空间下土地系统初步研究。

团队先后与德国莱布尼茨农业景观研究中心Stefan Sieber教授、荷兰阿姆斯特丹自由大学Eric副教授等就流域健康、空间规划、土地利用建模等研究深入讨论,确定后续合作事宜。

03

团队交流

团队大组会与各小组组会横纵交互分享文献前沿,凝练科学问题,探讨研究进展,攻破学术瓶颈,营造成纯粹包容的学术氛围。团队成员在交流中相互配合,求同存异,形成学术研究的合力,实现科学研究落地生根。

团队还致力成为温馨有爱大家庭,乒乓球、羽毛球、网球,拔河,秋游,聚餐……科研学习中的疲惫与紧张正是在这样的“家庭活动”中得以缓解。


调研足迹



聚焦旱地系统



孙丹峰教授一行8月份赴内蒙古自治区兴安盟和通辽市开展专题调研工作,重点围绕兴安盟及通辽市的国土空间规划与山水林田湖草沙综合治理工作开展座谈,实地勘察区域草原、林区、湿地、盐碱地等典型地貌及退耕还林、还草、还湿等重大生态工程实施区,并进行草地分类野外实地调查和验证工作。


致力流域可持续发展



五龙河小组于2022年暑期期间前往山东省烟台、潍坊等地开展实地调研工作。调查当地不同果园的种植管理模式以及耕地的耕作模式,并对耕地和不同果龄的果树进行了实地样点和土壤样本的采集、土壤理化性质的测取等工作。

~


社会服务

奉献中发展、服务中成长

科研工作之余,团队成员充分展示当代青年担当,服务学院师生活动的一线。其中,谭琨担任土资博士党支部书记,冀正欣担任支部纪检委员,焦心、冀正欣分别担任土资博士班2021-2022年度班长、团支部书记,张永翔、胡起源分别担任土资博士班2022-2023年度班长、团支部书记,马玮哲担任校研究生主席,马玮哲、查思含、霍伟、唐嘉悦、秦钰婷等分别担任校研工部分中心主任、副主任一职,刘天昊担任土资硕士班团支部书记。

团队共13位同学获学业一等、二等奖学金,张平、李卓获北京市优秀毕业生,焦心、马玮哲获北京市优秀学生干部,胡起源获校英语演讲比赛一等奖并入围北京市决赛焦心、冀正欣获中国农业大学三好学生,马玮哲、查思含、霍伟获评中国农业大学研究生优秀学生干部,马玮哲获中国农业大学优秀共青团干部,谭琨获土地科学与技术学院优秀共产党员……





总结展望


乘势开新局,聚力再出发。2022年,团队老师与同学们迎来送往,风雨同舟,坚持科研成果与实践应用同步推进;2023年,我们将赓续奋斗,披荆斩棘,努力实现理论创新、案例拓展、横纵研究的全面开花!



致谢



经过近半年的运营,“土地利用管理与国土空间规划”公众号已发布22篇推文,涉及研究进展、课程建设、讲座报告、团队动态等方面,多篇用户浏览量突破千余次,感谢您的持续关注!
祝大家科研顺利,宏“兔”大展,新年快乐!
新的一年让我们继续相伴~











































文收集:团队全体成员

本期编辑:冀正欣、焦心

统筹策划:孙丹峰



土地利用管理与国土空间规划
发布中国农业大学土地利用与管理研究中心相关科研成果与学术信息,传播土地科学相关研究进展。
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