草原植被及其水热生态条件遥感监测理论方法与应用

2013-07-26

　　中国农业科学院农业资源与农业区划研究所徐斌研究员等主持完成的“草原植被及其水热生态条件遥感监测理论方法与应用”项目，围绕中国草原产草量、植被长势和返青、草畜平衡、植被蒸散发、旱情等方面开展了多年研究与攻关，以草原植被和水热条件遥感监测的关键技术为主线，以各种技术的耦合与集成为突破口，集成多部门集体智慧，开展多学科综合研究，开发了相应的监测系统与软件，取得了重大突破和创新，监测结果应用到全国各级草原管理部门，产生了巨大的社会效益。
　　“草原植被及其水热生态条件遥感监测理论方法与应用”项目完成单位包括：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，农业部草原监理中心，中国科学院地理科学与资源研究所。主要完成人为：徐斌，杨秀春，李召良，覃志豪，王道龙，杨智。成果荣获2012年度北京市科学技术奖三等奖。
　　一、项目完成情况
　　2005～2011年，每年对草原植被、草畜平衡累计年监测面积达到1293万平方公里，每年撰写约10余个报告，20余万字，监测结果应用到全国草原管理部门，产生巨大社会效益。已获计算机软件著作权10项；发表论著190余篇，SCI收录28篇，被引158次；EI收录54篇；ISTP收录44篇；CSCD收录60篇，被引用486次。
　　2005年至今，每年对全国30个省（区、市）、2055个县（旗）的草原产草量进行全面监测，每年监测面积达352万km2，覆盖了我国全部天然草原，约占全国陆地面积的37%；2005～2010年期间，产草量累计监测面积达2112万km2。中国草原植被产草量的监测精度总体达到了80%以上，研发了“中国草原植被产草量遥感监测系统”，并监测了中国草原产草量（图1-3）。
　　2005年起实现了我国牧区、半牧区266个县（旗）草畜平衡状况的宏观监测，并持续运行和改进，研发出“中国草原草畜平衡监测系统”并监测了我国牧区半牧区草畜平衡状况（图4-5）。
　　地表温度遥感反演已经得到了国际上相关机构的认可，借用该思路，完成了MODIS数据陆地表面温度的生产（图6），拓宽了我国草原植被遥感监测的数据源。
　　二、主要创新点
　　1．该项目融合卫星遥感数据与大量草原地面调查资料，构建了分区域草原产草量宏观高精度遥感监测模型。攻克了草原植被参量模型参数和分级标准的确立以及草原数据库、空间分析和应用模型等耦合、集成的关键性难题，建立了草原植被参量遥感监测模型及其监测系统，率先实现了对中国草原产草量、植被长势和返青的全面遥感监测，并不断创新完善、推广和应用。
　　2．在计算以县级单元的草畜平衡监测中所涉及的草原产草量、补饲等指标的基础上，建立了数据采集、标准制订、模型构建、结果运算的规范化体系。2005年率先实现了对我国牧区、半牧区县级单元草畜平衡状况的宏观监测，约占全国草原的67%，并不断完善提高、推广应用。
　　3．在区域地表蒸散发估算方面，发展了一种新的全遥感一源蒸散发反演模型，提高了植被稀疏区蒸散发估算精度；提出了利用MODIS数据直接估算晴天地表净辐射的新方法；建立了微波指数土壤含水量以及以TM为数据源的地表温度遥感定量单窗反演算法；提出了基于辐射能的地表温度验证新方法以及陆地表层时空多变要素的普适性尺度转换方法。
　　4．建立了中国草原旱情遥感监测的方法、标准和参数体系，并研发了草原植被旱情遥感监测系统，在生长季以旬为单位进行监测应用。
　　
　　项目负责人简介：
　　徐斌，男，汉族，1957年7月生于陕西省三原县，研究员，博士生导师，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所草地科学研究室主任，农业部农业信息技术综合性重点实验室（二）副主任，中国农业科学院第一届二级杰出人才，草业学科带头人，主要从事草原生态学、草原生态遥感监测等方面的研究。1983年西北农业大学毕业，分配到中国科学院兰州沙漠研究所工作；1992～1995兰州大学生物系博士研究生，1995获理学（生态学）博士学位；1995～1997在北京大学城市与环境学系做博士后研究。1998年1月开始在中国农业科学院农业自然资源与农业区划研究所工作。
　　先后主持草原植被生态遥感监测、草原沙化和退化遥感监测等多方面的任务。主持项目和课题等30余项，包括国家自然科学基金重大项目一级课题、863计划、国际合作项目以及农业部等课题。课题任务主要集中在草原生产力、草畜平衡、草原长势遥感监测等方面。获省部级科技奖6项，国家发明专利1项，登记软件著作权6项，主编和参编著作7部，在International Journal of Remote Sensing、《中国科学》、《生态学报》、《地理研究》、《中国草地学报》等国内外学术刊物上发表学术论文120余篇，至今培养了博士后2人，博士生6人和硕士生5人。

　　（图略）