科研人员研发出遥感融合人工智能技术

  ——习在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

  1949年,伴随着新中国的诞生,中国科学院成立。作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学院院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项,实行分类定位、分级管理。

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  中国科学技术大学(简称“中国科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中国科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年经教育部批准更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学方针,与中国科学院直属研究机构(包括所、院、台、中心等),在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面高度融合,是一所以研究生教育为主的独具特色的高等学校。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,由上海市人民政府主管,2013年经教育部正式批准。上科大致力于服务国家经济社会发展战略,培养科技创新创业人才,努力建设一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  近日,中国科学院空天信息创新研究院研究员王树东团队等,在干旱半干旱流域饲草种植发展潜力评估方面取得重要进展。研究团队提出了一套人工智能与遥感融合一体化技术,在我国北方干旱半干旱流域,特别是黄河中游典型区域,实现了公里尺度最优饲草带精准识别。这一成果为落实黄河流域生态保护和高质量发展、国家粮草安全提供了科学的数据支撑与可操作的决策工具。

  研究团队构建了跨层级、跨数据源的融合技术框架,整合了卫星遥感观测数据、生态水文过程模型模拟结果和地面实测数据,降低了对高密度地面采样点的依赖性。团队以多源卫星观测数据为基础,结合水量平衡与作物生长机理模型生成高质量训练样本,运用集成学习、迁移学习等机器学习方法,准确反演关键生产要素如灌溉用水量、植被净初级生产力和土壤有机碳的空间分布,反演精度可达90%以上;同时引入分布对齐与分位映射等技术,消除了43%的区域偏差,最优饲草带区域位置准确度达85%以上。

  区别于传统评估侧重单一产量或生态指标的做法,此次研究将饲草种植决策表述为追求“水资源消耗、土壤固碳效益、饲草产能产出”三维协同最优的空间优化问题。通过将生态效益、经济收益与用水成本放在同一把尺子上衡量,并直观显示为“一张图”,使管理者一眼就能看到哪些地块最值得优先种植饲草、投入产出比如何,从而更科学地安排人力物力与资金。

  这一研究为我国北方干旱半干旱流域的生态修复、水资源高效利用,提供了一套可复制、成本效益高的先进量化工具,有望实现生态系统功能稳步恢复与区域农业高质量发展双赢目标。同时,该技术框架具备向内蒙古-宁夏生态过渡带、河西走廊-塔里木盆地绿洲边缘等典型干旱区推广的潜力,也对全球其他干旱半干旱区域具有参考价值。

  相关研究成果发表在《水研究》(Water Research)上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

  近日,中国科学院空天信息创新研究院研究员王树东团队等,在干旱半干旱流域饲草种植发展潜力评估方面取得重要进展。研究团队提出了一套人工智能与遥感融合一体化技术,在我国北方干旱半干旱流域,特别是黄河中游典型区域,实现了公里尺度最优饲草带精准识别。这一成果为落实黄河流域生态保护和高质量发展、国家粮草安全提供了科学的数据支撑与可操作的决策工具。研究团队构建了跨层级、跨数据源的融合技术框架,整合了卫星遥感观测数据、生态水文过程模型模拟结果和地面实测数据,降低了对高密度地面采样点的依赖性。团队以多源卫星观测数据为基础,结合水量平衡与作物生长机理模型生成高质量训练样本,运用集成学习、迁移学习等机器学习方法,准确反演关键生产要素如灌溉用水量、植被净初级生产力和土壤有机碳的空间分布,反演精度可达90%以上;同时引入分布对齐与分位映射等技术,消除了43%的区域偏差,最优饲草带区域位置准确度达85%以上。区别于传统评估侧重单一产量或生态指标的做法,此次研究将饲草种植决策表述为追求“水资源消耗、土壤固碳效益、饲草产能产出”三维协同最优的空间优化问题。通过将生态效益、经济收益与用水成本放在同一把尺子上衡量,并直观显示为“一张图”,使管理者一眼就能看到哪些地块最值得优先种植饲草、投入产出比如何,从而更科学地安排人力物力与资金。这一研究为我国北方干旱半干旱流域的生态修复、水资源高效利用,提供了一套可复制、成本效益高的先进量化工具,有望实现生态系统功能稳步恢复与区域农业高质量发展双赢目标。同时,该技术框架具备向内蒙古-宁夏生态过渡带、河西走廊-塔里木盆地绿洲边缘等典型干旱区推广的潜力,也对全球其他干旱半干旱区域具有参考价值。相关研究成果发表在《水研究》(Water Research)上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。论文链接