一、实验室简介

实验室面向地球系统科学前沿和国家重大战略需求，以遥感理论和技术创新为引领，以提高地球三大循环系统和人类活动影响的认知为突破，建成具有国际先进水平的空间地球系统科学体系，推动航天遥感技术发展，支撑全球变化、粮食安全、减灾应急、环境保护与公共健康等国家重大需求应用。

围绕以上战略定位，实验室布局四个重点研究方向：

（1）遥感机理研究

建立全波段遥感机理模型平台和遥感图像模拟系统，为新型传感器研发、遥感定量反演和空间地球系统科学创新提供理论技术支撑。

（2）遥感定量反演前沿理论和方法研究

研究地球系统陆表、大气与海洋参量高精度定量反演的理论、技术与方法，建立多源遥感综合反演平台，形成地球系统关键要素的全球遥感监测能力。

（3）空间地球系统科学研究

开展地球系统辐射平衡、水循环、碳循环与人类活动影响的遥感综合监测研究，发展基于遥感观测的地球系统过程模型参数优化和同化技术体系，提升遥感在地球系统科学和全球变化研究中的应用水平。

（4）新型遥感技术研究

研究新型遥感探测机理与方法，研制新型遥感实验装备与传感器，为航空、航天遥感和深空探测提供前沿技术支撑；开拓遥感应用新领域，支撑全球变化、粮食安全、减灾应急与环境健康等国家重大需求应用。

 

二、五年来的主要工作

1. 科学研究

近五年来，实验室新增纵向科研项目69项，合同总经费1.19亿元, 其中承担各类国家项目46项，包括国家自然科学基金33项、国家重点研发计划课题10项、国家科技基础资源调查1项。共发表论文650余篇，其中SCI论文467篇，SCI(top)论文155篇，影响因子大于3的SCI论文351篇，占SCI论文总量的76.2%。在遥感领域顶刊Remote Sensing of Environment和IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上发表论文70篇。授权发明专利34项，获得软件著作权45项，出版专著9部，译著1部。获国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖5项、二等奖3项。 

从2017年开始，实验室组织了“碳、水循环和能量平衡遥感综合试验”，整个试验为期5年。该综合试验面向地球系统科学对遥感观测的最新要求，以及服务生态文明建设的国家重大战略需求，以遥感如何服务大气、陆面和生态水文耦合模式为关键科学问题，以星-机-地不同尺度的遥感观测和地面测量为手段，以流域为基本研究单元，支撑了我国空间地球科学卫星以及民用空间基础设施系列卫星的型号论证工作，给出了异质地表全波段主被动协同观测方案，首次提出了虚拟遥感试验场的概念，开辟了大场景真实结构模拟与星-机-地一体化观测相结合的验证新途径。该实验支撑了10个大型国家科研项目，4个卫星计划团队，吸引19家单位共200人次参加，是一次基础性、多学科、多尺度、开放联合的大型遥感综合试验。

 

滦河流域综合遥感试验星机地一体化观测设计

 

2.  科研平台建设

（1）承德遥感试验站

以综合遥感试验为契机，实验室2019年和塞罕坝机械林场签署战略合作协议，将塞罕坝纳入实验室野外固定观测站点。基础设施包括3座40米观测塔、7个山地自动观测站、1个山顶观测平台。长期观测仪器有辐射四分量、天空成像仪、太阳辐射测量仪、叶绿素荧光仪、涡度相关、自动气象站、LAINet等。

（2）高性能计算存储平台

实验室现有高性能计算集群 (45台计算节点)，采用三层分布式并行计算系统，分布式存储系统在线存储3.6PB，高性能计算能力达到85万亿次/秒，新建设高性能存储8PB，配置4个IO服务器，采用并行文件系统。新系统上线后，实验室高性能计算能力达96.18 TFLOPs，高性能存储裸容量达10.5PB。

 

承德遥感试验站的40米综合观测塔 

 

3.学术交流与合作

（1）主办全国定量遥感学术论坛

全国定量遥感学术论坛由李小文院士倡导并发起，由遥感科学国家重点实验室主办，首届论坛于2007年举办，从2017年开始每两年举办一次。

2017年第三届全国定量遥感学术论坛在北京师范大学举办，国内共65家从事定量遥感研究的科研院所和高校的300名代表齐聚一堂；2019年第四届全国定量遥感学术论坛由南京大学承办，200多家相关高校、科研院所和企事业单位的近700位学者参会；2021年第五届全国定量遥感学术论坛由武汉大学承办，参会代表达1000余人。以定量遥感论坛为平台，定量遥感知名科学家与青年学者共同探讨遥感科学理论、遥感技术与应用的最新进展和前沿问题。

 

全国定量遥感学术论坛

（2）组织评选李小文遥感科学奖

为纪念和弘扬李小文先生崇高的科学精神，北京师范大学发起并设立以李小文先生名字命名的公益基金，旨在推动地理学与遥感科学的学科建设和人才培养。从2017年开始，实验室组织评选了三届李小文遥感科学奖，并在全国定量遥感学术论坛上为6位学者颁发了“李小文科学奖”，为30位青年学者及学生颁发了“李小文遥感科学青年奖”。李小文遥感科学奖吸引了我国定量遥感领域青年科研人员和学生的积极申报，已成为遥感领域的一个重要奖项，为我国定量遥感人才队伍的培养做出了重要贡献。

 

李小文遥感科学奖颁奖

（3）开放与共享

实验室重视开放交流与平台共享，近五年来，共部署开放课题34项，资助总经费225万元，与马里兰大学、德州理工大学、南京大学、北京林业大学、国家卫星气象中心、河北省气象局等国内外著名高校和高水平科研机构建立了实质性合作关系。所有大型仪器设备都纳入科技部国家科技基础条件平台，对外共享。近五年来大型科研仪器开放共享累计30042小时，出借仪器设备270台次，组织开展仪器使用培训5次，服务国内高校及科研院所。

实验室面向社会各界开展多种形式的公众开放和参观访问活动，近五年来，接待来自美国、澳大利亚、加拿大等国家的学者，国内外多所大学的师生，以及河北省气象局、宁夏农业农村厅、阿里云等合作单位参观交流，总接待逾640人次。实验室长期举办“陆表卫星遥感数据反演理论与方法暑期学校”，2016年开始与 IEEE GRSS summer school 合办英文暑期学校。

 

实验室参观交流

 

三、主要建设成果

1.   生态环境遥感监测年度报告

实验室致力于将研究成果服务国家回报社会，自2012年起参与科技部国家遥感中心组织全球生态环境遥感监测年度报告的编写，先后主持编写了2012-2013年《陆地植被生长状况》、2017年《全球典型重大灾害对植被的影响》、2019年《全球重大自然灾害及影响》。中文版由科技部发布，英文简版在当年GEO全会面向全球发布。生态年报及数据集产品可为各国的社会与经济可持续发展提供评估基准，以及在生态环境保护、防灾减灾政策制定等方面提供有力的信息支撑，同时加深了社会公众对全球生态环境状况的理解。

 

全球生态环境遥感监测年度报告

 

2. 定量化评价新冠肺炎疫情暴发最初50天内中国在传播控制措施的效果

实验室参与新冠肺炎传播风险预测预警技术平台建设，自2020年1月21日每天对疫情特征进行分析，向北京市市委市政府报告，为政策决策、医疗资源和支援物资的调配提供重要依据支撑，相关工作得到蔡奇书记的表扬与批复。定量评估了新冠肺炎的传播和控制效果，相关报告提交了国家决策部门并获得领导同志批复。

实验室科研人员研究发现武汉市的封城措施使疫情传播到其他城市的速度降低了2.91天，这一重要结论被世界卫生组织采纳，并在新冠肺炎全球研究路线图中公布。

 

 

3. 成功发射我国首颗极地观测遥感卫星“京师一号”冰路卫星

2019年，实验室设计论证并成功发射冰路卫星（Ice Pathfinder，研制代码“BNU-1”，又名“京师一号”），该卫星是我国首颗极地观测遥感卫星，也是“三极遥感星座观测系统”的首颗试验卫星。能够实现5 天内两极地区的全覆盖，主要用于极地气候与环境监测，应急模式下能够提升对极地突发事件的连续监测能力，弥补了我国长期自主极地观测数据的短缺，对于促进我国极地与全球变化研究具有重要意义。卫星自2019 年9 月12 日成功发射以来运行正常，数据于10 月8 日面向全球免费共享。

 

“京师一号”（左）及其拍摄的格陵兰冰川细节（右）

 

4. 突破了大场景计算机模拟技术，显著提升了遥感辐射传输模型模拟能力

基于光线追踪算法开发了全新的计算机模拟模型LESS，实现了多分辨率遥感反射率图像、二向性反射率因子、反照率、上下行短波辐射、热红外图像、森林四分量、方向间隙率、冠层分层FPAR等信号的模拟和计算。模型模拟精度与国际上最经典的DART模型相当，而计算效率提高了20倍以上，一次性模拟范围可达25平方公里以上，解决了计算机模拟模型面临的尺度小和效率低的问题。

LESS模型可免费下载（http://lessrt.org），受到国内外同行广泛关注，已集成到全波段遥感机理模型平台上，在2019年实验室国际评估中得到国际专家的一致认可与好评。

 

四、未来展望

1、结合实验室优势和特色，加强实验室团队建设和学科方向整合

发掘平台-数据接收-数据处理-应用-科学研究的全链条科技创新能力，充分利用北京师范大学地理科学学部优势，进一步优化实验室的研究方向，增强实验室原始创新和协同创新能力，构建空间地球系统科学全链条创新交叉研究团队。

2、争取“十四五”重点科研任务，继续实施自主部署重大科学计划项目

发挥实验室在遥感科学基础研究领域的引领作用，参与“十四五”国家科技发展规划。以实验室优势团队为核心，联合其他优势科研机构和各行业部门，共同申请承担国家“十四五”重大科研项目。推动促进各团队承担的“十四五”国家重大科技专项、重点研发计划项目、国家自然科学基金项目的协同攻关和成果集成，提升实验室开展空间地球系统科学的整体能力与水平。

3、高质量完成各项科研任务，抓好重点科研任务的组织实施

保障各项科研项目年度计划和目标顺利完成，做好国家重大科技专项、重点研发计划和国家自然科学基金等项目的组织实施。