地球空间信息技术协同创新中心研究方向和团队介绍

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地球空间信息技术协同创新中心【2011协同创新中心】

2012年，面向地球空间信息战略性新兴产业发展需求，武大牵头，联合中国航天科技集团、清华、北航等单位，正式组建了地球空间信息技术协同创新中心。中心以“高分”、“二代导航”重大科技专项为基础，整合国内外优势力量，通过协同创新，将我国地球空间信息技术提升至国际一流水平，持续推动我国地球空间信息产业发展。

两年来，围绕地球空间信息技术的前沿基础理论、“高分”与“二代导航”关键技术以及高新技术产业化推动三方面核心任务，开展了卓有成效的协同工作，在资源三号和“高分”遥感卫星数据高精度处理、北斗地基增强系统和基于天地图的空间信息网络服务等方面取得了多项具有广泛影响的重大成果；与武汉市政府分别于2012年、2013年与中心共建“武汉导航与位置服务工业技术研究院”和“武汉遥感与空间信息工业技术研究院”，稳步推进北斗位置服务系统和商业高分辨遥感卫星系统建设，以推动我国地球空间信息技术产业化发展。

未来，我们将继续发挥体制机制优势，将中心建成国际一流的地球空间信息创新基地，持续引领我国地球空间信息产业发展，实现地球空间信息技术“强军、富国、利民”的目标！


In 2012, to meet the rising demands for geospatial information strategic industry development, Wuhan University, together with China Aerospace Science and Technology Group (CASC), Tsinghua University, and Beihang University formally established the Collaborative Innovation Center for Geospatial Information Technology. Based on major scientific and technological projects such as “High Resolution Earth Observation System” and “the Second-Generation Satellite Navigation System”; integrating the advantages of both domestic and international strengths in geospatial information technology, the Center aims to promote China’s geospatial information technology to an advanced international level, and constantly pushes forward the development of the geospatial information industry by way of collaboration and innovation.

Since its recent foundation two years ago, the Center has achieved efficient and productive work in three domains: the study on basic and frontier theories of geospatial information technology; research on key technologies of “High Resolution Earth Observation System” and “the Second-Generation Satellite Navigation System”; and promotion of high-tech industrialization. A number of significant achievements were obtained, such as high-precision processing of “ZY-3” and “GF” satellite images; the development of the Beidou ground enhancement system; and spatial information network services based on “Map World”. In 2012 and 2013, the Center jointly established “Wuhan Navigation and LBS, Inc.” and “Wuhan Remote Sensing and Spatial Information, Inc.” in partnership with the Wuhan Municipal Government for the construction of the Beidou LBS service system and a commercial high-resolution remote sensing system, so as to promote the development of geospatial information industry in China.

In the future, we will continue to share in the advantages of the operational system and mechanisms of the Center; promote the Center to become one of the world-class geospatial information innovation bases; and to constantly lead the development of the geospatial information industry in China. We believe that this Center will help “Strengthen the Army, Enrich the Country, Benefit the People”!


地球空间信息技术协同创新中心：http://innogst.whu.edu.cn/


中心主任李德仁院士

李德仁，男，生于1939年12月。中国科学院院士，中国工程院院士，国际欧亚科学院院士，国际宇航学院通讯院士，国际摄影测量与遥感学会荣誉会员，武汉大学教授、博士生导师。现任武汉大学学术委员会主任，测绘遥感信息工程国家重点实验室学术委员会主任。历任中国测绘学会理事长，中国图象图形学会副理事长、中国地理学会环境遥感分会副理事长，亚洲GIS学会创会会长，国际摄影测量与遥感学会第Ⅲ委员会和第Ⅵ委员会主席。担任国家航天专家组成员，国家重大科技攻关项目“高分辨对地观测系统”专家组副组长，教育部第六届科技委委员兼战略研究委员会委员。先后承担国防 973 预研， 863 和国防 973 及多项装备科研项目首席专家。曾获国家科技进步二等奖3项（均排名第一），国家教学成果二等奖2项。出版专著10 部，主编论文集8部；发表期刊论文470 篇，其中第一作者183 篇；发表会议论文270 篇，其中第一作者119 篇。

李德仁院士是国际著名地球空间信息专家。在地球空间信息学的理论创新、集成创新和协同创新方面取得了杰出成就，为我国成为世界本领域三强之一做出了重大贡献。李德仁院士在地球空间信息领域取得了一系列重大研究成果。1985年留德期间李德仁院士首创误差可区分理论，国际公认“解决了一个测量学的百年难题”；创立用于粗差检测的“选权迭代法”，被国际摄影测量界称为“李德仁方法”，1988年获联邦德国汉莎航空奖；上世纪90年代，率先提出卫星导航技术（GPS）、遥感技术（RS）和地理信息技术（GIS）集成的理论与方法，研制了GPS摄影测量系统、面向对象的GIS软件系统、3S集成移动测量系统等成果，成为西部无人区和边界地区测量、国家公共地理信息平台“天地图”以及国土资源调查的核心技术支撑平台，引领了数字城市、数字中国和数字地球的发展；建立了地球空间信息学理论框架与技术体系，包括广义空间信息网格理论、空间数据挖掘理论、面向任务的遥感信息聚焦服务理论、可量测虚拟现实理论、可量测实景影像概念和标准等，促进了传统测绘学向地球空间信息学的革命性转变；2002年、2005年先后建议建立我国高分辨率对地观测系统和发射测绘卫星，得到国家采纳；主持研制了我国10年内发射的全部高分辨率光学遥感卫星地面处理系统，针对元器件受制于外国的现状，通过“以软补硬”的精细处理方法，使我国光学卫星无控制定位的精度从300米提高到15米，达到国际先进水平；牵头论证和设计了我国第一颗民用立体测图卫星“资源3号”，主持研制了卫星地面处理系统，其影像定位精度处于同类卫星国际领先水平，成为我国由遥感大国向遥感强国转变的里程碑；主持完成的天地一体化对地观测集成系统，突破了应急响应中空间信息快速自动提取的核心技术，将国家安全与应急保障时间从数小时缩短到30分钟以内，成功应用于国防、汶川地震、北京奥运、国庆60周年、广州亚运等国家重大安全应急保障行动中；主持研制的我军第一代4类卫星遥感应用装备填补了该领域装备空白；创办3家高新技术企业，积极推进产业化，广泛服务于全社会。

李德仁教授长期活跃在国际学术舞台。历任国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）第三、六委员会主席；创办亚洲GIS协会；近十年在国际学术会议作特邀报告55次；2003年，ISPRS主席评价他主持研制的地理信息系统软件GeoStar为“面向对象GIS软件的World Leader”；2008年，苏黎世联邦理工大学授予他“名誉博士”，并评价“因他的杰出成就使武汉大学成为当今世界地球空间信息领域最著名的研究机构”；2012年ISPRS授予他最高荣誉“名誉会员”称号。

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地球空间信息技术协同创新中心战略发展委员会

主  任：
          窦贤康（中国科学院院士）
副主任：
          宁津生（中国工程院院士）
          李建成（中国工程院院士）
成  员：
          陈俊勇（中国科学院院士）
          许厚泽（中国科学院院士）         

          李德仁（中国科学院院士、中国工程院院士）

          潘云鹤（中国工程院院士）

          刘经南（中国工程院院士）
          张祖勋（中国工程院院士）

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研究方向->空间信息服务方向
研发新一代实时地理信息系统，高效接入天空地各种传感网实时地理空间信息，将各类空间信息数据和传感器面向政府、行业和公众提供不同层次的服务。同时为地理国情监测和智慧城市提供基础平台，并进行产业化推广。应用未来四年的研究计划、年度目标如下：
1）完善真三维空间信息系统服务平台，实现地上下、室内外空间信息建模与网络服务；研发天空地集成化对地观测传感网服务平台，使之能够接入卫星数据和地面传感网实时数据。使真三维空间信息系统服务平台成为我国军民两用空间信息服务平台，用于国家不动产登记的软件平台；对地观测传感网成为地理国情监测的基础软件平台，并进行示范应用。
2）研究地理信息智能服务理论，构建地理信息处理服务的语义及本体模型，研发基于云计算环境的地理信息处理服务软件平台。形成地理信息智能服务的理论、方法与技术体系，研发出基于云计算环境的地理信息处理服务软件，成为地学工作者开展地学信息分析协同研究的基础平台，在国内外推广应用。
3）研究实时地理信息系统时空数据模型，突破实时地理信息系统关键技术，研发新一代实时地理信息系统，高效接入天空地各种传感网实时地理空间信息。将真三维GIS、传感网服务平台、地理信息处理服务平台与实时GIS进行有效集成，成为地理国情监测和智慧城市的基础平台，并进行产业化推广应用。
4）研究地理国情监测、智慧城市等领域获取的时空大数据清洗、管理、分析与知识挖掘理论与方法，研发地理国情监测及智慧城市时空分析平台。针对不同应用领域，发展系列时空大数据挖掘的方法与模型，成为地理国情监测及智慧城市等领域时空数据分析的有效工具和系统平台。出版英文专著一部，引领地理国情监测及智慧城市的发展。

研究方向->遥感对地观测
依托承担的“高分”专项任务，突破国产高分遥感影像质量改善、高精度几何标定与目标定位、智能信息提取、快速三维建模等核心关键技术。重点针对高分专项后续卫星，特别是新一代测绘卫星的数据处理要求，开展我国国产高分影像处理的新技术、新方法和新应用研究，并以重大专项为推手，提升遥感对地观测领域人才培养和学科建设水平。具体内容包括：
1）搭建创新平台软硬件基础平台，瞄准高分专项建设总体目标，重点针对高分专项后续卫星、资源三号后续卫星指标要求，研究高分辨率遥感影像的数据精度与质量改善方法、高精度几何标定与目标定位方法，揭示复杂时空因素影响运动平台成像质量和精度的作用机理，初步形成高分遥感影像数据处理平台。
2）研究高分辨率遥感影像的目标特征描述与数学建模方法，突破高分辨率遥感影像智能化解译的关键技术，发展高分辨率遥感影像面向对象的目标识别、语义解析及动态变化信息提取与分析的理论与方法，研究高性能计算环境支持的高分影像信息快速提取技术，研制具有自主知识产权的高分遥感影像数据处理与信息提取系统。
3）研究高分辨率遥感影像自然地表与人工地物三维重建理论与方法，突破匹配特征提取技术，复杂人工地物三维模型表示和构建技术，突破高分辨率遥感影像的认知模式与机器理解的关键科学问题，研究高性能计算环境支持的快速三维建模技术，研制适合于大规模场景三维模型重建的软件系统。
4）完成高分七号卫星数据处理与应用系统的研发工作，确保高分七号卫星2018年发射后完成预期应用效果。推动中心成为我国遥感对地观测新理论、新技术的发源地、高层次高素质专门人才的培养基地。

研究方向->卫星导航定位
承担一批国家重大项目，突破自主全球导航系统构建、高性能导航终端及精密定位应用中的核心关键技术，形成一批自主知识产权的导航与位置服务关键技术成果；形成发展我国自主卫星导航系统的新技术、新方法和新应用的探索、实验与开发基地；成为卫星导航技术与应用的普及高等教育，高素质卫星导航专业技术人才培养基地。具体内容包括：
1）搭建创新平台软硬件基础平台，针对我国BD-2卫星导航系统的建设以及GPS和GLONASS卫星的现代化、Galileo系统的建设，重点研究三频数据处理、多模卫星导航系统数据的融合、星间链路数据处理，高精度动态相对定位等较为前沿的数据处理理论和算法，初步形成较完善的数据处理平台。
2）突破广域与区域融合的北斗增强系统关键技术，形成一套广域与区域一体化的北斗增强系统理论与技术方法；研制完成具有自主知识产权的数据处理软件系统，搭建原型服务系统；推广覆盖中国区域北斗增强系统应用。
3）研究以室内外无缝定位为发展方向,以高精度、高适用性和高速度定位为目标的泛在定位技术, 重点研发为社会公众提供便捷、优质的信息服务的卫星导航及位置服务技术应用平台。
4）技术验证与重大科学工程示范及应用推广。建成创新平台，为我国导航与位置服务领域提供基础理论、关键技术研究和应用研究的创新成果、成为导航与位置服务新技术的发源地、高层次高素质专门人才的培养基地。

研究方向->空间通信
研究空间信息系统的组成、体系框架和传输交换协议，抗噪声和加密的信息编码技术，新型高效非线性多址接入方法和传输技术等空间通信关键技术，提出创新的智能协同传输和通信技术。具体内容包括：
1）论证空间通信系统架构和传输体系，研究空间信息系统的组成、体系框架和传输交换协议，优化空间资源受限的系统容量，提出可持续发展的空间通信与传输拓扑结构。构建空间通信系统半物理仿真平台，研究和分析地球空间信息系统的传输容量理论，提出天地一体化信息系统评价方法。
2）研究延迟容忍的空间通信路由与交换方法，研究高效、低延迟、大容量的智能接入技术，研究高频谱效率的协同编码和调制理论，及动态电磁环境下的逐帧自适应传输技术。提出创新的智能协同传输技术，空间计算通信方法，以及柔性路由交换技术和自适应传输新方法。
3）研究抗干扰、抗噪声和加密的信息编码体系，研究多维调制技术，研究非线性多址接入和传输方法，空间海量信息智能传输技术，空间遥科学通信控制传输理论和方法。
4）研究空间仿生通信理论，研究空天地一体化云计算通信技术，研究空间通信资源优化理论和方法，研究空间认知通信技术。提出新型云通信技术，新型空间通信资源优化方法和空间认知通信与传输方法。

研究方向->空间网络
空间信息网络包括空、天、地各类载体，涉及无线、有线、激光等传输信道，各类载体的空间坐标的时变性，使得网络拓扑结构和信息传递链路信道呈显著的时变特征。针对空间信息网络异构、时变、开放的特点，为满足非对称海量空间信息有效、可靠的传输要求。具体内容包括：
1）利用现有的科研环境和设备，开展基础理论与关键技术的研发,设置自主研发和重点培育项目。重点开展高长航时无人飞行平台及通用任务载荷适配技术、空基多平台大区域自适应组网技术等方面的合作研究。
2）围绕地球空间信息基础研究与关键技术的研发，与中心参与企业开展项目合作,争取在几个方面的研究取得新突破。重点开展空基平台网络化航电系统实时互连与综合化前端技术、面向服务的航空卫星宽带通信技术、空天地一体化网络技术等方面的合作研究。
3）重点开展空基多传感器协同探测机制与方法、复杂环境下多机多传感器协同任务规划技术等方面的合作研究。
4）重点开展空天网络围绕应急救援的典型应用，开展空间信息获取、传输、处理一体化的集成应用研究工作，提高卫星数据获取、传输、处理、应用的性能，形成高分产业化拓展基地、应用人员培养基地。

研究方向->空间信息获取
本方向围绕空天信息获取领域中需要重点突破的平台与载荷技术开展协同攻关，为进一步提升我国国产卫星平台、载荷的核心竞争力提供技术支撑。具体内容包括：
1）完成空间获取信息系统整体规划和关键技术梳理、系统体系框架搭建，理顺研究的基本思路，完成规划。
2）关键技术攻关突破,完成系统总体设计，对影响信息获取的复杂时空非理想因素误差建模，给出误差传递模型，并完成仿真验证，突破相关关键技术。
3）围绕空间信息获取面临的非平稳、非均匀信号处理等科学问题，建立动态信息获取的时间-空间分布模型，探索稳健解决途径，实现关键技术突破。
4）试验验证和应用推广开展信息获取的实验方法和实验设计研究，建立星载平台或者航空平台的试验验证系统，开展科学实验，实现信息获取基础理论、数据获取体制、信号处理方法等的原理性验证，并将成果向应用推广。

研究方向->地球时空基准
本方向围绕服务于北斗二代的全球时空基准、现代化测绘基准、数字高程基准的精化、高程基准和海洋深度基准无缝转换等技术展开研究。通过本方向研究突破中国自主的天地空一体化、静动态相结合的全球空间基准的建立、维持和精化关键技术，实现坐标框架的精确性、动态性、可维持性、统一性并建立信息化服务体系，促进国家测绘基准维持和更新的现代化，全面推动我国新一代CGCS2000坐标系统的推广应用。具体内容包括：
1）研究基于SINEX的多源数据GNSS、VLBI、LLR、SLR、DORIS）组合方法、我国自主时空基准建立方案方法、EOP短期预报方法。实现SINEX层面的多源空间大地测量技术的融合。
2）研究基于观测方程层面的多源空间大地测量数据组合方法、我国厘米级精度陆海统一区域大地水准面模型构建、现代城市动态测绘基准体系的构建理论方法。提出我国自主时空基准建立方案；EOP中的10天极移短期预报优于5mas,30天优于10mas。
3）研究全球海面高模型和现代化测绘基准在线服务平台构建。建立新一代全球海面高模型精度4cm）；研制测绘基准在线服务平台(具备同时维护500个跟踪站的能力)。
4）研究全球统一垂直基准构建方法、地心运动对基准框架的影响以及国家基准框架的维持更新方法。提出可行的全球统一垂直基准构建方法，给出我国高程基准和全球统一高程基准的基准差；给出我国框架更新的速度场模型精度1mm/a）。