9.1.3 国际(地区)科学研究合作
积极寻求各种国际(地区)合作渠道,开展双边、多边实质性合作研究。国际(地区)合作主要研究项目有17项:
1.中欧“龙计划”
中国国家科技部与欧洲空间局(ESA)合作的“龙计划”(Dragon Program)是目前我国在对地观测领域规模最大的国际合作项目。合作内容主要是围绕欧洲环境卫星(ERS和ENVISAT)数据在农业、林业、水利、灾害、测绘、大气、海洋等领域的应用开展合作研究,促进双方卫星遥感技术水平的共同提高。武汉大学测绘学科参与“龙计划”合作项目“地形制图”专题研究。我校李德仁院士为中方负责人,意大利米兰理工大学Fabio Rocca教授为欧方负责人,我校廖明生教授和意大利Danile Perissin博士具体组织和协调双方的合作研究。已经完成一期(2004—2008年)、二期(2008—2012年)、三期(2012—2016年)的合作研究计划,并于2016年6月启动第四期计划。双方研究团队紧密合作,首次利用时间序列SAR数据提取了上海地区的地表沉降速率场,获得地表毫米级精度的微小形变,实现了雷达遥感领域的重大突破,并将研究成果应用于地质调查部门,推广到国内诸多城市。合作团队联合培养博士生,共同发表了系列学术论文和专著,获得2012年度IEEE地学与遥感学会最具贡献论文奖。合作研究成果获得教育部自然科学一等奖,欧方合作伙伴Fabio Rocca教授荣获2013年度中国国际科学技术合作奖。
2016年7月,科技部与欧洲空间局签署了四期合作协议,并在武汉大学举办了“龙计划”四期启动会。测绘遥感信息工程国家重点实验室陈晓玲教授作为中方负责人将领衔“龙计划”四期“长江流域湖泊湿地水资源与水质监测中的对地观测新技术”项目,这是继龙计划三期项目,武汉大学与法国斯特拉斯堡大学HervéYesou教授合作,利用MERIS影像开展高原湖泊洱海卫星遥感应用研究后,第二次合作进行“龙计划”水环境监测专题的研究。
2.国际合作项目“瑞士城市三维建模”
2005—2008年,武汉大学与瑞士苏黎世联邦理工大学下属的CyberCity AG公司合作,对该公司提供的城市测区资料进行三维建模。本项目旨在通过专业教师的指导,帮助研究生了解国际数字摄影测量生产现状,巩固所学知识,培养动手能力。
2005年以来,与CyberCity AG公司先后签订了21个项目合同,合同总经费为273704.5美元(约合人民币200万元)。主要测量城市有苏黎世、伯尔尼、楚格、汉堡、日内瓦、洛杉矶、拉斯维加斯、圣迭戈、巴黎、伦敦等。瑞士CyberCity AG公司提供瑞士、美国、法国、加拿大、瑞典、丹麦、德国等国家的部分城市航空影像、摄影机参数、测图软件和作业规范,项目实现由二维到三维城市立体地图的数据采集测量、建模、编辑和存档工作。
在项目实施过程中,通过使用VirtuoZo、CC-Modeier4.5、CC-Edit、Oracle9i和ADS40测图软件和作业规范,进行数据转换、加密计算、测绘编辑,建立三维城市模型,解决了一些技术难点,提高了工作效率和质量,取得了满意的成果。
3.中国-爱尔兰科技合作研究基金项目“面向对象的高分辨率遥感卫星影像的城市目标识别”
该项目是2002年建立“中爱科技合作研究基金”后的第三轮(2006—2007年)中爱科技合作研究基金项目。合作外方负责人为爱尔兰梅努斯国立大学国家地理计算中心主任Prof.A.Stewart Fotheringham,他在空间交互建模、地理空间权重回归等最新的空间统计学领域具有较深的造诣。中方负责人为我校陈晓玲教授。合作期间的主要活动与成果如下:
重点针对高分辨率卫星影像上的城市地物目标,进行面向对象的城市目标识别。取得的创新性成果主要体现在三个方面:(1)提出了一种基于形态重构的图像去噪算法,在去除噪声的同时能够更好地保持边缘和细节,使结果具有更高的信噪比;(2)采用形态重构开闭算子构造多尺度目标提取和分割算法,既不改变影像目标边缘的位置,也不会产生新边缘和虚假极值;(3)提出了一种有效克服分水岭变换过分割问题的算法,可以得到比较理想的分割结果。
双方分别进行了年度学术互访,2007年9月中方项目组成员赴爱尔兰访问期间,在爱尔兰方举行的国际学术会议“GeoComputation”上分别作了3个口头报告。
4.国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目“GIS三维数据建模与更新研究——以城市为例”
2007年1月至2009年12月,武汉大学作为中方主要单位和德国慕尼黑工业大学等单位就城市三维建模的基本问题开展了为期3年的联合研究。中方研究得到了国家自然科学基金委重点国际合作研究项目的资助(总经费92万元)。德国同行在德国申请得到自然科学基金资助。在中德两国分别举行了3次专题研讨会,张祖勋院士、龚健雅教授和朱庆教授参加了课题研究。张叶廷和赵君峤两位博士生应邀赴德国慕尼黑工业大学、波恩大学和汉诺威大学进行了为期三个月的学术交流与合作研究,德国慕尼黑工业大学和波恩大学的研究生也来我校进行了短期访问和交流,双方还共同发表了学术论文。
5.国际摄影测量与遥感学会科学研究项目“集成虚拟地球和网络服务技术服务于国际摄影测量与遥感教育和科研”
2009年3月,国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)批准了2009 ISPRS科学研究项目3项,由国际摄影测量与遥感学会“虚拟地球”工作组提交、龚健雅教授担任项目负责人的“集成虚拟地球和网络服务技术服务于国际摄影测量与遥感教育和科研”(Integrating Virtual Globes and Web Service Technologies for ISPRS Higher Education Teaching and Research)是其中之一。该项目旨在利用虚拟地球和网络服务技术提供一个服务平台,为高等教育科研中师生利用虚拟地球感知和探索地学现象提供技术手段,服务于摄影测量与遥感教育和科研。同时,利用该项目促进国际摄影测量与遥感协会“虚拟地球”工作组的活动,组织协调各国学者在虚拟地球方面的技术和应用研究。该项目亦有助于进一步扩大本学科研发的虚拟地球软件GeoGlobe在国际上的影响。在国际摄影测量与遥感学会“虚拟地球”工作组中,龚健雅教授担任工作组组长,乐鹏副教授担任工作组学术秘书。项目执行时间为一年(2009年3月至2010年2月),国际摄影测量与遥感学会提供启动经费10000瑞士法朗,中方提供研究经费20万元人民币。
6.“中美空间智能分析研究”国际合作项目
2009年4月,武汉大学与美国密歇根大学达成关于空间数据分析与服务的学术交流合作协议。在该合作协议的推动下,与密歇根大学中国信息研究中心在2009年9月合作成立了空间智能分析研究国际合作项目研究组。该项目以武汉大学和密歇根大学为核心,本着互惠互利的原则,邀请了相关合作组织和单位加盟,构建国际化的开发、服务、教育、推广网络。项目参与人员在数据加工、技术拓新、服务推广、领域应用等方面积累了丰富经验和深厚基础。
7.与微软亚洲研究院开展空间信息、交通与计算机领域的国际合作研究
计算机领域内的互联网搜索和广告业务均涉及与空间信息相关的技术。微软亚洲研究院2009年Internet Services Theme研究资助奖中设立了基于位置的服务(LBS)主题。李清泉教授、乐阳副教授等研究人员组成的研究小组获得微软亚洲研究院2009年度的研究资助奖。该研究计划以GIS的研究方法分析车辆运动轨迹,不仅推动了本学科与微软亚洲研究院学术上的交流和合作,还开启了双方多种形式的合作以及多个相关领域学者之间的交流和互访。
在前期交流合作的基础上,武汉大学与微软亚洲研究院共同倡导成立ACM SIGSPATIAL中国分会。李清泉教授、微软亚洲研究院谢幸研究员以及乐阳副教授组织创会,其他成员包括来自武汉大学、中国科技大学、人民大学等空间信息与计算领域的专家。此分会是一个多学科交叉的学术组织,包括计算机科学家、GIS专家和地理学家等,共同兴趣不仅局限于GIS领域,还致力于解决与空间信息获取、处理和管理等相关的问题。在中国分会成功运行基础上,ACM SIGSPATIAL成立了澳洲分会。
该组织以中国计算机学会青年计算机科技论坛为平台,于2009年12月在北京举办了“基于位置的服务学术报告会”。报告会邀请了该领域国内外的5位著名学者,对位置服务的未来趋势进行了深入探讨。报告会吸引了130多名来自学术界和企业界的人士参加,其中有来自微软、四维图新、因特尔、诺基亚和NEC等公司研究院,还有不少来自武汉大学、天津大学、中国科技大学等院校的学生和研究人员,产生了较大影响。
8.欧盟资助ERASMUSMUNDUS+多边合作计划
欧盟ERASMUSMUNDUS+是一个由欧盟资助面向国际间多个高校(多边)合作计划。2009—2012年,武汉大学(资源与环境科学学院)承担了“人员、人才交流与能力培养”项目,多名教师通过此项目的积极参与与交流,提升了学科在国际上的认知水平,资助经费为25万欧元。2015—2018年,武汉大学继续承担地理信息学科研究生的国际联合教育项目GeoServices-4-Sustainability,此项目由6个国家的10个院校组成项目组实施,以培养具有先进专业知识和技术能力的国际型专业人才为目标。为适应社会及就业市场快速变化的需求,项目以地理空间数据、技术及应用为驱动力,采用Add-on和Plug-in方式设计和开发20个相对独立且不需要预备知识的课程模块,课程模块面向硕士生,学生可根据自身情况及市场需求自由灵活的选择课程。课程模块采用基于问题的教学和基于案例研究的学习相结合的方法,以及倒转课堂与主动学习的方式,课程模块的设计便于学生掌握专业前沿知识和技术能力。
9.国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目“多尺度遥感影像信息提取与解译”
在国家自然基金委国际合作项目“多尺度遥感影像信息提取与解译”(2011—2014年)的支持下,我校张良培教授和法国格勒诺贝尔理工大学Chanussot Jocelyn教授,合作开展了遥感影像特征提取和分类方法的研究,取得了如下进展:
(1)特征提取:提出了一种原创的多尺度城市复杂指数,建立了基于张量的特征提取和影像解译框架,比传统基于矢量的特征提取模式更精确有效;(https://www.daowen.com)
(2)特征融合:通过流形学习的方式,有效融合不同尺度的地物特征,在保持特征空间可区分性的前提下,可显著减少特征的维数,降低计算复杂度;
(3)特征分类:提出了距离加权的马尔可夫分类器和一种像素-结构-对象的多层多尺度特征分类方法,在像素层、结构层和对象层分别利用光谱、结构和形状语义特征进行分类,有效整合了多尺度多层影像特征。
研究成果有效地应用于遥感影像的信息提取和变化检测,发表SCI期刊论文8篇,2名博士生到合作方格勒诺贝尔理工学院进行了访学,推进了中法双方在项目支撑下的合作。
10.国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目
武汉大学申文斌教授与台湾交通大学黄金维教授联合申请了国家自然基金海外联合基金项目(2012.1—2013.12,No.41128003)以及延续项目(2015.1—2018.12,No.41429401)。该项目主要围绕青藏高原地区物质迁移及其机理问题,系统研究该区域时变重力场变化,定量估计青藏高原地区地壳升降、冰川消融、湖水位变化,研究水储量循环与亚太地区气候变迁的关系。
项目实施期间,项目组成员经常组织学术讨论及研讨;申文斌和黄金维成功举办了6届“TibXS国际性学术研讨会”(InternationalWorkshop on Multi-observations and Interpretations of Tibet,Xinjiang and Siberia),也经常是EGU、AGU、IUGG等重要国际会议中的Session召集人,吸引了一批学者讨论共同关注的相关科学及学术问题,在国内外产生了影响。
11.地理信息国际标准合作研究
国际标准化组织地理信息技术委员会(ISO/TC211)是负责研究制定地理信息国际标准的国际组织。作为创始成员国,我国参与了多个地理信息国际标准的制定,但一直没有主持过地理信息国际标准的制定。2012年8月,由龚健雅院士牵头,美国、德国、法国、加拿大、澳大利亚等多国专家参加,向ISO/TC211提交了国际标准“地理信息影像与格网数据内容模型与编码规则”立项申请,并于当年12月获得批准。经过各国专家几年的共同努力,该标准于2016年1月正式发布,标准号为ISO 19163。该标准是我国在地理信息领域主持制定的第一个国际标准,具有开创性的重要意义。
12.国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目“地球重力场精细结构和时变效应及其在国家高程基准现代化中的研究(I2-MARS)”
在国家自然科学基金委重大国际(地区)合作研究项目的资助下,我校李建成院士和德国斯图加特大学Sneeuw教授、美国国家测量局王艳明博士、加拿大自然资源部遥感中心大地测量部黄建梁博士合作开展了“地球重力场精细结构和时变效应及其在国家高程基准现代化中的研究”(41210006)项目研究。
项目主要研究内容是以EGM08为基础,加入GOCE、GRACE和SWARM数据,建立一个改进的2160阶模型。以此模型为参考,重点研究提高中国西部山区似大地水准面的精度,采用确定区域大地水准面的Stokes-Helmert方法,建立厘米级精度2′×2′中国似大地水准面格网模型,实现高程基准的数字化,以期满足我国高程基准建设和相关地学应用对大地水准面成果的迫切需求,特别是支持中国西部开发的大地测量和测绘服务保障及资源开发。
项目组于2014年4月和2015年7月分别在武汉和布拉格开展了两次专题学术研讨会,对项目进度和进一步深入合作进行了深入交流;同时,在项目的资助下,邀请了多位国际知名学者来华讲学交流,多名课题组成员出国进行学术交流,并资助在读博士研究生王彬和畅鑫去斯图加特大学大地测量研究所进行为期1年的访学交流。
13.国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目“基于多源遥感图像的火星地表场景认知与检索技术研究(I2-MARS)”
在国家自然科学基金委与法国科研署(NSFC-ANR)联合支持下,我校罗斌教授和格勒诺贝尔行星天文实验室Sylvain Doute研究员合作开展了“基于多源遥感图像的火星地表场景认知与检索技术研究(I2-MARS)”(2013—2016年)的项目研究。
针对火星遥感探测现存的图像解译认知效率低下、多源遥感图像提供的互补信息未得到充分利用、现有研究集中在少数热点区域等问题,项目选取位于火星南极附近具有典型季节变化特征的Russell沙丘为实验区域,开展了多源遥感图像的火星地表场景认知与检索技术研究,目前已合作完成Russell沙丘遥感图像纹理、几何特征提取及黑斑分类和高光谱数据解混及冰层变化分析。
2013年12月,项目组在法国格勒诺贝尔召开了第一届中法I2-MARS项目研讨会。2014年10月,法方负责人Sylvain Doute研究员及项目组成员Ruben Marrero博士来武汉大学进行了3周的合作交流。依托该项目,中法双方成功申请到了2013年中法蔡元培交流基金,支持博士生武辰、郭贤赴合作单位交流。
14.“现代空间大地测量技术监测全球变化”国际合作项目
该项目属于德意志学术交流中心DAAD的战略合作伙伴与专题研究合作网络项目计划,由斯图加特大学牵头,武汉大学作为主要合作方,联合同济大学和中国测绘科学研究院及欧洲几所大学和研究机构共同申报,于2015年年初通过评审并获得资助,项目周期为2015.01—2018.12,总经费100万欧元。德国斯图加特大学Sneeuw教授任项目首席科学家,李建成院士任项目的联合首席科学家。DAAD主席Wintermantel教授把该项目称为德国“新一代”资助计划,它将“强化德国高校与外国精英高校的合作网络建设,促进德国高校的国际化”。
项目致力于利用现有的大地测量观测技术(包括甚长基线干涉测量、人卫激光测距、全球导航卫星系统、卫星遥感、卫星测高、合成孔径雷达干涉测量、卫星重力测量等)探测大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈等地球系统主要组成部分的变化。此外,资助合作单位之间开展多层次学者学生互访、联合举办专题学术研讨;加强科研合作,提升教学科研水平,为推进国际化办学以及合作申报新的国际合作科研项目提供平台支撑。
15.欧洲FP6计划,GGSP伽利略大地测量基准项目
武汉大学参与了欧盟FP6项目伽利略大地测量服务原型(Galileo Geodetic Service Provider,GGSP)。GGSP项目的主要任务是研究Galileo地球参考框架的定义、建立、维持与精化,并制定系统的相关标准。该项目涉及欧洲Galileo卫星导航系统研究与开发领域的关键环节与核心技术,参与单位包括GFZ、ESA、BKG、AIUB和BKG。参与这一项目,有机会在伽利略合作中介入核心技术的研究,对于建设我国自主研发的北斗二代卫星导航系统中相关的参考框架和服务系统(即全球时空基准)具有非常重要的价值。基于该项目的合作,已经在武汉大学建立了Galileo卫星连续跟踪站,该跟踪站是我国唯一的Galileo系统跟踪站,在全球共13个。该跟踪站已经连续多年为Galileo系统的测试和验证提供观测数据。武汉大学也已经完成了首颗试验卫星的Galileo卫星星座精密定轨软件的研制工作,得到了首颗试验卫星的精密定轨和时间同步的结果。
16.IGS合作计划
国际GNSS服务组织(International GNSSService,IGS)成立于1993年,其成立20年来为全球卫星导航科技进步与合作发挥了巨大的推动作用,其成员均为全球卫星导航一流研究机构,包括美国喷气动力实验室JPL、欧洲定轨中心CODE、德国地学研究中心GFZ、欧洲空间局ESA等。武汉大学卫星导航研究团队于1992年建成了IGS跟踪站(WUHN),该站为全球首批IGS跟踪站之一,并成为IGS核心站。团队于2012年8月建成首个非欧美地区的IGS分析中心,该分析中心计算生成GNSS卫星厘米级超快速精密轨道与钟差产品,并提供给IGS组合生成官方产品。2013年IGS年度报告指出,武汉大学超快速轨道产品精度位居所有9个分析中心的前三名,并于2016年通过IGS年会答辩,成为新的IGS电离层分析中心。
2014年12月,IGS主席正式通知武汉大学卫星导航定位技术研究中心建设IGS数据中心,该数据中心向全球卫星导航定位用户免费提供国际IGS基准站观测数据、GNSS卫星精密轨道和精密钟差、地球自转参数等数据服务。武汉大学IGS数据中心的建设,改变了我国卫星导航用户完全依赖于国外数据中心的现状,使我国用户下载GNSS数据的速度从过去数十kB每秒提升至数MB每秒。至此,武汉大学成为全球仅有的3个同时承担IGS分析中心和IGS数据中心任务的研究机构之一,将在国际高精度GNSS研究领域发挥着重要作用,作出更多贡献。
17.武汉大学全球北斗观测试验网
截至2015年年底,武汉大学北斗试验跟踪网联系了泰国、斐济、芬兰、英国、埃及、澳大利亚6个国家,开展了海外建设北斗GNSS基准站的工作。2015年5月赵齐乐教授访问澳大利亚昆士兰科技大学,建立了一个北斗基准站;2015年8月唐卫明教授访问泰国,建立了两个北斗基准站;2015年9月李陶教授访问斐济,分别到访斐济大学和南太平洋大学,建立了两个北斗GNSS基准站;在芬兰访学的唐健教授联系芬兰大地测量所,建立了北斗参考站,由武汉大学完成了参考站的测试和分析工作;牛小骥教授联系了埃及扎加齐格大学,建立了埃及的北斗基准站;李陶教授联系英国诺丁汉大学,建立了诺丁汉大学北斗GNSS连续运行参考站。