基礎地理信息與數位化技術實驗室

實驗室設立專門的學術委員會,學術委員會由21位國內知名的同行專家組成,其中有6位院士,15位國內知名專家,主要指導實驗室的科研工作、評審實驗室開放基金課題、評價實驗室工作成就。

實驗室簡介

實驗室依託山東科技大學而建,擁有固定研究人員30人,其中教授16名,副教授9名,其中博士導師7名、博士後5名、博士17人,在讀博士10人,俄羅斯自然科學院外籍院士2人,百千萬人才工程首屆入選1人,泰山學者崗位1人。研究人員的年齡結構、學歷結構合理,人心穩定、積極向上,實驗室呈現強勁的向心力和凝聚力,實驗室基本打造了一個穩定、團結、高效、實幹、創新的團隊。
實驗室的人才培養出現了可喜的變化,共招收博士後研究人員3人,出站2人,碩士研究生92名、博士研究生64名,畢業碩士研究生37名、畢業博士研究生34名;在導師的指導下,他們參與許多科研課題,承擔了大量的科研任務,取得了許多科研成果,年均發表論文30餘篇,其中大多在國家核心刊物上發表。畢業碩士多考上國內名牌大學或國家重要科研機構的博士研究生,成為我校人才培養的亮點。

主要研究方向、內容及成果

(一)地理信息系統及套用
1.研究內容:空間數據分析與質量控制,地理數據處理與自動綜合,空間信息可視化與虛擬現實技術,空間資料庫模型與結構,電子地圖與多媒體技術,移動GIS的實現技術等。
2.研究特色:
(1)重點研究空間數據規範標準、質量控制,基於統計理論建立了GIS空間數據不確定性度量及其傳播模型,提出線位誤差g帶模型和面元疊置誤差模型,並實現了可視化;套用模糊數學,建立GIS屬性數據的不確定性理論,將定性描述發展為定量方法。
(2)利用信息模式識別理論,集多條件為一體,實現多功能全方位的信息描述、傳遞、處理與套用的系統理論,並展現出智慧型系統的模式,該理論套用於GIS,特別是智慧型信息查詢與管理,WEB傳輸與發布等。
(3)研究了移動GIS的運動對象,提出了運動對象運動範圍的查詢方法,開發了具有地理空間數據採集與傳輸功能的導航系統。
(4)針對礦山的特殊性開展了數字礦山和礦山地理信息系統的研究工作,是傳統的礦山測量技術與現代化的信息技術相結合的新領域,為礦山的安全高效生產提供了決策信息支持系統。
(5)海洋漁業服務地理信息系統,主要研究:海洋漁業空間資料庫的建設與管理、漁船動態監控與管理、遠洋漁業生產輔助決策系統的建立、漁場分析與海洋環境場的表達。
(6)開發電子製圖系統,開發研製具有自主著作權的EA2000電子地圖製作與瀏覽系統、礦井地質三維可視化與自動化成圖系統、土地勘測定界系統、電子地籍圖、電子房產圖等電子製圖系統,並在城市規劃、國土管理、房地產開發、礦山地質測繪管理及製圖等領域得到了套用,產生較大的社會和經濟效益。
3.學術地位:形成的基於統計模型的數據不確定性理論體系,在學術上有一定的影響。參與完成的國家863科技攻關課題“海洋漁業地理信息系統”,獲得該領域軟體類評比第一名的好成績,並獲得中國科學院科技進步二等獎;該863課題獲得科技部滾動資助,並繼續承擔了國家863課題“遠洋漁業信息服務與決策支持系統”的研究。學科擁有省級重點開放實驗室和省級“3S”工程技術研究中心,以及與中科院資源與環境信息系統國家重點實驗室聯合成立的地理信息技術北方發展中心和Taitan-PCI、GeoStar地理信息系統軟體培訓基地,這為專門人才的培養和研發提供堅實的基礎。注重開展國際合作和學術交流,與德國亞琛工業大學、澳大利亞墨爾本大學、香港理工大學建立了長期合作關係。1999年首次在亞洲依託本學科召開了第27屆國際礦山測量協會主席團會議,會議取得了圓滿成功,吸收本學科為礦山測量協會團體會員單位,並提議第12屆國際礦山測量世界大會2003年在中國舉辦。98年以來,開發研製具有自主著作權的EA2000電子地圖製作與瀏覽系統,在國家科技部組織的全國98國產地理信息系統軟體測評中獲獎,並在國家著作權局註冊計算機軟體著作權。在國內外重要學術刊物和會議上發表學術論文106篇,有8篇論文被SCI和EI檢索。科技成果獲國家科技進步二等獎1項(2002年國家科技部網上公布、科技日報公布),國家測繪局科技進步一等獎1項,省級科技進步二等獎2項、三等獎2項。本研究方向已形成了由4名教授(3名博導)、3名副教授組成的中青年相結合的學術研究梯隊, 其中,4名博士(含2名博士後)、4名在讀博士。目前承擔著國家科技部與建設部聯合批准的國家示範工程項目“數字泰安”、山東省重大科研項目“數字山東基礎地理信息系統研究與套用示範”、863子課題3項、國家自然科學基金1項、國際合作3項等項目。本學科擁有良好的軟硬體條件,有Arc/Info、Taitan、Geostar、Mapgis等成套國際知名軟體,有高精度的掃瞄器和繪圖儀,高性能的工作站和寬頻網路系統。
4.作用和意義:本方向將在數據質量評價、三維可視化和網路GIS等方面進行深入研究,為建立GIS中數據質量標準體系提供理論支持,為GIS圖形信息、屬性信息的描述和傳輸提供支撐技術;深入研究礦山GIS、海洋GIS、城市GIS等專業領域GIS中的關鍵問題和專門問題,為數字城市、數字礦山等信息工程建設提供理論和方法。
(二)衛星大地測量及套用
1.研究內容:
重點研究GPS工程控制網的最佳化設計及與其相關的非線性數據處理理論和技術,GPS變形監測與動態預測預報,GPS導航與監控,低速載體的姿態測量等理論與套用技術。
2. 研究特色:
(1)建立高精度區域控制網:重點研究了GPS網的最佳化設計,起始數據的配置與檢驗,將非線性平差理論套用到GPS數據處理中,開發出具有自主智慧財產權的數據處理軟體。
(2)變形監測及地層移動參數反演與動態預測預報:套用GPS對城市和礦區地表移動進行動態三維監測,對地表移動進行精細過程研究,根據觀測數據反演地層移動參數和應力狀態,建立地層變形模型,解決地質災害的預測預報問題。
(3)結構物動態回響GPS監測:豎井是煤礦生產的咽喉,豎井的動態回響監測是關係到煤礦安全生產的百年大計,為了實現監測的自動化,套用GPS開發出豎井井架變形監測系統,並在兗州礦區得到了套用,取得了良好的技術效果。
(4)載體監控與導航技術:開發研製了城市與礦區汽車監控系統、自主導航系統和旅遊線路導航系統。
(5)低速載體的實時定位與姿態測量技術:基於差分GPS的理論和技術,重點研究低速載體的實時定位技術和姿態測量技術,開發了相應的軟體,並套用於國家863項目—近景目標三維測量技術,解決了數位相機(CCD)、雷射掃瞄器(LS)的實時定位和姿態測量問題。研製了典型的地基“3S”集成系統—車載近景目標三維信息獲取系統,以實現“數字城市”地基數據採集的高效率和自動化。
3. 學術地位:
(1)研究內容具有一定的技術創新性和較高的實用價值。
(2)具有較好的研究基礎和一定的研究水平,已得到國家863項目1項、國家自然科學基金項目和省部級項目2項。在國內外具有一定的學術地位和學術影響,如:盧秀山教授受德國Bundeswehr大學Caspary教授的邀請,聯合開發車載近景目標三維信息獲取系統;賈明海副教授在澳大利亞進行衛星測高方面的國家級項目研究。
(3) 研究成果豐碩、實用性強,98年以來在國內外重要刊物發表論文52篇,獲省部級科技進步三等獎2項。先後承擔完成了多項橫向科研項目,解決了許多生產實際,為社會經濟發展作出了貢獻。
(4) 研究實力較強,本方向擁有博士導師2名(含合作單位博導1名),博士3名,在讀博士1人。
(5)具備良好實驗條件,本學科的GPS實驗室是山東省“3S”工程技術研究中心的研發單位,擁有良好的軟硬體條件,有GAMIT、BERNESS等國際知名軟體,有美國TRIMBLE、德國ZEISS、加拿大NOVATL等型號的GPS接受機16台及OEM板和導航設備。
4.作用與意義:
衛星大地測量是本學科長期的基礎研究和套用研究方向,未來的伽利略系統的建成和套用,必然對本方向提出新的挑戰。本方向將在動態差分定位、運動載體的姿態測量、衛星測高、GPS氣象等方面進行深入研究,為國家經濟建設、國防建設和提高人們的生活質量做貢獻。
(三)遙感技術與資源調查
1.研究內容:自80年代中期以來,通過教學與科研實踐,在遙感理論與套用領域方面取得了顯著的成績。主要研究遙感技術在國土資源調查、礦產資源調查、水資源(地表水及地下水)調查、地震區劃、地殼穩定性評價(工程地質調查)、深部地質、環境污染調查、旅遊資源、地熱資源等方面的理論與套用技術。
2.研究特色:
(1)國土資源調查:面向山東省社會發展的需要,較早地將遙感技術套用於市級地區及較大區域內的國土資源調查,開展專題研究:涉及土壤、森林、水資源、城市占地趨勢等方面。聯合地質、測繪、農林等學科協同攻關,取得了一批高質量的區域性的遙感系列圖解,為所在地區的可持續發展提供了有價值的資料。
(2)礦產資源調查:將遙感理論與技術同其它技術相結合進行礦產資源調查,發現了隱伏含煤區,為山東省第三次礦產資源預測提供了資料。在魯東和魯中地區發現了金礦產,圈定了以金為主的多金屬成礦區。套用紅外遙感技術探測地熱資源,為泰安市地熱資源的開發提供了科學論證。在套用遙感技術尋找地下水方面也卓有成效,同山東省水利專家於益民教授合作,為一些城鎮和山區找到了地下水,特別是對山區的脫貧致富發揮了重大作用。
(3)地質構造探測:在遙感對深部地質構造信息提取方面進行了嘗試和探索,發現了有意義的南北向深層構造帶,引起了同行的關注。在提取與地震活動有關的活動斷層遙感信息方面,為省地震部門提供了有價值的信息,有的已為近期地震活動所證實。套用遙感技術進行地殼穩定性評價,在廠址和校址選擇方面提供了技術服務。
3.學術地位:
在遙感套用研究的技術路線和方法上積累了一些行之有效的經驗,採用多層次(航天、航空、地面遙感)、多手段及多資料(遙感與非遙感及多學科交叉理論和研究手段)、多元信息複合(遙感與物探、化探信息)及巨觀與微觀相結合的路線和方法,從而使遙感信息的“多解性”轉變為單解,較準確地捕獲了地表和地下的有用信息,甚至地殼深部的信息。近10年來,完成與上述領域有關的科研項目33項,有多項成果分別獲省、部、市各級科技進步獎;為中科院遙感所、北京大學等輸送了一批優秀的遙感方面的博士、碩士研究生源;為社會提供了多項技術服務,取得了良好的經濟和社會效益。1998年以來在國內外重要學術刊物和學術會議上發表學術論文40多篇,有7篇論文被EI、ISTP檢索。本研究方向有博士生導師4名(含合作單位博導3名),已形成了結構合理的學術研究梯隊。本學科的遙感實驗室是山東省“3S”工程技術研究中心的研發單位,擁有良好的軟硬體條件,有Erdas、PCI、ENVI等成套國際知名軟體,有分光輻射光譜儀、高精度的掃描器、繪圖儀、高性能的工作站和寬頻網路系統。
4.作用與意義:
資源調查與監測技術是地球科學的主要套用研究領域,已成為對資源的合理利用和對環境的保護、實現社會與國民經濟持可持續發展的不可缺少的技術手段。本方向將繼續開展遙感數據處理及智慧型化、基於3S的資源調查與監測、土地利用與土地覆被變化等方面的研究。
(四)現代測量數據處理理論及其套用
1.研究內容:
現代測量數據處理、空間數據分析、信息模式分析理論及其在地學領域中的套用。重點研究了“非線性動態模型參數估計與統計性質”、“測繪信息模式識別”、“測量數據處理病態分析理論”等理論及相關套用。
2.研究特色:
(1) 以現代非線性理論為基礎,研究測量數據處理中的非線性問題,致力於GPS、GIS和RS中的多源、多維、多時態的數據處理和質量評價。
(2)以模式識別理論、資訊理論、統計理論和神經網路理論為基礎,研究測量模式識別理論和測量數據統計診斷理論,研究多元海量數據信息特性的提取、評價、描述和綜合分析利用等問題。
(3)基於空間分析理論,研究因觀測結構或參數選取而產生的病態問題,解決病態診斷、度量、分類和處理等問題。
3.學術地位:
(1) 研究方向基本形成了非線性動態最小二乘理論體系、測量模式識別理論和測量數據統計診斷理論體系,初步形成了基於空間分析理論的測量數據病態分析理論,研究內容新穎,套用面廣,具有一定的前瞻性和開拓創新性。
(2) 具有較好的研究基礎和較高的研究水平。已承擔了3項國家自然科學基金項目、7項省部級項目、6個國際合作項目(與德國、瑞士和俄羅斯等國家合作),在國內外具有一定的學術地位和學術影響。98年以來在俄羅斯、德國、澳大利亞等國的重要刊物上發表論文20篇,國內重要刊物發表論文84篇,被《SCI》檢索2篇;出版學術專著3部;獲山東省科技進步二等獎1項、教育部科技進步三等獎1項、廳局級二獎3項。
(3) 研究具有國際性。每年邀請4-5名院士和國外專家來校指導學科建設,與國外6個研究機構共同開展合作研究,先後得到國家外專局3次資助,每年有1-2人次參加國際會議或赴國外交流和合作研究;有有1人為國際礦山測量協會(ISM)主席團成員。
(4)研究實力雄厚。擁有俄羅斯自然科學院外籍院士1人,博士導師1名,博士2名,煤炭系統專業技術拔尖人才1人,省高等學校中青年學術骨幹1人。本方向已畢業碩士19人,博士3人(中國礦業大學3人),在讀博士研究生7人。

對外交流與合作

實驗室與中國測繪科學研究院、四維北京公司、中科院資源與環境信息系統國家重點實驗室、中科院測量與地球物理研究所、武漢大學等建立了合作關係,多次與本領域知名學者交流,20多人次參加國際會議和國際合作。
實驗室設立專門開放研究基金,每年拿出30餘萬元資金作為實驗室開放研究基金,資助課題10餘項,幾乎涉及我國擁有測量專業的所有大學或研究機構。

條件建設

基礎地理信息與數位化技術是山東省重點實驗室,由山東省教育廳和山東科技大學共同建設。實驗室設立以來,實驗室投入大量資金購置科研設備和圖書資料,實驗室總投資1429萬元。配套實驗室面積1500平方米,實驗場地3300餘畝,專用實驗平台3個,實驗鑑定場2個。

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