遥感专业研究生创新能力提升 ——以中国矿大

研究生教育是我国高层次专业人才培养的重要途径。提高研究生的创新能力，对国家创新体系的构建发挥着重要的作用[1-2]。遥感是一门通过非接触传感器获取目标的时空数据以提取全球覆盖的多尺度时空信息的科学与技术。摄影测量与遥感（以下简称“遥感”）作为测绘科学与技术的二级学科，是通过传感器系统进行记录和测量，对数据进行分析和表示，获得关于地球及其环境和其他自然物体和过程的可靠信息的一门科学与技术[3]。中国矿业大学（以下简称“中国矿大”）的测绘科学与技术学科是国家重点（培育）学科、教育部学科评估A-学科。但是，由于测绘学科的工科背景，遥感专业的研究生选题多偏重使用已有广泛使用的卫星遥感数据解决某一工程技术性的问题，原始创新不足。尤其是硕士研究生，发表高水平学术论文的偏少。

地基观测是对地观测与遥感技术的重要组成，是卫星遥感反演验证的重要依据。对比美国马里兰大学、美国普渡大学、德国宇航中心以及国内的武汉大学、中科院等遥感专业研究生的优秀培养单位可知，掌握地面遥感观测的第一手观测资料是研究生开展原始创新研究、发表高水平学术论文的关键。此外，遥感专业作为国际前沿领域发展迅速，尤其是随着我国的高分系列卫星的发射和数据发布，遥感领域的研究和应用将迎来空前的发展。由于中国矿大所处徐州市的地理位置的限制，与武汉大学、中科院等国内一流的遥感专业研究生培养单位相比，在本校接触领域学术大师的机会相对较少，单纯依靠校内报告的学术交流模式，一定程度上制约了研究生创新能力的培养。因此，缺少地面观测第一手资料的支持、学术交流不足，已经成为制约中国矿大遥感专业研究生创新能力提升的主要因素，亟待研究相应的对策。

中国矿大在江苏省高校优势学科建设工程项目的支持下，从2012年开始在南湖校区内建设了专门面向矿区环境遥感监测的协同观测综合试验场（The Mining Area Environment Synergic observatTion pRoving grOund，MAESTRO）。本文作者所在团队依托该实验场的设备和观测数据优势，探索了遥感专业研究生创新能力提升的途径。

一、中国矿大MAESTRO概况

煤炭在我国一次能源的生产和消费中一直占有极其重要的地位，是我国可持续发展战略实施的重要能源保证。煤炭的开发利用引起了量大面广的土壤污损、水体退缩、植被退化、大气污染、生态破坏等一系列地表与大气环境问题[4-7]，对矿区及相邻区域的生态环境造成了严重影响。大规模的煤炭开采与利用引起了矿区及矿业城市严重的环境损伤。综合利用天空地多源对地观测开展遥感监测评估，将为环境保护提供数据和方法支撑。

国际上，煤炭能源开发利用的环境效应已成为重点关注领域，欧盟第七框架计划、地球观测组织（Group on Earth Observations，GEO）、美国能源部等机构均在开展该方面的研究。煤矿区环境破坏遥感监测因其特殊性和复杂性，常规遥感物理、模型和方法不足以支撑。为了开展矿区环境遥感方法、模型与技术体系研究与教学，需要建设一个用于对地观测科学基础研究、技术试验和验证的，地物要素丰富、测试设备齐全的科研试验场所。中国矿大MAESTRO试验场的主要功能有三个:一是遥感物理真实性检验，二是星/空形变监测几何标定，三是地上下传感网同步协同。

（一）MAESTRO特点

MAESTRO强调多尺度、多手段、多模式、多学科协同的“四多”原则，旨在面向国内外开放，形成矿区遥感特色的国际联合试验基地。

1.多尺度

通过跟踪最新的高分卫星系统，对于目前卫星数据的中分辨率和高分辨等不同空间分辨率的影像，建立一套地面的几何校正系统，建立适合矿区遥感的辐射校正系统，解决无连续的地面几何检校场。通过使用我校无人机，建立地面检校场。对于混合像元问题，研究地面光谱来进行卫星影像的混合像元分解。建立地面实测的光谱知识库，为矿区环境研究提供精细的光谱曲线。

2.多手段

通过跟踪最新的高分卫星系统，对于目前卫星数据的中分辨率和高分辨等不同空间分辨率的影像，建立一套地面的几何校正系统，建立适合矿区针对遥感数据非实时性，建立一套传感器网络的实验场，搭建最新的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称 WSN），实时监测场地的各种温度、湿度、污染物的添加量、气象参数等信息，周期性的监测各种实验区地物的光谱曲线，进行各种反演模型的研究。

文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2020/1120/445.html