科技惠民項目實施方案

1、項目受理編號：河南省科技惠民計劃項目實施方案（格式）項目實施方案名稱： 生態(tài)水遙感定量研究 項目牽頭承擔單位（公章）： 基層科技主管部門： 聯(lián) 系 人： 聯(lián)系電話： 省轄市、省直管試點縣科技主管部門： （以下簡稱省轄市縣）聯(lián) 系 人： 聯(lián)系電話： 河南省科學技術廳、河南省財政廳 編制填 寫 說 明1項目實施方案由基層組織單位組織，由項目牽頭承擔單位會同其他承擔單位具體編寫。2編寫提綱（1）本區(qū)域存在的相關民生問題是指，本項目實施覆蓋范圍內(nèi)，通過項目實施所要改善的民生問題；科技需求是指成熟、先進科技成果應用的需求。（2）項目目標應明確具體；主要任務應明確清晰；考核指標應可量化、可考核。（3）成果

2、應用示范實施范圍是指成果應用示范的實施點或區(qū)域，應闡述選取的理由及工作基礎。成果應用示范工作任務應闡述所采用的先進科技成果來源、示范措施及其預期效果，應有具體的量化指標。（4）項目經(jīng)費籌措方案。經(jīng)費構(gòu)成及來源應具體明確，并提供相應的證明材料。（5）項目組織管理。管理機制應明確項目實施領導小組及各成員權利與責任；各層級項目組織機構(gòu)構(gòu)成，以及各自權利與任務；實施機制應明確項目牽頭承擔單位與其他承擔單位、科技成果提供方、資金接受方與使用方之間的利益關系；項目經(jīng)費管理應闡明項目單獨建立臺賬、經(jīng)費使用管理等措施；公眾參與機制應提出社會宣傳、公眾參與、輿論監(jiān)督等措施；項目實施成果推廣措施應描述項目實施成果

3、應用示范成功后，在本地區(qū)推廣應用的具體措施。（6）基層組織單位項目可行性論證意見，應對項目所選取科技成果的先進性、成熟性、適宜性、可行性等方面做出評價；對項目管理機制、實施機制是否符合實際做出評價；應附論證專家簽字表復印件。省轄市縣組織單位項目評審論證意見，應對項目方案的典型性、代表性、可推廣性以及所設計項目管理規(guī)范性等方面做出評價，應附評審專家簽字表復印件。（7）有關附件包括科技成果應用協(xié)議書等資質(zhì)證明性材料。3縣（區(qū)）科技部門、財政部門作為基層組織單位時，省轄市科技部門、財政部門應在第八項蓋章并準備相關資料；省轄市、省直管試點縣科技部門、財政部門作為基層組織單位時，應同時在第七項、第八項蓋

4、章并準備相關資料。4文本格式要求。（1）項目實施方案應按規(guī)范用語表達，涉及到外文縮寫要注明全稱。（2）本項目實施方案文本采用A4幅面紙，4號宋體字打印，標題用4號黑體字打印。（3）電子文件保存格式請選用.doc形式。項目信息表項目名稱生態(tài)水遙感定量研究項目編號所屬領域 人口健康 生態(tài)環(huán)境 公共安全 其他項目牽頭承擔單位信息單位名稱鄭州大學組織機構(gòu)代碼10459通訊地址河南省鄭州市科學大道100號郵政編碼單位法人姓 名身份證件號碼 項目負責人姓 名張成才職務/職稱教授辦公電話2移動電話電子信箱Z傳真/項目聯(lián)系人姓名李健職務/職稱講師辦公電話2移動電話電子郵箱qq

5、.com傳 真/項目其他承擔單位鄭州市水務局/主要目標主要任務考核指標（300字以內(nèi)）主要目標：利用定量遙感技術,根據(jù)生態(tài)學、水文學、土壤學、植物學以及遙感空間信息技術等基本原理和理論,建立生態(tài)水信息指標體系(植被水分含量指數(shù)、土壤水飽和系數(shù)、土壤含水率等),探索計算生態(tài)水的模型與方法,提出生態(tài)水遙感調(diào)查與定量研究的方法，為洪水與干旱的預報預警提供定量化的參考。主要任務：（1）生態(tài)水信息指標體系的建立；（2）生態(tài)水信息指標體系中相關參數(shù)的遙感圖像解譯標志的建立；（3）生態(tài)水的遙感量化技術方法研究；考核指標：（1）生態(tài)水指標測算模型精度評價；（2）生態(tài)水指標測算模型推廣應用評價編寫提綱一、 本項

6、目針對的相關民生問題及其科技需求水作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是生態(tài)系統(tǒng)當中最活躍、且最有影響的因素，是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)在1998年(世界科學報告)中指出:在面臨全球環(huán)境日益惡化的前提下,保障淡水資源的可持續(xù)性是科學研究的首要目標。我國是一個人口眾多的國家,水資源也比較貧乏,人均徑流量僅為世界平均值的1/4,并且水資源分配在地域和時間上也極不均勻。與此同時,人口劇增、資源過度消耗、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等經(jīng)濟問題日益突出,嚴重地阻礙著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高,而這些問題都直接或間接與水資源問題相關。生態(tài)水(層)是楊武年教授、萬新南教授等在2001

7、年承擔完成的國家863-308課題研究中提出的新概念, 生態(tài)水包含三大部分:以植物為主體的植被層(葉面、根系、腐殖層)在不同形式的降水中所能截留的水;以植被宿體一松散孔隙裂隙地球表部土壤包氣帶層所能滯留的非飽和水(有的也稱土壤水)；以植物體本身所擁有各種形式的生物水。生態(tài)水層不但能直接儲積降水的一部分,更主要的是它能對小氣候環(huán)境起到緩沖調(diào)劑作用，如對暴雨截流緩沖,避免形成洪水與洪峰；在干旱季節(jié)能補充地表水與地下水,避免土地、河谷迅速干涸或斷流,并維系植被本身的生存。生態(tài)水發(fā)育良好區(qū),水資源則較為豐富,生態(tài)環(huán)境則運轉(zhuǎn)良好,相反,則生態(tài)環(huán)境運轉(zhuǎn)較差,因而生態(tài)水層在水環(huán)境系統(tǒng)中占有重要地位。雖然過去

8、幾十年來對水資源遙感提取及定量遙感的研究很多,也取得了許多重要的成果,推動了水資源遙感定量研究的發(fā)展。但由于生態(tài)水的特殊性,利用遙感技術對生態(tài)水進行研究有許多關鍵問題需要解決。由于生態(tài)水層中的生態(tài)水不易測量且在研究尺度上有一定的要求,本研究擬采用定量遙感的方法來進行生態(tài)水的測量。定量遙感或者說遙感的定量研究是根據(jù)電磁波與地表特征間的相互作用,將經(jīng)典的數(shù)學物理理論與遙感實踐相結(jié)合建立遙感數(shù)據(jù)的定量反演模型。生態(tài)水特性在不同波段有不同的反應,可以依據(jù)地球表面植被層的物理特性和輻射理論及其遙感成像機理出發(fā),利用可見光近紅外熱紅外微波等不同類型遙感資料、通過地物波譜特征分析、地物點反射率或波譜亮度值與

9、環(huán)境因素(地貌、植被等)的相關分析等方法來檢測、計算生態(tài)水資源量。本研究利用遙感技術，反演眾多生態(tài)水參數(shù)指標，定量分析生態(tài)水資源情況，旨在對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護與重建，水資源循環(huán)，水源涵養(yǎng)計算與價值估算等眾多領域提供量化支持，這對社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，具備重要科學意義。二、 本項目目標與主要任務1 項目目標 (1)生態(tài)水信息指標體系的建立由前所述,生態(tài)水的量算涉及到葉面、根系、腐殖層、森林土壤層(表層土壤層)中及植物體本身等所能截留(滯留)或涵養(yǎng)的水量。由于各部分所截留或涵養(yǎng)的水量有很大差異,對生物群落的影響有大有小,為簡化模型,需要舍棄影響較小的參數(shù),建立實用并且便于計算的生態(tài)水信息指標體系。

10、(2)生態(tài)水信息指標體系中相關參數(shù)的遙感圖像解譯標志的建立生態(tài)水是保證生態(tài)環(huán)境發(fā)揮正常功能的水體,難以量化。表征生態(tài)水層特征的五大指標用傳統(tǒng)方法難以獲得,一般從遙感圖像也不能直接判讀。實踐表明,生態(tài)水特征標識性信息在多波段遙感圖像上有所反映,通過遙感圖像處理和信息提取可以獲得。因為遙感圖像是地面景觀物體按一定比例縮小了的立體模型,地物的總體和個體的地表幾何形態(tài)(紋理結(jié)構(gòu)等)和物理特征(電磁波輻射特征)被真實、客觀、連續(xù)、全面地記錄,具有高度的概括性。而且,多波段遙感圖像信息特征中除可見光波譜部分外,許多波段的信息特征位于人肉眼光敏區(qū)以外,揭示了大量肉眼看不見的地物信息特征,大大增加了鑒別地物屬

11、性特征的信息量。因而利用多波段遙感對植被信息敏感的特性,通過多時相、多類型不同波段遙感圖像的數(shù)字處理和信息提取,以及相關信息的有機融合處理,可以提取生態(tài)水標志性信息和建立相關指標數(shù)據(jù)庫。(3)生態(tài)水的遙感量化技術方法定量遙感的核心是利用遙感器接收到的目標物信號重建應用模型,也就是遙感反演模型建立的問題。各種遙感反演模型都要確定一些參數(shù),通過遙感手段獲得起決定作用的關鍵參數(shù)。然而遙感信息的有限性、相關性和地表狀況的復雜多變,使得在遙感實踐中往往只能得到少量觀測數(shù)據(jù),卻要估計復雜多變地表系統(tǒng)的當前狀態(tài)，也就是說遙感反演的信息量通常是不足的,互不關聯(lián)的信息更少。所以,在進行生態(tài)水資源遙感量化研究時,

12、需要解決定量遙感中所普遍遇到的尺度效應問題、遙感模型反演中的不確定解問題、混合像元的問題、遙感數(shù)據(jù)獲取方向性和波譜間斷性以及鄰近效應等問題,以便更準確地得到生態(tài)水信息。2 項目主要任務2.1本文的研究內(nèi)容包括以下三個方面:(1)根據(jù)生態(tài)水定義、生態(tài)水本身存在狀態(tài)等特性,研究并建立生態(tài)水信息指標體系。根據(jù)楊武年教授、萬新南教授等2000年承擔完成的863山民江生態(tài)環(huán)境本底遙感綜合調(diào)查與評價項目有關生態(tài)水資源研究成果及近年來的研究,初步確定生態(tài)水信息指標體系主要包括以下五項指標:生態(tài)水涵養(yǎng)模數(shù)(BSI)表達地球表面植被層單位面積上所儲水總水量;生態(tài)水遷流模數(shù)(BFFI)地球表面植被層單位面積單位時

13、間所能給出的水量;植被水分含量指數(shù)(BVWCI)地球表面植被層中植物本身單位面積所含水量,也叫做植被含水率;土壤水飽和系數(shù)(SRS)地球表層土壤單位體積或面積上的含水飽和百分數(shù);土壤含水率(SSI)地球表層土壤單位體積或面積上的含水量。由于生態(tài)水遙感定量研究是一個龐大的系統(tǒng)工程,限于時間和經(jīng)費,本研究將僅對后三個指標(植被含水率、土壤水飽和系數(shù)、土壤含水率)進行研究。(2)研究、查明影響生態(tài)水指標體系的主要因素,完善各生態(tài)水信息指標體系計算模型,建立生態(tài)水信息指標體系有關參數(shù)的遙感圖像解譯標志及數(shù)據(jù)庫。研究中針對不同生態(tài)類型的典型訓練場,如濕地、人工林區(qū)、農(nóng)田耕耘區(qū)等,通過對遙感圖像的數(shù)字處理

14、和信息提取(判讀),結(jié)合現(xiàn)場波譜測定與實驗室波譜測定,查明影響生態(tài)水指標體系的主要因素,完善各生態(tài)水信息指標體系計算模型,建立生態(tài)水信息指標體系有關參數(shù)的遙感圖像解譯標志及其數(shù)據(jù)庫。(3)研究、探索生態(tài)水遙感圖像信息提取理論和方法,提出生態(tài)水遙感定量研究新方法。研究中針對該地區(qū)的自然條件,并結(jié)合常規(guī)觀測數(shù)據(jù),建立生態(tài)水定量測算模型,從而達到利用遙感技術進行區(qū)域生態(tài)水定量測算的目的,為區(qū)域水資源的可持續(xù)利用政策的制定,提供技術支持,并在此基礎上提出生態(tài)水遙感定量研究與調(diào)查新技術新方法。2.2技術路線本文的技術流程圖如圖1示,分為如下四部分:1)遙感圖像的預處理:包括幾何校正、輻射校正(輻射定標、

15、地面起伏校正、大氣校正),這部分主要是消除位置變化、地面起伏以及大氣散射、吸收等引起的誤差,為生態(tài)水定量測算而對遙感圖像做的前期處理。2)實驗區(qū)植被生物物理參數(shù)提取:包括植被指數(shù)、土壤亮度、濕度、綠度及地表溫度等的提取。3)建立或選取生態(tài)水指標遙感測算模型并對實驗區(qū)遙感數(shù)據(jù)進行相應指標測算。4)采用實驗區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感本底調(diào)查數(shù)據(jù)驗證測算結(jié)果。輻射定標（消除遙感數(shù)據(jù)失真） 大氣校正 (消除大氣散射、吸收等引起遙感信息差)地面起伏校正(消除由于地面起伏多造成的遙感信息偏差) 輻射定標(將測量值變換為絕對亮度或地表反射率、表面溫度有關的相對值) 幾何校正(消除遙感數(shù)據(jù)位置變的影響)化的影響 幾何校正

16、(消除遙感數(shù)據(jù)位置變的影響)化的影響植被生物物理參數(shù)估算其他指數(shù)提?。òㄍ寥懒炼?、濕度、地表溫度等）植被指數(shù)提取(包括比值植被指數(shù)RVI、歸一化植被指數(shù)NDVI、調(diào)整土壤亮度植被指數(shù)SAVI、差值植被指數(shù)DVI、穗帽變換中的綠度植被指數(shù)GVI、垂直植被指數(shù)PVI等)確定地物波譜與地物標志并初步判定地物類型生態(tài)水指標測算生態(tài)水指標測算驗證(采用實驗區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感本底調(diào)查數(shù)據(jù)對以上三個指標進行驗證植被含水率（建立綠度-濕度關系下的遙感測算模型）土壤水飽和系數(shù)（建立土壤亮度-濕度關系下的遙感測算模型）土壤含水率（采用Ts/NDVI遙感測算模型）查明影響生態(tài)水指標體系的主要因素,確定生態(tài)水信息指標體

17、系性態(tài)水涵養(yǎng)模數(shù)、生態(tài)水遷流模數(shù)、植被含水率、土壤水飽和系數(shù)、土壤含水率),選取植被含水率、土壤水飽和系數(shù)、土壤含水率作為本次研究指標圖1 技術流程圖3 考核指標 （1）生態(tài)水指標測算模型精度評價指標單位標準值指標屬性不合格標準優(yōu)1植被含水率模型精度%75%約束性指標2土壤水飽和系數(shù)模型精度%75%約束性指標3土壤含水率模型精度%75%約束性指標（2） 生態(tài)水指標測算模型推廣應用評價指標單位標準值指標屬性建設先進建設模范生態(tài)文明1生態(tài)水知識普及率%8590100約束性指標2生態(tài)環(huán)境教育課時比例%3610參考性指標3規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)開展生態(tài)水宣傳公益活動的比例%8090100參考性指標4公眾節(jié)能

18、、節(jié)水、綠色出行的比例 節(jié)能電器普及率 節(jié)水器具普及率 綠色出行率% 809040 909550 10010060參考性指標三、 成果應用示范工作內(nèi)容1. 選取科技成果應用示范實施范圍 本科技成果的示范區(qū)選取鄭州市賈魯河流域，賈魯河全長2558公里，發(fā)源于新密市，向東北流經(jīng)鄭州市，至市區(qū)北郊折向東流，經(jīng)中牟，入開封，過尉氏縣，后至周口市入沙潁河，最后流入淮河。2007年，鄭州市委、市政府組織編制鄭州市生態(tài)水系規(guī)劃，建設生態(tài)水系，滿足鄭州市城市發(fā)展和社會公眾的水環(huán)境需求。本研究以鄭州市生態(tài)水系為研究對象，以賈魯河為示范區(qū)，運用建立的生態(tài)水遙感定量指標體系對鄭州市生態(tài)水系環(huán)境進行分析和監(jiān)測，切實反

19、應當前生態(tài)水系工作的進展情況，為下一步工作提供理論依據(jù)和技術支持。2. 確定成果應用示范工作任務及考核指標本研究在示范區(qū)即賈魯河流域針對三種生態(tài)水指標體系參數(shù)（植被含水率、土壤水飽和系數(shù)、土壤含水率）的建立定量遙感模型并進行使用和驗證，對反演結(jié)果進行評價，得出示范區(qū)生態(tài)水現(xiàn)狀，并制定相應的治理措施。主要任務：（1）研究中針對賈魯河流域環(huán)境信息選取不同生態(tài)類型的典型訓練場濕地、人工林區(qū)、農(nóng)田耕耘區(qū),通過對遙感圖像的數(shù)字處理和信息提取(判讀),結(jié)合現(xiàn)場波譜測定與實驗室波譜測定,查明影響賈魯河生態(tài)水指標體系的主要因素,建立生態(tài)水信息指標體系有關參數(shù)的遙感圖像解譯標志及其數(shù)據(jù)庫。 (2)針對賈魯河流域

20、的自然條件,并結(jié)合常規(guī)觀測數(shù)據(jù),選取監(jiān)測點，運用定量遙感監(jiān)測技術，建立生態(tài)水定量測算模型,從而達到利用遙感技術進行區(qū)域生態(tài)水指標信息（植被含水率、土壤水飽和系數(shù)、土壤含水率）定量測算的目的。 （3）通過對賈魯河流域生態(tài)水指標信息的測算，得出該流域生態(tài)水現(xiàn)狀，反應出其水資源狀況，為水務部門提供決策依據(jù)。四、 項目經(jīng)費籌措 單位：萬元 項目經(jīng)費預算總額30來 源支 出中央級財政經(jīng)費 開支范圍中央級財政經(jīng)費省級財政經(jīng)費其他省級財政經(jīng)費30技術引進費/7/基層財政經(jīng)費技術開發(fā)費 /12/自籌資金技術應用示范費/4/其它資金科技服務費/3/培訓費/4/合計30合計/30/中央級、省級專項經(jīng)費是否采取后補

21、助方式 是 否 五、 項目組織管理1項目組織管理 本項目主要參與人員及人員分工情況如下表：序號姓名工作或?qū)W習單位學歷主要任務1張成才鄭州大學水利與環(huán)境學院博士項目總負責人，負責項目技術監(jiān)督和指導2王金鑫鄭州大學水利與環(huán)境學院博士項目骨干，主要負責生態(tài)水理論和生態(tài)水信息指標體系研究3李健鄭州大學水利與環(huán)境學院博士項目骨干，負責生態(tài)水遙感圖像信息提取理論和方法,提出生態(tài)水遙感定量研究4王舉鄭州市水務局博士項目骨干，負責生態(tài)水遙感圖像信息提取理論和方法,提出生態(tài)水遙感定量研究4李艷樺鄭州大學水利與環(huán)境學院碩士研究人員，研究影響生態(tài)水指標體系的主要因素,對植被生物物理參數(shù)進行測算5陳少丹鄭州大學水利與

22、環(huán)境學院碩士研究人員，遙感圖像的預處理:包括幾何校正、輻射校正(輻射定標、地面起伏校正、大氣校正)6劉杰鄭州大學水利與環(huán)境學院碩士研究人員，選取生態(tài)水指標遙感測算模型并對實驗區(qū)遙感數(shù)據(jù)進行植被含水率指標測算。7朱祖樂鄭州大學水利與環(huán)境學院碩士研究人員，選取生態(tài)水指標遙感測算模型對實驗區(qū)遙感數(shù)據(jù)的土壤水飽和系數(shù)和土壤含水率進行指標測算。8羅蔚然鄭州大學水利與環(huán)境學院碩士研究人員，實驗區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感本底調(diào)查數(shù)據(jù)驗證測算結(jié)果2項目實施路徑本項目牽頭承擔單位為鄭州大學，項目合作承擔單位為鄭州市水務局。鄭州大學承擔項目研究和實施，鄭州市水務局負責項目示范以及推廣。3. 項目經(jīng)費監(jiān)督管理 科研項目經(jīng)費應用

23、于與該項目有關的科研業(yè)務費、人員經(jīng)費和管理費等各項合理支出（主要包括儀器設備費、能源材料費、圖書資料費、文獻檢索查新費、設計試驗費、會議調(diào)研費、科技成果鑒定與驗收費、人員費、管理費等）；嚴禁將科研項目經(jīng)費用于與科研無關活動（如支付罰款、捐款、贊助、投資等）；嚴禁以任何方式從科研項目經(jīng)費中謀取私利。 相關部門會同財務、審計部門應定期對科研項目經(jīng)費使用和管理情況進行檢查，對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，應當及時加以糾正。項目負責人和相關人員要自覺接受并積極配合有關部門做好對科研項目經(jīng)費使用的監(jiān)督檢查工作。4. 公眾參與措施 項目實施過程中要積極進行社會宣傳，加強公眾參與和輿論監(jiān)督六、 項目成果推廣措施 為了貫

24、徹落實“科技惠民”戰(zhàn)略，加速科技成果的推廣應用，推動我省民生科技工作發(fā)展，為構(gòu)建和諧社會和全面建設小康社會提供科技支撐。制訂項目成果推廣實施措施如下：（1）實施地點：包括鄭州市城市建成區(qū)及郊區(qū)內(nèi)的金水河、賈魯河等河流，尖崗、常莊等12座水庫，祭城調(diào)蓄池（龍湖）、圃田調(diào)蓄池（龍子湖）和西流湖等3座湖泊，以及與其上、下游相連的水系。（2）實施單位：鄭州市水務局及相關水務管理部門（3）組織協(xié)調(diào)：項目實施單位和實施所在市縣政府或單位要成立相應的領導機構(gòu)，有專人負責，建立目標責任制，加強組織領導，緊密配合，相互 支持。在項目實施期限內(nèi)項目實施單位和實施所在市縣政府或單位要 按省政府撥款數(shù)額1：1匹配經(jīng)費，做到經(jīng)費落實、人員落實、任務落實，管理到位、服務到位，保證項目的順利實施。（4）跟蹤監(jiān)督：堅持目標管理，省科技廳要加強對項目進展情況的跟蹤管理、經(jīng)費使用的監(jiān)督和審計，定期通報項目執(zhí)行情況，每年對項目的進展情況進行檢查評估，及時向省委、省政府匯報“生態(tài)水遙感定量研究項目”的執(zhí)行情況。（5）擴大宣傳：實行信息開放，實事求是地宣傳“科技惠民項目”，使全社會通過此項工作對科技有更深入和形象的了解。（6）總結(jié)推廣：項目示范推廣過程中，對各地區(qū)項目實施情況每季度總結(jié)一次，進行檢查評估；項目完成后，對示范推廣效果較好的單位進行總結(jié)表彰。七、基層組織單位意見1. 項目可行性論證意