科技惠民项目实施方案

1、项目受理编号:河南省科技惠民计划项目实施方案（格式）项目实施方案名称：生态水遥感定量研究项目牵头承担单位（公章）： 基层科技主管部门：联系人：联系电话：省辖市、省直管试点县科技主管部门： （以下简称省辖市县）联系人：联系电话：河南省科学技术厅、河南省财政厅编制填写说明1项目实施方案由基层组织单位组织，由项目牵头承担单位会 同其他承担单位具体编写。2编写提纲（1）本区域存在的相关民生问题是指， 本项目实施覆盖范围内， 通过项目实施所要改善的民生问题； 科技需求是指成熟、 先进科技成 果应用的需求。（2）项目目标应明确具体；主要任务应明确清晰；考核指标应 可量化、可考核。（3）成果应用示范实施范围

2、是指成果应用示范的实施点或区 域，应阐述选取的理由及工作基础。 成果应用示范工作任务应阐述所 采用的先进科技成果来源、 示范措施及其预期效果， 应有具体的量化 指标。（4）项目经费筹措方案。经费构成及来源应具体明确，并提供 相应的证明材料。（5）项目组织管理。管理机制应明确项目实施领导小组及各 成员权利与责任；各层级项目组织机构构成，以及各自权利与任务； 实施机制应明确项目牵头承担单位与其他承担单位、 科技成果提供 方、资金接受方与使用方之间的利益关系； 项目经费管理应阐明项 目单独建立台账、 经费使用管理等措施； 公众参与机制应提出社会 宣传、公众参与、舆论监督等措施；项目实施成果推广措施应

3、描述 项目实施成果应用示范成功后，在本地区推广应用的具体措施。（6）基层组织单位项目可行性论证意见，应对项目所选取科技 成果的先进性、成熟性、适宜性、可行性等方面做出评价；对项目管 理机制、实施机制是否符合实际做出评价； 应附论证专家签字表复印 件。省辖市县组织单位项目评审论证意见，应对项目方案的典型性、 代表性、可推广性以及所设计项目管理规范性等方面做出评价， 应附 评审专家签字表复印件。（7）有关附件包括科技成果应用协议书等资质证明性材料。3县（区）科技部门、财政部门作为基层组织单位时，省辖市 科技部门、财政部门应在第八项盖章并准备相关资料；省辖市、省直 管试点县科技部门、 财政部门作为基

4、层组织单位时， 应同时在第七项、 第八项盖章并准备相关资料。4文本格式要求。（1）项目实施方案应按规范用语表达，涉及 到外文缩写要注明全称。（2）本项目实施方案文本采用 A4幅面纸，4 号宋体字打印，标题用 4号黑体字打印。 （3）电子文件保存格式请选 用 .doc 形式。项目信息表项目名称生态水遥感定量研究项目编号所属领域人口健康口生态环境公共安全其他单位名称郑州大学组织机构代码10459通讯地址河南省郑州市科学大道100号邮政编码450001项 目单位法人姓名身份证件号码牵 头姓名张成才职务/职称教授承 担项目负责人办公电话0852移动电话单 位电子信箱传真/信 息姓名李健职务/职称讲师项

5、目联系人办公电话0852移动电话传 真/项 目郑州市水务局苴/、他/承/担单/位主要目标：利用定量遥感技术,根据生态学、水文学乞、土壤学、植物学以及遥感空间信息技术等基本原理和理论,建立生态水信息指标体系（植被水分含量指数、土壤水饱和系数、土壤含水率等）,探索计算生态水的模型与方法,提出生态水遥感调查与定量研究的方法，为洪水与干旱的预报预警提供主要目标定量化的参考。主要任务 考核指标（300字以内）主要任务：（1）生态水信息指标体系的建立； （2 ）生态水信息指标体系中 相关参数的遥感图像解译标志的建立； （3）生态水的遥感量化技术方法研究；考核指标：（1）生态水指标测算模型精度评价；（2）生

6、态水指标测算模型推广应用评价编写提纲本项目针对的相关民生问题及其科技需求 水作为生态系统的重要组成部分， 是生态系统当中最活跃、 且最有影响的因素，是人类生存和发展的重要物质基础。联合 国教科文组织（UNESCO在1998年（世界科学报告）中指出：在面 临全球环境日益恶化的前提下 , 保障淡水资源的可持续性是科 学研究的首要目标。我国是一个人口众多的国家 , 水资源也比较 贫乏,人均径流量仅为世界平均值的1/4, 并且水资源分配在地域和时间上也极不均匀。与此同时 , 人口剧增、资源过度消耗、 环境污染和生态破坏等经济问题日益突出, 严重地阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高 , 而这些问题都直

7、接或间接与水 资源问题相关。生态水（层）是杨武年教授、万新南教授等在 2001 年承担完 成的国家 863-308 课题研究中提出的新概念 , 生态水包含三大 部分： 以植物为主体的植被层 （叶面、根系、腐殖层）在不同形式 的降水中所能截留的水 ; 以植被宿体一松散孔隙裂隙地球表部 土壤包气带层所能滞留的非饱和水 （有的也称土壤水 ）；以植物 体本身所拥有各种形式的生物水。生态水层不但能直接储积降 水的一部分 , 更主要的是它能对小气候环境起到缓冲调剂作用， 如对暴雨截流缓冲 ,避免形成洪水与洪峰； 在干旱季节能补充地 表水与地下水 , 避免土地、河谷迅速干涸或断流 ,并维系植被本 身的生存。

8、生态水发育良好区 , 水资源则较为丰富 , 生态环境则 运转良好 ,相反, 则生态环境运转较差 ,因而生态水层在水环境 系统中占有重要地位。虽然过去几十年来对水资源遥感提取及定量遥感的研究很 多,也取得了许多重要的成果 , 推动了水资源遥感定量研究的发 展。但由于生态水的特殊性 , 利用遥感技术对生态水进行研究有 许多关键问题需要解决。由于生态水层中的生态水不易测量且 在研究尺度上有一定的要求 , 本研究拟采用定量遥感的方法来 进行生态水的测量。定量遥感或者说遥感的定量研究是根据电 磁波与地表特征间的相互作用 , 将经典的数学物理理论与遥感 实践相结合建立遥感数据的定量反演模型。生态水特性在不

9、同 波段有不同的反应 , 可以依据地球表面植被层的物理特性和辐 射理论及其遥感成像机理出发 , 利用可见光近红外热 红外微波等不同类型遥感资料、通过地物波谱特征分析、 地物点反射率或波谱亮度值与环境因素 （地貌、植被等 ）的相关 分析等方法来检测、计算生态水资源量。本研究利用遥感技术，反演众多生态水参数指标，定量分 析生态水资源情况，旨在对研究区生态环境的保护与重建，水 资源循环，水源涵养计算与价值估算等众多领域提供量化支持， 这对社会经济可持续发展，具备重要科学意义。 本项目目标与主要任务1 项目目标（1）生态水信息指标体系的建立由前所述, 生态水的量算涉及到叶面、根系、腐殖层、森 林土壤层

10、 （表层土壤层 ） 中及植物体本身等所能截留 （ 滞留） 或 涵养的水量。由于各部分所截留或涵养的水量有很大差异 , 对生物群落的影响有大有小 , 为简化模型 , 需要舍弃影响较小 的参数, 建立实用并且便于计算的生态水信息指标体系。（2）生态水信息指标体系中相关参数的遥感图像解译标志的建立生态水是保证生态环境发挥正常功能的水体 , 难以量化表征生态水层特征的五大指标用传统方法难以获得, 一般从遥感图像也不能直接判读。 实践表明 , 生态水特征标识性信息 在多波段遥感图像上有所反映 , 通过遥感图像处理和信息提 取可以获得。因为遥感图像是地面景观物体按一定比例缩小 了的立体模型 , 地物的总体

11、和个体的地表几何形态 （ 纹理结构 等）和物理特征 （电磁波辐射特征 ）被真实、客观、连续、全面 地记录,具有高度的概括性。而且 , 多波段遥感图像信息特征 中除可见光波谱部分外 , 许多波段的信息特征位于人肉眼光 敏区以外 , 揭示了大量肉眼看不见的地物信息特征 , 大大增加 了鉴别地物属性特征的信息量。因而利用多波段遥感对植被 信息敏感的特性 , 通过多时相、多类型不同波段遥感图像的数 字处理和信息提取 , 以及相关信息的有机融合处理 ,可以提取 生态水标志性信息和建立相关指标数据库。（3）生态水的遥感量化技术方法 定量遥感的核心是利用遥感器接收到的目标物信号重建应 用模型, 也就是遥感反

12、演模型建立的问题。 各种遥感反演模型都 要确定一些参数 , 通过遥感手段获得起决定作用的关键参数。 然 而遥感信息的有限性、 相关性和地表状况的复杂多变 , 使得在遥 感实践中往往只能得到少量观测数据 , 却要估计复杂多变地表 系统的当前状态，也就是说遥感反演的信息量通常是不足的 , 互不关联的信息更少。 所以, 在进行生态水资源遥感量化研究时 需要解决定量遥感中所普遍遇到的尺度效应问题、遥感模型反 演中的不确定解问题、混合像元的问题、遥感数据获取方向性 和波谱间断性以及邻近效应等问题 , 以便更准确地得到生态水信息。2 项目主要任务本文的研究内容包括以下三个方面 :(1) 根据生态水定义、生

13、态水本身存在状态等特性 , 研究并建立生 态水信息指标体系。根据杨武年教授、万新南教授等 2000 年承担完成的 863 山民江生态环境本底遥感综合调查与评价项目有关生态水资 源研究成果及近年来的研究 , 初步确定生态水信息指标体系主 要包括以下五项指标 : 生态水涵养模数 (BSI) 表达地球表 面植被层单位面积上所储水总水量 ; 生态水迁流模数 (BFFI) 地球表面植被层单位面积单位时间所能给出的水量 ; 植被水 分含量指数(BVWCI地球表面植被层中植物本身单位面积所含水量,也叫做植被含水率；土壤水饱和系数(SRS)地球 表层土壤单位体积或面积上的含水饱和百分数 ; 土壤含水率 (SS

14、I) 地球表层土壤单位体积或面积上的含水量。由于生 态水遥感定量研究是一个庞大的系统工程 , 限于时间和经费 , 本研究将仅对后三个指标 ( 植被含水率、土壤水饱和系数、土 壤含水率 ) 进行研究。(2) 研究、查明影响生态水指标体系的主要因素 , 完善各生态水信 息指标体系计算模型 , 建立生态水信息指标体系有关参数的遥 感图像解译标志及数据库。研究中针对不同生态类型的典型训练场 , 如湿地、人工林 区、农田耕耘区等 , 通过对遥感图像的数字处理和信息提取 ( 判 读), 结合现场波谱测定与实验室波谱测定 , 查明影响生态水指 标体系的主要因素 , 完善各生态水信息指标体系计算模型 , 建

15、立生态水信息指标体系有关参数的遥感图像解译标志及其数 据库。（3）研究、探索生态水遥感图像信息提取理论和方法 , 提出生态水 遥感定量研究新方法。研究中针对该地区的自然条件 , 并结合常规观测数据 , 建 立生态水定量测算模型 , 从而达到利用遥感技术进行区域生态 水定量测算的目的 , 为区域水资源的可持续利用政策的制定 , 提供技术支持 , 并在此基础上提出生态水遥感定量研究与调查 新技术新方法。技术路线本文的技术流程图如图 1 示, 分为如下四部分 :1）遥感图像的预处理 : 包括几何校正、辐射校正 （辐射定标、 地面起伏校正、大气校正 ）, 这部分主要是消除位置变化、 地面起伏以及大气散

16、射、 吸收等引起的误差 , 为生态水定量 测算而对遥感图像做的前期处理。2）实验区植被生物物理参数提取 : 包括植被指数、土壤亮度、 湿度、绿度及地表温度等的提取。3）建立或选取生态水指标遥感测算模型并对实验区遥感数据 进行相应指标测算。4）采用实验区生态环境遥感本底调查数据验证测算结果。几何校正（消除遥感数据位置变的影响）辐射定标（消除遥感数据失真）辐射定标（将测量值变换为 绝对亮度或 地表反射率、 表面温度有 关的相对值）地面起伏校正大气校正（消除由于地面正（消除大气散（消除遥感数据射、吸收等引成的置变的起遥感信息差）信息偏差）确定地物波谱与地物 标志并初步判定地物 类型植被生物物理参数估

17、算植被指数提取（包括比值植被指数 RVI、归一化植被 指数NDVI、调整土壤亮度植被指数 SAVI、差值植被指数 DVI、穗帽变换 中的绿度植被指数 GVI、垂直植被指 数PVI等）其他指数提取 （包括土壤亮 度、湿度、地 表温度等）生态水指标测算生态水指标测算验证 （米用实验区生态环境 遥感本底调查数据对 以上三个指标进行验 证土壤含水率（ 采 用Ts/NDVI 遥感测算模型）土壤水饱和系数（建立土壤亮度- 湿度关系下的遥 感测算模型）植被含水率（建立绿度-湿 度关系下的遥 感测算模型）查明影响生态水指标体系的主要因素，确定生态水信息指标体系性态水涵养模数、生态水迁流模数、植被含水率、土壤

18、水饱和系数、土壤含水率）,选取植被含水率、土壤水饱和系 数、土壤含水率作为本次研究指标图1技术流程图3. 考核指标(1) 生态水指标测算模型精度评价指标单位标准值指标属性不合格标准优1植被含水率模型精度%75%约束性指标2土壤水饱和系数模型精度%75%约束性指标3土壤含水率模型精度%75%约束性指标(2) 生态水指标测算模型推广应用评价指标单位标准值指标属性建设先进建设模范生态文明1生态水知识普及率% 85 90100约束性指标2生态环境教育课时比例%36 10参考性指标3规模以上工业企业开展生态水宣传公益活动的比例% 80 90100参考性指标公众节能、节水、绿色出行的比例4节能电器普及率节

19、水器具普及率绿色出行率% 80 90 40 90 95 50100100 60参考性指标三、成果应用示范工作内容1. 选取科技成果应用示范实施范围 本科技成果的示范区选取郑州市贾鲁河流域， 贾鲁河全长 2558公里，发源于新密市，向东北流经郑州市，至市区北郊 折向东流，经中牟，入开封，过尉氏县，后至周口市入沙颍河， 最后流入淮河。 2007 年，郑州市委、市政府组织编制郑州市生 态水系规划，建设生态水系，满足郑州市城市发展和社会公众 的水环境需求。本研究以郑州市生态水系为研究对象，以贾鲁 河为示范区，运用建立的生态水遥感定量指标体系对郑州市生 态水系环境进行分析和监测，切实反应当前生态水系工作

20、的进 展情况，为下一步工作提供理论依据和技术支持。2. 确定成果应用示范工作任务及考核指标 本研究在示范区即贾鲁河流域针对三种生态水指标体系 参数（植被含水率、土壤水饱和系数、土壤含水率）的建立定 量遥感模型并进行使用和验证， 对反演结果进行评价， 得出示 范区生态水现状，并制定相应的治理措施。主要任务：（1）研究中针对贾鲁河流域环境信息选取不同生态类型 的典型训练场湿地、人工林区、农田耕耘区 , 通过对遥感 图像的数字处理和信息提取 （ 判读）, 结合现场波谱测定与实验 室波谱测定 , 查明影响贾鲁河生态水指标体系的主要因素 , 建 立生态水信息指标体系有关参数的遥感图像解译标志及其数 据库

21、。（2）针对贾鲁河流域的自然条件 , 并结合常规观测数据 , 选 取监测点，运用定量遥感监测技术，建立生态水定量测算模型， 从而达到利用遥感技术进行区域生态水指标信息（植被含水 率、土壤水饱和系数、土壤含水率）定量测算的目的。（3）通过对贾鲁河流域生态水指标信息的测算， 得出该流 域生态水现状，反应出其水资源状况，为水务部门提供决策依 据。四、项目经费筹措单位：万元项目经费 预算总额30来源支出中央级财政经费开支范围中央级财政经费省级财政经费其他省级财政经费30技术引进费/7/基层财政经费技术开发费/12/自筹资金技术应用示范费/4/其它资金科技服务费/3/培训费/4/合计30合计/30/中央

22、级、省级专项经费 是否采取后补助方式是否五、项目组织管理1项目组织管理本项目主要参与人员及人员分工情况如下表:序号姓名工作或学习单位学历主要任务1张成才郑州大学水利与环境学院博士项目总负责人，负责项目技术监督和指导2王金鑫郑州大学水利与环境学院博士项目骨干，主要负责生态水理论和生 态水信息指标体系研究3李健郑州大学水利与环境学院博士项目骨干，负责生态水遥感图像信息 提取理论和方法，提出生态水遥感定 量研究4王举郑州市水务局博士项目骨干，负责生态水遥感图像信息 提取理论和方法，提出生态水遥感定 量研究4李艳桦郑州大学水利与环境学院硕士研究人员，研究影响生态水指标体系 的主要因素，对植被生物物理参

23、数进 行测算5陈少丹郑州大学水利与环境学院硕士研究人员，遥感图像的预处理：包括几 何校正、辐射校正（辐射定标、地面起 伏校正、大气校正）6刘杰郑州大学水利与环境学院硕士研究人员，选取生态水指标遥感测算 模型并对实验区遥感数据进行植被含 水率指标测算。7朱祖乐郑州大学水利与环境学院硕士研究人员，选取生态水指标遥感测算 模型对实验区遥感数据的土壤水饱和 系数和土壤含水率进行指标测算。8罗蔚然郑州大学水利与环境学院硕士研究人员，实验区生态环境遥感本底 调查数据验证测算结果2. 项目实施路径本项目牵头承担单位为郑州大学，项目合作承担单位为郑 州市水务局。郑州大学承担项目研究和实施，郑州市水务局负 责项

24、目示范以及推广。3. 项目经费监督管理科研项目经费应用于与该项目有关的科研业务费、人员经费 和管理费等各项合理支出（主要包括仪器设备费、能源材料费、 图书资料费、文献检索查新费、设计试验费、会议调研费、科技 成果鉴定与验收费、人员费、管理费等）；严禁将科研项目经费 用于与科研无关活动（如支付罚款、捐款、赞助、投资等）；严 禁以任何方式从科研项目经费中谋取私利。相关部门会同财务、审计部门应定期对科研项目经费使用和 管理情况进行检查，对检查中发现的问题，应当及时加以纠正。 项目负责人和相关人员要自觉接受并积极配合有关部门做好对 科研项目经费使用的监督检查工作。4. 公众参与措施 项目实施过程中要积

25、极进行社会宣传，加强公众参与和舆论监督六、项目成果推广措施为了贯彻落实 “科技惠民” 战略，加速科技成果的推广应用， 推动我省民生科技工作发展，为构建和谐社会和全面建设小康社 会提供科技支撑。制订项目成果推广实施措施如下： （1）实施地点：包括郑州市城市建成区及郊区内的金水河、贾 鲁河等河流，尖岗、常庄等 12 座水库，祭城调蓄池（龙湖）、 圃田调蓄池（龙子湖）和西流湖等 3 座湖泊，以及与其上、下游 相连的水系。（2）实施单位：郑州市水务局及相关水务管理部门（3）组织协调：项目实施单位和实施所在市县政府或单位要成 立相应的领导机构，有专人负责，建立目标责任制，加强组织领 导，紧密配合，相互

26、支持。在项目实施期限内项目实施单位和 实施所在市县政府或单位要 按省政府拨款数额 1：1 匹配经费， 做到经费落实、人员落实、任务落实，管理到位、服务到位，保 证项目的顺利实施。（4）跟踪监督：坚持目标管理，省科技厅要加强对项目进展情 况的跟踪管理、 经费使用的监督和审计， 定期通报项目执行情况， 每年对项目的进展情况进行检查评估，及时向省委、省政府汇报 “生态水遥感定量研究项目”的执行情况。（5）扩大宣传：实行信息开放，实事求是地宣传“科技惠民项 目”，使全社会通过此项工作对科技有更深入和形象的了解。（6）总结推广：项目示范推广过程中，对各地区项目实施情况 每季度总结一次，进行检查评估；项目完