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水利遥感科研团队

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Introduction to the laboratory

        习近平总书记2018年在考察长江时指出,水患仍是我们面对的最严重的自然灾害之一,要认真研究在实现“两个一百年”奋斗目标进程中,防灾减灾短板是什么,要拿出战略举措。传统的地面水文测站因布点密度不够,信息采集不及时,难以有效支持应急响应。遥感具有获取范围广、周期短、可全天候、全天时监测等优点,与传统方法结合,可以在水旱灾害监测中发挥重大作用。这种监测涉及测绘、遥感、水利、计算机、通信等多个学科。水利遥感科研团队采取各种措施培养具有多学科交叉融合、甘于牺牲奉献、拥有浓厚爱国情怀的复合型人才。

        水利遥感科研团队是由孟令奎教授竭力打造、培育的结构合理、特色鲜明、业务能力强的优秀科研团队。团队立足于与中华人民共和国水利部联合建立的研究生联合培养基地,打造了一支始终站在遥感防汛抗旱第一线的优秀水利遥感团队。基地瞄准我国治水需求,完成了大量科研和生产任务,攻克多项技术难关,对我国近几年历次发生的洪涝、旱情、冰凌等突发涉水灾害进行了应急响应,实现了灾前持续监测、灾中密切监控、灾后精确评估,可在第一时间为国家防总和水利部提供突发涉水事件的应急服务支持。

        按照习近平总书记提出的“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水新方针要求,针对我国治水目标开展各项工作。团队作为主力参与国家防汛抗早指挥系统、国家水资源监控能力建设项目等国家重大信息化工程建设,承担高分对地观测系统重大专项任务、水利公益性行业科研专项、科技支撑计划、重点研发计划等国家计划项目,取得了一系列创新性成果,这些成果一方面发表在影响力大的国际学术期刊和国内测绘遥感顶级期刊上,一方面直接应用于水利遥感监测业务,为历次突发涉水事件应急处置和科学决策提供及时的第一手资料和关键支持,取得了极为重要的社会效益。团队圆满完成了2013黑龙江同江特大洪水监测、2014云南鲁甸地震堰塞湖监测、2016武汉及长江中下游大洪水监测、2018金沙江和雅鲁藏布江堰塞湖监测,以及2011年至今黄河冰凌遥感监测、2010年至今全国旱情监测等任务,为国家防总、水利部提供了技术支持和决策依据,取得了极其重要的防洪减灾效益和社会效益。团队牢记“以人民为中心”思想,发扬“济民于天下”情怀,坚持“让行业成为重要办学主体、让行业需求成为主要研究方向”的产教融合核心理念,成果直接服务于国家需求,促进了高校和部委协同创新,探寻出一条有效的合作育人机制和高层次人才培养模式。

        水利遥感科研团队除获得多项省部级奖励外,还获得多项水利部、全国工程教指委、武汉大学及相关部门的荣誉称号,主要有:

        1. 团队成员李依姣(2011282130087)荣获全国第二届“工程硕士实习实践优秀成果获得者”称号(全国仅89人获得,该生是全国测绘工程领域惟一一位获得者), 全国工程专业学位教指委, 2015.12.24

        2. 团队荣获“武汉大学2015年度研究生实习实践活动优秀团队”称号. 武汉大学, 2016.3.7

        3. 团队荣获“吉威时代﹒武汉大学十佳遥感星座”称号. 武汉大学遥感信息工程学院, 2016.5.22 (学院最高荣誉)

        4. 团队成员李元熙(2012202130001)的“水利遥感监测系列成果报告”获得“武汉大学2015年度研究生实习实践优秀成果奖”. 武汉大学, 2016.3.7

        5.“抗洪减灾监测队”荣获“武汉大学2016年研究生实践育人团队风采展”一等奖第一名称号(最优秀团队),同时荣获“武汉大学2016年度研究生实习实践优秀团队”称号. 武汉大学, 2016.12.26

        6. 团队成员任润东(2014202130064)、邢晨(2015282130115)、贾祎琳(2015202130024)三位硕士生因在抗洪监测中做出重要贡献而获得水利部信息中心书面表彰, 2016

        7. 水利遥感科研团队因在鲁湖、斧头湖和汤逊湖洪水监测中的及时响应和精准监测,获得武汉市江夏区防汛抗旱指挥部的书面感谢, 2016

        8. 团队成员胡凤敏(2017102130001)、李紫瑶(2017202130016)、付航(2017282130121)、刘复(2017282130122)四位研究生因雅鲁藏布江、金沙江堰塞湖监测中,为国家防总和水利部及时提供监测结果,为科学处置堰塞湖提供决策依据,受到水利部信息中心书面表彰, 2018.12.4

孟令奎:论硕士生专业实践与就业实习

    在我国,硕士学位不是一个过渡性学位,而是高层次人才培养的一个阶段。1990年,针对在职人员求学要求,在工学、理学等学术型硕士学位基础上增设工商管理硕士学位,开始了专业学位教育,此后领域范围逐步扩大,现在已有40多种硕士专业学位。2009年,全日制硕士生的类别在学术型基础上增设了面向应届生招生的全日制专业学位,2017年增设非全日制专业学位,进一步巩固了硕士学位的地位。多样化、分类别的硕士培养模式将为我国经济建设奠定扎实的人才基础。硕士生通常需要修满30个左右的学分、完成毕业设计或论文,通过毕业答辩,并满足其他培养环节的要求后,才能毕业,获得硕士学位。硕士毕业出口主要有两个,一是攻读博士学位或出国留学,二是就业。两种出口的要求不完全一致,例如,继续攻读博士学位时,要求硕士生具备较强的科研和创新能力,展现出较强的科研潜力;而直接就业则要求硕士生具有较强的工程实践和解决实际问题的能力,并且要有尽可能短的工作适应期。鉴于大部分硕士选择直接就业,这就需要强化硕士生的专业实践环节,采取多种措施加强与就业单位的联系,着力提高研究生的专业素质、工程实践能力和技术应用水平。

一、硕士生培养要求与模式

    学术型硕士学位和专业学位处于同一层次,均属于硕士学位,具有同等重要性和价值,但这两种类型的硕士生培养目标具有一定差异、侧重点有所不同,教学方法、培养模式、学位标准等方面的要求也不完全一样。学术型学位按一级学科或二级学科设置,以问题为导向,以科学研究、学术创新、学术能力为重点,侧重理论研究,工科硕士还强调技术的突破和成果的实用价值,主要以学位论文为衡量学术水平的标志,目标是培养科研人员和具有扎实理论功底的高级技术人员;专业学位以应用为导向,以领域为重点,强调实践能力,主要培养与特定职业背景相关的高层次应用型专门人才,如工程硕士、工商管理硕士、公共管理硕士、教育硕士、法律硕士、金融硕士、翻译硕士、药学硕士等等,而且学位标准比较灵活,例如工程硕士论文既可以是研究类的学位论文,也可以是工程设计、工程应用研究、产品研发、工程管理、调查研究等设计类和产品开发类技术报告。

    两种硕士学位研究生大多数毕业后直接就业,虽然培养要求有区别,但均须遵循“全面育人观”,即思想政治正确、社会责任合格、理论方法扎实、技术应用过硬,强调应以就业为导向实施实践能力培养,提高研究生分析解决问题的能力。培养这种能力是硕士阶段的重要任务,也是根本目的,需要多个环节协同开展。主要包括:

(一)知识体系改善

    通过修满18-20个学位课学分和10个左右的选修课学分,掌握专业知识,改善知识结构,了解科技前沿,明确主攻方向,做足技术储备,为提升能力打下坚实基础。

(二)技术训练与专业实践

    在学习知识的同时,参加相关的科研项目、生产任务、社会实践、工程建设等实践性较强的系统训练或专项技术训练,理论结合实际,在实践中发现问题,针对问题制定严谨的科研计划,学会科研和解决实际问题的方法。解决问题是科研工作的出发点和归宿点。对实际问题所涉及的各个方面进行深度分析,从中凝练、抽象出与本专业或领域相关的科学问题,确立研究目标,拟定研究内容,分析关键问题,制定研究策略和实验方案,并分析可能产生的创新点或形成的特色。科研训练包括科研方法、科研思维、创新意识等多方面的历练,是培养良好科研习惯的过程。良好习惯越早形成,对今后取得高质量成果和提高综合能力的倍增效应就愈加显著。

(三)其他培养环节

    为进一步提高硕士生的水平和能力,通常对硕士生还会有一些额外要求,例如为加快研究进度、加强技术交流、促进团队合作而对技术交流与汇报的要求,为提高成果整理、提炼、表达和写作能力而对学术论文、专利、软件著作权的要求,为拓展视野、增长见识而对阅读文献、听取学术报告的要求,为增强责任意识、提高教辅水平而对辅助教学的要求等。通过以上这些环节,从多个方面对研究生进行全面、严格地训练,使他们在知识、技能、方法、责任、学风等方面受到熏陶和提升,锻造成不同学科方向的高级技术人员或不同领域高层次应用型专门人才。

二、硕士生专业实践分析

    与本科生相比,硕士生的培养更加注重分析、解决问题的能力以及独立思考能力,获得这些能力必须通过严密组织并严格实行的专业实践活动才行。

(一)专业实践作用与目的

    专业实践是培养计划安排的一项规定内容,是硕士研究生生涯的组成部分,也是就业前的技能储备和职业预演。通过专业实践可基本满足社会对硕士研究生在知识、技能等方面的需要,因此是必要的,其目的主要是:

    1.巩固消化知识

    课堂教学是硕士生获取基础知识和专业理论的主要途径,通过专业实践可以巩固并很好地消化吸收知识。专业知识不一定是成熟的,通常处于不断发展和完善当中,会存在不足甚至错误,而专业实践在应用专业知识的同时还可以对其进行检验、补充、完善,甚至加以创新,从而升华知识。

    2.服务应用领域

    问题或任务导向是专业实践的一个特点,这些问题或任务源于行业或领域的生产实际,既有技术上的难题,也有管理或机制上的问题,提供有效解决方案可以提高行业或领域的竞争力。专业实践通常瞄准这些问题或任务,组织硕士生深入企事业单位,利用所学知识,将理论与实际相结合,制定合理的技术路线,集中力量加以攻关。

    3.提升专业技能

    俗话说,实践出真知。专业实践服务应用领域、解决实际问题的过程,也是提升硕士生自身各方面能力的过程。这些能力主要有:分析问题能力、研究能力、设计能力、开发能力、沟通能力、团队合作能力等,因此,实践对能力的提升是直接的、显著的。

    4.强化责任意识

    责任意识是硕士生非常重要而又普遍欠缺的一个品质。专业实践环境涉及培养单位和企事业单位,实践内容涉及任务分工、任务协调、技术联合攻关、事务处理以及默契配合等,实践成效涉及任务完成质量、解决实际问题效果、应用实效等。顺利完成实践任务,取得良好成效,需要高度的责任感。实践本身也是锻炼和强化责任意识的有效途径。

    5.锤炼意志品格

    研究生在专业实践中会与技术人员和管理人员打交道,钻研技术、攻克难关,紧密与实际需求相结合,还要处理很多和专业联系不紧密的事务性工作,甚至要进行野外调研等,这不仅可以丰富研究生的经历和阅历,而且使其在各方面经受磨砺和锤炼,有助于养成良好品格和坚强意志。

(二)专业实践主要形式

    专业实践形式灵活多样,一般有以下三种形式。

    1.校企合作项目

    通常表现为导师与科研或生产单位的合作项目,合作开发完成工程项目需要双方在人员和技术方面不断加以沟通交流。这种实践的特点是目标定位准,任务明确,实施灵活,阶段性强,见效快。硕士生在参与实践时得到导师在技术上的指导、合作单位技术人员在业务上的指导,可以很快熟悉业务流程,并将专业和业务结合起来,设计符合业务流程的技术路线和实验方案,并通过分工协作完成整个工程的建设任务。不难看出,参与项目的研究生可以得到比较全面的锻炼,较快地掌握技术方法和流程,在潜移默化中学会很多道理。

    2.研究生联合培养基地

    现在不少培养单位都与相关企事业单位建立了研究生联合培养实习基地,从产—学—研—用几个方面开展合作。根据生产单位的实际提出工程问题,由培养单位根据基地需要安排研究生前往实践。研究生在基地参与实践活动,将所学专业知识和技术与基地实际业务相结合,从工程问题中进一步凝练、析出科学问题、技术问题、业务问题等,通过组织相关专业学生攻关,最终解决工程问题。在基地实践的优势是,所接触的是实际业务,所要解决的也是实际问题,基地安排的指导老师既有学术指导能力,也有丰富的业务经验,取得的成果可以立即得到检验和应用。这种无中间环节的精准服务模式特别受企事业单位青睐,他们往往会提供比较优越的生活环境和良好的工作配套设施,解决研究生的后顾之忧。

    3.自主实习

    研究生根据自身情况,特别是个人兴趣或就业考虑,自主联系实践实习单位,这种实习时间通常要符合培养单位和实习单位的要求,一般要求3-6个月以上。实习单位会根据需要拟定实习任务、内容和详细计划,同时指定技术人员给予指导,有条件的同学还可能会参与到具体的项目开发中。这种模式因是个人实习,通常以技术学习为主,熟悉实践实习单位的业务流程和实质性的技术开发为辅。以上几种实践形式培养的研究生有相当一部分表现突出者会提前被用人单位预录用,表明这种以就业为导向的培养模式符合社会对人才的能力需求。特别是前两种实践形式,可以快速提高研究生的工程实践能力和技术水平,培养出来的人才会非常受用人单位欢迎,他们通常经过简单的岗前培训就能正式上岗,并且很快成长为单位技术骨干,工作中可以独当一面。

(三)专业实践主要问题

    专业实践对研究生业务能力的提升作用是显著的,由于在多个方面均得到锻炼,所以也是比较全面的。但因实践主要在企事业单位开展,远离培养单位,因此也存在不少问题,集中表现为以下几点:

    1.技术体系难以形成

    研究生的专业实践内容一般是实习单位的任务组成部分,这些任务可能是事先计划的,例如校企合作任务的阶段性目标尤为明确,经过集中攻关可以完成,而联合培养基地的工程问题通常有长期规划,需要分步骤分阶段实施。这两种形式都要服从实践单位具体实际,可以在某项技术上取得突破,但总体上难以形成自主技术体系。

    2.实践时间受到影响

    时间是保证实践效果的决定因素。我国硕士生的学制一般为2年、2.5年和3年,学制越短,则参与实践的时间越难保证。研究生通过近一年的课程学习后,具备了参加实践的理论和技术基础,正是在这个时候才能安排研究生进行专业实践。

    当前,存在一种极不合理的怪象,用人单位和一些研究生将最后一年定位为招聘年或找工作年,很多单位在9月份就进驻学校对次年7月才能毕业的研究生进行宣讲、考试和招聘,而且这种活动一直持续到次年5月左右,连绵不断长达8个月(扣除寒假),甚至有的单位在7月份就开始了对下一年度毕业生的招聘宣讲,而此时当年毕业的研究生才刚刚就业。这种过早开展招聘活动的现象,已经严重扰乱了正常教学秩序,冲击了培养计划,使得研究生无法专心研究和实践。不同学制的研究生受害程度不一样,两年制硕士生受害最深。他们刚修完课程,尚未来得及参加科研和实践,就被卷入招聘的滔滔洪流中。如果不采取措施加以限制而任其蔓延,将严重影响研究生的培养质量。

    3.人员选派或有冲突

    研究生的选派问题主要存在于联合培养基地。我国研究生培养采取导师制,每位导师每年招收一定数量的研究生,在学术、学风、科研等方面给予指导,根据培养方案的要求完成各阶段的培养任务。到基地参加专业实践的硕士生必须征得导师同意,并符合培养要求。但是在实际中,如果导师和基地联系不够紧密,或者导师科研课题并非来源于基地,那么在研究生的安排上将会产生一定的问题,甚至出现导师不同意派出的情况,这也是培养单位在建立联合基地时需要思考和加以解决的问题。

    4.校园文化熏陶中断

    校园文化可以影响研究生的各个方面,这种影响是耳濡目染、潜移默化的、深刻的。研究生经过几年的校园文化熏陶,就会形成一种打上了文化烙印的、独有的特质,而离开了校园参加较长时间的专业实践,将在校园文化吸收和传承上受到一定的影响。

三、硕士生就业实习分析

    实习,顾名思义是指在实践中学习,把学到的理论知识拿到实际工作中去应用和检验,以锻炼工作能力。在经过一段时间的学习之后,或者说当学习告一段落的时候,需要了解自己所学的知识需要或应当如何应用在实践中。因为任何知识源于实践,归于实践,所以要付诸实践来检验所学。不难发现,实习就是一种实践活动,是应用知识、检验知识、纠正谬误、提升技能的过程。

    在硕士生培养过程中,特别是在即将毕业的一年,如何处理学习、研究、科研与实习的关系,使学生既能正常完成学业,达到培养要求,又能提高实践能力,增强就业竞争力,顺利就业,这是一个重要的认识问题和方法问题,也是一个培养策略问题。

(一)就业实习与就业能力

    这里的就业主要是指硕士生完成规定的培养计划,达到培养目标,符合毕业要求,按正常流程派遣到企事业单位或教育、管理部门,依法从事技术或辅助管理工作。除了继续攻读博士学位或出国留学的研究生外,其他的研究生均要依学制要求正常就业,个别未能完成学业的研究生可以延期毕业。就业质量和就业率是衡量培养质量的两个重要指标,前者反映的是就业的结构、优劣、层次和性质等质量方面的指标,后者反映的是就业的机会和数量等方面的指标。

    就业能力是指研究生所学知识、所掌握的技术、所具备的能力满足就业岗位要求的程度,其强弱直接决定了研究生的出路。就业能力越强,越受到用人单位的欢迎,也就越容易就业。实际上不难发现,就业能力强的同学,往往能够获得多个用人单位发出的意向录用函,而就业能力弱的同学,即便历经很多次的招聘努力也难以被用人单位看中。

    就业实习是指为了正常就业或者获得更好的就业岗位而进行的技术实践活动。就业实习不是必备的培养环节,通常是硕士研究生在联系就业单位时,用人单位提出的一种强制性实践要求。这种实习具有很强的针对性和目的性,形式上类似于第三种专业实践,但在时间安排上,两者有着显著的区别,就业实习通常不超过3个月,实习单位根据研究生的任务完成情况、动手能力及品行等进行综合判断,以决定是否录用,研究生在这一过程中对实习单位进行全方位考察、了解,以确定是否将其作为就业单位。

    就业实习一定程度上可以促进就业能力的提升,有助于提高就业质量和就业率。但由于其本身存在先天不足,使得就业能力提升程度受到制约。

(二)就业实习与学业的关系

    就业实习一般在课程结束后进行,主要有两种形式:一是假期开展实习,例如寒暑假,以暑假居多,大约有六周时间集中实习。实习可以丰富研究生的实践活动,深入社会了解专业应用领域和发展方向,将自己所学知识与实际结合,锻炼提高技术能力,特别是解决实际问题的能力,并在实践中积极发现问题、凝练技术难点、探寻解决之道,这样有可能为硕士选题提供有价值的参考。但因时间相对较短,对业务的熟悉并不充分,只能从事一些简单、重复的劳动,因而很难发现真正的问题。二是在毕业年开展实习,研究生联系数个单位,获 得许可后进行短期的、频繁的实习,因占用正常培养时间,极有可能与专业实践发生冲突。研究生的学业内涵极为丰富,重要的有:学习专业知识,建立新的知识结构;从事实践实习活动,掌握研究方法和专业技术;开展学术交流,拓展专业视野,洞察专业方向;训练表达能力,掌握写作方法,积极申请知识产权。两种形式的就业实习在一定程度上会促进研究生技能和业务能力的提高,但在计划的严密性、时间的保证等方面存在不确定性,对学业的促进作用十分有限。因此在制定就业实习计划时,要以完成学业为基础,以提高各方面能力为目标,在不影响学业的前提下,从事适度的就业实习。

(三)就业实习与专业实践比较

    通过前述分析不难看出,就业实习和专业实践均为一种实践活动,两者的共同点是从事专业技术实践活动,目标是提升解决问题的能力和技术水平,但由于各自目的不同,从而产生了很大差异。

    1.性质与定位不同

    就业实习和专业实践均为提高就业能力的有效方法。就业实习的目的主要是针对就业而进行的实践活动,由研究生个人自主联系实习单位,所从事的工作是实习单位分配的,与培养单位关系不大,实习单位不对实习效果负责。专业实践是培养计划的一部分,需要培养单位或导师与实习单位共同确定实习计划、内容、进程、目标以及考核措施等,从而达到锻炼和提高综合能力的目的。

    2.时间不同

    专业实践一般按正常培养计划的时间安排,为了强化实践效果,往往也会占用假期时间。就业实习则随机性很大,要依实习单位而定,可能会安排在假期,也可能占用培养时间,并且实习的时间不会太长,因为实习单位主要通过实习来考察研究生的能力是否符合他们的用人要求。常会发生的情况是,一个研究生在某个单位实习两个星期,然后再去另一个单位实习一段时间,这种赶场式的实习虽然给了研究生更多的经历,但却因时间的碎片化导致研究生疲于奔命。

    3.内容与形式不同

    专业实践内容是事先确定好了的,例如某个时段内在培养基地组织科研团队,在双方导师的指导下协同攻克某项技术难题,将成果用于解决生产中的实际问题,及时整理、完善、总结、发表科研和实践成果,或者按照实习手册要求循序渐进、由浅入深地学习科技理论和实践生产技术,不断地提升科研技能。在这个过程中,始终会有专业老师予以及时指导,做到有计划、有指导、有反馈、有规范、有研讨,通常还能接触到领域或行业的核心技术,提高技术的先进性和前瞻性。

    就业实习是一种短期社会实践活动,对实习单位没有实质性约束,实习单位通常也不会安排技术含量高、难度大、挑战性强的核心任务,而是一些基本的业务,例如数据处理、数据采集等简单的、重复性的劳动,不用安排技术指导,也无需承担责任,因而很难达到提升学生技术水平的目的,如果接连从事多个短期实习,则只是低水平工作的重复,并不能真正提高技术能力,还因浪费过多时间而严重冲击正常的培养过程和教学秩序,降低培养质量。

    4.保障措施不同

    对于专业实践而言,有较好的保障措施,例如食宿、工作环境、安全、技术指导、考核等都会安排到位,各个环节衔接有序。就业实习更多地体现的是个人行为,由于时间短,实习单位很难做到合理规划、全面统筹和跟踪指导,对他们而言就是安排一个学生实习锻炼,在实践中观察考核,权衡是否需要,这种实习的特点决定了单位一般不解决食宿等生活问题,不负责技术指导,也不承担学生安全的责任。

    5.成效不同

    专业实践的各项安排和保障措施,可以使研究生得到较充分的锻炼,包括技术历练、社会观察与了解、团队合作能力提升、理论联系实际作风训练、大局观和责任意识的养成训练等,因此是一种全方位的锻炼,可以极大提升就业竞争力。就业实习主要是就某一方面技术或生产任务进行实习,一旦完成,实习也就结束了,如果不被实习单位接收,需要到别的单位再应聘,可能会有新的实习要求。这也给个别不良单位获取廉价劳动力提供了方便。由于实习内容并不复杂,实习生很难在技术上得到较大提升,更无法获得综合能力的提高。

四、专业实践实效分析

    武汉大学始终把研究生培养质量作为核心任务来抓,重视联合培养基地建设,着力提高研究生实践能力。2015年4月,武汉大学与水利部正式签署联合培养协议,成立武汉大学研究生培养基地,挂靠在水利部水文局(水利信息中心),该基地立足于测绘遥感技术,面向水利行业,开展研究、技术创新与实践工作。研究与技术创新工作包括利用遥感技术进行土壤含水量反演和水体变化提取的研究,专业实践内容主要包括水利业务化监测和水利应急监测,特别是突发涉水灾害的应急监测。基地拥有网络、计算机和数据存储环境,与中国资源卫星应用中心签订遥感影像合同,建立了专网数据通信,每天可以获取高分辨率遥感影像,海量数据存储环境可以方便地实现网络存储,由多台专用服务器和Platform网格平台构成的高性能计算环境则提供了各类遥感监测算法的快速计算能力。

    基地研究生直接参与多项重大水利信息化工程,涉及遥感、水利、测绘、计算机、地理学多个学科和领域,多学科交叉、多技术融合态势明显。进入基地的研究生,全部参加工程实践,科研能力和解决实际问题的能力得以快速提升,形成了团结协作的优良作风,在汛期及突发涉水事件发生时,他们24小时值守,每天参与国家防总会商,及时向上通报情况,为抗洪抢险提供全面、及时的信息支撑。基地注重研究生社会责任意识和奉献精神的培养,中共武汉大学遥感信息工程学院委员会北京党支部挂靠本基地,实现了党组织建在基地,有力地促进了党建和学生思想政治工作。近五年,基地研究生积极参与完成20多项科研项目和工程任务,形成了一支具有坚强战斗力和快速应急响应能力的水利遥感团队,这支团队根据我国水利应急监测需要,利用卫星遥感技术结合水文实测数据为水利应急监测提供高质 量服务。在2013年黑龙江特大洪水监测、2014年云南鲁甸地震堰塞湖监 测、2016年武汉 市及长江中下游洪水监测、2017年中缅边界瑞丽江采砂点监测等历次突发涉水事件中圆满完成了应急监测任务,为国家防总、水利部等提供了准确的决策依据,并受到多方奖励。基地研究生取得多项高水平学术和技术成果,广泛应用在国家防汛抗旱总指挥部、水利部、长江水利委员会、黄河水利委员会、各省水利厅等单位。基地培养的研究生思想端正,服务意识强,技术百炼成钢,动手能力、分析和解决问题能力大幅提高,就业竞争力极强。例如,团队中有两位2017年毕业的硕士生,经过层层考核、选拔,一位被国家安全部录用,一位被北京市测绘研究院录用。还有一位女生,在三年硕士期间,所有课程成绩全A,她在处理全国水利普查数据时,发现提取河流时易产生断裂现象,通过刻苦钻研攻克了河流骨架线自动连接技术,很好地解决了实际问题,以此为选题撰写的学位论文在评阅和答辩时均获全优成绩,与此同时还获得一项发明专利和一份软件著作权,在国内遥感领域顶级期刊《遥感学报》上发表一篇学术论文,无论在学习、研究方面,还是技术攻关、应用方面,都取得了相当不错的成绩,毕业后被长江水利委员会水文局录用。

    总之,在硕士研究生层次,综合素质和能力的培养至关重要。专业实践的优势在于,在培养环节采取一套有效机制实施综合能力训练,因而是提高就业竞争力的必要途径,是以就业为导向的实践能力培养的主要形式。就业实习的针对性较强,以单项短时训练、临时计划为典型特征,对提升能力的作用十分有限,并且由于不属于培养计划内容,在实际中会受到制约,进一步降低实习效果。因此,在培养过程中,应强化专业实践,丰富实践内容,规范实践环节,使研究生在实践中学以致用、快速成长。

 

原文刊载于:《研究生教育研究》2018年第2期

引文格式:孟令奎.论硕士生专业实践与就业实习[J].研究生教育研究,2018(02):54-59.

 

孟令奎:面向国家防汛抗旱的产教融合高层次人才培养

        水是人类生命的起源,是生活生产必备要素,是生态环境的基础组成。趋水利、避水害一直是人类生产生活的主轴之一,河清海晏、水润万物成为无数先贤的理想。我国空间降水量呈现东南多雨、西北干旱的大格局。由于自然地理、季风气候条件和河流流向影响,我国成为了各种水旱灾害多发的国家。历史统计资料显示,我国平均2a就会各出现一次严重的洪灾和旱灾。洪涝灾害历来是中华民族的心腹之患,干旱灾害一直是我国粮食安全的首要威胁[1]。根据国家防汛抗旱总指挥部与水利部联合发布的《中国水旱灾害公报(2016)》和国家统计局网站提供的GDP数据资料,1990—2016年洪涝灾害年均直接经济损失1481.62亿元,占同期GDP的0.60%;2006—2016年干旱灾害年均直接经济损失922.71亿元,占同期GDP的0.19%。就经济损失来看,水旱灾害无疑是我国第一大自然灾害,其损失远超其他自然灾害的损失之和,已成为制约我国经济社会可持续发展的主要因素之一。

一、防汛抗旱概述

       新中国成立以来,党中央、国务院高度重视防洪抗旱工程建设,大规模建成了许多江河治理和抗旱工程。自1998年以来,随着国家对水利事业投入的不断加大,基本形成了一整套防洪抗旱减灾体系,为保障人民群众生命财产安全和经济社会可持续发展做出了重大贡献。然而,随着全球气候变化加剧导致的极端天气事件频发多发,对国家防灾减灾能力提出了更高要求。习近平总书记2018年4月25日在考察长江时强调,水患仍是我们面对的最严重的自然灾害之一,要认真研究在实现“两个一百年”奋斗目标的进程中,防灾减灾的短板是什么,要拿出战略举措。

       目前,我国防汛抗旱信息的采集主要依靠布设在江河湖库上的水文站网,以及分散在田间地头的土壤墒情监测站,冰凌信息则主要依靠沿岸巡守观测。由于洪涝、干旱和冰凌等水灾害信息具有高维的时空变异性,使用此类地面观测方法,难以满足长时间、持续、大范围和精准观测的需求,更不能满足突发涉水事件时的应急需求,因此需要扩展其他观测手段。以干旱监测为例,我国主要依靠分布在田间的土壤墒情测站采集土壤墒情,或者利用气象站点获取降水数据评估区域干旱[3]。这些方法主要通过获取点上信息实现干旱监测与评估,虽然单点精度高,但就整体来看仍存在着监测站点密度不足、点状信息空间代表性差等缺陷,难以满足大面积干旱分析和抗旱及灾后评估的需求。

       遥感监测特别是卫星遥感监测具有观测范围广、监测周期短、获取资料及时、可全天候全天时工作等特征,是地面监测的重要补充,将其用于防汛抗旱的水利监测,可以快速、大范围、长时序地获取水要素信息,既拓展了遥感应用领域,又促进了水利信息技术发展。两者的密切结合和深度融合,可以为防汛抗旱工作提供全新的技术手段和决策依据,是对传统防汛抗旱工作的模式变革。进入新世纪以来,遥感技术已经成为防汛抗旱和突发涉水事件监测和预警不可或缺的重要技术。水利和遥感在学科领域正在向纵深方向融合,在生产领域不断交叉碰撞出新的服务和产品需求[2]

二、防汛抗旱特点及对高层次人才的要求

       2014年习近平总书记提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水方针[4],并强调要善用系统思维统筹水的全过程治理,分清主次、因果关系,关键环节是节水,从观念、意识、措施等各方面都要把节水放在优先位置。这一方针为对水的观测、研究、管理和保护指明了方向,也提出了新的课题。“治水必先得其情,穷其致”,按照新时期治水方针,随着国家防汛抗旱指挥系统工程、山洪灾害监测预警系统、中小河流水文测报、国家水资源监控能力等项目的建设[5],采取综合手段获得准确、可靠、全面的水文水情信息,将为全国防汛抗旱工作提供坚实的数据支撑。

1. 防汛抗旱业务特点

       防汛抗旱分为灾前、灾中、灾后3个阶段,各阶段业务呈现出不同的特点:

       1)灾前。日常业务化监测,利用全国地面监测站点获取水、雨情和墒情信息,利用卫星遥感技术获取全国范围的遥感影像,进行长时间序列的数据分析,当发现疑似旱情或洪涝时,利用更高分辨率的遥感影像进行重点监测,并做好风险预测评估。

       2)灾中。常规检测与应急监测,通过跨领域、跨部门的协调联动和信息共享机制,获取多源遥感影像和基础数据,快速确定灾害位置、范围,填补灾害发生初期经常出现的信息空白,并实现灾害的动态跟踪监测和评估,为抗灾减灾和动员社会力量提供决策依据信息,最大限度地减轻灾害损失。

       3)灾后。持续进行监测,建立核灾手段,利用实时、基础、地面监测等信息,对洪水影响和干旱灾害损失进行综合影响分析,为灾后重建和恢复生产提供信息支持。

2. 防汛抗旱技术特点

       防汛抗旱是一项时效性和准确性要求高的业务,技术复杂、综合程度高,涉及水利、测绘、遥感、计算机、通信、地理信息系统等学科和领域。测绘、遥感和GIS技术在大范围数据快速获取,水利设施设备精准定位,水文水资源智能空间分析,物理现象反演和空间数据管理等方面具有独到优势;水利学科为防汛抗旱提供基础的水动力、水文等模型,为洪水预报和旱情监测提供可靠的模型支持;计算机、通信技术可以为防汛抗旱大数据提供高性能计算,分布式存储,并行传输和快速分发服务。

3. 防汛抗旱人才要求

       防汛抗旱业务和技术特点表明,单一学科或单项技术难以支撑防汛抗旱业务,需要多种学科、领域、技术的有机集成和协同支持。这就需要培养面向防汛抗旱要求的拥有多学科交叉背景的高层次复合型人才,需要打造服务于防汛抗旱的技术创新团队,能够不断地钻研、攻克防汛抗旱中的技术难题,包括洪水预报模型、大数据挖掘、智能分析等科学问题,完成水利遥感数据和服务产品等生产任务,并在抗灾时提供高效高质量的应急服务。

三、产教融合高层次人才培养模式探讨

       产教融合高层次复合型人才主要包括博士和硕士2个层次,在形成培养理念、制定培养目标和实施培养过程中,应紧密结合新时期国家治水方针和我国防汛抗旱业务实际,体现让行业成为重要办学主体、让行业需求成为主要研究方向的产教融合的核心理念,突出多学科交叉和多技术融合特点,强化创新思维训练和应用实践能力提高[6–7]

1. 培养理念

       对于不同层次的人才培养应采取不同的培养理念,逐步形成了硕士“以就业为导向的实践能力培养”、博士“以创新为导向的综合素质培养”的人才培养理念[8]。以就业为导向,要求培养的硕士生必须符合国家目标和社会需要,符合技术发展趋势,为此应在深入了解国家目标基础上加强实践能力培养,使得研究生的专业素质、技术水平、工程设计和实践能力等满足需要和发展潮流,具有长久生命力和持续竞争力。以创新为导向,是指创新应作为整个博士阶段的主要抓手,包括理念、方法、模式、理论、技术等创新,以创新为导向获得的综合素质和能力提升有更广泛的适应性,是人才内涵式发展的关键。

2. 培养目标

       以治水需求特别是防汛抗旱业务为目标,培养具有坚实的水利、遥感、测绘、计算机交叉背景,以及创新思维和综合应用能力的高层次、复合型人才。

       这一目标是在博士生和硕士生的已有培养目标基础上,根据防汛抗旱业务对人才的高要求制定的。具体而言,就是要坚持“思想政治正确、社会责任合格、理论方法扎实、技术应用过硬”的全面育人观,具有国际学术视野,了解国家治水需求,熟悉防汛抗旱流程,掌握多学科交叉研究方法,拥有良好的科学思维和科研习惯,受到充分的工程实践训练,具有济民于天下的责任意识和优秀的团队合作品质,人文情怀浓厚,写作能力优良,遵守法律法规、职业道德和工程伦理规范。

3. 培养过程与手段

       针对研究生生源多来自计算机科学与技术、测绘工程、遥感科学与技术、地理信息科学、地理国情监测、数学等不同的学科和专业,在制定培养计划时,除了必选的学位课和方向必修课,还要根据不同专业背景选修一些与水利、人文、伦理相关的课程,从而奠定必要的理论基础,重构知识体系。

       在理论学习环节,结合防汛抗旱业务开展技术储备和攻关工作,特别是结合一些水利监测数据生产任务,锻炼编程开发和数据处理能力,训练从生产任务中发现科学问题的能力,培养科学的思维方式。在生产实践环节,通过建立联合培养基地,以及基地确立的培养目标和任务,开展理论与实践相结合、教育与生产相融合的工作,在实践中发现防汛抗旱的技术难题,根据所学知识提出解决思路,将形成的解决方法用于实践,加以检验和修正完善[9]。事实证明,这种联合培养和融合教育在人才的知识结构优化、能力提升、品格锤炼、责任意识形成等方面具有显著成效。

四、研究生联合培养基地建设

       为实现高层次人才培养目标,为国家防汛抗旱事业不断注入新鲜力量和引进现代化信息技术,不断提高防汛抗旱决策科学性和时效性,坚持“服务需求,提高质量”,水利部与武汉大学自2003年以来开展联合培养研究生工作。双方发挥各自优势,促进了水利信息化技术的科学研究与技术创新,在实践中培养高层次专业人才,共同促进技术进步,实现优势互补,合作共赢,真正实现了产教融合。

1. 培养基地成立

       在多年合作基础上,双方于2015年4月正式签订培养协议,成立武汉大学研究生培养基地,挂靠在水利部信息中心。基地以水利部信息中心(水文水资源监测预报中心)、武汉大学、河海大学、长江水利委员会、黄河水利委员会等为依托,以国家治水需求为目标,以重大水利信息化工程为抓手,开展多单位联合培养工作。制定了规章制度,主要包括:联合培养实践基地数据使用规定、应急保障工作要求、保密工作要求、交流与汇报暂行管理办法等,以及资助体系、激励体制、资源共享和人身安全方面的规定。

       基地培养实行双导师制,校内导师团队引导科研、学术方向,校外导师团队负责基地日常管理、专业实践和学科交叉训练指导、新技术引导、实践指导等,双方导师团队密切联系,共同制定培养方案,商讨确定研究和实践内容。

       基地建立了网络、计算机和数据存储环境,与中国资源卫星应用中心签订遥感影像使用合同,建立了专网数据通信,每天可以获取高分影像,海量数据存储环境实现网络化存储,由专用服务器和Platform网格平台构成的高性能计算环境可以实现海量数据的快速计算分析,并建立了设备、设施、网络升级更新制度。

       实践环境除了基地本地的数据应用服务和遥感影像应用环境外,还建立了人民胜利渠灌区、鄱阳湖流域、洞庭湖流域、太湖流域及黄河冰凌区域的观测与数据采集环境。长江水利委员会、黄河水利委员会为基地提供了针对两大河流的成果应用环境。基地的成立为开展产教融合高层次人才培养奠定了机构、制度、环境和应用的基础。

2. 业务实践

       基地开展的主要工作是基于卫星遥感的水利业务化和应急监测,特色鲜明,是武汉大学示范性研究生实习实践基地。一支在基地中诞生的水利遥感团队,针对常态化运行的国产民用环境减灾卫星、资源三号、高分系列卫星等,开展从影像数据实时接收、质量控制、预处理、网间分发,到初级、再处理和专题产品生产的业务化流程,改造和优化遥感影像自动化处理算法,研制地表水体、冰凌和旱情等方面的水利遥感监测模型,实现水利核心业务常态化、网络化运行。与此同时,在洪涝、干旱等涉水灾害,以及地震、泥石流、山体滑坡引发堰塞湖和水利工程损毁等次生灾害时,能够第一时间响应灾情、持续监测灾情变化、及时上报第一手资料,准确把握灾害发展态势。应急监测能力为历次突发涉水事件应急处置和科学决策提供了关键支持,在减轻人民生命财产损失方面做出了重要贡献,取得了显著的防洪减灾效益。

3. 科技攻关

       水利遥感团队始终站在遥感防汛抗旱第一线,完成了大量科技攻关任务,攻克多项关键技术,支撑了业务化和应急监测工作。他们有机会直接参与国家重大信息化工程“国家防汛抗早指挥系统”(十二金之一)、水利信息化建设龙头工程“国家水资源监控能力建设项目”(2011年中央一号文件列入)、高分对地观测系统重大专项(民用部分)“高分水利遥感应用示范系统(一期)”、水利部公益性行业科研专项“卫星遥感水利应用机理及数据处理技术研究”、国家重点研发计划“国家水资源立体监测体系与遥感技术应用”等国家计划项目。这些项目的开展极大地锻炼了研究生的科研、创新、写作、合作等能力,提高了社会责任和服务意识。尤其重要的是,研究成果直接服务于防汛抗旱业务,形成了成果服务于生产实践,实践中对新反馈问题再进行攻克这样一种良性循环,始终保证了成果是先进的、实用的,服务生产任务是及时的、有效的。

4. 学术交流

       学术交流是提高研究生学术能力、拓展学术视野、活跃学术气氛的一个重要环节。在基地日常研究与实践中,经常开展各种形式的学术交流活动,例如与中国水科院、中国测绘科学研究院、国家基础地理信息中心的专家交流,多次组织参加高端研讨会,积极支持参加国际学术会议,组织参加北京市规划相关培训,参观北斗星通公司、腾讯等,通过交流,学习前沿技术,洞察前沿领域,把握行业发展方向。学术交流的另一条途径是选派基地中的优秀研究生申请出国留学,先后派出7位博士生、3位硕士生留学,均已学成归国。

5. 思想政治教育

       思想政治教育是一项带有根本性、方向性的重要工作,关系到培养什么人的问题。基地十分注重研究生社会责任和奉献精神的培育与熏陶,中共武汉大学遥感信息工程学院委员会北京党支部挂靠在本基地,充分发挥了基层党组织的战斗堡垒作用,健全了思想政治教育工作机制。2016年9月,还自筹资金组织近30位研究生前往井冈山接受红色革命传统教育,参观学习先烈英勇事迹,每位成员受到了极大震撼和深刻教育,“不忘初心奋勇攻关,红军精神代代相传”“崇尚红色信仰,打造过硬本领”成为他们响亮的口号,内化为不怕牺牲、服务人民的不竭动力。

五、产教融合高层次人才培养成效与贡献

1. 出色完成各项监测任务

       近5a来,水利遥感团队成功参与完成了2013年黑龙江特大洪水遥感监测、2013年山西洪洞曲亭水库漏水事件监测、2014年云南鲁甸地震堰塞湖遥感监测、2016年长江中下游洪水遥感监测、2018年金沙江和雅鲁藏布江堰塞湖监测、2010年至今全国旱情监测等多项任务。

       1)典型案例一:云南鲁甸地震。地震发生在2014年8月3日下午,事前毫无预兆。这次地震造成牛栏江红石岩电站上游形成堰塞湖,严重威胁着下游安全。地震发生后,由于灾区情况十分复杂,无法获知是否形成堰塞湖。

       鲁甸地处山地,地形复杂且周边分布多个水利设施,急需获取地震辐射区域内的震后现状信息。地震发生后,水利遥感团队立即综合灾前多期遥感影像、水利工程分布、地形地貌、行政区划等及通过跨部门间信息共享获取的地震烈度分布图进行快速分析,迅速获取了震区不同影响范围内的水利设施分布状况,并锁定重点关注对象,及时提供给决策部门。

       在获取震区第一手的航拍影像后,立即进行综合处理,包括震区地表分类、水体提取和河道变化检测,不到1h便生成灾情解译产品,掌握了堰塞体和堰塞湖的位置及大小,确认了红石岩电站位于该堰塞体上游,且湖水已漫过电站大坝,立即将这一情况呈报给国家防汛抗旱总指挥部和水利部,为应急处置提供了关键的信息支撑。在后续2个多月的持续监测中,对震区地面实测数据与系列影像综合分析,产生了丰富的应急监测产品,主要包括堰塞体位置和规模、淹没范围及其变化、水位-面积-容积曲线、最大回水长度和范围、溃坝影响分析等,为后期堰塞湖的处置提供了持续、可靠的信息支持。

       2)典型案例二:曲亭水库漏水事件。2013年2月15日,春节刚过,山西省曲亭水库输水洞顶垮塌,发生漏水,库容为1900万m3的水库几近干涸,坝体塌陷长度近300m,影响了铁路南同蒲线、2条国道及多个村庄。漏水事件发生后,水利遥感团队快速调取了漏水前最近的遥感影像、道路数据、行政区划等信息,及时生产出基础分析产品。利用遥感影像对水库输水管沿线进行3d持续、动态的监测,获取了开始漏水、大量漏水、漏水之后各个关键时间点的监测信息,并分析了积水区从形成、排水到排空的变化和影响范围,为国道和铁路安全运行、转移群众安全返回家园等,提供了可靠的信息支撑。

       3)典型案例三:黑龙江超百年一遇特大洪水。2013年8月夏季汛期,黑龙江省遭受多次强降雨过程。降雨频度高、持续强度大、雨区较为集中,与历年同期相比,降水较常年偏多近2成。受降水影响,大江大河水位持续偏高,32条河流发生了超警戒水位洪水。黑龙江为国际界河,跨国界河流的地面监测能力非常薄弱,水文监测难度极大,形势相当严峻,利用遥感技术监测灾情是当时惟一可行的办法。水利遥感团队通过该技术及时获取并处理最新信息,对河道水面、堤防溃口和淹没区开展了连续24期监测,为国务院应急管理办公室、国家防汛抗旱总指挥部、黑龙江防指办公室开展防洪决策指挥调度提供了技术和应急信息支持,为灾区水情预测预报、应急抢险指挥决策和排水除涝提供了可靠的第一手资料。

       4)典型案例四:金沙江、雅鲁藏布江堰塞湖监测。2018年10月10日,西藏自治区昌都市江达县波罗乡境内发生山体滑坡,堵塞金沙江干流河道,形成堰塞湖,11月3日,原山体滑坡点发生二次滑坡;10月17日,雅鲁藏布江林芝市米林县加拉村段发生山体滑坡,堵塞河道,形成堰塞湖,29日再次发生山体滑坡。水利遥感团队在部信息中心精心组织和坚强指挥下,高效率、高质量地完成了灾区卫星影像接收、加工处理、堰塞湖信息提取、堰塞湖变化分析、时序演变、专题图制作及灾害影响评估等工作,为抗洪救灾、灾后重建和恢复生产提供了重要信息支持。

       5)典型案例五:旱情监测。旱情的发生发展比较缓慢,当发展到影响人民群众生产生活时,则演变为旱灾。持续不断地监测旱情发生和发展过程,可以为抗旱提供科学依据。水利遥感团队在长期的科学研究中建立了有效的遥感旱情监测模型,在监测全国旱情中发挥了积极作用,实现了业务化监测,形成了旱情监测产品业务化生产机制,全面反映了全国旱情实况,为历年防旱抗旱工作提供了重要技术手段。自2010年11月以来,华北、黄淮等地降水持续偏少,北方部分地区出现严重气象干旱。对11月至12月下旬以华北平原为主的受灾区域进行监测的结果表明,华北平原大部分地区及黄淮部分地区已有旱情发生,北京、天津、河北和山西大部分地区、河南西南部、山东、安徽北部均存在不同程度农业旱情。水利遥感团队还完成了2011年长江中下游干旱、贵州干旱、鄱阳湖流域特大干旱,2012年云南楚雄特大干旱、湖北省全省干旱,2013年湖南、湖北、安徽、江西、贵州干旱,2014年四川、湖北、安徽、江苏干旱,2015年鄱阳湖及洞庭湖区域、云南地区、贵州地区干旱等的监测任务,为各单位及时把握旱情发展态势、制定调水策略提供了全面、及时的信息支持,提升了旱情响应和处置能力,为防旱减灾决策、水资源合理配置、节水型社会建设提供了科学依据。

2. 取得突出科研成就

       自2005年以来,基地培养了35位博士、114位硕士,已毕业近120人,多数已成为技术骨干和中坚力量。除了完成业务化和应急监测这些生产任务,以及重大科研攻关计划外,还不断地进行成果凝练、总结、应用、完善,取得了一系列创新性研究成果,这些成果一方面发表在影响力大的国际学术期刊和国内测绘遥感顶级期刊上,一方面直接应用于水利遥感监测业务,为历次突发涉水事件应急处置和科学决策提供及时的第一手资料,取得了重要的社会效益。截至目前,发表论文210余篇、出版专著5部、授权发明专利7项、发明公布8项、软件著作权37项,获国家科技进步二等奖1项、测绘科技进步特等奖1项、大禹水利科学技术一等奖1项、全国高等学校优秀测绘教材一等奖1项,湖北省科技进步一等奖1项。

3. 获得众多荣誉

       在长期的研究和实践中,研究生获得了众多荣誉称号。1位研究生于2015年荣获全国第二届“工程硕士实习实践优秀成果获得者”称号,全国40个工程领域共评选出89人,该生是全国测绘工程领域惟一1位获得者。7位研究生因在2016年长江中下游抗洪监测、2018年金沙江和雅鲁藏布江堰塞湖监测中做出重要贡献而受到水利部信息中心书面表彰。水利遥感团队因在鲁湖、斧头湖和汤逊湖洪水监测中的及时响应和精准监测,武汉市江夏区防汛抗旱指挥部专致感谢。此外,他们还在学校举行的各种评选活动中脱颖而出,获得诸多荣誉,主要有:武汉大学2015,20162个年度的研究生实习实践活动优秀团队、武汉大学2016年“研究生实践育人团队风采展”一等奖中的第一名(最优秀团队)、吉威时代•武汉大学十佳遥感星座、武汉大学2015年度研究生实习实践优秀成果奖等。

六、人才培养的创新与特色分析

1. 基地定位准确,目标明确

       基地立足行业应用,服务国家需求,产教深度融合,科研实践并重,打造了一支奋战在防汛抗旱第一线的优秀团队—水利遥感团队,团队紧紧围绕防汛抗旱需要开展科研、实践工作,成果直接服务于国家治水战略目标,消除了成果转化的中间环节,缩短了成果转化周期,促进了高校和部委协同创新,探寻出一条有效的合作育人机制和方法。

2. 初心与使命的坚守

       水利遥感团队始终以人民群众生命安全为最高行为准则,不断攻克技术难关,完成一个又一个艰巨任务。通过把党支部建在基地、实地凭吊先烈事迹等创新了思想政治教育,强化了党建工作。大家牢记“以人民为中心”的发展思想,并将其贯穿于整个科研和实践过程,践行着全心全意为人民服务的根本宗旨,不断谱写着人生的精彩和辉煌。

3. 变革水利应急响应模式

       当突发涉水事件时,利用遥感技术分析可能受影响的水利工程设施数量和分布,主动排查,确定关注重点,为决策部门了解灾情提供依据,推动了应急条件下自下而上的上报方式向自上而下的主动排查方式的变革,亦即,将传统的人海战术的巡查和自下而上的上报模式变革为基于遥感的快速分析和自上而下的主动排查的现代应急模式,节省了大量人力物力财力,避免了漏检、复检,极大提高了应急处置能力和应急科学决策水平。

4. 多学科交叉融合,推动“双一流”建设

       “双一流”建设是我国高等教育的一项国家战略,将为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦提供有力支撑[10]。基地开展的联合培养工作和水利遥感团队取得的重要成绩强有力地推进了测绘遥感和水利这两个优势和特色学科的广泛交叉,带动了计算机、通信等学科和技术的深度融合,优化了人才结构,人才培养质量得以全面提高,有利地促进了“双一流”建设进程。基地培养的研究生有着浓厚的家国情怀和使命担当,有着坚强的意志和牺牲精神,有着精深的专业知识和高超的实践技能,有着论文、专利、软件著作权、技术报告等多样化的成果,更有众多的荣誉和奖励,他们所拥有的多学科交叉的复合型特质正是深化产教融合和推进“双一流”建设要达到的重要目标之一。

原文刊载于:《水利信息化》2019年 第1期

引文格式:孟令奎, 蔡阳. 面向国家防汛抗旱的产教融合高层次人才培养[J]. 水利信息化, 2019(1):1-6.

魏祖帅博士在《Remote Sensing of Environment》上发表成果

        近日,我院2015级博士生魏祖帅和导师孟令奎教授及合作者在遥感领域顶级期刊《Remote Sensing of Environment》发表了题为“Downscaling SMAP soil moisture estimation with gradient boosting decision tree regression over the Tibetan Plateau”的研究成果,这是我院博士生首次在该刊发表高质量论文。本研究受到国家重点研发计划“国家水资源立体监测体系与遥感技术应用”(2017YFC0405800)资助。


        青藏高原是世界上海拔最高、面积最大的高原,号称“第三极”,其独特的大地形的动力和热力作用对中国乃至全球气候和生态环境有显著影响,是全球气候变化敏感区和启动区。在青藏高原气候和水循环中,土壤水分扮演着重要角色,它通过影响陆地表面蒸散、水的运移和碳循环及与地球气候系统相互作用,对气候系统及其变化产生重要影响。因此获取青藏高原地区高精度土壤水分信息对研究区域乃至全球气候变化有着至关重要的作用。


        以NASA发射的SMAP为代表的土壤水分探测卫星,采用微波辐射计接收来自地面L波段的微波信号,该波段对土壤水分变化十分敏感,是当前反演土壤水分的主要方式,但其反演的土壤水分空间分辨率低(36km),难以满足区域尺度上水文和农业应用需要。魏祖帅同学提出一种新的被动微波土壤水分降尺度方法,从MODIS和DEM数据中提取多个土壤水分因子作为辅助变量,在低分辨率下与SMAP土壤水分建立回归模型,采用梯度提升决策树回归表达辅助变量和土壤水分之间的非线性关系,再将回归模型应用于高分辨率辅助变量,从而得到高分辨率土壤水分产品。利用阿里、那曲和玛曲3个土壤水分实测站网数据,在时间、站点和区域尺度上对降尺度结果进行广泛验证。结果表明该方法在保留被动微波土壤水分高精度的同时还能提高其空间分辨率,是对当前降尺度算法的有力补充。


       被动微波土壤水分降尺度方法及其在区域尺度上的应用是目前国际遥感领域热点。孟令奎教授指导的水利遥感团队,以水利部-武汉大学研究生联合培养基地为载体,以干旱和洪涝监测、网络GIS技术、大数据与高性能计算为主线,依托国家防汛抗早指挥系统、国家水资源监控能力建设项目、高分对地观测系统重大专项(民用部分)、国家重点研发计划、水利行业公益性科研专项等项目,服务国家重大需求,致力于理论研究、技术攻关和工程实践,近年来取得多项高水平成果,并成功应用于历次突发涉水灾害应急响应,为防灾减灾、挽救生命做出了重要贡献。

涉水对象监测

干旱监测方法、水体提取技术水利要素检测三个方面进行研究,提供遥感涉水对象监测产品,为水利资源信息管理提供决策支持。

改进的基于土壤水分亏缺的农业干旱监测方法

SMAP被动微波土壤水分降尺度方法研究



基于k-means聚类的水体分布先验概率估计方法

自适应邻域的双峰法提取鄱阳湖水体

自动化提取人工运河骨架线

 

水利大数据处理平台研发

研制业务系统,实现水利遥感数据管理处理分析与可视化

         长江水文数据应用服务系统:该系统建设是为了实现长江水文数据从接收、入库到数据服务的全流程自动化,提升水文数据的管理与服务水平。实现数据自动接收及智能检查;应用Web服务系统,建立线上勾选与线下控制结合的水文数据申请与自动提取机制;建立基于水文过程线水文数据线上可视化显示与修改模块等一系列目的性服务;构建水文数据索引提取与更新、水文测站站名变化更新等单机版便捷辅助模块。

 

长江水文数据应用服务系统

 

         长江水文数据资源整合与索引系统:整合包括基础水文数据库、实时雨水情数据库、水质数据库在内的数据资源,梳理各个数据资源之间的关系,设计元数据库的描述和表达方式,形成长江水文数据资源索引,为水文信息的管理、分析,应用与服务提供统一且标准化的接口,提升长江水文信息化的管理与服务水平。

 

长江水文数据资源整合与索引系统

 

​​​​​​​         遥感影像水体自动化提取软件:遥感影像水体自动化提取软件分为分步水体提取和一键水体提取两种方式。软件包括影像解压、正射校正、影像裁剪、水体提取、矢量优化5个模块。

 

遥感影像水体自动化提取软件

 

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​         水体矢量数据管理及分析软件:为高效管理全国水体提取结果,建立了全国水体矢量数据库。通过将水体矢量统一入库的方式,实现对每个独立水体的细化管理,既满足了对数据快速检索、查询的需求,又为后续数据的分析、处理等应用提供了有力支持。

 

水体矢量数据管理及分析软件

 

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​         全国重点监测湖库可视化平台:应用空间数据库、地图服务器与开源WebGIS软件实现数据层、服务层和展示层三层体系框架。顶部为应用层,实现WebGIS具体分析、处理功能。

 

全国重点监测湖库可视化平台

 

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​        水资源遥感监测平台:该平台依托于重点研发计划展开研制,团队主要负责共性服务组件的研发,涉及到平台层、数据层和业务层。为了实现云环境下水资源遥感监测平台中的资源共享、弹性可扩展,提高资源利用率,利用KVM虚拟化技术,对基础物理资源进行统一管理,满足各业务子系统不同的计算和运行环境要求。数据存储方面,以影像HDFS数据存储规范为基础,建立了GF1、GF2影像源数据元数据库和正射影像本体查询数据库。联动Hbase和MongoDB数据库实现高效存储;并设计混合存储管理机制。

 

​​​​​​​水资源遥感监测平台

地理空间信息组织与管理

地理空间信息组织与管理主要包括多源信息的一体化管理水利信息整合空间信息高效检索方法

 

 

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