成果简介：我国政府灾害救助信息服务体系基本形成，但是市场和社会力量参与防灾减灾救灾工作的信息服务业务刚刚起步，灾害综合风险防范信息获取主要依赖于各级灾害管理部门，尚缺少面向政府、市场、社会和公众等多主体提供常态减灾与非常态救灾情境下灾害综合风险防范信息服务的集成业务系统，亟需开辟基于互联网、物联网、大数据的灾害风险信息获取新渠道，亟待建设全链条、多主体、多灾种综合风险防范信息服务平台。 研究建立全链条、多主体、多灾种综合风险防范信息产品体系。研制多灾种综合风险信息服务集成平台。建立基于互联网和物联网大数据获取多灾种综合风险防范信息的新渠道。

成果简介：中药在贮存和运输过程中，极易遭到害虫的侵染。对抗同贮法是中药材经典的贮存方法，属于生态防治范畴，该法利用一些有特殊气味，具有驱避虫害作用的药材，来防止另一种药材发生虫蛀等现象。这种方法为长期实践经验累积所得，应用历史悠久，在中药房及小型药库中仍在沿用。但由于缺少对对抗同贮法理论实质的阐述和系统全面的科学研究，涉及的中药药对种类也比较少，限制了该方法的适用范围。因此，通过科学实验来揭示该法中的活性物质以及作用机理，开发可以用作对抗同贮的药用植物，对方法的传承和发展，中药材的品质和药效，乃至产业的持续发展具有重要意义。 对抗同贮法的理论依据是植物对昆虫的化学防御，但在仓储生态系统中，药材对仓储害虫的防御作用方式、物质基础及作用机理都尚未明确，是该项目亟待解决的科学问题。为阐明其科学理论依据，该项目从具体的对抗药材入手开展研究，选择古籍当中最常用且效果突出的花椒作为模式对抗药材，研究其化学活性成分和对中药材常见仓储害虫的作用，以期探明对抗药材的物质基础和作用机理，揭示对抗同贮的理论实质。此外，基于对该方法的理论传承和发展，对与花椒化学特性和功能相似的芸香科植物进行筛选，拟从中发现新的可用于对抗同贮的药用植物。 该项目通过研究药材花椒(植物基源为芸香科花椒属植物花椒及青花椒)，揭示了对抗同贮法防治中药材仓储害虫原理和物质基础；通过研究芸香科其他属的药用植物(花椒属、山小橘属、九里香属、吴茱萸属、白鲜属和酒饼簕属)的化学成分和防御作用，发现了其他可用于对抗同贮的对抗药材资源；同时分离鉴定出了大量化学成分，丰富了芸香科药用植物化学信息，发现了具有防御作用的先导化合物，为今后深入系统研究芸香科植物杀虫作用的物质基础提供依据。 该项目在阐明和揭示对抗同贮法防治中药材虫害的物质基础方面取得了重要成果，对中医药传统经验的现代传承和发展具有重大意义。10篇代表性论文发表在Industrial Crops&Products等权威期刊，SCI他引46次，EI他引11次。今后的成果应用将对指导医院、药房小量药材以及家庭粮食和药材的贮存发挥积极作用，并可进一步扩大应用到农业领域中病虫害的防治，开发出防治病虫害的中药药剂。

成果简介：一、研究目的：该项目的研究目的为构建学生在线学习状态理论模型，基于大数据呈现学生的学习过程、抽象出学习的行为模型，并以此为基础解释在线学习发生的状态，形成在线学习的规律。通过智慧线学习分析云平台帮助学习者发现自己学习过程中存在的问题，帮助他们寻求解决问题的策略；帮助教师及时处理学生出现的问题，发现学生的学习偏好，为教师设计有针对性的教学干预提供基础；对于教育机构而言，学习状态分析中反映出的学习者偏好和学习过程中存在的问题能够在决策层面帮助机构做出更加有效的决定。 二、主要技术创新点： 1、智慧线云分析平台突破性的将定性与定量建模应用于网络教育学习者模型构建，打通教育学、心理学、数据科学，从教育基本规律、认知发展规律以及数据科学为网络教育学习者建模。 2、智慧线学习分析云平台通过python算法包的引入，具有极高的拓展性。这就便于产品的二次开发，使产品与各个网络教育平台有机融合，服务于不同的网络教育平台。 智慧线学习分析云平台是由北京师范大学远程教育研究中心基于远程教育相关理论研究成果，结合大数据、云计算及移动互联网技术研发，为远程教育机构的决策者、教师、学生提供基于学习数据的智能分析、评价、预测、推荐服务的开放平台。 智慧线学习分析云平台通过建立SERI综合评价参考体系和LIPS智能学习预测体系，重点为用户提供综合评价和智能预测服务；同时，智慧线系列产品还包括决策者端、教师端、学生端App，以便用户在日常工作中随时可以便捷地查看图形化的智能分析结果，全面、深入地掌握教学工作动态，及时发现并解决潜在的重点问题。 三、成果产生的价值：该项目已获得软件著作权5项，在众多网络教育平台中应用，合作的教育机构用户主要包括北京语言大学网络教育学院、北京奥鹏远程教育中心有限公司、北京外研在线教育科技有限公司、华中科技大学网络教育学院、北京开放大学等。智慧线主要为此类用户提供定制化在线专业综合评价服务和前端应用集成改造，签订合同金额近200万元，近三年直接经济效益为83.8万。重点解决网络教育的专业、课程、教师等连续动态评价和异常、监控问题，下一步还将逐步开展招生、专业课程设置、教学质量改进等多方面的教育大数据分析合作。

成果简介：输运过程广泛存在于交通、生态、经济、金融、社会等各种复杂系统之中，是复杂相互作用的载体、是系统结构与功能之间的纽带。该项目充分发挥学科交叉优势，借助系统科学、信息科学、控制科学、管理科学和交通工程中的理论和方法，在复杂系统输运过程的时空演化、重构、优化和控制等方面建立了普适的理论与方法，揭示了复杂系统输运过程的一般规律和内在机理，并将其成功应用于交通运输这一典型复杂系统的输运过程，解决了道路和轨道交通系统中的若干前沿问题，为实际交通规划提供了科学依据。主要科学发现如下： 1.主要研究内容和科学发现点： 1)在复杂系统输运过程的重构和控制方面，基于压缩感知理论，提出了通过稀疏数据重构复杂系统输运结构和过程的普适方法，通过远低于奈奎斯特频率的采样方式实现了精确重构；提出了针对复杂系统输运过程的严格可控性理论和优化复杂输运过程可控性的结构微扰法。 2)针对典型的复杂系统-道路交通系统的输运过程，构建了全速度差车辆跟驰微观模型，精准刻画了速度差对车辆跟驰行为的影响，克服了已有模型的缺陷；在全速度差模型基础之上,通过分析微观和宏观参数之间的协变关系，构建了速度梯度宏观模型，克服了已有模型中扰动传播各向同性的理论缺陷。 3)针对典型的复杂系统-轨道交通系统的输运过程，构建了不确定环境下列车运行图优化模型；采用离散事件建模方法，构建了基于全局信息的列车运行组织与控制优化模型；进一步与惰行控制相结合，构建了面向能效提升的列车运行组织与控制一体化模型，并设计了高效的求解算法。 2.科学价值： 该项目深入研究了复杂系统输运过程的一般规律和内在机理，建立了重构和控制复杂系统输运过程的研究框架；将复杂系统输运过程的一般理论应用于道路交通与轨道交通等交通运输系统中，揭示了交通系统输运过程的时空特性和内在演化机理，并提出了高效的优化与控制方法，解决了若干前沿难题。部分方法已在实际交通运输系统的运行实践中得到验证。 3.客观评价： 8篇代表性论文发表于Nature Communications、交通领域顶级期刊Transportation Research Part B、管理科学权威期刊Omega等，其中2篇入选ESI高被引论文，1篇入选2012年度中国百篇最具影响国际学术论文，SCI他引1068次；得到德国科学院院士、欧洲科学院院士、IEEE Fellow等著名学者的广泛引用和正面评价。1位完成人入选Elsevier 2014、2015、2016年度中国高被引科学家。该项目组成员中有国家杰青1人次、长江学者1人次、青年长江学者1人次、青年千人1人次、优青2人次。以项目完成人为骨干的系统科学学科评估连续四次全国排名第一，并入选教育部“双一流”建设学科；2014年度荣获教育部自然科学一等奖，出版专著4部，并获5项国家发明专利。

成果简介：该项目属于城市环境学和资源科学技术的交叉领域中国正处于快速城市化发展阶段，高污染、高耗能产业带来了资源消耗严重、环境生态恶化等问题。现有城市资源利用模式在结构和功能上缺乏规划和协同，多偏重于单一产业调整或个别资源优化，致使资源环境控制目标分散和配置效率低下，严重影响城市系统规划和管理决策。 因此，针对城市资源利用低效和排放严重的特点，该项目以中国城市主要资源(水资源、能源、废弃物)为研究对象，以“品质核算-代谢模拟-代谢调控”为主线，阐明了代谢结构和功能对资源投入产出效率和环境排放的影响，剖析了代谢过程对资源循环利用的影响机理，取得了开拓性和系统性的重要成果。主要包括： (1)将可用能引入资源核算，考量资源的品质差异，首次提出涵盖资源、缓冲能力和环境影响的生态核算理论，量化辨识资源、产品或服务在复合生态系统中的等级，修正资源核算基准，统一度量中国城市资源利用的成本及其伴生的环境影响。 (2)基于资源生产、分解和循环过程，从“效用-功能-结构”三个层次构建了城市资源代谢的调控模型，揭示了资源在城市代谢系统中的单向/双向反馈过程和促进/抑制规律。 (3)研究了城市资源之间的纽结关系，对城市资源的自然-社会循环全要素进行模拟，研发了城市多要素耦合代谢模型，应用于国家发改委等部门决策管理。 (4)深入研究了城市能源、水、碳等多个生态要素的时空分布和全生命周期过程的关联，发现城市资源在自然-社会系统各部门存在间接和远程的耦合效应，更为精确地量化资源消耗程度和环境排放影响，为城市资源集约利用提供全新的理论指导。 (5)提出了一次资源生态当量等方法，突破了不同种类物质代谢的归一化核算及微观模拟难题，开发了资源产出率、真实发展指标和产业共生网络等环境生态评价、规划和调控方法并进行集成应用。 该项目在城市资源循环利用的基础研究方面取得了重要成果，引领了国内城市资源耦合和代谢研究，推动了城市环境学和资源管理的发展，在城市资源迁移和转化规律、代谢过程对资源利用效率和环境排放影响等方面的研究处于国际领先地位。在Environmental Science & Technology等SCI 刊物上发表学术论文43篇，其中影响因子大于5.0的Top Journal论文21篇，被SCI论文他引497次；10篇代表作被SCI论文他引232次，被EI论文他引243次；出版专著2部；获国家发明专利和软件著作权9项，研究成果在国内外取得了重要的学术影响。

成果简介：该项目属于环境科学与管理学的交叉领域。 大气环境恶化和水环境污染是城市化过程的主要环境问题，大气颗粒物污染物沉降过程直接影响着城市水环境，但城市大气颗粒物气水过程及其对地表径流污染的影响机制研究相对薄弱。北京地区具有复杂的气象条件和较高大气颗粒物浓度，开展大气颗粒物污染迁移转化、干湿沉降特征及其对地表径流污染影响的定量化研究，是提高中国城市空气-水体环境综合监测、系统评价、耦合控制的前提和基础。 以大气颗粒物及干湿沉降归趋过程主要污染物(水溶性离子、有毒有机污染物和代表性重金属)为研究对象，以北京地区为例，从天地一体的角度系统深入研究大气颗粒物环境气水归趋过程。通过近10年室内模拟、现场观测、遥感解译和模型模拟，取得了一系列开拓性和系统性的创新成果。主要包括： (1)揭示了北京地区不同湿度和光照条件下代表性有机大气颗粒物在水气界面的分配系数和反应特性。 (2)构建了适合于特大型城市的大气重金属颗粒物源解析-干湿沉降过程-城市人群暴露影响评估模式。 (3)阐明了复杂气象条件下地表径流冲刷定量化过程及暴雨径流污染控制模式。研究对保障北京可持续发展具有重要的战略意义，为将大气颗粒物污染纳入城市水体污染分析评估提供了全新的理论指导。 与国内外同类研究相比，突破了以往城市雨水水质机理仅靠表面点位观监测的局限性，建立了源解析、过程监控、沉降风险与冲刷模拟等一体化气-水归趋过程研究体系。推动了环境管理学和环境科学的发展，在复杂气象条件下大气颗粒物环境归趋过程研究处于国际领先地。研究成果在Science of the Total Environment、Journal of Environmental Management、Atmospheric Environment、Remote Sensing of Environment和Journal of Hydrology等主流期刊上发表了220余篇相关论文，获国家发明专利6项。近一半的SCI论文发表在TOP期刊上，SCI论文引用2300余次。显著推动了学科和行业研究进步并提升了国际影响力。培养了近10名博士生和硕士生，产生了重大的社会效益。

成果简介：所属类别：水体治理与修复技术技术来源：自主研发/优化集成适用范围：北方低溶氧和高氨氮河流基本原理： 该技术以恢复入淀河流水环境功能要求为目标，针对低氧低碳高氨氮水质特征以及长流径的入淀过程和广阔淀口区等地貌特征，研发了“河道-湿地-前置库”逐级脱氮除磷净化技术。采用分子生物学等技术，在府河筛选出高效脱氮细菌，研发了“A/O”强化湿地自养脱氮技术及工艺；研究了利用改性水厂铁铝泥等固体废弃物高效除磷的前置库技术及工艺。其技术建立了20km²示范区，并在白洋淀生态保护工程中推广应用。为解决非常规补给河流城市污水处理厂排水标准与受纳河流水质标准的矛盾提供了技术支撑，解决了华北半干旱地区低氧高氨氮河流水质改善的难题并推广应用。 关键技术： 在具有低溶氧和高氨氮特点的府河沉积物中，首次发现并筛选出土著厌氧氨氧化菌群，经序列对比后提交美国国立生物信息中心，在GenBank登记59个序列号（HM565015-17，HM573585，HM573886，HM533588-90，KC190112-190162），通过对厌氧氨氧化菌群生长特征与影响因素的研究，结合府河地理和水文特征，提出多级“A/O”厌氧氨氧化与自养脱氮技术，突破了以氧化还原过程调控为重点的“河道-湿地-前置库”逐级脱氮除磷技术工艺，获得国家授权发明专利（多氧化还原环境交替的河流脱氮装置，ZL200910162159.2）。

成果简介：1987年国务院颁布的“黄河可供水量分配方案”以“黄河天然径流量580亿m³ (花园口560亿m³)”为基数，以“入海水量210亿m³”为约束，确定可供相关省区取用的水量为370亿m³。三十年来，该方案一直是黄河水资源配置、调度与管理的依据，也是相关省区取用黄河水的红线。但近20多年黄河天然径流量大幅减少，如降雨略丰的2000-2016年，花园口断面天然径流量只有449亿m³/a!同时，区域社会经济发展对黄河水的需求不断增加，加之来沙明显减少，促使人们对“入海水量≥210亿m³/a”的必要性提出质疑。另一方面，生态文明建设却向黄河入海径流提出了更高要求。如何客观把握黄河的河川径流变化趋势、科学合理预留入海流量和水量，已成为黄河水资源配置、调度和管理必须正视和解决的重大科技问题。 该研究指出，黄土高原梯田和植被改善、地下水超采、蓄水工程蒸发和阻滞是黄河近年径流锐减的主要原因；在现状产汇流环境和多年平均降水情况下，花园口天然径流量应约460亿m³/a;未来，如果降雨水平不变，该径流情势将基本稳定。为将黄河口水生态系统维持在可接受的健康水平，并实现黄河下游平滩流量≥4000m³/s的控制目标，利津断面4~6月生态敏感期水量应≥30亿m³、日均流量达160-250m³/s,冬季50-100m³/s,夏秋季平水期100~300m³/s;洪水流量≥3500m³/s;若下游来沙3-5亿t/a,低限入海水量应≥100-130亿m³/a,适宜入海水量应达120-160亿m³/a。该成果的主要创新点如下： 分析了黄土高原产汇流环境的变化，揭示了黄河近年天然径流大幅减少的动因及贡献、以及径流变化趋势。构建了大空间尺度林草植被变化/梯田建设与河川径流的响应模型，解决了黄土高原林草梯田减水计算的难题。首次揭示出岩溶水排泄区水库蓄水和采煤等特殊因素对黄河补给-径流-排泄的影响机制。 诠释了河流健康的内涵与标志，在国内大江大河上率先构建了河流健康指标体系；定量提出了冲积性河段主槽过流能力、水质和水生态保护等黄河健康的现阶段评价指标及其标准，明确了计算入海径流约束指标的前提。 揭示了黄河下游漫滩及非漫滩洪水高效输沙机制，建立了主槽冲淤临界水沙关系、冲积性河流河床演变滞后响应模型，发现了实现黄河下游主槽冲淤平衡的水沙条件阈值，提出了维持下游平滩流量≥4000m³/s左右所需要的洪水条件。 揭示了黄河径流条件与水生生物繁衍生息的响应关系，构建了黄河鲤的栖息地模型；揭示了河口湿地和近海水生物对黄河径流条件的要求；提出了不同季节的入海流量和水量约束指标。 2008年以来，黄河健康指标和入海径流约束指标、径流变化原因与趋势等成果已被《黄河流域综合规划》等多项流域性规划采纳并颁布，成为项目审批的依据和黄河水资源管理的重要参考，并有力支撑了近十年的黄河下游生态调度，效益重大。所获取的丰富基础数据，已进入相关单位的数据库和共享平台。依托该项目，获省部级科技奖一等奖3项、二等奖1项，国家级图书奖1项，发明专利1项，软件著作权1项，出版专著8部，发表论文351篇、其中SCI或EI收录43篇。

成果简介：近年来砒砂岩区的治理研究与实践取得了一定进展，但其生态系统退化趋势仍未得到有效遏制，砒砂岩侵蚀岩性机理及动力学机制没有得到揭示，尚未形成阻控侵蚀与促进植被恢复一体化的治理技术体系。为此，必须突破常规治理技术，创新水土保持措施，形成有效遏制生态系统退化、阻控水土流失的治理新模式。综合运用物化分析、室内外模型控制试验、高分子材料合成、信息系统构建及监测示范等多种方法，开展了黄河中游砒砂岩区抗蚀促生技术集成与示范研究，旨在揭示砒砂岩侵蚀机理，创新砒砂岩治理技术，在抗蚀促生技术上取得突破，为遏制该区生态系统退化、治理黄河粗泥沙提供科技支撑。 构建了砒砂岩区土壤、降雨、植被及地形地貌关键环境要素地理信息三位一体管理系统，实现了信息提取自动化、分析过程可视化和模拟显示三维虚拟化；阐明了砒砂岩区水文环境要素变化特征，系统辨识了砒砂岩矿物组成、化学成分、微观结构，进而揭示了砒砂岩遇水崩解的侵蚀机理；研发了有效恢复砒砂岩区植被的抗蚀促生新材料，该材料对砒砂岩颗粒形成包裹，提高了砒砂岩密集性，实现了集抗蚀、促生、保水、增肥多功能一体化；研发出便携式一体化施工设备及砒砂岩固结植生生态护坡工法，较同类设备的施工效率提高3倍以上；基于砒砂岩岩矿组构、化学成分及遇水崩解特性，构建了砒砂岩结构力学模型及蒙脱石层间离子交换改性电容器模型，研发了砒砂岩改性材料，并成功应用于淤地坝示范工程建设；提出了砒砂岩改性筑坝材料和坝体性能的技术指标、主要施工工艺，改变了不能直接利用砒砂岩做淤地坝建筑材料的历史；

成果简介：藏北高原海拔高（平均海拔4500米以上)、生态极度脆弱，拥有6.3亿亩高寒草地，约占西藏草地面积的1/2,是中国重要的生态安全屏障、江河源区和草地畜牧业生产基地。但近几十年，藏北高寒草地大范围退化、生态修复与畜牧业生产矛盾尖锐，严重威胁着国家生态安全、藏北社会稳定和牧民生存发展。自2004年以来，该项目针对藏北高寒草地退化机理不清、有效修复技术缺乏、草地生态与畜牧业生产不协调等突出问题，开展了高寒草地退化机理、生态修复与畜牧业提质增效关键技术研究及应用，取得了重大突破和显著成效。 阐明了藏北高寒草地退化机理，构建了高寒草地监测评估技术体系。量化了气候变化和放牧对高寒草地的影响，揭示了温度升高和季节性干旱导致藏北高寒草地深根系毒杂草比例增加12.6%,浅根系优质牧草生产力下降22.9%；明确了超载过牧使藏北高寒草地生产力下降31.4%;阐明了季节性干旱和超载过牧对藏北高寒草地退化的相对贡献分别为48.1%和51.9%；创建了以“草地退化指数”为核心的高寒草地“天地一体化”监测评估技术体系，确定了藏北高寒草地严重退化区和优先修复区，为高寒草地生态修复提供理论支撑。 研发了藏北高寒草地生态修复关键技术体系，显著促进了高寒草地生态恢复。筛选确定了垂穗披碱草、多叶老芒麦和冷地早熟禾为藏北高寒草地补播的最佳牧草组合，研发了适宜牧草混播配合免耕机、有机肥、土地镇压的退化高寒草地生态补播技术，提高草地生产力66%;创建了光伏发电、土壤水分监测与灌溉自动控制的高寒草地光伏智能喷灌技术，提高草地生产力116%;明确了高寒草地最佳禁牧年限阈值为5-7年，确定了夏季最适放牧强度为每公顷0.8-1.0羊单位，构建了适宜藏北高寒草地生态修复的合理轮牧技术，较天然放牧草地生产力增加18.8%,显著促进了高寒草地生态恢复。 创建了藏北高寒草地畜牧业提质增效模式，减轻高寒草地放牧压力，显著缓解了草地生态与畜牧业生产不协调的问题。建设耐低温和强风的简易温室，研发了藏北高原温室和棚圈饲用青稞种植技术；筛选低海拔农区饲用燕麦品种4个，并建立配套种植技术，为高海拔牧区补给饲草；形成了“冬圈夏草”和“低草高牧”模式，满足牧户45%冬春季饲草需求，减轻天然高寒草地放牧压力；创建了以合理轮牧、冬舍补饲保暖为核心的牦牛高效养殖模式，项目区牦牛产肉量增加29.6%、产奶量增加46.6%,有力推动了草地生态与畜牧业生产协同发展。 该项目获国家专利11件，其中发明专利6件；获软件著作权和地方标准9项；发表论文120篇，其中SCI收录31篇；出版专著4部；获西藏自治区科学技术一等奖1项；被采纳政策建议2份，为草原补奖机制和牦牛产业规划提供决策依据。 该项目有效解决了藏北高寒草地生态修复与畜牧业提质增效关键技术难题，修复退化高寒草地1200余万亩，项目区畜牧业增效29.03亿元，惠及8.34万牧民，有力推动了藏北高寒草地生态文明建设和畜牧业协同发展，为治边稳藏、保障国家生态安全、增加牧民收入提供了强有力的科技支撑。

成果简介：我国草原面积60亿亩，70%位于边疆牧区，在保障国家食物安全、构建绿色生态屏障和维护边疆社会稳定中发挥着重要作用。牧场是草原和家畜的耦合系统，是省、市、县和牧户等不同尺度的生产单元，具有多要素、跨尺度等复杂特性，从而导致草原精准监测难度大、家畜定量管控程度低、牧场决策支持水平差，严重制约着牧场生产、生态、生活协同发展和牧民增收。针对上述问题，项目紧扣“精准监测-定量管控-决策应用”的研究主线，历时16年，在数字牧场监测管控关键技术与应用方面取得系列重大创新和突破。 1.创建了面向多尺度应用的草原净初级生产力和地上生物量精准监测技术，破解了草原监测精度低、时效差的技术难題，平均精度达90%。针对草原净初级生产力监测受光合参数反演精度制约的问题，构建了基于中国草原冠层辐射传输特征的LAI/FPAR多途径反演算法，创建了草原净初级生产力光能利用率模型和精准监测技术，更新频率缩短至2天，精度提高12%以上，达到90%;集成多源卫星遥感、无人机航测技术与地基感测装置，首次构建了尺度自适应的草原地上生物量立体监测技术，将省、市和县级尺度监测精度提高到88%以上、家庭牧场尺度达到92%,实现了高精度、高时效的草原生产动态监测。 2.创制了多目标、多方案的家畜营养定量管控和牧场生产动态规划技术，实现了家畜生产全过程定量调控决策，准确率达95%.挖掘我国草原长期观测站网30余年的大数据，阐明了放牧系统草畜耦合机制，构建了中国草原-家畜生产系统动态模型，模拟精度85%以上：创制了牧场规模、产品质量、效益优化和风险控制等不同生产目标下的多方案家畜营养定量管控技术，保证了牧场效益和风险的平衡；构建了时空互补的牧场生产动态规划技术，将草畜供求平衡诊断的响应周期从年缩短至周，实现了草畜资源时空动态调控决策，准确率达95%。 3.构建了草原精准监测、草畜定量管控与牧场决策应用全过程高效耦合的数字牧场监测管控技术体系，在我国85%以上牧区应用。制订了《草业资源信息元数据》等行业标准，创建了国家级草地科学数据中心并实现业务化运行；创制了高精度、高时效决策支持软件和低成本、轻简化硬件技术产品，填补了我国该领域技术产品空白；系统集成草原精准监测、草畜定量管控和牧场决策应用的方法、技术和产品，构建了我国数字牧场监测管控技术体系，实现了多尺度用户、多层次目标的应用与服务，引领了我国数字草业领域的科技进步。 项目获发明专利15件，实用新型专利5件，软件著作权51件；制订标准4项；出版专著7部；发表论文202篇；成果被农业部《决策参考》采纳，作为制定国家《草原生态保护补助奖励政策》的依据，在内蒙古、新通和甘肃等11省(区）应用，示范面积12.3亿亩，辐射我国85%以上的牧区，获间接经济效益61.6亿元，社会生态效益显著。第三方评价认为成果“总体处于国际先进水平，其中，中国草原光合参数反演及生物量监测达到国际领先”部分成果获教育部自然科学一等奖、农业部中华农业科技一等奖各1项。

成果简介：项目背景： 高寒草地占青藏高原总面积的50%以上，是该区和下游地区的重要生态屏障，对维系全国的生态安全具有不可替代的作用。项目针对高寒草地严重退化、生物多样性减少、生态服务功能下降的问题，立足国家生态安全屏障建设的重大科技需求，以高寒草地土壤、植被、动物的综合评价与协同保护为内容，以高寒草地生态服务功能的整体提升为目标，进行“监测评价-恢复保护-示范应用”全链条式设计，从基础理论、应用技术及管理模式三个维度开展综合性、系统性、长期性研究，创建了高寒草地生态监测评价与保护恢复的理论和技术体系，为国家生态文明建设提供了科技支撑。 主要创新贡献： 围绕青藏高原东部高寒草地生态健康维持和生态服务功能提升的问题，在完善高寒草地退化成因理论体系基础上，研发了高寒草地生态健康量化评价及图式化判识技术，使高寒草地健康诊断准确率高达95%以上；研发了退化高寒草地多元化恢复技术体系，使植被盖度提高10%以上，碳氮储量提高20%以上，高寒草地生态服务功能显著提升。 围绕青藏高原西部高寒草地关键野生动植物种群及生境保护的问题，创建了高寒草地植物多样性监测评价的技术体系；阐明了46种珍稀濒植物对气候变化的响应机制及适应性保护策略；研发了无人机航拍等高寒草地野生动物种群及生境监测评价的全新技术，监测评价准确率提高50%以上；构建了有蹄类珍稀濒危动物藏羚羊、野牦牛、藏野驴的生态廊道766、568、523条，创建了高寒草地关键动植物多尺度保护体系，保护效率提高70%以上，为高寒草地生物多样性保护提供了技术支撑。 围绕青藏高原全区生态保护和社会经济协调发展的问题，提出了基于“自然生态-社会经济耦合系统”理论的高寒草地可持续管理体系；构建了高寒草地“50%放牧利用率的季节性轮牧+3〜5年年际休牧”的家庭牧场式保护性利用模式；创建了基于高寒草地生态服务功能的分区-分类-分级生态补偿体系，为青藏高原高寒草地生态保护与社会经济发展的双赢奠定了科学基础。 傅伯杰院士、任继周院士、金鉴明院士等权威专家评价“项目整体技术处于国际先进水平”。 主要知识产权： 专利14项；软件著作权2个；政策建议1份，著作13部（英文3部），论文341篇（SCI论文104篇），SCI论文被引1097次。 示范推广规模及效益： 在青藏高原全区示范推广，总面积达586.4万公顷，科技培训3600多人次，在三江源生态建设与保护等重大生态工程建设方面得到广泛应用，生态、社会、经济效益显著。 项目获2015年度教育部科技进步奖一等奖。

成果简介：及时准确掌握各种农作物面积等农情信息是国家农业政策制定，农产品供需平衡分析、农业供给侧结构改革的重要依据。中国农作物面积统计调查主要沿用八十年代的目录抽样制度，技术落后、效率低、成本高、周期长。随着社会经济的发展，愈来愈难以适应市场经济体制和各级党政部门宏观决策、宏观管理的要求。农作物面积统计调查技术和方法已成为制约中国农业统计可持续发展的关键问题之一。 2003年以来，国家统计局组织北京师范大学等多家科研院所与企事业单位，建立了国家-省-市-县多级单元的新型农作物面积统计调查技术体系，实现了“对人”调查到“对地”调查的技术更新换代。项目取得创新成果四项： 1)集成多源卫星遥感、无人机和地面终端技术，创新发展了新一代国家农作物面积统计的多维多尺度立体调查技术体系，形成了全天候农作物面积统计调查能力，实现了中国农作物面积统计调查技术体系的更新换代。 2)在国家统计海量农作物样方支撑下，解决了地块破碎、结构复杂、轮作模式多样的难点，突破了多源数据农作物遥感精细识别与面积准确估算等关键技术，首次建立了覆盖全国的动态农作物数据层，形成了适合中国国情的农作物面积遥感测量技术。 3)针对“国家-省-市-县调查队-辅调员”五级联动调查体系，研制了统计调查空间抽样与农作物面积统计产品真实性检验技术，建立了可验证、可监督、可追溯的农作物统计遥感调查成果质量控制体系； 4)面向国家农作物面积统计调查，制订了国家农作物种植面积统计调查制度，建立了主要农作物面积统计调查运行系统，在国家统计调查业务中全面推广应用。 项目主要成果包括统计遥感调查制度与标准4项，国家发明专利16项，软件著作权44项，学术论文158篇(SCI检索55篇)，测绘技术进步一等奖1项。项目成果得到国内外知名专家高度评价，总体达到国际领先水平。 2005年开始在河北、河南、山东、江苏、安徽、北京六省(市)推广应用，首次利用遥感技术验证了农作物面积统计数据；2009年率先在北京市纳入统计调查制度，填补了国内空白，替代了传统调查方法，引领了全国统计调查技术的更新换代；推动了“遥感”等空间信息技术纳入《十二五时期统计发展和改革规划纲要》(2011年)。2015-2016年，项目成果全面支撑了“第三次全国农业普查农作物面积遥感测量工作”；2017年，国家统计局统一部署，将项目成果纳入23个省份常规调查业务，成为继美国之后又一个具备国家级农作物面积统计遥感业务调查系统的国家。

成果简介：全球地表覆盖及变化反映着人类与自然相互作用、生物地球化学循环、地表水热和物质平衡等过程，是环境变化研究、可持续发展规划等重要基础信息或关键参量。欧美曾研制多套全球地表覆盖信息产品，但空间分辨率粗(300米)、精度不高、时效性差。研制高分辨率、高质量全球地表覆盖信息产品，既是中国重大需求，也是世界性科技难题。项目经过多年深入研究，实现了全球地表覆盖遥感制图关键技术与产品研发的重大技术创新，研制出世界上首套30米空间分辨率、高质量全要素全球地表覆盖信息产品GlobeLand30，填补了国际空白。2014年9月，中国政府将其赠送给联合国使用，成为中国向国际社会提供的首个全球性地理信息高科技公共产品。该成果被国内外专家誉为“对地观测与开放地理信息共享领域的里程碑”、“中国地学立足中国、走向世界的标志性事件”，实现了“从跟踪到引领的跨越式发展”；被两院院士评为2014年度中国十大科技进展新闻。GlobeLand30及信息服务平台已在联合国和近120个国家广泛应用，在生态环境监测、气候变化研究、“一带一路”建设、联合国维和行动等方面发挥重要作用，有力地提升了中国测绘遥感的国际影响力，增强了中国在全球变化和可持续发展领域的话语权。

成果简介：重大环境污染事件的发生，是有效预防污染事件和减少环境危害的理想选择。如何科学识别造成重大环境污染事故的风险源？如何定量分级和有效监控？是我国开展突发性环境事件风险防范与管理亟需解决的技术问题。为解决这一难题，项目组按照“规律发现-技术突破-平台研发-应用推广”的系统研发思路，经过近10年的技术攻关，自主创建了基于“风险发生机制解析-分类识别-评估分级-监控管理-分区调控”的环境风险源识别与管控技术方法体系，并在高风险行业和重点区域风险源识别、分级研究基础上，提出了环境风险源管理对策措施，为我国实施环境风险管理、遏制重大环境污染事件高发态势提供了有效的科技支撑，促进了我国环境风险管理从“应急管理”向“预防管理”的转变。 建立了较为完善的重大环境污染事件风险源分类、识别、分级理论与技术方法体系。 建立了重点环境风险源动态监控技术系统。 建立了一套多尺度环境风险动态分区技术与基于分区的布局优化调整技术。 开发了基于Web-GIS的重大环境风险源综合管理系统。

成果简介：项目组历时十余年，围绕京津冀农林废弃物快速、无害化、工厂化处理技术进行了创新集成，系统研发系列基质和有机肥产品，并进行了大面积的市场应用和推广，获得知识产权26项，研发系列配方产品37个，取得了显著的经济、社会和生态效益。 筛选出不同类型农林废弃物无害化资源化处理专用微生物菌株，调控菌株种类、比例和浓度，可针对不同类型废弃物生产出优质园艺基质和有机肥料，同时筛选获得淀粉酶、蚀木链霉菌等10余种功能性菌株，研发出6个具有起爆速度快、高温持续长的复合菌剂，不仅适于木质纤维素分解，也适用于北方低温环境五大种类畜禽粪便好氧发酵处理。发明农林废弃物堆腐钝化重金属技术，可显著降低有害重金属的污染风险。自主研发4套农林废弃物资源化处理核心设备和自动化控制系统，与同类设备相比，成本降低30%-50%。已在北京、河北、天津、四川等地建厂应用。发明农林废弃物制备基质工艺技术，将核心技术与自主创新的设备、系统、菌剂组装配套，可生产满足不同需求的基质产品。发明利用农林废弃物制备有机肥料工艺技术，集成自主研发的好氧发酵臭气处理工艺、特征污染物消减工艺与设备、专用微生物菌剂，建立了系列标准化处理工艺14套，比常规工艺处理效率提高42.6%左右、处理周期缩短15-20天。研发出叶菜、果菜、花卉、球根、蕨类等育苗、栽培及屋顶绿化、土壤改良等21种基质产品，获得12个产品注册商标，经第三方机构检测，指标均符合相关行业标准，并能有效提高作物的品质与产量。研发优质安全有机肥产品，获肥料登记证11个，产品有机质高于行业标准21%左右，重金属含量远低于行业标准。首次定量评估和揭示了中国畜禽粪便中重金属、类固醇激素及兽药抗生素污染物对区域环境的危害和生态承载力，绘制了北京重点养殖区对生态环境的污染风险分布图，定量了北京市畜禽养殖规模发展建议。创新研发源头规范化健康养殖管理、种养殖结合产业发展模式及系统，对北京市46个奶牛养殖场进行整体生态环境设计，开发了大型奶牛养殖场工程维护系统等9个软件系统，为北京奶牛养殖场打造自动化管理平台，实现了废弃物循环利用和信息化健康养殖。 核心技术和产品在北京、天津、河北、山东、四川等地50余家企业应用，近三年共计消纳农林废弃物4858万方，生产有机肥1070.58万吨、再生园艺基质285.43万方，企业新增产值80.28亿元，新增利润8.19亿元。在京津冀地区累计推广应用3121.83万亩，增产228.78万吨，增加经济效益56.22亿元。 该成果获授权专利15项，其中发明专利11项，软件著作权9项，标准2项，发表SCI、EI等收录论文154篇，著作8部。建立省部级创新团队2个，培养硕士、博士、博士后130余人。技术培训13万人次，获北京市科学技术奖二等奖1项、农业部一等奖4项、农业部、环保部等二等奖3项、中国产学研合作创新奖1项。经权威机构组织知名专家评价，整体技术达到国际先进水平，应用推广体系得到农业部主要领导认可和批示。

成果简介：京津冀地区是中国水资源承载压力最大、水资源安全保障难度最大的地区。开展生态环境用水研究有助于对京津冀地区水资源进行动态监测及合理配置。该项目围绕“生态环境分类-用水关键参数反演-用水定量估算”关键环节开展理论技术及集成创新，解决了制约生态环境用水遥感监测的一系列问题，实现了京津冀地区生态环境用水的高精度、高时效监测。取得了三方面成果： (1)创建土地利用/覆盖遥感分类提取技术体系。针对水体信息遥感自动提取中常见的多提、漏提、错提等问题，通过综合考虑光谱、形状、纹理等特征，建立了大范围水体信息遥感自动提取技术，实现了京津冀地区重点水源地保护区水体的连续动态监测；针对现有的水质监测方式难以监测大面积面源污染的问题，基于水体化学需氧量的二维相关紫外瞬态光谱传感原理，提出了检测多种污染指标的快速、在线光学传感方法，并研制了新型水质传感器和自动巡游水质监测设备，成功实现了污染源快速探查、定位及大面积水域水质的立体监测；针对植被类型难以准确识别的问题，基于面向对象分类方法，创建了京津冀地区植被类型识别技术，探明了城市中不同植被类型所占比例。 (2)研建生态环境用水关键地表因素遥感估算方法。针对在较高大气水汽含量情况下遥感反演地表温度误差较大这一问题，基于热红外辐射传输机理，建立了利用热红外遥感数据反演地表温度的“通用劈窗”算法，使地表温度的遥感反演误差降低至1K以内；针对地表净辐射遥感反演需要气象数据辅助的问题，基于大气辐射传输方程，提出了仅利用大气顶部卫星遥感观测辐亮度值估算地表净辐射的“基于辐亮度”法，使地表净辐射遥感反演误差从约50瓦/平方米 降低到约30瓦/平方米；针对传统土壤水分遥感反演方法必须已知土壤质地信息的问题，构建了不依赖于土壤质地的地表土壤水分定量遥感反演模型。 (3)研发生态环境用水遥感估算技术。针对传统生态环境用水监测手段花费高且时效性差的问题，基于地表温度-植被指数特征空间机理的研究，提出了特征空间干湿边自动确定的生态环境用水遥感反演技术，使生态环境用水反演误差降低约40%。 授权发明专利8项、实用新型专利2项、登记软件著作权12项，发表论文154篇，其中，SCI87篇、EI33篇。成果已被“水利部信息中心”、“北京市西城区人民政府节约用水办公室”、“水利部国家水资源监控能力建设项目办公室”等部门成功运用，取得了显著的生态环境效益，推动了京津冀地区节水型社会的建设。

成果简介：空气质量预报模式系统是空气质量状况预测、潜在重污染事件预警、外场观测实验指导的关键平台。空气质量预报模式正在从离线耦合向在线全耦合模式过渡，我国迄今未形成全球-区域-城市尺度全耦合空气质量预报预警系统。提高特定区域模拟精度，普遍选用等距均匀的嵌套网格技术，无法动态加密污染源高排放区或污染物高浓度区模式网格，也无法充分反映高浓度条件下非线性化学过程。自适应网格方法可以更好解决该问题，但在空气质量模式中应用很少。另外，模式初值的改进、源排放不确定性的降低、模式中关键物理化学过程表征的完善以及多模式集合预报是过去、现在和未来空气质量数值预报准确率提高的重要途径。 主要研究内容： 拟重点发展一个模式，更新/新增7个关键模块，构建一个系统，实现从模式发展、模块更新/新增、系统构建、业务示范的完整技术流程，为实现指南预期目标提供技术支撑和平台保障。 1）发展一个模式，即自适应网格空气质量预报模式。根据不同污染物的高分辨率源清单和实际地形资料，锁定各工业、电厂点源位置等，对其周边网格加密，构建一个统一的自适应网格，充分反映我国实际污染源和地形的分布特征。以此为基准网格，实现自适应网格气象模式与自适应网格大气化学输送模式的完全耦合，研发多尺度自适应网格空气质量预报模式。 （2）更新/新增7个模块。更新气溶胶动力学模块、稳定边界层参数化方案、初始场优化、动态污染源反演以及二次污染物来源数值解析模块，新增气态亚硝酸(HONO)形成新机制和二次气溶胶生成转化机制模块。 （3）构建一个系统。构建全耦合多尺度变网格空气质量预报模式系统，耦合上述研发模式/模块，开发多模式集合优化和中期数值预报技术，规范化气象、排放源处理接口模块。 （4）业务示范。依托中国环境监测总站平台，实现全耦合多尺度空气质量模式系统业务应用示范，重点区域空气质量达到指南预期指标要求，形成业务流程技术规范。

成果简介：道地药材指经过中医临床长期应用优选出来的，产在特定地域，与其他地区所产同种中药材相比，品质和疗效更好，且质量稳定，具有较高知名度的中药材。但是，在道地药材的生产、流通及应用中存在品质下降、资源短缺等一系列问题，严重影响了道地药材持续利用。在国家“十二五”科技支撑计划“基于遗传与环境的道地药材品质保障技术示范研究”等课题的支持下，选取白芷、雷公藤、穿心莲、三七等为研究对象，从构建道地药材生产与研究数据信息、建立品质辨识及品质保证关键技术、对珍稀濒危道地药材保护及其类同品研究四个方面开展研究，历时6年，克服了以往道地药材研究零散不系统的缺点，为道地药材品质保证及持续利用提供完整的思路和方案。 1、通过利用Science Citation Index Expanded(SCIE)、CNKI《中国引文数据库》、万方医学网、超星学术发现系统、百度学术搜索等数据库，查阅本草文献，搜集整理了白芷、雷公藤、穿心莲、三七等2500多条数据信息，对数据信息系统分析，结合主产区药材资源调查信息，开展现状、趋势及管理对策分析，提出了管理及传统知识保护对策，构建了道地药材栽培信息辅助调优分中心。 2、在由化学成分、遗传特征、生态环境因素以及人为因子组成的复杂系统中提取道地药材的特征，建立了快速有效的品质评价关键技术、制定了相关标准，对药材质量标准的提升做出了贡献。 3、提炼了白芷、雷公藤、穿心莲、三七等道地药材的初加工工艺；制定了特色生产和加工技术规范；进行了适宜性区划和品质区划研究，为推广种植、尤其为受连作障碍困扰的药材种植，寻找潜在适宜区域提供了依据。 4、建立了三七细胞与不定根的放大培养体系，实现了增加皂苷含量目标；得到了雷公藤次生代谢中萜类骨架生物合成和二萜生物合成相关基因序列，完成了基因功能鉴定，填补了雷公藤甲素生物合成二萜合酶基因研究空白，为定向异源高效生产雷公藤甲素二萜烯前体及解析雷公藤甲素生物合成途径奠定基础；获得了水溶性好、结构新颖的穿心莲二萜内酯类衍生物。确定了土壤微生物群落在三七连作障碍中的主导因子及三七根腐病发生与根际土壤和根系内微生物群落结构的关系。 该成果申请国内专利21项，其中授权11项，获计算机软件著作权2项，发表论文124篇，其中SCI28篇。建立了道地药材品质辨识和品质保证关键技术22项、相关标准10项，颁布ISO标准1项、提出《中国药典》修订草案1项、出版著作4部，培养硕博研究生26人，指导道地药材规范化种植面积2万亩。

成果简介：该项目针对围填海对中国大江大河三角洲滨海湿地生态环境和资源的影响，围绕三个关键科学问题（围填海活动对滨海湿地生态水文过程和效应的作用机理、滨海湿地生态环境功能对围填海的响应和变化规律、应对围填海活动的滨海湿地生态系统综合调控机制），以“辨识过程与结构动态-揭示影响与响应机理-评估功能与资源价值-发展模型与评估方法-构建修复与调控模式”为主线，系统揭示围填海对滨海湿地生态过程的影响，科学评估滨海湿地生态完整性和生态服务功能的响应，揭示生物多样性和资源价值变化规律，提出湿地生态修复与监测方案，建立围填海的生态补偿机制和模式，科学指导中国围填海工程的规划和实施，大力推进滨海湿地生态修复实践。