生态环境模型与系统模拟，生态环境信息学

　　在全面总结分析经典曲面建模方法的理论缺陷和克服这些理论缺陷的现代数学理论的基础上，将地球表层系统及其环境要素的栅格化描述抽象为数学“曲面”，并以曲面论、系统论和控制论为基础，开创性地建立了高精度曲面建模（HASM)方法，有效地解决了半个世纪以来困扰曲面建模的误差问题和多尺度问题。近30年来，在高精度曲面建模方法和理论发展及其广泛应用过程中，提炼形成了地球表层系统建模基本定理和生态环境曲面建模基本定理及其关于空间插值、尺度转换、数据融合和模型-数据同化的推论和算法，为生态环境信息学发展奠定了方法基础。出版中外文专著10余部,在国内外学术刊物上发表学术论文约300篇，其中SCI/SSCI检索论文100余篇。

　　主要原创性研究成果包括高精度高速度曲面建模方法(HASM)、变化探测模型、生态阈值模型、多尺度多样性模型和连通性模型等，已完成人口空间分布数值模拟和分析系统、基于HASM的空间精准模拟系统和模型库系统等软件系列。已完成中国HLZ生态系统空间格局自1960年以来的变化趋势和未来90年情景的模拟与分析、中国人口空间分布自1930年以来变化趋势和未来20年情景的模拟分析、中国生态系统食物供应能力及其未来90年情景的模拟与分析。

　　HASM模拟精度较经典模型可提高3倍以上，解决了长期以来困扰地理信息系统和计算机辅助设计的曲面建模误差问题。HASM被国际《生态学大百科全书》收录，并被命名为YUE-HASM方法。

　　为了解决高精度曲面建模的高内存需求和计算速度慢问题，岳天祥研究员团队开创性地建立了高精度曲面建模的多重格网法（HASM-MG）和自适应法（HASM-AM）。利用HASM-MG算法求解HASM模型的偏微分主方程组，求解过程计算时间随着栅格总数线性增长，解决了传统的HASM模型运算量随栅格总数呈几何增长的问题；针对全局模拟与局域模拟问题，HASM-AM算法根据模拟区域的复杂度和精度要求，调整网格分辨率，从而在保证模拟精度的同时极大地减少了计算时间，降低了存储量。HASM目前已达到了84.45秒内可完成14公里空间分辨率全球尺度地球表层环境要素模拟的运算能力，实现了多尺度数据快速融合，为其广泛应用和三维动态实时可视化奠定了基础。

　　1、国家级：HASM大数据算法, 主持,2015年1月至2020年12月。

　　2、研究所（学校）：中德“环境系统动态模拟分析平台原型研究”合作研究小组, 主持, 2015年7月至2019年6月。

　　3、国家级：华北森林植被调查, 主持, 2013年6月至2018年5月。

　　4、国家级：黑河流域上游植被及其环境要素空间插值与动态模拟分析, 主持,2014年1月至2017年12月。

　　5、国家级：碳核查遥感技术体系研究, 主持,2013年1月至2015年12月。

　　6、国家杰出青年科学基金：“资源环境模型与系统模拟”项目（40825003），主持，2009年1月至2012年12月。

　　7、国家科技支撑计划：“生态系统功能及其变化的空地一体化监测评估技术研发”课题（2006BAC08B04），2006年10月至2010年10月。

　　8、国家高技术研究发展计划：“高精度数字地面模型快速生成系统”课题（2006AA12Z21901，2006年12月至2009年12月。

　　9、国际科技合作项目：“鄱阳湖流域生态系统监测与评估”课题（2006DFB919201，2006年10月至2009年10月。

　　10、国家自然科学基金：“生态地理建模中的多尺度问题”项目（40371094，2004年01月至2006年12月。

　　11、国家重点基础研究计划项目：“陆地生态系统碳格局的遥感反演与时空尺度转换”课题（2002CB412506，2003年1月-2007年12月。

　　12、国际科技合作重点项目“中国西部生态系统综合评估技术支持系统”课题（2001DFDF0004，2001年12月-2004年12月。 　　

　　 1 一种基于大数据的高精度曲面建模方法 赵娜;岳天祥 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2017-01-09 2017-05-17

　　 2 一种地形平缓区土壤重金属镉空间分布预测方法 李启权;肖怡;王昌全;彭月月;李珊;代天飞;岳天祥;史文娇;罗由林;张浩;张新;蒋欣烨;李冰;高雪松;王栋;罗琳;谢云波;易蔓 四川农业大学 中国专利 2016-11-11 2017-05-31

　　 3 一种基于HASM模型的LiDAR点云数据处理方法及装置 岳天祥;杜正平 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2016-07-19 2016-12-07

　　 4 一种植被生态系统气候敏感带类型的空间定量识别方法 范泽孟;岳天祥 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2015-12-01 2016-12-07

　　 5 一种基于HASM模型的LiDAR点云数据处理方法及装置 岳天祥;杜正平 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2016-07-19 2016-12-07

　　 6 一种大尺度土地覆盖变化的空间预测模拟方法 范泽孟;岳天祥;李婧;周勋 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2015-12-01 2016-04-13

　　 7 融合环境因素的大尺度土壤有机碳空间分布模拟方法 李启权;王昌全;高雪松;李冰;袁大刚;岳天祥;杜正平;史文娇 四川农业大学 中国专利 2014-12-01 2015-03-11

　　 8 利用三维物体的空间曲面采样点对空间曲面建模的方法 岳天祥;王世海 岳天祥;王世海 中国专利 2013-01-24 2014-08-06

　　 9 高精度曲面建模智能化方法及装置 专利号: ZL201310002472.6 岳天祥;赵娜;杜正平 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2013-01-05 2013-05-01

　　 10 基于曲面论和优化控制理论的曲面建模方法 专利号: ZL201110021504.8 岳天祥;杜正平;宋敦江 中国科学院地理科学与资源研究所;中国科学院科技政策与管理科学研究所 中国专利 2011-01-19 2011-05-11

　　 11 对地球表面地形地貌离散表达的数字高程模型的构建方法 专利号: 200910085927.9 岳天祥;陈传法;杜正平 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2009-05-27 2010-12-01

　　 12 高精度曲面建模的HASM-AD 计算方法, 2010, 第 1 作者, 专利号: 200910085927.9

　　 13 一种人口空间分布数值模拟系统 专利号: 200710065335.1 岳天祥;王英安 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2007-04-11 2008-10-15

　　 14 基于曲面论基本定律对地形曲面建立数字模型的方法 专利号: 200710064595.7 岳天祥;宋敦江;杜正平 中国科学院地理科学与资源研究所 中国专利 2007-03-21 2008-09-24

　　 备注：按照专利名称 发明人 申请人 来源数据库 申请日 公开日排序