优秀成果展示——多维多尺度城市气候卫星遥感综合监测评估技术
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发布时间：2026/3/25 0:00:00
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| 成果评价编号： |
中气科成评[2025]029 |
| 评价结果： |
优秀二等 |
| 成果名称： |
多维多尺度城市气候卫星遥感综合监测评估技术 |
| 完成单位： |
北京市气候中心 |
| 成果形式： |
应用研究和技术开发类-方法 |
| 研究领域： |
综合气象观测 |
| 评价年份： |
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| 完成人： |
栾庆祖、王慧芳、王冀、马凡舒、高燕虎 |
| 成果简介： |
针对城市生态及城市气候卫星基础产品有效性供给不足、时空分辨率低、三维立体监测能力弱、多尺度监测模型缺乏等问题，依托风云卫星地面应用系统工程和卫星应用先行计划项目，以风云卫星为主要数据源，融合中高分辨率多源遥感卫星，突破风云卫星多源融合时空降尺度、长时间序列时空均一化重建、耦合机器学习和物理过程模型等关键技术，发展了多尺度城市生态气象参数反演算法10个，研发了城市三维热岛、干岛、浑浊岛、雨岛等立体、多尺度、精细化卫星遥感监测和模拟模型6个，发布了区域及全国范围的城市气候相关产品4套，建立了城市生态遥感业务服务系统1套，在多个城市开展应用服务示范，以此为主要内容的报告被两办采纳及省市主要领导批示。
（1）算法方面：发展的近地表气温估算算法，与同类产品相比在精度方面提高了0.5～1K，研发的近地表湿度估算算法，填补了当前近地面湿度反演算法缺少的空白；地表温度时空降尺度算法，改进了现有算法在多云影响下的不稳定性问题和产品时间滞后性，实现了北京核心区的近实时监测；大气细粒子颗粒物浓度产品，首次融合了国产再分析资料产品，解决了光学卫星受云的影响导致产品时空不连续的问题，提升了产品精度。
（2）模型方面：发展了耦合热岛强度影响高度的三维热岛模型，定义了一种新的热岛强度指标，更加准确的定量刻画了边界层热岛的形态结构，深化了对城市热岛发生发展机制的科学认识；建立了基于卫星遥感的城市干岛、城市浑浊岛评估模型，填补了研究方法方面和业务应用中的空白。城市雨岛评估方法，实现了城市公里尺度的雨岛强度监测，更加准确的刻画城市暴雨内涝风险。
（3）应用服务创新：当前针对城市气候效应的监测评估存在显著不均衡性，研究焦点高度集中于城市热岛效应，而对城市干岛、雨岛及浑浊岛的关注明显不足。这种失衡主要由三方面因素导致：机理复杂性、监测技术局限性和数据体系欠缺。目前中国气象局卫星遥感应用业务体系中，仅发布了城市热岛遥感监测业务规定，各省市气象局没有开展城市干岛、雨岛和浑浊岛的监测评估，在学术领域针对这三种城市气候效应的监测评估也极其少见。本成果通过算法攻关，提供了监测评估模型所需要的城市气候要素基础参数产品，解决了模型构建的瓶颈问题，结合气候要素的三维时空分布特点，分别构建了具备立体刻画能力的城市热岛、干岛效应模型，具备多因子综合评估能力的城市浑浊岛效应评估模型，并基于我国风云系列卫星开展了应用服务，拓展了中国气象局卫星遥感业务综合应用体系，丰富了风云卫星应用服务的场景。
应用效果：目前所有算法/模型都已经集成在业务化平台，系统实现了近地表气温、地表温度、湿度、干岛、浑浊岛、雨岛等专题评估产品等自动化业务生产，为生态遥感和生态气象业务提供了强有力的工具和平台，业务人员基于该系统完成了生态气象年报、生态遥感年报、城市热岛效应遥感监测等业务产品制作，极大提高了业务效率和质量。其中遥感应用年报连续4年被中国气象局评为优秀，算法产品的检验评估报告连续4年被评为优秀。目前该系统已经在北京市气象局内网业务化使用，相关产品在每年7月的全国卫星遥感高温专题会商中发挥主要作用。热红外反演核心技术被吸收在我国正在研制的风云五号卫星光学红外传感器设计需求中，核心技术将作为全国首批示范基地成果在全国推广应用。
经济社会效益：本项目城市干岛、雨岛和浑浊岛模型已在市场实现科技成果转化。开发的城市遥感相关产品已应用于极端高温监测、城市人居环境评估、气候变化评估等领域。在中国航天日活动、公众气象服务和气象科技宣传等科普工作中，发挥了重要支撑作用。在城市总体规划、详细规划、城市更新规划及能源规划中具有广泛应用前景，并对我国合理开展城市空间设计、建设低碳宜居城市均具有实践指导意义。
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