地理信息科学与技术全国重点实验室简介及主要内容

实验室简介

地理信息科学与技术全国重点实验室前身为资源与环境信息系统国家重点实验室，实验室成立于1985年，是我国地学领域第一个国家重点实验室。历经40年发展，引领了我国地理信息科学从0到1的发展历程，开拓了我国地球系统科学数据共享事业，孕育了我国第一品牌地理信息系统软件，构建了一大批开创性的国家重大行业应用系统。2024年，实验室重组为地理信息科学与技术全国重点实验室，以变革地理信息科技引领地理空间智能发展为使命，致力于推动地理信息研究范式变革、关键技术突破和国家重大战略系统研发。

资源与环境信息系统国家重点实验室成立于1985年，是我国最早的国家重点实验室之一，是中国地理信息系统事业的开拓者和摇篮。

实验室致力于地球信息科学的基础理论与方法的研究，发展地理信息系统核心技术，构建国家级行业重大应用示范系统，建立“数据-模型-软件-系统”一体化的地球信息科学研究体系，对我国地球信息科学的发展起到学科导向、应用示范及骨干人才培养的作用。

实验室主要研究方向与目标：

(1) 建立融图形思维、模型计算、知识推理于一体的地球信息科学方法论，形成时空数据挖掘、地理系统格局与过程分析的方法体系，发展国际一流的时空数据分析模型，服务于地球科学领域的研究和应用；
(2) 研究多源遥感信息的时空融合方法，建立高精度、定量化、高效率遥感智能计算与遥感地学分析模型，实现全国覆盖、高时序的地表参数反演与特征分析，服务于国家资源环境管理与生态建设；
(3) 发展具有自主知识产权的大型地理信息系统、空间数据库管理系统和时空信息可视化系统软件，为国家地学信息格网建设和公众地理信息服务提供技术支撑；
(4) 建立地球系统科学数据共享平台，并发展成为国家级地学数据集成与共享中心，实现地球系统科学数据的动态更新和网络共享，服务于地学科研环境的信息化；
(5) 构建以数据平台、地学模型平台、地学计算平台和虚拟可视化平台为基础的区域环境模拟网络平台，实现地学分析的超级计算和地学过程的动态模拟，服务于国家宏观管理、应急响应和科学决策；
(6) 结合国家重大需求，建立和发展国家级行业重大应用与示范系统，促进地球信息科学在国民经济建设中的应用深化。

实验室成立以来，以承担国家重大科研任务和国际合作研究为重点，积极推进地球信息科学的发展。先后承担了300余项国家973、863、科技攻关、国家自然科学基金、中国科学院知识创新重大项目、省部级和国际合作研究课题，涉及空间分析与系统模拟、空间分布模式挖掘与地学知识发现、地球信息科学前沿技术与软件系统、地球系统科学数据集成与共享、资源与环境信息系统重大行业应用与示范等地球信息科学的各个领域。先后出版学术专著与图集130多部、在国内外重要学术期刊发表学术论文2100多篇；制定国家、军队、行业等各类标准规范17项；自主设计开发了全系列大型地理信息系统平台SuperMap、海量空间数据库管理系统平台、空间分析模型系统、电子地图制作系统等具有自主知识产权的软件系统，申请发明专利70余项，获得软件著作权登记160余项；建立了地球系统科学数据共享网和中国科学院资源环境科学数据共享系统；获国家级、省部级科技奖励几十项，包括国家自然科学二等奖1项、国家科技进步二等奖9项和多项省部级科技进步特等、一等奖等；在读博士、硕士研究生和在站博士后近200名，已出站博士后和毕业研究生在国家科研院所、高校、政府部门和企事业单位发挥着重要作用。

实验室设备配置

实验室拥有性能优良的计算机系统，建成了业务化运行的资源环境与地球系统科学数据库及其服务平台，有力支撑了实验室运转和服务国家需求，并面向国内外相关研究人员提供共享服务。

1、高可靠的数据中心

实验室数据中心面积为850平米，拥有4套微模块数据中心，其中2套高密度微模块数据中心：每套内单柜功率密度为20kW的IT机柜10个，单柜功率密度为5kW的IT机柜4个，布线柜2个，行间级冷冻水空调采用5+1冗余配置；2套低密度微模块数据中心：每套内单柜功率密度为5kW的IT机柜23个，布线柜2个，行间级冷冻水空调采用5+1冗余配置。由3台400kVA的UPS组成2+1并机系统进行统一供电，电池可保证满载后备30分钟。数据中心机房设计等级为B级，采用水冷制冷。

实验室数据中心

2、陆地表层系统模拟与计算平台

实验室构建了陆地表层系统模拟与计算平台，该云计算平台平台包含四大平台的硬件和软件：通用云计算平台、大数据平台、人工智能平台、高性能计算平台：

通用云计算平台服务能力：块存储有效容量1.2PB，其中含100TB SSD块存储（ SSD块存储云盘单盘最大IOPS不低于2万，非SSD块存储云盘单盘最大IOPS不低于3000 ）和200TB备份空间；80台物理服务器可提供3000台虚拟机（含1500vCPU容器）；16台数据库物理服务器；25GE云接入网络，100GE上联核心。

大数据平台服务能力：90台物理服务器提供2000 CPU物理核的大数据计算能力；包括3PB结构化大数据存储，11PB非结构化大数据（对象）存储（最大聚合访问带宽不低于12GB/s）；

人工智能计算平台能力：6台训练服务器（48块Nvidia V100 32GB for NVLink）计算能力为374.4 TFLOPS（万亿）双精度和751.68 TFLOPS单精度的深度学习GPU；2台推理服务器（含16块Nvidia T4）提供129.6 TFLOPS（万亿）单精度浮点的深度推理计算能力。

高性能计算平台能力：50台物理服务器可提供每秒230TFLOPS(万亿)次双精度浮点性能的高性能计算能力；1.5PB高性能计算并行文件系统有效容量存储；100Gb Infiniband高性能计算网络

云安全：网络安全满足计算机信息系统安全等级保护三级的要求。

3、大型软件系统

软件服务器上安装有国际商业软件和自主研发的软件。国际商业软件包括：无限 License 的全模块的大型地理信息系统软件 ArcGIS ，1000 个 License 的大型遥感图像处理软件 PCI、ENVI等。自主研发软件包括：国产大型地理信息软件系统 SuperMap、高安全空间数据库管理系统BeyonDB 和地图可视化与制作系统 VisualMap 等。

4、野外快速立体观测平台

由无人机、气垫船和综合考察车组成的移动野外信息采集系统，通过所搭载的探测设备可全天候、 全空域和全时段地采集陆海空地学数据，借助这一信息采集平台对大气、海洋、陆地、沼泽等进行实地考察， 获取实地数据，实现陆地、海岸带、海洋和大气一体化观测和调查。

5、地学信息可视化平台

包括多通道大型环幕、协同多点触控显示设备等，用于可视化地学辅助决策。可快速构建高山、平原、 湖泊、河流、树木、道路、桥梁、房屋等地理数据的三维形态，为地理分析、地图绘制等提供辅助决策 的可视化解决方案。

6、资源环境与地球系统科学数据库群

依托地球系统科学数据共享国家平台、科技部 973 计划资源环境领域项目数据汇交管理中心、国家电子政务资源环境科学数据分中心、中国科学院资源环境科学数据中心等，实验室已经整合集成了 2.14PB 的以陆地表层数据为核心的地球系统科学数据资源，包括：土地利用 / 土地覆盖、数字地貌、人文要素空间化栅格数据等多要素、多尺度的全国数据集和极地、青藏高原、黄土高原、西南山地、东北平原、长江中下游、黄河中下游、东南沿海等区域专题数据集，共向国内外用户提供了20PB 的数据共享服务。