建设目的与意义
水资源是人类社会可持续发展的重要制约因素之一，水安全直接关系到国家的稳定与人类的健康。在全球气候变化背景下，水环境安全、水资源安全和水灾害规避已成为区域生态安全的重要组成部分。
洞庭湖南纳湘、资、沅、澧四水，北接松滋、太平、藕池、调弦四口来水，东由城陵矶注入长江，是长江重要的调蓄湖泊、大型通江湖泊和国际重要湿地，是“长江之肾”、天下粮仓和鱼米之乡，担负着长江流域生态安全、水安全和粮食安全的重大责任，具有保持江湖水域生态平衡的重要功能。
近50年来，因自然地理条件、人类活动、气候变化、江湖演变等多重影响，洞庭湖水文及地貌环境已发生了显著变化，水域面积持续萎缩，水位和江湖连通性不断下降，水资源短缺，生物多样性下降，水污染严重。洪涝灾害、泥沙淤积、洪溃缺堤、山体滑坡、环境污染、土地沙化等问题已成为湖区面临的新难题。我国2015年发布的《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》和国家《“十三五”规划》均强调人水和谐，绿色发展。当前最主要的任务是以流域为单元加强水资源安全风险防控和监测预警，强化水资源整体保护、系统修复、综合治理，解决水环境、水生态、水资源、水灾害等重大问题。
2010年10月，国务院总理温家宝出席第八届亚欧首脑会议时倡议建立“亚欧水资源研究和利用中心”，通过科技创新及国际合作来共同提高水资源管理能力，应对亚欧会议成员国面临的一系列水安全挑战，得到了亚欧会议成员的积极响应并写入《主席声明》。2011年8月，“亚欧水资源研究和利用中心”落户长沙，意味着我省责无旁贷地承担了科学应对亚欧水安全的重大使命。围绕洞庭湖流域水安全现状开展一系列的理论、技术和应用研究，可为亚欧水资源的监测、治理、保护、利用起到重大的示范作用。
在国家治水战略正从由点向面，由传统的局部末端治理向全流域的整体和系统防治转变的形势下，以系统科学为指导，对现有理论、技术、方法进行集成创新，从全局的高度对洞庭湖流域水安全进行动态、快速、科学的监测、预警与成果应用显得十分必要。2015年7月国务院办公厅印发了《生态环境监测网络建设方案的通知》，通知要求提高生态环境监测的信息化水平和信息共享程度，建立天地空一体化的生态遥感监测体系。
数字洞庭是以信息技术为手段，以现代管理理论和技术为指导，以区域可持续发展为宗旨，综合水利、供水、旅游、发电、航运、养殖、气候和环保等多学科技术与应用，构建洞庭湖天地空一体化可视化大数据平台，全方位获取洞庭湖流域的环境与生态信息，在各类专业模型支持下，辅助政府部门对洞庭湖流域的水资源及生态资源的综合开发和利用进行科学管理与决策，对洞庭湖的环境、水质、水量等变化适时提供监测、预警及预测信息。随着遥感和地理信息技术的迅速发展和广泛应用，为水安全监测提供了一种全新的数据获取、数据管理与可视化技术方法，具有全局性、宏观性、时效性等优势，是构建数字洞庭的核心技术。
数字洞庭具有典型的空间信息系统的特征，为满足获取洞庭湖流域发展演化、污染防治、生态环境变化、水资源管理等信息的需要，通过多源数据的集成，把流域多类型、多时相、多尺度的地理空间数据、文本、视频和音频信息有机地集成起来，使流域的管理实现精准定位、定量和可视化管理。当前，污染治理和生态环境保护已进入各级政府的重要议事日程，数字洞庭的建设己成为洞庭湖流域社会经济可持续发展的重要技术保障，对洞庭湖流域水安全与灾害防控、我省对接"一带一路"战略行动方案、亚欧水安全科技合作等均具有重大的战略意义和应用推广价值。
研究方向和主要研究内容
1、洞庭湖流域可视化大数据平台集成研究
本研究方向主要围绕如下内容开展研究：（1）构建洞庭湖流域数字网络模型，研究洞庭湖流域网络的连通性和方向性，建立流域灾害局部和整体扩散模拟模型；（2）构建洞庭湖流域水底地形数字模型，研究水底地形的形成机制及集水底地形数字模型构建技术；（3）研究遥感影像数据与基础地理信息数据的集成技术，对洞庭湖流域遥感影像数据、数字化电子地图等进行处理、建库、叠加、优化，并进行加强、渲染和三维建模；（4）分析与挖掘遥感和地理空间数据，实现对数据的叠置分析、路径分析、缓冲区分析等，对动态遥感数据和地理空间数据进行数据挖掘，从全局上研究各类环境灾害的空间地理规律；（5）构建洞庭湖流域可视化大数据平台，对洞庭湖流域环境遥感监测、空间地理、灾害预警等空间和属性数据、专题图件、知识库、模型库、方法库等进行信息、技术、功能等的有机融合，对各类应用软件模块进行集成，实现数据资源的综合查询、检索、统计及更新，形成立体、方便、灵活、高效、安全的环境监测、预警、指挥、调度、决策信息服务体系。
2、洞庭湖流域灾害与水污染监测预警技术研究及应用
洞庭湖流域位于长江中游以南，生态地位十分重要，它维系整个长江流域的生态平衡，对促进中下游地区经济社会健康发展起着非常重要的作用。同时，洞庭湖及长江流域又是雾霾、灰霾、冰灾、洪灾、旱灾、森林火灾等自然灾害的多发区域。本研究方向旨在突破制约洞庭湖及长江流域自然灾害监测与控制的重大技术瓶颈，推动流域自然灾害监测与控制的理论与技术发展，显著提高自主创新和集成创新能力，全面提升流域自然灾害监测与控制技术水平，研发具有国际先进水平的流域灾害监测与预警技术体系；利用遥感监测数据、空间地理数据、环境数据、灾害历史数据等对流域灾害进行风险区划，研究各类灾害的成灾机理及驱动因子；依据构建的流域水系网络，利用复杂网络理论探索洞庭湖及长江流域水系网络自然特征及其抗御流域生态灾害的能力；利用研究成果对防患各类流域灾害措施及提高流域抗灾害能力进行科学决策；结合洞庭湖及长江流域水质监测与水污染治理现状，聚焦水质叶绿素、水体总悬浮物、有色溶解有机质等重要水质参数，开展水质遥感动态监测体系研究、水体污染预警技术研究、水体污染迁移扩散模型研究、水体污染源追溯方法研究，全面提升流域水质遥感监测与预警的创新技术水平。
3、洞庭湖流域生态、社会、经济系统耦合与协同研究及应用
在全球气候变化和人类活动的双重作用下，生态系统服务功能的下降和退化，将引起人类生存环境无可挽回的逆转，社会、经济、资源及生态环境问题是当今世界瞩目的热点问题之一。从人口分布、经济布局与资源环境承载能力相适应角度出发，对洞庭湖及长江流域生态经济社会系统的耦合发展状况进行研究，分析生态经济社会系统在空间发展上呈现的特点，构建复杂网络并进行优化与调控，提出洞庭湖及长江流域生态经济社会系统空间协同发展的调控措施，有利于人口、经济、生态及资源环境在空间上的均衡发展。
4、洞庭湖流域环境保护中物联网技术与信息工程的研究与应用
互联网巨头谷歌公司的执行董事长埃里克·施密特预言：互联网即将消失，物联网将无所不能。施密特认为：“所有赌注此刻都与智能手机应用基础架构有关”。物联网作为互联网的延伸，它是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它为实际应用的领域打开了无限的可能。针对生态环境保护的现实需求，围绕实现生态环境监测、预警、防治、管理、决策等一系列工作的自动化和智能化，开展物联网技术体系和相关产品体系的研究与应用，具有重大的理论意义和应用推广价值。利用洞庭湖流域可视化大数据平台，结合空间地理数据，卫星实时遥感数据，社会、经济、生态数据，围绕管理、生产、生活等的切实需求，进行数据分析与挖掘，围绕农村水利工程建设与农田灌溉辅助决策、作物调优栽培决策支持、农业资源管理与决策支持、农林科技综合信息服务与培训、农村区域经济发展动态评价与决策支持、湿地规划与保护决策支持等开展综合信息应用工程研究。
现有研究基础
实验室依托中南林业科技大学的生态学（国家重点学科）、环境科学（湖南省重点学科）、地理信息科学等学科而建立。多年来，实验室的科研团队围绕环境遥感卫星应用工程、防灾减灾信息工程、环境生态工程、数字林业等开展了一系列的科学研究工作，承担了一批国家和省部级科研课题，取得了丰硕的研究成果，并进行了推广应用，生态效益、社会效益、经济效益显著，也培养了一支高素质的科研团队，为我国的环境监测与预警以及生态环境保护做出了积极贡献。
近5年来，实验室承担的主要科研项目共31项，总经费924.2万元（其中国家自然科学基金8项，国家948项目1项，国家科技重大专项河流主题项目1项，教育部人文社会科学研究规划基金项目1项，林业科学技术推广项目1项，湖南省重点研发计划项目6项，湖南省自然科学基金项目5项，湖南省科技计划项目2项，其他项目6项），出版专著2部，发表科研学术论文226篇（其中SCI收录论文13篇，EI收录、国家一级期刊论文28篇），授权发明专利11项，登记软件著作权15项，获湖南省自然科学一等奖1项、中国林学会梁希林业科学技术二等奖1项、中国地理信息产业协会科技进步二等奖1项、中国地理信息产业协会优秀工程金奖1项、中国自动化学会自然科学二等奖1项、长沙市自然科学优秀学术成果一等奖1项。
实验室的科研团队针对洞庭湖流域开展了环境卫星遥感应用研究。建立了环境遥感卫星地面接收站，每天能不间断接收8颗卫星的环境遥感数据，为洞庭湖流域的环境监测与预警提供了强大的数据支撑；融合高分遥感影像和地理空间数据构建了洞庭湖流域的数字模型，实现了洞庭湖流域的可视化管理及环境空间分析功能；开展了洞庭湖流域的各类灾害及水质的遥感监测与预警研究与应用，取得了大量前期研究成果，随着研究工作的不断推进，很快将实现各类灾害的智能化监测与预警及应急指挥。特别是在洞庭湖流域森林火灾的监测与预警方面，研制了预警网关和移动指挥终端，利用卫星地面站接收的红外热点，自动生成火情图像，自动提取和推送森林火灾信息，已实现了流域森林火灾的智能化监测与预警及应急指挥。
科研队伍及培养人才的能力
实验室主任张贵，男，1964年生，博士，二级教授，博士生导师，理学院院长，空间信息技术研究所所长，湖南省人民政府自然灾害应急管理专家，国家科学技术奖励评审专家，中国地理信息产业协会精准农林业工作委员会副主任，湖南省减灾委专家委员会副主任。主要研究方向：林业信息工程、生态工程、防灾减灾卫星应用工程。近5年来，获中国地理信息产业协会科技进步二等奖1项、中国地理信息产业协会优秀工程金奖1项；发表学术论文50多篇；申请发明专利5项，授权实用新型专利3项、软件著作权7项；指导的硕士研究生有24人获硕士学位，指导的博士研究生有3人获博士学位。
实验室现有研究人员25人，其中教授6人、副教授12人、讲师5人、实验师2人，19人具有博士学位，6人具有硕士学位。该科研团队具有很强的团结协作精神和创新意识，是一支涉及生态学、遥感技术、地理信息系统、计算机技术等学科理论和技术的团队。实验室积极推行人才创新工程，加强学术梯队的培养和建设。积极引进国内外学者来实验室进行研究和交流。依托生态学、环境科学、计算机科学等学科进行人才培养，每年招收博士研究生3-5人，硕士研究生20-30人。
开放合作与运行管理情况
实验室推行“开放、流动、联合、竞争”的管理理念，根据研究方向设置开放基金和开放课题，吸引国内外优秀科技人才，积极开展国际和国内科研合作与学术交流，组织高水平学术会议。鼓励不同学科间的交叉，容纳不同的学术观点，大力培养青年科技人才。
实验室设立学术委员会，由8人组成，设主任1人，副主任2人，秘书1人。其任务是确定实验室的研究方向，制订《重点实验室课题指南》，审批研究课题，评审科技成果，讨论审议实验室经费计划和重大学术活动等。
实验室实行主任负责制，负责实验室运行管理，设立主任基金，主要用于支持具有创新思想的课题、新研究方向的启动和优秀年轻人才的培养。学术委员会负责制定实验室研究发展方向，决定学术方面的重大事宜，审定重点实验室开放基金项目和其它课题，监督检查课题进展情况，组织学术交流、成果内部评审等。
按照国家科技部、湖南省科技厅的有关规定要求，借鉴国内外先进实验室的管理模式和管理制度，建立一套完整的符合我校实际的实验室管理制度和管理办法，形成具有特色的管理体制和运行机制。实验室实行全员聘任制，坚持竞争、择优、流动的用人机制。以创新团队建设为重点，倡导有序竞争和团队合作，密切关注学科前沿和国家重大需求。建立实验室研究人员流动的考核体系，实行人才流动机制。
依托单位和主管单位将在实验室用房、科研经费、人员引进、设备购置等多方面给予大力支持，在管理上予以配合，确保实验室的健康运行。
主要工作规划与预期目标
实验室科学研究工作将以系统科学、生态学、环境科学、管理学为指导，利用遥感技术、地理信息系统技术、计算机技术、通信技术、网络技术等，研究和构建数字洞庭的平台体系。面向流域水安全监测与预警工作的迫切需求，以洞庭湖流域为研究对象，以水安全监测与预警为主旨，突破流域水安全遥感识别、流域水生态空间格局演变分析、生态风险遥感预警、水生态安全遥感评估等关键技术，研究和开发具有国际先进水平的集模型方法、技术规范、软件平台等为一体的洞庭湖流域水安全遥感监测与预警应用技术体系，显著提高自主创新和集成创新能力，全面提升流域水安全监测与预警的信息化水平和信息共享程度，为洞庭湖乃至长江流域水安全防控以及生态、经济、社会可持续发展做出重要贡献，并为亚欧水资源的监测、治理、保护、利用起到重大的示范作用。
组建具有团结协作精神和创新意识的数字洞庭创新团队，服务地方乃至全国的经济建设。通过3年的建设和发展，使之成为国内先进的流域数字化管理研究与应用的创新平台及高级专业人才培养基地。在流域水安全重大理论问题和关键技术方面取得一批具有国内外先进水平的科研成果，造就一批在国内外同行中具有较大影响的中青年专家学者，为跻身国家级平台行列奠定基础。
在引进人才的同时，加强人才的培养，积极支持实验室优秀中青年研究骨干参与国家和省部级各种基金计划和人才培养计划的申报，形成一支凝聚力强、学术水平高、竞争力强的学术梯队。正确处理好引进与稳定、使用与培养的关系，尊重知识，尊重人才，尊重创造，营造有利于人才脱颖而出、茁壮成长的良好环境，营造让各类人才都心情舒畅、积极投身于科学研究的良好氛围。
实验室组建期满时，实验用房面积达3000平方米，仪器设备原值超过2000万元；新增国家、部省级重点课题9-12项；获部省级科学技术奖励1-2项，并冲刺国家级科学技术奖励；申请专利8-10项；发表学术论文30-40篇，其中SCI、EI检索论文18-20篇；招收和培养研究生20-30名；邀请国内外专家、学者6-10人次来实验室访问讲学，派出5-8人次出国访问或进修学习；举办省级以上学术会议2-3场，参加国际、国内学术会议10-15人次；通过校企合作方式，将科学研究成果进行推广应用，取得显著的生态、经济和社会效益。
