地质信息系统与空间信息工程方向研究重点

      本方向结合国家重大工程需求，开展空间信息工程的高功能地质信息系统和深空探测轨道优化设计系统等方面的研发和推广应用。
      1）高功能地质信息系统的关键技术与软件平台研发
      地质信息的存储、管理和处理是地质信息科学的理论体系、方法论体系和技术体系的核心，实现高性能三维可视化地质信息系统软件平台的研发，目的在于提高地质矿产工作的可视化、智能化和自动化水平，服务于地学定量化和国家地矿工作信息化。
地质信息是包含地壳在内的岩石圈运动状态和存在方式的表征，是自然过程和人类在地矿勘查、研究、开发、利用和管理过程中各种状态的客观显示，也是人和地质资源在相互作用过程中所交换的内容。地质信息的载体是地质数据，而地质数据具有显著的多源、多类、多维、多量、多时态和多主题特征。如何取好、管好、用好这些数据，从中获取可靠且健全的信息，以便正确认识地质体、地质现象、地质过程、地质资源和地质环境，为矿产资源勘查和合理开发利用服务，是摆在我们面前的重要任务。随着数字化采集和建模技术的迅猛发展，各勘查单位和各工作环节积累了海量的多种类型勘查数据。实践中往往存在数据积累多，而分析解释不够深入和全面的现象，使得地矿勘查数据的价值没有充分发掘利用。其中主要原因在于地质体和地质过程都不同程度地存在着参数信息不完全、结构信息不完全、关系信息不完全和演化信息不完全的情况。在地质体和地质过程分析、地质矿产资源评价和开发利用决策时，对于大量的不确定因素，要依靠地质师的知识进行定性、定量评估、关系描述，并结合多维可视化建模技术、时空数据模型和时空分析模型来进行分析、预测和辅助决策，实现计算可视化、分析可视化、过程可视化、结果可视化和决策可视化。为了解决复杂的组合优化、多目标决策问题，地质领域的专家系统(ES)的发展方向是与智能计算技术相结合。而为了具有求解不确定性、模糊性和随机性问题的能力，并解决地质矿产资源预测评价领域中的复杂空间分析问题，人们正在把模糊数学、数理统计、拓扑几何等方法结合到智能计算的学习规则中去，并且将ES、智能计算模型与GIS可视化技术结合起来，同时，将资源预测评价专家系统置放于共用地矿数据平台之上。
      重点研究：

   （1）海量矿产勘查数据的一体化存储与管理；

   （2）复杂地质体建模与可视化空间分析技术；

   （3）高功能地质信息系统软件平台的研制。
      2）深空探测空间航天器轨道优化设计与决策系统
      行星际深空探测中空间航天器轨道优化设计是一类最优控制问题。目前在进行探测器轨道设计优化时，人们更多的采用离散化的方法，如配点法、多重打靶法和多重参数优化方法，变换最优控制问题为非线性规划问题，采用非线性规划方法求解。然而参数化后的最优控制问题往往是一类高维的非光滑问题，应用传统的非线性规划算法，比如说序列二次规划方法（SQP）、共轭梯度法和单纯形算法求解该问题时往往遇到病态梯度、初始点敏感和局部收敛等问题。特别是对于一类终端时刻可变的优化控制问题，基于梯度的非线性规划算法则遇到了更大的麻烦。美国航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）近年来兴起将遗传算法（GA）、粒子群算法（PSO）、差分演化算法（DE）等演化算法应用到航天器的飞行轨道设计、姿态控制等问题中，并取得了很好的效果。
空间航天器轨道优化设计中采用智能处理技术，试图解决传统计算难以解决的系列复杂问题，提高相关系统的计算能力、智能自主水平及健壮性能具有重要科学意义和良好的应用前景。
      重点研究：

  （1）深空探测航天器轨道自主演化控制技术；

  （2）对地观测卫星任务设计与决策支持系统；

  （3）空间信息网络。