作为一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，碳达峰、碳中和已经纳入我国生态文明建设整体布局之中，国土空间和自然资源是最终实现“双碳”目标的基础载体和关键介质。以国土空间为载体，将自然资源管理放在碳中和实现路径中，统筹考虑自然资源调查监测、国土空间治理、自然资源开发利用、生态保护修复等，解决资源错配等问题，着力增强生态系统功能，促进生态系统质量整体改善，提升生态系统对于高质量发展的保障能力，有效发挥自然资源管理措施的系统性整体性协同性，实现自然资源配置对于碳减排、碳中和的核心载体功能，争夺碳税国际定价权、发展权、主动权，拓展国际政策空间。
资源空间信息研究部针对以上举措目标，将资源、空间与信息技术相融合，聚焦全球碳分布、热量流动、能源稳定高效传输的监测与数据分析应用。基于量子感知、电化学观测和人工智能等技术，开展相关监测装备、检测系统和数据模型的研究和开发，助力“双碳”目标的快速实现。
方向一：基于地磁数据的全球海洋热量流动监测研究
自工业革命以来，由于人类活动，越来越多的能量被储存在气候系统中。约 93%被全球海洋吸收。热量通过海洋中的热扩散或其他动力过程从海洋表面传递到深海，导致深海变暖，进而影响气候系统。2015 年巴黎协定和“碳中和”政策都要求降低或稳定CO2浓度，在这种情况下，深海变暖起着更为关键的作用。
通过对海洋内部洋流、潮汐、内波等的动态观测，可以分析出海洋内部热量分布情况，进而实现海洋中CO2的分布情况的监测。尽管天基平台是获取全球海洋动态数据最有效的手段，但是由于海水的对高频电磁波的强衰减作用，导致各类雷达和光学载荷都无法实现对海洋内部的观测。
NASA提出通过地磁场的观测实现对海洋三维热量分布及运动进行观测，详见以下视频内容（引自NASA网站）
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能够实现这种观测的原理为海水为具有较高电导率的流体，当它运动时，会对地磁场“磁力线”产生类似拖拽的影响，通过对这种影响进行测量，可以反推得到海水运动的三维动态数据，详见以下视频内容（引自NASA网站）12450_Tidal_Magnetic_Animation_high.mp4
这一现象已经通过欧空局发射的Swarm磁测卫星下传的地磁场数据得到验证，并且随着数据的不断丰富，对海洋热量分布的研究越来越系统化。随着全球类似“星链”的地轨卫星网计划不断提出并实施，通过搭载高精度、高灵敏磁测系统，可以实现对全球海洋热量分布的准实时观测，其中，核心的传感部件为原子磁力仪载荷。高性能的原子磁力仪决定了卫星磁测数据的可靠性、可用性，因此研制符合要求的低成本、高精度、高灵敏原子磁力仪至关重要。
研究部在基于量子效应的原子磁力仪方面开展了十几年的研究，先后研制了全光CPT原子磁力仪、跟踪式光泵磁力仪、全向原子磁力仪和自激式铯光泵磁力仪。其中，铯原子自激光泵磁力仪，在弱磁国家一级计量站和国防一级计量站测试显示达到3pT的峰峰值噪声，灵敏度达到CS-3水平（0.6pT/Hz1/2），计数器频响可达50Hz以上。
铯光泵磁力仪
方向二：基于微电极的海洋碳含量监测研究
海洋是除地质碳库外最大的碳库，也是参与大气碳循环最活跃的部分之一，其固碳能力约为4000万亿吨。监测海水中溶解性无机碳（DIC）的含量，有助于了解全球碳循环过程，从而监控全球气候变化。
微传感器的尖端直径通常为微米级别。非常小的尖端面积（～10-8 cm2）在提供了很高的传质效率，使其不受海水流速、湍流变化的影响，保证了数据的稳定性和真实性；同时极大地减少了测定过程中的反应当量，即使长时间连续检测也不影响待测环境。微传感器的特质使得电化学方法长期监测海水中的DIC成为可能。它的小体积和低功耗也为长期监测系统的设计提供了便利。
基于微传感器的研究成果：
自主设计开发了以微电极为核心的生物膜内物质扩散系数测试装置，为研究生物膜内传质过程提供了新的实验手段和方法。相关成果已获得国家发明专利授权（ZL201410148609.3）
1. 自主开发的光纤微传感器检测装置能够无损测定复杂生物膜内的密度分布，具有分辨率高、响应时间短、灵敏度高的优点。相关成果已获得国家发明专利授权（ZL201510122120.3）
2. 自主开发的重金属检测微电极，能够同时测定微环境中Cu2+、Pb2+、Cd2+等重金属离子，稳定性好，抗干扰能力强，检出限达到nM级别，相关成果已发表：蔡良圣, 林君*, 辛青&臧月. 电化学微传感器检测水中痕量铜离子[J]. 中国环境科学: 2020, 40 (8): 3394-3400.
3. 自主开发的H2O2微电极用于以二茂铁为催化剂的非均相Fenton与低频超声联用体系中。实现了低浓度H2O2的原位在线实时监测，相关成果已发表：Jun Lin, Qing Xin, Xiumin Gao*, Real-time detection of hydrogen peroxide using microelectrodes in an ultrasonic enhanced heterogeneous Fenton process catalyzed by ferrocene[J]. Environmental Science and Pollution Research: 2015, 22: 11170-11174
4. 利用溶氧微传感器实现了抗生素入侵过程中生物膜内溶氧纵向浓度梯度的原位无损在线监测，对微生物成膜后耐药性提升的机理进行了探讨。相关成果已发表：Jun Lin, Zechen Wang, Yue Zang, Dong Zhang and Qing xin*, Detection of respiration changes inside biofilms with microelectrodes during exposure to antibiotics[J]. Journal of Environmental Science and Health, Part A: 2019, 15:1-6
方向三：基于磁传感的海缆检测研究
海上风电具有风速稳定、利用小时高的特点，目前已成为风电发展的重要领域，特别是风电发展较早的欧洲国家，已把风电开发的重点转向了海上风电。近期，国际可再生能源署（IRENA）在考虑能源转型过渡期建设发展需求的基础上重新计算后得出，接下来几十年全球海上风电将发展迅速，预计到2050年装机容量可以达到1000GW。中国正值“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标关键工作部署期，“3060双碳目标”已被纳入“十四五”规划建议。海上风电作为我国重要清洁能源之一，其规模化发展对“3060碳目标”实现有着举重若轻的影响。
海底电缆作为海上风电场电能输送通道，其安全可靠运行对海上风电场系统的安全运行至关重要。而海缆工作的环境极其复杂并存在不可预见性的特点，尤其是存在船只抛锚，损坏海缆的风险性大。为确保海缆的安全运行，对海缆所在环境的监测极其重要，是海上风电场日常运行维护面临的重大需求。60米以上水深海域的风能资源更为丰富，是主要的风电场地。浮体式风车是未来主要海上平台，因此漂浮式海缆与掩埋式海缆都将存在于海上风电系统中广泛使用。现有基于光纤的在线监测系统稳定性不高，虚警率较高，无法满足日常运维需要。
对于电力海缆的探测，低成本、小体积、重量轻、高灵敏的磁传感器是必不可少的探测设备，可进行海缆路由勘测和断点定位。研究部参与杭州量泓科技有限公司承接的浙江省国网公司“磁矢量海缆故障检测装置”项目，开发了拖曳式海缆探测装置，实现海缆路由检测和故障点检测。6761095789580_hdw.mp4