论文作者：何俊昱

指导教师：George Christakos、吴嘉平、肖溪

所属学院：海洋学院

一级学科：信息与通信工程

博士论文简介

本文系统地阐述了贝叶斯最大熵方法(Bayesian maximum entropy, BME)特性，开发了移动时空窗格时空数据分析软件模块；以BME为基础，建立了BME/SVR（支持向量回归）、BME/ANN（人工神经网络）/STP（时空投影）、BME/WCA（小波一致性分析）组合方法体系，并将其分别应用于海表叶绿素浓度遥感时空反演、京津冀地区PM2.5时空分布建模、海表叶绿素浓度（或中国东部肾综合出血热疾病）与全球气候波动关系建模。该博士论文将BME方法成功地应用于海洋、环境和公共卫生领域，为BME方法在中国的发展和传播作出了重要贡献。

导师简介与导师说

George Christakos曾就读于英国伯明翰大学本科，获得麻省理工学院硕士、哈佛大学博士学位。他是世界顶级的时空统计学家。基于其自创的贝叶斯最大熵理论与方法，时空随机场理论等，建立现代时空地统计学，是目前最为先进的时空数据处理、分析、模拟、预测方法，被国际学者广泛认可，被成功应用于海洋、环境、生态、健康等众多学科、领域，取得显著成效，并被国际学者广泛使用。Christakos教授担任多个知名国际刊物主编、副主编和编委，学术声誉斐然、地位崇高。

贝叶斯最大熵方法具有灵活多变的特性，目前已经被成功应用于环境风险评估、生态学、地理学、资源科学、疾病暴露和公共卫生等领域，但在海洋科学领域的应用较少。何俊昱同学的博士论文尝试从不同角度探讨BME理论应用于海洋遥感大数据（以海表叶绿素浓度为例）时空分析的可行性与潜力，获得海表叶绿素浓度的时空变化规律；另外，该论文优先将一些新开发的方法在已有BME应用的领域（例如环境科学、公共卫生）进行测试与验证，为其今后在海洋科学领域的应用奠定科学基础。

吴嘉平教授主要从事滨海蓝碳、遥感信息、时空数据分析模型工作，现担任浙江大学海洋研究院蓝碳联合研发中心首席科学家。拥有地学、环境、生态、海洋等交叉领域的研究经历，先后承担了多项国家自然科学基金课题、科技部国际合作项目、863课题、973 子课题、浙江省杰出青年基金以及浙江省重大科技项目等。

何俊昱同学在博士期间的研究涉及软件开发、方法框架以及应用等多个方面，并将BME方法成功地应用于海洋、环境和公共卫生领域等多个领域，综合性强。且在保证自己的研究工作进展的同时，参与了众多科研项目，其中包括国家级项目2个。总体来说，何同学在攻读博士学位期间具有优异良好的表现，这一切的努力与付出也让他的优秀博士生称号以及浙江省优秀博士学位论文的荣誉实至名归。

肖溪，女，博士，现任浙江大学海洋学院教授、博士生导师，浙江大学仲英青年学者、浙江省杰青基金获得者。从事蓝碳生态修复及资源利用研究，承担了国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金、科技部国际合作项目课题、国家重大科技专项水专项任务等，作为中国研究区联络人负责协调国际海藻碳汇计划等。

与何俊昱同学相识10年，从我的青年基金项目开始，我们一起探索研究。我见证了何同学从本科毕业到博士毕业的奋斗。在亦师亦友、共同探索的过程中，我深深感受到何同学对科学研究的赤诚之心。他工作认真，勤奋好学，踏实肯干，具备较强的独立思考、自主学习能力，具有很强的责任心，做事细心，团队意识强，敢于创新，是一位非常优秀的博士研究生。

作者说

我叫何俊昱，2012年7月本科毕业于哈尔滨理工大学，随后进入浙江大学学习，于2015年7月和2019年12月分别、博士获得硕士学位。这四年是不断尝试突破的四年，是精进科研层次的四年，是丰富人生阅历的四年，也是逐渐走向成熟的四年。借鉴名著《钢铁是怎样炼成的》中一句话：值此毕业之际，回望四年的时光，并未因虚度年华而悔恨，也不曾因碌碌无为而羞耻。

George Christakos 教授是我博士阶段的导师。四年来，George Christakos 教授一直秉持着对科学严谨的态度，保持着对科研的热情，这些精神不断激励着我，成为我在科研道路上的明灯。每每与教授探讨学术问题，他总是会一针见血地指出我在表达中非常细微的偏差；在教授指导我撰写科学论文的过程中，经过他修改打磨过的论文都面目一新。在这几年中我们亦师亦友，让我在潜移默化中受益匪浅，给我今后的工作留下一笔宝贵的财富。

在博士期间，我的主要研究方向为时空数据建模与分析研究、蓝碳生态系统碳储量时空分析与定量估计。这一研究基于卫星遥感技术，将现代时空地统计学与与海洋科学、环境科学、公共卫生等多个学科进行了基础理论交叉与应用。除此之外，我开发的小波分析与BME组合框架、机器学习与BME组合框架、时空降维与BME组合框架也是研究内容的重要组成部分。这些研究构成了我博士论文的主体内容。

经过这四年博士生涯的学习，我愈发的认识到，科研是永无止境的；与此同时，这也让我愈发的想投身于科研的事业当中，探索未知，突破创新。因此，博士论文答辩的结束并不是我的终点，而是一个新的起点。毕业后，我成为浙江大学的博士后，继续从事科研和教学工作。有人说科研是枯燥而辛苦的，有人说科研是无聊而寂寞的，但科研与我而言不仅是快乐的，还是实现我个人价值最佳的途径。正如居里夫人所说，科学的探讨与研究，其本身就含有至美，其本身给人的愉快就是报酬。因此，对于学弟学妹们，我也希望你们不要将博士论文当做学术生涯的终点，而是当做一个里程碑。在今后的道路上，即使不再身处科研岗位，也要记住曾经作为科研人勇攀高峰的勇气和细致严谨的态度，这些精神一定会让你变成更好的自己。

学术成果

博士论文中的相关成果被发表在多个国际期刊上，如下所示：

He, J., Christakos, G., Zhang, W., Wang, Y., 2017. A Space-Time Study of Hemorrhagic Fever with Renal Syndrome (HFRS) and Its Climatic Associations in Heilongjiang Province, China. Front. Appl. Math. Stat. 3, 16. https://doi.org/10.3389/fams.2017.00016

Christakos, G.*, Zhang, C.,He, J.*, 2017. A traveling epidemic model of space–time disease spread. Stoch Environ Res Risk Assess 31, 305–314. https://doi.org/10.1007/s00477-016-1298-3

He, J., Kolovos, A., 2018. Bayesian maximum entropy approach and its applications: a review. Stoch Environ Res Risk Assess 32, 859–877. https://doi.org/10.1007/s00477-017-1419-7

He, J., Christakos, G., 2018. Space-time PM2.5 mapping in the severe haze region of Jing-Jin-Ji (China) using a synthetic approach. Environmental Pollution 240, 319–329. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.04.092

He, J., Christakos, G., Wu, J., Cazelles, B., Qian, Q., Mu, D., Wang, Y., Yin, W., Zhang, W., 2018a. Spatiotemporal variation of the association between climate dynamics and HFRS outbreaks in Eastern China during 2005-2016 and its geographic determinants. PLoS Negl Trop Dis 12, e0006554. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0006554

He, J., Christakos, G., Jankowski, P., 2019a. Comparative Performance of the LUR, ANN, and BME Techniques in the Multiscale Spatiotemporal Mapping of PM 2.5 Concentrations in North China. IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Observations Remote Sensing 12, 1734–1747. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2019.2913380

He, J., Christakos, G., Wu, J., Jankowski, P., Langousis, A., Wang, Y., Yin, W., Zhang, W., 2019b. Probabilistic logic analysis of the highly heterogeneous spatiotemporal HFRS incidence distribution in Heilongjiang province (China) during 2005-2013. PLOS Neglected Tropical Diseases 13, e0007091. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0007091

He, J., Chen, Y., Wu, J., Stow, D.A., George, C., 2020b. Space-time chlorophyll-a retrieval in optically complex waters that accounts for remote sensing and modeling uncertainties and improves remote estimation accuracy. Water Research 171, 115403. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115403

He, J., Christakos, G., 2021. Bayesian Maximum Entropy, in: Daya Sagar, B.S., Cheng, Q., McKinley, J., Agterberg, F. (Eds.), Encyclopedia of Mathematical Geosciences, Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer International Publishing, Cham, pp. 1–9. https://doi.org/10.1007/978-3-030-26050-7_50-1 (Chapter)

He, J., Christakos, G., Cazelles, B., Wu, J., Leng, J., 2021a. Spatiotemporal variation of the association between sea surface temperature and chlorophyll in global ocean during 2002–2019 based on a novel WCA-BME approach. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 105, 102620. https://doi.org/10/gngb5r

He, J., Christakos, G., Wu, J., Li, M., Leng, J., 2021b. Spatiotemporal BME characterization and mapping of sea surface chlorophyll in Chesapeake Bay (USA) using auxiliary sea surface temperature data. Science of The Total Environment 794, 148670. https://doi.org/10/gk2sh6

Wu, J.,He, J., Christakos, G., 2021. Quantitative Analysis and Modeling of Earth and Environmental Data. Elsevier. (Book)

文：何俊昱

排版编辑：陈浩

责任编辑：倪灵珑

审核：高楚清

编辑：刘蕊