王永桂  (副教授)

个人简介

  王永桂，湖南人，武汉大学环境科学博士毕业，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院副教授（硕士生导师）、高级技术经理人。现任武汉先进技术研究院院长，曾任中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院/自然资源管理学院副院长（挂职）、武汉市数据局数据科技和基础设施建设处副处长（挂职），全球变化团队党支部书记，2023年入选“武汉英才”培育支持专项人才，湖北省第四批科技副总，兼任湖北省院士专家企业行首批专家、杭州市滨江区特聘科普专家；多次获得湖北省职工创新创业大赛优秀奖、科技创新奖、中国大坝工程学会科技进步特等奖、第五届长三角国际创新挑战赛最佳解决方案奖等荣誉。

主要从事生态环境精细化治理、水污染溯源、防洪排涝、水环境模拟与信息化、时空大数据和人工智能等领域的科研和教学工作，开发出具有自主知识产权的尾矿库风险评估模拟系统物理模型和数学模型，是国内外第一个开发无资料地区突发水污染事故快速预警和应急处置系统的学者，提出了水环境模型的动态入汇理论，研发了数据和知识耦合驱动的水污染事故后影响智能预警技术，研发的城市水污染智能监测预警技术、水污染解析和溯源技术入选武汉市生态环境保护实用技术指导目录。

王永桂具有丰富的技术攻关、项目管理、知识产权布局、项目孵化和成果转化经验，是环境仿真与模拟以及信息化领域的知名专家。

王永桂长期从事地理信息科学、环境科学、时空大数据和人工智能等领域的科研和教学工作，主持国家或省部级纵向课题6项，以第一或通讯作者发表高水平论文43篇，申请发明专利53项，实现知识产权转化7项，主编《流域水环境污染源解析与精细化管理著作》著作1本，《时空大数据分析与挖掘》等教材2部。

主要科研经历：

   （1）基于时空大数据挖掘技术，揭示全球变化或水利工程影响下，水资源环境的时空演变趋势和驱动机制等。

   （2）研究尾矿、内涝、洪水、水污染等风险识别预警、应急响应和溯源技术，评估风险等级、风险危害范围与过程，及其责任主体，为应急管理决策提供支撑；

   （3）基于人工智能机器视觉和深度学习，开展城市道路内涝积水、漂浮物、水产养殖和水质变化等的监测、评价和预测研究；

   （4）基于水环境模型，模拟水文和非点源、水量水质迁移演进、山洪泥石流、城市内涝等，揭示陆源输入对水环境的贡献和影响机理，为水质污染防控和防洪应急等提供支持；

   （5）研发水环境调查、监测的设备、方法和系统，在面源污染监测、非点源调查和评价、农村水污染治理和环境影响评价等方面具有丰富的研究经验；

   （6）开展环境数值模型的高性能计算和环境信息系统（GIS+环境）架构设计、系统研发与建设。

主要研究贡献

①形成了具有自主知识产权空地水一体化耦合模型体系，成果在汉江中下游、沱江、湟水河、三峡库区等流域的智慧水利和智慧环境管理中进行了应用，为数字孪生流域四预的预测、预警、预演、预案提供支撑。

②发明了基于通量贡献的水污染定量溯源技术，研发了城市水污染智能监测预警和溯源系列产品，入选2021和2022年的武汉市生态环境保护实用技术指导目录。

   招生方向：地图学与地理信息系统、地理科学、电子信息、资源与环境、环境科学、环境工程、水文学等。

   授课类型：地理信息系统、时空大数据分析与挖掘、自然地理学、生态地理学、水文学、环境科学等；目前主讲时空大数据分析与挖掘等课程。

主持的课题

1 纵向科研课题

[1]  湖北省教育厅科学技术研究项目：城市水污染智能识别与预警研究（编号B2023244)，项目负责人，时间2024年1月-2025年12月；

[2]  湖北省自然科学基金：流域水文模型空间离散尺度效应及尺度优化（编号2024AFD371），项目负责人，时间2024年3月-2026年3月；

[3]    湖北省重大科技专项：长江中游典型水域生态环境数字孪生关键技术与示范，（编号2023BCA003-2），课题负责人，时间2023年1月-2025年12月；

[4]    浙江省自然科学基金：平原河网区水利设施联合调度对水动力水质的影响及其调度优化研究（编号LZJWY23E090006），项目负责人，时间2023年1月-2024年4月；

[5]    国家自然科学基金：尾矿库溃坝重金属大尺度迁移机理及其水污染风险快速评估（编号D070801），项目负责人，时间2019年1月-2021年12月；

[6]    中国博士后科学基金：基于大数据的河流突发污染事故智能化模拟预测研究（课题编号：2016M602364），项目负责人，2016年11月-2018年3月；

2 主持的横向项目

[1]  黄河上游水源涵养区防洪工程建设对生态环境影响研究，委托单位：甘肃省水利厅水利工程建设造价与规费管理中心，2024年

[2]  四川省重点小流域水文驱动-污染物迁移模型项目，委托单位：四川省生态环境监测总站，2023年

[3]    长江生态环境保护修复联合研究二期项目课题，委托单位：湖北省生态环境科学研究院（省生态环境工程评估中心），2023年

[4]    龙感湖流域分析数据购置，委托单位：湖北省生态环境科学研究院（省生态环境工程评估中心），2022年

[5]    贵阳乌江供水工程（东风水库引水）地下水环境影响评价专题报告，委托单位：长江水资源保护科学研究所，2021年

[6]    基于人工智能的突发水污染事故预警系统，委托单位：湖北亿立能科技股份有限公司，2021年

[7]    基于流域精细化管理需求的水环境模型定量分析研究，委托单位：生态环境部环境规划院，2020年

[8]    长江典型流域水环境模型应用研究，委托单位：生态环境部环境规划院，2019年

[9]    云南大理州桃源水库补水工程地下水环境影响评价专题，委托单位：长江水资源保护科学研究所，2019年

[10] 安徽省菜子湖地形测绘，委托单位：长江水资源保护科学研究所 ，2018年

3 主持的教学课题

[1] 教育部产学合作协同育人课题，面向新工科的时空大数据课程研究与建设，项目负责人，2020年-2021年。

[2] 教育部产学合作协同育人课题：时空大数据分析实习实训基地建设，项目负责人，2021年-2022年。

[3] 中国地质大学（武汉）本科教学改革项目，基于科研反哺教学的《时空大数据分析与挖掘》教学探索与实践，项目负责人，2022年至今。

研究成果与奖励

1 近年发表的论文

l  SCI一区10篇

[1]    Lin, Z., Liu, Q., Fang, P., Zhao, Y., Chen, R., Wang, Y*. The evolution patterns and driving factors of urban domestic water pollution utilizing China’s two national pollution source surveys. Journal of Cleaner Production, 2024, 144362.

[2]    Wang, X., Yang, Y., Wan, J., Chen, Z., Wang, N., Guo, Y., Wang, Y*. Water quality variation and driving factors quantitatively evaluation of urban lakes during quick socioeconomic development. Journal of Environmental Management, 2023 , 344, 118615.

[3]    Wang, Y., Ding, X., Chen, Y., Zeng, W., Zhao, Y. Pollution source identification and abatement for water quality sections in Huangshui River basin, China. Journal of Environmental Management, 2023, 344, 118326.

[4]    Wang, Yonggui, Qiang Li, Wanshun Zhang, Shaofei Wang, and Hong Peng. Pollutants Removal Efficiency Assessment of Constructed Subsurface Flow Wetlands in Lakes with Numerical Models. Journal of Hydrology, 2021, 598(04):126289.

[5]    Bai, Hui, Yan Chen, Yonggui Wang*, Zhen Song, Hongjin Tong, Yao Wei, Qing Yu, Ziyi Xu, and Shuihua Yang. Contribution Rates Analysis for Sources Apportionment to Special River Sections in Yangtze River Basin. Journal of Hydrology,2021, 600:126519.

[6]    Wang, Yonggui, Yinqun Yang, Xiaolong Chen, Bernard A. Engel, and Wanshun Zhang*. The Moving Confluence Route Technology with WAD Scheme for 3D Hydrodynamic Simulation in High Altitude Inland Waters. Journal of Hydrology,2018, 559:411–27.

[7]    Wang, Yonggui, Qiang Li, Wanshun Zhang, Shan Hu, and Hong Peng. The Architecture and Application of an Automatic Operational Model System for Basin Scale Water Environment Management and Design Making Supporting. Journal of Environmental Management, 2021 290:112577.

[8]    Xu, Jing, Min Xu, Yanxin Zhao, Shaofei Wang, Minghui Tao, and Yonggui Wang*. Spatial-Temporal Distribution and Evolutionary Characteristics of Water Environment Sudden Pollution Incidents in China from 2006 to 2018. Science of the Total Environment, 2021, 801:149677.

[9]    Wang, Yonggui, Bernard A. Engel, Panpan Huang, Hong Peng, Xiao Zhang, Meiling Cheng, and Wanshun Zhang*. 2018. Accurately Early Warning to Water Quality Pollutant Risk by Mobile Model System with Optimization Technology. Journal of Environmental Management 208:122–33.

[10] Wang, Yonggui, Wanshun Zhang*, Yanxin Zhao, Hong Peng, and Yingyuan Shi. Modelling Water Quality and Quantity with the Influence of Inter-Basin Water Diversion Projects and Cascade Reservoirs in the Middle-Lower Hanjiang River. Journal of Hydrology, 2016, 541:1348–62.

l  SCI二区4篇

[1]    Xie, L. , Zhao, Y. , Fang, P. , Cheng, M. , Chen, Z. Wang, Y*. A novel operational water quality mobile prediction system with LSTM-Seq2Seq model. Environmental Modelling & Software,185: 2025, 106290.

[2]    Yang, L., Wang, Y., Wang, Y., Wang, S., Yue, J., Guan, G. Water quality improvement project for initial rainwater pollution and its performance evaluation. Environmental Research, 2023, 237, 116987.

[3]    Wang, Yonggui, Yaxin Zhang, Yan Chen, Junjie Wang, Hui Bai, Bo Wu, Wei Li, and Shouwei Li. The Assessment of More Suitable Image Spatial Resolutions for Offshore Aquaculture Areas Automatic Monitoring Based On. Remote Sensing,2022, 14(13):1–11.

[4]    Wang, Yonggui, Wanshun Zhang*, Bernard A. Engel, Hong Peng, Larry Theller, Yingyuan Shi, and Shan Hu. A Fast Mobile Early Warning System for Water Quality Emergency Risk in Ungauged River Basins. Environmental Modelling and Software, 2015, 73:76–89.

l  SCI三区5篇

[1]    Zhao, N., Wang, Y*., Yang, J., Chen, R., Wang, X., Yang, Y. Early Warning of Sudden Water Pollution Accident Risks Based on Water Quality Models in the Three Gorges Dam Area. Water, 2024, 16(18), 2679.

[2]    Wang, Y., Song, Z., Bai, H., Tong, H., Chen, Y., Wei, Y., Yang, S. Scale effects of land use on river water quality: a case study of the Tuojiang River Basin, China. Environmental Science and Pollution Research, 2023, 30(16), 48002-48020.

[3]    Li, Q., Yang, Y., Yang, L., Wang, Y*. Comparative analysis of water quality prediction performance based on LSTM in the Haihe River Basin, China. Environmental Science and Pollution Research, 2023, 30(3), 7498-7509.

[4]    Wang, Yonggui, Yinqun Yang, Qiang Li, Yaxin Zhang, and Xiaolong Chen. Early Warning of Heavy Metal Pollution after Tailing Pond Failure Accident. Journal of Earth Science, 2022, 33(4):1047–55.

[5]    Guo, Y., Wang, Y*., Chen, X., Yang, S. Zoned strategy for water pollutant emissions of China based on spatial heterogeneity analysis. Environmental Science and Pollution Research, 2021, 28, 763-774.

l  中文核心9篇

[1]    陈瑞凯，康瑾，赵琰鑫，郭琰琪，徐晓林，王永桂*．2003—2024 年长江流域水质时空演变特征．中国环境科学，2025，45(4): 2171-2182.

[2]    徐晓林，柳强，杨珺，王永桂*. 沱江流域主要水质污染指标变化及驱动因子分析[J].人民长江, 2025, 56(5): 39-47.

[3]    丁雪连, 赵琰鑫, 陈岩, 王永桂*.基于通量贡献法的河流断面污染定量溯源[J].人民黄河, 2024(7)：104-111

[4]    杨寅群, 李子琪, 康瑾, 王永桂*, 黄晓, 孙一桐. 基于地理探测器的流域水污染影响因子分析. 环境科学与技术, 2023, 46(S01), 176-183.

[5]    陈小龙, 王小雨, 王永桂*. 基于陆面-管网耦合模型的城市排水系统评估. 人民长江, 2022, 53(11), 79-85.

[6]    陈奇良, 王永桂*, 江伟民, 夏炜, 孙艳涛. 水环境数值模型耦合技术及其研究进展. 人民长江, 2021, 52(6), 6.

[7]    杨水化, 彭正洪, 焦洪赞, 许静,王永桂*. 城市富营养化湖泊的外源污染负荷与贡献解析--以武汉市后官湖为例. 湖泊科学, 2020, 32(4), 941-951.

[8]    杨水化, 杨寅群, 许静,王永桂*. 武汉市后官湖水环境演变特征及其影响因素分析. 人民长江, 2020, 51(5), 7.

[9]     王永桂, 张潇, & 张万顺. 流域突发性水污染事故快速模拟与预警系统. 环境科学与技术, 2018, 41(7), 8.

2 授权发明专利

申请发明专利53项（授权29项），其中2018年以来授权专利14项。

（注：表中其他发明人为王永桂教授指导的学生） 

3 出版的教材&论著

[1]  王永桂、罗增良. 时空大数据分析与挖掘[M]，中国地质大学出版社，2025年3月（教材）

[2]    王永桂. 流域非点源模型（SWAT）实验指导书[M]，中国地质大学出版社，2023年12月（教材）

[3]    陈岩、王永桂、曾维华、赵琰鑫.流域水污染源解析与精细化管理[M]，化学工业出版社，2022年12月（专著）

4 获得的荣誉或奖励

[1]  2023年，武汉英才计划培育支持专项人才

[2]    2022年，安徽省科技厅，第五届长三角国际创新赛最佳解决方案三等奖，获奖项目名称：基于人工智能的水质预测预警技术

[3]    2022年，第五届职工创业创新比赛优秀创新奖，获奖项目名称：水环境智慧管控系统及其产业化

[4]    2020年，中国大坝工程学会科技进步特等奖，获奖项目名称：流域水环境水生态精准调控云计算关键技术及其应用

[5]    2020年、2021年，中国地质大学（武汉）优秀班主任，优秀学务指导，优秀大创指导老师等

            [6]    2023年，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院2022年度创新创业教育优秀指导老师

5 主要成果介绍

    时空大数据分析与挖掘教材

   《时空大数据分析与挖掘》是王永桂所著，由中国地质大学出版社于 2025 年 3 月出版的学术图书。本书为正 16K 平装本，共 240 千字，定价 46.00 元，汇聚作者团队多年教学与科研成果，系统呈现时空大数据分析与挖掘技术。

   全书共10章，第1章主要介绍数据和时空大数据的特征与发展；第2-3章，介绍时空大数据采集、存储、索引和查询。前三章讲解时空大数据分析和挖掘中的数据基础，重在介绍概念及其相关特征。第4章为时空大数据分析与挖掘的总论章节，抛开算法和技术，重点阐述时空数据分析的流程、数据预处理和模型评估的经典方法。第5-10章，围绕时空可视化、时空分类分析、时空聚类分析、时空趋势分析、时空关联分析和时空过程模拟，对典型的技术与算法原理进行介绍，是本书的重点和难点，更是课堂的主要内容。需要说明的是，基于神经网络的深度学习方法，无论是在分类还是趋势预测等中都有广泛的应用。为避免重复，本书按照章节顺序，将其放在第5章时空分类中进行介绍，并不表示深度学习方法只应用于时空分类分析。

本教材的相关配套资料见：https://mp.weixin.qq.com/s/tIqolR7C45ij_kU5-R18iw

其研究成果能在下述领域进行应用：

（1）水环境管理业务：黑臭水体治理、排污口论证、水资源论证、达标评估、陆源对水环境影响、水污染应急预警、水质评估、山洪内涝、水环境监控、水下地形监测、纳污能力分析、TMDL、规划评估、多目标优化等；

（2）水环境数值模型构建与应用：SWAT、SWMM、一二三维河流水库和湖泊水动力模型、水质模型、叶绿素模型、水温模型、海洋模型等；

（3）水环境信息系统：遥感解译、环境信息系统设计、水质管理系统、河长制系统、智慧水务系统等；

（4）其他：高性能计算、时空大数据、并行计算、人工智能图像识别领域。 

学生与发展

王永桂教授的学生主要从事生态环境大数据挖掘、水环境模拟与信息化、水污染整治与保护、水环境精细化管理、人工智能等方面的宏观研究，其研究方向紧随国家战略，立足于应用地理学技术、GIS技术、人工智能为国家生态环境保护提供支撑。学生毕业后既有较高的科研水平还有扎实的应用能力，能为国家水资源水环境开发利用、污染治理与生态修复、生态文明建设等提供支撑。

王永桂教授团队学生毕业后既能继续深造，输送到国外一流学府或国内北京大学、清华大学、武汉大学、中科院等一流环境科学研究单位，也受各流域管理机构（长江水利委员会、太湖局等）、各省市环境监测站、环保和水利部门、环科院、水科院、环规院、环境设计院，以及环境相关的公司的热烈欢迎，学生发展和就业前景十分广阔。

热烈欢迎有地理信息科学、自然地理学、人文地理学、遥感、水文、环境科学与工程、水生态、数学、软件、计算机科学与技术等背景的同学报考或交流学习。

热烈欢迎需要GIS、大数据、人工智能、环境影响评价、环境数值模型构建、水利工程评估、环境信息系统开发、水环境治理与整治规划、智慧水利智慧环保等方面需求的同仁合作和交流。

研究方向

曾获荣誉

其他联系方式

团队成员

团队名称：人工智能与大数据研究和应用组（AI组）

团队介绍：研究tensflow框架、研究深度学习理论和方法，研究网络爬虫、时空大数据挖掘技术；在水环境、医疗等领域进行应用。

团队名称：环境信息系统研发组（系统开发组）

团队介绍：基于GIS\软件工程等基本理论，开展环境管理服务与决策支持系统的设计和研发。

团队名称：水环境模型研究与应用组（模型组）

团队介绍：基于水环境数值模型，开展水环境的模拟、评估和预测，为水环境保护、治理、规划提供支撑。