Chapter 3 研究生培养计划

3.1 研究方向

本研究组总体科研方向请参看：1.1.1节。

本组各成员的研究方向都应当是显著不同的。

学生的研究方向主要有两个因素确定：

1. 学生个人兴趣；
2. 本组项目状况。

对于“科研方向选择”的几条建议：

1. 选择和放弃之前，一定要充分了解它。
2. 难易是相对的。例如：有的领域没人做，A觉得是因为难而无人做，B觉得无人做才容易出结果。有的领域已经有很成熟的分析/模拟流程，A觉得好上手容易做，B觉得已经做烂的事情，再怎么深入也只能是步人后尘，难以独树一帜。
3. 热情是好事，但必须脚踏实地一步一步走出来。
4. 空话、大话很容易说，但是科研要求你知道研究内容中几乎所有细节。你要做到每个细节都计算过、了解过、思考过。

3.2 时间表

时间点	学业时间	任务	任务目标
-12个月	入学前一年	文献阅读；参与项目；补课；学软件	熟悉科研环境和流程
-6个月	入学前半年	文献阅读；参与项目；补课；学软件	掌握软件
0-6月	入学	文献阅读；完成必修课；参与项目	充分了解研究方向
7-12月	入学1年	文献阅读；完成必修课；参与项目	确认研究方向
13-18月	入学1.5年	研究综述；试验设计	形成综述文章
19-24月	入学2年	开展研究、试验、分析；撰写论文	完成试验，发表论文
25-30月	入学2.5年	总结试验，撰写论文；开展改进试验	毕业论文
31-36月	临近毕业	完成毕业论文、送审、答辩	学位:-)

3.3 年度考核

本组成员需每年完成以下任务任务：

1. 文献阅读6篇（5分）
   • 有价值英文文献；
   • 写成阅读文章发于本组公众号，质量获得审核可得分；
   • 使用标准PPT，在组会汇报（30分钟）；
2. 参加学术会议1次（5分）
   • 国内正式学术会议， 在会议做口头报告；
   • 会议汇报内容为在本组的研究内容；
   • 汇报PPT至少在会议前14天以上完成，并通过PI审核；
   • 全程参会， 参会做笔记，会后做总结；
   • 材料齐全，会议费用可全额报销。
3. 发表学术论文1篇（10分）
   • 核心以上期刊发表学术论文
   • 本研究所为第一署名单位，本组PI为通讯作者，本组项目为第一资助。

年底考核中，每个积分可获得100元奖金，若年底考核超过20分，额外奖励5个积分。 完成任务过程，凡涉嫌“抄袭”等学术不断行为，请直接退学或离开本研究组。

3.4 学习材料

3.4.1 课程推荐

• 地理信息系统导论
  • 掌握有关空间栅格/矢量数据的区别、格式和读写方法；
  • 熟练掌握空间数据处理、数据分析、数据投影；
  • 熟练掌握水文有关的空间数据；
  • 能够利用DEM生成流域边界和河网，了解D8等算法。
• 水文学导论
  • 深入理解流域水循环；
  • 掌握降雨、蒸散发、入渗、产流、汇流和地下水为物理过程；
  • 了解水文统计和水文模型；
  • 掌握水文分析的基本方法和流程。
• 地下水力学
  • 掌握基本的地下水的基本概念，如土壤孔隙度、含水量、水力学传导度、承压/非承压地下水、Duipuit Assumption；
  • 掌握地下水力学的重要公式，贝努力方程、达西定律、理查兹方程、van Genuchten方程；
  • 能够熟练建立/推导承压和非承压地下水的控制方程。
• 地学中的数值方法（有限差分、有限元）
  • 掌握数值方法的基本原理；
  • 掌握从泰勒展开式到一阶、二阶精度有限差分方法的推导/证明过程；
  • 明确理解数值方法的稳定性、收敛性、一致性的含义和影响；
  • 掌握CFL条件的计算和证明方法；
  • 能够编程数值方法求解简单的对流扩散方程。
• 气象与气候学
  • 了解基本的气象要素的含义和观测方法；
  • 理解水和能量在气候/气象过程中的运动规律；
  • 熟练掌握气象和气候学的基础控制方程。
• R/Python
  • 基本操作(安装、扩展包安装)
  • 能够使用R/Python读取各种类型数据(shapefile, GeoTiff，HDF, NetCDF等)；
  • 熟练掌握数据分析功能(基本统计、数据挖掘、空间数据处理/分析、简单爬虫)；
  • 熟练掌握做图功能（ggplot, rgl等）。

3.4.2 必读书籍

• Beven, K., 2012. Rainfall-Runoff Modelling: The Primer: Second Edition, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK. https://doi.org/10.1002/9781119951001
• Sorooshian, S., Hsu, K.-L., Coppola, E., Tomassetti, B., Verdecchia, M., Visconti, G. (Eds.), 2008. Hydrological Modelling and the Water Cycle, Water Science and Technology Library. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-77843-1
• 威尔·布鲁萨 著，王忠静，梁友，耿国婷 译. 2017. 水文学导论. 气象出版社. 北京
• 徐宗学, 2009. 水文模型. 科学出版社, 北京.
• 贾仰文, 王浩, 倪广恒, 2005. 分布式流域水文模型原理与实践. 中国水利水电出版社, 北京.
• Kang-tsung Chang 著，陈健飞 等 译. 2019. 地理信息系统导论. 科学出版社. 北京.
• McDonnell, J.J., 2019. Navigating an Academic Career, Special Publications. Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119642206

3.4.3 必读文献

• Herman, I. Following the law. Nature 445, 228 (2007). https://doi.org/10.1038/nj7124-228a
• Schwartz, M. A. (2008). The importance of stupidity in scientific research. Journal of Cell Science, 121(11), 1771. https://doi.org/10.1242/jcs.033340
• Shu, L., Ullrich, P. A., & Duffy, C. J. (2020). Simulator for Hydrologic Unstructured Domains (SHUD v1.0): numerical modeling of watershed hydrology with the finite volume method. Geoscientific Model Development, 13(6), 2743–2762. https://doi.org/10.5194/gmd-13-2743-2020
• 舒乐乐, 陈昊, 孟宪红, 常燕, 胡立堂, 王文科, et al. (2024). 地表-地下过程耦合的数值水文模型综述. 中国科学：地球科学, 54(5), 1484–1505. https://doi.org/10.1360/SSTe-2022-0420
• Duffy, C. J. (2017). The terrestrial hydrologic cycle: an historical sense of balance. WIREs Water, 4(4), e1216. https://doi.org/10.1002/wat2.1216

3.5 学术训练

3.5.1 ABT句子结构

ABT句子结构是：…… and ……， but ……, therefore ……。

中文句式为： ……，并且……, 但是……，因此……。

举例

• 山洪研究
  • 气候变化导致山洪等灾害越来越严重，
  • 同时山洪带来的生命财产损失也越来越受关注，
  • 但是当前山洪灾害预警的时间和空间准确性远远不能满足人民和社会的需求，
  • 因此我们的的目标是提高山洪的预见期、预警时间精度和空间位置准确性。
• 模型开发：
  • 水文模型能够解析气候变化对流域水文和湖泊的贡献，
  • 同时古气候研究需要模型来解释湖泊水位的历史变化，
  • 但是古气候数据无法满足现有水文模型对日/小时尺度的气象驱动数据的需求，
  • 因此开发万年尺度、体现冰川、积雪、植被影响下的流域水文和湖泊动态的水文模型非常必要。

3.5.2 一句话总结

• 用一句话总结自己的研究内容
• 用一句话说明白自己研究的问题

3.5.3 作图与解释

3.5.4 DTM作图方法

Discover-Transform-Method作图方法

3.5.5 精炼书写原则

*以下内容参考源: Utah Valley University Writing Center (www.uvu.edu/writingcenter)

Writing with concision means intentionally using language and sentence structure to improve clarity and cut excess or unnecessary elements. Listed below are strategies you can use to make your writing more concise. Remember to always work with your audience and assignment in mind.

• Limit Modifying Phrases (减少修饰短语)

  Eliminate phrases that modify the noun if they do not clarify the meaning of the sentence or if they include unnecessary information.

  • Wordy: The dishwasher in the kitchen is broken.
  • Concise: The dishwasher is broken.

• Minimize Prepositional Phrases （减少介词从句）

  Avoid unnecessary prepositional phrases (preposition plus a noun).

  • Wordy: The assignment on writing about discourse communities is due on Friday.
  • Concise: The discourse community writing assignment is due by Friday.

• Avoid Unnecessary Relative Clauses（避免不必要的从句）

  Relative clauses beginning with that, who, and which should be changed to short phrases, or deleted.

  • Wordy: The candidate who ran for president was likeable.
  • Concise: The presidential candidate was likeable.

• Reword Infinitive Phrases（少用不及物动词）

  Eliminate infinitive phrases (to plus a verb) by using another form of the verb.

  • Wordy: The shortage of essential items has caused customers to become dissatisfied.
  • Concise: The shortage of essential items has dissatisfied customers.

• Modify Other Phrases （能用一个字，决不用两个字）

  Change wordy phrases into single words or direct expressions when possible.

  • Wordy: At this point in time, add the eggs to the mixture.
  • Concise: Now, add the eggs to the mixture.

• Use Active Voice（使用主动语态）

  Avoid passive-voice phrases by changing them to active voice.

  • Wordy: An account was created by Emma Garcia last week.
  • Concise: Emma Garcia created an account last week.

• Eliminate Extra or Empty Words (删除空洞词，用精确词)

  Use one word that captures the main idea instead of multiple words that approximate it.

  • Wordy: The view was pretty, nice, andinteresting`.

  • Concise: The view was breathtaking.

• Avoid Inflated Writing（避免浮夸）

  Use common and precise language whenever possible. Using overly academic language to impress readers often makes writing sound inflated.

  • Wordy: My sanguineous professor disesteemed my election of “grandiloquent.”

  • Concise: My wise professor disapproved of my choice of big words.

• Avoid Nominalization（避免“动词名词化”）

  Nominalization occurs when a verb functions as a noun. Avoid this by using one active verb instead.

  • Wordy: The employee made the decision to quit their job.

  • Concise: The employee decided to quit their job.

• Omit Redundant Word Pairs（避免重复含义）

  When using word pairs, look to see if both words are necessary. （如果关键词已经包含修饰词的含义，则直接删除修饰词）

  • Wordy: This gift is an unexpected surprise.

  • Concise: This gift is a surprise. （surprise已经包含了unexprected——意想不到的含义。）