完成灤河流域天空地遙感聯(lián)合試驗(yàn) 中國(guó)遙感技術(shù)進(jìn)入三維定量時(shí)代

中新網(wǎng)北京7月30日電 (記者 孫自法)中國(guó)20家單位最近合作完成天空地多尺度遙感聯(lián)合試驗(yàn)，在一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)成功獲取天—空—地一體化的多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)、航空遙感數(shù)據(jù)和地面配套數(shù)據(jù)，標(biāo)志著中國(guó)遙感技術(shù)進(jìn)入三維定量時(shí)代。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心7月30日向媒體發(fā)布消息說(shuō)，為研究復(fù)雜流域系統(tǒng)中土壤—植被多要素、多維度、多過(guò)程的遙感機(jī)理與方法，該中心牽頭的“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地球觀測(cè)與導(dǎo)航”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“面向國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的土壤—植被—冰雪三維遙感機(jī)理建模與定量反演技術(shù)”項(xiàng)目，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)遙感與數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“陸地水循環(huán)關(guān)鍵參量時(shí)空多尺度智慧化遙感”課題，近期在灤河流域的塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)、御道口牧場(chǎng)等地聯(lián)合開(kāi)展“灤河流域天空地多尺度遙感聯(lián)合試驗(yàn)”。

聯(lián)合試驗(yàn)由“灤河流域植被與土壤的三維遙感試驗(yàn)”“灤河流域植被與土壤的水分遙感試驗(yàn)”兩部分組成，前者主要聚焦生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)估中涉及的植被與土壤的三維結(jié)構(gòu)和分布特征，發(fā)展和檢驗(yàn)三維遙感機(jī)理建模以及植被分層葉面積、地上生物量、土壤有機(jī)質(zhì)和質(zhì)地等參數(shù)的國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星協(xié)同反演技術(shù)，由國(guó)家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院組織統(tǒng)籌；后者主要聚焦土壤—植被系統(tǒng)的水分和能量傳輸遙感機(jī)理，發(fā)展和檢驗(yàn)分層土壤溫濕度、葉片溫濕度、植被水勢(shì)、蒸散發(fā)等參量的反演方法，由中國(guó)科學(xué)院空天院組織統(tǒng)籌。

航空觀測(cè)包括有人機(jī)和無(wú)人機(jī)兩部分，其中有人機(jī)觀測(cè)基于中國(guó)科學(xué)院空天院新舟60遙感飛機(jī)，搭載三頻段(Ku/K/Ka)全極化掃描微波輻射計(jì)、三頻段(L/S/C)多角度一維綜合孔徑成像微波輻射計(jì)以及機(jī)載激光掃描儀系統(tǒng)、全譜段高光譜成像儀共4種航空載荷進(jìn)行中尺度同步觀測(cè)；無(wú)人機(jī)觀測(cè)則覆蓋L波段被動(dòng)微波輻射計(jì)、熱紅外成像儀、多光譜相機(jī)、激光雷達(dá)等多種手段進(jìn)行小尺度協(xié)同觀測(cè)。

地面觀測(cè)包括地面同步采樣、地面調(diào)查采樣、固定觀測(cè)試驗(yàn)三部分，其中，地面同步采樣按照樣區(qū)(500×500米)—樣方(30×30米)—樣點(diǎn)分級(jí)采樣方案，針對(duì)試驗(yàn)區(qū)的典型森林、農(nóng)田、草地、裸地等地物，開(kāi)展土壤溫濕度、地表溫度、植被水分等參量的飛行同步測(cè)量，覆蓋樣區(qū)40塊、樣點(diǎn)360個(gè)，共計(jì)實(shí)地測(cè)量8次，采集土壤樣本400余份，植被樣本1000余份；地面調(diào)查采樣涉及激光雷達(dá)掃描樣方60余個(gè)，土壤質(zhì)地與有機(jī)質(zhì)樣本400余份，地表粗糙度300余次、植被水勢(shì)400余次，植被光譜測(cè)量15000余次；固定觀測(cè)試驗(yàn)涵蓋地基微波輻射觀測(cè)試驗(yàn)、植被和土壤溫度觀測(cè)試驗(yàn)、分層土壤溫濕度密集觀測(cè)試驗(yàn)等內(nèi)容。

本次聯(lián)合試驗(yàn)由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任雷洋研究員擔(dān)任總指揮，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心施建成研究員、中國(guó)科學(xué)院空天院賈立研究員、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所李增元研究員、南京大學(xué)肖鵬峰教授等專(zhuān)家組成科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)。

施建成介紹說(shuō)，遙感技術(shù)作為地球系統(tǒng)科學(xué)中不可或缺的工具，通過(guò)獲取地球表面信息，為環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源管理、災(zāi)害預(yù)警等提供重要支持。然而，傳統(tǒng)遙感技術(shù)主要集中在地物的二維空間特征和時(shí)空變化分析上，對(duì)于復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中土壤和植被的三維結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化的精確描述能力有限。此次聯(lián)合試驗(yàn)的目的就在于突破傳統(tǒng)遙感在二維空間觀測(cè)的限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤、植被等生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的三維定量反演，為觀測(cè)和理解復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量循環(huán)過(guò)程提供新的方法和數(shù)據(jù)支持。

雷洋指出，土壤和植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)往往隨深度變化而不同，這種三維分布特征對(duì)于水循環(huán)、碳儲(chǔ)存等過(guò)程至關(guān)重要。植被的三維結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，從森林的林冠到灌木的分支，再到草地的地面覆蓋，不同層次的葉面積、生物量等物理屬性存在顯著差異，每一層的結(jié)構(gòu)和功能都對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、碳循環(huán)等產(chǎn)生重要影響，而此前，遙感技術(shù)尚未有效解決如此復(fù)雜的三維信息提取和定量分析問(wèn)題。

聯(lián)合試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)表示，本次聯(lián)合試驗(yàn)成果，將為分層土壤和復(fù)雜植被的三維遙感建模、土壤理化屬性的精準(zhǔn)反演、分層土壤溫濕度的協(xié)同反演、植被溫濕度的創(chuàng)新反演、分層葉面積指數(shù)的聯(lián)合反演、地上生物量的三維探測(cè)提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)服務(wù)多源國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)協(xié)同處理、植被和土壤三維遙感機(jī)理建模和定量反演、天空地一體化遙感產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)，為眾多國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的新型載荷觀測(cè)數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用提供技術(shù)支撐，為構(gòu)建先進(jìn)的三維生態(tài)感知衛(wèi)星監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體系和完善高效的天空地一體化產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估方法，提供綜合實(shí)踐應(yīng)用案例。(完)

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