完成灤河流域天空地遙感聯合試驗 中國遙感技術進入三維定量時代

中新網北京7月30日電 (記者 孫自法)中國20家單位最近合作完成天空地多尺度遙感聯合試驗，在一個月的時間內成功獲取天—空—地一體化的多源衛星數據、航空遙感數據和地面配套數據，標誌著中國遙感技術進入三維定量時代。

中國科學院國家空間科學中心7月30日向媒體發佈消息説，為研究複雜流域系統中土壤—植被多要素、多維度、多過程的遙感機理與方法，該中心&&的“十四五”國家重點研發計劃“地球觀測與導航”重點專項“面向國産衛星的土壤—植被—冰雪三維遙感機理建模與定量反演技術”項目，聯合中國科學院空天資訊創新研究院(空天院)遙感與數字地球重點實驗室承擔的國家自然科學基金重大項目“陸地水迴圈關鍵參量時空多尺度智慧化遙感”課題，近期在灤河流域的塞罕壩機械林場、禦道口牧場等地聯合開展“灤河流域天空地多尺度遙感聯合試驗”。

聯合試驗由“灤河流域植被與土壤的三維遙感試驗”“灤河流域植被與土壤的水分遙感試驗”兩部分組成，前者主要聚焦生態系統品質評估中涉及的植被與土壤的三維結構和分佈特徵，發展和檢驗三維遙感機理建模以及植被分層葉面積、地上生物量、土壤有機質和質地等參數的國産衛星協同反演技術，由國家林業和草原局林草調查規劃院組織統籌；後者主要聚焦土壤—植被系統的水分和能量傳輸遙感機理，發展和檢驗分層土壤溫濕度、葉片溫濕度、植被水勢、蒸散發等參量的反演方法，由中國科學院空天院組織統籌。

航空觀測包括有人機和無人機兩部分，其中有人機觀測基於中國科學院空天院新舟60遙感飛機，搭載三頻段(Ku/K/Ka)全極化掃描微波輻射計、三頻段(L/S/C)多角度一維綜合孔徑成像微波輻射計以及機載鐳射掃描器系統、全譜段高光譜成像儀共4種航空載荷進行中尺度同步觀測；無人機觀測則覆蓋L波段被動微波輻射計、熱紅外成像儀、多光譜相機、鐳射雷達等多種手段進行小尺度協同觀測。

地面觀測包括地面同步採樣、地面調查採樣、固定觀測試驗三部分，其中，地面同步採樣按照樣區(500×500米)—樣方(30×30米)—樣點分級採樣方案，針對試驗區的典型森林、農田、草地、裸地等地物，開展土壤溫濕度、地表溫度、植被水分等參量的飛行同步測量，覆蓋樣區40塊、樣點360個，共計實地測量8次，採集土壤樣本400余份，植被樣本1000余份；地面調查採樣涉及鐳射雷達掃描樣方60余個，土壤質地與有機質樣本400余份，地表粗糙度300余次、植被水勢400余次，植被光譜測量15000余次；固定觀測試驗涵蓋地基微波輻射觀測試驗、植被和土壤溫度觀測試驗、分層土壤溫濕度密集觀測試驗等內容。

本次聯合試驗由中國科學院國家空間科學中心微波遙感技術重點實驗室副主任雷洋研究員擔任總指揮，中國科學院國家空間科學中心施建成研究員、中國科學院空天院賈立研究員、中國林業科學研究院資源資訊研究所李增元研究員、南京大學肖鵬峰教授等專家組成科學指導委員會。

施建成介紹説，遙感技術作為地球系統科學中不可或缺的工具，通過獲取地球表面資訊，為環境監測、資源管理、災害預警等提供重要支援。然而，傳統遙感技術主要集中在地物的二維空間特徵和時空變化分析上，對於複雜的生態系統中土壤和植被的三維結構及其動態變化的精確描述能力有限。此次聯合試驗的目的就在於突破傳統遙感在二維空間觀測的限制，實現對土壤、植被等生態系統關鍵參數的三維定量反演，為觀測和理解複雜生態系統的物質和能量迴圈過程提供新的方法和數據支援。

雷洋指出，土壤和植被是陸地生態系統的重要組成部分，土壤的物理和化學性質往往隨深度變化而不同，這種三維分佈特徵對於水迴圈、碳儲存等過程至關重要。植被的三維結構更為複雜，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，每一層的結構和功能都對生態系統的生産力、碳迴圈等産生重要影響，而此前，遙感技術尚未有效解決如此複雜的三維資訊提取和定量分析問題。

聯合試驗團隊表示，本次聯合試驗成果，將為分層土壤和複雜植被的三維遙感建模、土壤理化屬性的精準反演、分層土壤溫濕度的協同反演、植被溫濕度的創新反演、分層葉面積指數的聯合反演、地上生物量的三維探測提供基礎研究數據支撐，同時服務多源國産衛星遙感數據協同處理、植被和土壤三維遙感機理建模和定量反演、天空地一體化遙感産品真實性檢驗，為眾多國産衛星的新型載荷觀測數據處理和應用提供技術支撐，為構建先進的三維生態感知衛星監測産品體系和完善高效的天空地一體化産品品質評估方法，提供綜合實踐應用案例。(完)

來源：中新網