中新網(wǎng)北京8月1日電 (記者 孫自法)中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)8月1日向媒體發(fā)布消息說(shuō)，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——航空遙感系統(tǒng)近日在河北省塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)、御道口牧場(chǎng)等地組織實(shí)施“植被與土壤的水分遙感試驗(yàn)”，順利完成國(guó)際上首次基于航空平臺(tái)開(kāi)展土壤—植被—大氣連續(xù)體水分透視遙感試驗(yàn)。
這項(xiàng)試驗(yàn)由中國(guó)科學(xué)院空天院聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心、國(guó)家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院等單位開(kāi)展，也是“灤河流域天空地多尺度遙感聯(lián)合試驗(yàn)”的重要組成部分。
參與本次試驗(yàn)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施航空遙感系統(tǒng)與試驗(yàn)人員。中國(guó)科學(xué)院空天院/供圖中國(guó)科學(xué)院空天院遙感與數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任胡斯勒?qǐng)D研究員指出，植被在陸—?dú)忾g的水分傳輸中扮演著重要角色，不僅是陸地水資源的蓄水池，也是大自然的抽水機(jī)。傳統(tǒng)上，土壤—植被—大氣的水分傳輸研究局限于微觀的點(diǎn)尺度，這限制了學(xué)界對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)水分平衡的理解，迫切需要發(fā)展能夠在更大空間尺度上進(jìn)行觀測(cè)的現(xiàn)代技術(shù)手段。
本次透視遙感試驗(yàn)主要是利用微波技術(shù)，微波的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光和熱紅外波長(zhǎng)更長(zhǎng)，具有很強(qiáng)的穿透能力，可以穿過(guò)云層和植被，即使在夜間和陰雨天也能正常工作。此外，不同波段的微波與植被的不同部位有著不同的相互作用機(jī)制，比如長(zhǎng)波段更能深入觀測(cè)到植被的莖干部分，而短波段則更適合觀測(cè)植被的冠層和葉片。
土壤—植被—大氣連續(xù)體水分透視遙感原理。中國(guó)科學(xué)院空天院/供圖中國(guó)科學(xué)院空天院遙感與數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙天杰研究員介紹說(shuō)，此次遙感試驗(yàn)采用從L波段至Ka波段的多通道微波協(xié)同觀測(cè)，這是一種透視觀測(cè)的技術(shù)，就像醫(yī)生通過(guò)使用CT掃描診斷人體內(nèi)部病情一樣。研究人員可以深入觀察植物內(nèi)部的水分狀態(tài)和分布，詳細(xì)解析從土壤到植被莖干再到冠層和大氣的整個(gè)水分傳輸過(guò)程。這不僅有助于從植物生理過(guò)程深入理解植被的生長(zhǎng)與死亡機(jī)制，還能揭示生態(tài)系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)水分脅迫的變化。
科研團(tuán)隊(duì)利用由中國(guó)科學(xué)院航空遙感中心建設(shè)和運(yùn)行的航空遙感系統(tǒng)搭載的三頻段(L/S/C)多角度成像微波輻射計(jì)、三頻段(Ku/K/Ka)全極化掃描微波輻射計(jì)、機(jī)載激光掃描儀系統(tǒng)以及全譜段高光譜成像儀4種航空載荷，對(duì)目標(biāo)區(qū)域森林、農(nóng)田和草地等實(shí)施精準(zhǔn)觀測(cè)。
中國(guó)科學(xué)院航空遙感中心主任潘潔研究員表示，航空遙感系統(tǒng)是以國(guó)產(chǎn)新舟60飛機(jī)為基礎(chǔ)、綜合集成6種對(duì)地觀測(cè)窗口的國(guó)家級(jí)航空遙感系統(tǒng)，是中國(guó)目前綜合能力最強(qiáng)的航空遙感平臺(tái)。本次試驗(yàn)搭載的機(jī)載三頻段多角度成像微波輻射計(jì)，為中國(guó)自主研制的一維綜合孔徑微波輻射計(jì)，這臺(tái)新型微波輻射計(jì)具有更高的空間分辨率，能夠精準(zhǔn)捕捉植被和土壤內(nèi)部的含水量，標(biāo)志著中國(guó)航空遙感系統(tǒng)同時(shí)具備不同成像體制的多波段、全極化被動(dòng)微波觀測(cè)能力。
與有人機(jī)遙感同步，科研人員還使用無(wú)人機(jī)搭載微波輻射計(jì)、熱紅外成像儀、多光譜相機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行了更精細(xì)尺度的協(xié)同觀測(cè)。同時(shí)，在地面關(guān)鍵樣區(qū)開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)序的地基微波輻射觀測(cè)試驗(yàn)、土壤溫濕度加密觀測(cè)試驗(yàn)、葉片等效水厚度同步測(cè)量試驗(yàn)、植物莖葉水勢(shì)測(cè)定試驗(yàn)等工作。通過(guò)這些多層次的觀測(cè)手段，形成衛(wèi)星遙感、有人機(jī)遙感、無(wú)人機(jī)遙感和地面遙感的多尺度觀測(cè)體系。
本次試驗(yàn)中，無(wú)人機(jī)、地基微波輻射計(jì)協(xié)同觀測(cè)。中國(guó)科學(xué)院空天院/供圖中國(guó)科學(xué)院空天院研究團(tuán)隊(duì)表示，本次試驗(yàn)獲取的天空地一體化數(shù)據(jù)，將用于發(fā)展和檢驗(yàn)時(shí)空多尺度的土壤水分、植被水分、植被水勢(shì)、大氣水汽和蒸散發(fā)等陸地水循環(huán)關(guān)鍵參量的智慧化遙感方法，進(jìn)而通過(guò)空天技術(shù)手段捕捉植物內(nèi)部的水分狀態(tài)變化，理解土壤水分供應(yīng)和大氣水分需求之間的復(fù)雜相互作用關(guān)系。
此外，這項(xiàng)研究工作還將為陸地水資源衛(wèi)星、海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星等國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的新型載荷觀測(cè)數(shù)據(jù)處理和創(chuàng)新應(yīng)用提供技術(shù)支撐，為評(píng)估“森林是水庫(kù)”的生態(tài)服務(wù)功能，進(jìn)一步提升森林的土壤儲(chǔ)水量和水分生產(chǎn)力，增加水資源的涵養(yǎng)和調(diào)蓄能力提供科學(xué)依據(jù)。(完)