中新網(wǎng)北京8月1日電 (記者 孫自法)中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)8月1日向媒體發(fā)布消息說，國家重大科技基礎設施——航空遙感系統(tǒng)近日在河北省塞罕壩機械林場、御道口牧場等地組織實施“植被與土壤的水分遙感試驗”，順利完成國際上首次基于航空平臺開展土壤—植被—大氣連續(xù)體水分透視遙感試驗。
這項試驗由中國科學院空天院聯(lián)合中國科學院國家空間科學中心、國家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院等單位開展，也是“灤河流域天空地多尺度遙感聯(lián)合試驗”的重要組成部分。
參與本次試驗的國家重大科技基礎設施航空遙感系統(tǒng)與試驗人員。中國科學院空天院/供圖中國科學院空天院遙感與數(shù)字地球重點實驗室主任胡斯勒圖研究員指出，植被在陸—氣間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。傳統(tǒng)上，土壤—植被—大氣的水分傳輸研究局限于微觀的點尺度，這限制了學界對整個生態(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行觀測的現(xiàn)代技術手段。
本次透視遙感試驗主要是利用微波技術，微波的波長比可見光和熱紅外波長更長，具有很強的穿透能力，可以穿過云層和植被，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制，比如長波段更能深入觀測到植被的莖干部分，而短波段則更適合觀測植被的冠層和葉片。
土壤—植被—大氣連續(xù)體水分透視遙感原理。中國科學院空天院/供圖中國科學院空天院遙感與數(shù)字地球重點實驗室趙天杰研究員介紹說，此次遙感試驗采用從L波段至Ka波段的多通道微波協(xié)同觀測，這是一種透視觀測的技術，就像醫(yī)生通過使用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，詳細解析從土壤到植被莖干再到冠層和大氣的整個水分傳輸過程。這不僅有助于從植物生理過程深入理解植被的生長與死亡機制，還能揭示生態(tài)系統(tǒng)如何應對水分脅迫的變化。
科研團隊利用由中國科學院航空遙感中心建設和運行的航空遙感系統(tǒng)搭載的三頻段(L/S/C)多角度成像微波輻射計、三頻段(Ku/K/Ka)全極化掃描微波輻射計、機載激光掃描儀系統(tǒng)以及全譜段高光譜成像儀4種航空載荷，對目標區(qū)域森林、農(nóng)田和草地等實施精準觀測。
中國科學院航空遙感中心主任潘潔研究員表示，航空遙感系統(tǒng)是以國產(chǎn)新舟60飛機為基礎、綜合集成6種對地觀測窗口的國家級航空遙感系統(tǒng)，是中國目前綜合能力最強的航空遙感平臺。本次試驗搭載的機載三頻段多角度成像微波輻射計，為中國自主研制的一維綜合孔徑微波輻射計，這臺新型微波輻射計具有更高的空間分辨率，能夠精準捕捉植被和土壤內(nèi)部的含水量，標志著中國航空遙感系統(tǒng)同時具備不同成像體制的多波段、全極化被動微波觀測能力。
與有人機遙感同步，科研人員還使用無人機搭載微波輻射計、熱紅外成像儀、多光譜相機等設備，進行了更精細尺度的協(xié)同觀測。同時，在地面關鍵樣區(qū)開展長時序的地基微波輻射觀測試驗、土壤溫濕度加密觀測試驗、葉片等效水厚度同步測量試驗、植物莖葉水勢測定試驗等工作。通過這些多層次的觀測手段，形成衛(wèi)星遙感、有人機遙感、無人機遙感和地面遙感的多尺度觀測體系。
本次試驗中，無人機、地基微波輻射計協(xié)同觀測。中國科學院空天院/供圖中國科學院空天院研究團隊表示，本次試驗獲取的天空地一體化數(shù)據(jù)，將用于發(fā)展和檢驗時空多尺度的土壤水分、植被水分、植被水勢、大氣水汽和蒸散發(fā)等陸地水循環(huán)關鍵參量的智慧化遙感方法，進而通過空天技術手段捕捉植物內(nèi)部的水分狀態(tài)變化，理解土壤水分供應和大氣水分需求之間的復雜相互作用關系。
此外，這項研究工作還將為陸地水資源衛(wèi)星、海洋鹽度探測衛(wèi)星等國產(chǎn)衛(wèi)星的新型載荷觀測數(shù)據(jù)處理和創(chuàng)新應用提供技術支撐，為評估“森林是水庫”的生態(tài)服務功能，進一步提升森林的土壤儲水量和水分生產(chǎn)力，增加水資源的涵養(yǎng)和調(diào)蓄能力提供科學依據(jù)。(完)