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中国科学院国家空间科学中心7月30日向媒体发布消息说，为研究复杂流域系统中土壤—植被多要素、多维度、多过程的遥感机理与方法，该中心牵头的“十四五”国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项“面向国产卫星的土壤—植被—冰雪三维遥感机理建模与定量反演技术”项目，联合中国科学院空天信息创新研究院(空天院)遥感与数字地球重点实验室承担的国家自然科学基金重大项目“陆地水循环关键参量时空多尺度智慧化遥感”课题，近期在滦河流域的塞罕坝机械林场、御道口牧场等地联合开展“滦河流域天空地多尺度遥感联合试验”。

联合试验由“滦河流域植被与土壤的三维遥感试验”“滦河流域植被与土壤的水分遥感试验”两部分组成，前者主要聚焦生态系统质量评估中涉及的植被与土壤的三维结构和分布特征，发展和检验三维遥感机理建模以及植被分层叶面积、地上生物量、土壤有机质和质地等参数的国产卫星协同反演技术，由国家林业和草原局林草调查规划院组织统筹；后者主要聚焦土壤—植被系统的水分和能量传输遥感机理，发展和检验分层土壤温湿度、叶片温湿度、植被水势、蒸散发等参量的反演方法，由中国科学院空天院组织统筹。

航空观测包括有人机和无人机两部分，其中有人机观测基于中国科学院空天院新舟60遥感飞机，搭载三频段(Ku/K/Ka)全极化扫描微波辐射计、三频段(L/S/C)多角度一维综合孔径成像微波辐射计以及机载激光扫描仪系统、全谱段高光谱成像仪共4种航空载荷进行中尺度同步观测；无人机观测则覆盖L波段被动微波辐射计、热红外成像仪、多光谱相机、激光雷达等多种手段进行小尺度协同观测。

地面观测包括地面同步采样、地面调查采样、固定观测试验三部分，其中，地面同步采样按照样区(500×500米)—样方(30×30米)—样点分级采样方案，针对试验区的典型森林、农田、草地、裸地等地物，开展土壤温湿度、地表温度、植被水分等参量的飞行同步测量，覆盖样区40块、样点360个六盟联盟，共计实地测量8次，采集土壤样本400余份，植被样本1000余份；地面调查采样涉及激光雷达扫描样方60余个，土壤质地与有机质样本400余份，地表粗糙度300余次、植被水势400余次，植被光谱测量15000余次；固定观测试验涵盖地基微波辐射观测试验、植被和土壤温度观测试验、分层土壤温湿度密集观测试验等内容。

施建成介绍说，遥感技术作为地球系统科学中不可或缺的工具，通过获取地球表面信息，为环境监测、资源管理、灾害预警等提供重要支持。然而，传统遥感技术主要集中在地物的二维空间特征和时空变化分析上，对于复杂的生态系统中土壤和植被的三维结构及其动态变化的精确描述能力有限。此次联合试验的目的就在于突破传统遥感在二维空间观测的限制，实现对土壤、植被等生态系统关键参数的三维定量反演，为观测和理解复杂生态系统的物质和能量循环过程提供新的方法和数据支持。

雷洋指出，土壤和植被是陆地生态系统的重要组成部分，土壤的物理和化学性质往往随深度变化而不同，这种三维分布特征对于水循环、碳储存等过程至关重要。植被的三维结构更为复杂，从森林的林冠到灌木的分支，再到草地的地面覆盖，不同层次的叶面积、生物量等物理属性存在显著差异，每一层的结构和功能都对生态系统的生产力、碳循环等产生重要影响，而此前，遥感技术尚未有效解决如此复杂的三维信息提取和定量分析问题。

联合试验团队表示，本次联合试验成果，将为分层土壤和复杂植被的三维遥感建模、土壤理化属性的精准反演、分层土壤温湿度的协同反演、植被温湿度的创新反演、分层叶面积指数的联合反演、地上生物量的三维探测提供基础研究数据支撑，同时服务多源国产卫星遥感数据协同处理、植被和土壤三维遥感机理建模和定量反演、天空地一体化遥感产品真实性检验，为众多国产卫星的新型载荷观测数据处理和应用提供技术支撑，为构建先进的三维生态感知卫星监测产品体系和完善高效的天空地一体化产品质量评估方法，提供综合实践应用案例。(完)