中新網(wǎng)北京2月6日電 （記者 孫自法）中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）2月6日向媒體發(fā)布信息說，針對全球土壤水分天地觀測存在衛(wèi)星“面尺度”和地面“點(diǎn)尺度”的不匹配問題，該院曾江源研究團(tuán)隊(duì)最新通過分析全球322個(gè)站點(diǎn)的空間代表性與環(huán)境異質(zhì)性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)地表類型是影響土壤水分站點(diǎn)空間代表性的主要因素，并提出評估站點(diǎn)下墊面空間異質(zhì)性的新方法。
這項(xiàng)在全球土壤水分站點(diǎn)的空間代表性及其影響因素方面取得的重要進(jìn)展，可以更好地了解現(xiàn)有全球土壤水分站點(diǎn)在衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品驗(yàn)證中的可用性，并為衛(wèi)星土壤水分產(chǎn)品的有效驗(yàn)證及未來土壤水分站點(diǎn)的合理布設(shè)與應(yīng)用提供方法與依據(jù)。其相關(guān)成果論文，近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《國際電氣與電子工程師協(xié)會—地球科學(xué)與遙感學(xué)報(bào)》發(fā)表。
基于擴(kuò)展三重匹配技術(shù)計(jì)算的全球322個(gè)土壤水分站點(diǎn)的空間代表性，數(shù)值（R）越大代表站點(diǎn)的空間代表性越好。中國科學(xué)院空天院 供圖論文通訊作者曾江源研究員指出，衛(wèi)星微波遙感尤其是被動(dòng)微波遙感，是獲取大尺度土壤水分信息最有效的手段之一，但同時(shí)也受衛(wèi)星傳感器天線尺寸的限制存在空間分辨率低的問題（通常為數(shù)十公里）。地面站點(diǎn)觀測可以提供真實(shí)的土壤水分信息，常被用于微波遙感土壤水分產(chǎn)品的精度驗(yàn)證。不過，由于“面尺度”衛(wèi)星觀測與“點(diǎn)尺度”地面觀測存在巨大的空間尺度不匹配問題，導(dǎo)致驗(yàn)證結(jié)果存在較大的不確定性。這種不確定性主要?dú)w結(jié)于衛(wèi)星像素內(nèi)的下墊面異質(zhì)性而導(dǎo)致的站點(diǎn)空間代表性問題。然而，由于地表下墊面情況復(fù)雜多樣且缺乏衛(wèi)星“面尺度”的土壤水分真值，使得有效量化全球土壤水分站點(diǎn)的空間代表性及其影響因素成為巨大挑戰(zhàn)。
論文第一作者、中國科學(xué)院空天院碩士研究生彭晨晨介紹說，為解決全球土壤水分天地觀測尺度不匹配的問題，在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)從全球尺度土壤水分站點(diǎn)空間代表性如何度量、地表下墊面的空間異質(zhì)性如何表征、空間異質(zhì)性如何影響站點(diǎn)空間代表性三個(gè)方面展開深入分析研究；利用擴(kuò)展三重匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對站點(diǎn)的空間代表性評估；利用空間異質(zhì)性指標(biāo)和空間標(biāo)準(zhǔn)偏差，在全球尺度上量化了土壤質(zhì)地、地表類型、海拔和植被覆蓋度等4種地表下墊面影響因素的空間異質(zhì)性。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還提出考慮站點(diǎn)位置信息的下墊面異質(zhì)性度量新指標(biāo)——站點(diǎn)相似面積比，其優(yōu)勢在于不僅考慮衛(wèi)星像素內(nèi)環(huán)境因素的空間異質(zhì)性，也考慮到站點(diǎn)的下墊面情況。
(a)土壤質(zhì)地、(b)地表類型、(c)海拔和(d)葉面積指數(shù)LAI的空間異質(zhì)性全球分布。中國科學(xué)院空天院 供圖曾江源表示，他們這項(xiàng)研究提出的站點(diǎn)空間代表性及其影響因素的評估框架具有普適性，既可以用于土壤水分觀測，也可以用于地表溫度、植被參數(shù)、積雪深度等其他地表參數(shù)，能更好地服務(wù)于衛(wèi)星產(chǎn)品的可靠性驗(yàn)證與應(yīng)用。（完）