湖泊作為最直接的淡水資源之一,在人類的生產(chǎn)、生活各方面都占據(jù)至關(guān)重要的地位.受到全球氣候變化與人類活動(dòng)的影響,湖泊正在發(fā)生急劇變化,因而有必要對(duì)其進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的時(shí)空變化監(jiān)測(cè),從而為水資源管理與保護(hù)、未來(lái)氣候變化預(yù)警提供依據(jù).遙感技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展為大范圍、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的湖泊變化監(jiān)測(cè)提供了難得的契機(jī),它克服了人類對(duì)湖泊實(shí)地考察的局限性.本文對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外湖泊水情遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法進(jìn)行了綜合梳理,主要綜述了國(guó)內(nèi)外在湖泊水域范圍提取、湖泊水位提取、湖泊水量估算、流域水文過程等方面的遙感研究進(jìn)展情況,重點(diǎn)總結(jié)了該領(lǐng)域近年來(lái)提出的新方法和新技術(shù).最后,結(jié)合當(dāng)前遙感技術(shù)的發(fā)展,對(duì)未來(lái)遙感在湖泊動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用潛力和趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述,并對(duì)多源遙感數(shù)據(jù)融合與云計(jì)算平臺(tái)的結(jié)合在地表水體連續(xù)變化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了展望. 

【文章來(lái)源】：湖泊科學(xué). 2020,32(05)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

流域水循環(huán)過程及湖泊水情變量遙感監(jiān)測(cè)概念圖

由于SAR的成像機(jī)制較為復(fù)雜，許多學(xué)者為提高水體識(shí)別的準(zhǔn)確性，分別從不同角度分析并提出了有效的數(shù)據(jù)處理方法[64]．基于SAR數(shù)據(jù)的水體信息提取方法也從傳統(tǒng)的方法發(fā)展為多波段、多極化方式和多個(gè)入射角的SAR圖像綜合分類法．近年來(lái)，基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的遙感圖像識(shí)別技術(shù)發(fā)展迅速，結(jié)合光學(xué)影像數(shù)據(jù)和SAR數(shù)據(jù)的研究也開始增多，充分利用了光學(xué)影像光譜信息豐富、SAR數(shù)據(jù)不受天氣影響的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了更加精確的水體信息提取[65]．不同水體提取方法優(yōu)缺點(diǎn)比較見表3.3.2 湖泊水位遙感

早在1982年，Brooks[42]就已經(jīng)借助Seasat測(cè)高衛(wèi)星獲得湖泊水位觀測(cè)數(shù)據(jù)并用到繪圖工作中．Birkett等[43-44]先后利用Geosat、T/P等測(cè)高數(shù)據(jù)對(duì)全球不同湖泊水位變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其精度做出評(píng)估．隨著ERS-1和ERS-2衛(wèi)星相繼發(fā)射，Ducet等[45]將T/P和ERS-1、ERS-2數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，繪制了高分辨率的全球大洋環(huán)流圖．隨著科技水平的提高，可用的測(cè)高衛(wèi)星逐步增多，作為T/P衛(wèi)星的后繼衛(wèi)星，Jason-1、Jason-2以及Jason-3分別于2001、2008和2016年成功發(fā)射，延續(xù)對(duì)全球海洋表面進(jìn)行監(jiān)測(cè)的任務(wù)．已有研究對(duì)三者進(jìn)行組合從而構(gòu)成長(zhǎng)時(shí)序水位變化分析，并對(duì)系統(tǒng)偏差做出評(píng)估并校正[46]．歐洲航天局(ESA)在2002年發(fā)射了Envisat衛(wèi)星，相對(duì)上一代衛(wèi)星ERS-1和ERS-2,Envisat衛(wèi)星搭載了新一代雷達(dá)高度計(jì)(Radar Altimeter-2,RA-2)，測(cè)高精度也提高到了厘米級(jí)[47].ESA在2010年發(fā)射的雷達(dá)測(cè)高衛(wèi)星CryoSat-2搭載了先進(jìn)的Ku波段SIRAL高度計(jì)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量南北極的海冰厚度以及冰蓋的變化．上述這幾顆衛(wèi)星的分辨率都相對(duì)較低，只適用于面積較大的湖泊．2016年發(fā)射的Sentinel-3A和2018年發(fā)射的Sentinel-3B上的高度計(jì)設(shè)計(jì)為在Ku頻段上以SAR模式運(yùn)行．SAR模式將提高高度計(jì)接收水體反射信號(hào)的能力，對(duì)于小型水體而言，這尤其重要．Gao等[48]評(píng)估了Sentinel-3內(nèi)陸水體水位產(chǎn)品的精度，證明了其在監(jiān)測(cè)中小型水體時(shí)受到的陸面干擾很小．除了這些雷達(dá)高度計(jì)，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在2003年發(fā)射了激光測(cè)高衛(wèi)星ICESat，搭載了地球科學(xué)激光測(cè)高系統(tǒng)GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)，其星下點(diǎn)足跡(footprint)可以達(dá)到70 m，比起早期的衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)，精度得到了很大的提高，廣泛用于內(nèi)陸湖泊水位變化的研究．例如，Zhang等[49]、Phan等[50]、Song等[11]利用ICESat數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)了青藏高原湖泊在2003 2009年期間的水位和水量變化速率．作為ICESat衛(wèi)星的后繼衛(wèi)星，2018年發(fā)射的ICESat-2繼續(xù)執(zhí)行對(duì)全球冰蓋、冰川、海冰等的監(jiān)測(cè)任務(wù)．相比而言，ICESat-2能夠覆蓋數(shù)量更多的湖泊，測(cè)高精度也有所提高．Zhang等[51]結(jié)合前序衛(wèi)星ICESat對(duì)其進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了其精度的可靠性．

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3349802