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| 1 | 中国陆面数据同化系统研究的进展与前瞻显示文摘陆面数据同化的核心思想是在陆面过程模型的动力框架内,融合不同来源和不同分辨率的直接与间接观测,准确一致地估计地表水分和能量循环的各个分量.作者已初步建立了中国陆面数据同化系统;同化方法采用了集合Kalman滤波,模型算子使用CoLM和SiB2等陆面过程模型,观测算子采用针对土壤(包括融化和冻结)、积雪等不同地表状态的微波辐射传输模型.该系统同化被动微波遥感观测如SSM/I,TMI和AMSR以及土壤和积雪的常规观测,已计算得到中国西北干旱区和青藏高原的土壤水分、土壤温度、积雪和冻土的同化资料.文中阐述了在同化系统的构建、同化算法的研究、陆面过程模型和微波辐射传输模型的集成以及大气驱动数据制备等方面的进展,讨论了陆面数据同化的特点和面临的问题,展望了未来的研究重点和同化方法在陆地表层系统科学研究中的应用前景. | 李新 黄春林 车涛 晋锐 王书功 王介民 高峰 张述文 邱崇践 王澄海 | 2007 | 自然科学进展2007，17，2： | 99 |
| 2 | 黑河流域遥感-地面观测同步试验:科学目标与试验方案显示文摘介绍了黑河流域遥感—地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置。总体目标是,开展航空—卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例。以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法。由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究——模拟平台和数据平台建设组成。拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数。同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开。布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据。 | 李新 马明国 王建 刘强 车涛 胡泽勇 肖青 柳钦火 苏培玺 楚荣忠 晋锐 王维真 冉有华 | 2008 | 地球科学进展2008，23，9： | 123 |
| 3 | 黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验总体设计显示文摘介绍了'黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验'的背景、科学目标、试验组成和试验方案。试验的总体目标是显著提升对流域生态和水文过程的观测能力,建立国际领先的流域观测系统,提高遥感在流域生态—水文集成研究和水资源管理中的应用能力。由基础试验、专题试验、应用试验、产品与方法研究和信息系统组成。其中,①基础试验:搭载微波辐射计、成像光谱仪、热像仪、激光雷达等航空遥感设备,开展一系列关键生态和水文参量的观测;发展遥感正向模型及反演和估算方法。形成覆盖全流域的水文气象综合观测网,为流域生态—水文模型研究提供更有代表性的模型参数、驱动数据及更高精度的验证数据。构建无线传感器网络,度量生态水文模型所需的若干关键的驱动、参数和模型状态的空间异质性。开展航空遥感定标和地基遥感试验。依托传感器网络,并辅之以地面同步和加密观测,开展遥感产品真实性检验。②专题试验:开展'非均匀下垫面多尺度地表蒸散发观测试验',采用密集的涡动相关仪、大孔径闪烁仪与自动气象站的观测矩阵,为揭示地表蒸散发的空间异质性,实现非均匀下垫面地表蒸散发的尺度扩展,发展和验证蒸散发模型提供基础数据。③应用试验:在流域上、中、下游分别开展针对积雪和冻土水文、灌溉水平衡和作物生长、生态耗水的综合观测试验,将观测数据和遥感产品用于上游分布式水文模型、中游地表水—地下水—农作物生长耦合模型、下游生态耗水模型,通过实证研究提升遥感在流域生态—水文集成研究和水资源管理中的应用能力。加强试验将在2012年5月起按中游、上游、下游的顺序展开,全流域持续观测期为2013—2015年。在各类试验的支持下,开展全流域生态—水文关键参量遥感产品生产,发展尺度转换方法,建立多源遥感数据同化系统。 | 李新 刘绍民 马明国 肖青 柳钦火 晋锐 车涛 王维真 祁元 李弘毅 朱高峰 郭建文 冉有华 闻建光 王树果 | 2012 | 地球科学进展2012，27，5： | 111 |
| 4 | 近20a来西藏朋曲流域冰湖变化及潜在溃决冰湖分析显示文摘全球气候变暖,青藏高原冰川普遍处于退缩趋势,由此引发的冰湖溃决洪水的灾害也随之增加.通过对2000/2001年度卫星遥感数据解译结果和1987年国际联合考察的朋曲流域冰湖溃决洪水结果的分析,研究了近20a来朋曲流域内冰湖的变化.结果显示,该流域中的冰湖数量有减少,但冰湖的面积却在增加,这是同期全球气候变暖的结果.在提供了冰湖编目数据的基础上,识别了有潜在危险的冰湖,为冰湖溃决洪水早期预警系统提供了科学依据. | 车涛 晋锐 李新 吴立宗 | 2004 | 冰川冻土2004，26，4： | 61 |
| 5 | 青藏公路沿线冻土的地温特征及退化方式显示文摘青藏高原多年冻土(以下简称冻土)具有地域分布广、厚度薄及稳定性差等特征.过去几十年的气候变暖背景下,冻土广泛退化,地温升高,夏季最大融化深度加深,冬季冻结深度减小.冻土已经产生下引式、上引式和侧引式退化.冻土层厚度减薄,或者在某些地区彻底消失.冻土退化模式研究在冻土学、寒区工程和寒区环境管理方面具有重要意义.由南至北穿越560km冻土区的青藏公路沿线(简称青藏线)冻土在青藏高原腹地具有很好的代表性.在水平方向上,冻土退化在多年冻土下界附近的零星冻土分布区、融区边缘和岛状冻土区表现得更为明显.当最大季节融化深度超过最大季节冻结深度时,冻土开始下引式退化;通常形成融化夹层,造成多年冻土和季节冻结层不衔接.当多年冻土层中地温梯度减小到小于下伏或周边融土层时,则产生上引式或侧引式退化.下引式退化进程可分为4个阶段:(1)初始退化阶段,(2)加速退化阶段,(3)融化夹层阶段,(4)最终多年冻土彻底融化为季节冻土阶段.当多年冻土中地温梯度降至下伏融土层地温梯度以下时,则产生上引式退化.3种类型冻土温度曲线(稳定型、退化型和相变过渡型)展现了这些退化模式.虽然存在不同地段和类型的地温特征,三种退化模式的各种组合最终将使多年冻土消融,转变成季节冻土.过去25年来,青藏线冻土年平均下引式退化速率变化在6~25cm,年平均上引式退化速率在12~30cm,零星多年冻土区年平均侧引式退化速率为62~94cm.这些观测结果超过所报道的过去20年来阿拉斯加亚北极不连续冻土区4cm的年平均退化速率,蒙古国不连续冻土区的4~7cm的年平均退化速率,以及雅库悌共和国亚北极和阿拉斯加北极稳定性冻土区退化速率. | 金会军 赵林 王绍令 晋锐 | 2006 | 中国科学(D辑)2006，36，11： | 60 |
| 6 | 基于遥感和GIS的西藏朋曲流域冰川变化研究显示文摘以西藏朋曲流域为例,利用1970年代中国冰川编目数据、2000/2001年ASTER遥感影像及数字高程模型,得到研究区两期冰川分布图,在GIS支持下统计分析冰川变化趋势.结果表明:近30a流域内冰川数量减少10%,面积退缩9%,冰储量减少8 4%;通过对不同规模的冰川分析,再次证实小冰川对气候变化更为敏感. | 晋锐 车涛 李新 吴立宗 | 2004 | 冰川冻土2004，26，3： | 49 |
| 7 | 冻土遥感研究进展:被动微波遥感显示文摘多年冻土和季节冻土分别占北半球裸露地表的24%和55%。近地表土壤冻融的范围、冻结起始日期、持续时间及冻融深度对寒季/寒区植物生长、大气与土壤间能量、水分及温室气体交换都具有极其重要的影响。自20世纪70年代以来,应用卫星遥感结合地面观测资料研究局地到区域尺度的季节冻土和多年冻土已取得诸多成果,而遥感在冻土研究中的最直接应用是利用微波探测近地表土壤冻融状态。相对于主动SAR,星载被动微波传感器具有多通道观测且重访周期较高,空间分辨率很低的特点。重点评述了近几十年来被动微波辐射计在冻土研究中的算法发展及其应用前景,主要包括双指标算法、时间序列变化检测算法及判别树算法3类,其核心均是基于冻土的低温特征和'体散射变暗'效应。发展可靠实用的微波遥感土壤冻融状态判别算法,提供区域和全球尺度上的土壤冻融状态信息,对水文学、气象学以及农业科学、工程地质研究与应用都具有重要意义。 | 张廷军 晋锐 高峰 | 2009 | 地球科学进展2009，24，10： | 35 |
| 8 | 黑河流域生态水文传感器网络设计显示文摘在黑河上游八宝河流域和中游盈科灌区,以无线传感器网络为纽带,高效集成流域尺度内密集分布的、多源异构传感器的各种气象、水文及生态观测项目,建立自动化、智能化、时空协同的、各观测节点远程可控的生态水文传感器综合观测网络;通过优化地面采样方案,精细观测和准确度量流域尺度内空间异质性较强的关键水文生态要素的时空动态过程、时空变异性和不确定性;研究针对星载/机载遥感真实性检验的地面传感器采样方案,精细验证遥感反演精度,深入挖掘各种遥感手段在流域综合观测中的作用和潜力;全面提高流域水文生态过程的综合观测能力和观测自动化水平。 | 晋锐 李新 阎保平 罗万明 李秀红 郭建文 马明国 亢健 张艳林 | 2012 | 地球科学进展2012，27，9： | 32 |
| 9 | 黑河综合遥感联合试验研究进展:概述显示文摘'黑河综合遥感联合试验'是在我国典型的内陆河流域——黑河流域开展的大型航空、卫星遥感和地面同步观测试验。28个单位的280多名科研人员、研究生和工程技术人员参加了试验。介绍了2008年加强试验期以来的研究工作进展。'黑河综合遥感联合试验'最主要的成果是一套多尺度、高质量的综合观测数据集,该数据集已正式对外发布,十分有力地支持了一系列生态、水文、定量遥感模型的发展、改进和验证,试验所期望突破'数据瓶颈'的目标已经实现。此外,已在积雪参数提取、地表冻融微波遥感、森林结构参数的遥感反演、蒸散发观测与遥感估算、土壤水分反演、生物物理参数和生物化学参数反演、水文气象观测、尺度推绎、流域水文模拟和同化应用等方面取得了丰富的研究成果。试验亮点包括蒸散发观测及其遥感模型改进、机载激光雷达的应用、多角度热红外传感器研制和应用;航空遥感在获取高质量、高分辨率数据方面依然具有不可替代的作用。 | 李新 李小文 李增元 王建 马明国 刘强 肖青 胡泽勇 车涛 王介民 柳钦火 陈尔学 阎广建 刘绍民 王维真 张立新 王锦地 牛铮 晋锐 冉有华 王亮绪 | 2012 | 遥感技术与应用2012，27，5： | 31 |
| 10 | TDR测定土壤含水量的标定研究显示文摘探讨了TDR测定土壤含水量的原理,并对黑河上游阿柔试验样地取土样进行了土壤体积含水量测定的室内标定试验,得出相关性较好的TDR测定土壤体积含水量的关系式.结果表明:通过室内土样回填建立的TDR测定的体积含水量与土壤实际含水量相关性很好,可以利用TDR精确的测定土壤含水量,为黑河遥感项目提供精确的地面土壤水分数据,为遥感反演和验证提供基础数据.所得到的标定结果对于具有相同土质的黑河中游土壤具有参考价值. | 吴月茹 王维真 晋锐 王建 车涛 | 2009 | 冰川冻土2009，31，2： | 29 |
| 11 | DEM提取地面平均坡度误差的量化模拟显示文摘研究选取陕北黄土丘陵沟壑区、黄土梁峁丘陵区、黄土低丘区以及黄土破碎塬区 4种地貌地区作为试验样区 ,采用高精度 1∶ 1万比例尺 5 m分辨率的 DEM为基准数据 ,应用比较分析、回归分析和相关分析等方法研究黄土高原不同分辨率 DEM提取地面平均坡度精度的量化估算方法 ,所得到的精度计算数模表达式经验证具有很好的应用前景 。 | 赵牡丹 陈正江 晋锐 | 2002 | 水土保持通报2002，22，3： | 27 |
| 12 | 冻土遥感研究进展--可见光、红外及主动微波卫星遥感方法显示文摘多年冻土和季节冻土分别占北半球裸露地表的24%和55%。近地表土壤冻融的范围、冻结起始日期、持续时间及冻融深度对寒季/寒区的植被生长、大气与土壤间能量、水分及温室气体交换都具有极其重要的影响。卫星遥感结合地面观测资料研究局地到区域尺度的季节冻土和多年冻土已取得诸多成果。综述了近几十年来卫星遥感技术在冻土研究中的应用。监测多年冻土和地表冻融循环通常需要综合利用可见光、红外、被动微波及主动微波(包括合成孔径雷达SAR和散射计)遥感数据,任何单一波段的传感器都无法满足研究需求。SAR图像能提供空间分辨率较高的寒季/寒区近地表土壤冻融状态的起始日期、持续时间和区域演变等信息,但目前在轨SAR的重访周期相对于春秋季的土壤冻融循环变化过长;星载被动微波传感器具有多通道观测且重访周期较高,但空间分辨率很低的特点;光学和热红外传感器的时空分辨率介于SAR和被动微波遥感之间,但应用于冻土研究时需要具备多年冻土分布和冻融深度与环境因子相关关系的先验信息。总体而言,微波遥感是探测无雪覆盖近地表土壤冻融循环的有效技术手段,而利用热红外传感器反演的地表温度研究土壤冻融过程具有极大潜力。应用卫星遥感反演的积雪范围、雪深、融雪、地表类型、归一化差值植被指数、地表反照率和土壤水分等参数对研究局地、区域乃至全球尺度的冻土都大有裨益。 | 张廷军 晋锐 高峰 | 2009 | 地球科学进展2009，24，9： | 23 |
| 13 | 陆地定量遥感产品的真实性检验关键技术与试验验证显示文摘遥感产品真实性检验是评价遥感产品质量、可靠性和适用性的唯一手段,是提高遥感产品精度、改善遥感产品质量的主要依据,更是推动遥感产品应用范围和应用水平的重要保障。主要介绍国家高技术研究发展计划地球观测与导航技术领域'星机地综合定量遥感系统与应用示范(一期)'项目在'遥感产品真实性检验关键技术及其试验验证'方面取得的主要进展:研制了一系列国家标准,包括陆地定量遥感产品真实性检验通用方法,遥感产品真实性检验地面观测场的选场和布设规范,以及24个遥感产品真实性检验的单项国家标准;研建了遥感产品真实性检验的完整技术流程体系,发展和完善了真实性检验过程中的空间优化采样—尺度上推—检验策略的关键技术方法;通过星机地同步试验获取多尺度配套观测数据集,系统实证了遥感产品真实性检验标准与技术体系;构建了遥感产品真实性检验网,开展核心观测场的多模式联网观测实践,初步形成全国真实性检验网的原型体系和运行机制,为我国遥感产品真实性检验的业务化运行奠定了坚实的基础。 | 晋锐 李新 马明国 葛咏 刘绍民 肖青 闻建光 赵凯 辛晓平 冉有华 柳钦火 张仁华 | 2017 | 地球科学进展2017，32，6： | 21 |
| 14 | 冻融期土壤水盐变化特征分析——以黑河上游祁连县阿柔草场为例显示文摘冻融作用是土地盐碱化的形成机制之一,对冻融区春季积盐有明显的控制作用.在冻融过程中,土壤剖面结构发生变异,形成冻结层、似冻结层和非冻结层.以祁连山黑河上游阿柔草场为例,研究了解冻期土壤水盐运移变化特征.阿柔草场隶属青海祁连山地区,地处西北高寒地区,为季节性冻土区,大面积土壤经历冬冻春融的冻融循环.这种循环引起了土壤中水分和盐分运移的特殊规律,即冻结时土壤中的水分和盐分向冻层迁移,使得冻层的土壤含盐量明显增加;而融化时,由于地表蒸发,土壤中的水分和盐分又向地表强烈迁移,从而造成盐分在地表积聚,诱发盐分两次抬升. | 王维真 吴月茹 晋锐 王建 车涛 | 2009 | 冰川冻土2009，31，2： | 19 |
| 15 | 利用被动微波遥感低频亮温数据监测青海湖封冻与解冻期显示文摘根据水体和冰在微波波段介电特性的显著差异,提出了一个利用被动微波遥感数据监测青海湖湖冰的封冻与解冻日期的方法.利用青海湖水文站的观测和MODIS反射率数据对监测结果进行验证,表明被动微波遥感亮度温度数据可以准确监测湖冰,不确定因素主要来自卫星观测的重复周期.对青海湖湖冰的长期监测结果表明:1978-2006年间湖冰持续时间减少了14-15d,其中冻结日期推迟了大约4d,而解冻日期提前了大约10d.湖冰持续日数、封冻日期和解冻日期与年内月平均气温多元回归分析表明,在0.05的置信水平下,相关性分别为0.83,0.66和0.89,因此湖冰持续日数的年际变化可以反映青海湖地区的气候变化. | 车涛 李新 晋锐 | 2009 | 科学通报2009，54，6： | 19 |
| 16 | 黑河流域遥感-地面观测同步试验:森林水文和中游干旱区水文试验显示文摘主要介绍了黑河流域遥感—地面观测同步试验(Watershed Allied Telemetry Experimental Research,WATER)的第二阶段,即以森林水文过程及中游干旱区生态水文过程为主要目标的中游试验。简要阐述了试验目标与研究内容,重点介绍了航空飞行试验、地面同步试验和加密观测试验的样方布置、数据获取与处理以及研究进展与展望。中游试验的核心研究内容是紧密围绕森林水文及中游干旱区水文的水循环问题开展航空遥感、地面同步观测试验和水文与生态参数加密观测试验,改善蒸散发反演模型和算法,探讨尺度转换方法。其中航空试验使用了微波辐射计、激光雷达(LiDAR)、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机5类传感器,飞行了17个架次和72个小时。 | 马明国 刘强 阎广建 陈尔学 肖青 苏培玺 胡泽勇 李新 牛铮 王维真 钱金波 宋怡 丁松爽 辛晓洲 任华忠 黄春林 晋锐 车涛 楚荣忠 | 2009 | 地球科学进展2009，24，7： | 18 |
| 17 | 黑河遥感试验中尺度上推研究的进展与前瞻显示文摘尺度问题是遥感科学研究的一个关键科学问题,但其理论和方法的发展严重受限于稀缺的多尺度观测数据。黑河生态水文遥感试验(Hi WATER)的核心目标之一是开展多尺度观测以支持尺度转换研究。本文综述了Hi WATER中定点观测的尺度上推研究进展,内容包括:(1)尝试严格定义了空间平均、空间尺度上推、观测足迹、代表性误差、观测真值等概念;(2)介绍了Hi WATER获取的多尺度(单点—像元—区域—流域)生态水文观测数据;(3)发展了基于地统计理论的多尺度采样方法,改进了基于时间稳定性的采样方法;(4)定量评估了辐射、碳通量、土壤水分、地表温度单点观测的代表性误差,实证了异质性地表遥感产品真实性检验的不确定性主要来源于观测的时空代表性;(5)发展了定点观测的尺度上推方法,将克里格方法推广至回归克里格、面到面、不等精度观测等情形,发展了贝叶斯框架下的非线性尺度上推方法,实证了引入遥感观测作为协同信息可显著提高尺度上推的精度。总之,Hi WATER初步形成了从采样设计、多尺度观测、代表性误差的度量、尺度上推新方法到真实性检验的研究框架。 | 李新 晋锐 刘绍民 葛咏 肖青 柳钦火 马明国 冉有华 | 2016 | 遥感学报2016，20，5： | 18 |
| 18 | 基于MODIS和AMSR-E遥感数据的土壤水分降尺度研究显示文摘微波传感器获得的土壤水分产品空间分辨率一般都很粗,而流域尺度上的研究需要中高分辨率的土壤水分数据。用MODIS逐日地表温度产品MOD11A1和逐日地表反射率产品MOD09GA构建温度—植被指数特征空间,并计算得到TVDI(Temperature Vegetation Dryness Index)指数,它与土壤水分呈负相关关系,能够反映土壤水分的空间分布模式,但并不是真实的土壤水分值。在AMSR-E像元尺度上求得TVDI与土壤水分的负相关系数,进而对VUA AMSR-E土壤水分产品进行降尺度计算得到0.01°分辨率的真实土壤水分值。经NAFE06(The National Airborne Field Experiment 2006)试验地面采样数据验证,降尺度后的土壤水分均方根误差平均值为6.1%。 | 曹永攀 晋锐 韩旭军 李新 | 2011 | 遥感技术与应用2011，26，5： | 17 |
| 19 | SSM/I监测地表冻融状态的决策树算法显示文摘基于样本统计分析及冻结和融化地表的辐射/散射特性建立了判别地表冻融状态的决策树,首次联合使用散射指数、37GHz垂直极化亮温及19GHz极化差3个关键指标识别出地表或植被冠层的冻融状态,同时剔除了沙漠和降水的影响。利用国际协同加强观测期(CEOP)在青藏高原地区的土壤温度和湿度观测系统获取的4cm地温数据代表浅层土壤真实冻融状态验证分类结果,其准确性达87%。经分析,约40%和73%的误分分别发生在浅层土壤温度为-0.5—0.5℃和-2.0—2.0℃之间,即冻结点附近;且多发生在冷暖季节过渡时期,即4—5月和9—10月,分别占误分的33%和38%。基于该决策树获得的2002年10月—2003年9月中国全境地表冻结日数图,以中国冻土区划及类型图为参考进行精度评价,其总体分类精度为91.66%,Kappa系数为80.5%,且冻融界线与季节冻土分布南界具有较好的一致性。 | 晋锐 李新 车涛 | 2009 | 遥感学报2009，13，1： | 17 |
| 20 | 利用多时相ASAR数据反演黑河流域中游地表土壤水分显示文摘土壤水分是地表能、水循环过程中的重要变量之一,利用主动微波遥感,特别是合成孔径雷达(SAR)进行土壤水分的反演已经越来越受到人们的关注。地表与微波相互作用机理非常复杂,受到粗糙度的强烈影响,成为制约土壤水分准确反演的一个重要因素。利用3景时序接近的ASAR影像对黑河中游临泽草地试验区地表参数进行了多通道的反演,获得了像元尺度上的粗糙度分布状况,从而不需要借助粗糙度的地面测量辅助信息,节省了工作量。土壤水分反演取得了较为满意的结果(均方根误差<6%)。 | 王树果 李新 韩旭军 晋锐 | 2009 | 遥感技术与应用2009，24，5： | 17 |
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