我国科研人员在富营养湖泊水柱颗粒有机碳三维遥感的研究取得进展

颗粒有机碳(( POC)是指不溶解于水体中的有机颗粒物质，在碳循环中占重要地位。海洋POC可分为生命与非生命两部分。生命POC来自生物生产过程，包括微小型光合浮游植物，大型藻类以及细菌、真菌、噬菌体、浮游动物、小鱼小虾、海洋哺乳动物;非生命POC也称为有机碎屑，包括海洋生物生命活动过程中产生的残骸、粪便等。

海水中颗粒有机碳(POC)的生物地球化学行为是海洋碳循环研究的重要组成部分。海水POC在海洋中的分布受各种物理、化学、生物过程等多种因素的影响。不同海域、不同水层POC的含量与组成差异很大，在水平分布上，近岸高于远海，垂直分布上，表层高于中下层，含量通常为几十到几百个μg/L。

POC参与再循环与营养盐(特别是氮、磷、硅)之间有重要的协同作用，生命POC的新陈代谢造成了营养盐浓度的变化，反过来，营养盐浓度的变化又改变了生命POC的组成及数量;无生命的POC一方面在生物及化学作用下分解矿化释放出营养盐，及时补充了水体中氮、磷、硅等生源要素的含量，这在高生产力的珊瑚礁区尤为明显。另一方面，其又通过在沉积物中的矿化，产生吸附位点，吸附营养盐，影响着营养盐在沉积物与水体中的交换。

中科院南京地理与湖泊研究所科研团队采用多源观测资料构建了面向过程的富营养湖泊水柱颗粒有机碳储量三维遥感流程，基于OLCI/Sentinel-3遥感反演结果厘清了我国江淮富营养湖泊群POC含量的三维时空变异特征，揭示了我国江淮湖泊群颗粒有机碳时空变异特征和驱动机制。这对全 球湖泊碳循环研究具有重要意义。

什么是遥感反演?

遥感的本质是反演，而从反演的数学来源讲，反演研究所针对的首先是数学模型。因此，遥感反演的基础是描述遥感信号或遥感数据与地表应用之间的关系模型，也就是说，遥感模型是遥感反演研究的对象。要进行遥感反演研究，首先要解决的问题是对地表遥感像元信息的地学描述。

遥感像元尺度上的地学描述是十分有意义的课题，由于地球表面是一个复杂的系统，对地观测得到的遥感像元从几米到几公里的空间分辨率，人类对地表真实性的了解需要用多种参数来描述。一般来说，遥感模型描述像元的观测量与地表实用参数之间的定量关系。这种描述模型的精度与参数量成正比。而精确的模型需要较多的参数。因此定量遥感面临的首要问题是对地表的精确、实用的地学描述。对这里所说的地学描述应该有两个方面的要求，第一是精确性，即对地学描述模型的精度要求，精确的模型具有科学性和定量性;第二是实用性，即地学描述模型参数的应用性，建立模型需要考虑遥感与应用的衔接，由于模型反演精度常受到数据源的限制，要注意发挥多种数据组合的优势。

三维遥感信息处理的是规格化采样的数据, 因而采用了规则格网的栅格数据结构来进行表示和处理, 这样便于计算机的处理和存储。

信息处理系统是以机载三维信息获取系统采集的原始数据为数据源进行处理, 即把时间和位置上同步获取的GPS 数据、INS 数据和激光测距数据、扫描图像数据进行处理, 以生成DEM 和遥感地学编码图像。机载三维成像仪在工作时, 中心控制单元控制各种数据的获取。每扫描一行图像就向姿态测量装置发出一个采样信号, 姿态测量装置接收到这个信号后, 立即采集当前的姿态参数, 并通过接口发送给扫描激光测距—成像组合传感器。

每扫描固定行, 控制单元向GPS 发出一个事件脉冲信号。GPS 能测出该脉冲的精确时刻, 并存储在GPS 内存中。

这样在每一条扫描线上, 按固定的间隔(以像元为单位), 有一个与此像元严格匹配的激光测距点, 激光测距点是待求三维地理坐标的点, 这个激光测距点在地面上的位置正是与其同步匹配的扫描影像像元的地面位置, 激光测距点的地理坐标即是这个同步像元的地理坐标。

在事后处理中,这些具有三维位置的激光像元点作为“控制点”来精确纠正所获得的遥感图像,从而快速提供地学编码影像(正射影像)。此外这些激光测距点也可以作为“种子点”来求出DTM。和常规的遥感器以及国外的机载激光系统相比,机载三维成像仪具有如下的特点：

DEM和遥感图像的准确匹配并同步获取。在硬件上共用一套主光学系统,实现图像数据和激光测距数据的同步采集。

高效率。获取的原始数据只要软件处理就可以生成DEM和地学编码图像等三维数据产品,无须地面控制,效率比常规技术提高数倍以上。

视距测量原理的实现。应用GPS、IN S、SLR直接按几何原理测得地面的三维位置。

既是位置测量系统,又是遥感系统。利用它可以得到地面的三维位置,又得到图像,可以生成DEM和地学编码图像。

机载三维成像仪和国外的机载激光扫描系统具有明显的区别,它以硬件方式同步获取三维位置和光谱数据,生成的数据产品也比国外系统多了地学编码图像,因此在数据处理中也和国外的机载激光扫描系统有所不同。

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