台站概况

1.1 野外站基本信息

中国科学院黑河遥感站位于甘肃省张掖市甘州区党寨镇的张掖市绿洲现代农业试验示范区(图1.1),东经100°28′35″,北纬38°49 ′37″,海拔1525米。占地约30亩,距离张掖市甘州区10公里,位于中国干旱区第二大内陆河流域,黑河流域中游。黑河流域是一个完整的封闭系统,包含了上游的冰雪、冻土和高寒草原,中游的人工绿洲,下游的荒漠和天然绿洲等陆地生态系统。流域径流形成于上游山区,开发利用于山前中游灌溉绿洲带,耗散于下游荒漠绿洲带,是开展地球系统科学研究的理想场所。黑河遥感站目前维护的观测试验场地主要分布在黑河流域的上游和中游,观测内容有气象、水文以及遥感地面验证,可以为寒旱区关键生物物理参数和其他陆面参数遥感反演、水文和生态建模以及陆面数据同化系统发展提供地面真实性检验的数据支撑。

图1.1 黑河遥感站张掖基地全景图、鸟瞰效果图
黑河遥感站始建于2009年5月,2011年11月获得中国科学院资源环境科学与技术局300万基础建设经费支持,2012年和2013年是我站第一期基础建设的重点时期。建设完成后,将成为中国西部第一个以遥感科学为主要观测和研究对象的野外试验站。

黑河遥感站现有固定人员9名,其中创新固定人员8名,挂职副站长1人,专职司机2名;流动人员16名,其中博士9名,硕士7名。

黑河遥感站配备有丰富的科研观测设施,包括涡动相关系统(EC)、大孔径闪烁仪(LAS)、自动气象站(AWS)、无线传感器网络(WSN)等用于获取像元尺度地表参数的观测系统,30kg载荷无人机、铁塔和地基遥感仪器等星-机-地同步观测仪器,以及差分GPS、雪特性分析仪、风吹雪、同位素仪等野外移动观测仪器,总价值在2000万以上。2012年批复的全波段(微波、红外、可见光)地基遥感观测系统,将进一步加强和提升台站地面遥感观测能力,支持中国寒旱区典型下垫面波谱特征时间系列数据集的积累。目前黑河遥感站已经在上游八宝河流域建立了地表冻融遥感观测试验场、葫芦沟小流域建立了积雪遥感观测试验场、中游甘州区建立了30 km *30km绿洲遥感观测试验场。

 

1.2 台站定位和研究方向

依托以上观测资源,黑河遥感站定位于:

(1)寒旱区生态与水文试验遥感基地

         针对寒旱区鲜明的水文与生态过程,长期开展遥感与地面结合的综合观测,积累支持遥感正演/反演模型发展及遥感在水文生态中应用的长系列观测数据集,支持遥感科学与生态水文的有机结合及西北地区重大生态保护工程实施和地方社会经济可持续发展。

(2)寒旱区定量遥感产品真实性检验基地

        建设寒旱区典型下垫面像元尺度的遥感试验场,形成支持从单点观测到航空像元到不同卫星像元尺度转换的综合观测试验能力,支持当前和未来国内外一系列卫星遥感产品的真实性检验。

(3)西部遥感示范、教育和培训基地

        为国内外研究人员搭建遥感试验和研究平台,积极推动遥感科普和野外实习,使其成为我国西部遥感试验、示范、教育和培训的基地。

研究方向包括:

(1)寒旱区遥感机理研究。开展典型下垫面可见光/近红外、热红外和微波辐射特征观测,发展寒旱区遥感辐射传输模型。

(2)遥感产品生产与检验。开展星机地同步观测试验,发展内陆河流域关键生态和水文参数遥感反演算法和尺度转换方法,生产覆盖全流域的高时空分辨率遥感数据产品,利用无线传感器网络实现其真实性检验。

(3)遥感产品应用研究。发展流域集成模型,同化多源遥感数据产品,精细模拟流域尺度的生态和水文过程。

       研究领域包括:

(1)冰冻圈遥感:

       积雪遥感

       冻土及冻融过程遥感

湖冰遥感

(2)寒旱区生态水文遥感:

寒旱区关键生态水文参数反演及真实性检验

寒旱区生态、水文过程模拟与数据同化

野外站工作重点包括:

      (1)观测平台建设:针对冰冻圈和干旱区生态水文过程,建设典型下垫面遥感综合观测试验场,以点带面,形成真正覆盖全流域的遥感观测平台。

(2)遥感方法研究:通过星-机-地同步的实验遥感手段,发展遥感尺度转换方法,建设成为寒旱区各种生态水文遥感产品的算法发展和真实性检验的试验场。

(3)数据产品应用:积累长时间序列遥感和地面配套的综合数据集,生产地表过程多源遥感数据产品,支持寒旱区陆地表层科学研究,服务于流域的科学管理与决策。

黑河遥感站的地面观测系统架构为:“基地-试验区-区域”的观测和试验模式(图2)。张掖基地位于中游绿洲试验区内,上接上游寒区试验区,下连下游荒漠绿洲试验区,交通位置便利,与张掖军民两用机场仅20km路程,周边数十公里内有水库、沙漠、戈壁等用于机载传感器定标的理想场地,位于国家设置在敦煌和青海湖两个卫星定标场的中间。黑河遥感观测试验场区包括:八宝河流域冻土水文遥感试验区、葫芦沟流域积雪水文遥感试验区、盈科灌区生态水文遥感试验区、平川灌区生态水文遥感试验区、阿拉善荒漠生态遥感试验区。这些试验区以黑河遥感站为主和依托流域上中下游定位站联合两种方式进行建设和维护。

图1.2 黑河遥感站观测试验区分布图

图1.2 黑河遥感站观测试验区分布图