以下文章来源于遥感学报 ，作者李新
主题词
黑河流域、 遥感试验、流域观测系统、多尺度观测、 航空遥感、定量遥感、尺度转换、遥感产品、真实性检验、流域科学、生态水文
高分一号卫星于 2022 年 6 月 15 日拍摄的黑河流域中游绿洲—荒漠区假彩色合成图
黑河遥感试验是以我国典型内陆河流域——黑河流域为研究区，以流域内山区冰冻圈、人工绿洲、天然绿洲的生态水文过程为研究对象，于2007-2017年开展的大规模、多学科卫星-航空-地面综合遥感试验，历经“黑河综合遥感联合试验（WATER）”和“黑河生态水文遥感试验（HIWATER）”两个阶段。由52家单位，670余位科研人员参与，650多个试验数据集全部共享。黑河遥感试验结束后，其观测系统转为黑河流域地表过程综合观测网继续运行。
黑河遥感试验的发起者和总负责人，中科院青藏高原研究所李新研究员联合多个专题试验负责人在《遥感学报》发表了“黑河遥感试验：回顾与展望”一文，论文回顾了黑河遥感试验10年历程，总结了试验的观测原则和方法，介绍了试验的主要贡献，并展望了未来10年，黑河流域观测将如何更好地服务于流域科学和关键带科学研究的新方向。
题目：黑河遥感试验：回顾与展望
作者：李新，刘绍民，柳钦火，肖青，车涛，马明国，晋锐，冉有华，闻建光，徐自为，李增元
第一作者单位：中国科学院青藏高原研究所
关键词：黑河流域;遥感试验; 流域观测系统;多尺度观测; 航空遥感;定量遥感;尺度转换;遥感产品;真实性检验;流域科学;生态水文
引用格式：李新，刘绍民，柳钦火，肖青，车涛，马明国，晋锐，冉有华，闻建光，徐自为，李增元.2023.黑河遥感试验：回顾与展望.遥感学报，27（2）：224-248 DOI：10.11834/jrs.20235013
研究背景
地球系统科学的基石之一是地球观测系统，许多观测试验曾成为某一个阶段地球系统科学认知和研究方法进步的里程碑。在这些观测试验中，遥感试验始终是核心组成部分。
黑河遥感试验是在黑河流域已有研究基础上，以流域为单元，以推动遥感和流域生态水文集成研究的深度结合为宗旨，于2007-2017年开展的大规模、多学科综合遥感试验。
文章介绍了黑河遥感试验提出和遵循的尺度转换、异质性度量、不确定性定量的多尺度试验三原则，总结了星机地一体化、流域-子流域--足迹-单点多尺度嵌套、传感器网络、通量矩阵等多尺度观测新方法，介绍了在多源遥感协同反演方法、异质性辐射传输模型、遥感产品真实性检验技术上的进步；最后对黑河流域观测未来十年的发展做出了展望。
重要数据结果
依据流域生态水文问题的代表性，并考虑模型需求和观测基础，黑河遥感试验在黑河流域上、中、下游重点试验区，按不同的试验目标嵌套布置核心观测区、观测小区和观测（采样）单元，在283个观测点，对60多个生态水文变量和参数开展了观测，并配合大规模和高质量的航空遥感试验，形成了地基数据-机载数据-卫星产品不同尺度的数据集（表1）。试验数据按照相关标准进行了质量控制，经过了定标、校正、质量检查与修正、质量标识等处理，对元数据开展了多轮评审和修订后在黑河计划数据平台——数字黑河（http：//heihe.tpdc.ac.cn）发布共享，2019年后在“国家青藏高原科学数据中心”（https：//data.tpdc.ac.cn）提供数据共享服务。截至2022年11月，共发布中文数据集643个，英文数据集446个，数据量超过55TB（表1），已经为超过85000人次提供过服务。
表1 黑河遥感试验主要数据集及其特征概述
主要贡献
黑河遥感试验以流域复杂异质性地表研究为特点，在多尺度观测方法创新、定量遥感发展、生态水文应用等方面取得了突破，实现了定量遥感和流域生态水文集成研究的深度结合。主要贡献包括以下几个方面：
（1）发展了成熟的星机地一体化、流域-子流域--足迹-单点多尺度嵌套观测方法，特别是在针对复杂异质性地表观测方法上，提出以尺度转换、异质性度量、不确定性的定量表征为多尺度试验的三原则；创新性地应用光学-激光-微波多尺度航空遥感，发明了通量矩阵、传感器网络等地面-遥感相互配合的观测方法，从而捕捉到流域尺度和模型网格/遥感像元尺度的生态水文异质性，突破了地面观测和遥感观测以及模型模拟结果的空间尺度不匹配的瓶颈。
（2）针对定量遥感三大难题——遥感反演、尺度问题、真实性检验的挑战。发展了异质性像元遥感建模和多源遥感数据协同反演新方法，形成了遥感产品真实性检验技术体系，从而保证了以代表性误差的无偏最优估计为原则，实现像元尺度真值估计，进一步通过真实性检验定量验证像元尺度遥感观测，从而架起了遥感尺度转换桥梁。
（3）实现了遥感与生态、水文等地表过程研究深度结合。研发了降水、积雪、蒸散发、土壤水分、净初级生产力等10多种流域尺度高分辨率生态水文产品，全面应用于流域生态水文关键过程研究和模型发展与验证，实现模型对多源遥感数据的同化，从而精算了黑河流域多尺度的水文循环，厘清了从冰冻圈到绿洲荒漠再到极端干旱区的生产力和水分利用梯度，揭示了绿洲-荒漠相互作用的完整图景，提出了涡动相关仪能量闭合的诊断方程。
展 望
黑河遥感试验结束后，其观测系统转为黑河流域地表过程综合观测网继续运行，并持续孕育观测的新理论、新方法，更好地服务流域科学的探索和实践。黑河流域是流域科学的试验场，未来，在观测方面应更好地服务于流域科学和关键带科学的新方向，特别是加强对地球化学过程、自然-社会双向耦合过程的观测等。而定量遥感特别是尺度问题在理论上的进一步突破，将更好地实现异质性像元上的遥感建模和反演、真实性检验中的尺度上推。多源遥感数据与流域系统模型的同化与融合技术的进步和成熟，则是推进把遥感更成熟地应用于流域生态水文预报、水资源管理决策、“山水林田湖草沙冰”系统优化管理的关键。而这些理论方法的进步则离不开新型流域综合观测试验的验证。
更多信息
详见论文
https://www.ygxb.ac.cn/zh/article/doi/10.11834/jrs.20235013/
第一作者简介
李新，中国科学院青藏高原研究所研究员，国家青藏高原科学数据中心主任，主要从事陆面数据同化、水文和冰冻圈遥感、流域集成研究等。
E-mail: xinli@itpcas.ac.cn
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