“独具慧眼”识地球——天宫二号宽波段成像仪数据应用展示

　　天宫二号空间实验室于2016年9月15日发射。入轨以来,与神舟十一号飞船完成了交会对接，实现了航天员中期驻留；与天舟一号货运飞船完成了3次交会对接及3次推进剂在轨补加；并于2017年9月22日天舟一号货运飞船离轨后，转入长期管理阶段。
　　自2017年9月转入独立在轨运行以来，天宫二号运行稳定、各载荷状态良好，继续开展各项科学实验与应用试验。
　　天宫二号搭载的对地观测载荷——宽波段成像仪，具有可见近红外、短波红外及热红外三个谱段。其中，可见近红外谱段可用于海洋水色参数反演，国土资源、生态环境等土地利用/土地覆盖分类及信息提取、内陆大型水体综合监测，以及突发性灾害监测等众多领域；短波红外谱段可用于土壤湿度、农作物生长监测、云监测等，还能够提高浑浊海岸带水体的大气校正精度；热红外谱段可用于地表温度反演、火灾监测、海洋油气资源探测等领域。

图1：宽波段成像仪示意图

　　围填海变化监测
　　在围填海变化监测方面，天宫二号宽波段成像仪能提供100米分辨率的观测数据，为监测海岸带变化、整治修复海岸带、保护自然环境岸线和科学合理开发沿海地区等实际应用提供重要的数据与信息支撑。

a.1987-1997年新增范围（Landsat卫星TM影像）

b.1998-2007年新增范围（Landsat卫星TM影像）

c.2008-2017年新增范围（天宫二号宽波段成像仪影像）

图2：珠江口地区1987-2017年新增围填海分布图

　　以上选取了2017年8月拍摄的天宫二号宽波段数据，与1987年、1997年及2007年相近月份的Landsat TM数据进行围填海解译识别工作。其中图a、b、c分别为1987-1997年、1998-2007年、2008-2017年珠江口地区新增围填海的分布情况。
　　统计结果表明：珠江口地区近30年围填海面积累计增加约475平方公里，三个时期分别增加约247、168和60平方公里，增长速率呈现逐渐降低的趋势，近年来围填海活动趋于平缓，新增面积明显减少。
　　天宫二号宽波段成像仪数据为珠江口地区围填海变化监测提供了有效的数据支持，在围填海管控方面具有广阔的应用前景。
　　土地利用变化
　　天宫二号宽波段成像仪数据在土地利用变化监测方面也具有较大的应用潜力，可为遗产地保护和可持续发展提供科学依据和信息支撑。
　　中国科学院遥感与数字地球研究所利用天宫二号宽波段成像仪可见近红外数据，开展了吴哥遗址区土地利用变化监测工作，展示了天宫二号数据在遗址土地利用变化监测方面的应用潜力。

图3： 2017年1月吴哥遗址地区土地利用分类结果图

图4：2018年1月吴哥遗址地区土地利用分类结果图

　　图3和4分别为2017年1月和2018年1月吴哥遗址土地利用分类情况。通过对比分析以上结果可知，在2017年至2018年间，该地区林地减少，城镇用地和农业用地面积有所增加，趋势为不断向吴哥遗产地扩张。其结果客观反映了城市化、旅游业井喷造成的吴哥遗址资源开发现状以及周边生态环境变化趋势。
　　天宫二号宽波段成像仪数据在遗产地特征要素识别与信息提取、动态变化监测方面具有较好的应用前景。
　　生态环境监测
　　在保护农林生态环境和生态多样性方面，天宫二号宽波段成像仪可监测大面积的红树林范围变化，快速准确地获取红树林空间分布信息，为红树林生态保护提供数据支持。

图5：基于天宫二号宽波段成像仪数据的红树林提取结果分布图

　　上图为利用天宫二号宽波段成像仪数据获得的2017年1月22日广西省北部湾地区红树林分布提取结果。绿色部分为提取的红树林，面积约为2542公顷。天宫二号宽波段成像仪数据包含了丰富的光谱信息，在大面积红树林提取方面可以发挥重要作用，为红树林的生态保护提供数据及信息支撑。
　　
　　高原湖泊提取
　　在高原湖泊提取方面，天宫二号宽波段数据同样具有极大的应用潜力。由于高原湖泊受人类活动影响较小，绝大部分处于自然状态，其提取结果能够更加真实地反映全球气候变化背景下该区域自然环境的变迁。后续可为青藏高原乃至全球的气候变化和可持续发展提供重要信息支持。

图6：基于天宫二号宽波段成像仪数据的西藏措勤县湖泊提取结果图

　　上图为利用天宫二号宽波段成像仪数据获得的西藏措勤县高原湖泊提取结果。该提取结果与实际情况较为吻合，总体精度为93.74%。由此表明，天宫二号宽波段成像仪数据可为高原湖泊提取工作提供有效支持，后续可广泛用于整个青藏高原湖泊提取、变化监测等研究。

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