遥感前沿专栏
刘良云, 杜珊珊, 刘新杰, 邹楚, 齐梦佳, 赵佃润, 杜雨潞, 李文玉, 李尨辰, 陈少洋
日光诱导叶绿素荧光(SIF)作为植被光合作用的探针,其卫星遥感技术正迅速发展并得到广泛应用。本文系统阐述了SIF卫星遥感的原理、关键进展及前沿科技挑战。首先,系统介绍了SIF遥感反演原理与算法。SIF反演的核心在于从上行辐射中精准分离反射光与荧光信号,当前主流方法包括物理模型算法和数据驱动算法两大类。发展高鲁棒性、对仪器参数低敏感性的高精度算法始终是研究热点,然而红光波段反演仍存在显著不确定性,亟需变革性算法突破;其次,回顾了过去30年SIF卫星遥感发展历程。国产卫星SIF遥感虽然已实现高精度反演的技术突破,但在卫星寿命、数据共享与应用深度方面与国际先进水平仍存在一定差距。我国2026年计划发射的下一代碳卫星(TanSat-2)预计将提供具备2 km空间分辨率、全球逐日覆盖能力,以及红光/远红光双波段观测的SIF数据集,有望从根本上解决现有卫星数据存在的分辨率低、信噪比低以及重访频次低等瓶颈问题;最后,综述了卫星SIF产品时空尺度融合方法与进展。相比机器学习模拟方法,基于空间降尺度算法的卫星SIF产品虽在时空连续性方面稍显不足,但因其保留了观测信号核心特征,从而具有独特优势。因此,尽管“弱信号高精度反演”仍是SIF卫星遥感的根本挑战,但随着载荷技术和反演算法的持续进步,SIF卫星遥感将在植被生态监测、气候变化响应、农业与资源管理等科学应用领域发挥日益重要的支撑作用。