【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】6月9-12日，在第21屆國際溫室氣體空間測量研討會(IWGGMS-21)上，安光所熊偉研究員團隊展示了成像碳衛(wèi)星排放點源探測與估算研究中取得最新進展，這一我國在溫室氣體空間探測領(lǐng)域的前沿成果。這些成果先后在《地球科學(xué)與遙感學(xué)報》(中國科學(xué)院一區(qū)TOP)、《應(yīng)用地球觀測與地理信息國際期刊》(中國科學(xué)院一區(qū)TOP)和《應(yīng)用地球觀測和遙感題雜志》(中國科學(xué)院二區(qū)TOP)等國際權(quán)威期刊發(fā)表，為我國下一代碳衛(wèi)星熱點溫室氣體監(jiān)測儀(紅外通道)載荷數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
在國家雙碳重大戰(zhàn)略背景下，為滿足點源碳排放精細估算及清單校核需求，熊偉研究員團隊為碳衛(wèi)星(待發(fā)射)上的“熱點溫室氣體監(jiān)測載荷”設(shè)計了具備百米級空間分辨率的二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)成像觀測能力，在軌運行后可實現(xiàn)點源排放煙羽的清晰刻畫及排放量估算。為實現(xiàn)該目標(biāo)，團隊需要在載荷數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用過程中，解決復(fù)雜地表背景抑制和煙羽精確分割等關(guān)鍵難題。該載荷由安光所熊偉研究員團隊承研。
碳排放點源所處地表類型復(fù)雜，易造成誤檢或漏檢。針對地表異質(zhì)性引發(fā)的反射率背景干擾問題，研究團隊提出了“異構(gòu)地表背景調(diào)控策略”，構(gòu)建多通道約束融合的特征提取框架，從而顯著提升了在城市、沙漠下墊面及強氣溶膠等復(fù)雜場景下的點源煙羽濃度檢測能力，并在地物類型多變和反射率劇烈波動條件下依然保持較高識別精度和穩(wěn)定性，相比傳統(tǒng)方法具備更強的魯棒性(一個系統(tǒng)在面臨著內(nèi)部結(jié)構(gòu)或外部環(huán)境的改變時也能夠維持其功能穩(wěn)定運行的能力)與抗誤檢能力。
點源煙羽精確分割是排放量估算的核心環(huán)節(jié)。針對點源排放羽流遙感分割中存在的全局上下文建模不足、頻譜相似干擾物導(dǎo)致誤檢率高等問題，研究團隊分別提出了兩種創(chuàng)新性的解決方案：聚焦于全局特征感知，基于FSDINet融合頻域與空間域的甲烷羽流分割網(wǎng)絡(luò)方法將多尺度光譜特征注入頻率域與空間域，實現(xiàn)了全局信息捕捉與局部細節(jié)重建的協(xié)同建模；側(cè)重誤差控制與小目標(biāo)聚類，使用kMetha-Mamba K均值曼巴甲烷分割模型方法引入基于譜導(dǎo)數(shù)特征的改進型k-means聚類機制，結(jié)合Mamba狀態(tài)空間模型提升弱信號的識別精度與抗干擾能力。
國際溫室氣體空間測量研討會上，團隊還與GOSAT、OCO等星載碳監(jiān)測機構(gòu)的專家學(xué)者共同探討了空間溫室氣體監(jiān)測的最新進展和挑戰(zhàn)，加強了與國際同行在技術(shù)發(fā)展、數(shù)據(jù)共享與合作研究方面的聯(lián)系。
不同地表背景下信號干擾抑制前后識別效果對比圖(上-下)
煙羽檢測算法效果提升對比圖(上-下)
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