深圳新闻 近日，南方科技大学环境科学与工程学院刘俊国教授团队的博士生、欧洲国家科学院院士王子峰科学院在Remote Sensing of Environment上发表的一项研究表明，光学遥感可以大大提高汇流网建设的时空精度，可以解决建设中常见的“河网不连续”问题。这为水文模拟和地貌研究提供了新的方法。

水从哪里来？水流向哪里？这是水文学要解决的基本问题。水文学可以通过构建汇流网，指示流域内各位置到流域出口的地表径流汇流路径来回答上述问题。目前，常用的汇流网数据集的空间误差可达数百米（根据HydroSHEDS数据估计在湄公河流域），尤其是在流域下游的洪泛区。洪泛区通常是人口稠密、经济活动频繁的地区。因此，汇流网的空间误差给洪水预报、防灾减灾带来了很大的不确定性。受方法、数据和计算的限制，难以进一步提高大规模收敛网络的时空分辨率和时空精度。汇流网的约束极大地限制了流域水循环及其相关物质循环（如河流碳排放）的整体估算、详细认知和过程模拟。

研究团队认识到，光学遥感可以准确、及时、高效地检测河流的位置，可用于汇流网络的建设，从而突破目前大规模的瓶颈，高分辨率结构。受芯片生产中“光刻蚀刻”工艺的启发，该团队开发了一种称为“遥感蚀刻”的方法来解决大规模总线网络建设的问题。芯片一般采用特殊波长的激光，将光掩模上的几何图形结构刻蚀到晶圆衬底上，构建出大规模集成电路。同样，“遥感蚀刻”方法将水面罩“蚀刻”到地球表面（即数字地形模型，DEM），从而构建大规模汇流网络。由于这种方法主要涉及利用“遥感”制作水面罩，故命名为“遥感蚀刻”法。 “遥感蚀刻”中使用的水面罩制造方法源于该团队早期对“哨兵2号”卫星图像上进行的多光谱水指数MuWI的研究。

研究结果表明，“遥感刻蚀”方法充分利用了光学遥感数据获取容易、更新及时、空间分辨率高等特点。它可以有效地大规模检测河流动态，并据此构建整个流域尺度。汇流网。在以澜沧江-湄公河流域为研究区的实验中，“遥感蚀刻”方法在空间精度、时空分辨率、易用性等方面均表现出显着优势。与没有光学遥感的传统汇流网构建方法相比，“遥感蚀刻”方法可以将河道径向误差降低50%左右。同时，“遥感刻蚀”方法还可以将汇流网的时空分辨率提高到与遥感图像相同的水平。比如在目前的实验中，汇流网的空间分辨率已经提升到了10米，是《哨兵2》中最高的。利用多时相光学遥感数据，“遥感蚀刻”方法还实现了多时相汇流网络的提取，可用于流域尺度上的河网动态监测。

另外，传统方法在构建大规模汇流网络时往往需要“后处理”来修复网络连通性； “遥感蚀刻”方式可直接生成连通网络，避免耗时费力的“后处理”。 Processing”过程。本研究部分数值实验在环境学院计算集群和香港大学HPC2015超级计算机上运行。相关算法的加速比接近线性，表现出良好的并行性能.

遥感蚀刻法

利用日益丰富的地面观测数据，本研究为大规模基础水文地理数据的制作提供了新思路。作为一种遥感监测手段，本研究可为及时了解和掌握相关区域环境变化提供技术支持。

该研究基于“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”项目“东南亚和南亚大河域气候与水资源变化”，中国国家战略A类战略试点项目学院科学。南科大是论文的第一单元。刘俊国课题组南科大-香港大学联合培养2017级博士生王子峰为论文第一作者，刘俊国为论文通讯作者。合著者包括香港大学李金宝副教授和张宏生助理教授。南科大2017级博士生孟颖和密歇根州立大学副教授Yadu Pokhrel。发表该研究成果的《环境遥感》是遥感领域的旗舰期刊。它主要发表通过遥感方法进行的重要和创新的研究成果。 (颜子田)

文章来源：《气候与环境研究》 网址: http://www.qhyhjyjzz.cn/zonghexinwen/2021/0827/882.html