北京大学陶胜利团队发布全球首套8公里分辨率C-波段卫星雷达数据集（LHScat，1992-2022年）

• ：胡晓梅，白皓
        
• ：2024-10-08

近期，北京大学遥感生态学研究陶胜利教授团队通过生态网络云平台（http://www.nesdc.org.cn）发布了1992-2022年全球8km分辨率C-波段卫星雷达数据集（LHScat），用户可在线访问获取数据。相关研究成果以“A global long-term, high-resolution satellite radar backscatter data record (1992–2022+): merging C-band ERS/ASCAT and Ku-band QSCAT”为题发表在Earth System Science Data期刊。

雷达属于主动微波技术。微波数据与光学数据相比，能够穿透云雾（取决于波长），并对植被结构与含水量、土壤湿度等较为敏感，在生态、地学等领域有着广泛的应用。然而目前的微波数据存在一定局限，主要原因是微波传感器衔接不够完善。已有的微波数据产品的时间跨度大多较短，仅有少量高频（短波长）微波数据集跨越了20年+的时间长度，如K或者Ku波段（波长约25px）部分数据集。

C-波段波长约125px，与K波段相比，不易受云雾等的影响，信号更为稳健。目前较常用的Sentinel-1哨兵雷达数据即为C-波段。C-波段全球卫星雷达数据最早可追溯到1992年左右，由欧空局的ERS-1/-2传感器获取（1992-2001），后续有ASAR，Radarsat-1/2 SAR， 以ASCAT（2007-present），Sentinel-1等。其中ERS与ASCAT均为散射计类型的雷达传感器，其波长、数据获取方式等极为相似。如能填补两者之间约6年的时间空白，有希望得到一个跨度为30年的C-波段雷达数据集。

图1.  ERS，QSCAT，ASCAT传感器频率与运行时间示意图

研究团队联合华南师范大学、澳大利亚新南威尔士大学，欧空局（ESA），法国CNRS，CNES，美国NASA等单位，成功用Ku-波段的QSCAT数据（1999-2009）将ERS与ASCAT数据衔接起来，开发生成了全球首套8km分辨率，时间跨度为30年（1992-2022）的C-波段卫星雷达数据集（简称为LHScat）。QSCAT与ERS/ASCAT在时间上均有重叠，因此能够保证LHScat在时间上的连续性。QSCAT工作频率虽然是Ku-波段，但是研究团队发现，Ku-波段的QSCAT信号与C-波段信号呈现出的差异有很强的规律性，主要是因为Ku-波段信号波长较短，更易受到大雨、积雪等的影响而造成的。因此，利用Regression tree模型，将降雨、积雪等的时间序列作为输入，可以将QSCAT与ERS/ASCAT之间的信号差异消除。

此外，研究团队也正在开发约4km分辨率的全球C-波段雷达数据，并将从中提取植被光学厚度（VOD）与土壤湿度产品，以便更好地服务生态学、遥感等学科领域的数据与科学需求。

图2.  ERS，QSCAT，ASCAT融合之后的信号（以北美、东亚、澳大利亚为例）

本项研究及数据制备工作得到了国家自然科学基金（资助号：31988102）、中国科学院战略先导专项（XDA26010303）、欧空局（CCI-BIOMASS）和法国国家研究机构（CEBA, grant no. ANR-10-LABX-25-01; TULIP, grant no. ANR-10-LABX-0041; ANAEE-France, grant no. ANR-11-INBS-0001）等项目的支持。

论文信息：

Tao, S., Ao, Z., Wigneron, J.-P., Saatchi, S., Ciais, P., Chave, J., Le Toan, T., Frison, P.-L., Hu, X., Chen, C., Fan, L., Wang, M., Zhu, J., Zhao, X., Li, X., Liu, X., Su, Y., Hu, T., Guo, Q., Wang, Z., Tang, Z., Liu, Y. Y., and Fang, J.: A global long-term, high-resolution satellite radar backscatter data record (1992–2022+): merging C-band ERS/ASCAT and Ku-band QSCAT, Earth Syst. Sci. Data, 15, 1577–1596, https://doi.org/10.5194/essd-15-1577-2023, 2023.

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