6月9日至12日，在第21屆國(guó)際溫室氣體空間測(cè)量研討會(huì)（IWGGMS-21）上，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所熊偉研究員團(tuán)隊(duì)展示了成像碳衛(wèi)星排放點(diǎn)源探測(cè)與估算研究中取得最新進(jìn)展。相關(guān)成果先后在《地球科學(xué)與遙感學(xué)報(bào)》《應(yīng)用地球觀測(cè)與地理信息國(guó)際期刊》和《應(yīng)用地球觀測(cè)和遙感題雜志》等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表，為我國(guó)下一代碳衛(wèi)星熱點(diǎn)溫室氣體監(jiān)測(cè)儀（紅外通道）載荷數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

在國(guó)家雙碳重大戰(zhàn)略背景下，為滿足點(diǎn)源碳排放精細(xì)估算及清單校核需求，熊偉研究員團(tuán)隊(duì)為碳衛(wèi)星（待發(fā)射）上的“熱點(diǎn)溫室氣體監(jiān)測(cè)載荷”設(shè)計(jì)了具備百米級(jí)空間分辨率的二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）成像觀測(cè)能力，在軌運(yùn)行后可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)源排放煙羽的清晰刻畫(huà)及排放量估算。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)需要在載荷數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用過(guò)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(tuán)隊(duì)承研。

碳排放點(diǎn)源所處地表類型復(fù)雜，易造成誤檢或漏檢。針對(duì)地表異質(zhì)性引發(fā)的反射率背景干擾問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)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(qiáng)氣溶膠等復(fù)雜場(chǎng)景下的點(diǎn)源煙羽濃度檢測(cè)能力，并在地物類型多變和反射率劇烈波動(dòng)條件下依然保持較高識(shí)別精度和穩(wěn)定性，相比傳統(tǒng)方法具備更強(qiáng)的魯棒性（一個(gè)系統(tǒng)在面臨著內(nèi)部結(jié)構(gòu)或外部環(huán)境的改變時(shí)也能夠維持其功能穩(wěn)定運(yùn)行的能力）與抗誤檢能力。

點(diǎn)源煙羽精確分割是排放量估算的核心環(huán)節(jié)。針對(duì)點(diǎn)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(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了全局信息捕捉與局部細(xì)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(jìn)型k-means聚類機(jī)制，結(jié)合Mamba狀態(tài)空間模型提升弱信號(hào)的識(shí)別精度與抗干擾能力。

國(guó)際溫室氣體空間測(cè)量研討會(huì)上，團(tuán)隊(duì)還與GOSAT、OCO等星載碳監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者共同探討了空間溫室氣體監(jiān)測(cè)的最新進(jìn)展和挑戰(zhàn)，

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113652

https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113652

圖1 不同地表背景下信號(hào)干擾抑制前后識(shí)別效果對(duì)比圖

圖2 煙羽檢測(cè)算法效果提升對(duì)比圖