作家：周翔 潘洁 吴一戎（辨别系中国科学院空天信息立异商议院商议员；正高等工程师；中国科学院空天信息立异商议院院长、中国科学院院士）自拍偷拍 亚洲色图

　　跟着理念的演进和科技的发展，对地球系统的不雅测正从看清地球的面貌真切拓展到探伤地球圈层的内在。“透视地球”基于多种对地不雅测技巧对大气圈、水圈、生物圈、岩石圈等地球空间物理要素、里面结构过火演变经由进行致密、详尽探伤，而取得地球各圈层更“精准”、更“深层”的信息，成为新一代对地不雅测时间发展的积极探索和蹙迫观念。

　　为何要“透视”地球

　　地球系统是由大气圈、生物圈、水圈（包括冰冻圈）和岩石圈等构成的复杂的巨系统。在地球系统科学理念抑止演进和新时间加速发展的新时间，科学家们已不感奋于只看清地球的面貌，而是但愿真切拓展到探伤、分析、领悟地球圈层的内在。探索地球系统里面的隐秘，是措置东说念主类资源、环境和可执续发展问题的势必遴荐。

　　然则，东说念主类对地球自己的探伤仍然相当初步。天下主要国度王人照旧将地球圈层里面探伤列入推动可执续发展的国度科学发展政策，争相部署大深度、高性能的主被迫探伤载荷及关系应用商议规划。举例从20世纪70年代运转，好意思国最初本质的“大陆反射地震探伤规划”，好意思国国度科学基金会、好意思国地质打听局和好意思国国度航空航天局连合髻起的“地球透镜规划”，澳大利亚提议的“玻璃地球”规划等。我国也成立了《深部探伤时间与实验商议》规划，用来商议并实验地壳与地幔深部探伤的一系列时间方法。这些规划的本质多选用以发展固体地球深部探伤时间与装备系统联接三维地质填图的形状，加速了东说念主类对地球深部的意识和意会，但对地球系统各个圈层的致密探伤和经由演变分析仍然不够系统和真切。

　　对地不雅测时间行动对当代社会最具影响的科技之一，呈现透明化、立体化、一体化、动态化、致密化的发展特征。跟着大数据、东说念主工智能、物联网、云揣摸和机器学习等加速时间变革，对地球系统的立体探伤、执续不雅测、智能监测抑止真切。比如，好意思国国度航空航天局于2021年5月镇定公布建随即球系统不雅测平台规划；欧洲航天局辐照了东说念主类首个商议高层大气风的卫星“风神”，通过给与紫外激光器精准探伤从地球名义到平流层的风速和风向等。比年来，我国在对地不雅测时间方面取得了蹙迫阐扬，已通过“高分”专项和国度民用空间基础模范的建树本质，构建了从全色、多光谱到高光谱，从光学到微波雷达的六合一体化对地不雅测系统，初步酿成高时期、高空间分辨率的宽幅不雅测智力。

　　举座而言，国表里对地不雅测系统照旧具备终点边界，但现阶段取得的地球系统数据以平面化为主，在密度、维度、圭臬上已难以感奋面前地球系统科学紧要前沿问题商议和社会经济发展对高质料数据的需求。通过一系列新式“透视时间”取得地球各圈层更精准、更深层的信息，不错更全面、更真切地了解地球系统的运行机制，从而推动地球系统紧要科学问题的冲破，晋升东说念主类进行资源探伤、估量豪迈极点天气事件及寰球环境变化的智力。

岩性结构与地下河展布透视不雅测 图片由作家提供

　　什么是“透视地球”？

　　“透视地球”对准地球系统圈层“看不见”的里面信息感知，诳骗电磁、微波、激光和重力等穿透性、多维度、高密度的新式透视遥感探伤前沿时间，基于天基、空基、陆基等不雅测平台，对大气圈、水圈、生物圈、岩石圈等地球空间物理要素、里面结构过火演变经由进行致密、详尽探伤，是新一代对地不雅测时间发展的蹙迫观念，为经济社会发展、资源环境合理诳骗、食粮安全、海洋权柄保护等提供基础性、政策性的信息资源保险。

　　面前，东说念主类对地球系统的探索正在发生紧要振荡，从表层到里面，从局部走向举座，新时间的“地球系统”表面学问和方法时间体系对遥感不雅测提议了新的要求。透视地球的中枢基础是发展穿透性、新体制的先进遥感时间，探伤时间的不雅测维度从二维拓展到三维，探伤通说念涵盖紫外到毫米波，通过天—临—空—地—海多基协同、多谱段耦合、多数据集成，将闭幕圈层多物理量动态化、立体化、全息化的透视不雅测信息取得，促生新的地球系统科学学问，有望成为下一代对地不雅测时间体系的制高点。

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　　针对大气、海洋、植被和固体地球不雅测等边界的任务和探伤观念，以透视视角开展空间对地不雅测/探伤新旨趣、地球系统参量反演新表面、定量应用新方法商议，构建致密分辨率、全天候、高可靠性的新一代地球系统空间不雅测时间体系，主要分为大气圈层透视、丛林透视、固定地球透视和海洋透视4个要点边界。

　　大气圈层透视主要诳骗全谱段、主被迫协同、星—机—地连结的不雅测技巧，闭幕对大气中“征象—辐射—要素”重要要素的三维立体不雅测。现在海外上的大气透视时间闭幕了对晴空和云雨条目下大气的寰球性、高时空分辨率的不雅测，为数值预告提供了多量可靠的不雅测信息。海外上照旧辐照了TRMM-PR单频降水雷达、Cloudsat-CPR单频云廓线雷达以双频降水雷达，中国在星载云、降雨透视探伤雷达研制和应用方面也快速发展。但现存在轨运行的雷达频率较低，仅对圭臬较大降水粒子相比敏锐，难以同步取得准确的云垂直结构信息，无法为云、降雨演变经由机理的商议提供满盈的致密不雅测贵府，松手了云降雨商议的发展。

　　丛林透视时间主要通过详尽诳骗多种遥感时间技巧，以取得丛林的三维致密结构信息。现在好意思国和欧洲对地不雅测政策筹划均将碳轮回和生态系统不雅测行动主要不雅测观念之一，明确筹划了激光雷达、合成孔径雷达、光学相联接的丛林监测体系。怎样闭幕复杂地形条目下丛林三维结构的不雅测，是丛林遥感的前沿与难点。详尽诳骗多频雷达插手、激光雷达和光学多角度立体不雅测等技巧，从波段、极化、时相、基线等不同维度，探索多维度丛林空间结构遥感探伤机理模子，酿成多波段一体化丛林空间结构遥感表面与方法，以闭幕丛林植被结构透视、丛林组分透视和丛林生化参数透视。

　　固体地球透视探伤主要诳骗多场量、主被迫协同、星—空—地连结不雅测决议，取得重力、磁力、电磁等地球物理场，对岩石圈进行穿透性、大深度、多场量特征详尽分析，“揭开”地表遮掩层，商议与刻画地球里面的物感性质、岩性和构造特征，探伤与识别地下观念体，对地质结构闭幕立体三维数据取得，为措置东说念主类社会生涯发展至关蹙迫的资源、环境等问题提供出息。面前，在传统电磁装备时间及基于航空航天的地球物理探伤装备时间方面，我国对岩石圈里面参数取得智力还存在一定的差距。以前，冲破新式袖珍化、高智谋度的地球物理中枢传感器，开展大深度、高效果和高精度的固体地球透视时间系统研制，对不雅察、分析和捕捉岩石圈每每的地质行为和地质征象，闭幕地质结构立体三维数据取得具有紧要应用价值。

　　海洋遥感平淡给与可见光—红外—微波等电磁波段对海洋名义开展遥感监测，怎样详尽诳骗遥感和水下现场不雅测，闭幕对海水里面信息的挖掘，从表层深度到次表层乃至中层和深层水体的透视探伤，是面前海外海洋遥感发展的大趋势。我国海域清朗，有丰富的海洋资源，亟须发展海洋里面不雅测时间，高精度刻画海洋生物量、海洋能源场、海底地形地貌、海底油气宝藏等各式水下环境，撑执内波、涡旋、锋面、洋流与潮汐等各式海洋水下征象的高分辨估量预告。

水下三维能源场/生物场/地形透视不雅测  图片由作家提供

　　何如“透视地球”

　　在地球系统科学理念执续真切和科技立异执续冲破的大配景下，聚焦地球系统各圈层的里面探伤，对地不雅测时间抑止发展和立异，成为推动地球科学发展的中枢驱能源。多频段雷达探伤、多基线插手雷达探伤、磁力探伤、重力探伤、电磁探伤、甚高频微波探伤、主被迫微波探伤、激光探伤等新式载荷不雅测智力的提高，不雅测平台载荷集成智力的晋升以及详尽地球探伤表面的发展，为地球系统多物理量的连结探伤、关联建模与信息重构提供了表面和时间基础。

　　雷达降水探伤时间。这是指通过辐照雷达信号，并依据接受的降水的雷达回波强度，闭幕对降水强度的三维空间散播结构的探伤。搭载降水雷达的平台可分为地基、空基和星基。通过多频段雷达组合，闭幕对云和降水的协同不雅测，大约提供愈加致密的云和降水三维结构透视数据，有益于愈加明晰地意会云降水的演变经由，为降水预告的纠正提供撑执。

　　航空重力探伤时间。这是通过航空平台搭载重力仪和定位传感器组合系统进行相接重力测量，取得地下观念体密度各异引起的幽微重力极度信号。这些极度信号不错揭示地壳厚度变化、断裂带位置和延迟情况，探伤密度各异显贵的隐伏岩体或岩层。新的航空重力矢量测量系统不错获汲水平重力重量信息，进一步细目观念体花样走向，用于致密的地质构造商议和高精度资源勘察。

　　电磁探伤时间。航空电磁探伤是一种诳骗航空平台搭载电磁探伤开拓进行地下介质探伤的时间。通过剔除噪声，取得地下观念体引起的电磁场极度反馈，从而建随即下由浅至深电阻率透视模子。现在，航空电磁探伤鄙俚应用于矿产勘查、油气资源评价、海洋地质打听、地下水勘查、工程地质和环境打听、海洋地形与极地海冰探伤、军事与国防等边界。这种时间在快速取得大范围地下信息和探伤复杂地质条目下具有彰着的上风，对资源开发和环境保护具有蹙迫的应用价值。

　　冰冻圈主被迫微波探伤时间。这是确认不同波长微波对冰川、积雪、冻土的穿透各异性旨趣，基于星载或航空平台搭载主动微波探冰雷达和被迫微波辐射计，闭幕对南极或平地冰川里面结构、温度/密度廓线、冰下基岩和水系、积雪雪水当量、次表层泥土含水量等冰冻圈重要参数的高分辨率透视探伤。

　　海洋水体剖面激光探伤时间。激光行动一种高功率主动遥感器，是穿透水体最有用的探伤技巧之一。面向寰球海洋的跃层时空结构过火变化要领、低级坐褥力与碳轮回和生命系统探伤、海气能量与物资通量3大科学问题，诳骗蓝绿波段强穿透智力，开展海洋剖面激光探伤时间攻关，冲破海洋能源热力剖面激光探伤、表层海洋生物光学剖面探伤、激光高光谱多波长偏振颗粒物散射、海—气界面复杂参数激光探伤等重要时间，有望闭幕寰球海洋百米深度内的生物光学参数的立体探伤与高精度反演。

　　如今，我国科研东说念主员依托国度要点研发规划“航空协同透视探伤时间系统”“透视地球集成与应用考据时间”神色等，联接现存空基飞行平台本性以及各圈层透视载荷智力，建立多型载荷与航空平台矩阵关系，冲破任务载荷一体化集成想象与测试，多机协同任务建模与飞行管控等时间，构建透视地球原型系统，闭幕多谱特征耦合与多维数据协同的航空透视探伤系统集成。

　　云雨三维结构致密透视的锻练、景不雅圭臬丛林生物量估算锻练、戈壁荒废遮掩区岩性和构造透视的锻练、岩溶地下河空间展布的探伤锻练……为了评估透视地球原型系统的应用效率，科研东说念主员以云雨结构、海洋能源与生物场、丛林结构、岩性构造等为透视观念，依托由中国科学院空天信息立异商议院建树运行的新舟60航空遥感平台，有/无东说念主多平台及多载荷协同组网，构建全谱系、多波段的“透视地球”空中实验室，遴荐典型示范区并顾及航空锻练飞行与地基参考真值测量条目敛迹，组织开展空基透视探伤锻练，建立时间体系可用性分析和效率评估的方针体系，考据各圈层透视观念的感奋进程。本年5月，神色团队将召开专题时间决议琢磨会，深化透视探伤集成考据决议，为岩溶区的水资源筹划和生态保护提供时间支执。

　　“透视地球”是对地不雅测时间新体系的尝试和探索，在重要时间、应用立异和发展旅途等方面还有待抑止发展和执续完善。依靠探伤机理、先进载荷和数据应用上的时间冲破和加速变革，“透视地球”有望闭幕对地球圈层多物理量的动态、立体探伤，生周到空间、高真确的透视数据资源，引颈以圈层透视信息为中枢的新一代地球科学学问体系的发展，并推动空天科技、深地深海等基础中枢边界的前沿立异，为东说念主类的坐褥和生活提供智能化工作。

　　《光明日报》（2024年05月23日 16版）自拍偷拍 亚洲色图

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