水电总院近年来积极探索能源行业相关遥感应用，并于近期在美国地球物理学会旗下SCI期刊《地球物理研究: 生物地球科学》以第一作者及第一署名单位身份发表题为《Hyperspectral Imaging Predicts Differences in Carbon and Nitrogen Status Among Representative Biocrust Functional Groups of the Colorado Plateau》的研究论文。

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干旱区生态系统约占陆地生态系统面积的40%，尽管干旱区生态系统碳汇的绝对值较低，但近年来一系列重要的研究均指出，干旱区碳汇的年际变化主导着陆地生态系统碳汇的年际变化（Ahlström et al., 2015; Biederman et al., 2017; Humphrey et al., 2018），对维持陆地生态系统的稳定性有重要作用。

生物土壤结皮（Biological Soil Crust）被喻为“土壤的皮肤”，是苔藓、地衣类与土壤颗粒捆绑、黏结形成的土壤表面覆盖物。由于与土壤结合紧密，发育良好的生物土壤结皮可通过抵御风蚀、水蚀，起到水土保持的作用。更值得一提的是，近期的研究结果指出，生物土壤结皮的固氮量是干旱区生态系统固氮量的重要控制因素（Smith et al. 2019）. 对于干旱区生态系统来说，决定其生产力的最重要因素即为水和氮元素，因此生物土壤结皮具有保持土壤肥沃程度的功能。由此可见，生物土壤结皮在干旱区生态系统中扮演着重要的角色。

广泛分布于干旱区的生物土壤结皮（左图由Bill Bowman拍摄，右图由Kristina Young拍摄，两图均引用自Smith et al. 2019）

高光谱遥感技术通过极窄的光谱间隔（即高光谱分辨率），可对地物的光谱特征做高度细腻和精确的描绘，从而提高利用光谱区分地物或其各种内在特性的准确度。目前，高光谱传感器已经广泛搭载于卫星、航空器、地面等多种遥感平台，其数据获取在具有高光谱分辨率特性的同时，还具有相对较高的空间和时间分辨率。

本文在实验室环境下，对广泛分布于全球干旱区的典型生物土壤结皮进行了碳、氮含量测量，并利用高分辨率光谱仪进行了光谱测量。在此基础上，利用所测得的光谱对生物土壤结皮碳、氮含量进行了建模预测和精度分析。通过模型预测分析，本文定量分析了高光谱遥感技术在干旱区土壤生物地球化学循环中的应用潜力，并指出了预测生物土壤结皮碳、氮含量的最佳波段范围，为未来高光谱成像仪土壤应用的波段设计提供了理论依据。

干旱区作为我国新能源发电项目的最重要项目区，其环境变化监测是遥感技术应用于能源行业的主要场景之一。本文的发表为未来利用空、天、地等多种遥感平台进行运行性的新能源发电项目区的土壤监测提供了技术基础。