2018年，美国宇航局发射了ICESat-2卫星（即冰、云和陆地高程卫星）来监测冰体的变化。然而，在卫星发射不久后，研究人员发现这颗卫星也可以监测珊瑚礁系统（特别是在比预期更深的海洋深度中），这使得它成为了这些脆弱生态系统的重要的监测工具。
      ICESat-2配有一个激光高度计，可以用来测量冰的高度，科学家们用它来监测极地地区和冰川的变化。然而，当这颗卫星在比基尼环礁（早期核试验的地点）附近收集数据时，科学家们发现，卫星上的激光也会在水面之下产生反射，并被卫星系统捕捉到。这些来自水面之下的反射显示出沿海岸带的珊瑚区域。虽然深海的大部分区域仍未被绘制成地图，但5米深度内的许多区域也不为人所知，因为这些深度太浅，船只无法穿透。现在有了这个激光系统，研究人员就可以对这些深度的海洋区域进行测绘，从而清晰地描绘出浅海（光合作用带）的生态系统。

图1：ICESat-2使用六个光束（分3组平行排列）测量冰的高度

图片来源：NASA

      利用ICESat-2监测海洋健康
      激光系统在三条轨道上进行扫描，扫描的每部分每年覆盖地球上的每一个地点四次，提供季节性覆盖和监测。激光高度计每秒发射10000次激光脉冲，有60个反射光子可以被卫星的望远镜探测到。人们最初的计划是让ICESat-2比ICESat具有更大的激光海洋穿透力，替代的早期ICESat卫星，尽管其设计探测的深度依然非常浅（在2米深度内）。然而，人们意识到，它的探测深度接近5米或更高，这使得它很适合被海洋学家和其他科学家用来监测近岸海洋健康（其中包括珊瑚生命）。珊瑚礁的深度和坡度等数据，以及揭示珊瑚质量和健康状况的纹理数据，可用于监测和评估海洋变化。最近，由于新型冠状病毒的爆发，导致威尼斯和其他知名港口大规模关闭，这使得研究人员可以测量这些著名区域的深度。这些区域以前通常过于繁忙，充满了未沉降的沉积物和碎片，不便于测量。目前，这项技术除了对监测近岸环境和珊瑚健康状况的科学家有益之外，其他领域人员也陆续开始看到了卫星技术的好处。例如，美国海岸警卫队和美国国家地理空间情报局都希望利用海洋深度测量数据来制作更好的地图，供其人员使用[1] 。
      为了验证科学家所注意到的ICESat-2测量海洋深度的潜力，研究人员将其数据与从不同传感器和来源收集的其他数据进行了比较。总体来说，深度的测量误差范围在0.43-0.60 m均方根误差(RMSE)之间，其中网格分辨率高于1m。这种精度水平对于大多数应用来说是足够的。此外，最近的研究还表明， ICESat-2的先进地形激光高度计系统（ATLAS）可以达到的深度可能高达38米，这使得它不仅可以用来测量珊瑚系统，还可以用来测量其他海洋生物和栖息地。这意味着海洋的更深处也可能会很快被绘制出来[2]。

图2：Great Bahama Bank（巴哈马附近的大型浅滩）站点底部返回的地理定位光子

该站点包含利用ICEsat-2 ATLAS进行的316公里连续测深

图片来源：Parrishet al., 2019

      利用ICESat-2测量森林冠层高度
      ICESat-2还有其他的好处，它具有测量森林树冠高度的能力，并用于估算区域的生物量。科学家们利用了卫星在所有给定区域内收集的数万亿数据点。还有一个好处是，它可以监测森林结构的变化，特别是在易受土地利用变化或森林砍伐影响的地区。在这些地区，已经有了许多监测仪，但这颗卫星相比于许多较老的系统能为人们提供更精确和更频繁的数据。激光穿透到海洋深处的能力令ICESat-2在所有卫星系统中独一无二，这使得它在海洋测绘中具有独特的用途，而以前这些通常是通过代价高昂的探险来完成的。而且这项技术解决一些科学家们长期以来的问题，助力他们更好地绘制和监测近海系统[3]。
      总的来说，ICESat-2，顾名思义，是为了给科学家们提供另一个工具来监测全球范围内冰层的重大变化。虽然情况仍然如此，但偶然的发现意味着ICESat-2的应用有助于解决和弥补全球监测工作中的其他关键知识缺口（主要是在数据仍然相对有限的海洋中）。人们无法绘制多数海洋区域的地图，但现在人们至少可以开始绘制海岸附近地区的地图，并监测珊瑚的健康状况。这对气候变化监测研究也很重要，因为珊瑚对海洋温度变化很敏感。

      参考文献：
      [1]For more on the benefits of ICESat-2 and how these previously unknownbenefits were determined,see: https://www.sciencemag.org/news/2020/04/ice-tracking-space-laser-could-also-map-sea-floor-and-monitor-health-coral-reefs
      [2]For more on teston the quality of data captured by ICESat-2, see:  Parrish, C.E., Magruder, L.A.,Neuenschwander, A.L., Forfinski-Sarkozi, N., Alonzo, M., Jasinski, M., 2019.Validation of ICESat-2 ATLAS Bathymetry and Analysis of ATLAS’s BathymetricMapping Performance. Remote Sensing 11, 1634.https://doi.org/10.3390/rs11141634
      [3]For more on theuses of ICESat-2 to monitor forest growth, see: Narine, L.L., Popescu, S., Neuenschwander, A., Zhou, T., Srinivasan, S.,Harbeck, K., 2019. Estimating aboveground biomass and forest canopy cover withsimulated ICESat-2 data. Remote Sensing of Environment 224, 1–11.https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.01.037

      来源：慧天地（微信号：geomaticser），英文原文来源：www.gislounge.com，中文编译整理：慧天地国际站一鸣，转载请联系“慧天地”微信公众号。