基于风云三号D星MERSI-II影像的青藏高原湖泊范围监测能力分析

苗顺霞; 孙开敏; 胡秀清; 瞿建华; 刘俊怡

doi:10.13203/j.whugis20220653

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基于风云三号D星MERSI-II影像的青藏高原湖泊范围监测能力分析

摄影测量与遥感 | 更新时间：2026-11-05

- 基于风云三号D星MERSI-II影像的青藏高原湖泊范围监测能力分析
- Capability Analysis of Lake Extent Monitoring in the Tibetan Plateau from MERSI-II Images of FY-3D Satellite
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第12期页码：2526-2536
- 作者机构：
  
  1.武汉大学测绘遥感信息工程全国重点实验室，湖北武汉,430079
  2.中国气象局国家卫星气象中心，北京，100081
  3.中国气象局北京华云星地通科技有限公司，北京，100081
- 作者简介：
  
  苗顺霞，博士，主要从事生态遥感和地表灾害异常监测方面的研究。shunxiamiao@whu.edu.cn
  孙开敏，博士，教授。sunkm@whu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2022YFB3902900);国家自然科学基金重大项目(42192580)
- DOI：10.13203/j.whugis20220653
  中图分类号： P237
- 收稿：2024-06-27，
  
  纸质出版：2025-12-05
- 稿件说明：
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苗顺霞,孙开敏,胡秀清，等.基于风云三号D星MERSI-II影像的青藏高原湖泊范围监测能力分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(12):2526-2536.

MIAO Shunxia,SUN Kaimin,HU Xiuqing,et al.Capability Analysis of Lake Extent Monitoring in the Tibetan Plateau from MERSI-II Images of FY-3D Satellite[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(12):2526-2536.
苗顺霞,孙开敏,胡秀清，等.基于风云三号D星MERSI-II影像的青藏高原湖泊范围监测能力分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(12):2526-2536. DOI：10.13203/j.whugis20220653

MIAO Shunxia,SUN Kaimin,HU Xiuqing,et al.Capability Analysis of Lake Extent Monitoring in the Tibetan Plateau from MERSI-II Images of FY-3D Satellite[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(12):2526-2536. DOI：10.13203/j.whugis20220653

摘要

青藏高原湖泊是全球气候变化的敏感指示器，持续监测对探索湖泊自然演化规律及其与气候的相互作用有重要意义。高原降雨、蒸发、冰川消融等都会引起湖泊范围的骤变，对湖泊动态监测影像的时间分辨率提出了较高要求。国产风云三号D星（FY-3D）搭载的中分辨率成像仪（moderate resolution imager，MERSI-II）具备逐日宽幅覆盖的高频次监测能力，但其250 m分辨率影像在高原湖泊监测应用中的能力还有待验证。以青藏高原湖泊为研究对象，以同期的第三方数据集和Landsat-8陆地成像仪监测结果为对比真值，分析了FY-3D MERSI-II影像在高原湖泊监测中的应用能力。研究发现，原始250 m的MERSI-II影像对湖泊面积反演平均精度达95.12%，对湖泊水体边界提取的平均拟合度达91.21%，凭借其时间分辨率优势，MERSI-II影像可以服务于长时序高动态的水体监测应用。为进一步验证MERSI-II数据的应用潜力，对比分析了其在空间分辨率超分后湖泊范围监测能力的改善情况。结果表明，MERSI-II影像由250 m超分至150 m，湖泊面积反演平均精度提升了2.62%，达到97.74%，湖泊边界平均拟合度提升了4.44%，达到95.65%。研究表明，空间超分辨率潜力和高时间分辨率特性会使FY-3D MERSI-II影像在长时序高动态湖泊监测中有很好的应用价值。

Abstract

Objectives

Lakes on the Tibetan Plateau are sensitive indicators of global climate change. Monitoring the rapid extent changes of those lakes

driven by factors like precipitation and glacier melt

requires satellite imagery with high temporal resolution. The moderate resolution imager (MERSI-II) aboard FengYun-3D (FY-3D) satellite provides extensive coverage every day

but its capability for monitoring plateau lakes at its native 250 m resolution has not been systematically evaluated. This paper aims to assess the performance of MERSI-II imagery for dynamic lake monitoring on the Tibetan Plateau and explore its potential for enhancement through super-resolution techniques.

Methods

Lake area and water boundaries extracted from MERSI-II images are compared against reference data derived from contemporaneous third-party datasets and Landsat-8 operational land imager imagery. Furthermore

a spatial super-resolution technique is applied to enhance the MERSI-II imagery from 250 m to 150 m

and its monitoring performance is re-evaluated to quantify the improvement.

Results

At the native spatial resolution of 250 m

MERSI-II imagery achieves an average accuracy of 95.12% in lake area inversion and an average boundary fitness of 91.21% in water extraction. Owing to its high temporal resolution

MERSI-II imagery proves highly valuable for long-term and dynamic water monitoring applications. After super-resolving the imagery from 250 m to 150 m

the performances are further improved. The average accuracy for lake area inversion is increased by 2.62% to 97.74%

and the average boundary fitness is increased by 4.44% to 95.65%.

Conclusions

The findings demonstrate that FY-3D MERSI-II imagery

with its high temporal resolution and potential for spatial enhancement

holds great value for long-term

highly dynamic lake monitoring applications.

关键词

Keywords

references

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