青藏高原密集地分布着超过六万多个湖泊。因较少受到人类活动干扰，这些湖泊是理想的气候变化“前哨”。然而，传统星载高度计由于轨道稀疏、间距大，且在小型湖泊上易受到信号污染，难以实现对高山小型湖泊水位的有效监测。2022年发射的地表水与海洋地形（SWOT，Surface Water and Ocean Topography）宽幅高度计卫星，以其高空间分辨率、短重访周期和全面覆盖等优势，为水体变化监测带来了新契机，但在高山复杂地形下，其载荷设计容易引发更严重的信号污染，导致小型湖泊的水位测量误差大、数据可用性低。目前，对SWOT卫星在青藏高原的实际监测能力仍缺乏系统性的探索与评估。
鉴于此，中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队张国庆研究员联合国内外科学家，发展了一种针对SWOT卫星水位提取的新算法，并结合在青藏高原9个湖泊的多年野外观测数据进行了验证（图1）。该方法使用SWOT卫星最新发布的D版本L2级高码率PIXC数据，基于先验湖泊边界约束下的高斯核密度估计，有效规避了复杂地形干扰，实现了对青藏高原中-小型湖泊水位的高精度提取，首次证明了SWOT卫星具备在复杂地形下进行湖泊水位监测的能力。在青藏高原的验证湖泊中，提取水位的平均线性相关系数为0.72，均方根误差为0.29 m（图2）。研究进一步指出，在冰湖水位监测应用中，为提升数据可用性，数据处理应着重关注指示传感器状态的标签（如相位解缠绕、信噪比、相干增益等）（图3）。得益于湖泊水体与陆地之间较大的后向散射差异，叠掩效应并未对湖泊水位监测精度产生显著影响。
该研究不仅是对SWOT卫星D版本数据水位监测精度的验证，更大幅拓宽了未来SWOT数据在小型湖泊（如冰湖）研究中的应用。测试结果显示，SWOT卫星可监测到的青藏高原湖泊数量超过了现役卫星高度计监测的总和。目前，已有超过2.6万个面积小于1 km的湖泊以及2924个喜马拉雅地区的冰湖在有效监测范围（图4）。未来，SWOT卫星将助力青藏高原湖泊水量变化的全面监测，此研究为深入理解高原湖泊对气候变化的响应与冰湖灾害预警提供了全新的遥感星载数据。
上述研究成果以“SWOT performance in monitoring water level of high-mountain lakes on the Tibetan Plateau”为题，在国际知名学术期刊《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》发表。我所在读硕士生韩潇然为论文第一作者，张国庆研究员（目前为西藏大学教授）为通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金、第二次青藏高原综合科学考察研究和西藏自治区科技厅等项目的联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jag.2026.105236
图1 研究区概况与本研究所选取的9个湖泊样本的位置分布
a）9个湖泊样本在青藏高原的位置，b）色林错及周围地形，c）村章错及周围地形，d）旁中错及周围地形，e）空庆多及周围地形，f）格姆错与俄鲁粑及周围地形，g）光谢错及周围地形，h）雅隆错及周围地形，i）炯普错及周围地形
图2 实测湖泊水位序列与本研究算法提取的序列对比
a）色林错，b）村章错，c）旁中错，d）格姆错，e）俄鲁粑，f）空庆多，g）光谢错，h）雅隆错
