用太阳光谱遥测大气污染气体NO_2的含量

利用地面可见光 (4 30— 45 0nm)波段的太阳光谱和大气上界的参考太阳光谱 ,反演出大气中NO2 的柱总含量 ,得到了该地区上空NO2 含量及其变化 ,其变化与当地环境监测站用常规法测量的NO2 浓度的变化基本一致。该文介绍了测量仪器、测量原理和部分测量结果     

红外高光谱资料反演有云时大气温湿廓线的模拟研究

在模拟星载红外高光谱辐射观测值对云高和有效云量的敏感性基础上展开了有云时大气温湿廓线反演的模拟研究,用特征向量统计反演法反演大气温湿廓线时进行云顶高度分类在一定程度上可提高反演精度,但在云顶以下高度反演误差仍然较大.在AIRS像元中加入匹配的晴空MODIS红外观测值,可以提高云顶以下高度的反演精度,云顶所在高度越高大气参数反演精度提高越大,尤其足温度反演精度,有云时模拟的均方根误差在整层大气中几乎小于2K.     

利用太阳直射光谱遥感大气柱水汽总量的研究

太阳光谱仪测得的直接辐射光谱含有大气水汽含量的信息。本文提出一种用太阳直射光谱反演大气柱水汽总量的方法。采用分子吸收的随机模式，而不是通常的Ｂｏｕｇｕｅｒ定理，处理水汽吸收，故更为合理。选取水汽的α，β和ρστ吸收带逐次扣除，联合订正，给出水汽含量。并与探空资料结果做了对比，有较好的一致性。     

用太阳光谱遥测大气污染气体NO2的含量

利用地面可见光（430－450m)波段的太阳光谱和大气上界的参考太际光谱，反演出大气中NO2的柱总含量，得到了该地区上空NO2含量及其变化，其变化与当地环境监测站用常规法测量的NO2浓度的变化基本一致，该文介绍了测量仪器，测量原理和部分测量结果。     

利用AIRS观测资料进行红外高光谱大气探测能力试验的研究

利用EOS Aqua卫星平台上搭载的光栅式高光谱分辨率大气红外探测仪器AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）的实际观测资料，采用经验正交函数展开法（特征向量法）进行了大气温度、湿度廓线的反演误差敏感性试验研究。试验内容包括光谱覆盖、通道覆盖、通道宽度等。通过这些试验，研究在中国现有的经济、技术条件下要达到在对流层1km气层温度、湿度分别小于1K和20％的反演精度和垂直分辨率所应该具备的光谱通道特征，为发展中国自己的红外高光谱分辨率探测技术提供科学依据。试验计算结果表明，基于中国现有的经济和技术基础，发展具有100个左右的光谱通道，通道宽度为2-4个波数的干涉式红外大气探测仪器（比中国目前FY-3初期的滤光片式红外分光计的光谱波段宽度减小3-4倍），可明显改善大气参数反演精度，基本满足现阶段使用要求。     

MAIS成象光谱仪飞行定标和反射率反演

该文利用６Ｓ辐射传礓模型设计了一种可对ＭＡＩＳ成象光谱仪进行飞行研究定标和反射率反演的方法，并分析了成象光谱图象反经反演过程中影响反演精度的各种因素。这种方法的特点是地面同步测量中只采用一台仪器，同时获得了参考地物的反射率，大气光学厚度和大气垂直柱水汽含量。     

超光谱热红外数据通道选择方法在O3和CH4廓线反演中的应用

与高光谱热红外数据相比,超光谱热红外数据中包含了臭氧(O₃)和甲烷(CH₄)在大气垂直剖面上更多的状态信息,为提升O₃和CH₄廓线的反演精度提供了可能。然而,超光谱热红外数据通道之间的间隔较窄,这在给数据引入一些特有可反演信息的同时还引入了大量的相似信息,这些特征均无法被现有的基于高光谱热红外数据的通道选择方法识别。为了保证超光谱热红外数据反演O₃和CH₄廓线的效率和精度,我们提出了一种基于大气灵敏度和雅可比剖面的通道优选方法(OWSP法)。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况,优选出受其他气体干扰较小的通道为初选通道;其次,深度分析通道雅可比特征后提出了优化雅可比矩阵的策略,具体为将通道雅可比量化为表征通道信息容量的因素,并采用迭代的方法获取最终的通道选择结果。本文将OWSP方法应用在阿拉善、北京—天津、长江三角洲和珠江三角洲4个典型地区的冬夏季大气条件下,与常用的最佳灵敏度法(OSP法)相比,OWSP方法所选的通道集合中冗余信息少,同时也可以识...     

基于劈窗算法从ASTER遥感数据反演地表温度

应用卫星热红外遥感影像反演地表温度对于研究城市生态环境、气象过程具有重要意义,ASTER 遥感数据为此提供了有效的信息源。针对从 ASTER 数据中反演地表温度(LST)的需要,首先利用 MODIS 数据反演大气水汽含量,并模拟出大气水汽含量与大气透过率的关系,求得大气透过率,然后通过决策树分类结果和地物光谱特征计算出地表反射率,最后采用劈窗算法反演出地表温度。通过某市2个季节的试验表明该方法具有较高的精度,能够有效应用于城市热环境分析,为城市物理环境综合分析评价提供支持。     

高分五号AIUS气温反演通道的选择

高分五号卫星搭载的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪AIUS（Atmospheric Infrared Ultraspectral Sounder）是中国研发的第一个红外波段具有甚高光谱分辨率的掩星探测仪，为大气分布状态的研究提供了强有力的数据支持。气温是表征大气热力状态的重要参数，其分布状态直接影响地—气系统长波辐射和太阳短波辐射的相互作用，进而对全球辐射能量的收支平衡产生影响。采用高光谱数据直接进行气温反演的数据量较大、存储不便，并且不同波谱信息之间存在相关性，因此需要进行通道选择。考虑到实际气温反演精度受干扰成分的影响较大，致使反演精度较低，本文基于信息熵的通道选择算法与目标成分及干扰成分的敏感性分析相结合开展试验完成AIUS掩星观测数据的通道选择，为后期AIUS的温度反演奠定基础。首先，基于RFM（Reference Forward Model）正向辐射传输模型进行目标成分及干扰成分的敏感性分析，探究通道选择的可行性及进行初步的通道选择；然后，基于信息熵的理论进行通道选取，并对结果进行分析讨论；最后，依据通道选取结果，结合最优化算法进行温度反演效果验证。研究表明，掩星观测对气温变化具有较高的敏感性，该通道选择方法在掩星观测模式下是可行的；随通道数目的增加，信息量大体呈对数型增加，在通道个数为1000时接近饱和；在保证运算效率条件下，选用AIUS的100个通道进行温度反演，可基本满足精度需求。     

两种高光谱热红外数据大气校正方法的分析与比较

利用模拟数据对Autonomous Atmospheric Compensation(AAC)和In-scene Atmospheric Compensation(ISAC)这两种高光谱热红外数据大气校正方法进行了对比和分析。结果显示,在满足方法适用条件情况下,AAC方法大气校正精度较高,除湿热的热带大气外,大气透过率的反演误差小于0.02,大气上行辐射的误差小于0.004W.m-2.sr-1.cm;而ISAC方法精度较低,透过率误差在0.05至0.3之间,上行辐射误差在0.003W.m-2.sr-1.cm至0.035W.m-2.sr-1.cm之间变化,误差随大气水汽含量增加而增加。大气非均一性对大气校正精度影响分析表明,AAC方法大气校正精度受大气非均一性影响显著。因此,需从高光谱数据光谱信息出发,发展针对低空间分辨率高光谱热红外数据的大气校正方法,以克服现有方法大气水平均一假设的不足。     

Calibration of an optical equation to analyse the atmospheric turbidity and water quality of an estuarine environment

Mapping of oceanic productive zones through an optical sensor on board a satellite requires a detailed knowledge about the interaction of solar flux with the atmosphere and water column. Hence the radiative transfer on February 14, 2002 over estuaries of Goa has been examined through a couple radiative transfer model (CRTM). This has been carried out in the context of an optical sensor when it looks down at nadir. The forcing of extraterrestrial solar irradiance with atmosphere results in its absorption and scattering due to aerosol particles and gaseous constituents and rayleigh particles. The optical spectrum has been subjected to atmospheric forcing and radiation has been calculated for every 1 nm. Special reference is given to two wavelengths (443 and 510 nm), which are important for ocean optics. The atmospheric components pertaining to these wavelengths are 0.04193 w/m²/nm/sr and 0.0225 w/m²/nm/sr (rayleigh) and 0.0121 w/m²/nm/sr and 0.015 w/m²/nm/sr (aerosol). Within the optical frame work (400 –700 nm), the effect of aerosol overrides that of rayleigh from 545 nm onwards. The specular reflectance at the sea surface contributes 1.725 x l0^-12 w/m²/nm/sr and 1.947x 10^-12 w/m²/nm/sr while the respective signature from water column is 0.418x 10^-3w/m²/nm/sr and 0.536x 10^-3 w/m²/nm/sr. The simulated water signature has been compared with radiances measured by a radiometer (Satlantic radiometer). The correlation (R²) is found to be around 0.97. The sensitivity analysis further reveals the respective wavelengths of the optical spectrum affected by atmospheric and oceanic constituents. Moreover, the effect of change in solar zenith angle on water signature has also been carried out. This could be applied to invert satellite data so as to retrieve coastal water constituents and productivity.     

近红外大气吸收波段太阳辐射计定标

用通用大气辐射传输软件CART模拟了POM02太阳辐射计的1020nm、1627nm和2200nm等3个近红外通道的大气透过率特性。结果表明,前两通道处于大气非吸收波段,其透过率很好的遵从Beer-Lambert定律,而2200nm通道则有较强的吸收,吸收光学厚度随大气质量的变化服从指数分布,与Beer-Lambert定律有一定的偏差,其定标需采用改进的Langley法。通过选取好天的5个定标实例证明,采用改进的Langley法定标2200nm通道,可提高其透过率测量精度约3.8%。     

Improved Fraunhofer Line Discrimination Method for Vegetation Fluorescence Quantification

This letter presents a modification to the established Fraunhofer line discrimination (FLD) method for improving the accuracy of the solar-induced chlorophyll fluorescence (ChF) retrieval over terrestrial vegetation. The FLD method relies on the decoupling of reflected and ChF emitted radiation by the evaluation of measurements inside and outside the absorption bands. The improved FLD method introduces two correction coefficients that relate the values of the fluorescence and the reflectance inside and outside the absorption band. The new method uses the full spectral information around the absorption band to derive these coefficients. A sensitivity analysis has been performed to evaluate the impact of the correction coefficients on the accuracy of the ChF estimation. The new formulation has been tested for the $hbox{O}_{2}$ A-band on synthetic data obtaining lower errors in comparison to the standard FLD and has been successfully applied to real measurements at canopy level.      

Remote sensing of cirrus optical and microphysical properties from ground-based infrared radiometric Measurements-part I: a new retrieval method based on microwindow spectral signature

The surface radiance spectrum within the terrestrial infrared window (i.e., wavelengths between 8-12 /spl mu/m or wavenumbers between 833-1250 cm/sup -1/) is sensitive to the optical and microphysical properties of cirrus clouds. Numerous microwindows where atmospheric absorption is minimum exist in the spectral regions of 820-960 cm/sup -1/ and 1100-1240 cm/sup -1/. The minimum radiances at the microwindows in these two spectral regions can be fitted by using two linear lines. The slope of the fitting line for the spectral region of 820-960 cm/sup -1/ is sensitive to the effective size of ice crystals within cirrus clouds, whereas the intercept of the fitting line for the spectral region of 1100-1240 cm/sup -1/ is sensitive to the optical thickness of the clouds. Based on this spectral feature, a new retrieval method has been developed for simultaneously retrieving cirrus optical thickness and the effective particle size of ice crystals. Furthermore, the ice water path of cirrus clouds can be estimated from the retrieved values of cloud optical thickness and effective particle size.     

大气臭氧总量与吸收性气溶胶指数的关系

吸收性气溶胶指数AAI(Absorbing Aerosol Index)是基于卫星观测的紫外后向散射辐射导出的参数,与大气中对紫外线有吸收作用的气溶胶(简称吸收性气溶胶)有关,能够定性反应吸收性气溶胶的存在与空间分布特征。由于臭氧在AAI反演波段对紫外线仍然存在弱吸收作用,因此AAI可能与大气臭氧总量有关,臭氧反演的误差也可能对AAI的反演精度造成影响。为了研究臭氧总量与AAI的关系,臭氧反演的精度对AAI反演的影响,利用辐射传输模型通过敏感性实验,来模拟吸收性气溶胶指数和臭氧总量之间的关系,臭氧反演误差对吸收气溶胶指数的反演的影响。采用沙漠气溶胶,不改变气溶胶的含量,通过改变中纬度夏季的臭氧总量来计算大气模型。对臭氧总量、气溶胶含量与AAI的内在关系,臭氧总量对AAI反演精度的影响进行了模拟,模拟结果表明,气溶胶指数与臭氧总量的改变存在正相关关系,而臭氧总量的反演误差对AAI指数的反演影响不大。基于风云三号气象卫星紫外臭氧总量探测仪(FY-3/TOU)的臭氧总量和吸收性气溶胶指数数据(2012年),分析了青藏高原地区7月份臭氧总量与吸收性气溶胶指数空间分布特征的关系,与模拟结果一致。     

叶绿素荧光的GOSAT卫星遥感反演

由于大气吸收和散射等大气辐射传输影响,叶绿素荧光卫星遥感反演存在很大的困难和挑战。本文利用日本温室气体观测卫星GOSAT的TANSO-FTS超光谱数据,选取770 nm附近受大气影响较弱的KI夫琅和费暗线,借助KPNO2010高分辨率太阳辐照度光谱,设计了加权最小二乘拟合的叶绿素荧光卫星反演算法,利用矩阵的谱条件数确定了算法中KI吸收线所采用的权重系数,获得了中国区域2010年1月至2011年6月的叶绿素荧光数据。并利用TANSO-CAI云标识数据剔除了受云影响的反演结果,并按照2°×2°格网逐月计算了荧光强度均值。将反演叶绿素荧光强度结果与同期MODIS的增强性植被指数EVI、光合有效辐射比例FPAR、总初级生产力GPP产品作对比分析,结果表明：荧光强度高值主要分布在中国西南、中南等植被覆盖度高、生长旺盛的地区,荧光强度季节性变化规律与EVI、FPAR、GPP等相似,但季节变化比上述各参数变化提前且更敏感,可以反映其他参数所不具备的独特信息。     

中国东南沿海地区大气反常结构遥感初探

对流层大气作为电波传播的主要媒介,其大气剖面参数直接影响无线电系统的作用距离和导航、定位精度,因此,研究大气剖面的微波遥感技术,尤其是大气反常结构,对分析评估无线电信息系统在复杂大气环境条件下工作性能和提供电波折射修正精度等具有重要的应用价值。中国东南沿海地区一直是研究的热点区域,本文选取青岛、射阳、厦门、海口4个站的气象探空仪观测数据,统计了这些地区大气波导的平均高度和厚度,对采用地基多通道微波辐射计的天顶和扫角亮温遥感其参数的算法进行了初步探索,提出了改进的组合神经网络算法来判别并遥感大气波导。同时,使用多年的探空数据对该算法进行了仿真验证,并用青岛气象站的实测数据验证了该算法的精度。结果表明该算法可用于遥感大气反常结构,并且与以往的算法相比更加实用、有效,可为雷达、通信、导航等系统设备提供环境信息保障。     

Benthic coverage and bottom topography of coral reef environment over Pirotan reef,Gulf of Kachchh region,India

Remote sensing measurements in coral reef environments commonly confront the problem of overlying atmosphere and modification of spectral signal due to water column over the bottom substrates. In order to correct these problems, hyperspectral observations offer an advantage over multispectral observations. Airborne hyperspectral remote sensing data from Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer- Next Generation (AVIRIS-NG) sensor was acquired during low tidal condition on 14 February 2016 at Pirotan reef, Gulf of Kachchh region, India. The objective of this study is to map benthic coverage and bottom topography over Pirotan reef. The methodology involved atmospheric correction, simultaneous retrieval of water parameters, bathymetry, water column correction and mapping. Atmospheric correction was performed by removing path radiance and aerosol contribution and dividing by atmospheric transmittance and incoming solar irradiance to obtain remote sensing reflectance. Model derived error minimization technique was used for simultaneous retrieval of water parameters and bathymetry. Derived water parameters were used to account for water column attenuation and retrieve concomitant true bottom signature.     

行星探测器导航相机着陆后参数标定方法

巡视器导航相机在发射前已完成标定,但在飞抵行星表面开展工作前需经过长时间飞行,其间受到的外力可能导致相机参数发生变化,所以在着陆后需要对导航双目相机重新标定。本文首先介绍了以太阳能电池板为标定板,然后通过Hough变换、聚类思想和最小二乘直线拟合法提取出电池板格网线,根据直线参数重新标定导航双目相机外参的标定方法,最后进行了两项试验。试验1以嫦娥4号影像进行格网线提取试验,并与传统的Hough变换直线提取结果进行比较,本文提取方法更准确;试验2以模拟直线参数进行双目相机外参标定试验,结果说明解算精度较高,方法可行有效。但该相机标定方法将相机内参作为已知值,并单独解算左、右相机外参,下一步将继续研究相机内、外参同时标定的方法和双目相机一步标定的方法。