SSM／I微波辐射计数据陆面温度反演

利用美国防卫气象卫星计划（OMSP）特别微波辐射／成像计（SSM／I）的多通道微波辐射亮温数据，开展中国陆地区域陆地表面温度反演研究，选择1997年7月20／24日的SSM／I数据，先对中国陆地区域的数据进行处理与成像，然后基于Holliger算法利用七个通道数据进行地表类型分类，最后利用SSM／I数据的统计算法进行中国区域内的陆面温度反演研究，并用NOAA－AVHRR反演的温度数据进行分析比较，其结果与实际情况基本一致，研究结果表明，SSM／I微波辐射计数据可以为大面积的陆面温度反演提供快速的研究方法，为全球变化研究提供一种新资料。     

SSM／I微波辐射计数据中国陆地覆盖特征季节变化分析

利用星载微波辐射计SSM／I多通道、多时相亮温数据开展了中国陆地覆盖特征的季节变化研究。通过对国内外星载微波辐射应用研究分析，提出了归一化极化指数(NDPI)的概念。处理了1997年4月、7月、10月和1998年1月的(每月的20、24日各两天)多通道SSM／I数据，在此基础上计算形成了第一幅中国陆地区域的归一化微波极化指数图，开展了中国陆地区域覆盖特征随季节变化的研究。研究结果表明，不同的陆地覆盖特征有特征的NDPI值，NDPI随季节而变化，植被、水分是引起NDPI变化的主要因子。     

神舟四号飞船微波辐射计定标和检验（Ⅰ）——微波辐射计外定标

文中针对神舟四号飞船辐射计 (RAD)的在轨定标特点 ,提出一种替代外定标方案 ,即利用地球表面典型地物的微波辐射对RAD的不同通道重新进行定标。选取了全球大洋开阔海域的浮标、星载微波辐射计产品和小岛上气象探空数据 ,通过理论计算得出的亮温作为辐射计测量的低端。利用南美洲热带雨林亮温作为高端 ,重新给出了RAD定标方程。同时 ,为了确定定标的效果 ,分别与国外星载微波辐射计相同或相近通道的亮温进行了比较。另外还结合南海地面配合试验的测量结果对辐射计定标数据进行了分析。     

AMSR-E微波极化指数与MODIS植被指数关系研究

首先，利用辐射传输方程对微波极化指数（MPI，Microwave Polarization Index)进行推导，以AMSR-E像元经纬度为控制条件，采集与之对应的MODIS植被指数（ LAI/NDVI），并将其平均值作为AMSR-E对应像元的值； 然后，对AMSR-E微波极化指数与LAI/NDVI进行相关分析。结果表明，MPI与LAI/NDVI之间存在着指数关系，而且频率越低，相关性越好。     

星载微波辐射计交叉定标中陆面目标辐射亮温计算模型

从被动微波辐射计在轨辐射定标的角度出发, 选取亚马逊雨林作为高温地面目标, 利用DMSPF13-SSM/I数据和NCEP数据对研究区19—89GHz辐射特性进行分析。研究发现, 利用辐射亮温稳定的热带雨林作为地面目标, 对19—89GHz的频段, 微波辐射亮温计算精度可以达到1K以内; 对于6和10GHz这样的低频通道, 撒哈拉沙漠是一个可供选择的地面目标, 根据所建立的亮温计算模型, 利用数值预报分析场NCEP数据作为输入, 其亮温计算精度在2K以内。     

基于Triple-Collocation的地面观测与卫星遥感数据融合的雪深反演

针对单一被动微波遥感反演雪深的精度和空间分辨率不足的问题,提出了一种星-地多源数据融合的雪深反演方法。以北疆每日站点观测雪深、AMSR-E遥感反演雪深和SSM/I遥感反演雪深数据为研究对象,首先利用地统计方法结合地面站点观测数据估计北疆区域的雪深,然后采用Triple-Collocation方法分别估计三个雪深数据的误差方差,最后结合最小二乘原理实现星-地雪深观测数据的融合。对融合雪深与地面雪深观测数据进行验证分析,结果显示,与AMSR-E和SSM/I遥感反演雪深相比,融合的雪深与地面观测雪深的相关性更高;融合的雪深的精度有一定程度的提高。实验结果证明了多源数据融合方法的有效性。     

FY-3B MWRI在轨辐射校准及其对旱涝灾害监测应用

根据中国风云气象卫星FY-3B MWRI与近年在轨业务运行的Aqua卫星AMSR-E的技术参数,基于晴空大气辐射传输模型的模拟,分析了技术参数入射角等对辐射亮度温度Tb(Brightness temperature)的影响。以此依据,对AMSR-E原始多通道Tb数据进行入射角修正。采用二次多项式拟合方法,用入射角修正后的AMSR-ETb数据对FY-3B MWRITb数据进行各通道的辐射校准,并进行了数据对比。基于辐射校准后的FY-3BMWRI各通道Tb特征,用极化与散射特征指数,对2011年长江流域两湖地区的连续发生的干旱、降雨、水涝灾害等进行了评估与分析,并与AMSR-E的对应结果及地面观测站的记录结果进行了一致性的比较。研究表明,这些分析结果与地面观测记录比对的结果是一致的,FY-3B MWRI可以有效地监测旱涝灾害。     

全极化微波辐射计对环境参数敏感性分析

为衡量全极化微波辐射计各通道对不同环境参数的探测能力,在构建全极化微波辐射传输正演模型的基础上,采用敏感性分析的方法,在固定背景场条件下,对全极化微波辐射计不同频率、各极化通道亮温对海面风速、海面风向、海面温度、大气水汽含量和云中液态水含量等重要环境参数的敏感度进行了分析和量化计算,对正演模型仿真亮温、星载全极化微波辐射计Wind Sat实测亮温相对于真实背景场参数、NCEP分析场资料和TAO/TRITON浮标实测海面风场数据的敏感性进行了分析。分析结果验证了全极化微波辐射计对海面风场的观测能力,衡量了上述重要环境参数对星载全极化微波辐射计各通道的单独影响程度,为中国自主研制全极化微波辐射计时通道指标设计、环境参数反演通道选取及算法提供支持。     

AMSR-E辐射计反演南大洋实时海面气温

利用中国南极第24次至第26次(2008年-2010年)考察获取的实测数据和AMSR-E辐射计亮温资料开展南大洋实时海面气温的反演研究, 分析了AMSR-E的各通道亮温与海面气温的相关性, 未发现与海面气温相关性较强的观测通道, 相关性最高的是23.8 GHz 水平通道, 相关系数为0.38。将实测数据与亮温资料进行数据匹配, 得到有效的建模数据集, 然后利用多元回归和神经网络两种方法建立海面气温实时反演模型。基于全通道多元回归建立了高纬、低纬海域AMSR-E亮温的反演模型, 对反演结果利用实测数据进行验证, 高纬海域反演的结果均方根差为0.96 ℃, 相关系数为0.93;低纬海域反演结果均差差为1.29 ℃, 相关性系数0.96。基于Back Propagation(BP)神经网络反演模型的反演结果均方根差为1.26 ℃, 相关系数为0.98。     

AMSR-E辐射计反演南大洋实时海面气温

利用中国南极第24次至第26次(2008年—2010年)考察获取的实测数据和AMSR-E辐射计亮温资料开展南大洋实时海面气温的反演研究,分析了AMSR-E的各通道亮温与海面气温的相关性,未发现与海面气温相关性较强的观测通道,相关性最高的是23.8GHz水平通道,相关系数为0.38。将实测数据与亮温资料进行数据匹配,得到有效的建模数据集,然后利用多元回归和神经网络两种方法建立海面气温实时反演模型。基于全通道多元回归建立了高纬、低纬海域AMSR-E亮温的反演模型,对反演结果利用实测数据进行验证,高纬海域反演的结果均方根差为0.96℃,相关系数为0.93;低纬海域反演结果均差差为1.29℃,相关性系数0.96。基于BackPropagation(BP)神经网络反演模型的反演结果均方根差为1.26℃,相关系数为0.98。     

双模态微波遥感器的研制

散射计和辐射计是微波遥感信息获取的重要遥感器。文中提出了利用公共高频通道将散射计与辐射计组合成散射辐射计的设计思想,作者根据该思想研制成功了Ｘ波段散射辐射计。文中给出了该散射辐射计的工作原理、工作时序及性能指标。通过野外测量实验证明,利用该思想研制散射辐射计是可行的     

微波辐射计的逆向辐射对定标及辐射测量的影响

微波辐射计是一种无源的微波遥感器,系统中存在逆向辐射,它通过无线向外辐射能量。逆向辐射温度的大小与接收机的噪声温度和前端器件有关,系统中的逆向辐射温度对微波辐射计的定标及陆基微波辐射计天底角附近的微波辐射测量都产生一定的影响。     

利用BG算法提高微波辐射计空间分辨率

将BG算法应用于增强微波辐射计空间分辨率 ,BG算法的基本原理是 ,如果测量密度大于仪器本身的分辨率 ,便可找到周围测量点的线性组合而得到一幅较高分辨率的图像 ,此原理同样适合其它遥感仪器。借鉴Stogryn的研究成果 ,在应用BG算法的同时 ,引入可调参数 ,它能够调整空间分辨率和系统的灵敏度之间的约束关系 ,使增强后的图像能够进行折衷处理 ,而不至于因为过分增强分辨率而使图像的斑点噪声增大 ,降低图像的质量。应用BG算法 ,对 2 0、5 0和 90GHz的微波仿真图像进行了图像增强处理 ,结果表明图像分辨率得到了增强 ,空间分辨率提高的倍数依赖于数据采样密度。     

闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验

遥感试验是进行遥感原理的验证、遥感模型与反演方法的发展、遥感产品的真实性检验,推动卫星计划的论证实施及其观测在地球系统科学中应用的重要途径。闪电河流域水循环和能量平衡遥感综合试验以滦河上游闪电河流域为核心试验区,以地球表层系统的水循环过程和能量平衡为研究对象,旨在通过天—空—地一体化的观测手段,针对不同典型地表类型开展全波段主被动协同遥感观测,研究异质地表和山地条件下像元尺度遥感关键参量的观测方案,研究重要水热参量的遥感方法及其同陆面/水文过程模型的结合,支撑国家民用空间基础设施和空间科学先导专项相关卫星计划的论证实施。其中,航空飞行遥感试验搭载L波段主被动一体化微波载荷、双角度热红外相机、四波段多光谱相机和高光谱成像仪进行协同观测,实现了土壤水分、组分温度、植被含水量、叶面积指数等地表参数以及湖泊、水库、湿地等的遥感监测;地面同步观测试验利用车载微波辐射计、地基雷达和光谱仪进行了典型地物如裸土、植被、水体、人工目标等的遥感观测,并按照样区—样方—样点的多尺度嵌套方案进行了地表参数的同步采样,获取了该地区关键地表参数的短时期时空变化特征;同时配合卫星和机载观测,在闪电河流域完成了土壤温湿度、地表水热通量、地表辐射四分量、降水等气象要素的地面观测网络的建设,为验证地表辐射/散射遥感模型,发展、优化和验证水热参量遥感反演算法,研究地表水热参量尺度效应与尺度转化问题提供了重要平台,将促进陆表能量与水分交换过程的理解及其对全球变化的作用和反馈机制的研究。     

综合主动和被动微波数据监测土壤水分变化

微波遥感测量土壤水分的方法主要分主动和被动两种，它们都是基于干燥土壤和水体之间介电常数的巨大差异。估算植被覆盖土壤表面土壤水分必须要考虑地表粗糙度和植被覆盖影响的问题。植被覆盖土壤表面的后向散射包括来自植被的体散射，来自地表的面散射和植被与地表间的交互作用散射项。本研究建立了一个半经验公式模型，用来计算体散射项，综合时间序列的主动和被动微波数据，消除植被覆盖的影响，估算地表土壤水分的变化状况。并应用1997年美国SGP‘97综合实验中的机载800m分辨辐射计ESTAR数据计算表面反射系数，综合Radarsat的SCAN-SAR数据得到体散射项，然后，由NOAA/AVHRR和TM计算得到的NDVI值加权分配50m分辨率的体散射项，最后计算50m分辨率的表面反射系数的变化值，从而得到土壤水分的变化情况，验证数据表明该计算结果与实测值一致。     

GNSS-R技术在海冰反演中的应用

从海冰现状出发,全面评述海冰反演的研究进展,主要包括SAR观测技术、星载微波辐射计、高度计、雷达辐射计、多微波传感器及GNSS-R技术等,重点介绍当前GNSS-R反演海冰的关键技术,指出GNSS-R反演海冰存在的问题和发展方向。     

A Study on the Delineation of Coral Reefs in Andaman and Lakshadweep Islands Using RISAT-1 Data

Coral reefs are one of the most diverse of all marine ecosystems and are often referred to as the “rainforests of the sea”. Though they cover less than one per cent of Earth’s surface, they are home to one quarter of all ocean species by providing food and shelter to them. Optical remote sensing has been widely employed for mapping and monitoring coral reefs. But the application of microwave remote sensing has been an alternate domain in this area. This study explores the possibility of utilizing synthetic aperture radar (SAR) data of Radar Imaging Satellite-I, India’s first indigenous microwave satellite to delineate the coral reefs in Andaman and Lakshadweep Islands in the Indian Ocean. The dual polarized data, after reducing the speckle has been classified to delineate the coral reefs in the vicinity of both islands. SAR has a performance comparable with passive optical sensors under favourable conditions of imaging, viz. optimum tidal current and surface winds. The study results are compared with the international coral reef reference map and are found to be highly promising, with an overall accuracy of 98.3% and a Kappa coefficient of 0.944 for fringing reefs in Andaman region. For the atolls in Lakshadweep region, the overall accuracy is found to be 92.99% and the Kappa coefficient is estimated at 0.7377. This study tries to explore a different horizon for microwave remote sensing in coral reef studies. It is seen that, optical and microwave remote sensing can provide a mutually supporting platform in coral reef delineation, in terms of imaging depth as well as climatic conditions.     

X波段散射计辐射计组合系统对树木背景中目标的观测研究

介绍Ｘ波段散射计辐射计组合系统的研制,利用这一组合系统可进行同时同地相继观测,得到ＶＶ,ＨＨ,ＶＨ,ＨＶ多极化的后向散射系σ＾０ｐｑ,Ｖ和Ｈ极化的辐射亮度温度ＴＢｑ和地面热发射率ｅｐ。给出了树木地面背景以及有多种金属目标的σ＾０ｐｑ－ＴＢｑ观测结果,并用一层面介质散射辐射的主被动遥感理论进行了分析,为地面主被动联合遥感和背景杂波中目标识别提供了一个实例研究。     

一种反演雷达波束内不均匀反射率场的方法

本文从原始雷达方程出发,提出了一种雷达加密观测方案和退卷积的数据反演方法,以实现雷达天线波束内的反射率不均匀结构信息的提取。反演方法的数值试验表明,此反演方法比常规测量方法在角分辨率方面提高约３倍,对波束内尺度为０．５８－２．０ＨＷ（ＨＷ是天线３ｄＢ波束宽度）的反射率变化有明显的反演能力。观测数据的测量误差对反演质量的影响也进行了计算和分析。本文还讨论了反演方法对雷达观测中的一些技术参数的要求。这些结果对于提高雷达尤其是星载微波主被动遥感器在测量降水量和云中含水量等参数中的精度有重要作用和现实意义。     

多波段多极化被动微波遥感地震应用研究进展与前沿方向探索

被动微波遥感卫星具有多波段多极化观测能力,其全天候、高灵敏度特性契合了地壳活动及地震的监测分析需求。近年来,地震孕育和发生过程中的热异常遥感监测与分析得到了广泛关注。本文从星载被动微波传感器发展和地震被动微波遥感应用两方面,梳理了多波段多极化被动微波卫星遥感用于地震监测与异常识别的研究现状,剖析了微波数据选择、异常分析方法、观测粗差剔除和信息机理认知等方面的进展与不足。总结了近年微波遥感地震应用的研究进展,阐明了多波段多极化被动微波卫星遥感用于地震异常识别的科学逻辑与复合链条。提出了地震遥感的两个前沿探索方向,即地震微波异常的可靠识别、地应力场变化微波遥感的信息物理。指出了遥感-岩石力学基础试验研究和地震遥感综合分析层面亟待解决的关键问题。进而呼吁,多学科联合、交叉乃至融合是地震遥感科学与技术向纵深发展的必由之路。