新探测技术发展评述——气象卫星廿五周年

1960年美国航空与宇航局(NASA)的第一个泰罗斯(TIROS,由电视和红外观测卫星英文字头组成)试验卫星施放成功,开辟了一条进行全球大气探测的新路,使大气探测由过去的单点探测扩展为全球探测,由大气层内直接探测发展为空间遥感。通过廿五年的发展,气象卫星在大气科学的研究和气象业务应用中发挥了愈来愈巨大的作用。同时也由于其他新技术:例如气象雷达、激光和大气声探测、计算机、图象处理和显示技术等的迅速发展,使大气探测提高到一个前所未有的新水平,从而大大推动了气     

大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

南麂列岛海洋自然保护区海岸要素的IKONOS图像地学分析

海岛 ,特别是一些面积小的岛屿 ,处于复杂的环境中 ,具有陆地与海洋的多种尺度特征。 IKONOS卫星遥感图像是现有遥感信息中空间分辨率最高的卫星数据之一 ,因此是海岛详细探测、大比例尺遥感分析的重要信息源。南麂列岛作为国家级海洋自然保护区 ,素有“贝藻王国”之称 ,具有典型性和示范性。本文是利用 IKONOS卫星遥感图像研究南麂列岛岸线特征、人工构筑物与近海目标以及土地覆盖的初步成果。结果表明它对细小目标的探测具有很大的潜力。     

EIGEN-GRACE02S重力场模型在地壳构造探测中的应用研究

分析了布格重力异常在地壳构造探测中的重要作用,以及目前地质和物探中常用的地面重力测量计算得到的布格重力异常的缺点,提出利用纯重力卫星数据计算得到的SST (satellite-to-satellite tracking)地球重力场模型来研究地质构造和资源探测,以重力场模型EIGEN-GRACE02S为例,分析了其优点和应用的可行性.针对原有"卫星重力异常"概念的缺陷,提出了"真卫星重力异常"和"假卫星重力异常的概念".     

地球信息科学学报“全球卫星气候遥感数据”专辑征稿

<正>全球气候变化已成为当今全球环境外交和谈判的热点问题,也对人类生活的方方面面产生影响。卫星可以对地球系统进行连续观测,并以观测资料提取有关大气、海洋和陆地等气候参数,为气候及其变化预测提供基本观测依据。从卫星数据提取出气候数据集已成为气候学研究的主要数据源。本刊特此围绕"全球卫星气     

卫星重力梯度数据粗差探测方法的比较研究

比较研究了卫星重力梯度数据粗差探测的阈值法、Grubbs检验、Dixon检验和小波分析法及组合方法。基于卫星重力梯度测量粗差的来源和特征,模拟生成了重力梯度数据的粗差,利用上述粗差探测方法模拟计算的结果表明：联合Dixon检验和小波分析的组合法最有效。     

本刊编委金双根当选俄罗斯外籍院士

正本刊消息,本刊编委、中科院上海天文台金双根研究员近日当选俄罗斯自然科学院(RANS)外籍院士。金双根长期从事卫星导航、卫星遥感、卫星重力和空间行星探测与动力学研究,获得多项有国际影响的创新性成果。2015     

地球信息科学学报“全球卫星气候遥感数据”专辑征稿

<正>全球气候变化已成为当今全球环境外交和谈判的热点问题,也对人类生活的方方面面产生影响。卫星可以对地球系统进行连续观测,并以观测资料提取有关大气、海洋和陆地等气候参数,为气候及其变化预测提供基本观测依据。从卫星数据提取出气候数据集已成为气候学研究的主要数据源。本刊特此围绕"全球卫星气候数据集"主题征稿,内容包括:?全球气候数据集生成算法;?气候数据集验证;     

细粒子气溶胶光学厚度和谱分布偏振的反演

 细粒子气溶胶物理和光学参数定量卫星遥感反演一直是环境和气候领域研究人员关注的重要课题。气溶胶参数卫星业务遥感产品主要是反演气溶胶光学厚度,它体现大气中气溶胶总含量的信息,而获取气溶胶谱分布函数有助于进一步了解气溶胶物理特性,并提高气溶胶其他参数的遥感探测精度。目前,陆地气溶胶卫星反演面临两个关键问题:一是气溶胶模式;二是地表反射贡献的去除,偏振遥感在这两方面有其独有的优势。本文以多角度偏振方法,采用RT3辐射传输模型建立矢量查找表,利用法国PARASOL探测器一级数据反演了京津唐地区的细粒子气溶胶光学厚度和谱分布参数,并使用AERONET地基观测数据对反演结果进行验证,结果表明:偏振方法能较高精度地实现细粒子气溶胶光学厚度反演,而谱分布的反演还需进一步改进。     

基于遥感影像的卫星颤振探测分析的关键技术与实现

姿态颤振是高分辨率卫星普遍存在的复杂现象,随着卫星的复杂性和敏捷性的提高,故其对成像质量的影响机制和相应的探测与补偿方法,成为高分辨率卫星对地观测研究的关键问题。本文介绍了基于遥感影像的卫星颤振探测原理和关键技术,利用传感器的构造特点,通过不同波段的多光谱影像,以及不同视角的全色立体影像间的密集匹配精确量测和获取影像视差差异值,反演卫星姿态颤振的规律和特性,从而对规律性的颤振现象进行建模和补偿。鉴于上述理论,在Visual C++的平台下,研制了卫星颤振探测分析系统,设计了以计算机性能优化的图像分块并行算法。测试结果表明,该软件能有效探测出0.1像元偏移的卫星姿态颤振,并可对规律性颤振进行建模和补偿,有较好的稳定性和并行效率。其已成功应用于资源三号卫星地面应用系统,并可扩展于其他卫星系统的颤振探测分析。     

厦门市林地与建设用地对大气气溶胶空间分布的影响分析

分析大气气溶胶空间分布的影响因素有助于理解其变化机制与规律,从而为大气环境质量的调控提供科学依据。本文以厦门市为例,利用MODIS-Aqua卫星遥感影像,反演了大气气溶胶光学厚度。同时,选取Landsat8 OLI卫星数据,进行土地覆被分类。在此基础上,利用相关分析、一元线性回归模型和方差分解,对比研究了城市林地和建设用地对大气气溶胶空间分布的影响作用,得出以下结论：① 暗像元与插值法的结合适合厦门地区春季气溶胶光学厚度的反演;② 建设用地上空气溶胶光学厚度值明显高于林地;③ 林地对气溶胶空间分布的影响作用强于建设用地。本研究对缓解城市大气污染和改善城市生态环境具有重要参考价值和意义。     

不同数据预处理方法对北斗卫星精密定轨精度的影响

提出综合利用高次差法和多项式拟合法对COMPASS MEO卫星进行周跳探测的原理及实现方法,并采用COMPASS监测站实测数据使用不同的数据预处理策略对COMPASS MEO卫星进行精密定轨试验。结果表明,根据实测数据情况,合理选择周跳探测方法和预处理策略,可以改善定轨精度。     

夏季东亚大气环流的研究

夏季东亚大气环流的研究,一直是我国气象科学研究的主要课题之一。本文对东亚大气环流季节性转换、东亚大气环流的主要活动中心和青藏高原对东亚大气环流的作用等的研究进展,从观测事实、理论与模拟及其应用等方面进行了简单的评述。最后,对今后夏季东亚大气环流研究的发展,提出了某些建议。 近年来,由于探测技术的发展,特别是1979年全球大气研究计划第一期全球试验(FGGE)和同年6—8月我国青藏高原气象科学实验(QXPMEX)的实施,揭露了大量东亚大气环流的观测事实,包括有关东亚大气环流季节性转换、东亚大气环流的主要活动中心和青藏高原对东亚大气环流的作用。同时,人们根据观测研究提供的线索开始对东亚大气环流进行数值模拟。     

2008年“威马逊”台风期间海上大气波导时空特征

结合 MM5数值模拟结果、天气图和卫星云图,系统分析了2008年“威马逊”台风引起的大气波导特征.本次台风过程中发生的大都为悬空大气波导,位于台风涡旋之外的西北部,台风越近波导高度、强度、厚度越大;同时数值模拟表明陆地地形对海上本次大气波导形成具有一定影响.利用大气波导这一特殊大气层结可以很好的评估和预测电磁波传播和海上探测通信系统     

从0到21的飞跃

<正>随着21个省级卫星中心加快建设,我国自然资源卫星应用技术体系正在形成——9月12日11时26分,自然资源卫星观测体系又添新成员。我国在太原卫星发射中心使用长征四号运载火箭,成功将5米光学业务卫星(资源一号02D星)送入预定轨道。该星可有效获取宽幅高光谱及多光谱数据,进一步完善了自然资源卫星观测体系,并将与后续系列卫星组网,形成全球领先的业务化对地光谱探测能力。至此,我国已拥有14颗自然资源卫星。卫星的增加,不仅是"量"的增加,更有"质"的飞跃——卫星数据在空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率上都大幅提升。     

卫星气候数据集的应用研究与发展分析

卫星气候数据集是卫星气候研究的基础。在规范卫星气候数据集基本概念的基础上,针对现有基本气候数据集（FCDR）和专题气候数据集（TCDR）的分类方式,无法反映卫星气候数据特点的问题,认为应将专题气候数据集进一步划分为单一遥感仪器专题气候数据集、多种遥感仪器融合专题气候数据集及卫星与多源资料融合专题气候数据集等几类。这种分类方法便于用户更好地了解和使用卫星气候数据。然后,重点围绕基本气候变量和基本卫星气候变量含义、卫星气候数据集生产规范、国内外主要卫星气候数据生产计划等方面,综述了卫星气候数据集建设及规范化生产已取得的最新研究进展。在此基础上,分析了卫星气候数据集建设和应用中存在的主要问题,展望了卫星气候数据集发展,同时对我国卫星气候数据集建设提出具体建议。     

基于RTTOV模式的大气二氧化碳反演参数敏感性分析

大气二氧化碳是开展全球气候变化和碳循环研究的关键数据。卫星遥感技术与模式模拟相结合的反演方法已成为获取该数据的重要手段,但模式输入参数本身的误差会对大气二氧化碳反演精度产生影响,须在反演算法设计中加以关注。本文利用RTTOV10快速辐射传输模式模拟Aqua/AIRS红外探测仪17个大气二氧化碳反演通道,计算了这些通道上大气顶出射辐射对温度廓线、臭氧廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率的参数误差的不确定性,并与二氧化碳增加0.5%时造成的不确定性进行对比,分析二氧化碳对上述参数误差的敏感性。结果表明,温度廓线误差是干扰AIRS大气二氧化碳反演的主要因素,其次是臭氧廓线误差,而水汽廓线、地表温度和地表发射率的误差对二氧化碳反演的影响在除去个别通道后可忽略不计。最后,本文以通道为单位,确定了各通道上的高敏感参数、敏感参数和不敏感参数,为二氧化碳反演通道的选择和反演算法的设计提供了参考。     

基于CYGNSS数据的星载GNSS-R水体分布探测方法研究

利用CYGNSS（cyclone global navigation satellite system）采集的GNSS卫星反射信号,提出一种基于星载GNSS-R的水体分布探测方法。首先对CYGNSS低轨卫星星座采集的GNSS反射信号进行处理,获取地表反射率数据;再按0.01°×0.01°的空间分辨率将研究区划分为格网,剔除异常值和无效值后,利用区域均值算法重新计算各格网的反射率,并利用格网样本方差和标准差作为衡量指标,采用随机游走图像分割算法进行水体分布探测;最后利用本文提出的方法分析刚果盆地的水体分布情况,并利用MODIS数据对结果进行评估。结果表明,星载GNSS-R具有较强的水体分布探测能力,进一步拓展了GNSS-R的应用场景。     

初论大气探测技术发展的几个问题

针对目前大气探测技术现状，分析讨论了大气探测技术发展的未来趋势。提出大气探测技术应着眼于准确捕捉天气过程的本质特征，并迅速有效地对所探测信息进行实时传输，处理及图形再现。因此，其技术发展应建立在测量对象研究及自身技术体系完善这两个基础之上，即一方面尽可能有效地从其它领域借鉴或移植现代高技术手段，另一方面汇同气象专家一道不断探索，研究新算法。     

多云多雨环境遥感研究与应用分析

云、雾、雨往往导致获取同步观测陆面-大气或海面-大气的遥感数据的复杂性,使得多圈层探测的遥感数据缺乏连续性、实时性、准确性和可用性。所以,多云、多雨环境一直成为遥感对陆面和海面探测与研究的瓶颈。对我国来说,只有实现在多云、多雨地区的全天候、全天时地对地观测,我国的遥感应用才能形成一个较为完整的体系。我们提出了多云、多雨地区遥感这个概念,介绍这方面的研究进展。为解决这一瓶颈问题,通过多云、多雨环境下对地观测系统数据获取与信息处理的多学科研究,提出发展适用于多云、多雨环境的对地观测系统的科学思路与方案。