植物不同叶片表面特征的偏振光谱特性研究

针对农业气象与生态自动化观测对偏振光图像处理的迫切需求,利用带偏振片的便携式光谱仪和室内多角度观测平台对具有毛刺特征的新老玉米叶片、具有绒毛特征的枇杷和金光菊叶片、具有蜡质层特征的茶花和桃树叶片等几组代表性植物进行了偏振反射光谱测量和分析。结果表明:叶片表面毛刺越多、绒毛越多、蜡质层越薄,其偏振反射越低;三种特征中对偏振度的影响最大是蜡质层,毛刺次之,绒毛的影响相对较小;蜡质层对偏振反射和偏振度的影响均很明显。研究结果为农业气象与生态自动化观测以及利用偏振光谱对植物进行遥感识别、分类与监测评估提供了实验基础和科学依据。     

遥感监测冬小麦拔节期农学参数

遥感监测冬小麦拔节期农学参数任爱萍（山西省气象科学研究所０３０００２）１小麦反射光谱的一般特性研究表明，由于叶绿素吸收了大部分蓝光和红光进行光合作用，所以它在０．４５μｍ和０．６５μｍ波长附近各有一个吸收谷，而０．５５μｍ波长处的反射峰是相当一部分绿...     

基于植被指数的马铃薯叶片氮素含量估算模型

作物氮素状况的有效监测是作物精确施肥和管理调控的信息基础。文章利用AISA-Eagle机载高光谱成像系统获取遥感图像,在对图像进行精确的几何、辐射校正基础上,探索由马铃薯冠层光谱数据组成的植被指数与叶片氮素含量之间的相关关系,建立相应的估算模型,并进行全氮含量填图。实验结果表明：植被指数TCARI/OSAVI与叶片氮素含量的相关性最好,决定系数为0.8404,达极显著相关。将最优的估算模型（y=-24.429x+10.08）应用到整个高光谱遥感图像,得到的全氮含量图的值域和分布与实际测量和地面调查结果基本一致。     

基于水面实测光谱的太湖蓝藻卫星遥感研究

水体叶绿素a含量和蓝藻密度是评价水质污染的主要参数,对监测水体蓝藻水华有重要意义。该文利用2008年11月10日和11日太湖水面实测光谱及FY-3A/MERSI,AQUA/MODIS卫星的波段响应函数,计算了卫星波段的水体表面等效反射率。水体实测光谱显示蓝藻污染提高了近红外波段的遥感反射率,在蓝光波段和绿光波段有明显的吸收谷和反射峰。根据这一原理,该文建立了近红外和红光波段的比值指数RI模型,成功反演了太湖水体叶绿素a含量(均方根误差分别为0.0174 mg·L~(-1)和0.0188 mg·L~(-1))和蓝藻密度(均方根误差分别为247.21×10~6L~(-1)和275.64×10~6L~(-1))。这一结果为分析太湖水面光学特性、水质污染状况提供了重要依据。     

虹光偏振度的计算

虹光为太阳光线射入雨滴、经两次折射和一次内反射后,观测者在最小偏向角处观测到的光色散现象。用偏振片观测,发现这种光具有明显的偏振特性,且虹圈与其周围光的偏振度有很大不同。由形成虹的物理过程可看出,其偏振产生于折、反射过程中。１虹光偏振度的计算菲涅耳公...     

基于SCIATRAN模型的二氧化氮DOAS 反演敏感性试验

气溶胶和地表反照率是影响星载SCIAMACHY仪器观测数据定量遥感NO2大气柱总量的2个主要因子.文中利用高光谱分辨率大气辐射传输模型SCIATRAN,在考虑分子吸收和气溶胶多次散射影响基础上,精确模拟了气溶胶、地表反照率和NO2气体浓度变化对差分处理前后卫星反射光谱的影响,并定义影响因子f,对3个模拟参数进行综合评价.结果表明:(1)通过剔除卫星反射光谱中慢变光谱变化成分,DOAS方法明显降低了气溶胶和地表反照率对卫星反射光谱的影响;(2)差分处理前,3个模拟参数的影响强弱依次为地表反照率、气溶胶和NO2浓度;而差分处理后,3个模拟参数的影响强弱依次为NO2浓度、地表反照率和气溶胶.在影响趋势上,气溶胶和地表反照率很相似,均体现为宽带效应,在440-450 nm内有水汽强吸收和多次散射复杂相互作用导致的较大峰值;NO2浓度变化对差分处理前后的光谱都呈现气体吸收结构的影响特性;(3)由于吸收和散射相互作用等因素的影响,在基于卫星观测的差分光谱中仍然残留有气溶胶和地表反照率的误差,地表反照率约占18.6%,气溶胶约占6.2%.因此,当前SCIAMACHY遥感的NO2产品在中国区域浓度偏高,需要对气溶胶和地表反照率进行二次精细化的订正.     

用FY-1C/CAVHRR数据估算巢湖蓝藻叶绿素的含量

以巢湖为实验区，以气象卫星FY－1C／CAVHRR数据为信息源，通过遥感监测值与（淮）同步湖区实地采样叶绿素α(chl-α)含量的对比分析，建立基于FY－1C／CAVHRR数据的叶绿素α含量遥感估算模型。研究表明，FY－1C气象卫星可用于内陆大面积湖泊湖面叶绿素含量的遥感监测，在动态监测方面有明显优势，可作为现有湖泊水质采样观测的补充手段。     

冬小麦地面光谱监测

从小麦反射光谱的特征，探讨了小麦不同物候期反射光谱特征和小麦日变化、季节变化特征。建立了大田冬小麦光谱植被指数与叶面积指数的关系模型和冬小麦农学参数与植被指数之间的关系模型，为开展冬小麦大田生长状况的遥感动态监测和产量预报打下基础。     

风云三号降水卫星多角度偏振成像仪的观测特点和应用潜力

准确测量大气中云和气溶胶的辐射特性对数值天气预报和气候变化具有重要意义。搭载在风云三号降水卫星上的偏振载荷是国内首个具有短波红外通道的多角度偏振成像仪(Polarization and Multi-Angle Imager, PMAI),计划于2023年年初发射,为气溶胶-云-降水观测链条提供重要支撑。该仪器运行在非太阳同步的倾斜轨道,可提供3 km(星下点)空间分辨率和700 km幅宽的图像。PMAI的观测通道包括1030 nm、1370 nm、1640 nm的偏振通道和相应的非偏振通道,可提供14个角度的观测信息。PMAI将利用自然目标的在轨替代定标和同平台仪器的交叉定标,实现5%的辐射测量精度。观测和仿真数据表明PMAI拥有描述云和气溶胶特性的独特优势。全新的短波红外通道的多角度偏振测量可以优化云相态识别和云微物理参数反演、气溶胶的地气解耦以及地表方向反射特征的表述。处于非太阳同步轨道的PMAI具有独特观测几何,可以获得大气粒子辐射更宽的散射角分布信息。此外,PMAI可联合同平台中分辨率光谱成像仪的可见近红外和热红外通道的观测信息,进行云和气溶胶的协同反演。     

多角度高光谱对光化学反射植被指数估算光能利用率的影响探究

由于光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)随环境的变化关系十分复杂,现有的LUE估算植被初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)的模型过于粗糙简单,而通过遥感直接估计LUE会更加可靠。研究表明,光化学反射植被指数(PRI)与LUE有很好的相关性,故PRI在利用遥感估计LUE方面具有极大的潜力。但是,很多研究也发现了PRI-LUE的关系受到许多因素的干扰。为了探究多角度高光谱对光化学反射植被指数估算光能利用率的影响,分析了各观测日的光化学反射植被指数变化情况及其与实测光能利用率的关系。结果表明:在主平面的4个观测日都表现出后向的PRI值大于前向的PRI值,均表现出当光谱仪探头从后向散射方向向着前向散射方向变化时,PRI值逐渐变小然后随着天顶角的变大而变大;在光合作用的外部条件和内部环境不受影响的情况下,PROSAIL模型在主平面前向散射方向的中等角度(45 °和60 °)与后向散射方向的小角度(-15 °和-30 °)可以较好模拟出单一植被覆盖条件下水稻冠层植被的反射光谱。      

Observations of in situ fluorescence of chlorophyll-a in Saanich Inlet

The possibility of using the in situ fluorescence line of chlorophyll-a in remote sensing studies of surface water productivity is investigated in a series of spectroscopic and water sampling measurements made from a launch in Saanich Inlet, British Columbia, Canada. The paper demonstrates the proportionality of the observed height of the line to measured chlorophyll concentrations. Weighting corrections are applied to allow for the observed vertical variations in chlorophyll concentrations. Changes in the blue/green region of the observed spectra are also considered as an indicator of the chlorophyll present, and the two methods appear capable of giving chlorophyll concentrations to a comparable accuracy for the relatively high levels observed.     

海洋-大气耦合辐射传输模式

本文在已有的DISORT大气辐射传输模式基础上，耦合进一个海洋反射模式，在海洋反射模式部分，考虑了风生海表毛细波对海表双向反射的作用以及海洋中叶绿素、悬浮物、溶解有机物对海洋反射光谱的影响，同时，为应用方便，为此模式配套了完整的大气温、压、湿、微量气体、气溶胶及太阳地外谱数据集；此海洋反射模式和海洋-大气耦合辐射传输模式已与1995年9月5日黄海海面反射光谱的实测资料和飞行实验中的光谱仪测量数据进行了对比验证，模拟结果与实测数据基本上符合。     

基于神经网络算法的Sentinel-1和Sentinel-2遥感数据联合反演土壤湿度研究

以西班牙萨拉曼卡地区为研究区域,联合Sentinel-1后向散射系数和入射角信息、Sentinel-2光学数据提取的植被指数以及地面实测数据,构建了BP神经网络土壤湿度反演模型,并将该模型应用于试验区土壤湿度反演。结果表明:1)基于Sentinel-1卫星VV和VH极化雷达后向散射系数、雷达入射角和Sentinel-2植被指数数据构建的BP神经网络土壤湿度反演模型,能够实现对该地区土壤湿度高精度反演;2)在光学与微波数据联合反演植被覆盖区土壤湿度中,Sentinel-2的NDVI、NDWI1和NDWI2指数都可以用于削弱植被对土壤湿度反演的影响,但基于SWRI1波段的NDWI1能够获得更高精度的土壤湿度反演结果(RMSE为0.049 cm~3/cm~3,ubRMSE为0.048 cm~3/cm~3,Bias为0.008 cm~3/cm~3,r为0.681);3)相比于Sentinel-1 VH极化模式,Sentinel-1 VV极化模式在土壤湿度中表现出更大优势,说明Sentinel-1 VV极化模式更适用于土壤湿度反演。     

Study on Atmospheric Ozone in East Asia with Satellite Observation

ＳｔｕｄｙｏｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＯｚｏｎｅｉｎＥａｓｔＡｓｉａｗｉｔｈＳａｔｅｌｌｉｔｅＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＺｈａｏＢｏｌｉｎ（赵柏林）；ＬｉＷａｎｂｉａｏ（李万彪）ａｎｄＺｈｕＹｕａｎｊｉｎｇ（朱元竞）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｐｈｙｓ...     

超大城市观测数据系统平台设计与实现

为收集管理应用新型地基遥感设备观测的海量、多源、实时数据，中国气象局气象探测中心设计并搭建了超大城市观测数据系统平台。系统基于主流Web开发技术和分布式列存储集群方式MySql数据库，具备数据实时传输、监控、存储、分析、显示和共享等功能，实现了新型地基遥感观测数据管理规范化、产品服务多样化、资料共享便捷化。该系统平台既提高了新型地基遥感设备数据的支撑保障能力，同时分钟级廓线数据产品满足了短临天气预报对实时数据的高时效需求。目前，平台已在部分城市中推广应用，为地基遥感设备业务化运行提供全面的平台支持。     

干旱半干旱区土壤湿度数值模拟研究进展

总结和回顾了干旱半干旱地区土壤湿度研究在区域气候变化研究过程中的重要性,详尽描述了干旱半干旱区土壤湿度数值模拟的研究现状。在过去几十年里,大型地面观测试验计划的开展、卫星遥感监测能力的加强促进了干旱半干旱地区陆面模式模拟土壤湿度能力的提高,推动了干旱半干旱地区土壤湿度数值模拟的研究进程。尤其是干旱半干旱地区气候观测站的建立,积累了长期宝贵的连续性观测数据,增强了检验卫星反演方法的能力,促进了陆面模式的参数化改进。近年来随着气象学、生态学以及水文学、土壤学等学科之间交叉合作的加强,气候变化背景下土壤湿度对碳、氮循环的影响研究得到越来越多的重视,尤其在干旱半干旱地区,局地碳通量和水分供应存在密切联系。因此,未来半干旱地区土壤湿度的研究不仅要开展观测计划,积累长期连续的高质量数据,改进卫星反演能力和模式参数化方案,而且要进一步深化和加强学科交叉内容的研究,分析气候变化背景下土壤湿度在生态学、水文学、土壤学等学科的变化形式和特点,多角度、多方向地开展和改进干旱半干旱地区土壤湿度的数值模拟研究。     

Mapping surface soil moisture with microwave radiometers

Summary Water stored in the soil serves as a reservoir for the evapotranspiration (ET) process on land surfaces, therefore knowledge of the soil moisture content is important for partitioning the incoming solar radiation into latent and sensible heat components. There is no remote sensing technique which directly observes the amount of water in this reservoir, however microwave remote sensing at long wavelengths (>10 cm) can give estimates of the moisture stored in the surface 5-cm layer of the soil. This approach is based on the large dielectric contrast between water and dry soil, resulting in emissivity changes from 0.96 for a dry smooth soil to less than 0.6.In this paper, basic relationships between soil moisture and emissivity are described using both theory and observations from various platforms. The ability of the approach to be extended to large regions has been demonstrated in several aircraft mapping experiments, e.g., FIFE, Monsoon 90, Washita 92 and HAPEX Sahel. Some results from Monsoon 90 are presented here. Applications of these soil moisture maps in runoff prediction, rainfall estimation, determining the direct evaporation from the soil surface and serving as a boundary condition for soil profile models are presented.With 10 Figures     

光学像消旋系统在FY-3 MERSI图像定位中的应用

45°旋转扫描反射镜模式是一种最常见的光机扫描模式。但45°镜的旋转反射会产生像旋转, 对于线列探测器并扫成像系统时会产生轴外视场无法配准。在遥感图像地理定位计算中, 如果只考虑45°旋转扫描反射镜的反射成像, 也同样会造成地理定位结果在轴外的大误差。在遥感图像地理定位处理中, 计算了K镜反射特性矩阵, 通过光学矢量反射和旋转计算, 在图像地理定位结果中消除了轴外误差。在分析了45°旋转扫描反射镜产生像旋转原因基础上, 给出了在遥感图像地理定位中45°旋转扫描反射镜和K镜光学像消旋系统的处理方法。将该方法用于FY-3 MERSI 10元并扫探测器的遥感图像地理定位处理, 在图像定位结果中减小了误差, 地理定位结果平滑连续。并讨论了45°旋转扫描反射镜和K镜光学像消旋系统对遥感图像地理定位可能造成的其他误差。该方法同样适合于其他45°旋转扫描反射镜和K镜像消旋系统以及多元并扫遥感仪器的图像地理定位。     

非均匀陆面上区域蒸发（散）研究概况

介绍和评述了非均匀陆面上蒸发研究的传统方法，模拟方法和遥感方法，指出遥感方法在估算非均匀陆地表面区域蒸发量时有独到的作用。     

NUMERICAL STUDY OF REMOTE SENSING OF CLOUD LIQUID WATER CONTENT BY SPACE-BORNE COMBINED RADAR-RADIOMETER

A retrieval method of microwave(MW)space-borne remote sensing of cloud liquid watercontent by the combined radar-radiometer is suggested.A three-layer cloud model is chosen torepresent the typical stratified precipitating cloud.The retrieval method mainly follows ourpreviously suggested scheme with some modifications.Numerical comparative study shows that inspace-borne remote sensing of cloud liquid water content by the combined method is much betterthan by radar only;Also the retrieval accuracy of cloud liquid water content may be improvedwhen using the three-layer cloud model in the combined method.