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。     

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。     

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。     

风云三号卫星微波成像仪在轨性能稳定性分析

利用地球冷目标观测亮温的稳定性和遥感数据统计直方图方法,是评价微波成像仪等类似微波成像辐射计在轨性能稳定性的有效方法。在此基础上,本文用2011年2月—7月风云三号02星微波成像仪在轨观测的亮温数据,对微波成像仪在轨运行的性能稳定性进行了分析。结果表明:风云三号02星微波成像仪在轨性能稳定,所有通道最低亮温参考值波动范围不超过1.8K。     

两种星载微波辐射计被动亮温数据的交叉定标

针对两种不同星载微波辐射计在长时间序列的变化探测研究中存在时空间差异问题,应用时空匹配交叉定标方法,选取亚马逊雨林作为高亮温地面观测目标和格陵兰地区为低亮温地面观测目标,采用原始轨道扫描数据对微波成像仪和先进微波扫描辐射计的时空上相匹配的5通道水平和垂直极化亮度温度数据进行交叉定标。研究结果表明,校正决定系数都在0.99以上,均方根误差均小于1.3K,定标系数精确度高,匹配数据拟合程度非常好。精确的交叉定标系数,对于我国FY3号以及后续卫星等微波定标参数确定、同国外卫星的长时间序列衔接以及数据质量的评估等具有重要意义。     

利用嫦娥二号微波辐射计数据的全月亮温制图

中国嫦娥绕月卫星在世界上首次搭载了微波辐射计,用于获取不同深度月壤的微波辐射亮温,而这正是月壤厚度研究和月壤表层参数信息反演的基础。基于嫦娥二号的微波辐射计2C级数据,建立4个频率通道(3.0、7.8、19.35、37.0GHz)在不同纬度下的亮温日变化模型,并通过该模型对亮温数据进行时角校正,得到了正午时刻的全月微波亮温图。结合CCD影像和DEM数据比较的结果表明,处理后的亮温数据很好地反映了月球的地形特征及月表的反射率信息。基于高频的亮温数据对月球亮温异常区域进行了分析,发现其都是哥白尼纪的新鲜撞击坑。     

多通道地基微波辐射计大气遥感

本文主要介绍了自主研发的多通道地基微波辐射计观测亮温和数据反演方法,并与探空观测值进行对比,分析了辐射计观测亮温、反演的温度和水汽廓线的精度。结果表明,该仪器亮温观测误差小且利用神经网络反演的大气温度及水汽等廓线参数准确可靠,具有实际应用价值。     

SZ-4飞船多模态传感器辐射模态数据处理与质量评价研究

研究了飞船多模态传感器中辐射模态1B产品数据的处理以及生成全球亮温图的方法,对辐射模态数据与SSM/I和AMSR-E星载微波辐射计对应通道进行了星星比对分析,建立了对应通道之间的线性关系。结果表明,飞船辐射模态亮温与SSM/I及AMSR-E的测量值在绝对幅度上相差较大,但却高度的线性相关,这在一定程度上说明了SZ-4辐射模态各通道亮温对地表微波辐射响应的能力。     

机载L波段主被动一体化微波探测仪辐射计定标

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。在闪电河流域水循环与能量平衡遥感综合试验中,利用机载L波段主被动一体化微波探测仪开展了以土壤水分为首要目标的大型航空遥感试验。其中,被动探测部分即微波辐射计采用微带天线,辅以机械扫描方式进行多角度成像观测。为有效支撑微波辐射计数据的处理及定量反演,必须对机载微波辐射计进行实时定标,本文采用分步定标法进行辐射亮温的定标,即在实验室对定标链路中的噪声源进行定标,得出对应的辐射亮温;飞行试验中,利用该两个参考点得到辐射计输出电压和亮温的关系,同时选取试验区域附近的水体作为外定标参考点,进行定标方程的修正。结果表明,机载辐射亮温与地面参考点(草地)模拟亮温比较吻合,二者对比结果显示均方根误差最小为0.93 K (2018-09-26,H极化),无偏均方根误差最小为0.96 K (2018-09-24,V极化),有效支撑了国产L波段微波辐射计相关卫星计划的论证以及后续的定量反演与降尺度等相关研究工作的开展。     

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。     

多源卫星测高数据监测拉昂错1992年—2020年水位变化

青藏高原湖泊水位是反映生态环境变化的重要指标,为了使用多源卫星测高数据构建高精度、长时序的湖泊水位时间序列,本文提出了一种基于大气路径延迟校正、波形重定、异常值检测、卫星间偏差调整的高精度湖泊水位序列构建策略.以拉昂错为研究对象,利用本文方法对TOPEX/Poseidon、Jason-1/2/3高度计数据进行处理,构建...     

利用Jason-1卫星确定全球平均海面高

介绍了卫星测高数据处理的基本方法,分析研究了卫星测高的主要误差,提出了Jason-1的数据编辑准则,并用其测高数据确定了全球平均海面高,与CLS01模型进行了比较分析.     

Sea-Level Change Over the China Sea and Its Vicinity Derived from 25-Year T/P Series Altimeter Data

The characteristics of sea-level change in the China Sea and its vicinity are studied by combining TOPEX/Poseidon (T/P), Jason-1, Jason-2, and Jason-3 altimeter data. First, the sea-surface height is computed by using monthly data via collinear adjustment, regional selection, and crossover adjustment. The sea-level anomaly (SLA) from October 1992 to July 2017 is calculated based on the difference that is obtained by the value derived from the inverse distance weighting method to interpolate the CNES_CLS15 model value at a normal point. By analyzing the satellite data at the same time in orbit, three mean bias groups over the China Sea and its vicinity are obtained: the difference between T/P and Jason-1 is ??11.76 cm, the difference between Jason-1 and Jason-2 is 9.6 cm, and the difference between Jason-2 and Jason-3 is 2.42 cm. To establish an SLA series for 25 years in the study area, the SLAs are corrected. Mean rate of sea-level rise of the Bohai Sea, Yellow Sea, East China Sea, and South China Sea of 4.87 mm/a, 2.68 mm/a, 2.88 mm/a, and 4.67 mm/a, respectively, is found by analyzing the series of SLAs.     

卫星测高在陆地湖泊水位变化监测中的应用

本文以呼伦湖为例,利用TOPEX/Poseidon测高卫星(1993～2002年)的GDR和WDR数据以及Jason-1(2002～2005年)的GDR数据对湖泊水位变化进行研究,得到湖泊水位异常的变化趋势。通过利用小波分析的方法对卫星测高获得的湖水位异常时间序列分析,得出了呼伦湖的水位年际变化周期,证明了利用卫星测高进行卫星测高监测湖泊水位变化的可行性。     

基于多源卫星测高数据的新一代全球平均海面高模型

高精度高分辨率平均海面高模型是研究海洋动力环境变化的重要基础。本文基于多源多代卫星测高数据,包括Geosat/GM、Geosat/ERM、ERS-1/168、ERS-2、Envisat-1、T/P和Jason-1数据,采用统一精密的模型或方法对各项地球物理改正和传播介质误差进行了改进或重新计算,然后以T/P和Jason-1两种数据的共线平差作为参考基准,通过发展的全组合交叉点整体平差方法大幅度削弱了径向轨道误差和时变海面高影响,经比较后优选了最小二乘配置格网化方法,以EGM2008高阶重力场模型由移去－恢复方法得到了全球纬度80°S～82°N范围内海域2′×2′平均海平面高模型WHU2009。与国际上较常用的CLS01平均海平面高模型及实测2年平均Jason-1比较表明WHU2009模型整体精度优于CLS01模型。     

全张量重力梯度数据的谱表示方法

在文献「１」的基础上,进一步研究全张量重力梯度数据的全局和局部分量的广义球谐谱表示和轨道根数据表示,并给出了广义球谐函数与球谐函数这间的关系,从理论上得到了全张量重力梯度数据的描述方法和由全张量重力梯度网格数据恢复全球重力位谱系数的基本公式,本文对全张量重力梯度数据的谱表示和谱分析所做的工作,对由重力梯度张量的部分分量恢复全球重力位普系数有一定的参考价值。     

Forecasting sea level anomalies from TOPEX/Poseidon and Jason-1 satellite altimetry

This paper aims at the prediction of both global mean sea level anomalies (SLAs) and gridded SLA data in the east equatorial Pacific obtained from TOPEX/Poseidon and Jason-1 altimetric measurements. The first prediction technique (denoted as LS) is based on the extrapolation of a polynomial-harmonic deterministic least-squares model describing a linear trend, annual and semi-annual oscillations. The second prediction method (denoted as LS + AR) is a combination of the extrapolation of a polynomial-harmonic model with the autoregressive forecast of LS residuals. In the case of forecasting global mean SLA data, both techniques allow one to compute the predictions of comparable accuracy (root mean square error for 1-month in the future is of 0.5 cm). In the case of predicting gridded SLA data, the LS + AR prediction method gains significantly better prediction accuracy than the accuracy obtained by the LS technique during El Niño 1997/1998, La Niña 1998/1999 and during normal conditions.     

夜间陆地辐射雾的遥感时序数据检测

针对目前单时相遥感夜间陆地辐射雾检测不能有效分离雾和地表、低云的问题，利用日本第2代多功能卫星数据的高时间分辨率特性，提出了基于时序特征和支持向量机的夜间陆地辐射雾检测模型。该模型首先在单时相夜间陆地辐射雾检测基础上，使用第1和第4波段亮温差时序曲线构造的亮温差累积特征将夜间地表与陆地辐射雾和低云分离，然后利用第1波段亮温时序曲线构造的亮温变化累积特征、斜率匹配特征和频域奇异性特征，结合支持向量机进行夜间雾和低云的分类，从而实现基于时序数据的夜间陆地辐射雾检测。对两期遥感时序数据进行实验发现，与单时相夜间陆地辐射雾检测相比，利用时序数据的方法较好地提高了夜间陆地辐射雾的检测精度。     

Integral transformations of deflections of the vertical onto satellite-to-satellite tracking and gradiometric data

With the advent of geodetic satellite missions mapping almost globally the Earth’s gravitational field, new methods and theoretical approaches have been developed and investigated to fully exploit the potential of their new observables. Besides estimating values of numerical coefficients in harmonic series of the gravitational potential, new applications emerged such as data validation and combination. In this contribution, new integral transformations are presented which transform principal components of the terrestrial deflection of the vertical onto disturbing satellite-to-satellite tracking and gradiometric data at altitude. Using spherical approximation, necessary integral kernel functions are derived in both spectral and closed forms. The behaviour of isotropic kernel functions is studied and the new integral transformations are tested in a closed-loop simulation using synthetic terrestrial and satellite data synthesized from a global gravitational model. New integral transformations can be used for data validation and combination purposes.