Correlation analysis and partial least square modeling to quantify typical minerals with Chang＇E-3 visible and near-infrared imaging spectrometer＇s ground validation data

In 2013, Chang＇E-3 program will develop lunar mineral resources in-situ detection. A Visible and Near-infrared Imaging Spectrometer （VNIS） has been selected as one payload of CE-3 lunar rover to achieve this goal. It is critical and urgent to evaluate VNIS＇ spectrum data quality and validate quantification methods for mineral composition before its launch. Ground validation experiment of VNIS was carried out to complete the two goals, by simulating CE-3 lunar rover＇s detection environment on lunar surface in the laboratory. Based on the hyperspectral reflectance data derived, Correlation Analysis and Partial Least Square （CA-PLS） algorithm is applied to predict abundance of four lunar typical minerals （pyroxene, plagioclase, ilmenite and olivine） in their mixture. We firstly selected a set of VNIS＇ spectral parameters which highly correlated with minerals＇ abundance by correlation analysis （CA）, and then stepwise regression method was used to find out spectral parameters which make the largest contri- butions to the mineral contents. At last, functions were derived to link minerals＇ abundance and spectral parameters by partial least square （PLS） algorithm. Not considering the effect of maturity, agglutinate and Fe~, we found that there are wonderful correlations between these four minerals and VNIS＇ spectral parameters, e.g. the abundance of pyroxene correlates positively with the mixture＇s absorption depth, the value of absorption depth added as the in- creasing of pyroxene＇s abundance. But the abundance of plagioclase correlates negatively with the spectral parame- ters of band ratio, the value of band ratio would decrease when the abundance of plagioclase increased. Similar to plagioclase, the abundance of ilmenite and olivine has a negative correlation with the mixture＇s reflectance data, if the abundance of ilmenite or olivine increase, the reflectance values of the mixture will decrease. Through model validation, better estimates of pyroxene, plagioclase and ilmenite＇s abundances are given. It is concluded that VNIS has the capability to be applied on lunar minerals＇ identification, and CA-PLS algorithm has the potential to be used on lunar surface＇s in-situ detection for minerals＇ abundance prediction.     

紫外-可见光谱仪在区分天然颜色和染色金珍珠的局限性

随着金珍珠饰品的流行,市场上出现越来越多的颜色处理过的金珍珠。天然颜色的金珍珠与染色金珍珠的价格相差甚远,故金珍珠的颜色检测显得尤为重要。目前,紫外一可见光谱仪（Uv-Vis）被认为是有效鉴别金珍珠颜色的测试手段之一,但在检测工作中,当利用紫外一可见光谱仪判定某些金珍珠是否染色时,发现其结论存在一定的争议性。前人的研究显示,在紫外一可见光谱中出现350-360nm处的吸收峰为天然色素的吸收所致,410-450nm出现明显吸收峰归因于有机染料所致。在实际工作中,笔者发现一些金珍珠样品不同部位的紫外一可见光谱不一样,有时测试结果还与显微镜下的特征相矛盾。因此,笔者初步分析了金珍珠的颜色成因,探讨了紫外一可见光谱仪在检测金珍珠时存在的局限性。     

可见光波段灰度熵和热红外亮温差的沙尘遥感判识

沙尘作为对流层气溶胶的主要成分,对气候系统有许多影响;同时,作为环境污染物,对人类健康危害也很大。沙尘天气一般在春季爆发,对中国北方大部分区域的生产和生活有较大影响。以往针对沙尘遥感监测人们开展了许多研究,取得了一定的效果。但对于一些云和沙尘混合的复杂状况,传统方法识别效果较差,几乎不能有效识别出沙尘。采用葵花8号(Himawari-8)卫星数据,提出一种针对性的识别方法。引入了0.46μm和0.51μm反射率差值RDI,统计发现该指数在一定范围内可以表现出沙尘连续性特征,并有效地将中高云和大部分地表与沙尘区分开来。碎积云的RDI值分布与沙尘的较为相似,为此进一步引入了灰度熵方法来滤除。例举了3次沙尘过程的判识结果,并结合地面观测数据进行了验证。其中对2017年5月4日沙尘的地面验证表明,位于云沙混合区的27个站中有22个站的地面观测与判识相一致。对于一些复杂条件下的沙尘,该方法是对分裂窗亮温差的有效补充。     

仙女座β的“幽灵”

在可见光波段看来,这个名为NGC404的星系似乎只是一个白色斑点（上面左图的中间）。它完全被仙女座β星（奎宿九）的光芒所掩盖了。仙女座β是一颗红巨星,它的辐射主要集中在可见光波段,NGC404被它的厉芒淹没,被爱好者们戏称为“仙女座β的幽灵”。     

连接太阳和地球的磁脉

太阳是距我们最近的一颗恒星。除了可见光以外。长期以来,科学家们相信,在地球和太阳之间还一定有着某种联系。观测发现,太阳每时每刻往外喷射着高速带电微粒流——也称为等离子体流,人们已习惯地称其为“太阳风”。它有时伴随着日冕物质抛射十分强劲。产生名副其实的“太阳风暴”。当太阳风暴袭击地球时,幸亏有地球磁层作为天然防线,人们才得以安然无恙。     

结合被动微波和光学遥感的“超级寒潮”广东 地表温度特征及其对马铃薯生长的影响

利用被动微波可穿透云层的优势,基于GCOM-W1/AMSR2（Global Change Observation Mission-Water/ Advanced Microwave Scanning Radiometer 2）星载被动微波传感器的多通道亮度温度数据,反演了2016年1月下旬“超级寒潮”过程的广东省每日地表温度,分析了寒潮过程中广东省地表温度的时空变化特征。结果表明：在寒潮前后,广东省地表温度呈现出明显的先下降而后上升的趋势,寒潮过程带来的地表最低温度在广东北部大部分地区达到了277 K（4℃）,西南大部分地区为280~282 K（7~9℃）,其余大部分地区278~279 K（5~6℃）;降温幅度在广东南部地区达到了8~12 K（8~12℃）,北部大部分地区为5~7 K（5~7℃）。此外,利用归一化植被指数（NDVI）对植被生长的指示作用,基于HJ-1 A/B卫星的CCD传感器的多通道反射率数据,计算了近3年冬季广东省典型马铃薯种植区域马铃薯叶片的NDVI值,结果表明：马铃薯叶片的NDVI值在此次寒潮过程后出现了明显的下降,大部分地区（55.4%）马铃薯NDVI降低了0.1~0.2,部分地区（17.2%）马铃薯NDVI下降了0.2~0.3;进一步对比此次“超级寒潮”后同时段的前2年数据,发现寒潮后马铃薯叶片NDVI相对于正常年份也低了0.2,表明马铃薯叶片NDVI下降的主要原因是寒潮带来的低温,而不只是马铃薯的正常老化现象。NDVI的降低表明大部分地区马铃薯生长受到了抑制,马铃薯生长状况的这一变化也通过现场调查得到了证实。     

基于FY-4A的庐山云海特征及其成因研究

利用FY-4A卫星等资料分析了2019—2021年的19次庐山白天云海过程（12个传统云海和7个瀑布云过程）,研究了庐山云海特征及其形成机制,评估了卫星资料在云海识别中的应用。研究表明：FY-4A可见光云图可基本辨识庐山云海范围及宏观演变特征,但较难刻画出小尺度瀑布云的精细结构;FY-4A的云顶高度L2产品可用于庐山传统云海的识别,但较难识别瀑布云过程。非洋面海岛的庐山也存在云系尾流现象且频率较高（共3次过程）,由绕流作用形成的尾流云系呈逗号状分布,做规律性摆动但无连续涡旋;该尾流型云海形成的主要因素是庐山为相对周边孤立的椭圆形山体、冷高压底部的强北风低空急流、山腰逆温层。庐山云海发生时大多受地面高压控制且位于850 hPa的高湿区或边缘区域,该区域的弱下沉运动形成的逆温层和低空充沛的水汽有利于庐山云海形成及维持。     

基于VIIRS/DNB数据的新冠疫情对黄渤海灯光渔船活动影响的研究

为探究新冠疫情对黄渤海灯光渔船活动的影响,本研究基于可见光红外成像辐射计/昼夜波段(VIIRS/DNB)夜光遥感数据开发了适用于黄渤海灯光渔船的提取方法,提取了2018年11月至2020年11月每日灯光渔船点位信息。研究表明,疫情爆发后,2019年12月至2020年2月黄渤海灯光渔船数减少了57.3%。其中,中方水域降幅较大,达-63.07%;青海渔场、海州湾渔场、中韩渔业协定区渔船密集区大幅消失;韩方渔船转移到西海岸和济州岛周边水域作业。随着疫情得到控制,2020年2月至4月灯光渔船数增加了164.71%;沿岸灯光渔业恢复,渔民进入远海作业。2020年4月黄渤海灯光渔船数恢复到管控前(11月)的88.66%。通过分析灯光渔船数量的变动发现,中韩渔业协定区渔船数量变动最大,渤海水域变动最小。疫情主要影响青海渔场至海州湾渔场、中韩渔业协定区和韩国西海岸的灯光渔业。本研究结果为重大公共卫生事件发生时渔船的动态监测和管理提供了参考。     

卫星遥感反演降水研究综述

降水是地球水循环的基本组成部分,具有重要的气象、气候和水文学意义.精准地测量降水及其区域和全球分布,长期以来一直是一个颇具挑战性的科学研究目标。经过近50年的发展,基于可见光、红外和微波等各类卫星传感器的降水反演算法也逐渐发展成熟起来。简要回顾可见光／红外、被动微波、雷达和多传感器联合反演等卫星遥感降水反演的基本原理、...