小入射角下海浪后向散射系数不对称性和各向异性分析验证

基于北京遥测技术研究所机载波谱仪实测数据以及ECMWF提供的风场数据,分析了不同风速条件下小入射角海浪平均后向散射系数不对称性与各向异性随入射角的变化特性,并对导致这一现象的原因进行了初步分析。结果表明:小入射角下,海浪平均后向散射系数随入射角增大呈现递减趋势并在18°时达到某一稳定值,之后基本维持不变;海浪后向散射系数不对称性与各向异性均随入射角增大呈现递增趋势,同样在18°增大至某一稳定值,之后基本维持不变;低风速条件下,海浪不对称性和各向异性与风速有关,且风速越大不对称性与各向异性越明显。     

顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法

海水声速的时空变化会使声波沿传播方向发生折射,有效消除声波的折射效应对提高水下声学定位精度至关重要。在声速剖面已知的情况下,声线跟踪是削弱折射效应的有效方法。但现有的声线跟踪方法要求波束入射角为已知,而基于距离交会原理的水下声学定位系统通常未对波束入射角进行直接观测。针对上述问题,提出了顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法,采用搜索法确定波束入射角,通过对声线跟踪与定位解算的迭代计算,实现波束入射角和目标坐标的渐次修正。为进一步提高计算效率,提出了迭代求解超越方程的解算法。试验结果表明,本文方法有效利用声速剖面消除了声线折射效应的影响,且解算法计算效率优于搜索法。     

地面激光扫描强度数据的影响因素分析

地面三维激光扫描仪既提供扫描地物的几何信息数据,又提供其强度数据。强度数据包含地物物理和化学特征信息,因此强度数据可用于地物的分类。除了地物对激光的反射率外,强度数据还受到诸多因素的影响。将地面激光扫描强度数据影响因素归纳为4个方面,即仪器设备、外界环境条件、地物表面特性和扫描几何条件等。综述分析各方面因素对强度数据的影响,提出仪器设备、距离和入射角是地面激光扫描强度数据应用中需考虑的影响因素。     

LiDAR不同强度校正法对樟子松叶面积指数估测的影响

机载激光雷达（LiDAR）强度数据在获取过程中受多种因素影响,各因素影响的有效量化及校正对机载LiDAR强度校正及应用具有重要意义。本文以雷达方程为基础,分别采用距离、入射角及距离和入射角对LiDAR点云强度进行校正,从中提取冠层总强度和强度比值两类参数,用于估测森林叶面积指数（LAI）,以期量化各影响因素强度校正对不同类型参数估测森林LAI的影响。结果表明：强度经距离校正能够提高森林LAI的估测精度,而强度经数字高程模型衍生入射角校正非但没能提高估测精度,反而降低了估测精度。强度经距离和入射角综合校正虽能提高森林LAI的估测精度,但结果却低于距离单独校正的结果。与此同时,对冠层总强度参数而言,强度校正前后森林LAI估测结果的差异较为明显,而对强度比值参数而言,强度校正前后森林LAI估测结果差异不大。综上可知,不同因素强度校正对森林LAI估测的影响不同,且影响程度与所用参数变量类型密切相关。因此,在未来强度应用研究中,应根据变量参数类型选择合适的校正方式,以避免不恰当校正造成的成本浪费及精度降低。     

平均入射角道集PP波与PS波联合反演

在界面两侧地层的弹性参数弱反差的假设难以成立的情况下,本文提出用平均入射角道集进行PP波与PS波的联合反演.首先,在PP波与PS波AVA(amplitude versus angle,振幅随入射角变化)道集的基础上,分别选择小入射角范围与大入射角范围的AVA道集进行局部加权叠加,以获得由两个角度组成的平均入射角道集,并作为后续反演的输入数据.然后,再通过最小二乘原理建立了PP波与PS波联合反演目标函数,推导了模型修改量的向量公式,建立了平均入射角道集联合反演的流程.模型数据与实际数据的测试结果表明:在信噪比较低、地层弹性参数反差较大、层厚较薄的情况下,该反演方法的精度在很大程度上超过了基于近似反射系数的反演方法,为复杂油气藏勘探提供了新的思路.     

Envisat ASAR溢油检测影响因素分析

开展了Envisat ASAR溢油检测的影响因素分析,以2010 年墨西哥湾溢油事故为例,主要从入射角和海面风速两个 方面,开展了油膜和海水的后向散射特征分析,给出了适合ASAR 溢油检测的入射角与海面风速范围。对入射角的分析表 明,在中等风速条件下,入射角在28毅~36毅的范围内,油膜和海水的后向散射值相差大于5dB,两者在SAR影像上容易区分; 在入射角为20毅~24毅时,油膜和海水的后向散射值相差较小;在入射角大于37毅时,油膜的后向散射值接近ASAR 的系统噪 声。对海面风速的分析显示,适合ASAR影像溢油检测的风速范围是3.0~7.0 m/s;风速小于3 m/s时,油膜和海水的后向散 射值均较低;风速为9.7 m/s时,油膜和海水在ASAR影像上难以区分。     

一种三维激光扫描点云拟合的抗差加权整体最小二乘法

针对三维激光扫描中点云不等精度且易受粗差影响的问题,提出了一种基于入射角定权的抗差加权总体最小二乘的拟合方法。该方法在采用入射角定权的基础上,进行基于标准化残差和中位数的抗差加权整体最小二乘估计,获得待定参数估值,并通过Gauss-Newton迭代算法,推导了模型的迭代计算方法。以平面拟合和球面拟合为例,分别通过仿真数据和实测数据对算法进行验证,结果表明,对于含有粗差的点云,新方法可以获得更为理想的参数估值,其性能优于抗差整体最小二乘和加权整体最小二乘,可以更好地进行三维激光扫描的点云拟合。     

双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射

对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。结果表明：（1）P1、P2、P3和S波均具有弥散和衰减特性,P1波传播最快而衰减最慢,P3波传播最慢而衰减最快;（2）随着入射角的增大,反射P2、P3和S波的振幅反射系数均先增大后减小,反射P1波则先减小后增大,且边界透水条件对反射P2和P3波的振幅反射系数影响显著,对P1和S波的影响较小,但透水和不透水边界下振幅反射系数随入射角的变化趋势一致;（3）反射P2、P3波的振幅反射系数均随频率的增大而增大,且不透水边界下反射P2波的振幅反射系数大于透水边界下的反射系数,而反射P3波则相反;（4）随着频率增大,透水边界下反射P1波的振幅反射系数先增大后减小,不透水边界下先减小后增大再减小,反射S波的振幅反射系数随频率变化情况则与P1波相反。     

宽观测带SAR图像入射角效应量化研究与校正

针对宽观测带SAR图像,在对入射角效应量化研究的基础上,提出了一种入射角效应按类校正方法。利用分水岭分割和区域标记技术实现地物取样,基于结合线性回归估计的余弦朗伯定律,实现对地物后向散射值的按类辐射校正。针对Envisat ASAR C波段HH极化数据的实验结果表明,入射角效应对雷达后向散射有明显的影响,含水量越高的地物类型,入射角效应越明显。利用本文方法进行入射角效应校正的效果优于绝对定标和一阶余弦校正的效果。     

海底入射角对多波束反向散射强度的影响及其改正

综合考虑测船姿态、声线弯曲和海底地形对入射角的影响,推导了计算多波束海底入射角的实用模型。根据Lambert法则,改正海底入射角对反向散射强度的影响。实例计算结果表明,所述模型能精确地计算波束在海底的入射角,有效地改正其对反向散射强度的影响。