多极化SAR数据反演额济纳冲积扇地表参数

本文采用遗传算法和后向散射模型相结合的方法,探讨了多极化SAR(Synthetic Aperture Radar)数据反演冲积扇地表参数(地表粗糙度和土壤湿度)的可行性.通过理论模拟和实地地表测量对比,表明该方法在反演冲积扇地表参数方面是切实可行的.该方法可以根据获取数据情况不同,灵活调整反演的代价函数式,并且用于反演的SAR图像必须大于(或等于)两景,数据越多,反演结果越精确.在此基础上,利用ENVISAT ASAR数据和ALOS PALSAR数据,对内蒙古额济纳冲积扇的地表参数进行了反演计算.结果表明,额济纳冲积扇地面相对比较平坦,粗糙度参数变化较小,大部分地区均方根高度小于1.0cm.黑河沿岸地区粗糙度参数较大,而远离黑河的戈壁滩地表粗糙度较小.该地区的土壤湿度反演结果表明,该地区属于极端干旱区域,大部分地区土壤体积含水量低于10%.     

基于DEM的SAR影像几何定位参数校正方法

针对大范围无地面控制的SAR影像几何纠正,利用在一定时间和空间范围内SAR系统几何定位参数误差具有一定稳定性的特点,提出基于DEM的几何定位参数校正方法。该方法首先基于DEM进行影像模拟生成模拟SAR影像;然后在模拟SAR影像上提取特征点,针对特征点将模拟SAR影像和原始SAR影像进行匹配,得到特征点在原始SAR影像上的同名特征点,再结合DEM进行模拟影像间接定位获取特征点的地理坐标,以此作为几何定位参数校正的参考点;进而根据严密SAR几何构像模型构建几何定位参数校正模型,解算几何定位参数校正值;最后,利用几何参数校正值改正区域内其他SAR影像几何定位参数,提高区域内SAR影像几何定位精度。以高分三号影像进行试验,使用本文方法获取一景影像的几何定位参数校正值,对同一轨道内的和不同轨道的其他SAR影像进行参数校正,并对参数校正前后的几何定位精度进行评价。结果显示,同一轨道内的影像定位精度由66.0 m提高到9.7 m,不同轨道的影像定位精度由65.0 m提高到13.5 m,表明本文方法能够显著提高SAR影像几何定位精度。     

基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演方法

为及时评价水平井压裂效果、准确反演裂缝参数,提出基于页岩油气藏压裂液返排数据的裂缝参数反演方法.以不稳定渗流理论为基础,考虑裂缝—基质间油水或气水两相复合流动,以及流体在储层中的复杂渗流机理,建立渗流数学模型并进行半解析求解,形成一套划分两相流动阶段的诊断曲线和反演裂缝参数的直线分析法,对半解析模型进行数值模拟验证.美...     

具有空间结构的Lotka-Volterra模型的参数反演方法

根据Lotka—Volterra模型具有时空结构的特点，结合卫星定轨理论，提出一种非线性反演的实用方法，这种方法原理可用于一般系统连续时空数学模型的反演问题。     

机载SAR干涉定标参数分离式解算方法研究

机载干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）是获取地面数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的重要手段之一。InSAR系统参数误差会影响生成DEM的精度,利用干涉定标技术可以校正系统参数,补偿系统误差。目前,机载SAR干涉定标解算方法多采用天线基线长度、基线倾角,以及干涉相位偏置3个参数共同构建敏感度矩阵解算干涉定标参数偏差（参数耦合式解算方法）。由于机载InSAR系统对干涉相位偏置参数的敏感度较小,与基线长度、基线倾角的敏感度存在数量级差异,3个参数共同构建敏感度矩阵病态严重,易将微小的参数扰动传播扩大为较大的解向量误差,影响干涉定标精度,同时增大算法对干涉定标外场实验中角反射器布设高程的敏感度。本文提出一种机载SAR干涉定标参数分离式解算方法,在干涉定标解算过程中,对基线长度、基线倾角及干涉相位偏置3个参数进行分离,选取基线长度与基线倾角2个参数构建敏感度矩阵进行解算,对干涉相位偏置参数进行单独拟合解算,最终获得3个参数的综合定标结果。经机载双天线InSAR系统获取的真实数据验证,与参数耦合式解算方法相比,利用参数分离式解算方法构建得到的敏感度矩阵条件数由1.07E+06下降至5.02,系统参数定标后生成DEM与高精度参考DEM的平均高程偏差由14.98 m下降至6.51 m,干涉定标精度显著提高。另外,根据角反射器布设高程数值仿真模拟分析结果,与参数耦合式解算方法相比,参数分离式解算方法对角反射器布设高程变化的敏感度显著降低,对角反射器布设高程的普适性较高,且算法解算精度在角反射器布设高程起伏较小时不受明显影响,有助于减轻机载SAR干涉定标的野外工作强度。     

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TRACK的GPS海浪测量方法

针对现有GPS海浪测量技术的不足,提出基于TRACK的GPS海浪测量方法,即利用TRACK解得海上载体高精度的垂向位移,经浪潮分离提取海浪信号,采用周期图法估计海浪信号的功率谱,计算海浪要素。利用实测数据进行实验,结果表明,平均波高和平均周期与测波仪结果差异分别小于2 cm和0.25 s,验证了本文方法的有效性。     

基于小波变换的SAR图像噪声滤除方法

合成孔径雷达(SAR)的相干斑噪声严重影响图像质量,降低图像的可判读性。常用的空间自适应滤波方法在滤除噪声的同时,损失了图像中的大量边缘细节信息。介绍了一种基于小波变换的SAR图像噪声消除方法,充分考虑噪声的统计特征,并把小波变换与空间滤波两者有机结合起来。通过滤波实验与其它滤波方法的对比。表明此小波滤波方法能更有效地消除SAR图像中的斑点噪声,而且能有效地保持图像中的纹理细节和边缘信息．     

基于QSSP的震源破裂过程反演方法

在Qt平台上,基于QSSP软件,利用C⁺⁺进行地震破裂过程反演方法研究。采用按阶段反演的方法,第1阶段反演采用热浴算法进行全局搜索,先按断层区域的构造背景等初始条件对参数范围进行划取,在该范围内随机给定一组初始值开始迭代,使波形初步拟合避开局部最优解;第2阶段反演使用拟牛顿法进行快速收敛,提高波形拟合程度,迭代至目标函数小于误差条件时停止,输出满足误差条件的待解模型参数。为避免模型参数出现病态问题,使用拉普拉斯方程建立平滑矩阵并引入平滑因子对断层模型进行平滑约束。使用棋盘模型验证该方法的稳定性和可靠性。最后,将全国13个台站的重力数据积分后对2013-04-20芦山7.0级地震的破裂过程进行反演,并与其他研究结论进行对比分析。     

基于自适应混合遗传算法的岩石类材料动态参数反演

将多元函数的下山单纯形法嵌入遗传算法,加强了算法的局部搜索能力,并且将交叉概率、变异概率以及局部搜索概率改进为随遗传个体的适应度值改变和进化代数的增加而调整的自适应型。在此基础上针对岩石类材料的特性,将数值计算值与冲击压缩实验结果之间的相对均方差作为适应度函数,编制了反演分析算法来确定岩石类材料考虑损伤的非线弹性动态本构模型的待定特征参数。结果表明：由动态本构方程得到的再生应力一应变曲线与实验曲线之间具有较好的一致性,从而验证了该反演分析方法是合理可行的以及动态本构模型对于岩石类材料的适用性。     

二维板状体反演计算产状参数的一种方法

计算磁性矿休(脉)的产状参数,是磁异常解释推断的重要内容。本文主要讨论了利用磁异常复梯度振幅曲线A(x)和相位曲线Φ(x),某些特征点坐标及振幅值计算产状参数的方法—复梯度法。详细地推导了反演计算公式。     

一个基于平稳小波变换的SAR内波检测方法

SAR图像数据量的激增,迫切要求一种自动的内波检测技术来代替传统的人工解译.基于此,本文提出一种基于平稳小波变换(SWT)的SAR图像内波检测方法,利用SWT对SAR内波图像进行分析处理,计算SWT系数的小波梯度信息,通过模极大值搜索方法进行内波边缘特征提取.最后通过南中国海东沙群岛观测的多幅SAR图像进行实验与分析,实验结果证明平稳小波变换对于SAR内波检测是有效的.     

基于归一化磁源强度的聚焦反演方法

针对剩磁条件下铁磁物质反演中存在的问题,提出基于归一化磁源强度的聚焦反演方法。首先,利用归一化磁源强度作为实测数据对磁性目标进行反演,减弱剩余磁化对反演结果的影响;然后,利用深度加权矩阵和最小支撑矩阵对经典Tikhonov正则化理论框架下的反演模型进行约束得到目标函数,并有效解决了核函数随深度增大而快速衰减的问题;最后,通过对目标函数进行迭代奇异值分解获得最佳物性参数,并根据Morozov偏差原则自适应地确定目标函数在迭代过程中的正则化参数,提高了迭代速度和求解精度。     

基于能量守恒方法的重力场反演快速异构并行算法

在利用卫星跟踪卫星资料解算重力场模型位系数时,其海量观测数据处理以及大型方程组解算过程存在计算效率低下、对平台硬件要求高等问题.针对以上问题,提出一种基于能量守恒方法的重力场反演快速异构并行算法,基于CUDA在GPU端实现并行计算设计矩阵,结合MKL库与分区平差法、预处理共轭梯度法在CPU端完成低内存消耗下的法方程快速...     

基于VAP方法的多普勒雷达风场反演研究

采用VAP(Velocity Azimuth Processing)方法反演多普勒雷达风矢量场,在利用各个距离圈径向速度随方位角分布的廓线推算风向和风速的设计中,要求基数据速度资料中没有明显的脉动.介绍了在多普勒天气雷达风场反演设计中,直接将方格法的速度资料处理过程融入到方格法风场反演的过程中,利用距离方格内保持中尺度特性的特点,不改变原始资料的同时保证风场反演的正确性.     

基于超参数优化CatBoost算法的河流悬浮物浓度遥感反演

悬浮物浓度（TSM）是水生态环境评价的重要参数之一,及时掌握河流悬浮物浓度动态变化信息对于内陆水质监测、水环境治理是十分必要的。本研究基于野外实测光谱和悬浮物浓度数据,筛选与悬浮物浓度高度相关的波段组合反射率作为自变量,基于CatBoost、随机森林和多元线性回归算法构建悬浮物浓度遥感反演模型,采用带交叉验证的网格搜索法分别对CatBoost和随机森林2种机器学习模型进行超参数调优,确定模型最优参数配置,并对比不同模型反演精度,确定最优模型。基于最优模型,利用2019—2020年多时相Sentinel-2 MSI遥感影像,反演闽江下游悬浮物浓度,并分析其时空变化特征。结果表明：(1) b4/b3、(b6-b3)/(b6+b3)、(b4+b8)/b3、(1/b3-1/b4)×b5是MSI反演闽江下游TSM浓度的最佳波段组合反射率;(2)对比其他2种模型,基于超参数优化的CatBoost算法建立的悬浮物反演模型精度最高,其决定系数R2为0.95,均方根误差RMSE和平均绝对百分比误差MAPE分别为15.32 mg/L和19.68%;(3) 2019—2020年闽江下游悬浮物浓度分布“西低东...     

地表组合粗糙度不确定性引起的SAR反演土壤水分的不确定性分析

地表粗糙度的不确定性是引起SAR土壤水分反演结果不确定性的主要因素,现有研究大多着重于研究单个粗糙度参数（主要是相关长度）的不确定性,直接研究地表组合粗糙度不确定性的较少。本文使用偏度、峰度和四分位距3个指标来量化不确定性,通过在组合粗糙度中加入不同量级高斯噪声进行随机扰动的方法,研究组合粗糙度不确定性在反演过程中的传递,并对反演土壤水分的不确定性进行定量分析。进一步研究反演土壤水分的均方根误差对组合粗糙度不同比例误差范围的响应特征,得到满足反演精度要求的组合粗糙度误差控制范围。样区的实验分析结果表明：组合粗糙度高斯噪声标准差在0-0.045之间时,峰度取值从-0.1984到1.2501,偏度取值从0.0191到0.6791,四分位距取值从0.0018到0.0167,3个量化指标都随组合粗糙度高斯噪声量级的增大而增大,土壤水分反演值有集中在众数附近的趋势,土壤水分低估倾向比高估倾向更明显;本文提出的组合粗糙度误差控制范围可满足反演精度要求,误差控制范围与入射角负相关。     

基于序列二次规划方法的高密度电阻率反演

针对高密度电阻率成像法反演计算中存在的困难，探讨了基于序列二次规划（SQP）方法建立可行的电阻率反演算法的问题。在对三维点电源二维地电体电位场模型有限元法正演计算的基础上．建立了基于SQP方法的高密度电阻率成像法反演算法。根据勘测中测量电极间距的不同，提出按不同的电极间距分别建立优化模型进行参数优化。通过对模拟电阻率模型和实际观测资料的反演计算．表明该算法进行高密度电阻率反演是可行的，其具有对初始模型无特殊要求、收敛速度快的特点。这一反演算法可望在高密度电阻率成像的反演计算中得到应用。     

基于深度学习的大地电磁二维反演方法

如何通过大地电磁测深反演方法来提高数据解释的精度一直都是大地电磁测深研究领域的重要课题。针对大地电磁传统反演方法存在的初始模型依赖、易陷入局部最优的问题,提出了一种基于深度学习的大地电磁二维反演方法。该方法首先设计GoogLeNetINV神经网络;接着构造多种地电模型,在TM模式下通过正演得到视电阻率数据,组成训练数据集;然后用训练数据集训练该神经网络并调整网络参数;最后,将视电阻率数据输入已训练好的GoogLeNetINV神经网络直接得到反演结果。实验结果表明,该方法能快速、准确地反演出“未学习”过地电模型的位置和电阻率数据,具有较好的泛化能力;使用噪声数据测试仍能取得良好的反演结果,有一定的抗噪声能力。将该神经网络应用于Bendigo Zone实际数据资料处理中,反演得到的电阻率模型与地震解释一致,因此基于深度学习的大地电磁反演方法能有效解决大地电磁反演问题。