联合热红外与微波的作物辐射方向性模型研究

热红外遥感提供地表表层辐射信息为主,被动微波遥感可更好地提供植被和土壤背景垂直结构的辐射信息。结合热红外与被动微波遥感的优势协同反演植被和土壤组分温度是提高组分温度反演精度的一种思路。本文在对热红外辐射传输模型和微波辐射模型进行比较的基础上,构建均匀作物的统一场景,将统一场景的参数分为直接参数和间接参数。基于统一场景,修改微波辐射模型的场景结构及叶倾角分布,并增加组分温度参数以计算辐射亮温,最终构建热红外与微波辐射联合模拟模型(UEasmmes模型)。针对均匀玉米作物,利用UEasmmes模型进行联合模拟,分析了组分温度、组分发射率、叶面积指数LAI及叶倾角分布LAD对热红外与微波的方向性亮温DBT的敏感性响应差异。分析结果表明:协同热红外与被动微波遥感反演植被和土壤组分温度是可行的,但对于如何克服组分发射率、LAI及LAD对植被有效发射率的影响而导致的微波辐射亮温变化以及实现热红外表皮温度与微波等效温度之间的转化仍是需要深入研究和探讨的问题。     

利用最冷目标地物替代法计算Jason-2微波辐射计的年度漂移

本文研究最冷目标地物替代法计算Jason-2微波辐射计JMR年度漂移。针对Jason-2卫星微波辐射计(JMR),利用微波辐射计传输模型,建立JMR 3个通道的全球最低亮温观测值的理论计算模型,模拟其3通道全球地物观测最冷亮温;基于2008年—2012年Jason-2地球物理数据(GDR)产品中全球对地观测亮温序列和模型计算的最冷亮温,建立亮温序列的最小观测亮温统计模型,查找全球地物观测最冷亮温序列;根据地物年度变化特性,建立光谱分析模型,去除最冷亮温序列的年度谐波;去除年度谐波后,采用线性拟合的方法外推最冷亮温序列的理论最小值,并据此计算Jason-2微波辐射计仪器的年度漂移量。     

岩石受力红外与微波辐射变化机理及地应力遥感关键问题

地应力遥感是遥感科学的新范式,是打开地震遥感预测大门的金钥匙;岩石受力附加电磁辐射的产生机理、感知模型及定量分离是地应力遥感的理论基础。本文简要回顾了地震红外及微波遥感异常研究的历程,系统梳理了固体力学中电磁辐射实验观测的研究成果,包括材料应力与损伤的热像分析、岩石受力破裂过程的红外成像观测、红外波谱辐射观测及微波辐射观测。系统总结了岩石受力电磁辐射变化机理研究的代表性成果,包括矿物晶体压电效应、裂纹尖端放电效应、自由电子逃逸效应、孤立系统能量平衡等岩石物理机制;分析了岩石受力附加电磁辐射变化的量子力学机理,包括晶体原子振动能级跃迁及矿物分子转动能级跃迁;讨论了岩石介电常数变化效应、地表发射率变化效应等遥感物理机制。结合地应力变化驱动下的地球系统耦合现象,分析了地壳岩体电流激发效应、地下氡气逸出效应的原理与不足,总结提出了地球系统地震响应的多尺度性。最后,面向中国地球物理卫星重大计划,提出了地应力遥感亟待突破的三大关键问题,即地应力遥感卫星的波段优选与组合配置、构造活动及地震前兆的遥感识别与复合诊断、地应力响应现象的协同观测与智能分析。     

典型地物微波特性知识库的设计与实现

针对雷达遥感图像解译困难、应用门槛高,严重制约微波遥感应用的深度与广度这一困境,提出构建典型地物微波特性知识库,对微波遥感模型、基础测量数据、雷达遥感图像、解译标志、先验知识与应用示范等进行科学组织和集成,并基于浏览器/服务器(browser/server,B/S)结构实现数据共享与信息表达。研究表明,知识库的构建能为微波遥感理论基础与应用研究提供模型、数据与专家知识等一体化支持。     

SAR辐射定标中的地物杂波抑制方法

研究了SAR有源编码辐射定标技术,提出了通过移相器进行方位信号编码,通过混频器进行距离信号调频斜率反向的地物杂波抑制方法;采用RD成像算法获得了分布目标的图像,完成了不同分布和强度的地物杂波与定标参考目标的仿真图像,并采用峰值方法对SAR辐射定标精度进行了定量研究。实验结果证明有源编码辐射定标技术能够有效地抑制地物杂波的影响,提高SAR辐射定标精度。     

彩色红外航空像片反演地物波谱的研究

本文通过对彩色红外航空摄影的物理机制的研究,揭示了其影像光谱密度的指数变换与地物光谱反射比之间的线性关系,给出了实用的由彩色红外航空像片反演地物波谱的统计方法并作了相应实验,结果表明,用国产彩色红外航空像片HCJ-2可以反演6个以上波段的地物波谱。由于本统计方法易于使整幅航空像片的反演在计算机上实现,故它基本上具有实用、深入和高效的特点。     

地面微波干涉雷达与GPS测定桥梁挠度的对比试验分析

将步进频率连续波技术、合成孔径雷达技术和干涉测量技术相结合而构成的地面微波干涉雷达系统,可实现对地面目标的静动态高精度监测。介绍了利用该技术的IBIS系统在武汉阳逻长江公路大桥所开展的动态挠度测试情况,并与GPS测量结果进行对比分析。结果表明,地面微波干涉雷达技术不仅可以精细地测量桥梁挠度的动态变化,且精度高,可以真实地反映结构物的动态变形特征。     

微波辐射计的逆向辐射对定标及辐射测量的影响

微波辐射计是一种无源的微波遥感器,系统中存在逆向辐射,它通过无线向外辐射能量。逆向辐射温度的大小与接收机的噪声温度和前端器件有关,系统中的逆向辐射温度对微波辐射计的定标及陆基微波辐射计天底角附近的微波辐射测量都产生一定的影响。     

野外测量中地物热红外发射率提取算法研究

热红外遥感利用传感器探测所得的地物热红外辐射来反演地表温度等重要的地表环境参数.地物的发射率是反演地表温度的关键参数,但地物表面结构、温度和观测角等影响因素使得地物发射率的直接测量变得较为复杂.在大量野外实验的基础上发现,光谱平滑迭代法最适合地物光谱发射率的野外测量,其反演的温度和实测温度最接近.     

邻坡反射辐射对地物反射率计算的影响评估

采用朗伯体经验模型计算邻坡反射辐射,并建立其对目标像元反射率计算影响的评估模型。研究表明,忽略邻坡反射辐射将造成目标像元反射率的计算值偏高,尤其在低照度区域易导致光学遥感影像地形辐射校正出现过饱和现象。研究证实,雪的可见光近红外波段的邻坡反射辐射、植被的近红外波段的邻坡反射辐射对目标像元反射率计算的影响显著,对地形遮蔽度大的目标像元可产生10%以上的反射率相对误差。     

与地震有关的活动断裂带红外辐射变化特征

为了获得与地震有关的活动断裂带红外辐射变化信息,以2010年4月14日青海省玉树Ms7.1级地震为研究对象,利用MODIS热红外波段遥感数据研究了地震前后发震构造甘孜—玉树断裂带的亮温演化特征,分析了地震发生当月每10 d亮温变化情况,并与2011年同期该断裂带的亮温特征进行对比.结果表明:地震前一个月内,断裂带附近亮温值偏高,亮温变化最为显著的区域出现在断裂带北端,与野外考察获得的本次地震地表破裂带位置相吻合;震后7～16d,断裂带附近出现了明显的亮温增高现象,结合地震发生时水汽及CO变化情况,认为这一亮温增高现象与震后地下气体的大量释放有关;2011年5月断裂带附近的亮温高值可能与同年6月发生的Ms5.3级囊谦地震有关.因此认为,断裂带亮温的显著变化对断裂活动有一定指示作用,利用热红外遥感数据研究主要断裂带红外辐射特征,对地震构造带活动性监测具有重要意义.     

水面油膜微波辐射特性的研究

用36GHz和9.2GHz微波辐射计测量了不同厚度的水面油膜的亮度温度,应用并矢格林函数及起伏逸散定理进行了理论模式的数值计算,同实验取得了基本一致的结果。     

被动微波辐射特征地形效应模拟与实验

基于地形对被动微波辐射的影响机理研究, 利用AIEM 模型模拟微波辐射的地形效应, 建立实验地貌微 缩景观, 由车载微波辐射计进行观测, 探索影响被动微波辐射特征的地形因子。地基实验表明, 在低频波段本地入 射角对山地倾斜表面的微波辐射有10 K—15 K 的影响, 小于10GHz 的观测频率可以消除地形高度对微波辐射的影响。 同时, 实验验证微波极化受地表形态属性——山体坡向和山体形状的影响显著, 地形坡度对极化信息影响不明显。     

宽波段热红外方向性辐射建模

温度和发射的常规定义均是针对均匀同温的物体,但陆地表面通常是既不同温又不均匀,热辐射的方向性不可忽略。在一个概念模型的基础上,把复杂的不同温度地表分解为若干均匀同温的组分,建立宽波段热红外方向性辐射模型,并针对一个不同温的叶子冠层进行了建筑及反演的实现研究。对反演结果的统计分析表明,此模型有较高的抗噪声能力,能冠层顶部及底部温度的先验预测值存在２Ｋ偏差,观测噪声等效温差（ＮＥ△Ｔ）为０．２９ＫＪＦ     

实时定标微波辐射计的仿真研究

实时定标微波辐射计是一种新体制的微波辐射计,它能有效地消除系统增益波动和有效本机噪声波动的影响,适合星载应用。对以全功率微波辐射计为基础的实时定标微波辐射计进行了仿真研究,建立了系统各环节的仿真模型。在仿真试验中,采用了快速离散傅里叶变换处理信号,分析并缓解了由于频程跨度大带来的频率分辨率与采样点数之间的矛盾。仿真结果为优化设计提供了重要参考,并证明所建模型准确、有效,也为进一步实现星载环境仿真调试奠定了基础。     

某些地物的识别与表示

本文介绍在地形图测绘中常遇到的干沟、水部注记及输电线等地物的识别和在图上的表示方法。     

玉米不同生长期微波辐射特性研究

针对当前微波传感器监测植被生长信息的实验方案不完善的问题,该文重新设计实验方案,主要研究玉米长高过程中微波辐射特性及叶面积指数的微波反演。研究结果表明:随着观测角度和页面指数(LAI)的增大,V和H极化的亮温都有明显变化;微波植被指数随观测角度和LAI的变化都有明显规律;测量方位对玉米的微波辐射特性有明显的影响作用;频率6.6GHz和观测角度为60°时,可利用归一化极化差植被指数(MPDI)进行较好的LAI反演。     

面目标微波辐射特性实验模型

提出了一种面目标微波辐射特性实验模型 (经验公式 )的建立方法 :由测得目标的天线温度经反演得到目标的视在温度、剔除天空引起的散射辐射温度后得到目标的亮度温度 ,再对亮度温度数据进行最小二乘拟合得到亮度温度的经验公式。用该方法建立的水面亮度温度的实验模型与水面亮度温度的半经验公式(理论模型 )相比较 ,结果显示在测量所覆盖的水面表面温度范围 ( 4— 35℃ )和测量角度 2 0°— 6 5°内 ,两者很接近。并给出了用该方法建立的混凝土路、沥青路和碎石路的微波辐射特性实验模型。     

红外遥感器自身引起的背景辐射研究

针对折反射光学型式的红外遥感器,结合各组件辐射的传输特性,建立系统自身辐射的计算模型,分析了遥感器自身热辐射所形成的背景辐射.通过将背景辐射与目标辐射相比较,分析其对红外探测的影响,并讨论了背景辐射影响的消除方法.最后,利用该模型分析了天宫一号高光谱成像仪红外观测谱段的背景辐射,并讨论了光瞳像差的影响.