太湖水体的后向散射概率

假设2004年10月太湖水体的吸收系数和遥感反射比的测量误差为0,利用生物光学模型,通过优化算法,在光学深水区模拟获得水体的后向散射系数,然后通过后向散射概率和颗粒物后向散射系数之间的定量关系,获得水体中可能真实的颗粒物后向散射概率结果表明,太湖水体的颗粒物后向散射概率不是一个定值,可以表示为波长的二次函数,在442、488、532、589、676和852nm处分别为0.017、0.017、0.027、0.033、0.054和0.094,均值为0.041,标准偏差为0.030。     

太湖水体秋季散射特性及其相关因素分析

水体散射特性的研究是水色遥感和水生态学研究中重要的组成部分.通过对2007-11-08至2007-11-21在太湖获取的水体固有光学属性和室内水样分析数据的分析,研究太湖水体散射特性及其相关因素.结果表明,太湖水体散射系数与波长之间存在幂函数递减规律,平均幂指数为0.82±0.21,变异系数为25.39%;粒径分布斜率与幂指数以及散射系数ln(550nm)/1n(756nm)之间存在线性相关,R2分别为0.894和0.783;后向散射率与无机悬浮物浓度之间指数负相关R2=0.854;折射指数与无机悬浮物浓度和无机物与有机物的比例之间指数负相关,R2分别为0.851和0.781.     

太湖秋季水体遥感反射比的简单经验估测模型

2004年10月现场测量了太湖水体的遥感反射比、后向散射系数以及其他必要参数,实验室测量了水体的悬浮颗粒物质浓度.首先把太湖划分为3个大区,即遥感反射比受湖底影响的区域(影响区)、不受湖底影响的区域(非影响区)以及可能受湖底影响的区域(可能影响区),然后再把太湖分为高混浊、中混浊、低清澈以及高清澈等4类水体类型,分别列出了各种水体区域类型的相关属性数据.在整个太湖区域范围内,建立了后向散射和悬浮颗粒物质浓度的经验回归模型;仅在非影响区内,建立了遥感反射比和后向散射的经验回归模型,并可以利用悬浮颗粒物质浓度直接估测遥感反射比.最后详细分析了模型的精度.     

由TOPEX/Poseidon探测的中国区域后向散射系数时空分布

利用TOPEX/Poseidon卫星连续12年（1993年1月～2004年12月）对中国大陆及周边地区观测的GDR-M（Merged Geophysical Data Record）数据集,提取Ku波段和C波段的后向散射系数,经平滑、内插处理之后,得到5′×5′的网格数据及其时间序列.对后向散射系数在中国典型地表类型（如湿地、沙漠、山地和农业基地等）的空间分布特征进行了分析与讨论.利用快速Fourier变换（FFT）探测后向散射系数时间序列的周期变化,发现周期以周年为主,部分地区还有半年周期变化.利用最小二乘方法得到周年周期和半年周期的振幅等周期项信息,结果显示周年振幅明显大于半年振幅.分析了后向散射系数时间序列异常与我国环境和气候变化以及严重灾害（如洪水、干旱）的关系.利用SRTM导出的坡度对我国部分地区的后向散射系数的相关性进行了分析,以确定地势对后向散射系数的影响程度,结果显示Ku波段和C波段后向散射系数皆与坡度呈负相关,辽宁和吉林地区的相关性最强为0.56,塔克拉玛干沙漠地区的相关性最弱为0.11,其他地区多为（0.3～0.5）之间,表明地势起伏而引起的坡度对后向散射系数有显著的负相关性.     

基于ENVISAT ASAR数据的水稻监测

由于水稻的生长期多云雨天气, 所以水稻是最适合于用合成孔径雷达(SAR)传感器监测的农作物之一. 由SAR获取的后向散射信号与水稻的生长状况相关, 包括高度、密度、生物量和结构特征, 这些参数随不同的生长阶段而有变化. 在一个水稻生长周期中, 文中获取了多时相的ENVISAT ASAR的APMode (Alternating Polarization Mode) 数据, 与此同时, 对水稻参数进行了实地测量. 通过对连续冠层模型的改进, 计算生长周期内稻田的雷达后向散射系数, 并分析了水稻参数与雷达后向散射系数的关系, 以及后向散射系数随时相、入射角和极化的变化规律. 结果发现后向散射系数的模拟值与ASAR数据具有相似的趋势. 这一结果对ASAR数据反演水稻参数的研究具有重要意义. 不同地物在雷达影像上的后向散射系数有明显的差异, 且有各自的规律可循, 所以应用多时相雷达影像分类能够精确得到水稻的种植面积, 从而进一步进行水稻的估产.     

基于水体反射光谱和组分浓度的固有光学特性反演算法

吸收系数和后向散射系数是水体的固有光学特性参数,在探测水体中各组分浓度的过程中起着至关重要的作用.但通常组分固有光学特性的测定是一个操作复杂且费时费力的过程.提出了一种利用已知组分浓度和相应的反射光谱的水体样本来推定水体中各组分的吸收和后向散射系数的算法,并利用生物光学模型产生的模拟光谱数据对算法的合理性进行了验证.结果表明,在理想的实验条件下(反射光谱满足机理模型,且选取的训练样本相互独立),可以高精度地反演出各组分的固有光学特性,从而证实了本算法在理论卜的合理性.     

海浪破碎对海面微波后向散射系数的影响

在海面波破碎区，假定随机粗糙的海面被两层不同散射性质的球形粒子覆盖，上层是由海面飞沫组成的球形Ｒａｙｌｅｉｇｈ粒子层，下层是由气泡组成的球形Ｍｉｅ粒子层，根据大量观测和实验的统计结果，确定了两层散射粒子的平均半径和单位体积的粒子数；并用迭代法求解随机粗糙海面上的两层粒子的矢量辐射传输方程．根据风波破碎时白冠覆盖率和海面飞沫、气泡的统计模型，给出了一个新的风驱海面的微波散射理论模型．利用这一模型定量地给出了海面后向散射系数和风速、视角、极化和白冠覆盖率等特征参量之间的函数关系，并研究了覆盖在波破碎区的散射粒子对海面后向散射系数影响程度．     

利用尾波包络线反演方法研究2003年大姚地震震中区下方地壳的非均匀结构

以单次散射模型、球形辐射源、一维线性速度模型为基础计算理论包络线,通过尾波归一化方法把理论与观测包络线结合起来形成非线性方程组,用迭代最小二乘方法反演大姚震区的散射系数空间分布.结果显示,MS6.2和MS6.1地震序列的主震和余震基本都分布在高散射系数区内.MS6.2地震序列震源深度在研究区中部向下弯曲绕过低散射系数区,在深度剖面上呈弧形分布;震源深度较浅的MS6.1地震序列向北西、南东方向的扩展终止于两端的低散射系数区.大姚强震区10km深度上的高散射系数条带沿震源断层分布,暗示了震区下方断层破碎带的存在.     

大气中冰水两相粒子的电磁散射特性研究

为了研究大气中冰水两种相态共同存在时粒子的电磁散射特性,本文从Aden-Kerker散射理论出发,分别计算了外包水膜冰球和外包冰膜水球在S波段、C波段和X波段的电磁散射特性,讨论外层覆膜相态和厚度对粒子散射特性的影响;并在MP粒子谱分布和Gamma粒子谱分布的基础上,讨论了融化冰球和冻雨群粒子在S波段、C波段和X波段的衰减、散射、吸收和后向散射特性.结果表明,粒子的衰减截面和后向散射截面并不随外包膜厚度的增大呈现单调变化的趋势,而是与粒子的尺度参数有关,且在不同波段呈现不同的变化特征;融化冰球和过冷却雨的衰减系数、散射系数、吸收系数和后向散射系数与频率和降水强度呈正相关关系,其中MP分布的传播系数要比Gamma分布的传播系数大.此结论对于研究冰水两相粒子对电磁波的散射机制、提高天气雷达探测精度、改善冰水两相粒子的探测效果等具有重要意义.     

东太湖CDOM吸收光谱的影响因素与参数确定

CDOM吸收特性是湖泊水色遥感的重要研究内容之一,影响着水体的遥感反射率;吸收光谱的形状一般符合波长的负指数关系,但不同水体的形态因子即S值是不同的.实地采集东太湖水样,实验室测量叶绿素、悬浮物质以及黄色物质的组份含量,室内测试计算水样的CDOM吸收光谱,根据光谱曲线形状,把样点分为三组,分别进行考察,结果发现对东太湖春季水体而言,浮游植物的降解对CDOM吸收具有重要甚至主导作用;水体中有机悬浮颗粒占有一定的比例,在测试或计算东太湖总的吸收或散射系数时,必须充分考虑有机悬浮颗粒的吸收与散射特性,否则会带来较大的误差;以500nm为分界点,把300—700nm的波段范围分为两个部分即300—500nm和500—700nm,分别定义CDOM吸收光谱的曲线斜率即S值,可以提高CDOM吸收光谱的估测精度,把S值定义为随波长线性变化的函数,可以进一步提高CDOM吸收光谱的估测精度,对东太湖春季水体而言,当:300≤λ<500nm时,S(μm-1)=-0.0193×λ 20.821,当500≤λ≤700nm时,S(μm-1)=-0.0121×λ 16.003.     

富营养化湖泊典型水华蓝藻的固有光学特性

固有光学特性是水体光学特性的重要内容,掌握富营养化湖泊水体内典型水华蓝藻的固有光学特性,是开展不同水华蓝藻遥感识别的理论基础.利用AC-S吸收衰减仪、BB9后向散射仪,通过实验室纯藻培养,研究微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Dolichospermum）和束丝藻（Aphanizomenon）3种典型水华蓝藻的固有光学特性,并探讨色素浓度、色素占比以及藻类等效粒径对不同水华蓝藻固有光学特性的影响.结果表明,3种典型水华蓝藻的吸收光谱曲线均具有440、620和675 nm吸收峰,微囊藻620和675 nm的比吸收系数最大,鱼腥藻440 nm处的比吸收系数最大;束丝藻单位色素浓度的散射和后向散射能力最高,鱼腥藻次之,微囊藻最低;固有光学特性影响因子分析表明,色素浓度和藻蓝素占比是影响3种水华蓝藻固有光学特性的主要因素.3种蓝藻的吸收系数、散射系数以及鱼腥藻、束丝藻的后向散射系数均随着色素浓度（叶绿素a或藻蓝素）的增加而增大;当蓝藻中藻蓝素占比增加时,3种蓝藻的单位色素浓度的后向散射系数逐渐下降;而藻细胞粒径与固有光学特性之间并未表现出很好的相关性.因此,3种水华蓝藻单位色素浓度的固有光学特性将为典型水华蓝藻的遥感识别提供重要的理论基础和数据支持.     

大功率高频电波加热电离层中人工沿场不均匀体散射特性的理论与数值模拟研究

大功率高频电波与电离层的相互作用会引起电子密度扰动,进而产生人工沿场不均匀体,其对无线电波特别是超短波信号有强的定向散射能力,可形成一种新型的超短波通信方式.基于各向异性介质的散射理论,首先通过求解电子密度扰动产生的附加极化势获得电子密度扰动散射方程,然后对电子密度扰动进行高斯自相关处理,并结合入射波/散射波与地磁场方向的空间几何关系,获得电子密度扰动的波数谱表达式,建立了人工沿场不均匀体的散射系数理论模型.利用模型对Platteville站实验中产生的人工不均匀体散射截面积进行了数值模拟,并通过与实测值对比验证了模型的正确性.根据人工沿场散射原理给出了利用其进行无线电信号传输的约束条件.重点仿真分析了人工沿场不均匀体的散射系数和散射覆盖区范围,结果表明：同等条件下,相对于高纬度地区,低纬度地区人工沿场不均匀体的散射系数小5~10 dB,但其散射覆盖区的地面范围大,东西向可达3000 km,南北向可达1500 km,完全可用于超短波信号的超远距离传输.本文结果为中低纬度地区开展相关实验研究提供了理论指导,对利用人工沿场不均匀体进行无线信号的超远距离传输应用研究具有重要意义.     

秋季太湖悬浮物高光谱估算模型

2004年10月,在太湖设置67个采样点,现场测量了水体遥感反射比、后向散射系数和辅助参数,实验室分析了水体的悬浮物浓度和水色要素吸收系数.本文在对遥感反射比光谱分析的基础上,比较了几种水体遥感反射比光谱估算悬浮物浓度的方法,结果发现广泛应用的带比值项的算法,虽然可以应用于太湖总悬浮物浓度估算,但是普遍存在相对误差较高的弱点.通过对光谱的分析,确定了750hm单波段算法的参数,并提出了利用近红外812nm波峰高度来估算水体悬浮物的方法.文中还详细阐述了为什么比值算法等在太湖水体悬浮物浓度估算中相对误差比较高,并解释了利用近红外估算精度高的原因,并指明以上算法在遥感应用中的优点和不足,以及现实水体(水质)遥感对现有遥感器配置和遥感算法的需求.     

采用体波谱振幅相关系数方法研究地震序列的震源机制变化过程

发生在同一震源区的两个地震, 当地震之间的距离远小于地震到台站之间的距离时, 同一个台站的直达P波、 S波零频观测谱值之比与其辐射图型因子之比线性相关, 而辐射图型因子取决于震源机制解的几何特性。 利用同一震源区两次事件的相同台站的波形记录计算谱振幅相关系数, 该系数可认为是震源机制异同的归一化的数值描述; 据此对地震序列事件进行聚类分组以及计算序列事件的滑动平均相关系数时序曲线。 对2001年雅江和2003年大姚强震序列, 以及2002年漾濞和2003年洱源小震序列进行分析的研究结果表明: ① 强震序列与小震序列的滑动平均相关系数时序曲线形态存在明显差异; ② 某些强震序列的初期震源机制有从散乱到一致的过程。 分析认为, 孕震应力场的应力强度对孕震区内地震的破裂方向有明显的约束作用。     

震源区构造对地震学参数扫描结果的影响分析

以华南、华北以及西部地区中强地震为例,选择了8种物理意义明确、独立性较强的地震学指标,以区域内断裂走向为参考,分别沿断裂走向进行平行、垂直、斜向滑移做空间扫描,以扫描曲线与震源区曲线的相关系数大小定量分析不同滑移方式扫描结果的差异,研究不同构造分区内断裂走向对地震学参数扫描结果的影响及变化规律。结果表明:不仅空间参数的改变对结果有影响,震源区内的断裂走向对地震学参数扫描结果也有一定影响。文中给出了不同震级地震学指标在扫描中影响最小的空间范围的最佳条件参数,同时也对不同断裂走向对参数扫描结果可能产生的影响进行了分析     

Backscattering of decametric waves on magnetically oriented ionosphere inhomogeneities

The method of study of magnetically oriented ionosphere inhomogeneities based on the analysis of radar decametric emission backscattering on inhomogeneities is proposed. It is shown that certain conditions, including the orientation of the propagation route relative to the Earth’s magnetic field lines and the polarization and frequency of the emitted wave, make possible resonant backscattering of radiolocation system emission on magnetically oriented ionosphere inhomogeneities. The paper presents the results of experimental observation of scattering in Kamchatka Peninsula. They demonstrated the opportunity to evaluate the extension of the scattering region, the vertical and horizontal components of the velocities of magnetically oriented inhomogeneities, and the frequency dependence of these parameters.     

基于层状双孔介质的地震波反射和透射系数频散特性研究

本文研究了纵波垂直入射情况下两种介质分界面处的纵波反射和透射系数的频散特性,分界面上下两侧分别为层状双孔页岩介质和层状双孔砂岩介质.当纵波沿垂直于分界面的方向传播至分界面处时,会在上层双孔介质中产生三类反射纵波,在下层双孔介质中产生三类透射纵波.基于层状双孔介质的特性,给出了分界面处的六个边界条件.根据层状双孔介质的波动方程,利用平面波分析得到了纵波的反射和透射系数.结果表明：当多孔介质中存在流体时,纵波的反射和透射系数与频率相关,即存在频散现象.波致流体流动是造成纵波反射和透射系数频散的主要原因.此外,结果还表明局部流体流动引起地震频带内反射和透射系数的频散,宏观Biot流引起超声频带内反射和透射系数的频散.本文同时对岩石参数对反射和透射系数频散曲线的影响进行了研究.     

Analysis of the Impact of Source Region Structures on Seismological Parameter Scanning

By taking moderate-strong earthquakes in South,North and West China as the research subjects and taking into consideration the fault strikes in these regions,this paper selects 8 kinds of seismology indexes with clear physical significance and strong independence to carry out spatial scanning of the parallel,vertical and oblique slip of fault along the fault strike.Based on the size of correlation coefficients between the scanning curve and source region curve we quantitatively analyze the difference between scan results among different slip modes and study the impact of fault strike in different tectonic divisions on scanning results and variation rules of seismological parameters.The results show that not only does the change of spatial parameters have a great influence on seismological parameter scanning,but so does the fault strike in the source region.This paper presents the optimum condition parameters with least spatial influencing scanning scope for different magnitude seismology indexes and analyzes the possible influence of fault strike on seismological parameter scanning results.