中低云云底高的地基红外遥感的初步分析

在辐射传输模拟结果分析的基础上,提出利用云底高与下行红外辐射之间的单调关系进行云底高遥感反演的算法,并结合激光测云仪云底高实测数据对算法进行了初步验证。结果表明,该算法对中低云云底高反演的平均误差为107 m,具有较高的准确性。     

被动微波土壤水分反演模型研究

在分析现有地表辐射模型的基础上,分析了被动微波遥感的辐射传输方程,并且对辐射传输过程的主要因素进行了分析.最后对地面辐射进行了介绍,并针对被动微波AMSR数据提出了地表土壤水分反演的模型.     

基于MODIS数据验证分析雾参数反演算法和影响因素

基于遥感影像对雾进行定量分析是近年来的研究热点之一。地面能见度、雾顶高度、垂直总水汽含量和有效粒子半径是对雾进行定量分析的重要参数。选取MODIS传感器数据为数据源,以发生于江苏省西南部的一次冬季平流辐射雾为研究对象,结合来自南京信息工程大学的地面观测数据,对基于大气辐射传输方程模型和SBDART辐射传输的雾物理参数反演算法所反演的地面能见度和雾顶高度进行地面实测数据验证;分析影响这2个物理参数精度变化的原因;在序列影像雾物理参数反演结果基础上,进一步结合地面高程和植被指数对雾物理参数影响因素进行分析。结果表明,该次反演的雾能见度和雾顶高度与地面观测结果相关系数分别为0.908和0.980,由于SBDART模型设置的参数以及BP神经网络训练次数等原因,夜间反演的能见度值偏大;此次大雾物理参数与地面高程和植被指数之间具有一定的关系,地面高程与能见度呈正相关,植被指数和水汽含量呈正相关,与雾有效粒子半径和光学厚度呈负相关;雾区物理参数易受水体和土地利用等影响。     

应用天宫一号高光谱红外谱段数据反演地表温度产品及验证

本文利用天宫一号获取的具有高空间分辨率的红外谱段数据,选择黑河中游作为反演区域,基于辐射传输模型和Planck定律进行地表温度反演.影像的反演结果表明使用天宫一号高空间分辨率的红外谱段反演得到的地表温度能更细致合理的刻画地表温度分布,这对地表温度异质性的研究具有重要意义.为了进一步验证反演精度,本文依托黑河流域已有观测平台和系统,选取黑河中游8个典型下垫面作为验证场地,开展地面同步观测实验.实验结果表明通过反演获得的地表温度与地面实测数据的平均偏差为-0.375℃,这也说明本文的反演过程能够较为精确的使用天宫一号红外谱段反演地表温度.     

应用随机辐射传输模型反演云南松林分郁闭度

随机辐射传输模型可用于模拟水平分布不均一森林的辐射传输过程。本文以云南松林分为研究对象，提出一种应用随机辐射传输模型的郁闭度反演方法。该方法以随机辐射传输模型中参数与林分郁闭度的定量关系为基础，提出了针对云南松的冠型等效模型，构建了郁闭度和卫星反射率（GF-1和Landsat 8卫星影像）的查找表，并实施了反演。基于野外实测的30个样地进行了郁闭度数据验证，并和基于NDVI回归模型的反演方法进行对比。结果表明，反演结果能够较准确反映云南松林分郁闭状况（R²=0.8345，RMSE=0.0688），通过冠型修正能够降低反演误差，冠型等效模型是合理的。反演方法机理清晰且适用范围广，研究成果可为大面积森林郁闭度反演提供模型和方法支持。     

遥感估算水稻产量——Ⅰ.产量与辐射截获量间关系的研究

以往,根据遥感资料估算作物产量,多数用的是经验方法。本文提出了一种具有生物学基础的水稻估产模式。该模式包括两项基础性的工作。(1)利用Baerema在澳大利亚新南威尔士州的Riveri-na地区,在水稻整个生长季中获得的三个水稻品种、两种播种方式(空播和拖拉机播)共6组实测的叶面积指数值LAI,通过LAI与积温间关系的分析,得到一条规一化的LAI曲线,称叶面积指数轨线(LAI trajectory)(2)根据太阳辐射在植冠层内的传输理论,利用实测的水稻叶角分布和常规日射资料,用模拟计算的方法,得到水稻冠层对光合有效辐射PAR日截获率IPAR_d与LAI间的关系。并用实测资料对此作了检验,结果表明模拟计算结果是可取的。由此,我们只要知道了水稻扬花前不久某一天的LAI,利用上述两项基本关系及当地的辐射、温度资料,便可推算植冠层从扬花到生理成熟期间对光合有效辐射的截获总量TIPAR,进而再假定水稻的灌浆直接取决于对PAR的总截获量TIPAR,根据水稻籽粒产量与光能截获间的转换效率,便能估算水稻产量。     

NOAA-AVHRR资料反演地温与地面实测值的对比分析

对遥感反演和地面实测2种方法获得的地温数据进行对比。首先,用NOAA-AVHRR第4、5波段数据和NASAPathfinder地温计算模型计算出中国1999年1月的最高月地温;然后,将其与同期267个气象站的实测月最高地温值进行比较。结果为:遥感反演地温与地面实测月最高地温的线性相关系数为0.86,标准差为5.6℃,反演值比实测值平均偏低2.8℃。用实测地温数据对遥感反演地温值进行线性修正,修正后的反演值与实测值的线性相关系数为0.86,标准误差由修正前的5.6℃变为5.2℃,平均误差由修正前的4.9℃变为4.1℃,平均偏低值由修正前的2.8℃变为0.1℃。修正后的遥感反演地温与实际值更加接近。     

利用辐射传输模型和随机森林回归反演LAI

针对辐射传输模型与查找表结合反演叶面积指数的方法存在反演工作量大且反演速度缓慢的问题,提出利用辐射传输模型和随机森林组合模型对路域植被叶面积指数进行估算的方法。该模型定义一种辐射传输模型和随机森林回归模型结合反演叶面积指数的方法。以研究区实测高光谱数据和模拟光谱数据为数据源,在相关性分析和敏感性分析的基础上,选取适宜作为反演因子的植被指数,而后进行随机森林算法回归,反演得到预测叶面积指数。结果表明:基于辐射传输模型和随机森林算法反演的路域植被叶面积指数与实测结果一致,准确及时的反映路域植被叶面积指数信息,可以较好地应用在路域环境植被参数反演中。     

基于计算机模拟模型LESS的落叶松林木质元素影响分析

目前大部分植被辐射传输模型在模拟太阳辐射与植被之间的相互作用过程时,将植物结构进行了简化,只保留了叶片的结构和空间分布特征,而忽略了木质元素(枝干等)对冠层反射特性的影响.计算机模拟模型LESS能够充分考虑植被的多种组分光谱和结构特征,精确模拟植被冠层内部的光散射和辐射过程.本文以地面实测数据为基础,发展了以单木为基本...     

应用LSF概念模型反演草冠层叶面温度的试验

试验在已知土壤表面温度的前提下，分别利用AVHRR卫星遥感资料和准同步地面观测数据，应用LSF概念模型成功反演了草冠层叶面温度。通过对星、地资料反演的草冠层叶面温度比较发现，二者反演结果相差小于0．2K，说明利用卫星遥感资料，应用LSF概念模型反演草场冠层叶面温度可获得比较满意的结果。假设其他参数不变，分别对不同叶面发射率和不同土壤表面发射率反演的叶面温度分析发现，组分发射率的估算精度对反演结果影响较小，而整层空气柱可降水量的估算精度对卫星资料反演草冠层叶面温度影响大，用探空资料和露点温度估算的整层空气柱可降水量可导致反演的叶面温度相差达1．1K。在水分供应充足条件下，晴天11：00-17：00时，即使太阳总辐射强，叶面温度的变化幅度比土壤表面温度、空气温度小。以1999年8月6日为例，叶面温度变化仅有1．22K，而同时土壤表面温度变化为9．5K，1．5m高的空气温度变化为6．0K，叶面温度变化幅度比土壤表面温度、空气温度平缓。试验结果还表明，采用Becker和李召良的分裂窗模型反演青藏高原东南缘地区的陆地表面温度效果较好。     

Impact of aerosols on terrestrial gross primary productivity in North China using an improved boreal ecosystem productivity simulator with satellite-based aerosol optical depth

ABSTRACT

Atmospheric aerosols can alter the direct and diffuse components of global solar radiation, which further influences terrestrial gross primary productivity (GPP) via photosynthesis. To investigate the impact of aerosols on GPP, GPP is modeled using the Boreal Ecosystem Productivity Simulator (BEPS) under two aerosol scenarios (S1& S2) over cropland and grassland ecosystems in the highly polluted North China. In S1, the aerosol-effect is not considered and an original empirical method is used when estimating direct and diffuse solar radiation in BEPS. In S2, BEPS is improved by a new empirical method which incorporates the impact of aerosols using the remote sensing-based aerosol optical depth (AOD). Results suggest that aerosols can reduce GPP of the sunlit leaves by decreasing direct solar radiation, but increase GPP of the shaded leaves by increasing diffuse solar radiation. The impact of aerosols on GPP is more significant over the cropland ecosystem (p < 0.05) with a more complex canopy structure during the peak period of the growing season. Furthermore, an AOD value of 0.3–0.6 with a diffuse fraction (the fraction of diffuse solar radiation in global solar radiation) around 30-40% can largely increase total GPP over the cropland ecosystem. The study improves the accuracy of GPP modeling using BEPS by highlighting the aerosol-effect on GPP via solar radiation over highly polluted regions.

Abbreviations: gross primary productivity (GPP); aerosol optical depth (AOD); boreal ecosystem productivity simulator (BEPS)     

Mapping solar energy potential of southern India through geospatial technology

Abstract

There is an urgent need for alternate energy resources throughout the world due to the decline in the accessibility of fossil fuels and other conventional resources. In this pursuit, solar energy offers a favourable solution and can easily be converted into energy. There are some solar radiation models which provide point and area-based computations based on the geometry of surface orientation and visible sky. The work comprises the mapping of the solar energy generation potential of southern India to balance the competing and upcoming energy demands. The current work explores and employs the geospatial technology to prepare solar energy potential map to deliver the valuable inputs to the energy sector. The research was supported with satellite-derived global solar radiation and temperature data over a span of one year. The values obtained from the spatial radiation models were processed to get the improved datasets. Suitable cartographic visualization of solar insolation parameters was presented for enhanced understanding of the spatial distribution of solar potential, PV output, air-temperature or other spatial characteristics. Twelve monthly maps, an annual map, and another map with the location of the measurement stations were created to unravel a number of unturned mystery about the understanding of solar resource diversity in a spatial context, which will support our decisions & arguments for any kind business.     

基于ArcGIS的中温带不同天气类型点太阳辐射分析——以佳木斯市辖区为例

考虑天气情况对入射太阳辐射的影响,研究和分析日照时数、天气类型和辐射参数的关系,并将散射模型、透射率和散射比例与4种常用天气类型相对应。以佳木斯市辖区为例,采用ArcGIS的点太阳辐射分析批处理工具,对佳木斯辐射台站进行日入射太阳辐射分析。通过将默认情况和天气类型两种模拟结果与辐射台站的实测值进行分析和验证,获得两者的相关性R2分别为0.573 4和0.899 5。研究结果表明按不同天气类型进行中温带地区点太阳辐射分析的方法切实可行,并获得更好的点日太阳辐射模拟效果,其有利于研究不同天气类型下物理和生物过程模型所受到的太阳辐射影响。     

北斗卫星ECOM光压模型参数选择策略分析

以ECOM经验光压模型为基础,利用北斗卫星3年的精密星历进行轨道拟合,获得了ECOM光压参数的变化规律,给出了北斗3类卫星的ECOM光压参数选择策略。从北斗卫星姿态控制模式出发,通过卫星星体受照分析,指出在北斗卫星地影期零偏航状态下,由于太阳对卫星帆板的不正照,导致与动态偏航姿态相比,光压摄动力存在与轨道周期相关的分量,需要在ECOM 5参数的基础上增加D向周期分量进行吸收。通过MGEX全球网数据定轨试验,本文提出的方法可使零偏段定轨重叠段位置精度提高50%~80%。     

Comparison of Extrapolation and Interpolation Methods for Estimating Daily Photosynthetically Active Radiation(PAR)——A Case Study of the Poyang Lake National Nature Reserve,China

Measurements of photosynthetically active radiation(PAR),which are indispensable for simulating plant growth and productivity,are generally very scarce.This study aimed to compare two extrapolation and one interpolation methods for estimating daily PAR reaching the earth surface within the Poyang Lake national nature reserve,China.The daily global solar radiation records at Nanchang meteorological station and daily sunshine duration measurements at nine meteorological stations around Poyang Lake were obtain...     

基于DTM的黄土丘陵沟壑区太阳辐射值计算模型及应用研究

以地形特征及周围地形遮蔽状况、经纬度位置等作为太阳辐射空间分布差异的变量，在地理信息系统（GIS）支持下，建立黄土丘陵沟壑区数字高程模型（DTM）和太阳辐射值计算模型，并实现理论太阳辐射值空间分布的可视化表达。     

基于GIS的陕西省人口空间分布模式

借助空间自相关分析方法分析了陕西省人口的空间分布模式和空间关联关系。结果表明,陕西省人口分布呈现显著的空间集聚现象,在整体上具有较强的正相关性。在西安市附近存在几个非常明显的"高-高"集聚;同时,延安市和安康市分别出现"低-低"集聚。陕西省人口重心从2002年的礼泉县移动至2009年的泾阳县,向东北移动约3.3 km。     

福建省海岸带泥沙分布的气象卫星遥感监测

根据水体对太阳辐射光谱的反射率变化特性,利用NOAA极轨气象卫星遥感资料,动态监测福建省海岸带悬浮泥沙的分布,并从十几幅质量较好的不同时相的泥沙分布图中得出初步的监测结果。     

起伏地形下我国太阳直接辐射空间制图

建立了起伏地形下太阳直接辐射分布式计算模型 ;成功地解决了起伏地形中地形相互遮蔽对太阳直接辐射影响的难题 ;采用数据集群技术 ,探讨了不同数据集情况下太阳直接辐射计算模式的时空有效性 ;以 1km× 1km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映 ,完成了我国 1km× 1km分辨率各月气候平均太阳直接辐射空间分布制图     

基于改进的MT-CLIM模型的中高纬低山丘陵区太阳辐射模拟——以小兴安岭为例

将DEM、坡度和坡向作为地形因子,基于ENVI/IDL编写MT-CLIM模型批量处理程序,使用改进MTCLIM模型对小兴安岭地区的地面气象台站进行太阳辐射模拟,并将模拟结果分别与辐射台站实测数据和二次趋势面统计模型进行验证。研究结果表明:从整年上,其与辐射台站的拟合精度R2为0.813 3,其中,夏季模拟太阳辐射日值拟合精度偏低,而其与二次趋势面统计模型拟合精度R2值范围为0.571 3~0.793 3;采用改进的MT-CLIM模型模拟较大区域的太阳辐射,比统计模型具有更好的普适性和高效性,能获得较好的中高纬低山丘陵区模拟效果,且为森林生态过程模型的输入参数研究提供依据。