水平均匀冠层热辐射的计算机模拟和模型验证

讨论使用蒙特卡罗方法模拟非同温水平均匀冠层热辐射的方向性特征.模拟中,水平均匀冠层用叶面积指数、叶倾角分布函数和叶面积指数廓线描述,设土壤和叶片均为朗伯体,蒙特卡罗模拟基于光子在非同温冠层中的传输过程,并且考虑了光子在冠层内的多次散射.现有的计算机模拟结果验证了李小文等提出的非同温地表有效比辐射率概念模型.     

时空积和模型的数据插值与交叉验证

研究了时空变异函数和协方差函数的积和模型并将其推导成能够实现的形式,提出了时空权重系数的计算矩阵、基于该矩阵实现了积和模型的时空插值,并用时空交叉验证来验证了插值数据的有效性。实验表明,本方法能为时空随机领域以一定的精度提供较多的信息,从而达到时空插值的目的。     

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。     

考虑开放度的树冠层辐射传输模型及实验验证

基于树冠层的结构特征,从方向间隙率定义了冠层中不同空间位置对天空散射入照的开放度及其在冠层中的分布,建立了入射辐射在冠层中的衰减与传输模型。应用对冠层结构、总入射辐射、辐射在冠层中衰减等的野外观测数据,对模型进行了验证。模型成功地解释了光在树冠层中辐射传输的变化规律。     

卫星激光测高严密几何模型构建及精度初步验证

采用星载激光测高仪辅助提高卫星立体影像几何定位精度特别是高程精度,已经得到了航天摄影测量界的重视,计划于2018年发射的高分七号卫星上将同时搭载光学立体相机和激光测高仪。虽然,已有相关文献针对美国的ICESat(Ice,Cloud,and land Elevation Satellite)卫星上搭载的地球科学激光测高系统(Geo-science Laser Altimeter System,GLAS)的几何模型和产品精度作了相关介绍,但对其严密的几何定位模型和精度验证目前还没有系统性的阐述。本文较全面地对激光测高卫星的严密几何模型进行了构建与精度分析,并选择ICESat/GLAS的0级辅助文件,采用严密几何模型重现了2级产品的生产过程。将本文计算的结果与ICESat/GLAS的结果进行了对比分析,其中基于几何模型的高程误差约11 cm,平面误差在3 cm以内,表明所提出的严密几何模型的正确性,同时采用新发射的资源三号02星的激光测高数据进行了初步处理和验证。相关结论可为国产高分后续卫星的激光测高数据处理提供参考。     

几种建立DEM模型插值方法精度的交叉验证

建立DEM模型时需要对离散的高程点进行空间插值,实现这一目的的插值方法有很多种。文章主要选择了6种常用的插值方法,分别在平原、丘陵和高山几种不同复杂程度的环境下对其插值的精度使用交叉验证方法进行评估。结果表明,同样的插值方法对不同复杂程度的地形效果是不一致的,多种插值方法中以克里金插值方法的插值适用性最强,精度最高。     

月球辐射照度模型比对及地基对月观测验证

月球是除太阳外对地张角最大的天体,反射率稳定性为10–8每年,适合用于遥感卫星的辐射定标、夜间地基大气遥感和夜间卫星遥感,但月球辐射照度模型的精度束缚了上述应用的发展。为检验现有ROLO(RObotic Lunar Observatory)和MT2009(Miller-Turner 2009)地基整盘月球辐射照度模型的精度,国家卫星气象中心于2015年底至2016年初在云南丽江组织了3个月的地基对月观测,使用高光谱月球成像光谱仪获取了399.00—1060.00 nm连续光谱的月球辐射照度。基于整盘月球辐射照度模型,利用丽江地基对月观测试验资料,对比模型与模型、模型与丽江地基观测月球辐射照度。结果表明:(1)MT2009与ROLO模型在短波红外谱段的差异明显大于可见光谱段;(2)地基观测高光谱月球辐射照度结果与ROLO模型更接近,但是可见光波段比ROLO模型辐射照度平均小5.86%左右。为探究差异产生的主要来源,对结果还进行了进一步的分析和讨论,以期为今后月球辐射模型的改进和夜间微光遥感研究提供经验和依据。     

高分七号星载激光定位模型构建与验证

高分七号卫星是中国第一颗搭载全波形激光测高仪的对地观测卫星,可满足立体测绘的需求。本文为了实现国内第一颗星载大光斑全波形激光测高仪数据高精度自主处理的要求,提出了高分七号星载激光定位和检校验证方法。首先,构建了高分七号卫星激光测高仪的严密几何定位模型,其次,使用了移动重心和波形分解的峰值提取法,然后实现了基于地形匹配与红外探测器结合的激光测高仪指向角标定,最后,建立了SRTM高程验证、湖面高程验证和野外定标场验证结合的激光测高仪综合高程验证方法。经验证激光测高数据在平地的测高精度优于0.15 m,激光器1指向角误差约为0.15″,激光器2指向角误差约为0.38″。结果表明本文提出的高分七号星载激光定位方法定位精度高,可以满足后续高分七号数据科学研究和大规模业务化应用的要求。     

GRACE卫星太阳光照与地球反照辐射压力模型的效果分析

应用GRACE产品说明书中的宏模参数,将模型计算结果与加速度计在径向与法向的非保守力实测值进行比较,结果显示两者之间具有较好的吻合性.通过改变卫星侧面的镜面反射以及漫反射系数,观察模型计算结果与实测数据之间的吻合度变化情况,发现宏模给出的反射系数可能较真实情况偏大.直接使用宏模参数并将其应用于动力学定轨试验,结果表明,本文采用的光照辐射压力模型满足动力学定轨的精度需要,且较传统Knocke地球反照辐射模型在效果上有了较大的改进.     

城市区域几何效应的辐射校正及其温度遥感反演

开展适用于城市地区热红外遥感图像几何效应的辐射校正物理模型研究,对提升城区下垫面温度反演精度具有重要作用.本文利用天空视域系数SVF (Sky View Factor,V)量化城区下垫面几何特征,并考虑几何特征对地物目标辐射传输的影响机理.将遥感传感器入瞳处的辐射亮度分解为地物目标发射辐射、地物目标反射辐射以及大气上行...     

利用MODIS数据研究天山北麓Kriging雪深插值

在积雪深度研究中,地面资料插值产生的平滑效应以及遥感空间分辨率不足的问题,在很大程度上影响着积雪深度的估计精度。本文采用中高分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectro-radiometer,MODIS)和微波扫描辐射计(advanced microwave scanning radiometer-EOS,AMSR-E)融合后的无云积雪面积产品构建虚拟站点,弥补了气象站点少且不均匀的不足,修正雪深克里金插值产生的平滑效应。同时,提出了基于数据同化算法融合以地面观测资料为基础的克里金空间插值雪深、MODIS积雪面积产品和AMSR-E微波反演雪深产品的雪深估计方法。以新疆北疆地区为研究区域进行了算法应用及验证,并选取不同海拔的站点观测资料对融合结果进行验证分析,通过均方根、偏差和相关性系数指标检证了该方法能够有效地提高雪深估计精度。     

MPDI在微波辐射计植被覆盖区土壤水分反演中的应用

大尺度上的土壤水分变化监测对于建立全球的水循环模型意义重大，是实现气候变化预测和洪涝监测的基础。星载辐射计为实现大尺度上土壤水分的监测提供了监测途径。但是在星载辐射计观测时，地表植被层的吸收和散射作用会对土壤向上的微波辐射产生衰减影响，这种影响在反演土壤水分的过程中必须予以计算和消除。原有的反演算法中，在计算这部分影响的时候，需要大量的关于地表植被状况的辅助数据，而这些即时的辅助数据往往不易获得。以AMSR—E数据为例，研究证明了微波极化差异指数（MPDI）能够反映地表植被覆盖状况。以中国华北、华东地区为实验区，选择2004年4月8日的AMSR—E亮温数据和MODIS数据为样本数据，建立起MPDI与NDVI之间的负指数关系方程。基于对NDVI的认识，得到植被覆盖度高、中、低三种状况所对应的MPDI域值，以此域值为依据对中等植被覆盖度地区作出自动判断，并用MPDI计算植被层不透明度。     

单点GPS多普勒测速模型比较与精度分析

讨论GPS单点测速的观测方程,重点讨论基于多普勒频移测速的两种方法,分析其误差来源及对测速精度的影响;然后用静态数据模拟动态测速试验,数据处理采用自编单点测速软件。通过对比分析表明,采用原始多普勒观测值进行测速时因接收机型号的不同,结果差异较大,较差者可达17cm/s左右;而采用高频导出多普勒值进行测速的精度可以达到1cm/s左右,甚至可以达到mm/s量级。     

2004年-2013年WindSat海表面温度产品与浮标观测对比

利用美国国家浮标数据中心NDBC和热带大气海洋计划TAO浮标的海表面温度数据,对WindSat 2004年-2013年近10年的海表面温度产品进行了验证。结果表明,在美国沿岸海域,WindSat反演得到的海表面温度的平均偏差为0.10℃,标准偏差为0.59℃;在近赤道太平洋海域,反演得到的海表面温度的平均偏差为-0.15℃,标准偏差为0.33℃。WindSat海表面温度在夏季相对浮标实测值有正偏差增大和负偏差缩小的趋势,在美国东海岸以及墨西哥湾区域部分站点反演得到的海表面温度的标准偏差较大,其标准偏差超过1℃。在5-10 m/s风速段,WindSat海表面温度反演效果比较理想,平均偏差和标准偏差相对恒定。当风速大于12 m/s时,WindSat海表面温度反演的不确定性明显增加。与AMSR-E月平均海表面温度产品对比发现,夏季,WindSat SST较AMSR-E偏低;冬季,WindSat SST较AMSR-E偏高。     

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     

GPS电离层延迟Klobuchar模型与双频数据解算值的比较与分析

电离层延迟是影响GPS绝对定位的最主要因素,但由于电离层本身的不稳定性,加上目前对其物理特性的了解还有一定的模糊性,还只能采用精度有限的经验模型对其进行描述.对于GPS实时绝对定位,GPS系统的广播星历提供了Klobuchr模型的8个系数,可以用于单频接收机的电离层延迟改正;对于双频接收机,可以利用L1,L2,C1,P2进行计算得到电离层延迟值,但应考虑到卫星发射信号时产生的两频率间的硬件延迟TGD的影响.本文采用双频伪距求得电离层延迟值,用广播星历中各颗卫星的TGD参数进行改正,再根据L1和L2双频相位值求得的历元间的电离层延迟的变化采用Hatch类滤波递推模型对其进行平滑,从而求得较准确的对应于各个历元的电离层延迟值,将其作为真值与Klobuchar模型计算值进行比较,从而研究Klobuchar模型的精度和特点,并与IGS的后处理Klobuchar模型系数求得的电离层结果进行对比分析.对双频数据计算电离层延迟的算法进行详细研究,给出Klobuchar模型的具体计算过程,用位于武汉、北京和上海的IGS跟踪站的观测数据进行实际验证和算例分析,最后给出结论.     

用GPS观测值对推断数据进行非线性平滑的模型建立

通过对全球定位系统（GPS）与推断系统（DRS）的联合系统中影响DRS观测值的主要误差来源进行分析，建立了一个表示这些误差的数学模型。并将该模型用于建立一个在DRS观测值存在的情况下，状态向量估计的非线性平滑器。     

动态精密单点定位传统模型与UofC模型的比较

介绍了基于传统模型和UofC模型的两种精密单点定位算法;利用自主开发的精密单点定位软件实现了这两种算法。为了比较两种精密单点定位模型的动态定位精度、收敛时间以及解算速度,收集了船载和机载的动态GPS观测数据进行解算实验。实验结果表明:两种模型的动态定位精度和收敛时间相当,传统模型的解算速度约为UofC模型的2倍。     

动态精密单点定位传统模型与UofC模型的比较

介绍了基于传统模型和UofC模型的两种精密单点定位算法;利用自主开发的精密单点定位软件实现了这两种算法.为了比较两种精密单点定位模型的动态定位精度、收敛时间以及解算速度,收集了船载和机载的动态GPS观测数据进行解算实验.实验结果表明:两种模型的动态定位精度和收敛时间相当,传统模型的解算速度约为UofC模型的2倍.