航天高光谱遥感器CHRIS的水体图像大气校正

CHRIS(Compact High Resolution Imaging Spectrometer)是欧空局于2001年10月发射的PROBA-1卫星上搭载的探索性高光谱遥感器,它具备高空间分辨率、多角度观测、高光谱成像等特点,为水质遥感监测提供不可多得的数据源。基于卫星遥感图像定量监测水质,一个关键步骤就是进行精确的大气校正,提取水面反射率。相比陆地遥感图像,水面反射率是弱信号,对大气校正的要求更高。6S(Second Simulation of SatelliteSignal in the Solar Spectrum)和MODTRAN(MOderate resolution TRANsmittance code)是两种常用的大气辐射传输模型。本文选取基于6S的REMS(Remote Sensing Environmental Monitoring System)和基于MODT-RAN的ACORN(Atmospheric CORrection Now)两种大气校正软件,对太湖梅梁湾的三景不同成像角度CHRIS图像进行大气校正,将大气校正后的图像水体反射率与地面同步实测水体反射率进行比较分析。结果表明,经过大气校正的CHRIS图像得到的水面反射率与实测反射率波形十分地接近,在全部波长范围内的相关系数达到90%。分析实测的水体反射率角度特征,发现图像的角度特征更明显。三个观测角度下反射率之间的各差值都呈现出在绿光波段较大,在红光和近红外波段偏小的特点,这和实测结果相符。ACORN校正后的图像的角度特征更好地与实测结果吻合。     

AN INTEGRATION METHOD WITH FITTING CUBIC SPLINE FUNCTIONS TO A NUMERICAL MODEL OF 2ND-ORDER SPACE-TIME DIFFERENTIAL REMAINDER——FOR AN IDEAL GLOBAL SIMULATION CASE WITH PRIMITIVE ATMOSPHERIC EQUATIONS

In this paper,the forecasting equations of a 2nd-order space-time differential remainder are deduced from the Navier-Stokes primitive equations and Eulerian operator by Taylor-series expansion.Here we introduce a cubic spline numerical model(Spline Model for short),which is with a quasi-Lagrangian time-split integration scheme of fitting cubic spline/bicubic surface to all physical variable fields in the atmospheric equations on spherical discrete latitude-longitude mesh.A new algorithm of"fitting cubic spline—time step integration—fitting cubic spline—……"is developed to determine their first-and2nd-order derivatives and their upstream points for time discrete integral to the governing equations in Spline Model.And the cubic spline function and its mathematical polarities are also discussed to understand the Spline Model’s mathematical foundation of numerical analysis.It is pointed out that the Spline Model has mathematical laws of"convergence"of the cubic spline functions contracting to the original functions as well as its 1st-order and 2nd-order derivatives.The"optimality"of the 2nd-order derivative of the cubic spline functions is optimal approximation to that of the original functions.In addition,a Hermite bicubic patch is equivalent to operate on a grid for a 2nd-order derivative variable field.Besides,the slopes and curvatures of a central difference are identified respectively,with a smoothing coefficient of 1/3,three-point smoothing of that of a cubic spline.Then the slopes and curvatures of a central difference are calculated from the smoothing coefficient 1/3 and three-point smoothing of that of a cubic spline,respectively.Furthermore,a global simulation case of adiabatic,non-frictional and"incompressible"model atmosphere is shown with the quasi-Lagrangian time integration by using a global Spline Model,whose initial condition comes from the NCEP reanalysis data,along with quasi-uniform latitude-longitude grids and the so-called"shallow atmosphere"Navier-Stokes primitive equations in the spherical coordinates.The Spline Model,which adopted the Navier-Stokes primitive equations and quasi-Lagrangian time-split integration scheme,provides an initial ideal case of global atmospheric circulation.In addition,considering the essentially non-linear atmospheric motions,the Spline Model could judge reasonably well simple points of any smoothed variable field according to its fitting spline curvatures that must conform to its physical interpretation.     

"7·8"特大暴雨过程雷达风场资料的三维变分同化研究

基于中尺度暴雨预报模式AREM和三维变分同化系统GRAPeS-3dvar对2003年7月8日发生在长江中游的一场特大暴雨过程,进行了武汉、宜昌多普勒雷达风场资料的三维变分同化研究,结果表明:(1)增加了武汉、宜昌多普勒雷达反演风场资料后,模式对湘-鄂交界处特大暴雨区的模拟效果改善非常显著.(2)分别单独增加武汉、宜昌多普勒雷达风场资料的三维变分同化后,降水模拟都有明显改进,但要差于对两部雷达风场资料同时进行变分同化的结果,表明同化的中尺度初始风场信息越多,初始场的质量越高,降水模拟效果越好.(3)雷达风场资料的三维变分同化,改善了分析场中尺度结构的描述,从而减轻了spin-up现象,使得模式在积分初期就能模拟出与实况相近的强降水.     

适于大规模数据的三维Kirchhoff 积分法体偏移实现方案

为适应实际生产中对大规模三维工区数据处理的效果及效率的要求,提出了按三维成像体输出成像结果的3D Kirchhoff积分法偏移实现方案.将地震数据按共偏移距道集形式排放,每个共偏移距数据的偏移类似于一个3D叠后Kirchhoff积分偏移,极大地降低了对计算机内存和局部盘及I/O通讯率的要求.每个地震道的成像(输出等时面)在由炮检点连线定义的旋转坐标系中进行,更好地考虑了偏移孔径计算及反假频处理.同时兼顾了超大规模地震数据PSTM成像处理中内存需求量、I/O通讯问题、并行处理方案及效率优化的细节问题.并行计算用偏移距号和每个共偏移距数据体中的线号作为一级和二级索引进行任务分解,更适应当前计算机集群中计算节点比较多的情况.最后考虑了在基本不影响效率的前提下的断点保护处理方案.理论及实际数据测试结果说明了该方案的可行性,与商业软件的对比验证了该方案的优越性.在此较完善的实现方案基础上,可以容易地把更优越的积分类偏移方法迅速推向实用化.     

遥感蚀变矿物填图与找矿方法

针对遥感蚀变矿物填图方法多样、影响因素复杂、效果参差不齐等问题,对TM或ETM＋数据遥感蚀变矿物填图方法进行剖析,采用比值法、主成分分析法、Crosta法以及基于已知矿点和光谱角法的监督分类等方法,结合在新疆西天山等地的应用实例,认为植被、地形、土壤覆盖等是影响应用效果的主要因素;矿化目标大小与遥感数据像元大小之间的关系很可能导致混合反射率起主导作用,加之矿化蚀变中常存在石英、长石等高反射率矿物,会影响到含羟基与含碳酸根蚀变矿物之特征性诊断谱带的正常体现,从而大幅降低蚀变矿物填图效果;一些数据处理层面上的方法,例如借助“纯净物质”反射率的子像元分类、混合光谱分析、模糊分类等,能够一定程度地缓解问题,但对找矿来说也仅限于地表线索的二维定位。因此,在现有技术水平下,遥感还主要为战略找矿手段,只有综合运用地质、物探、化探、遥感等多种方法,才能避免片面性并增大发现新矿产的可能。     

新疆西天山奈楞格勒矿田七兴铅锌多金属矿床Rb-Sr等时线年龄及其地质意义

奈楞格勒矿田位于西天山博罗霍洛成矿带中北部,主要发育莱历斯高尔钼矿床、3571铜矿床和七兴铅锌多金属矿床。其中,七兴铅锌多金属矿床产于矿田的东北部,赋存于上志留统博罗霍洛山组碎屑岩中,矿体受NE向断裂控制,呈脉状产出。对七兴铅锌多金属矿床石英-硫化物阶段的闪锌矿进行的Rb-Sr同位素测年研究,获得等时线年龄为（362.2±4.9） Ma,表明矿床形成于晚泥盆世—早石炭世。闪锌矿的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值为 0.7103~0.7107,平均值为0.7105,指示成矿物质是以幔源为主的壳幔混合来源。结合前人的研究成果认为,七兴铅锌多金属矿床是奈楞格勒矿田在海西期区域性构造-岩浆-热液成矿作用的产物。     

强迫耗散非线性临界层与副高演变的数值试验

从强迫耗散无辐散正压涡度方程出发，用不同方案模拟试验得到它的数值解，它与方程解析解的特征较为一致，结果表明非绝热加热强迫强“Kelvin”猫眼强度，冷却则相反，耗散则缓和流场演变，模拟所得“猫眼”强度，移动及形状变化及涡度场等特征与副高实际演变有相似之处。     

强约束大尺寸钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

为研究箍筋强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能,完成了7根配箍特征值0.22-0.47、截面尺寸600mm×600mm的大尺寸钢筋混凝土柱试件的轴心受压试验研究。结果表明,试件的破坏形态均是纵筋受压屈曲,中部箍筋外凸,部分箍筋拉断,混凝土保护层剥落;除个别试件外,大部分试件核心区混凝土未压碎;强约束能有效提高钢筋混凝土柱的轴心受压承载力和竖向变形能力;达到峰值竖向应力时,纵向钢筋受压屈服,提供竖向承载力,箍筋受拉屈服,对核心混凝土起到约束作用。以小尺寸试件试验建立的约束混凝土应力-应变关系,可以较好地预测本文试件峰值前的应力-应变关系和峰值应力,但有可能高估混凝土的峰值应变及峰值后的变形能力。     

绝对重力仪研制中仪器测量高度的计算

在激光干涉绝对重力仪的研制中,每次测量落体都要自由下落7~20 cm的距离,在此过程中地表重力垂直梯度引入的误差最高可达60×10-8 m/s2。因此,需要计算出每次测量值对应的测量高度,即在该位置时,落体运动的距离内重力垂直梯度对绝对重力测量值的综合误差为零。基于对落体下落运动方程的分析,提出一了种新的绝对重力仪测量高度的计算方法。对比发现,当起始计算时间较小并接近于0（小于0.015 s）时,该算法与已有的算法结果具有较好的一致性,最大偏差不大于3 mm,梯度归算误差不大于1×10-8 m/s2（μGal）。在仪器自主研发的过程中,当起始计算时间较长（大于0.015 s）时,该算法可以更合理地计算绝对重力测量值对应的测量高度。     

地震叠前偏移处理子系统集成技术

设计开发通用处理模块集成框架,不仅适合偏移模块集成,也适合其它处理模块集成。做到每个处理模块的界面风格一致、操作方式一致、作业流程控制一致。集成界面的功能主要有作业卡的编辑修改、作业提交、删除作业、作业监控以及一些辅助功能。这里对处理模块参数进行了高度抽象,采用资源文件的方法,管理各个模块,通过模块注册,使模块的增加和修改变得异常简单,不必重复编写控制界面,非常便于系统的移植和维护。