CINRAD/CC雷达冷却故障处理个例分析

基于L波段探空GFE(L)1型二次测风雷达资料具有垂直分层密,并从地面开始就可以获取资料的特点,将其用于重庆市主城区边界层特征的分析,用于逆温与能见度、浓雾和空气污染指数的分析.结果表明,L波段探空雷达资料不仅可以用于大气边界层特征分析,还可以在污染气象分析预报、雾的预报、有害气体泄露事件应急气象服务,风能评价等多个领域发挥作用.     

遥感影像云检测网络泛化性能研究：以DeepLabv3+为例

近年来,深度学习算法得到了长足的发展,并开始应用于云检测。但是深度神经网络模型参数众多,依赖大量训练样本,因此理解其泛化性能对于深度学习在不同遥感影像的实际应用具有重要的参考价值。本文以深度语义分割算法DeepLabv3+为例,以一组广泛使用的云标记数据集"L8 Biome"为验证数据,探讨该算法用于云检测时在不同的地表景观、空间分辨率和光谱波段组合的遥感影像上的泛化性能。云标记数据集"L8Biome"包含96景具有全球代表性的Landsat 8 OLI影像及相应的人工云掩膜,被广泛用于测试云和云阴影检测算法性能。首先,利用Landsat 8 OLI云标记数据集"L8 Biome",构建不同类型景观、不同空间分辨率、不同波段组合的训练影像集和测试影像集;其次基于不同训练样本集和测试集,评估了DeepLabv3+算法在不同情况下的云检测精度,并与Fmask算法作对比分析。研究结果表明:(1)使用全混合景观类型的训练集训练出来的云检测网络在总体检测精度(92.81%)与稳定度(标准差12.08%)上都优于使用单一景观类型的训练集训练得到的云检测网络,也优于Fmask的总体精度(88.75%)与稳定度(标准差17.34%),说明在构建深度学习算法的训练集时,应该尽可能包含多类型的地表景观;(2)将全混合景观训练集中剔除一类景观的样本(冰/雪景观除外)构建的"混合-1"训练集与全混合景观训练集训练的DeepLabv3+网络的云检测精度也相差不大,说明现有训练样本集已具备较强的景观泛化能力;(3)基于30 m空间分辨率的全混合景观训练样本集训练得到的DeepLabv3+云检测网络在不同分辨率(30 m、60 m、120 m、240 m)的测试集上云检测精度差异不大,都取得较好的效果,说明DeepLabv3+能够泛化应用于不同空间分辨率的遥感影像,相反Fmask直接应用于低分辨率影像时精度明显下降;(4) DeepLabv3+能充分自适应不同波段的信息用于云检测,总体来说更多的光谱波段输入能够提高DeepLabv3+的云检测的精度和稳定度,其中短波红外波段对于DeepLabv3+区分冰/雪与云具有重要价值,而热红外波段对DeepLabv3+云检测网络的性能提升很微小。以上结果说明利用现有数据集"L8 Biome"训练的DeepLabv3+云检测网络能够适用于多种类型的遥感影像,并优于Fmask算法。     

利用BRDF原型和单方向反射率数据估算地表反照率

地表反照率是影响地表能量收支平衡的决定性参数之一,精确反演地表反照率需要考虑地表各向异性反射特征。本文尝试以双向反射分布函数BRDF原型为地表各向异性反射的先验知识,通过单方向反射率反演地表反照率。首先根据地面实测及MODIS多角度反射率数据对反演方法进行分析和精度评价,然后借助MODIS BRDF产品统计出研究区的主导BRDF原型,并联合环境一号卫星(HJ-1)单方向反射率数据反演30 m地表反照率,最终将结果与地表实测数据进行比较。结果表明:BRDF原型对BRDF的变化进行了约束,且能够适用于几十米尺度的遥感数据反照率的反演;不同级别的各向异性反射特征的分布是不均一的,借助于主导BRDF原型能够使大部分样本的地表反照率满足精度要求;利用研究区MODIS BRDF产品统计得到的主导BRDF原型为先验知识,通过HJ-1数据反演得到的地表反照率与地表实测反照率有较高的一致性,而朗伯假定条件下的反照率高于实测结果。本文算法简单高效,可为产生全国范围的中高分辨卫星反照率产品提供有价值的算法参考。     

地基可见光/红外全天空成像仪数据融合

采用60m基线的双站可见光成像仪和扫描式红外成像仪构建地基双波段全天空测云系统,双站可见光成像仪根据双站测距原理准确地获取云底高,通过全方位立体扫描获取全天空可见光云图,扫描式红外成像仪基于大气辐射传输原理测量云底亮温,反演云底高度,通过全方位立体扫描获取全天空红外云图。结合双站可见光成像仪测得云底高,对大气温度垂直递减率进行实时订正,提高扫描式红外成像仪反演云底高精度,达到双波段云底高数据融合目的;基于小波变换多分辨率分析的图像融合技术,对全天空可见光和红外云图进行图像融合,提高能见度低、以及雾、霾等天气条件下云量计算准确度;最终实现昼夜云高、云量同时观测。     

强雹暴的雷达三体散射统计与个例分析

利用我国各地11次强对流事件中23个产生S波段雷达三体散射的雹暴的新一代天气雷达数据,总计499个三体散射样本资料,综合并详细地讨论了我国S波段多普勒天气雷达三体散射的统计特征,也讨论了将这一现象应用于强冰雹辅助预警的可能性。同时对目前国内S波段雷达所观测到的最典型的三体散射个例从"三体散射回波"出现到消失的全过程进行了仔细分析,结果表明:(1)在最小反射率因子显示阈值为-5 dBz的情况下,产生S波段雷达三体散射的最小反射率因子在60 dBz左右,86%的三体散射长钉(TBSS)出现在反射率因子强度≥63 dBz时;(2)TBSS长度与强反射率因子核心区面积大小及反射率因子核最大强度呈密切的正相关,也就是说,反射率因子核心强度越大,高反射率因子的区域越大,TBSS的长度就越长;(3)TBSS出现的最大高度为12.5 km,最低高度是1.1 km;61%的TBSS出现在3~6 km高度之间,TBSS在4~5 km高度出现次数最多,然后向上、向下减少;TBSS长度≥10 km的出现次数同样以4~5 km高度最多,然后向上、向下迅速减少;(4)TBSS主要在雹暴位于雷达的西半边时出现;(5)雹暴云在不同性质的下垫面上空均能产生雷达TBSS;(6)TBSS的持续时间几乎都超过30 min,其中持续时间在30~60 min的情况居多,还有部分TBSS持续时间超过90 min;(7)在出现TBSS时,几乎所有雹暴都降了2 cm以上的强冰雹,同时80%左右的产生2 cm以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散射,因此TBSS可以作为强冰雹的一辅助预警指标,以有效降低强冰雹预警的虚警率;(8)在产生三体散射的23个强雹暴中,有一半以上是超级单体和准超级单体风暴,超级单体雹暴中的中气旋有利于大冰雹的形成。     

基于多因子加权的遥感制图最佳波段组合分析

遥感影像最佳波段组合的研究对遥感信息提取与专题制图具有重要意义。以Landsat-8影像为例,提出了多因子加权的遥感制图最佳波段组合评价方法,分别从全局加权与场景加权的角度,对长江经济带全域及城市、水体、植被典型场景进行最佳波段组合分析,并通过评估不同波段组合影像的土地覆盖分类精度进行结果验证。结果表明B6-B5-B4进行RGB彩色合成是适宜长江经济带区域Landsat-8影像遥感制图的最佳波段组合,在城市、水体、植被分场景下保证了较高的土地覆盖分类精度,同NASA(national aeronautics and space administration)的Landsat ARD(analysis ready data)产品展示采用的波段组合方案一致,验证了实验结论的可靠性,为大区域遥感制图中影像波段组合的优选提供决策依据。     

威宁L波段雷达探测中丢球问题的应对办法

针对L波段雷达探测中的丢球现象,在工作实践中,总结出一套较为完整、有效的应对办法。     

基于DEM的黄土沟谷横剖面形态特征研究——以宜君、延安、绥德为例

选用1:10 000高精度5.0 m分辨率的DEM数据,在陕北地区,按黄土地貌演化序列次序,遴选分别代表黄土残塬沟壑、梁状丘陵沟壑、峁状丘陵沟壑地貌的宜君、延安、绥德3个流域,研究其中1 831个沟谷横剖面19个因子的形态特征,利用主成分分析法确立核心因子,分析结果表明:①沟谷深度、宽度、横剖面面积、宽深比、侵蚀度与不对称性指标的主成分累积贡献率为95.02%,为黄土沟谷横剖面核心指标;②随级别的增加,3个流域沟谷宽度、横剖面积、宽深比、侵蚀度均呈现总体增加的态势,与黄土地貌发育阶段具有明显的空间耦合性,尤其是宽深比与侵蚀度指标,反映出低级别黄土沟谷溯源侵蚀现象明显,以下切侵蚀为主,而高级别沟谷沟沿线后移,以侧向侵蚀拓宽为主的规律;③随级别增加沟谷深度呈现先增后降的态势,并在中级别沟谷出现拐点,与实地调研发现沟谷在中级别下切侵蚀遇到基岩的现象相吻合。     

基于无人机高光谱影像波段选择的薇甘菊分类

薇甘菊是危害最严重的外来入侵物种之一,其生长与传播极其迅速,对我国森林生态系统造成了严重破坏,相关管理部门需要一个有效的薇甘菊监测手段。传统人工调查方式需要投入大量的人力物力,成本高昂、效率低下;近年来快速发展的高光谱遥感技术为薇甘菊的监测提供了新思路。本文以无人机搭载的Nano-Hyperspec高光谱仪获取的广东省增城林场遥感影像数据为基础,对高光谱数据进行几何校正、影像降噪处理、辐射定标及坏带波段剔除等影像预处理;运用最佳指数因子法(OIF)、自适应波段法(ABS)、自动子空间划分(ASP)与自适应波段相结合的波段选择法(ASP+ABS) 3种方法进行波段选择,获取信息量较大且波段间相关性较低的特征波段组成薇甘菊分类最佳波段组合,生成3幅遥感影像;最后采用支持向量机方法(SVM)对生成的3幅不同遥感影像进行分类,以分类结果的精度评价3种波段组合对薇甘菊高光谱特征的响应程度,选出更能反映薇甘菊的光谱特征的波段组合。试验结果表明,针对Nano-Hyperspec遥感影像数据,使用OIF波段选择法,研究区内薇甘菊的制图精度和用户精度分别为74.62%、66.52%;使用ABS波段选择法...     

不同紫外波段对中肋骨条藻光合生理特性的影响

人类活动导致臭氧层变薄和混合层变浅,迫使混合层的浮游植物暴露在更高的紫外辐射下。实验以中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,在自然光照条件下,通过在暗盒上方覆盖不同的截止型滤光板,获得不同波段紫外辐射,探讨不同紫外波段对其生理特性的影响。本实验通过在室外培养,模拟赤潮爆发状态,对中肋骨条藻进行7种不同紫外波段的处理(分别使用280、300、320、340、360、380、400 nm截止型滤光板)。实验结果表明:紫外辐射会显著抑制中肋骨条藻的光合固碳速率,随着紫外波段逐步被滤除,光合固碳速率越来越高;>280 nm和>300 nm波段下的比生长率显著低于>400 nm波段处理;280nm～300nm波段紫外对叶绿素a有显著的漂白效应,同时也会显著减少类胡萝卜素的含量;这表明紫外辐射对中肋骨条藻的抑制效应主要是紫外辐射B导致的,而紫外辐射A的作用不显著。在估测浮游植物海洋初级生产力的过程中,紫外辐射的作用往往被忽视。