高光谱热红外星上辐亮度图像模拟及初步应用

基于卫星数据的热红外图像模拟可以为热红外大气校正、地表温度和发射率反演和前期验证提供数据支撑,同时也可以为热红外传感器的波段设置和优化提供参考。热红外图像模拟是进行热红外定量遥感研究的有效手段。本研究利用Terra星上搭载的ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）遥感数据所反演得到的地表温度和发射率产品,基于高光谱辐射传输模型,模拟8—14 μm（714—1250 cm^-1）,波谱分辨率为0.25 cm^-1的星上TOA（Top of Atmosphere）高光谱热红外成像模拟数据。在此基础上,结合高光谱热红外图像数据的特点,实现了温度和发射率分离算法,以及对比了不同的基于图像的大气校正算法。结果显示,本文提出的热红外图像模拟方法可行,能够为评价不同的大气校正、温度和发射率分离算法提供有效的数据支撑。     

COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE MACRO- AND MICRO-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF DENSE FOG IN THE AREA SOUTH OF THE NANLING MOUNTAINS

Using the composite field observational data collected in the area south of the Nanling Mts. and numerical modeling, the seasonal features of dense fog and visibility, fog drop spectrum and physical concept of fog forming have been analyzed. The occurring frequency of low visibility（≤200 m） is very high with a mean of 24.7%, a maximum of 41.8% from the end of autumn to winter and next spring. The fog processes that occur in the area south of the Nanling Mts. in spring and winter result from the interactions of complicated micro-physical processes, the local terrain, water vapor transportation and the influencing weather system. The fog processes are arisen from advection or windward slope, which is much different from the radiation fog. Cooling condensation due to the air lifted by the local mountain plays an important role in fog formation. Windward slope of the mountain is favorable to the fog formation. Dense fog can occur at lower altitudes in the windward slope of mountain, resulting in the lower visibility. The fog is mainly of small-drop spectrum with smaller number-density than that of urban fog, and its drop spectrum has descending trend in the section of smaller diameter. The inverse relationship between fog water content and visibility is the best among several relationships of micro-variables. In addition to micro-physical processes of fog body itself, the motion of irregular climbing and crossing over hillside while the fog body is being transported by the wind are also important reasons for the fluctuation of micro-physical parameters such as fog water content.     

岩石加速破裂行为的物理自相似律

掌握岩石变形破坏过程中体积膨胀点至峰值强度点之间加速破裂行为的演化规律,是实现地质灾害物理预测的关键.本文考虑裂纹张开和闭合两种情况,基于断裂力学建立了三轴应力作用下裂纹扩展临界尺度与等效应力的关系.对微元体破坏概率,分别采用以等效应力表达的Weibull分布函数和裂纹尺度分形函数,通过对比导出了形状参数m与裂纹分布分维D_f关系的表达式.一个有趣的发现是,岩石峰值强度点与体积膨胀点应变比仅与m或D_f有关.对岩石蠕变或准蠕变破坏,合理的m值范围为[1.0,4.0],在此范围内应变比近似为常数1.48,该常数是描述不同尺度岩石加速破裂规律的物理自相似常数.实例分析表明,基于岩石加速破裂规律构建的多锁固段脆性破裂理论,其适用性广,尤其在崩滑和大地震预测领域,具有良好应用前景.此外,本文给出了b值与m值定量关系,以解释b值的物理意义,并探讨将其用于地震预测的可行性.     

基于主成分降维的总悬浮物浓度遥感估算模型适用性分析

总悬浮物浓度(C_TSM)是水质评价的重要参数.为了提高内陆Ⅱ类水体总悬浮物浓度估算的精度,利用主成分分析方法对2009年4月太湖水体实测高光谱数据进行降维处理,进而以不同数量的主成分作为变量,分别构建总悬浮颗粒物浓度的多元线性回归估算模型并比较这些模型的效果,从而确定最优的主分量个数;结合近年运行的高光谱传感器,对模型的适用性进行评价.结果表明:①前三个主成分(PC₁、PC₂、PC₃)从不同侧面涵盖了悬浮物浓度信息,它们与ln(C_TSM)的相关系数分别为0.728、0.401和0.403;②当主成分个数为6时,模型达到最优;模型的精度高于4个传统经验模型;③在400~850 nm之间,波段数大于45的高光谱传感器数据都能利用主成分分析的方法构建精度较高的总悬浮物浓度估算模型;此外,MERIS、HJ1-HSI、Hyperion和CHRIS这些常用的高光谱传感器的波段设置,都适合于主成分建模.     

古地貌恢复及其对重力流沉积砂体的控制作用: 以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长73亚段为例

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7₃亚段沉积体系和砂体成因类型及展布特征受湖盆底部形态控制明显,不同地区砂体类型、成因及空间展布各异。根据岩心、钻井、测井等资料运用印模法与沉积学方法精确地恢复了鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7₃亚段的古地貌,并对微古地貌单元进行精细刻画,在此基础上分析了古地貌对盆地延长组长7₃亚段沉积体系和砂体成因类型及展布特征的控制作用。研究表明:长7₃期古地貌整体呈东缓西陡的不对称坳陷形态,明确了研究区发育高地、坡折带、湖底深洼（凹）、湖底平原、湖底古隆、湖底古脊和古沟道7个微古地貌单元。研究区延长组长7₃亚段重力流沉积体系受古地貌控制较明显,从湖盆边缘至湖盆中心依次发育三角洲前缘沉积、沟道型重力流沉积、半深湖-深湖沉积,从坡折带至湖盆中央,重力流沉积类型逐渐从砂质碎屑流沉积转换为浊流沉积。古地貌形态控制着研究区延长组长7₃亚段重力流砂体的整体展布,而高地、坡折带及古沟道等微古地貌单元则进一步控制重力流砂体的物源方向、成因类型、运输方向、横向连通性及展布形态等。      

微分求积法在结构动力分析中的应用

微分求积法（DQM）是1种求解微分方程初（边）值问题的数值方法,通常以较小的计算工作量即可获得较高的数值精度。这种方法应用于工程领域时多用来解决梁、板等结构的静力分析或结构特征值分析等问题,即对边值问题的微分方程的求解。结构动力分析属于初值问题,荷载和结构反应都具有特殊性,直接套用DQM求解边值问题并不能获得问题的解。本文尝试利用微分求积原理建立求解结构动力反应的具体方法。借鉴单元法的思想,将荷载持时划分为若干个时步,在每个时步内对动态荷载和结构反应进行离散,然后用DQM对时步逐个进行求解,得到体系在整个时域内的反应过程。通过对3种不同自振周期的线弹性单自由度体系在不同频率简谐激励下反应的计算,阐释了本文方法的可行性以及高精度、高效率的特点,通过数值试验确定了时步内相对较优的节点数,并为时步长度的选取提供了建议。     

海带对重金属的吸附位点研究

用甲醇、甲醛处理海带藻粉,对其吸附重金属时羧基和氨基的作用进行研究,经藻粉的红外光谱及吸附实验的分析结果表明;羧基和氨基均参入了吸附过程;化学处理降低了重金属的吸附量。     

基于机载高光谱的长江口北港悬沙浓度反演

机载高光谱遥感是悬沙浓度反演的重要方法。针对高光谱悬沙浓度反演中敏感波段和反演方法的确定,以机载高光谱影像为数据源,采用相关性分析法确定单波段模型和双波段组合模型的敏感波段,并基于敏感波段构建单变量回归模型,确定最佳反演模型并获取长江口北港区域的悬沙浓度空间分布特征。结果发现,基于归一化差值指数(NDWI)构建的二次多项式模型为最佳反演模型,精度上优于其他5种常用的反演模型;且长江口北港区域的悬沙浓度与水下地形基本上呈倒数关系。相较于基于多光谱卫星影像进行遥感反演,本文的结果表明高光谱影像的精细化光谱能够更为准确地表达含沙水体的光谱信息变化,在复杂的水环境反演研究中具有重要的应用价值。     

“祝融号”火星车多光谱相机岩矿类型识别的地面验证研究

中国首个自主火星探测任务“天问一号”探测器于2020-07成功发射,其搭载的中国首台火星车“祝融号”将在着陆火星后开展巡视探测,获取中国火星探测的原始科学数据。识别火星表面岩矿类型对于了解火星的大气变化、环境状态、地质演化以及生物宜居性等具有重要意义。本研究利用“祝融号”火星车搭载的多光谱相机载荷鉴定件（8个波段）在地球环境下拍摄并获取了18种火星表面岩矿的多光谱影像数据。基于该数据所开展的火星岩矿类型的识别研究可为未来基于“祝融号”多光谱相机数据进行火星表面岩矿的原位识别提供指导。本文所采用的基于多光谱影像波段运算和彩色图像HSV颜色特征直方图的岩矿识别方法,可从多光谱特征和颜色特征两个层面来识别不同类型的岩矿。所使用的多光谱影像数据是在太阳高度角约60°、拍摄高度1.8 m、拍摄角度约37°的条件下采集所得。在该实验条件下,两种识别方法共提取出12种岩矿的识别指标。基于多光谱影像波段运算可以区分出在8个特定波段下具有突出光谱特征的岩矿类型,而基于图像HSV颜色特征可区分出颜色特征分布较为集中的岩矿类型。同时,研究发现拍摄角度不同会对岩矿的识别效果产生不可忽略的影响。     

ETM+卫星影像极地云层检测及分析

云一直是遥感图像预处理和分析中的一大难点,本文在分析南极地区成像特点的基础上,试图利用增强型主题成像传感器(ETM+)获取影像的多波段特点,对南极格罗夫山地区ETM+卫星影像进行云的检测。结果表明,该方法不仅能比较成功地检测极地云层像元,而且能有效地去除部分厚云的影响。