山区地形效应对微波辐射特征与土壤水分反演的影响—以青藏高原地区为例

采用星载微波辐射计AMSR-E的低频C波段(6.925GHz),改进了山区微波辐射传输方程,以中国青藏高原地区为例,研究山区可能产生的多种地形效应对微波辐射特征以及土壤水分反演的影响。结果表明,地形效应使得垂直极化亮温最多衰减达到16K,水平极化的亮温最大增强了18K,土壤水分在地形的影响下将被高估超过最大允许误差4%。最后,利用地形效应模拟模型计算的山区地表有效发射率,为山区土壤水分的反演提出了可行的地形校正方法。     

中性大气掩星标准反演技术

结合JPL和GFZ的中性大气标准反演算法，发展了上海天文台中性大气掩星标准反演算法流程．对CHAMP观测资料进行中性大气反演，并将反演结果与ECMWF(the European Center for Medium Range Weather Forecasting)的预报大气数据进行比较．作为讨论，指出将来的发展方向．     

对称模式下的CHAMP弯曲角掩星数据同化

简单介绍了无线电掩星技术探测行星大气的发展史,列举了该技术中存在的若干问题。从 Eyre提出的统计学的最优估计反演方法,比较了用相位、弯曲角和折射率作为同化因子时出现的问题和各自的优缺点。对弯曲角同化因子,以欧洲中期天气预报中心(ECMWF)资料为背景场,运用一维变分技术,进行CHAMP掩星观测资料变分同化反演,从而获得水汽和温度剖面。将反演获得的气象剖面与非同化的剖面作比较,并且采用相应的探空气球资料作为验证,可以看出变分同化技术比传统的标准反演技术反演误差小。证实掩星数据资料的一维变分同化技术可以改进目前的数值天气预报模式。     

正二十面体六边形全球离散格网编码运算

全球离散格网系统是指把地球表面按照一定规则离散分割成多分辨率层次结构的格网单元,广泛应用于海量多源空间数据的组织、管理和分析中。六边形全球离散格网具有优良的几何特性,非常适合于空间数据的处理,如何进一步提高六边形全球离散格网编码运算的效率仍是当前研究的重点。本文采用正二十面体施耐德投影四孔径六边形全球离散格网模型,基于六边形三轴坐标与编码的二进制数的对应关系构建四孔六边形的基础编码结构,将二十面体划分为32个基础六边形,并将之分为3种基础六边形剖分瓦片,在每个六边形剖分瓦片采用基础编码结构进行编码,建立了四孔六边形全球离散格网编码,同时设计了并实现了四孔六边形编码与六边形三轴坐标之间的快速转换,基于此构建了一种高效的四孔六边形全球离散格网编码运算方案,包括编码的算数运算、空间拓扑运算和邻域检索运算及跨面运算。与现有的六边形全球离散格网编码运算方案相比,本文的方案进一步提高了编码算数运算、空间拓扑运算和邻域检索运算的效率,编码加法运算是HLQT的2～3倍,邻域检索运算分别是HLQT的3～5倍和H3的2～3倍,且受格网编码层次的影响较小,编码的跨面邻域检索运算时间略高于面内的运算,可以为全...     

东亚季风研究的进展

降水所释放的潜热是驱动全球大气环流主要的能量来源,是太阳能向大气热动力能转化的重要途径。准确测量降水云中各高度层的潜热释放率是人类长期努力而未实现的目标。本文阐述了降水潜热在气候系统水循环和能量平衡中的重要意义,以及已有的对热带降水潜热垂直结构的理解和共识,并介绍了遥感降水及其潜热三维结构的主要卫星计划和传感器。特别分析了卫星遥感降水潜热的两大类方法,即查表法和物理反演法。对美国宇航局的CSH算法、日本空间局的SLH算法以及中国科学技术大学的VPH算法的原理做了较为详细的介绍,着重分析了不同算法的思路、特点、适用性和不确定性。

     

遗传算法及其在GOMS模型反演中的应用效果分析

几何光学交互遮蔽模型（GOMS）是一种重要的遥感前向模型,它较好解释了“热点”现象,具有较强的前向模拟能力。但由于其固有的非线性性,给反演带来困难。本文尝试采用近年来兴起的并行随机全局寻优算法－遗传算法对GOMS进行反演,并针对传统遗传算法的不足进行了改进。在使用相同先验知识的条件下,将该算法与目前最有效的约束非线性最优化确定性搜索算法－逐步二次规划法对GOMS模型的反演效果进行了比较,结果表明,逐步二次规划法搜索效率较高,但结果受初值的影响很大,初值选择不当,易收敛于局部最优解,而遗传算法具有全局最优的收敛效果,但局部搜索效率较差。在某些对精度要求不高,而对搜索效率要求较高的场合,可以采用遗传算法与确定性搜索算法相结合的混合遗传算法,以提高算法的搜索效率,获得较为满意的效果。     

Measurements of solar occulation: the error in a naive retrieval if the constituent's concentration changes

The stratospheric concentrations of many minor constituents change rapidly at sunrise or sunset. If this happens, there is an inherent error when retrieving the vertical profiles of the constituents from measurements of their absorption of sunlight. For retrievals of NO at sunset the error can be estimated from in-situ measurements alone, without appeal to a model of stratospheric photochemistry. Below 20 km this error can approach 100% so that the retrieved NO is zero. But at 40 km, and at 25 km when the absorption is strong and Lorentzian, it can be less than 20%. Precise calculations of the error, even if small, require model calculations of the sunset and sunrise changes. With a model, we have calculated the error for NO, NO₂, OH and ClO.     

Theory and application for retrieval and fusion of spatial and temporal quantitative information from complex natural environment

This paper briefly presents the research progress of the State Major Basic Research Project 2001CB309400, “Theory and Application for Retrieval and Fusion of Spatial and Temporal Quantitative Information from Complex Natural Environment”. Based on the rapid advancement of synthetic aperture radar (SAR) imagery technology, information theory of fully polarimetric scattering and applications in polarimetric SAR remote sensing are developed. To promote the modeling of passive microwave remote sensing, the vector (polarized) radiative transfer theory (VRT) of complex natural media such as inhomogeneous, multi-layered and 3-dimensional VRT is developed. With these theoretical progresses, data validation and retrieval algorithms for some typical events and characteristic parameters of earth terrain surfaces, atmosphere, and oceans from operational and experimental remote sensing satellites are studied. Employing remote sensing, radiative transfer simulation, geographic information systems (GIS), land hydrological process, and data assimilation, the Chinese land data assimilation system (CLDAS) is established. Towards the future development of China’s microwave meteorological satellites, employing remote sensing data of currently available SSM/I (special sensor microwave/imager), AMSU (advanced microwave sounding unit), MTI (microwave temperature imager), etc., with ground-based measurements, several operational algorithms and databases for atmospheric precipitation, water vapor and liquid water in clouds, and other hydrological/hydrological applications are developed. To advance China’s SAR and InSAR (interferometric SAR) technologies, the image processing and analysis of ERS (European remote sensing), Radarsat SAR, and Chinese SAR, etc., the software platforms are accomplished. Based on the researches of multi-information fusion, some simulations, identification, and information extractions of the targets from complex background clutter scenes are studied. Some experiments of radio wave propagation in anomalous atmospheric status are also carried out. Translated from Advances in Earth Science, 2007, 22(2): 111–125 [译自: 地球科学进展]     

1∶50万地质图数据库的研建

全国1∶50万地质图数据库以国产软件MAPGIS作为基础平台，以各省（区）区域地质志附图和香港特别行政区1∶20万地质图为基础资料，采用现代地质学、地层学、岩石学等的新理论和新的表示方法，按岩石地层单位、花岗岩谱系单位，侵入岩按时代加岩性编制而成。该库由数字地质图库和地理底图库构成，可按任意空间范围、不同比例尺、不同投影方式和不同地质、地理内容等单项或多项任意检索；通过检索能自动形成具有图例、图外整饰的完整的地质图。     

基于星载激光雷达ICESat-2的雪深监测方法研究

目前,被动微波数据是积雪深度反演的主要数据源,受其较粗空间分辨率的影响,反演雪深存在较大的不确定性。激光雷达由于其较高的测高精度,在雪深监测方面具有一定的潜力,基于星载激光雷达ICESat-2数据对北疆地区2018年10月至2019年9月积雪季的雪深进行了提取。由于很难获取ICESat-2轨迹点的雪深观测资料,因此首先利用地面雪深观测数据对目前流行的被动微波雪深反演产品进行验证,获取精度可靠的雪深产品并与发展的ICESat-2监测雪深数据产品进行对比。结果表明：AMSR2雪深产品在北疆地区误差较大,整体存在高估现象,中国雪深长时间序列雪深产品精度相对可靠,以作为对比ICESat-2模拟雪深的参考数据;ICESat-2雪深与中国雪深长时间序列雪深产品在空间上以及变化趋势方面吻合度较高,但ICESat-2雪深变化更加连续,说明ICESat-2激光雷达数据不但可以提取区域积雪的深度,对积雪深度的空间变化也比被动微波数据更加敏感,可以获取更加详细的积雪深度空间变化细节,为精细化的积雪深度空间分布提供数据支撑。