大气CO2浓度卫星遥感进展

大气CO2是重要的温室气体,CO2浓度及其空间分布是全球气候变化评估中的主要不确定性因素之一。从1998年以来,卫星遥感大气CO2成为获取全球CO2的重要手段。本文阐述了现阶段大气CO2浓度卫星遥感反演进展情况,包括CO2探测载荷、反演算法和算法验证等。同时,论文详细介绍了近红外波段和热红外波段的反演算法特点和不确定因素,并针对CO2反演应用需求提出了展望。     

可用于近红外太阳观测的几种红外探测器阵列

总结了天文用近红外焦平面阵列（ＩＲＦＰＡ）的发展历程，阐述了ＩＲＦＰＡ的结构，重点介绍了ＩｎＳｂ，ＨｇＣｄＴｅ和ＰｔＳｉ三种近红外探测器阵列，结合目前在筹建的红外太阳塔计划，对其各项性能指标作了详细比较。]     

近红外反射光谱学在岩石矿物研究中的应用Ⅲ．快速测定地质样品中二氧化碳

使用一组不同岩石矿物性质的25个地质样品,研究了地质样品中二氧化碳含量和近红外漫反射光谱的关系。利用多重散射光校正、标准正常变量转换及导数光谱等化学计量统计学方法,预处理了漫反射光谱数据,获得了偏最小二乘法(PLS)回归的多变量校正方法,建立了应用近红外(NIR)反射光谱学方法无损快速测定各种地质样品中二氧化碳模型。从光谱特性方面解释了大多数进入多变量校正模型的波长与碳酸盐矿物的CO2-3基团光谱吸收有关。NIR估算结果表明,应用二氧化碳校正模型来定量分析地质样品中二氧化碳的方法是可行的。     

基于月球反射的遥感器定标跟踪监测

月亮辐照度是可见近红外波段一种稳定的辐射参考基准,对月观测已成为星载遥感仪器辐射定标和验证的一种新方法。风云三号03星(FY-3C)中分辨率光谱成像仪(Moderate Resolution Spectral Imager,MERSI)增加了对月观测功能,改进了太阳反射波段的在轨辐射定标。本文收集分析了MERSI在轨工作以来的全部11组对月观测数据,利用通道间辐照度比值方法移除月相角,日—月—星相对距离等因素对月亮辐照度观测值的影响,开展了可见光近红外波段的辐射定标工作,实现了MERSI太阳反射通道的辐射定标系数动态跟踪和评估。通过线性回归及统计发现,通道8辐射响应的年衰减率达到了14.55%,通道9达到了8.42%,通道1、6、10、11、16和19的年衰减率为1.15%—4.72%,其余通道未检测到衰减。研究结果可以用于订正MERSI数据的辐射定标系统性偏差,提高MERSI全寿命期的辐射定标精度。     

便携式近红外光谱对层状硅酸盐矿物结构及成因探讨

采用ore XpressTM便携式矿物分析仪获取了高岭石、蛇纹石、滑石、叶腊石、白云母五种层状硅酸盐的近红外光谱谱图,运用矿物学和近红外光谱原理研究发现:二八面体型层状硅酸盐由于八面体空隙的存在,使谱图上1400nm和1900nm附近处的吸收峰强度要强于三八面体型层状硅酸盐的吸收峰强度,并且二八面体型层状硅酸盐的结构单元层是1:1型,因此氢键效应会加剧这种作用;结构单元层类型相同的层状硅酸盐,因八面体片中的阳离子电负性不同,会使金属一羟基叠加峰峰位发生偏移;过渡离子的存在,会使吸收峰的峰强和峰形产生异常;利用不同矿物晶格中分子、离子吸收不同能量的光子后,会在图谱上表现出不同的吸收特征,可反映出样品的矿物类型、结晶度、含水量等信息。     

CCD的近红外敏化技术

理论上硅ＣＣＤ在０ ．１ｎｍ 到１．１μｍ 之间都有响应, 但通常此种器件在８００ｎｍ 以后量子效率下降明显, 一般会小于５０ ％ 。其中最主要的原因是近红外光子的吸收深度大于ＣＣＤ 的外延层厚度, 使大量光子穿透整个器件。显然增加外延层的厚度是解决这一问题的良好途径。但随着外延层的增加, 必须使用高阻抗的材料, 否则会明显的减低分辨率。另外增透膜的使用也会使量子效率大幅度提高, 而且有效的减弱了干涉条纹的影响。新型Ｐ沟道Ｎ 衬底全耗尽高阻ＣＣＤ的出现, 使得量子效率在１μｍ 仍然接近６０％ 。     

东昆仑东大滩地质遥感异常查证与近红外矿谱仪应用研究

将遥感异常查证系统与光谱测量相结合,对东昆仑造山带东大滩铜矿进行了遥感异常验证。本次工作针对4个异常查证点,获得21条蚀变矿物光谱曲线,涵盖了矿区主要蚀变矿物。对样品进行光谱实测,进而可以建立东大滩地区的蚀变矿物实测波谱数据库,为东昆仑地区未勘探区蚀变异常信息的提取提供依据。      

中国主要土壤高光谱反射特性分类与有机质光谱预测模型

土壤可见-近红外漫反射光谱是当前对地遥感观察和土壤近地传感器研究的重要方向,同时也被认为是土壤数字制图、精确农业和土壤资源调查等方面最重要的数据获取技术.从中国西藏、新疆、黑龙江、海南等地采集16种土类的1581个土壤样本,经干燥过筛后统一采用ASD光谱仪测量了其室内可见-近红外反射光谱(350~2500 nm).对所有的土壤光谱数据采用Savitzky-Golay平滑加一阶微分进行转换,来减少大样本数据受到实验室光学测试环境条件差异的影响,然后对数据进行主成分变换降维处理.引入模糊k-means方法进行大样本光谱数据的最佳分类数目计算,并将中国土壤光谱数据分成五类,各自代表了不同的土壤矿物和有机组分,主要类型与国际同行类似成果有可比性.最后提出了采用土壤光谱分类方法结合偏最小二乘回归法(PLSR)方法建立土壤有机质的光谱分类-局部预测模型,结果比未分类直接采用PLSR方法的一阶微分-全局预测模型的精度有了显著提高,其预测模型的R2和RPD两个指数分别从0.697和1.817提高到0.899和3.158.     

基于GPS数据的MODIS近红外水汽线性回归模型

针对地基GPS反演水汽空间不连续以及MODIS近红外水汽产品精度不足的问题,利用2010年香港地区地基GPS水汽数据和MODIS近红外水汽数据,提出了一种基于地基GPS订正MODIS水汽产品继而得到高精度空间连续分布可降水汽的方法。通过比较3种干延迟模型,选取最适合香港地区的Hopfield模型并利用高精度软件GAMIT解算GPS水汽,建立GPS水汽与MODIS水汽之间的线性模型,以实现对MODIS近红外水汽产品的逐月订正。结果表明,经过订正的MODIS水汽产品在各月的MRE、RMSE、PBIAS均有所改善,该方法能够有效融合地基GPS和MODIS的优点,可以得到连续区域的高精度水汽数据,这对天气预报、气候监测等有重要意义。     

应用近红外光谱法研究泻湖湿地沉积物重金属活动态特征及生态风险评价

沉积物中的重金属元素经自然作用下可以活动态进行迁移,具有潜在生物可利用性及潜在的区域生态风险。利用近红外光谱(NIRS)技术开展不同基体类型样品响应机理研究,可为评估重金属活动态提供无损、快速的分析方法,为生态风险研究提供依据。天津七里海泻湖湿地沉积物具有低有机质-高黏土含量的特征,本文基于近红外光谱分析技术,建立了沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb重金属活动态组分含量近红外光谱-偏最小二乘回归预测模型。实验结果表明:样品在7290～6390cm~(-1)和4683～4000cm~(-1)波段存在的双羟基O—H伸缩振动、AlAl—OH及Al(Mg)—OH弯曲振动特征吸收,间接指示了重金属元素活动态含量。光谱预测结果显示,近百年来七里海沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb活动态组分的变化特征对应了当地1934—1948年、1956—1963年、1976年至今三次较明显的升温过程,也对应了1980年七里海水库建设等大型人为扰动。本研究样品中Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb总量及活动态均低于国家标准中规定的生态风险阈值,七里海内村镇及周边农田来自湿地释放的重金属生态风险极低。