贵州高岭土的物质成分和热物理特性研究

利用X-射线衍射、电子探针、电子顺磁共振和红外光谱对贵阳、遵义和修文等地高岭土的物质成分和热物理特性进行了研究。根据高岭土的化学和矿物成分、颜色形成机理和白度,说明高岭土样品中含有铁和钛,并研究了它们对高岭土白度的影响 。不同地区高岭土样品的结构、形态、白度和颜色是不同的。高岭土中铁和钛存在的形式对其白度具有重要影响。此外,还测定了高岭土的热物理特性,发现了贵州高岭土具有小的热膨 胀系数和高的发射率,它的相变产物是莫来石和方英石。     

不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征

利用热红外发射光谱研究了不同亚类硅酸盐矿物镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的红外发射光谱特征。在120oC时,通过对400～1650 cm-1的红外波段进行积分计算,发现硅酸盐矿物中镁橄榄石的发射率最高,可达到0.988,钠长石最低为0.947。硅酸盐矿物在850～1300cm-1区间均产生宽的低发射带,该发射带与硅氧四面体层中(Si,Al)-O的伸缩振动相关;在470 cm-1左右则形成相对尖锐的低发射带,与硅氧四面体层中(Si, Al)-O的弯曲振动相关。从岛状、链状、层状到架状硅酸盐矿物由于Si O2聚合程度依次增加,最强发射谷的位置依次向高频方向偏移,说明硅氧四面体中Si-O伸缩振动带的位置受到了n(Si)/n(O)比值的制约。此外,在辐射能量谱里,镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的最强辐射谷范围趋于变宽,依次为115、162、225和247 cm-1,反映了吸收的辐射能增加。综上可推测,硅酸盐矿物强的发射率可能与硅氧四面体中Si-O的振动模式、Si O2的聚合度、辐射能量谱中最强辐射谷的波长范围有关。     

同化卫星对地敏感通道微波亮温观测的模拟试验

借助快速辐射传输模式RTTOV v10（Radiative Transfer for TOVS）及其地表微波发射率模块,针对江淮区域晴天和雨天2类不同天气状况,采用理想试验手段,利用集合平方根滤波（En SRF）方法同化AMSU-A对地敏感第1通道的模拟亮温资料,探究改善中尺度模式WRF（Weather Research and Forecasting）初始场的可行性。结果表明：晴天时,同化对位温、水汽混合比及水平风速u和v整体上均有不同程度的改善,但不同高度改善程度有所差异,相对而言水平风场的改进程度最大,位温最小;有降水时,4个要素场整体改进程度与晴天时类似,但分析场误差的水平空间分布与晴天时不同。     

Landsat 8地表温度反演及验证—以黑河流域为例

地表温度是区域和全球尺度地表物理过程的一个重要参数,目前已有的地表温度产品空间分辨率较低,缺乏高空间分辨率的地表温度产品。Landsat系列卫星提供了大量免费的高空间分辨率遥感数据,然而对应的高空间分辨率地表温度产品还未见到,为了获取长时间序列的高空间分辨率地表温度数据,针对Landsat 8 TIRS数据提出了一个物理单通道地表温度反演算法。该算法首先利用ASTER全球地表发射率产品(ASTER GED)结合Landsat 8地表反射率产品计算Landsat 8影像的地表发射率,然后利用快速辐射传输模型RTTOV结合MERRA大气廓线数据对热红外影像进行大气校正,最后利用物理单通道地表温度反演算法得到地表温度。利用黑河流域HiWATER试验2013年—2015年15个站点的实测地表温度数据对本文方法和普适性单通道算法进行了验证,同时对验证站点的空间异质性进行了分析。结果表明,本文方法和普适性单通道算法估算的地表温度整体精度均较高,能够获取高精度、高空间分辨率的地表温度数据,可以服务于城市热岛效应、地表蒸散发估算等相关研究。     

热红外发射率对热红外成像及其图像判读的影响

在热红外扫描图像的判读工作中,热红外发射率是一个极为重要的影响因素。在某些特定条件下,这一因素的影响是十分显著的。然而,迄今为止,这一因素在热红外图像的判读工作中还没有引起人们的足够重视。本文试图从热红外辐射定律出发,结合白天和夜间的热红外遥感图像资料,以及地面温度测量数据来说明这一因素的影响,并较详细地讨论了一些与热红外发射率有关的影响因素。但是,如何在成像或者在图像判读过程中消除这一影响因素,还有待于进一步的研究。     

天宫一号数据地表温度反演及其在城市热岛效应中的应用

针对天宫一号高光谱成像仪红外波段数据提出了一个单通道地表温度反演算法,算法的输入参数为大气水汽含量和地表发射率.利用模拟数据和黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验的地面实测数据对算法进行了精度评价,结果表明算法的均方根误差为2.72 K,能够满足大多数应用研究的需求.以北京市二环以内为研究区域,采用4个时相的天宫一号高光谱红外波段数据进行了城市热岛效应研究,结果表明天宫一号高光谱红外波段数据适合用来进行街区尺度的城市热岛效应研究,具有很大的应用潜力.     

高光谱热红外遥感：现状与展望

高光谱热红外数据中蕴含着丰富的长波光谱信息,可以更精细的揭示地气耦合过程导致的辐射变化,反映热红外谱段特有的地物诊断特征,同时高光谱特性也可以为热红外关键特征参数的病态反演问题提供更合理的假设和约束条件,具有重要的研究价值和应用前景。高光谱热红外遥感技术自诞生起,在吸纳多光谱热红外遥感技术的基础上迅速发展,成为热红外遥感领域的重要研究方向和突破点。然而,当前高光谱热红外遥感存在着可用数据不足,处理方法传统,反演精度有限,应用难以有效实施等问题。为进一步明晰高光谱热红外遥感的研究进展和现存挑战,本文在高光谱热红外相关文献深入分析的基础上,梳理了高光谱热红外研究的发展脉络和热点,介绍了现有国内外主要的高光谱热红外传感器,分析了高光谱大气效应校正、地表温度和发射率分离以及地气关键特征参数一体化反演的现状和问题,总结了相关典型行业应用,展望了高光谱热红外的发展方向,以期为未来高光谱热红外研究工作的开展提供借鉴和帮助。     

降雨导致的海面粗糙度对Aquarius卫星盐度反演的影响研究

Rainfall has two significant effects on the sea surface, including salinity decreasing and surface becoming rougher,which have further influence on L-band sea surface emissivity. Investigations using the Aquarius and TRMM 3B42 matchup dataset indicate that the retrieved sea surface salinity(SSS) is underestimated by the present Aquarius algorithm compared to numerical model outputs, especially in cases of a high rain rate. For example, the bias between satellite-observed SSS and numerical model SSS is approximately 2 when the rain rate is 25 mm/h. The bias can be eliminated by accounting for rain-induced roughness, which is usually modeled by rain-generated ring-wave spectrum. The rain spectrum will be input into the Small Slope Approximation(SSA) model for the simulation of sea surface emissivity influenced by rain. The comparison with theoretical model indicated that the empirical model of rain spectrumis more suitable to be used in the simulation. Further, the coefficients of the rain spectrum are modified by fitting the simulations with the observations of the 2–year Aquarius and TRMM matchup dataset. The calculations confirm that the sea surface emissivity increases with the wind speed and rain rate. The increase induced by the rain rate is rapid in the case of low rain rate and low wind speed. Finally, a modified model of sea surface emissivity including the rain spectrum is proposed and validated by using the matchup dataset in May 2014. Compared with observations, the bias of the rain-induced sea surface emissivity simulated by the modified modelis approximately 1e–4, and the RMSE is slightly larger than 1e–3. With using more matchup data, thebias between model retrieved sea surface salinities and observationsmay be further corrected,and the RMSE may be reduced to less than 1 in the cases of low rain rate and low wind speed.     

基于热红外遥感数据的西藏冈底斯东段岩性识别

ASTER数据包含有从太空测量来自地球表面的多光谱热红外辐射数据。通过对JHU光谱库中岩石矿物热红外光谱特征的分析,以及对ASTER影像TIR波段光谱特征进行分析,利用比值法和光谱角制图法SAM相结合进行石英、砂岩和硅酸盐岩类等造岩矿物识别并在西藏冈底斯东段泽当矿田应用,最后将遥感解译分析结果与该区已的地质资料进行比较。结果表明,ASTER影像TIR波段基本上能识别硅酸盐类造岩矿物,并且对于岩性识别具有很大的应用潜力。     

中国城市微波发射率提取与特征分析

城市是陆表重要的覆盖类型之一,精确提取城市微波发射率、研究其辐射特征和影响因素有利于提高城市密集区被动微波遥感反演土壤水分的精度.利用2008 年AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for Earth Observing System)6.925 GHz 和10.65 GHz 双极化的时间序列亮温数据和其他多种辅助数据,在分析并去除无线电干扰的前提下,提取中国区域相对纯净城市像元的发射率,并分析其辐射特征的季节变化和影响因素.结果表明,根据本文方法提取得到的中国区域纯净城市像元有两个,分别位于北京和上海.城市亮温受到无线电干扰影响,一年内不同城市、波段、过境时间的卫星观测亮温受到的干扰强度不同.去除无线电干扰后,各通道的城市发射率在一年中变化不大,且卫星降轨观测时刻的发射率比升轨时刻更加稳定.降雨是影响城市发射率的重要因子,当降雨量达到一定程度后,城市发射率与降雨量呈现明显的负线性相关.