陆面数据同化系统的研究综述

大气、海洋数据同化系统的完善和发展,促进了陆面数据同化系统的研究。本世纪初,随着北美(全球)陆面数据同化系统的建立,利用卫星、雷达数据同化地表土壤水分、地表温度、能量通量等工作正逐步展开。与此同时,陆面数据同化的研究也已经成为当前陆面过程和水文过程研究的热点。以北美(全球)陆面数据同化系统、欧洲陆面数据同化系统、中国西部陆面数据同化系统为例,对当前陆面数据同化系统的基本框架作了详细介绍;并指出了当前陆面数据同化系统发展中有待解决的若干问题。     

陆面数据同化系统及其在全球变化研究中的应用

陆面数据同化的研究起源于20世纪末,发展比较迅速。本文从当前发展比较成熟的陆面数据同化系统、同化方法以及陆面数据同化在全球变化研究中的应用三方面做了综述。比较成熟的陆面数据同化系统主要是美国(全球)和欧洲的陆面数据同化系统,加拿大、韩国和我国的数据同化系统最近才有所发展;数据同化方法主要以基于统计估计理论和以基于变分的两大类方法为主流,近年来人工神经网络和粒子滤波技术有所发展;在生态水文学、碳循环和作物估产的应用研究中,陆面数据同化方法已经发挥了重要作用。     

多源微波遥感融合大尺度区域土壤水分数据集研究进展综述

【目的】土壤水分是连接陆气水循环的重要媒介和载体。获取大尺度区域、长时间序列、高精度的土壤水分数据是环境遥感领域长期关注的难点和热点问题。【方法】本文简述了包括必要气候变量土壤水分（Essential Climate Variable Soil Moisture, ECV SM）数据、土壤水分产品系统（Soil Moisture Products System, SMOPS）数据、土壤水分主动被动（Soil Moisture Active Passive, SMAP）数据、遥感地表土壤水分（Remote-sensing-based Surface Soil Moisture, RSSSM）数据、神经网络土壤水分（Neural Network soil moisture, NNsm）数据、高分辨率中国区域土壤水分数据在内的6种国内外典型多源微波遥感融合土壤水分数据集的发展历程、研制方法和精度水平。【结果】通过分析数据产品的适用性,发现不同的微波遥感融合土壤水分产品各具特色,适用场景也有所区分。【结论】如何充分利用现有海量微波遥感、光学遥感、站点观测数据,设计高性能土壤水分模拟融合算法,实...     

被动微波遥感反演土壤水分进展研究

在地球系统中, 地表土壤水分是陆地和大气能量交换过程中的重要因子, 并对陆地表面蒸散、水的运移、碳循环有很强的控制作用, 大面积监测土壤水分在水文、气象和农业科学领域具有较大的应用潜力。被动微波遥感是监测土壤含水量最有效的手段之一, 相比红外与可见光, 它具有波长长, 穿透能力强的优势, 相比主动微波雷达, 被动微波辐射计具有监测面积大、周期短, 受粗糙度影响小, 对土壤水分更为敏感, 算法更为成熟的优势。然而微波辐射计观测到的亮温除了受土壤水分影响外, 还要考虑如植被覆盖、土壤温度、雪覆盖以及地形、地表粗糙度、土壤纹理和大气效应以及地表的异质性等其它因子的影响。目前, 已研究出许多使用被动微波辐射计反演土壤水分的方法,这些方法大部分是围绕着土壤湿度与亮温温度之间的关系进行, 同时也考虑其它各种不同因子对地表微波辐射的影响。从介绍被动微波反演地表参数的原理入手, 重点介绍被动遥感反演土壤水分当前的算法进展、研究趋势等。     

欧洲陆面数据同化系统组成,系统设计和原理简介

随着技术的进步,地球系统科学的发展,地——气系统的复杂性的进一步研究,对地表物理场精度的需求越来越高。而观测和模拟作为获得地表数据的两种基本手段,由于其各自的局限性,其精度已经不能满足进一步研究的需求,在这样的背景下,陆面数据同化系统逐步发展起来。本文主要介绍了世界主要的陆面数据同化系统之一——欧洲陆面数据同化系统。此系统采用的强迫数据是根据欧洲的实际情况由欧洲中心自行生产的一套数据,同时在欧洲不同的机构它们采用了不同的陆面过程作为欧洲陆面数据同化系统的核心,它们还将卡尔曼滤波和变分方法结合生产了一套独特的同化方法。并对此系统进行了验证和实例应用。     

微波遥感监测土壤水分的研究初探

在GPS定位的基础上,同步测量土攘水分、土壤后向散射系数,和同步获取的X波段、HH机化SAR图像进行了土攘水分监N.]的徽波遥感试验研究。结果表明,X波段SAR图像的灰度与表层土壤(0~10cm)水分有较好的相关性,35OHH极化的土峨后向散射系数与SAR图像灰度和土攘水分也有较好的相关性,由SAR图像及土攘的后向散射系数估算的土峨水分精度相近,相对误差均为12%左右,因而利用X波段、HH极化的机载SAR图像监浏土壤水分是可行的。雷达图像的穿透力一般在10cm以内,因此探讨了由表层土壤水分推求剖面土壤水分的可能性,并提出以土攘水分计法在浏童精度和速度上改进传统土壤水分测量的方法。     

基于Triple-Collocation方法的微波遥感土壤水分产品不确定性分析及数据融合

微波遥感可以获取大范围的地表土壤水分信息,以及由此得到全球尺度的土壤水分产品。但由于传感器观测配置和反演方法等诸多因素的影响,使得不同的土壤水分产品在精度和可靠性方面存在差异。基于Triple-Collocation（TC）方法,在青藏高原那曲地区的0.25°×0.25°和1.0°×1.0°两个空间尺度上对AMSR2、SMAP和SMOS 3种土壤水分遥感产品进行不确定性分析,开展基于随机误差的数据融合算法研究。研究结果表明:不同遥感产品间的随机误差在空间分布上存在显著的不一致性,使得应用传统的算术平均方法进行数据融合不具有普适性。基于此不确定性,对3种产品配赋相应的权重进行融合,相比于3种土壤水分原始数据集,融合产品不仅具有更丰富的数据量,也会对数据精度有所改善。当遥感产品间的随机误差接近时,等权重和优化权重的融合结果非常接近;当遥感产品间的随机误差差异较大时,基于不确定性的数据融合方法相比等权重方法可以明显的提高融合数据的精度。     

基于Triple-Collocation方法的微波遥感土壤水分产品不确定性分析及数据融合

微波遥感可以获取大范围的地表土壤水分信息,以及由此得到全球尺度的土壤水分产品。但由于传感器观测配置和反演方法等诸多因素的影响,使得不同的土壤水分产品在精度和可靠性方面存在差异。基于Triple-Collocation（TC）方法,在青藏高原那曲地区的0.25°×0.25°和1.0°×1.0°两个空间尺度上对AMSR2、SMAP和SMOS 3种土壤水分遥感产品进行不确定性分析,开展基于随机误差的数据融合算法研究。研究结果表明:不同遥感产品间的随机误差在空间分布上存在显著的不一致性,使得应用传统的算术平均方法进行数据融合不具有普适性。基于此不确定性,对3种产品配赋相应的权重进行融合,相比于3种土壤水分原始数据集,融合产品不仅具有更丰富的数据量,也会对数据精度有所改善。当遥感产品间的随机误差接近时,等权重和优化权重的融合结果非常接近;当遥感产品间的随机误差差异较大时,基于不确定性的数据融合方法相比等权重方法可以明显的提高融合数据的精度。     

MODIS数据陆面温度反演研究

陆面温度(LST,landsurfacetemperature)是研究地表和大气之间物质交换和能量交换的重要参数。基于推广的分裂窗算法,运用MODIS数据,在青海湖地区(200km*200km)进行了陆面温度反演研究。在实验区,推广的分裂窗算法传感器高度角大于40°,将原分裂窗的区间进行了细化,与分裂窗方法相比,传感器高度角在40°～50°,大气柱水汽含量小于1.5cm时,反演精度较高,小于1K;与分裂窗方法类似,该方法对比辐射率和传感器仪器质量的误差不甚敏感。     

农作物覆盖地表微波遥感模型研究进展

农作物是人类主要的粮食来源,微波遥感技术已被广泛应用于作物长势监测和作物生物量、含水量反演等研究领域,特别是微波遥感模型的发展更是提高了农田参数反演的精度。综述了农作物微波散射和辐射经验、半经验和理论模型的研究进展,对各模型的适用范围及优缺点进行了介绍,最后对农田微波遥感模型未来发展的难度和重点提出了一些见解。
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微波遥感土壤湿度研究进展

发展实用的微波遥感土壤湿度卫星反演算法,以提供区域尺度上的土壤湿度信息,对水文学、气象学以及农业科学研究与应用至关重要。简要分析了主动微波遥感土壤湿度的研究进展情况,重点对被动微波遥感土壤湿度的原理、算法发展及研究趋势进行了详细论述。主动微波具有卫星数据空间分辨率高的特点,随着携载主动微波器的一系列卫星的发射,主动微波遥感土壤湿度将受到重视。被动微波遥感研究历史长、反演算法特别是卫星遥感算比较成熟,是今后区域尺度乃至全球尺度监测土壤湿度的重要手段。     

基于多源数据的土地盐碱化遥感快速监测

通过分析干旱区土地盐碱化环境的地表景观特征和遥感信息特征，基于SPOT、ASTER多平台多波段遥感数据和DEM、土壤样品分析数据等多源数据，采用光谱角度制图（SAM）的遥感图像分类方法对实验区土地盐碱化程度进行了分级制图。该方法对常规数据的依赖性较小，适于西部干旱地区的土地盐碱化快速监测和评估。     

基于遥感的黄河三角洲地区盐碱地分布监测

借助遥感技术可以快速准确提取盐碱地分布信息,本文使用TM遥感影像,利用光谱分析和图像处理相结合的方法,参考地理数据,对黄河三角洲地区盐碱地的分布状况进行了遥感分析。通过最大似然分类及神经网络亚像元分类两种监督分类方法的分类精度比较后发现,后者分类精度得到有效提高,总体分类精度从80.8%上升到85.6%,对于盐碱地地类的分类精度提高到85.45%。最后,在此基础上给出了该地区盐碱地分布图。     

基于热红外遥感的城市热场形成机制及特征分析--以成都市为例

利用LANDSAT5的TM6热红外数据和实时的地表温度，优选了一种方法进行成都市地面温度场反演，根据反演结果对成都市地表温度场分布特征进行了分析，同时定量分析了植被覆盖和水域廊道对地表温度场分布的影响，定量分析的结果对城市区域布局和规划有积极意义。     

土地整理遥感监测系统设计与实现

随着遥感技术的发展,高分辨率遥感已广泛应用于土地利用调查及其变化监测,监测土地整理项目的实施状况和对土地整理项目进行评价已经成为可能。本文基于此目的,建设了土地整理遥感监测系统,文中对系统进行了架构设计和系统功能设计。系统总体架构自底向上由设备层、数据层、支撑层、业务层和用户层构成,并建有统一的标准体系与作业规范的信息化制度。并将系统划分成六个功能模块,包括项目管理模块、数据库管理模块、信息提取模块、项目监测模块、土地整理评价模块、帮助模块。系统采用C/S架构,服务器/客户端双端数据管理模式,利用Titan Image 7.0二次开发平台,使用Visual C++.NET平台搭建了系统主体框架,并把开发的土地整理遥感监测业务模块集成到平台之下实现了整个土地整理遥感监测系统。     

微波波段土壤的介电常数模型研究进展

介电常数反映了电介质与电磁波相互作用的特征。土壤介电常数是决定地表微波辐射散射特性的关键因素之一,是微波遥感研究中的一个关键参数。目前国内外对于土壤介电常数的研究已经持续很多年,建立多种土壤介电常数模型,包括理论模型、半经验模型和经验模型等。本文将详细介绍土壤介电常数的相关模型,指出了现有土壤介电常数模型存在的不足,并提出今后土壤介电常数模型的发展方向。     

遥感影像土地利用/覆盖分类方法研究综述

从六个方面总结了国内外出现的遥感影像土地利用／覆盖分类中针对传统计算机分类方法的改进：(1)从基于统计的分类向基于非线性并行处理的人工神经网络分类、基于模糊理论为分类、基于知识的分类以硬支撑向量机等分类技术发展；(2)分类从单一利用光谱信息到利用光谱、纹理、时相、角度等多砷信息；(3)从基于像元的逐点分类到基于图斑的分类；(4)从硬分类到亚像元分类；(5)从单源遥感影像分类到利用多源遥感影像融合的分类；(6)从单分类器向复合分类器发展。     

陇中黄土丘陵沟壑区遥感调查

利用Landsat5 TM数据进行了甘肃省定西地区定西县、渭源县、陇西县和通渭四县的1990－2000年土地利用和土地覆盖遥感本底调查，对十年内项目区的土地利用和土地覆盖进行客观评价,并为今后生态脆弱区生态环境恢复提出可行性意见。     

基于RS和GIS的地面温度和土地利用/覆被关系研究进展

对地面温度和土地利用／覆被关系的研究，不仅能够深入理解土地利用／覆被变化下城市热环境变化的空间特征和动态变化，而且可为防暑降温、市政建设及土地合理规划和利用提供重要的科学依据。本文从遥感数据的获取、地面温度的反演、GIS技术的运用以及定量研究等方面详细论述了国内外此领域的研究进展。最后文章提出此研究领域存在的一些问题和今后工作所要继续努力的方向，如实现地面温度的精确反演，获取多时段的地面温度数据，加强RS和GIS技术的结合，进一步深入两者关系的定量研究。     

《微波遥感》课程教学改革与思考

从教材、学生、教师素质等方面对《微波遥感》教学过程中存在的问题进行了深入的思考和分析,给出了相应的对策,分析了《微波遥感》的课程特点以及理论体系框架,对教学内容进行了整合和优化。重点对多媒体课件制作、教学模式转变、双语教学、实践教学等几个方面进行了教学方法的改革,提出了建设性的意见,并在实际教学中进行应用,取得了很好的效果。