光谱编码计算关联成像技术研究

现有的多光谱成像技术通常采用光学分光的方式，使用多个探测器对成像场景的光谱图像进行采集，导致现有成像系统复杂，数据量大、效率低。针对现有技术的不足，提出基于正交调制模式的光谱编码计算关联成像技术。通过正交光谱编码矩阵融合Hadamard基图案构造投影散斑对宽带光源进行调制，单像素探测器收集成像物体与调制光源相互作用后的反射信号；应用演化压缩技术复原成像物体的混叠光谱图像；利用编码矩阵的正交性质解码出欠采样的光谱分量图像，对分离出的图像应用组稀疏压缩感知算法重构全采样的光谱分量图像，最后融合出成像物体的多光谱图像。通过数值模拟与实验两方面验证了所提方法的高效性。所提的技术简化了多光谱关联成像系统，降低了数据量。光谱编码方法可以扩展到更多的光谱通道，也可以应用在偏振关联成像、信息加密等领域。     

地表气压对温室气体柱总量反演的敏感性分析及敦煌地区温室气体的柱总量观测

地表气压对温室气体浓度反演具有非常重要的影响。利用地基便携式傅里叶变换光谱仪EM27/SUN观测了敦煌地区H2O,CO2,CH4及CO气体分子的浓度,获得了2018年6月27日到7月21日敦煌地区大气中XH2O,XCO2,XCH4及XCO的时间序列,结合敦煌观测数据,定量分析了地表气压对气体柱-平均摩尔分数Xgas(column-averaged dry air mole fractions, DMFs)反演的影响。结果表明:XH2O,XCO2,XCH4及XCO与地表气压密切相关,相关系数均高于0.99,柱总量随地表气压的变化快慢决定柱-平均摩尔分数随地表气压的变化趋势。相比较CO2,CH4及CO分子,XH2O对地表气压的敏感性较弱,地表气压改变1 hPa,XH2O,XCO2,XCH4及XCO分别变化0.027 8%,0.065 9%,0.068 6%和0.062%;观测期间,H2O,CO2的浓度变化幅度波动较大,XCH4,XCO变化较小,XH2O平均值在2 000×10-6~6 000×10-6变化,而XCO2平均值在407.27×10-6~417.60×10-6变化,敦煌站点XH2O,XCO2,XCH4及XCO的测量精度分别为2.3%,0.14%,0.12%及1.7%,XCO2及XCH4的测量精度均优于TCCON网的测量精度;与GOSAT卫星数据对比结果显示,地基反演的XCO2,XCH4值均偏大,XCO2的绝对偏差为7.07×10-6,XCH4的绝对偏差为0.025×10-6;与WACCM数据对比显示,地基反演XCO2结果多数大于WACCM值,最大绝对偏差可以达到8.0×10-6,地基反演XCH4值小于WACCM值,最大绝对偏差为0.032×10-6。实时观测数据更能反映当地的具体情况,研究结果可为我国温暖带干旱性气候温室气体源与汇的研究提供数据支撑和理论基础。