基于Sentinel-1/2遥感数据的冬小麦覆盖地表土壤水分协同反演

冬小麦是我国重要粮食作物之一,对冬小麦覆盖地表土壤水分进行监测有助于解决因土壤供水导致的冬小麦歉收和农业用水浪费等问题.为了降低冬小麦覆盖地表土壤水分微波遥感反演过程中冬小麦对雷达后向散射系数的影响,该文基于Sentinel-1携带的合成孔径雷达(SAR)数据和Sentinel-2携带的多光谱成像仪(MSI)数据,结合水云模型,开展冬小麦覆盖地表土壤水分协同反演研究.首先,基于MSI数据,该文定义了一种新的植被指数,即融合植被指数(FVI),用于冬小麦含水量反演;然后,该文发展了一种基于主被动遥感数据的冬小麦覆盖地表土壤水分反演半经验模型,校正冬小麦在土壤水分反演过程中对雷达后向散射系数的影响;最后,以河南省某地冬小麦农田为研究区域,开展归一化水体指数(NDWI)和FVI两种指数与VV,VH,VV/VH 3种极化组合而成的6种反演方式下的土壤水分反演对比实验.结果表明:以FVI为植被指数,能够更好地去除冬小麦在土壤水分反演过程中对雷达后向散射系数的影响;6种反演方式中,FVI与VV/VH组合下的反演效果最优,其决定系数为0.7642,均方根误差为0.0209 cm3/cm3,平均绝对误差为0.0174 cm3/cm3,展示了该文所提土壤水分反演模型的研究价值和应用潜力.     

二维分形海面的全极化散射模型

采用二维分形海面模型模拟海面状态,根据惠根斯原理,把海面近似为无数克希霍夫散射面,并根据驻相原理导出散射面法线的方向导数,推导出笛卡儿坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场和局部坐标系下的散射系数矩阵,建立了二维分形海面的全极化双站雷达散射模型,并数值计算了全极化海面雷达截面.与经典单极化散射模型相比,该模型不仅保留共极化(HH极化VV极化)散射信息,还包含了多极化SAR海浪谱反演过程中必不可少的交叉极化(VH极化HV极化)信息.数值结果表明用该模型计算的共极化雷达截面与其他文献计算的结果能很好的吻合.同时给出了二维分形海面的不同接收方位雷达截面的数值模拟结果.     

中红外双通道夜间数据地表温度反演方法

地表温度反演是红外定量遥感的核心内容之一.与热红外(8~14μm)数据相比,中红外(3~5μm)波谱区大气透过率更高、对发射率的敏感性更低,在温度反演方面具有独特的优势.引入热红外地表温度反演思路,发展了仅利用夜间中红外双通道数据的地表温度反演算法,分析了宽通道组合(3~4μm和4~5μm)和窄通道组合(3.929~3.989μm和4.020~4.080μm)模式下的温度反演精度以及模型对噪声和发射率的敏感性.结果表明,宽、窄两种通道组合模型的温度反演精度分别为~0.5 K和~0.3 K;噪声等效温差和地表发射率误差对窄通道组合模型的影响更大.     

基于小波变换与支持向量机回归的冬小麦叶面积指数估算

叶面积指数(LAI)是作物长势诊断及产量预测的重要参数。通过对冬小麦采样点的高光谱曲线进行连续小波变换(CWT),然后利用小波系数与LAI 建立支持向量机回归(SVR)模型,实现冬小麦不同生育时期的叶面积指数估算。通过对所研究方法与选取的植被指数、偏最小二乘(PLS)回归等5种方法的反演结果进行统计分析。结果表明:利用连续小波变换确定的LAI 的敏感波段为680、739、802、895 nm,对应尺度分别为8、4、9 和8,对应小波系数的LAI 回归确定系数(R2)明显高于冠层反射率的回归确定系数;利用小波系数与LAI 建立的SVR 模型的反演精度最高,模型实测值与预测值的检验精度(R2)为0.86,均方根误差(RMSE)为0.43;而常用植被指数(归一化植被指数,NDVI;比值植被指数,RVI)建立的估测模型对冬小麦多个生育时期LAI 反演精度最低(R2 0.76,RMSE0.56)。因此利用连续小波变换进行数据预处理,能更好地筛选出对叶面积指数敏感的信息,LAI 回归方法比较结果表明,SVR 比PLS 更适合于LAI 的估测,通过将CWT 与SVR 结合(CWT-SVR)能实现不同生育时期冬小麦叶面积指数的遥感估算。     

土壤碱化的实测光谱响应特征

通过实地定点土壤取样和光谱测量,研究了实测光谱反射率与土壤PH值之间的关系.分别采用反射率Reflectance、一阶导数FDR、倒数之对数log(1/R)和波段深度BD四种光谱指标建立对PH值的多元线性回归预测模型,并且利用验证样本集对回归模型进行了检验.结果表明:野外实测反射光谱与PH值呈良好的正相关关系,建模精度...     

基于FY-3C/MWHTS资料的海洋晴空大气温湿廓线反演方法研究

针对搭载于风云三号C星(FY-3C)上的微波湿温探测仪(Microwave Humidity and Temperature Sounder, MWHTS), 建立了海洋晴空大气条件下温湿廓线同时反演的一维变分反演系统.通过对影响反演精度的各个因素进行分析, 确立了该系统的输入参数.对于FY-3C/MWHTS观测亮温与快速辐射传输(Radiative Transfer Model for TOVS, RTTOV)模型的模拟亮温之间的偏差和角度依赖性, 采用逐像元统计回归校正方法进行校正.选择西北太平洋海域晴空条件下的校正亮温数据进行温湿廓线的反演, 并利用欧洲中期天气预报中心再分析数据集对反演结果进行验证, 结果表明:反演的温度廓线和相对湿度廓线的最大平均偏差分别为1.09 K和5.4%, 最大均方根误差分别为1.48 K和22.69%, 与未校正亮温的反演结果相比, 温度廓线的均方根误差最大可减小1.56 K, 湿度廓线的均方根误差最大可减小14.71%.反演温湿廓线与背景廓线的精度对比表明:反演的温度廓线在10~70 hPa、300~350 hPa和700~850 hPa内的精度高于背景廓线的精度, 而反演湿度廓线的精度除了825~875 hPa, 其他范围均高于背景廓线的精度, 因此FY-3C/MWHTS观测亮温的反演结果可进一步提高预报廓线精度.     

土壤中红外光谱库支持下的局部建模集优化

土壤中红外（MIR）光谱能快速、无污染、低成本地估算土壤有机碳等理化属性。随着各种尺度土壤光谱库的建立,使用其进行快速土壤分析引起广泛关注,但光谱库的通用模型在局部尺度上的预测效果不理想。开发“局部化”光谱建模方法是提高土壤光谱库性能的有效途径。本文提出了一种新的方法,通过光谱相似度计算和建模子集构建,旨在从库中快速建立最优局部建模集以提高预测精度。比较了欧氏、马氏、余弦三种距离算法衡量待测样本与库样本之间的相似度并生成距离矩阵;使用连续统去除法从距离矩阵中提取库容曲线中的特征点。利用偏最小二乘回归建立土壤MIR光谱与有机碳含量间的定量关系。结果表明,三种距离算法结合连续统去除得到的第一特征点均可得到较佳的预测精度。马氏距离不仅模型精度最高（R² = 0.764,RMSE = 1.021%）而且用到的库样本数最少（14%库容）。本方法可改善MIR光谱分析的成本效率并能提高局部尺度的预测能力。     

基于闪烁法的大气湍流廓线测量技术

为了研究基于闪烁效应测量湍流强度廓线技术,以SCIDAR、闪烁计阵列和多孔径闪烁测量为基础,介绍了其理论基础、技术设备、发展现状及其优缺点.根据多孔径闪烁测量的基本原理和Hufnagel-Valley 5/7湍流廓线模型,采用理论模拟方法,利用奇异值分解法反演得到了湍流强度廓线随高度的分布.从反演结果可以看出:除含有100%噪声的反演结果外,其余结果的量级均为10~(-15)～10~(-17),与Hufnagel-Valley 5/7模型基本一致.说明奇异值分解法可以用于数据的处理,并且基本满足需要.最后,针对现有MASS的缺点提出了改进方案.     

顾及非线性垂直变化的中国南部区域Tm模型

大气加权平均温度(Atmospheric Weighted Mean Temperature,Tm)是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)反演水汽的关键因素，针对已有的中国南部区域大气加权平均温度模型未同时顾及Tm的高程非线性垂直变化和日周期变化特征，提出利用2015—2017年的欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的第5代再分析资料建立了水平分辨率为1°×1°的中国南部Tm模型(CNXNTm模型)。用未参与建模的2018年ERA5再分析资料积分计算的Tm和探空站Tm数据为参考值，对CNXNTm模型进行精度检验，与目前精度较好的IGPT2W模型和最新的GPT3模型进行比较分析。结果表明，在统计的22个气压层内CNXNTm模型偏差(BIAS)和均方根误差(RMSE)分别为0.14、2.26 K,相对于IGPT2W模型的0.73、5.38 K提升了81%和58%,相对于GPT3模型的17.66、17.81 K提升了99%和...     

微波链路网对降雨强度场反演的影响研究

为了提升利用微波链路网反演降雨场的效果,针对实际通信基站设计了不同链路数、不同结构的微波链路网,利用基于CT成像原理和Tikhonov正则化原理的降雨场层析模型开展了微波链路网反演降雨场的仿真实验,分析不同微波链路网对反演结果的影响.实验结果表明:不同结构的微波链路网对于不同降雨场具有不同的反演效果,各种微波链路网反演结果的平均偏差和平均绝对偏差均在1.25~4.76 mm/h,平均绝对百分比偏差在3.10%~9.70%,图像质量指标（universal quality index,UQI）值在0.711~0.955;链路数量越多、密度越大、分布越均匀的链路网,反演效果越好.该工作为下一步开展微波链路降水观测网的实际构建和优化提供了技术基础,对于进一步提升气象、水文领域的强降水监测效果具有实际价值.     

分层土壤后向散射及其在深层土壤湿度探测中的应用

该文定量地分析了频率、入射角、土壤介电常数等主要因素对电磁波穿透性能的影响。计算了分层土壤后向散射系数与地表参数,介电常数,系统工作频率,极化方式,入射角的关系,并从理论上得到验证,为深层土壤湿度反演提供了一个比较合理的模型。文中结论对低频段(0.1-1GHz)合成孔径雷达系统设计及深层土壤湿度反演具有实际应用价值。     

激光诱导等离子体光谱法在土壤检测中的应用

激光诱导等离子体光谱法可用于检测土壤中重金属离子的有效含量。概述了等离子体受激发射光谱的基本原理,设计了实验仪器。激发光源采用半导体固体激光器,采用光谱仪做接收,得出所选取的土壤中金属离子谱线,对照标准金属离子谱线图,比较出土壤所含的重金属离子含量,从而判断土壤是否受到污染。实验证明了该方法对于土壤检测的可行性。     

High output impedance current-mode third-order Butterworth filter topologies employing unity gain voltage buffers and equal-valued passive components

This paper presents eight new current mode third-order band pass filter topologies employing unity-gain active elements, three resistances and three capacitors. An additional topology is identical to a previously reported one, repeated here for completeness. Using equal passive components, all of the proposed topologies realize third-order BP Butterworth filter function, which can easily be converted to a LP if they are cascaded with an integrator, Therefore, without any component spread the circuits are attractive from the integration point of view. In each of the circuits, except one topology, one of the unity gain cells can be replaced by a second-generation current conveyor to pick up the output current and to obtain a high impedance output. The high output impedance provided by the current conveyor permits easy cascadability for the proposed circuits to construct high-order communication filters. Simulation and experimental results are included to verify theory.     

土壤／橡胶粘附界面土壤表层微形态SEM研究

利用扫描电镜观察了土壤/橡胶粘附系统自然风干后界面处土壤表层微形态,发现土壤表层呈现各种尺度的粗糙结构,微观形态特征与界面所受法向压力的大小有关。文中还对土壤与固体外物表面粘附的机理进行了分析,并依据粘附界面土壤固相形成特征,探讨了土壤粘附界面水膜状态及其对土壤粘附强度的影响。     

软土地基础设计实用方法与要点

结合工程实践,对存在软土地基时的基础形式、设计时应采取的措施和注意事项进行了分析。     

土壤湿度智能化监控装置设计

针对节水灌溉问题,利用单片机实现智能化自动浇灌装置设计,可实时监测、显示土壤湿度值;并根据作物生长特性需要进行适时、适量灌水,可对土壤湿度进行精确控制,优化作物生长环境,提高产量.     

基于无线传感器网络的斜坡土壤湿度采集研究

文章研究无线传感器对土壤湿度的采集及滑坡的判断,应用Zigbee无线传感器网络,采集斜坡土壤的湿度和GPS定位值,通过中心节点远程传输到计算机进行数据处理;通过监测采集点的土壤湿度值和经纬度的位移变化,对滑坡灾害进行报警。     

探讨铁塔基础工程建设中开挖余土的处置措施

本文主要分析铁塔基础施工过程中余土的产生、处置现状、余土处置不当造成的影响，综合考虑塔位处地形实际情况，总结了余土处置的几种措施。为了尽量减小弃土产生的各种不利影响，建议在工程设计阶段，应做好基础选型优化，从源头上减少弃土土方量；在终勘定位过程中，相关专业应加强协同配合，合理确定弃土的处置措施；在施工阶段，当需修筑堡坎时，应严格按施工要求进行施工。     

生物粘泥的清洗

本文主要介绍了生物粘泥清洗原理、清洗方法及一些清洗实例。     

微波热修复污染土壤技术研究进展

微波热修复污染土壤是将微波加热技术应用于土壤修复,是一种较新的土壤修复技术,目前尚处于实验研究阶段。本文简述了微波热修复污染土壤技术的研究现状,系统综述了修复机理、影响因素,展望了今后进一步研究的重点。