浑浊II类水体叶绿素a浓度遥感反演(II):MERIS遥感数据的应用

基于2004～2010年太湖4次野外观测数据,结合MERIS遥感资料,评价两波段、三波段、改进三波段和四波段4个模型在浑浊II类水体叶绿素a浓度估算的精度,并利用太湖(13个有效样点)以及巢湖(21个有效样点)进行模型验证.结果表明,改进三波段模型反演叶绿素a浓度较高,更适于浑浊II类水体叶绿素a浓度的遥感反演,决定系数R2在0.34~0.94之间变化,RMSE变化范围为: 3.17~8.70 μg/L.分季节率定改进三波段模型参数,并建立太湖水体春、夏、秋、冬季的模型输入参数查找表,最终将改进三波段模型应用于MERIS遥感影像(8、9、10波段),获取太湖水体叶绿素a浓度的空间分布和年内、年际变化.     

基于半分析模型的新庙泡叶绿素a浓度反演研究

叶绿素a(Chl-a)含量是反映水体水质的重要参数之一,利用遥感技术监测其浓度具有众多优势.本研究利用2004年5-9月的吉林省新庙泡实测高光谱数据和实验室分析数据,建立了基于三波段的Chl-a浓度反演模型.该模型基于水体叶绿素a、悬浮物、溶解有机物、纯水的生物光学特性分析,优化组合了3个特征波长.结果表明用该方法建立的模型具有一定的物理基础,反演精度较高,其决定系数和均方根误差分别为0.8758、4.98μg·L-1,适合于内陆水体Chi-a含量的定量提取.     

地震信号空间序列分形特征的研究

当把地震勘探信号各道间对应于同一时刻的数据序列看作是反映一定范围内地层及其地质参数的复杂函数时,便构成了地震勘探信号的空间序列。本文建立了地震信号空间序列的分形模型,将根据一维时间序列重建动力学系统的理论和时间序列关联维计算的G.P算法拓展到对地震信号空间序列的研究之中,提出了地震信号空间序列关联维的分析方法,对地震信号空间序列的分形特征进行了研究,结果表明,地震信号空间序列在一定的尺度范围内为分形结构,并存在较宽的分形无标度区。这一结论为应用分形理论到地震信号空间序列的研究提供了思路,若能将对地震勘探信号时深序列的研究和空间序列的研究相结合,有可能取得分形理论在地震勘探领域应用研究的新突破。     

基于红边光谱特征和XGBoost算法的冬小麦叶绿素浓度估算研究

研究了基于氮肥效应的冬小麦不同生育期的叶绿素浓度,探讨了XGBoost算法在冬小麦叶绿素浓度估算中的适用性。利用该算法构建了冬小麦叶绿素浓度的高光谱估算模型,并将其与偏最小二乘法（Partial Least Squares, PLS）以及人工神经网络（Neural Network, NN）算法进行了对比。结果表明：（1）冬小麦的叶绿素浓度随着氮肥用量的增加而逐渐升高。（2）基于一阶微分光谱（First-order Differential Reflectance, FDR）数据集的估算模型表现最好。通过对比建模数据集与验证数据集的决定系数R²和相对分析误差（Residual Predictive Derivation, RPD）发现,XGBoost算法的效果最佳。（3）通过波段重要性分析发现,XGBoost算法的8个重要波段均在738~753 nm范围内。与8个常用的红边指数相比,通过XGBoost算法筛选到的8个一阶微分光谱波段对叶绿素浓度的准确估算起到了更加重要的作用。该算法可以作为一种有效的高光谱信息挖掘手段来估算冬小麦的叶绿素浓度。     

基于Argo数据和MODIS数据的海水漫射衰减系数的垂直廓线研究

叶绿素浓度是反映海水营养状况的重要参数,光谱漫射衰减系数是反映水中表观光学特性的参数,且这两个参数之间关系密切。光谱漫射衰减系数的垂直分布反映了垂直方向的光衰减特性,对水下激光通信的信道特性研究具有重要意义。本文根据现有的MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)数据建立的叶绿素浓度垂直分布模型和单参数(叶绿素浓度)的光谱漫射衰减系数模型,提出了一种新的垂直方向的衰减模型,并建立了位于第二岛链日本附近海域的漫射衰减系数垂直分布。该分布与实际测量的关于叶绿素浓度垂直分布的Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)数据并结合单参数的光谱漫射衰减系数模型所建立的漫射衰减系数垂直分布进行比较,其结果大致相同,验证了该模型的可行性。此外还对不同叶绿素浓度下的漫射衰减系数光谱进行了分析,结果表明浑浊海域采用绿色波段和清澈海域采用蓝色波段得到的衰减系数值最小。对比Argo数据,MODIS数据实时性更高且较容易获得,因此本文提出的垂直分布的衰减模型应用更方便。     

用于毫米波/红外复合制导的分形FSS设计与研制

提出了一种新型Y环分形频率选择表面(FSS),基于FDTD算法对二阶分形FSS进行了仿真分析,并设计研制了一个Ku波段和Ka波段双频FSS.测试结果表明,该分形FSS具有稳定的中心频率和带宽,并具有很好的圆极化性能.Y环分形FSS可用作毫米波,红外复合制导共口径天线的二向色镜.     

用做二向色镜的分形频率选择表面研究

毫米波/红外复合制导共口径天线需要使用二向色镜,用于透射微波/毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种Ku波段和Ka波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿真分析,并进行了实物研制,仿真和测试结果表明,该分形FSS结构具有稳定而优良的频率特性,同时圆极化性能好、工程实现简单,而且对大于5 μm的红外信号反射率最高接近90%.     

S波段雷达实测海杂波混沌分形特性分析

S波段海杂波信号表现了非线性和频谱时变性,传统的谱分析方法,无法反映该信号在时间上的演化规律。该文首先引入分形布朗运动模型,基于S波段雷达实测海杂波数据,计算了该分形模型的海杂波Hurst指数,进而求得了其分形维数。然后利用经典的Rosenstein方法,计算了S波段实测海杂波的最大Lyapunov指数,从而证实了S波段雷达海洋回波信号具有混沌分形特性。最后进行了计算机实验,验证了本文的结论。该文的工作为S波段海洋雷达的目标探测提供了一种新的途径。     

航空、航天与航海工程

0634909基于潜艇指控系统的软件模块化研究[刊,中]／张来武／／指挥控制与仿真．-2006,28(5)．-95-97,103(L)针对目前潜艇装备软件的现状,结合工程实践,运用软件模块化思想．提出了基于构件的潜艇指控系统软件开发模型和层次化的潜艇指控系统软件体系结构,并在此基础之上,对潜艇指挥系统软件进行了模块化研究,给出了潜艇指挥系统软件模块框架。实践表明,该设计方法实现了软件与其他系统的集成,提高了软件的质量与可靠性。参4 D634910基于模糊多目标决策的舰艇导弹优化配置[刊,中]／刘月东／／指挥控制与仿真．-2006,28(5)．-68-71(L)运用模糊理论和多目标优化理论探索舰艇编队所携带导弹的合理配置。采用灰色系统理论的关联度分析方法,得出各型导弹对理想导弹的关联度,构建进攻     

基于独立组分分析和BP神经网络的可见/ 近红外光谱稻谷年份的鉴别

建立了一种基于独立组分分析的可见/近红外光谱反射技术快速鉴别稻谷年份的新方法.首先用独立组分分析方法获取不同年份稻谷的可见/近红外光谱载荷图,将载荷图中相关性最大的波段(特征波段)作为人工神经网络的输入建立稻谷年份的鉴别模型.每个年份40个样本,3个年份共120个样本用来建立BP神经网络模型,剩余的3个年份各20个样本用于预测.预测的结果表明,准确率达到100%.同时通过独立组分分析,得到了稻谷主要成分对应的敏感波段.说明本文提出的基于独立组分分析的方法具有很好的鉴别效果,为稻谷的年份鉴别提供了一种新方法.     

基于分形可变步长LMS算法的海杂波中微弱目标检测

该文主要研究了基于Hurst指数与可变步长LMS算法相结合的分析方法在海杂波微弱目标检测中的应用。一直以来,分形理论与统计理论是分别应用到目标检测中的,该文将分形可变步长LMS算法引入到海杂波微弱目标检测中,并在此基础上提出一个海杂波中的微弱目标检测模型,初步实现了基于LMS算法的检测方法与基于单一分形特征的检测方法的结合。最后,采用X波段雷达实测海杂波数据进行验证,结果表明该检测模型具有良好的检测海杂波中微弱目标的能力。     

基于子空间中主成分最优线性预测的高光谱波段选择

针对高光谱遥感图像的异常检测问题,为了使高光谱降维数据能更完整地保留其光谱信息,提出了基于子空间中主成分最优线性预测的波段选择方法.采用改进相关性度量的谱聚类方法将高光谱波段划分为不同的子空间,并对各子空间中的波段进行主成分分析(PCA),选择主要分量作为重构目标;以子空间追踪法为搜索策略,从各子空间中选择数个波段对其重构目标进行联合最优线性预测;合并各子空间中的所选波段得到最佳波段子集.实验结果表明,该方法选择的波段子集可以较完整地重构原始数据,与原始数据以及自适应波段选择(ABS)方法、线性预测(LP)方法、最大方差主成分分析(MVPCA)方法、自相关矩阵波段选择(ACMBS)方法、组合因子最优波段选择(OCFBS)方法得到的波段子集相比,其波段子集具有更好的异常检测性能.     

电磁波传播测井地层介电常数测量应用分析

受地层水矿化度的影响,复杂油气储层电性特征复杂,采用电阻率测量方法难以对复杂储层流体进行准确评价与识别;但介电常数受地层水矿化度影响小,并且水的介电常数远大于油气介电常数,通过电磁波传播测井仪测量地层介电常数可有效准确区分油气储层与水层,且其地层响应转换图版的精准性对复杂储层流体的准确评价至关重要。本文基于等效磁偶极子模型推导了层状介质中1 GHz电磁波传播计算公式,提出了将测量探头几何工程参数融入有限元的精确仿真方法,采用COMSOL Multiphysics建立1∶1有限元仿真模型,分析了探头几何工程参数对地层转换图版的影响。搭建实验系统验证了理论仿真的准确性,测量结果显示基于精确仿真方法得到介电常数与真实值的相对误差约为1%。研制出电磁波传播测井仪,并在某油田开展了非常规页岩油气测井应用,为油田复杂油气储层的评价提供了一种有效的测量方法。     

多波段遥感图像的快速分形编码

分形图像编码用动态迭代过程的参数来表示相应的静态图像数据,可以突破熵压缩编码的理论界限,因而得到广泛的关注.将分形图像编码应用于多波段遥感图像压缩中,根据多波段遥感图像的特点,对基于四叉树分割的快速分形编码方法进行改进,令各个波段图像共享同一四叉树分割方式,同时,利用多波段遥感图像的谱间相关性,缩小仿射变换的搜索匹配空间,以此来提高压缩比和编码速度,实验表明,本方法能显著提高基于四叉树分割的分形编码方法的性能,取得了令人满意的结果.     

基于分形频率选择表面的二向色镜

毫米波/红外复合制导半实物仿真中需要使用二向色镜,用于透射毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种8 mm和3 mm波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿真分析,并进行了实物研制.仿真和测试结果表明,该分形FSS结构具有稳定而优良的频率特性,同时圆极化性能好、工程实现简单,而且对大于5 μm的红外信号反射率最高接近90%.特别是这种二向色镜可以同时应用于8 mm和3 mm波段毫米波/红外半实物仿真系统,具有良好的复用特性,因此有很好的应用前景.     

基于偏最小二乘法的CO2加权组合测量研究

为了解决光谱之间相互干扰、建模速度慢等缺点,采用多波段加权组合模型与偏最小二乘(partial least squares,PLS)法结合进行定量分析提高测量精度。本文搭建了基于超连续谱激光吸收光谱(spectrum laser absorption spectrum,SCLAS)技术的气体检测系统,基于PLS对近红外不同波段二氧化碳(CO₂)进行加权组合测量研究。在常温常压下对1 425—1 443 nm、1 565—1 587 nm、 1 595—1 616 nm波段内不同浓度CO₂的吸收光谱进行了测量,基于PLS建立了单一波段回归模型,得出的决定系数(coefficient of determination,R²)分别为0.989 7、0.948 6、0.949 7。通过R²和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别确定单一波段模型的权重,采用多波段加权组合模型算法建立了新的PLS组合模型,得出的R²分别为0.985 2、0.991 2。实验结果表明,基于PLS的加权组合模型能够提高CO₂浓度的预测精度与稳定性,有效避免建模速度慢和干扰问题。     

基于加权小波分形的卫星遥感图像飞机类型识别

针对卫星遥感图像中飞机目标的特点,提出一种基于加权小波分形的识别算法。首先利用小波对图像的“显微”能力和“极化”能力,提取子波段显著特征;然后应用分形理论对其进行分析降维,由分形维构成特征向量;并根据各子波段的不同描述能力,对分形维向量进行加权处理;用最小距离分类器识别分类。实验结果表明:该算法能够兼顾目标的整体信息和局部细节,与Hu不变矩、Zernike矩、Fourier描述子相比,识别率高。     

基于分形理论的红外目标检测算法

通过计算红外图像的分形特征参数可以达到区分红外目标和自然背景的效果.计算了基于多尺度分形参数总体表现的新的多尺度D维面积K(即MMK),并提出了将MMK和基于灰度法计算的分形维数DΔr结合使用(即MKD)的目标检测算法.实践证明,在红外图像中,基于分形理论的目标检测算法效果优于以往的基于分形理论的目标检测算法.     

浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度遥感反演(Ⅰ):模型的选择

受高浓度悬浮物的影响,浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度高精度定量反演一直是研究难点之一.利用2004年到2010年太湖4次实测光谱数据和水质参数,分别建立了两波段、三波段、改进三波段及四波段的叶绿素a估算模型;选择最优模型,利用巢湖2009年的实测数据进行独立验证.结果表明,四波段模型最适合高浑浊水体,线性相关性较好,决定系数...     

海洋水色传感器零电平漂移校正方法探讨

某海洋水色传感器数据异常,反演产品中有大量不规则条带.通过对大量数据进行分析,确定其数据异常的主要原因是各波段均受箝位(即零电平漂移)的影响.为此,提出了基于某一清洁水体点,利用自由平差原理进行箝位校正的方法.其次,将该箝位校正方法应用于遥感影像,并对校正后的影像进行了叶绿素浓度反演,反演产品均匀性较好,细节丰富.最后,将反演产品与MODIS/Aqua 产品进行了比较,表明经过箝位校正后的信号恢复正常.从而为箝位校正研究提供了一个新的方法,为海洋水色传感器的定量化应用提供一些支持.