近海污染大气气溶胶光学性质反演研究

提出了基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据反演近海污染大气气溶胶光学性质的算法.根据近海污染大气气溶胶的成分特征构建了新的气溶胶模式;同时避开了MODIS反演算法中计算大气顶光谱反射率理论的缺陷;利用近红外光谱数据降低了近岸二类水体离水辐射的影响,并通过光谱匹配技术实现了近海污染大气气溶胶光学性质的反演.利用气溶胶...     

FY-3A中分辨率光谱成像仪红外通道辐射定标的场地评估

对比分析了基于场地观测数据模拟的和FY-3A 中分辨率光谱成像仪(MERSI)红外通道星上定标观测卫星入瞳亮温值。主要的场地观测数据来自于2008、2009年青海湖以及2010年敦煌外场同步观测和2008、2009年青海湖浮标观测。利用光学仪器的同步观测数据共有7组有效结果,两年的青海湖有效浮标数据一共18组。通过对比分析发现,MERSI观测结果基本都在夜间低于浮标同步观测结果,而白天偏高。综合与场地同步和浮标的对比结果发现,MERSI星上定标观测亮温值系统性偏高于基于场地观测数据模拟的亮温值,平均偏高1.721.18 K。MERSI星上定标观测亮温值的系统性偏高可能主要由星上黑体发射率未经过修正引起。     

基于神经网络的水汽/液水含量反演方法研究

地基微波辐射计频段上接收的辐射亮温与描述天气和气候的物理量大气中水汽总量和云中液态水总量并非是完全线性关系,而这种非线性问题可被神经网络算法解决。利用郑州地区的历史探空资料模拟计算24 GHz和35 GHz双通道的亮温值及地面的温度、气压和相对湿度构成输入向量,同一探空资料计算出来的大气中水汽总量和云中液态水总量作为输出向量训练BP神经网络,把验证样本输入到训练好的网络中进行仿真,结果显示与探空计算作为真值的的大气中水汽总量和云中液态水总量进行对比检测发现两者有很好的相关性,其相关系数分别为0.953 82和0.934 75,验证了方法的有效性。     

FY-4A GIIRS数据探测大气水汽和臭氧的垂直空间特性评估

红外高光谱大气垂直探测仪数据的垂直空间特性由探测仪光谱性能指标间接决定,并与所关注的大气参数及其变化有并.本文在剔除大气参数探测信噪比过低的无效通道的基础上,针对FY-4A卫星红外高光谱大气垂直探测仪GIIRS数据对水汽和臭氧变化响应的峰值高度、高度分辨率、垂直不对称性及垂直覆盖范围进行了评估,并与大气温度探测的垂直空...     

遥感试验数据确定大气气溶胶类型的方法研究

以太湖为研究区,通过水面光谱实验采集,地基太阳光度计大气测量,和当天的MODIS遥感影像,联合遥感太湖地区的大气光学特性,提出了一种实验确定气溶胶类型的方法.通过与卫星影像准同步的地面光谱和太阳光度计试验,利用辐射传输模式6S,变化气溶胶类型各组分,建立关于星上辐射的查找表,并利用定义的相对误差参量,在其总误差最小时确定气溶胶类型.将其用于改进后的Mie散射程序来计算大气气溶胶粒子群包括偏振散射相函数等的光学特性,并用于太湖地区大气气溶胶光学厚度的反演中,所得结果参考CE318实测值,反演精度有了较大的提高.该研究方法与结果可为大气气溶胶光学特性计算,大气辐射传输方程,气溶胶光学厚度反演,卫星数据大气校正等遥感应用提供支持.     

基于深度学习的云参量反演方法研究

有效的云检测与云相态判识对于农业、气候及人类生活具有重要意义, 而这些数据的获取离不开卫星遥感。 卫星遥感数据在当今社会的生产和生活中都扮演着至关重要的角色, 众多领域的发展都离不开卫星遥感数据的支持。 随着高精度传感器的发展, 传统研究方法无法满足大规模、高维度数据的高效挖掘与处理, 因此深度学习技术在遥感 领域得到了快速的发展。基于深度学习技术提出了一种结合多波段遥感影像的云检测及云相态判识的方法。该方法 采用 MODIS 云产品影像作为样本, 将不同波段信息作为特征值, 分别建立针对云检测与云相态判识研究任务的多个 数据库, 并采用 DeepLab V3+ 模型进行训练并预测, 从而完成高精度的云检测及云相态判识任务。与传统方法相比, 该方法高效便捷、特征提取能力较强, 将多波段作为特征值输入模型进行预测时, 该方法展现了良好的结果。     

基于FY-3D/MERSI-II远红外数据的火情监测研究

风云三号D极轨气象卫星中分辨率成像光谱仪(FY-3D/MERSI-Ⅱ)具有250 m分辨率的10. 8μm和12μm波长的远红外通道,为气象卫星遥感火情应用提供更为丰富的数据源。文章研究了FY-3D/MERSI-Ⅱ的10. 8μm远红外通道监测火情的特点,10. 8μm远红外通道虽在光谱方面对高温热源探测灵敏度不如FY-3D/MERSI-Ⅱ的3. 8μm中红外通道,但由于空间分辨率较1 km分辨率的中红外通道高4倍,因而对较大的火点有明显反映,火点探测能力较1 km分辨率远红外通道有明显提高。利用混合像元线性波谱分离方法计算,对于平均温度为750 K,面积400 m^2的明火区,在1 km分辨率远红外通道像元引起的亮温增量约0. 47 K,而在250 m分辨率远红外通道像元引起的亮温增量约为7. 30 K,可与周边背景像元亮温形成较明显差异。利用1 km分辨率的中红外通道判识火点范围,利用250 m分辨率的远红外通道进一步确定明火区位置,可将火点定位精度从公里级提高到百米级。利用该方法开展了森林草原火灾应用实例分析,基于250 m分辨率远红外通道确定的火点位置与实地考察信息吻合较好,说明了提出方法的有效性。多个应用实例表明,在反映大范围火场中较强火势区域位置和草原火灾明火线分布等方面,FY-3D/MERSI-Ⅱ远红外通道较中红外通道具有明显优势,可以更加精细化和准确的反映火情的空间分布,在火情监测方面具有实际应用价值。     

利用MODIS图像同时反演水色三要素的方法研究

为了建立水色三要素的反演模式,根据2003年和2004年测量的珠江口区域水色数据,采用中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像水色通道的遥感反射率组合建立神经网络模型,同时反演珠江口水域水色三要素(叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质)的浓度,并对模型进行验证分析.根据反演模型利用MODIS数据获取三要素的浓度图,对形成原因进行了简...     

基于AOTF的近红外成像系统研究

以声光可调谐滤光器(AOTF)作为分光器件,采用FPA-640×512InGaAs焦平面阵列探测器作为光学敏感接收器件,设计了近红外成像系统。该系统由AOTF光路模块、射频驱动源模块及阵列探测器成像模块3大部分组成。首先介绍了AOTF的工作原理,并根据该原理设计了高频信号发生电路和功率放大电路,用来驱动AOTF衍射出不同波长的光波;以现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理单元的探测器成像模块,在接收到来自射频驱动同步接口电路的上升沿信号后,产生探测器正常工作所需时序,最终通过数据采集存储实现图像复原。搭建了近红外成像系统,实验表明,在0.9~1.7μm近红外波段范围内系统成像质量清晰,具有较高的应用价值。     

基于实测数据的FY-3A海表温度业务化算法研究

建立适于FY-3A卫星的海表温度业务化反演算法并验证其精度.采用覆盖我国渤海及北黄海的长时间序列现场观测数据及相应FY-3A VIRR数据,建立了适于FY-3A VIRR海表温度反演的分裂窗算法.独立样本数据验证表明,算法平均误差为0.78℃,RMSE为0.93.     

中国部分典型地区大气可降水量特性遥感研究

新疆喀什、河北张北、安徽合肥、云南丽江分别位于中国西部、北部、中部、南部地区,属于我国典型气候地区。利用DTF型太阳光度计资料分析了该四个典型区域不同季节大气可降水量日变化和季节变化特征,分别给出各地区观测期间可降水量日均值、月均值和季节变化以及频率分布。结果表明:合肥可降水量最大,丽江最小,喀什高于张北;各地区可降水量夏季最多,冬季最少,喀什和合肥春季低于秋季,张北和丽江春季高于秋季。喀什可降水量值多集中在0.3~2.0 cm之间,张北多集中在0.05~1.5 cm之间,合肥多集中在0.2~3.0 cm之间,丽江多集中在0.04~0.5 cm之间。     

基于实测大气参数的水蒸气吸收衰减的仿真计算

针对红外辐射在大气传输过程中,水蒸气的吸收衰减,只利用经验公式计算,存在较大的误差;利用MODTRAN等专业软件,使用过程复杂且移植和兼容较困难。因此,文中基于实测的大气参数,利用分子单线吸收法计算得到不同温度下的水蒸气吸收系数,拟合各月温度的高度分布解析式;仿真计算了水蒸气的光谱透过率和平均透过率,仿真结果表明,海拔高度、天顶角和传输距离等对水蒸气透过率具有较大影响,本方法计算的水蒸气透过率具有很高的准确度,在工程应用上具有一定的参考价值。     

基于FY-3D/MERSI-II红外波段夏季北极云检测模型研究

基于我国风云极轨气象卫星FY-3D/MERSI-Ⅱ(FengYun-3D/Medium Resolution Spectral Imager-Ⅱ)红外通道数据,结合星载激光雷达主动探测数据,开展北极地区夏季云检测模型研究。采用概率密度函数分析方法,并引入损失率,对相关阈值进行优化,提出适用于北极夏季的红外云检测方案,构建了基于置信度结果的云检测模型。精度检验结果表明,所构建的云检测模型的检测结果与时空匹配的星载主动探测结果具有较高的一致性,个例统计结果显示置信度高于0.8,云像元检测一致性100%。当置信度低于0.2时,存在10.15%云像元误判为晴空像元,误判云像元多为云顶高度在4～6 km之间的单层云,可能是卷云引起的误判。     

Retrieval of precipitable water vapor by the millimeter-waveimaging radiometer in the arctic region during FIRE-ACE

Millimeter-wave radiometric measurements obtained from the NASA ER-2 aircraft over the arctic region on May 20, 1998, were used to estimate precipitable water (PW) in the range⩽0.60 g/cm². The approach is a modified version of the recent work by J. Miao (1998), which utilized the radiometric measurements at 150, 183.3±3, and 183.3±7 GHz of the SSM/T-2 sensor to retrieve PW over the antarctic region. However, Miao has implicitly assumed a surface emissivity that is frequency independent over the 150-183 GHz range. This assumption turns out not to be a good one based on the airborne measurements described below and the errors introduced in the PW estimation were substantial in many cases. It is shown below that four-frequency radiometric measurements in the frequency range of 150-220 GHz provided a robust retrieval of PW, while allowing for a surface emissivity that varied linearly with frequency. The retrieved PW compared favorably with that calculated from rawinsonde data at two widely separated locations. The differences between the retrieved and calculated values are not more than ±0.02 g/cm², which is smaller than errors associated with measurement uncertainty. It is found necessary to account for the double side-band nature of the 183.3 GHz measurements in the radiative transfer calculations for development of the retrieval algorithm. The PW values estimated from the algorithm developed from single side band, 183.3 GHz radiative transfer calculations could be in error by as much as ±0.10 g/cm² . Finally, the effect of surface temperature variations is shown to introduce only a small error in the estimation of PW     

不同行程下水蒸汽太赫兹传输特性

太赫兹波具有独特的性质和应用,却存在大气衰减等物理上的限制.由于太赫兹波在大气传输中主要衰减来自水蒸汽,文中采用太赫兹时域光谱技术,通过构建不同行程的太赫兹时域光谱系统(0.5m、1m、2m、3 m),在0.1~2.0 THz 频率范围内,分别对不同湿度的空气进行太赫兹时域光谱测量,获得了25 个水吸收峰和10 个太赫兹窗口.结果表明:随着传输行程或湿度的增加,吸收谱带被展宽、太赫兹窗口被压缩,为超宽谱太赫兹波的潜在应用提供依据.     

利用MODIS对FY-2E/VISSR红外窗区和水汽通道的交叉绝对辐射定标

介绍了利用高精度的TERRA/MODIS观测资料对FY-2E红外窗区和水汽吸收通道进行绝对交叉定标的方法,并选用2010年5、7和12三个月的卫星数据进行了交叉定标计算.结果表明,交叉定标系数计算亮温与MODIS匹配点处实测结果非常接近,约90％的亮温偏差小于1K,其中高温区结果更稳定,偏差小于低温区,这主要是由于低温区杂散光影响显著造成的.总的说来,借助TERRA/MODIS可以实现对FY-2E/VISSR的高频次高精度的绝对定标,为FY-2E在轨替代定标提供重要的方法基础.