一种X波段雷达反演算法的研究

研究了X波段雷达数据反演算法,为了验证反演算法的准确性,利用Longuet-Higgins海浪模型,通过选用适当的海浪谱和方向函数,仿真了三维随机海浪数据,利用反演模型得到的数据和仿真的海浪数据进行拟合,结果表明反演算法能够有效地实现海浪相关信息的提取;为了进一步检验算法的实用性,将反演算法得到的参数和实际的波浪浮标数据进行了对比,结果表明反演算法有一定的可行性。     

基于机器学习和大数据平台的陆地生态系统碳收支遥感监测

陆地生态系统碳收支是全球碳循环研究的重要指标,也是气候变化的重要参数。针对该指标估测的不确定性,基于陆地生态系统通量观测研究网络的实测碳通量数据及遥感卫星观测数据产品,利用机器学习方法进行建模研究。研究选用随机森林算法自动从高质量的星—地训练数据集中学习特征、挖掘数据中的隐含信息以及时序间依赖关系的差异,建立了基于随机森林算法的碳收支参数GPP(Gross Primary Production)、NEP(Net Ecosystem Production)估算模型,并选择标准指标利用验证数据集对模型进行了客观评价。结果分析表明：与MODIS GPP产品相比,该方法在估算精度上有了提高,其中落叶阔叶林预测结果最优,决策系数为R2为0.82,均方根误差为1.93 gCm-2d-1,在其他植被类型上也明显优于传统光能利用率模型产品,更接近于地面通量观测数据。基于相同方法建立的NEP模型也得到了较好的估测结果,落叶阔叶林预测模型的输出结果与通量塔获得的NEP相关关系R2为0.70,RMSE=1.75 g C m-2d-1。GPP和NEP模型精度差异也表明,在进行机器学习建模时,训练数据集自变量的...     

氮输入对陆地生态系统碳库的影响研究进展

碳氮循环是生物地球化学的重要过程。陆地生态系统碳循环在全球碳收支中占有重要的地位,人类活动导致生态系统中氮含量增加,影响土壤和植物体中碳的积累与重新分配,对陆地生态系统不同的碳过程产生不同的影响。本文综述了近年来氮输入的研究现状,并对未来的研究方向做了展望,提出今后重点研究的方向。     

基于组件的区域霾监测系统及其反演算法

针对国内外尚无对霾的遥感监测,霾在NASA的MODIS产品中作为薄云处理的情况,基于MODIS数据,采用.NET分布式架构,结合MatlabCOM, ArcEngine等组件,建立一个区域霾监测系统,论述系统的设计思想及改进的霾反演算法,对华北地区部分霾天进行监测,结果显示该系统能够准确地模拟大气污染状况。     

太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法研究进展

太阳诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)是光合作用的副产品,能够提供直观反映与植被光合作用相关的信息,同时也为光合作用和GPP的研究提供了新的手段。近年来,许多基于通量塔的荧光观测系统用于SIF和GPP的关系研究。定量估算SIF对陆地生态系统碳循环、初级生产力(Gross Primary Productionty,GPP)和干旱监测的研究具有重要的意义。综述了现有的卫星遥感SIF反演方法,并依据使用通道的位置将SIF反演方法分为基于夫琅禾费暗线法和基于大气吸收波段法两类;分析了SIF卫星遥感反演与应用存在的问题,主要包括传感器性能误差、云覆盖影响、角度效应影响、真实性检验、降尺度以及日尺度转换等;最后,对今后SIF卫星遥感反演的研究方向进行了展望。     

基于TROPOMI叶绿素荧光遥感的冬小麦旱情监测

针对太阳诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence,SIF)可以有效指示陆表植被水分胁迫的特点,提出了归一化叶绿素荧光干旱指数(Normalized SIF Drought Index,NSDI)用于黄淮海地区冬小麦旱情监测.该方法首先基于哨兵-5p卫星(Sentine...     

长江口及邻近海域悬浮颗粒物对叶绿素a遥感反演算法的影响分析

利用水介质光辐射传输数值模型Hydrolight,结合前人对长江口及邻近海域水体的生物—光学模型研究,模拟不同光学水体的遥感反射率,并分析遥感反射率对悬浮颗粒物(SPM)的敏感性以及SPM对4种叶绿素a(Chla)反演算法(二波段、三波段、荧光基线高度(FLH)和综合叶绿素指数(SCI)算法)的影响。结果表明:由Hydrolight模拟得到的遥感反射率与现场同步实测的遥感反射率的均方根误差小于0.01sr-1,其中可实现遥感反射率在550~725nm波段较精确的模拟。遥感反射率对SPM的敏感性随着Chla浓度的升高而降低。二波段、三波段算法适合低SPM浓度水体的Chla浓度反演,FLH算法反演Chla浓度时易受SPM的影响,而SCI算法在中、高SPM浓度水体中消除SPM的影响进而反演Chla的潜力较好。     

全球日光诱导叶绿素荧光卫星遥感产品研究进展与展望

卫星反演的日光诱导叶绿素荧光(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence,SIF)是全球植被生产力遥感监测的理想工具.现有的诸多大气成分探测卫星的高光谱载荷可以满足卫星平台SIF遥感探测的需求,中国和欧洲也计划发射专门的SIF卫星探测器.国内外学者生产了一系列全球SIF卫星遥感产品,并...     

基于719 nm水汽吸收波段的日光诱导叶绿素荧光反演研究

日光诱导叶绿素荧光(SIF)是一种植物光合作用直接探测新方法。目前O_2-A和O_2-B吸收线波段的叶绿素荧光填充效应被广泛应用于探测近红外(760 nm)和红光波段(687 nm)的植被冠层SIF信号。SIF光谱范围为650～800 nm,虽然水吸收波段(719 nm)介于叶绿素荧光发射峰值690 nm和740 nm之间,且具备较强的光谱吸收特征,但该水汽吸收光谱特征尚未应用于冠层SIF探测,因此,基于模型模拟和野外实验观测数据,使用夫琅禾费暗线SIF反演法,评价了基于719 nm波段水吸收波段的SIF反演潜力,其中野外光谱数据采用ASD FieldSpec Pro便携式地物光谱仪(3 nm分辨率)测量。首先,利用FLD、3FLD、iFLD等3种经典的SIF反演方法,检验和对比分析了719水汽吸收波段的SIF反演性能,结果表明使用水吸收线比使用O_2-B吸收线表现更优,反演RMSE为0.154 W/m~2/μm/sr。其次,定量计算了水汽和氧气吸收波段SIF反演的敏感度和不确定性,结果表明,719水汽吸收波段与O_2-B吸收线相比,其吸收线内外的反射率和荧光比值估算误差对SIF反演误差的贡献更小,但是显大于比02-A波段。最后,利用野外多角度和日变化观测实验数据,检验和分析了三个大气吸收波段的SIF反演结果,发现719 nm水吸收波段的冠层SIF与O_2-A和O_2-B氧气吸收波段具有相似的角度变化和日变化特征,表现为后视和热点方向的SIF高、前视和暗点方向的SIF低,以及中午SIF高、早晚SIF低。研究表明利用719 nm波段的水汽吸收波段的光谱信息,可以准确反演近地面冠层SIF信号,研究结果为近地面冠层SIF观测提供了一个新的波段。     

大气CO2浓度升高对陆地生态系统土壤固碳的可能影响

陆地生态系统碳循环是伞球碳循环的重要组成部分,在全球碳收支中占主导地位.大气CO2浓度升高直接或间接地影响土壤碳的固定,碳在土壤的不同固定机理反映了碳的稳定性和周转过程,本文综述了影响碳固定的物理、化学和生物学机理,土壤碳固定的不同状态发生的主要机理不同;受大气CO2浓度升高影响时间长短不一,主要过程有所侧重,但三种机理相互影响.     

日光诱导叶绿素荧光估算中国典型生态系统总初级生产力的能力

陆地生态系统总初级生产力(GPP,Gross Primary Productivity)是陆地生态系统碳循环的重要分量,提高其估算精度具有重要的科学意义。由于受多种因子的影响,GPP的时空变异明显,其估算结果存在较大的不确定性。日光诱导叶绿素荧光(SIF,Sun-Induced Chlorophyll Fluorescence)与GPP密切相关,近年来被应用于估算区域和全球GPP,但其在中国生态系统的适用性尚不清楚。以中国8个典型植被生态系统为研究对象,驱动两叶光能利用率模型(TL-LUE,TwoLeaf Light Use Efficiency Model)模拟以站点为中心0.5°×0.5°区域内的月GPP,验证SIF估算GPP的能力。结果表明,SIF具有监测中国典型植被生态系统GPP的能力,月SIF与TL-LUE模拟的月GPP之间显著相关,其中5个生态系统中两者的R2高于0.8,最高达到0.91,GPP与SIF变化的斜率随生态系统类型变化。模拟的GPP与SIF遥感数据的季节变化特征相同,两者之间的一致性在生长季节好于非生长季节;SIF能更好地监测农田GPP的季节变化。     

拟BP磁异常反演算法的多核并行设计与分析

在大规模数据量的重磁三维物性反演过程中,拟BP反演算法会产生巨大的存储和计算需求。该文提出一种基于等效存储原理和多核并行设计的高效解决方案,包括对物性单元的位置函数应用等效存储原理,降低其存储开销,对算法流程进行多核并行设计,提高其计算效率。在四核服务器上存储开销由O（kn^4）降低为O（kn^2）,并且得到了3．897的加速比,十分接近理论值。     

卫星实时监测通用软件平台的设计

设计并实现了一种基于SQL Server和配置文件系统的用于监测和保存卫星遥测数据的通用软件平台，可同时对多个型号卫星的遥测数据进行管理，每个型号的遥测数据可以由用户自定义，并用数据、曲线和文字等格式显示，根据需要还可进行历史数据回放和查询等。     

KU波段卫星功放预失真电路及温度补偿设计

基于肖特基势垒二极管(SBD)的原理和性能,本文设计了满足KU波段卫星功放电磁兼容要求的预失真电路.研究了单级、级联和三级SBD预失真电路的性能.在此基础上,利用反向并联对管及串联PIN二极管构成的温度补偿电路,增加了三级预失真电路的温度稳定性.在13-15GHz,功放预失真电路的增益扩张达到20.1 dB,相位压缩大...     

适用于微小卫星的低功耗S波段发射机设计与实现

设计并实现了一种新型适用于微小卫星的小型化、低功耗S波段发射机结构。该结构利用了DAC输出的镜像信号,用较低的处理速率产生比采样时钟频率更高的中频信号,实现一次混频将下行信号搬移到发射频率上,有效地减小了发射机的面积及功耗。发射机在一块印制电路板上实现,实际测试功耗约为2.2W,发射功率为26dBm,可满足轨道高度小于1000km的低轨微小卫星的测控需求。     

碳卫星载荷航空校飞试验飞行航线设计

介绍了碳卫星工作在主平面天底观测和主平面耀斑观测两种观测模式下飞机飞行试验中航线设计方法,充分考虑了由于太阳和飞机运动所引起的观测模式参数变化而引起的飞行航线设计变化,建立了航线设计模型,给出了航线设计准则、具体设计方案及设计结果。通过对比计算数据与实际校飞试验数据,对航线设计进行误差分析,验证了航线设计方法的有效性和精确性,所设计的航线满足试验要求。该方法同样适用于其他敏捷目标观测航线设计。     

基于双光路荧光强度法的水体叶绿素a原位传感器设计

设计了一款基于双光路荧光强度法的叶绿素a原位传感器。使用430 nm LED作为系统光源。通过参考光路补偿光源变化对测量结果的影响,提高测量准确度,降低维护成本。使用光电二极管作为探测器测量参考光强度和水体在680 nm处的荧光强度。使用锁相放大电路提高传感器的噪声和背景光抑制能力,设计低功耗模式降低传感器的平均功耗。使用不同浓度的叶绿素a溶液测试传感器的性能,测试结果表明传感器在动态范围(0～200μg/L)内的线性度为0.998,测量准确度为±2μg/L,通过与荧光光谱仪进行对比测试传感器的可靠性,测试结果表明两者的相关性为0.94,功耗测试表明传感器的连续工作时间可达5个月以上。     

2007~2018年中国陆地植被总初级生产力与日光诱导叶绿素荧光的时空格局及其气候调控

日光诱导叶绿素荧光（SIF）作为总初级生产力（GPP）的替代指标,在区域GPP估算上表现出巨大的潜力。植被SIF和GPP具有较好的线性关系,但是不同的气候条件对SIF-GPP关系的影响仍不清晰。利用2007~2018年MODIS GPP和GOME-2 SIF以及环境条件（温度、降水、辐射等）研究中国陆地植被GPP和SIF的时空格局以及环境因子的调控。结果发现中国陆地植被GPP和SIF时空格局是一致的,但是作为表征光能分配的新指标GPP/SIF在空间分布上存在显著的差异。此外,SIF产量（SIF_Yield）受到约束GPP的环境因子（最小温度、饱和水汽压差、土壤水分和APAR）的共同调控,间接证实了SIF和GPP紧密的联系。因此,由于在时间和空间上SIF与GPP的关系受到环境条件的调控,使用基于卫星的SIF准确估算区域GPP应该考虑环境因子的约束。     

卫星用红外带通滤光片膜系设计及其研制

红外带通滤光片成功地应用于我国自行研制的近三十颗卫星上，本文详细介绍了用等效折射率概念设计１４～１６．２５μｍ红外带通滤光片的原理和方法，给出了设计的膜系，分析了主要工艺技术及膜层厚度的控制对红外带通滤光片光学特性的相互影响，并与国内外同类滤光片的光学特性进行了比较。     

一个矿山开采卫星监测系统的设计与实现

针对非法采矿现象频频发生及矿政人员巡查不到位等问题,设计并实现了郴州市矿山开采卫星监测系统.该系统通过对中巴地球资源卫星02星图像进行处理分析,标记出合法矿山范围,提供疑似非法开采矿山地理坐标信息.实验结果表明,该系统操作简单,并能提供高效、快捷的监测信息,以供郴州市国土资源局进行核查,实现了矿山开采和卫星图像的科学管理.