裸露地表土壤水分的L波段被动微波最佳角度反演算法

该文阐述了中纬度地区春季裸露耕地土壤水分监测的重要性,对比分析了目前几种主要的土壤水分反演方法。为提高裸露耕地土壤水分的监测精度,在分析AIEM土壤发射率模拟数据库的基础上,提出了一种基于L波段单角度双极化被动微波遥感数据的土壤湿度和土壤粗糙度的反演算法,并对新反演算法的创新性和可行性进行了基于仿真数据的论证。该反演算法以地表温度作为辅助数据,利用L波段47°双极化的微波亮温数据进行土壤湿度和粗糙度的反演。仿真数据的验证结果表明,在充分考虑土壤温度、土壤质地等辅助数据测量误差的条件下,算法对土壤湿度和土壤粗糙度的反演结果与AIEM模型输入值的均方根误差分别为0.0148和0.0461。

基于微波干涉技术的土壤介电特性测量

土壤介电特性的测量对研究土壤品质与性质尤其是研究土壤水分至关重要,在土壤微波地基遥感试验中,土壤介电特性的测量也是必不可少的。该文利用C波段微波辐射计成功获取了8组不同湿度土壤的微波辐射干涉数据,在分析干涉原理的基础上,提出了基于土壤干涉数据的土壤介电常数的计算方法。通过干涉计算得到的土壤介电常数与DOBSON模型计算结果非常接近。土壤介电常数的干涉测量方法为土壤介电特性测量提供了一种选择。

热红外联合被动微波重构裸土区地表温度时间序列数据算法

在进行一定区域地表温度时间序列的研究中,常遇到由于天气原因造成的温度数据缺失问题,针对这一突出问题,在分析土壤发射率数据库的基础上,提出了一种裸露地表晴空时段热红外、微波亮温数据与非晴空时段微波亮温数据相结合来获取时间序列中缺失的地表温度数据的算法。此算法不仅解决了被动微波进行地表温度反演过程中下垫面发射率难以确定的问题,而且算法简捷、计算量小。通过理论分析和数据验证得出算法本身造成的温度反演的均方根误差小于0.9 K,数据验证结果的均方根误差小于1.74 K,表明了所提出算法的可行性与合理性。

45°扫描镜阵列探测器的排放

在45°镜多元并扫系统中,波段在焦平面的位置直接影响扫描结果。研究了45°镜多元并扫波段并扫探测器数、波段在焦平面的位置等参数对扫描结果的影响,分析了各参数的变化引起的图像畸变程度,给出了45°扫描镜阵列探测器排放的要求。

热红外与L波段土壤温度的数值模拟及差异分析

L波段微波对土壤具有较强的穿透性,所获得的土壤辐射亮温包含了穿透深度内各层土壤的温度信息,因此其所获得的土壤等效温度与红外地表温度具有不同的物理意义,且在数值上也有较大的差异。在应用长时间序列的土壤温度廓线实测数据对水热耦合模型(Simultaneous Heat And Water,SHAW)进行验证的基础上,利用怀来试验区2006～2009年的气象观测数据驱动SHAW模型,模拟了4a的土壤温湿度廓线小时数据,并计算了对应时刻L波段的土壤等效温度,并在不同时段上对L波段土壤等效温度与热红外地表温度之间的差异进行了初步分析,为进一步探讨微波等效温度与热红外地表温度之间的定量关系模型奠定了基础,为用热红外与被动微波数据协同反演土壤温度提供了理论支持。

TAU-OMEGA遥感辐射模型改进与参数化

大尺度地表土壤水分信息的获取对水资源管理、农业生产以及气候变化等相关研究具有重要意义。TAU-OMEGA(τ-ω)模型是利用被动微波遥感技术进行大尺度土壤水分信息提取的常用模型。由于τ-ω模型忽略了植被层的体散射作用,该模型仅适用于L波段,存在C波段适用性差及模型参数无法定量计算的问题。针对此问题,该研究在分析植被冠层对微波散射机制的基础上,通过增加反映冠层多次散射作用的辐射添加项对τ-ω模型进行了改进,成功解决了模型在C波段的适用性问题;通过理论推导,得出了模型ω参数的理论计算方法,基于模拟数据集,实现了基于冠层叶面积指数的模型ω和τ参数的计算,解决了τ-ω模型中ω参数无法根据遥感数据进行定量计算的问题。以玉米冠层为例,在C波段(6.6 GHz),改进的τ-ω模型对地表微波辐射亮温的模拟值与实测数据保持了较好的一致性,模拟误差较改进前有了极大的下降,V极化均方根误差为3.02 K,H极化均方根误差为3.94 K,结果表明了该研究提出的模型改进与参数化方案的合理性,研究结果为联合光学和被动微波遥感数据进行大尺度土壤水分反演奠定了基础。

多角度热红外亮温值的模型拟合与应用

通过二向性反射率分布函数(BRDF)核驱动模型对黑河试验多角度热红外机载数据的拟合,证明了核驱动模型具有热红外波段的外延能力,确定了适用于多角度热红外数据的最佳核函数组合.在热辐射方向性核系数组合因子与地表温度(LST)构成的特征空间中构建、提取了多角度热红外干旱指数(MTDI).在黑河各试验区,MTDI和温度植被干旱指数(TVDI)的反演结果非常相近(相关系数大于0.87),表明核驱动模型在热红外波段也是分析方向性辐射信息的有效模型.

45°旋转扫描镜多元并扫的图像畸变及软件校正

在45°镜扫描轨迹的基础上,对海洋一号卫星水色扫描仪上各波段的扫描特征进行了分析。阐述了45°镜扫描图像的主要畸变特征,并初步试验了通过软件校正像旋畸变的方案。

以学生为中心物理实验教学模式的探索与实践

物理实验是高等学校实验教学的重要环节,对培养学生的科学素养、创新能力具有不可替代的地位和作用,实施以学生为中心的物理实验教学,构建"做中学、学中研、研中创"连动式物理实验研究性教学模式,注重实验过程,有效引导学生在做实验过程中自主学习,在自主学习过程中开展研究,在实验研究过程中追求创新。克服在实验过程中盲目单纯追求实验数据的被动学习方法,真正做到通过修读物理实验课程,让学生热爱基础学科,善于自主学习,培养科学思维和科学实验素质,提高学生实验创新能力,满足不同层次、不同专业学生实验需求。研究成果已经在本校系列物理实验课程教学中加以推广和应用,取得了不错的教学效果。

物理实验双语教学的思考与探索

本文探讨了中国高校开展物理实验双语教学的必要性和可行性,分析了物理实验双语教学中存在着的一些问题,比如教学师资力量不足、教材欠缺及学生英语外语基础差等,同时对教学的实践进行了总结,提出了进一步改革的措施。

45°镜多元并扫成像特性及扫描轨迹研究

本文在研究45°扫描镜地面像元变化过程的基础上,对45°镜多元并扫像元变化特征和扫描轨迹进行了分析,给出了扫描轨迹计算式。讨论了像旋对地面分辨率的影响,分析了系统是否存在漏扫的条件,得出了不漏扫遥感器扫描参数需满足的条件。

“探究式”教学在大学物理实验中的应用探索

探究式大学物理实验教学是培养学生自主创新和科学探究能力的重要途径。本文分析了传统大学物理实验教学存在的问题,论证了大学物理实验开展探究式教学的可行性,并以培养创新型人才为教学目标,结合石油学科特色,从课程体系构建、教学模式探索、教学内容改革、师资队伍培养、网络资源建设、评价体系完善、硬件设施配套等七个方面详细论述了实施探究式大学物理实验教学所采取的具体措施。

L波段主被动微波协同反演裸土土壤水分

土壤水分是进行干旱监测、土壤侵蚀、农作物产量预测以及地表温度研究的重要参量,利用主被动微波协同的方法提高土壤水分的反演精度是定量遥感发展所面临的重要任务。本文基于土壤L波段微波散射辐射模拟数据集,通过对比分析主被动微波数据对土壤水分含量和粗糙度2个参数的敏感性,提出了基于L波段主被动协同的裸土土壤水分反演算法,算法充分利用了被动微波地表发射率对土壤水分较为敏感,而主动微波后向散射系数对地表粗糙度较为敏感的特点。首先由地表垂直极化发射率和VV极化后向散射系数协同提取地表粗糙度信息,再由被动微波双极化数据结合地表粗糙度信息来估算土壤水分信息。利用SMAPVEX12实验数据集中部分稀疏植被采样点的观测数据对算法进行验证,验证结果显示,土壤水分反演结果与地面实测数据相关性为0.6637,RMSE为0.0607 cm3/cm3。该文反演算法模型系数直接由模拟数据集计算得到,克服了常规经验算法的发展对地表实测数据的依赖性,减小了算法在实际应用中的局限性。

基于被动微波遥感技术的玉米冠层叶面积指数反演

基于玉米冠层结构参数实测数据和Matrix-Doubling(MD)模型构建了玉米出苗期至抽穗期的冠层多波段、双极化微波辐射特性模拟数据库;通过对模拟数据的回归分析得到了玉米冠层在各波段的微波发射率及其与透过率之间的经验关系,并将经验关系应用于0阶微波辐射传输模型;结合土壤发射率模型构建了玉米冠层覆盖地表的微波辐射亮温参数化计算模型,并基于该参数化模型、利用玉米样地微波亮温观测试验数据,采用迭代方法进行了玉米叶面积指数(LAI)的反演。研究表明,LAI反演值与实测值的相关系数r>0.9,说明多波段被动微波遥感数据在植被冠层LAI反演方面具有较大的应用潜力。

基于土壤微波辐射布儒斯特角反演土壤含水率

在利用被动微波遥感技术进行裸露地表土壤含水率(Soil Moisture Content,SMC)的反演中,土壤粗糙度是制约反演精度的最关键因素。该研究利用改进的积分方程模型(Advanced Integral Equation Model,AIEM)进行地表多角度微波发射率的模拟,探索地表微波辐射多角度信息用于提高地表SMC反演精度的可行性。基于不同SMC和不同粗糙度地表多角度V极化发射率数据的变化趋势提取土壤介质布儒斯特角,结果表明,土壤布儒斯特角对SMC具有较高的敏感性,C波段(6.6 GHz)不同含水率土壤的布儒斯特角分布在60°~80°范围内。基于AIEM模拟数据的分析发现,土壤布儒斯特角正切值与SMC具有较好的线性关系,线性拟合决定系数为0.94,均方根误差为0.027cm^3/cm^3,并得到了基于布儒斯特角的裸露地表SMC反演算法。基于模拟数据的算法验证结果表明,算法的SMC预测值与理论值的决定系数为0.95,均方根误差为0.024 cm^3/cm^3。算法在不同土壤粗糙度自相关函数下均表现出稳健的特性,SMC预测精度最大均方根误差为0.027 cm^3/cm^3,最小为0.023cm^3/cm^3。基于布儒斯特角的SMC反演算法利用的是多角度土壤发射率的相对变化而非其绝对数值,该研究为SMC的多角度被动微波遥感提供了一种不同的研究思路。

依托多元化定量考核机制促创新人才培养

中国石油大学(华东)物理实验教学中心在实验教学和实验室管理2个层面,构建了面向学生、实验教师、实验技术人员的多元化定量考核体系,包含大学物理实验课程综合考核体系、教学综合考核体系、实验室管理综合考核体系。多元化考核体系实现了实验教学管理与实验室管理的有机融合,促进了学生、实验教师、实验技术人员等教学参与者的协同发展。在全校各专业大学生中开展物理创新实验培养,集不同专业背景优势,加快大学生创新培养步伐的教学目标得到落实。

L波段土壤等效温度与热红外温度的差异分析及模型构建

利用河北怀来地区2006～2009年的气象观测数据驱动土壤水热耦合(SHAW)模型建立土壤温湿度廓线数据库,计算不同天气条件下逐时的L波段土壤等效温度,分析L波段土壤等效温度与热红外皮肤温度的差异。在Wigneron J P等提出的L波段等效温度计算模型的基础上,分析模型系数的时间效应,提出在土壤等效温度模型中通过引入土壤热红外温度时间序列数据信息以提高模型计算精度的有效方法。4a数据的平均计算精度由RMSE=2.40K提高到RMSE=0.81K,在土壤较干燥的情况下模型计算精度的改善更加明显。

行播玉米不同生长期空隙率模型研究

以垄行结构玉米农作物为例,通过构建玉米平均理念植株进行玉米植株的参数化,解决了不同生长期玉米冠层叶片的空间分布变化问题,构建了适用于全生长期玉米冠层方向孔隙率的计算模型。模型将不同生长期的行播作物的冠层孔隙率计算归纳到同一个近似体质下,以Boolean原理为基础计算冠层的各向孔隙率。通过与RGM模型对不同生长期冠层方向孔隙率计算结果的对比,验证了本模型的计算精度。

大学物理实验O2O教学研究与实践

互联网的高速发展与普及对传统高等教育形成冲击的同时,也为高等教育改革带来机会。为切实提高大学生对物理实验课程的学习兴趣,加强课程在大学生创新能力培养中的作用,中国石油大学(华东)物理实验中心进行了大学物理实验线上线下教学研究与实践,以提升学生的课前预习质量为突破口,以教学网络信息化管理与网络教学资源建设为基础,通过立体化实验室建设扩展了学生的学习时空,借助网络信息化教学平台实现了线上辅助教学与传统实验课堂的有机融合。教学实践表明,学生学习积极性得到改善,实验课堂教学效率以及大学生创新能力提升显著。

北天山长大隧道8km独头掘进通风技术

长大隧道的通风一直都是困扰隧道施工的关键性难题。结合北天山隧道通风实践,介绍了通风系统设计、风量计算及通风设备的选型,并对目前巷道式通风及巷道内污浊空气稀释提出了改进意见,对类似长大隧道通风有借鉴意义。