利用多时相Landsat近红外波段监测冬小麦和苜蓿种植面积

随着农业产业结构的调整,农作物的种植面积和分布有了较大的时空变化,必然对环境、生态和政府决策产生影响。由于近几年北京及其周边地区苜蓿种植面积大量增加,在利用遥感进行土地利用调查和更新时,原来提取冬小麦的一些方法受到苜蓿的干扰,使精度降低。该文主要探讨针对春夏季作物进行监测和面积提取的方法。通过从4月到6月初的地面测量的小麦和苜蓿的4个时期的光谱发现,初期小麦和苜蓿的差异很小,而后期差异增大,尤其在近红外波段处差异最大,5月下旬到6月初是区分小麦和苜蓿的最佳时期。但5月到6月期间不同地块苜蓿的刈割时间不一致,使小麦和苜蓿在单个时相的影像中难以区分。利用3个时相的Landsat近红外波段合成的假彩色影像图很容易区分冬小麦和苜蓿,并能判断苜蓿的刈割时间,经地面验证,该方法分类精度高。且只使用不同时相的一个近红外波段,将大大节约成本和提高处理速度,受薄云和气溶胶的影响小。

近红外波段二类水体悬浮物生物光学反演模型研究

通过野外高光谱仪对二类混浊水体进行光谱测量,分析了400～1200nm范围内的水体光谱特性。显示高浓度悬浮物含量对水体总的反射率贡献较大,在近红外波段处的808和1067nm存在较为明显的悬浮物反射峰。基于对水体固有光学特性参数在近红外波段范围内的简化条件,建立了反演悬浮物浓度的生物光学模型经验公式,并通过与线性和指数反演公式的对比,进行了模型反演精度评价。分析结果表明,基于近红外波段的生物光学模型反演精度较高,可有效地提取二类混浊水体的悬浮物浓度信息。

可见光-近红外波段土壤水分含量偏振光谱响应变化研究

通过在350～2 500nm波段范围内对不同水分含量的土壤进行偏振光谱测试与分析,确定土壤偏振光谱数据与水分含量之间的关系,研究土壤水分含量对偏振光谱的响应与变化,并确定最佳土壤含水量偏振光谱预测模型。结果表明,微分偏振光谱模型的精度要高于偏振光谱模型和吸光度模型,且模型均呈现拐点含水量,发现不同偏振状态下的拐点含水量均在30%附近,具有一定的规律性。

近红外波段石英晶体旋光率的测试研究

具有自然旋光性的石英晶体是最重要的光学材料之一。在利用其进行实验研究和设计制作光学元器件时,准确地知道石英晶体在所使用波长下的旋光率是必要条件。目前,还没有资料给出石英晶体在近红外波段的旋光率。设计了利用可调谐激光器和双光路检测方法构成的测试系统,准确地测得了石英晶体在850nm、1310nm和1550nm三个波段的旋光率。利用实验数据求得了Sellmeier方程中的常数,并构建了近红外波段的Sellmeier方程。由该方程给出的旋光色散曲线,在上述3个波段均与实验曲线很好吻合,并与光学手册中1342nm和794nm对应的旋光率完全一致,证明了实验结果的可靠性。实验结果为今后石英晶体在近红外波段的实际应用提供了数据支持。

石英晶体双折射率紫外至近红外波段色散特性实验的研究

介绍了偏光干涉测量石英晶体双折射率色散特性及其相关数据处理方法。利用偏光干涉光谱极值点的精确判断,完成极值点波长对应的材料的双折射率的测量,获得了紫外至近红外光波段石英晶体的最大双折射率与波长关系离散的数据曲线,经多项式拟合数据处理,进而得到任意波长的双折射率函数关系式。此方法对其它各向异性晶体材料的双折射率色散特性的研究同样适应。

可见光/近红外波段多波长皮秒激光研究

针对多波长皮秒激光覆盖谱段较窄、近红外波段激光较难生成等问题,基于受激拉曼散射效应,构建了一套实验系统,采用重频1 k Hz、波长532 nm皮秒激光泵浦KGd(WO4)2晶体,运用聚焦激光束泵浦、泵浦能量优化耦合等方法,实现了可见光、近红外波段多波长皮秒激光的生成,生成七阶斯托克斯光和六阶反斯托克斯光,覆盖谱段415~800 nm,输出总功率达到1.76 W.该研究成果可应用于新型皮秒激光源的研发方面.

光学和近红外波段的大气群折射率差理论公式

中性大气折射延迟是激光测距技术的主要误差源.本文基于国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)1999决议推荐的光学和近红外波段的大气折射率差理论模型,在Mendes(2004)理论的基础上,对某些理论公式进行了重新推导,给出了大气折射率差静力学和非静力学分量的实用表达式.推导出了大气折射率差的级数展开式,并保留至波长的负6次方项;同时在水气引起的折射率差上加上了频率改正项.计算发现,水气项中的频率改正对折射率差的贡献是不可忽略的.本文工作可为空间大地测量,特别是激光测距技术的研究提供一定的参考和依据.

高分辨率静止轨道遥感卫星可见光及近红外波段邻近效应建模及分析

结合高分辨率静止轨道遥感卫星的特点,通过对已有研究方法的适当改进,给出了基于大气辐射传输机理的高分辨率静止轨道遥感卫星可见光及近红外波段的点扩散函数(Point-spread Function,PSF)模型,并进行邻近效应分析预研究。文中对邻近像元到目标像元距离、邻近像元范围(区域)、观测天顶角、气溶胶光学厚度及其散射相函数的非对称因子等因素对邻近效应的影响进行了系统地实验,并对各因素的影响机制进行了一定分析。结果显示,邻近像元对目标像元入瞳处辐亮度的贡献最高可达2.3%左右。故在对该类型遥感卫星进行大气影响分析、成像模拟、大气校正时考虑邻近效应是必要的。

近红外波段透雾能力量化分析

通过采用满足靶面最低照度要求来衡量成像作用距离；利用辐射传输软件Pcroodwin分别计算了可见光波段（0．35～0．76μm）和近红外波段（0．7—1.1μm）光学系统透过率，并在考虑球表面照度、目标反射系数、大气衰减、光学系统相对孔径等多项指标和影响因素后，对2个波段成像系统的作用距离进行了对比；利用作用距离对近红外波段的相对于可见光波段的透雾能力进行了量化，并搭建实验模型进行了相关验证。

海中气泡对近红外波段遥感反射比的影响

海中气泡在上层海洋无处不在,风浪破碎是其主要成因,它们对光的后向散射具有较强的作用。基于Mie散射理论和遥感反射比模型,计算了不同浓度海中气泡对近红外波段遥感反射比的贡献,及其对气泡浓度N0和叶绿素a浓度[chl-a]的响应。海中气泡考虑了清洁气泡和附着有机物膜气泡两种情况。计算结果表明,大多数情况下海中气泡引起的近红外波段遥感反射比相对变化较大,最大可达30多倍(N0=107m-3,[chl-a]=0.05 mg/m3、附着有机物膜气泡的情况)。而且,气泡浓度越大、叶绿素a浓度越低,海中气泡对近红外波段遥感反射比Rrs(NIR)的影响越大。仅当N0=105m-3时清洁气泡对近红外波段遥感反射比的贡献可忽略不计。因此,当海中气泡存在时,基于暗像素假设(即假设近红外波段反射比为0)的海色遥感大气校正算法需要修正海中气泡的影响。

气溶胶对利用近红外波段反演CO_2浓度精度的影响研究

近红外波段CO_2浓度反演误差主要与气溶胶散射作用引起的吸收光程改变量难以精确估计有关。此外,不同的气溶胶模式及下垫面反射率条件下吸收光程改变量也不尽相同。针对不同气溶胶模式条件下,忽略气溶胶散射对CO_2浓度反演精度的影响进行分析。研究发现,对乡村型、对流层型和海洋型气溶胶来说,忽略气溶胶散射效应,在暗地表时(反射率<0.1)会导致CO_2浓度反演结果低估;当地表反射率超过0.1后,CO_2浓度反演结果均为高估,且随地表反射率的增加,反演误差增加。对城市型气溶胶模式来说,忽略气溶胶影响均会导致CO_2浓度反演结果低估,随地表反射率增加,反演误差递减。在典型观测几何下,地表反射率(1.6μm)和气溶胶光学厚度(0.55μm)在0.1~0.3范围内时,忽略气溶胶影响,城市型、海洋型、乡村型以及对流层气溶胶分别会引入-0.1%^-0.5%、0.22%~1.92%、0.09%~1.46%及0.02%~0.45%的反演误差。在利用GOSAT观测光谱对XCO_2(干燥空气下CO_2平均混合比)进行反演时发现,相比GOSAT发布结果(389.814ppm,1ppm=10^(-6)),基于地基实测气溶胶特性数据的XCO_2反演结果(390.95ppm)与地基观测结果(390.737ppm)有更好的一致性。

一种改进的近红外波段悬浮物生物光学反演模型

在分析固有光学参数和表观光学参数之间关系的基础上,提出一种提高悬浮物浓度的反演精度的算法。本文算法细化单位散射系数曲线的斜率s’值,并将b'bp(λ)×b*p(λ)视为一个一定数值范围内的变量,其中b’bp(λ)为波长λ处的悬浮物后向散射概率,b*p(λ)为悬浮物的单位散射系数。以太湖为实验区,进行了水体野外实测,获得了遥感反射率、吸收散射系数、后向散射系数、悬浮物浓度等必要参数。利用本文改进算法反演悬浮物浓度的平均相对误差绝对值为22.58%,均方根误差为13.12mg/L,均小于已有研究中将涉及的相关参数看做单一定值时,取得的平均绝对误差(44.78%)和均方根误差(31.57mg/L)。

基于近红外波段玉米叶绿素含量最佳预测模型研究

为了进一步探究近红外波段玉米光谱反射率与其叶绿素含量之间的关系,笔者采用线性和非线性法对玉米叶绿素含量与近红外波段光谱反射率及植被指数之间的关系进行分析,建立叶绿素含量最佳预测模型。结果表明:在近红外波段,光谱反射率与玉米叶绿素含量的相关性较大;叶绿素含量与RVI(R1001/R760)、RSI(R765/R720)、NDVI(R990-R760)/(R760+R990)、NDSI(R813-R763)/(R813+R763)、CCI(D794/D763)等植被指数均达极显著相关,其中与NDVI的相关性最大,为0.91。基于近红外波段的植被指数建立玉米叶绿素含量预测模型中,采用RVI、RSI、NDVI、NDSI所建的二次多项式模型其决定系数R2均高达0.75以上。采用990、760 nm处的归一化植被指数NDVI建立的二次多项式为玉米叶绿素含量最佳预测模型,其具有最大决定系数(R2=0.855),较小RMSE(2.433)和RE%(0.61%),为利用高光谱信息反映玉米生长状况的叶绿素信息提供了基础。

可见近红外波段碲镉汞材料光学常数测定与宽谱增透设计

将碲镉汞(Hg_(1-x)Cd_xTe)红外焦平面器件衬底去除后,其响应波段可拓展到可见光波段,在高光谱成像应用中可显著减小系统的尺寸和重量,对光电探测系统的小型化和微型化具有重要实用价值.而明确碲镉汞材料在可见近红外波段的光学常数,对碲镉汞器件在这一响应波段的性能研究具有重要意义.分别测量了不同组分碲镉汞材料的椭圆偏振光谱,拟合得到了其在400~1 600 nm波段范围内的光学常数值,并利用反射光谱对获得的光学常数进行了验证.采用这些碲镉汞外延材料光学常数测量值,并选用Zn S和YF3分别作为高低折射率的增透膜材料,针对不同响应波段的背入射可见近红外碲镉汞焦平面器件,设计了不同的宽谱增透膜系,响应波段范围内的平均透过率高于90%.

近红外波段光子晶体的微细加工方法研究进展

光子晶体及其在光电子领域的应用是目前国际上的研究热点之一,是一种新型的光电子功能材料。在近红外光通讯领域中,光子晶体(对应光子晶体晶格常数为亚微米)有非常重要的应用,可以制作许多以前所不能制作的高性能光学器件。如何制备用于光通讯领域的光子晶体越来越引起广泛关注。本文综述了近红外波段光子晶体的微细加工制备方法的研究进展。

ADS40近红外波段遥感影像分类方法

针对传统的基于像元的分类方法的不足,结合ADS40近红外波段遥感影像的分类过程,简要介绍了面向对象的分类方法,并将其与传统的基于像元的方法进行了比较。结果表明:面向对象的方法不仅能够有效地避免"椒盐"现象,还能大幅度提高分类精度。

一维Si/SiO_2光子晶体在近红外波段滤波特性研究

设计了一种结构为(Si/SiO_2)~ND(Si/SiO_2)~N的一维光子晶体滤波器,利用传输矩阵法,理论模拟了其在近红外波段的滤波特性。通过比较两种不同缺陷层材料Si与SiO_2发现:低折射率缺陷SiO_2的结构透射峰的峰值更高;当缺陷的厚度增加时,透射峰的半高宽和峰值能够保持稳定。对于两种缺陷材料的结构,在缺陷厚度保持不变时,随着入射角的增加,TE模式下禁带短波长处的禁带边沿蓝移量大于长波处,禁带中透射峰的峰值降低且半高宽减小;TM模式下禁带长波长处的禁带边沿蓝移量大于短波处,半高宽增加,且入射角度从0°到60°变化时可有效增加透射峰高度。本研究分析缺陷层厚度和入射角度两种调谐方式对于近红外波段滤波性能的影响,为近红外波段光子晶体滤波器的应用提供了理论依据。

近红外波段的金属纳米腔激光器

无论是从科研视角来研究激光器和腔体还是为了实现低功率应用的小型优质激光器,纳米腔激光器都引起了人们极大的兴趣。目前,利用光子晶体纳米腔将光局限在波长尺度范围内的研究已有报道。在金属腔体中甚至还可以将光局限在体积尺寸小于波长尺度的范围内。然而,普遍认为,金属纳米腔抑制了激光工作时的高损耗。最近,我们报道了填充有电激励半导体的金属纳米腔的受激辐射现象。重要的是,这些装置的制作方法能够使激光器更加小型化。特别是,利用我们的工艺技术可以实现尺寸远小于衍射极限的金属-绝缘体-金属(MIM)波导结构。本文给出了MIM波导的实验结果。理论上存在可以将MIM波导结构的半导体增益介质的尺寸减小到几十纳米的可能性。最后,验证了最新的制作MIM波导结构的结果。

同时获取可见光和近红外波段太阳黑子高分辨率图像——光电所太阳自适应光学技术研究取得新进展

据www．ioe．ac．cn网站报道，7月9日，中国科学院自适应光学重点实验室太阳自适应光学研究小组，在云南天文台1m红外太阳塔上，同时获得了可见光波段和近红外波段的太阳黑子高分辨率自适应光学校正图像，为突破太阳多波段高分辨率同时成像奠定了技术基础。这是该小组继2011年3月获得近红外波段太阳黑予和米粒结构高分辨率自适应光学校正图像后的又一重要进展。7月16日，该小组申请项目“云南天文台1m红外太阳塔自适应光学高分辨力成像技术研究”获得2011年国家自然科学基金天文联合基金重点项目支持。

基于近红外波段的卫星遥感影像真彩色优化合成

为了快速获取准确的自然资源要素,提高河南省自然资源遥感影像专题分类信息提取的精度,主要讲述一种通过VC++和GDAL/OGR进行软件开发,引入近红外波段参与卫星遥感影像真彩色优化合成的算法,通过实验选取融合后不同卫星影像进行真彩色优化合成处理。结果显示,融合后的植被、水体、地物类别清晰可辨,可提高专题要素解译效率和精度,为自然资源分类提取提供参考。