微波视觉与SAR图像智能解译

高分辨率雷达成像技术和人工智能、大数据技术的快速发展,有力促进了雷达图像智能解译技术的进步。由于雷达传感器本身的特殊性和电磁散射成像物理的复杂性,雷达图像的解译缺乏光学图像的直观性,准确迅速识别分类的需求对雷达图像解译提出了迫切的挑战。在借鉴人脑光视觉感知机理和计算机视觉图像处理相关技术基础上,进一步融合电磁散射物理规律及其雷达成像机理,我们提出发展微波域雷达图像解译的“微波视觉”的新交叉领域研究。该文介绍微波视觉的概念与内涵,提出微波视觉认知模型,阐述其基础理论问题与技术路线,最后介绍了作者团队在相关问题上的初步研究进展。

雷达卫星SAR与防卫气象卫星SSM/I对渤海海冰的观测研究

用雷达卫星 (RADARSAT)合成孔径雷达 (SAR)和防卫气象卫星 (DMSP)特别微波成像辐射计 (SSM/I)在 1 999年 1月 2 3日同一天对中国渤海区域海冰的观测数据 ,进行了主动SAR与被动SSM /I的组合研究 .用一层海冰电磁散射辐射的建模与数值模拟 ,分析了中纬度渤海沿岸海冰的特征性变化 ,提出用SSM/I辐射亮度温度的散射指数、极化指数、极化比率来识别渤海海冰 ;用RADARSAT高分辨率SAR数据 (水平极化后向散射系数 )对渤海海冰物理特征进行识别与分类 .这些特征指数在时间与空间尺度上的相关变化可有效地应用于渤海海冰的监察 .

微波辐射计对月面特征参数的遥感理论模拟

根据现有的多通道被动辐射计技术 ,讨论微波辐射遥感月壤月岩特征参数的几个问题。由半空间非均匀温度、介电廓线分布的耗散介质的月壤模型与WKB方法 ,计算了月壤的多通道微波辐射传输的权重函数与相应的穿透深度。提出模拟多层月壤月岩的多层密集粒子介质辐射传输的一种建模 ,在各有关参数条件下计算了各通道的多层月壤月岩辐射亮度温度。并以此结果为理论观测 ,讨论了月壤厚度等参数反演可予以实施的方法。

结合谱积分加速法的前后向迭代法数值计算分形粗糙介质面的双站散射和透射

本文发展结合谱积分加速法 (SAA)的前后向迭代法 (FBM) ,数值模拟电磁波低掠角入射下任意大小的介电常数分形粗糙面的双站散射 .将电场和磁场积分方程的阻抗系数阵 ,按面上场与电流未知量分类排序 ,形成四个子矩阵 .对每个子矩阵通过FBM/SAA快速消元得到其对角线元素组成的新两元系数阵 ,再通过FBM/SAA迭代计算该两元系数阵的场和面电流 .本方法的计算量和内存均与粗糙面离散剖分产生的未知量同量级 (O(N) ) .本文数值计算了TE、TM锥形波入射下任意大小介电常数分形粗糙面的双站散射和透射 ,并讨论了计算效率与能量守恒 。

月球表面微波主被动遥感的建模模拟与反演

探测月球和其它外星球是我国空间遥感与深空探测的又一轮新课题。研究地球遥感中星载被动遥感辐射计、主动遥感高分辨率合成孔径雷达等如何应用于月球和其它外星球的探测是一项十分有意义的工作。了解月球表层的月壤与月岩的物质状态及其分布,对于月球资源的科学认识、以及未来月球探测、登月与月球开发,以及其它外星球探测均具有十分重要的意义。先讨论微波被动遥感月球表面辐射的模拟和由微波辐射反演月壤厚度。由月球表面数字高程和月壤厚度实测点数据建立月球表面高度与月壤厚度的一种对应关系,构造整个月球表面月壤厚度的试验性分布。根据克莱门汀的紫外可见光光学数据,计算整个月球表面月壤中FeO+TiO2含量分布,给出整个月球表面月壤介电常数分布。由月球表层温度的观测结果以及月壤的导热特性,给出月尘层与月壤层温度随纬度分布的经验公式。在这些条件基础上,建立月尘、月壤、月岩3层微波热辐射模型。由起伏逸散定理,模拟计算月壤低耗散介质层多通道辐射亮度温度。以此辐射亮度温度模拟加随机噪声为理论观测值,按3层模型提出月壤层厚度反演方法。由于高频通道穿透深度小,由高频通道的辐射亮度温度按照两层月尘—月壤微波热辐射模型反演月尘层与月壤层的物理温度。并以此为已知参数,由穿透深度较大的低频通道的辐射亮度温度反演月壤层厚度,对于反演的相对误差也进行了讨论。在研究微波主动遥感方面,提出低空飞行全极化L波段雷达窄脉冲探测月壤层厚与层结构的建议。此时采用一层具有上下随机粗糙界面的有耗介质层月壤层模型,在下垫月岩粗糙界面上有一层随机分布的碎石散射体。推导了包含面散射、体散射,以及面体相互作用7种散射机制的全极化脉冲波Mueller矩阵解。以月壤特征参数(月壤层厚、FeO+TiO2金属含量、介电常数,界面粗糙度、碎石分布等)为函数,用时域Mueller矩阵解数值模拟来验证方法可行性。L波段窄脉冲极化回波波形能用于反演或估算月壤厚度与分层结构。

具有泡沫白帽的粗糙海面的后向散射

本文用迭代法求解离散球形粒子的矢量辐射传输方程和随机粗糙界面的边界条件，得到了强风驱使下产生泡沫白帽散射粒子的双尺度随机粗糙海面模型的后向散射。利用修正的Ｃｏｘ和Ｍｕｎｋ的海面大尺度起伏概率密度函数和Ｐｉｅｒｓｏｎ的海面波高谱，得到了后向散射的数值结果，定量地给出了后向散射和风场大小、方向、视角、极化等特征参数之间的函数关系，并与实验数据进行了很好的比较和讨论。

人工神经网络模型反演植被生物量参数

该文利用 1988年小麦生长期中生物量参数和微波 (10 2GHz)主被动遥感实测数据 ,作为输入输出I/O矢量对 ,训练人工神经网络为参数反演模型。然后用 1989年小麦生长期中微波主被动遥感实测数据和该神经网络模型 ,来反演其生物量参数在整个 1989年生长期中的变化。

火星探测的微波遥感技术

从微波遥感的角度出发,综述目前国际上对火星的探测现状,列出对微波遥感探测有影响的火星表层土壤、岩层的结构、分布及其介电特性等参数的已有研究结果,分析对火星地壳表层水(或冰)存在可能性及其分布状态的研究动向.结合地球表面微波遥感技术的最新进展,提出用主动与被动微波遥感探测火星表面浅层土壤物质状态和分层结构的可行性分析,初步研讨了火星表层是否有水(或冰)存在的探测方案.

星载微波ERS-1和多通道SSM/I观测冰雪的相关性和多层随机介质的数值模拟

该文研究了星载微波ERS－1散射计和多通道SSM／I辐射计在格陵兰岛、西伯利亚和阿尔卑斯山等地观测到的后向散射和热辐射数据，论证了同一地区同一时间段内ERS主动散射计和SSM／I被动辐射计观测数据的相关性。用冰雪覆盖区域的主被动遥感数据的比较，阐述了主被动联合多通道分析方法有利于监视和分析复杂地表在时间和空间尺度上的变化。该文用多层强起伏随机介质的后向散射模拟ERS数据，用多层密集散射粒子介质的辐射传输模拟SSM／I数据。讨论了后向散射与热辐射数值模拟结果的相关性，以及与星载微波遥感器实际观测结果的比较。

新世纪高职英语教学面临的问题和对策

要适应社会发展的需要,提高教学质量和效果的关键在于教学改革。高职院校应根据其教学目的、要求和学员的特点,更新教学观念,改革英语教学模式,体现高职特色,培养学生实际运用语言的能力。

星载微波SSM/Ⅰ遥感在中国东北华北农田的辐射特征分析

本文研究了星载微波ＳＳＭ／Ⅰ１９９６年在中国东北华北平原农田上７个通道辐射亮度温度（ＴＢ）的遥感数据，提出用几个通道ＴＢ组合的散射指数和极化指数来分析中国平原地区农田的微波辐射特征，及其随生长季节的时间性变化。星载ＳＳＭ／Ⅰ数据可以监视农作物的生长和平原地区地面湿度的变化。本文还给出了大气和农作物地表矢量辐射传输的数值模拟结果。

散射辐射组合系统对造波水面的观测研究

介绍了新研制的Ｘ波段散射计辐射计组合系统，利用这一组合系统进行同时同地相继观测，得到ｖｖ，ｈｈ，ｈｖ多极化的后向散射系数σ０ｐｑ（ｐ，ｑ＝ｖ，ｈ），ｖ和ｈ极化的辐射亮度温度ＴＢｐ（ｐ＝ｖ，ｈ）。为模拟海面风场驱动起伏海面，利用室内人工造波池，在机械驱动下产生给定波谱的随机性或周期性起伏水面。用该散射计辐射计组合系统观测多角度与多种起伏高度时的σ０ｐｑ－ＴＢｐ。并用双尺度随机粗糙面散射辐射理论模型，数值地模拟计算起伏水面的散射与辐射，与实验结果进行了比较与分析，为海面主被动联合遥感提供了一个室内模拟实例研究。

多模式遥感智能信息与目标识别：微波视觉的物理智能

多模式高分辨率合成孔径雷达(SAR)的发展,对天空地海环境目标信息感知与特征获取提出了新的挑战,空间遥感大数据与人工智能信息技术的交叉是自动目标识别(ATR)一个新的研究方向与重大应用领域。该文提出,在电磁波与目标相互作用的物理背景下进行人工智能信息技术的研究,即“物理智能”,以发展在人眼不能识别的电磁频谱上形成信息感知的“微波视觉”,实现多模式遥感智能信息与目标识别。该文主要内容基于作者2019年8月15日在“雷达学报第五届青年科学家论坛”上的学术报告。

一层非均匀随机取向非球形粒子的全极化散射

本文推导了非均匀随机取向非球形粒子散射矩阵的各个元素,得到了矢量辐射传输方程中非对角化的消光矩阵,以及相矩阵。用矢量辐射的积分方程和Mueller矩阵,计算一层非均匀随机取向非球形粒子的全极化散射,讨论了任一极化的同极化和去极化后向散射系数、极化度,VV和hh波之间的相位差,及其与各有关参数的定量的函数关系。

用角相关函数识别随机粗糙面上散射目标的有限元解法

研究随机粗糙面上有散射目标时散射场求解的有限元数值方法．并提出用散射场角相关函数在非记忆线上的增强，来识别粗糙面上散射目标的存在。给出了随机粗糙面上无散射目标和有散射目标时散射场角相关函数的特征性变化。

星载微波SSM/I对南中国海海面遥感的辐射特征及其风场反演

研究了星载微波DMSPSSM／I对南中国海海面遥感数据的定量辐射特征．与现有的经验性统计反演不同，本文用37GHz垂直和水平极化两个通道的辐射亮度温度，提出了物理意义明确，又易于计算和参数标定的海面风速反演公式．海面风速及演结果与现有的海面浮标风速观测记录作了很好的比较．这一方法应用于南中国海海面风速的反演，得到了南海海面风速在空间和时间尺度上的分布和变化．

星载微波ERS-1和多通道SSM/I观测海洋的相关性和随机粗糙面复合模型的数值模拟

欧洲遥感卫星（ERS）和美国防卫气象卫星计划（DMSP）空对地微波遥感是当今研究全球大气地表微波散射辐射和反演地球物理与水文参数的主要数据来源．本文研究了ERS－1散射计和SSM／I多通道辐射计在中国海域观测到的后向散射和热辐射数据，论证了同一地区同一时间段内ERS主动散射计和SSM／I被动辐射计观测数据的相关性．用海域主、被动遥感数据的比较，阐述了主、被动联合多通道分析方法有利于监视和分析复杂地表和海面在时间和空间尺度上的变化．用带泡沫散射层的双尺度随机粗糙面的复合模型计算后向散射和热发射，用以数值模拟ERS和SSM／I数据．并讨论了后向散射与热辐射数值模拟结果的相关性，以及与星载微波遥感器实际观测结果的比较．

星载微波SSM/I对中国西北沙漠地区遥感数据的辐射特征分析

该文研究了星载微波SSM/I对中国西北沙漠地区辐射亮度温度(T_B)遥感数据的辐射特征,给出了西北沙漠某些地区SSM/I各通道T_B1995年全年的变化,1993年和1996年37GHz垂直和水平极化两通道T_B的极化指数5月份全月平均值的空间分布及其差异值的比较。用大气辐射传输计算模拟了沙漠在SSM/I各通道上的T_B,其中包括大气水汽、地面粗糙、植被覆盖等参数的影响。为星载微波对沙漠遥感的辐射特征研究提供了一个分析方法和应用实例。

星载SSM/Ⅰ微波遥感渤海海冰的辐射特征分析

根据我国渤海区域星载微波遥感ＤＭＳＰＳＳＭ／Ｉ１９９４～１９９６年的观察数据的研究，指出现有的星载微波遥感海冰的数据标定和验证ＴＢＩ和ＯＳＩ算法是不适用的。用２２和８５ＧＨｚ的散射指数ＳＩ和１９ＧＨｚ的极化指数ＰＩ，讨论了渤海区域海冰的主要辐射特征，用矢量辐射传输理论数值模拟了ＳＩ、ＰＩ与海冰覆盖及其厚度变化的定量关系，用ＳＩ－ＰＩ图规划了渤海区域性海冰的识别方法，给出了渤海海冰的空间分布及其辐射特征的时间序列变化。

ALOS SAR图像2EM-MRF方法自动检测2008年5月中国汶川地震区域三类地表变化

用2008年5月12日四川汶川地震前后的星载ALOS合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像,提出双阈值极大期望与Markov随机场方法(two thresholds expectation maxi-mum and Markov random field,2EM-MRF),以北川县地区为例,自动检测这次地震导致地表变化而产生散射增强、减弱、不变的3类特征区域,作为地震区域地表变化的自动划分归类.借助GoogleEarth地形图工具,可即时多视角动画地展示地震产生的地表变化区域状况.识别结果也与可见光照片作了对照与分析.研究表明,建立高分辨率全极化SAR多源与多时相遥感与对地观测是全天候监测自然灾害的有效手段,本方法可有进一步的延伸.