基于GMI数据的植被荧光反演研究

太阳诱导叶绿素荧光直接指示植被生理状态,而植被作为重要的碳汇,若能利用温室气体卫星遥感数据反演出植被叶绿素荧光,则对于分析大气温室气体源、汇具有重要意义。利用氧气吸收线拟合法,基于GF-5卫星“大气主要温室气体监测仪(GMI)”及美国OCO-2遥感数据,针对亚马逊森林、撒哈拉沙漠和非洲草原地区2019年1月和7月GMI卫星遥感数据开展了叶绿素荧光反演研究,并将结果与OCO-2数据荧光产品进行对比分析。反演结果表明:以OCO-2荧光产品为基准,在三个研究区域的两个研究时段内,GMI数据能够较好地反演叶绿素荧光强度。

大气环境监测卫星双偏振仪器校飞验证

同一卫星观测平台上的不同偏振遥感器,可通过数据融合获取更高质量的探测结果。基于该设想,搭建了由高精度偏振扫描仪(POSP)和同时偏振相机(SIPC)构成的同平台偏振仪器航空验证系统,并完成了飞行实验。文章系统阐述了其系统构成、数据预处理、视场匹配和交叉定标方法,评估并展示了部分航空验证结果。结果表明:POSP和SIPC视场匹配误差约为0.12个POSP像元;通过偏振交叉定标、均匀陆地地表这2个仪器辐亮度偏差为2.54%,偏振度偏差为0.013,验证了双偏振仪器探测数据的有效性和交叉定标的可行性。为星载偏振交火探测系统设计、数据预处理、偏振交叉定标方法和在轨应用评价等提供了依据和支持。

星载“偏振交火”传感器设计及初步在轨应用

针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题,系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型,开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件,装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基础上,系统论述了载荷工程的实现方法和在轨应用方法,初步展示和评估了在轨应用效果。在轨初步应用结果显示:双偏振载荷间能够实现稳定交火工作,视场匹配精度优于0.077 POSP像元;基于L1级数据初步开展了双偏振载荷间的辐射和偏振交叉定标/验证,共有波段拟合优度(R2)分别达到0.999和0.993;基于“偏振交火”载荷观测数据融合反演的近地表PM_(2.5)与地基网络监测结果的相关性为0.684,偏差落在期望误差(EE)范围内的比例为88.36%。初步在轨结果达到了预期应用目标,显示了“偏振交火”方案在气溶胶污染监测方面的应用潜力。

黄海海域气溶胶光学厚度测量研究

了解海洋上空大气气溶胶的变化情况具有重要的科研和应用价值。本文在讨论了太阳辐射计的标定、大气气溶胶光学厚度的计算和Angstrom参数的计算等问题的基础上,介绍了利用多波段太阳辐射计对黄海海域气溶胶光学厚度的洲量和研究。测量结果表明黄海海域大气气溶胶主要由自然来源的气溶胶构成,气溶胶光学厚度在0.1左右,光学厚度的日变化和逐日变化不大, Angstrom波长指数约为1.2,大气混浊度指数在0.05左右。

云底高度的激光云高仪、红外测云仪以及云雷达观测比对分析

为了比较几种自动化测云仪器的性能,中国气象局气象探测中心在南京信息工程大学的气象探测基地首次组织了一次为期近5个月的比对试验,试验仪器包括四台激光云高仪、两部红外测云仪、一台全天空成像仪以及一部毫米波云雷达。对其中大部分仪器取得的三个月云底高度数据进行了初步分析,结果表明:三台激光云高仪测量结果比较一致;两部红外测云仪在测量低云时一致性稍差;云雷达与激光云高仪测量的最低层云底高度数据一致性较差,但与红外测云仪的测量结果匹配较好。

祁连山区云光学特征的遥感反演与云水资源的分布特征分析

利用Terra和Aqua卫星上载的MODIS探测器接收资料和祁连山区及周边气象台站6 h降水量资料, 应用6S辐射传输模式和Mie模式, 针对2002-2005年以来的18次大范围云覆盖的祁连山区, 反演了云的光学厚度、云粒子有效半径以及云液态含水量等参数, 结合地理信息系统分析了其随海拔高度变化的分布特征及其与地面降雨量的关系. 结果表明： 祁连山区云的光学厚度、云粒子有效半径以及云液态含水量分布受地形影响具有显著的地域差异, 最大值分布在海拔4 300 m以下的山区, 是云水资源丰富区和易降水区; 云宏观特征参数与地面6 h降水量成正相关关系, 产生降水概率较大的云光学厚度在8～20之间, 云粒子有效半径在6～12 μm之间, 云液态含水量在0.04 g·m^-3就能产生降水. 祁连山区云液态含水量可高达0.15 g·m^-3, 表明山区云水资源具有很大的开发潜力.

基于6S模型从MODIS图像反演陆地上空大气气溶胶光学厚度

本文描述了一种以MODIS图像反演陆地大气气溶胶光学厚度的算法,它是基于6S大气辐射传输模型计算的查找表(LUT),并利用地面的暗目标自动反演陆地大气气溶胶光学厚度的方法。利用该算法给出了我国江西省中部地区的2001年10月19日550 nm波长的平均大气气溶胶光学厚度(0.19),这与从国家气象档案馆获得的该地区的气象能见度计算结果有较好的一致性。

航空多角度偏振辐射计的偏振定标

研究了航空多角度偏振辐射计的辐射定标方法,以消除其自身引入的偏振效应,提高偏振辐射计的测量精度。首先,根据引入仪器偏振效应的主要因素推导了含定标系数的仪器探测方程,由仪器在0°和90°两个状态下对同一信号的探测方程求解了定标系数表达式,并设计了仪器分别处于两个状态下获取信号、求解定标系数的定标方法。最后,分别针对非偏振光源和完全线偏振光源的测试数据求解了所有的定标系数,使用可调偏振度光源验证了偏振定标结果。结果显示,该仪器偏振测量精度不低于0.5%,满足仪器精度指标要求。

基于MODIS数据的海上气象能见度遥感光谱分析与统计反演

重点分析了不同等级能见度过程在MODIS36通道中的谱特征及与能见度的相关性，并对能见度进行了光谱统计分析。经去云处理后，对多点测站的相关分析发现：能见度因子和ch1，3，4，8，16，24，25，29～36的辐射和反射率存在很好的相关性(置信度达90％以上，相关系数≥0．8)，进一步的通道筛选和压缩对能见度的反演有重要意义。典型个例分析发现低能见度与高能见度天气过程存在较明显的光谱辐射和反射差异，可用于低能见度的识别。

气溶胶粒子消光效率因子的特性研究及尺度谱的拟合

本文利用Mie散射理论,计算出单个球形粒子的消光效率因子Qext,分析它随半径r变化的特性。利用消光效率因子计算出Junge型气溶胶消光系数与波长的关系,并算出Deirmendjian型气溶胶的5种波长消光系数比值表(波长分别为355 nm、532 nm、683 nm、1064 nm、1560 nm),根据此表就可拟合出气溶胶的尺度谱。

大气散射辐射偏振特性测量研究

大气散射辐射偏振特性测量是研究大气光学和物理特性的有效手段之一。利用PVF021型光谱偏振辐射计,以合肥地区大气为例,通过野外地基测量,获取了大量不同时空的大气光谱偏振数据,对它们处理和分析,可以得到大气偏振特性的时空分布信息。此项工作为反演大气参数、建立大气散射辐射偏振特性模型提供素材。

车载测污激光雷达测量大气气溶胶光学特性

本文介绍了运用激光雷达技术探测大气气溶胶消光系数的方法,给出了AML-1车载测污激光雷达的结构和技术指标,并对一些典型结果进行了分析。

基于MODIS资料反演海上能见度的经验模型

利用2002年10月～2003年8月的中分辨率成像光谱数据MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）和华南沿海及海上能见度观测数据，对华南海域连续的、长时间序列的能见度遥感监测和定量反演进行了试验。将MODIS影像分为：晴空（Ⅰ）；雾和低云（Ⅱ）；有降水积云（Ⅲ）和其它（Ⅳ）4类，并按照通道间相关性最小和与大气水平能见度相关最大的原则进行通道筛选。初步分析表明，水平能见度确实与MODIS卫星表观反照率存在一定的函数关系。在此基础上，对每一类进行通道筛选和特征因子提取，建立分类的反演经验模型进行大气水平能见度的遥感反演。并与观测结果进行了比较。结果表明，在Ⅰ和Ⅲ类大气状况条件下，能见度的反演结果较好（相关系数分别达到0．6和0．9，远大于95％信度检验水平），而大气状况较为复杂的Ⅱ类反演精度较低，相关系数只有0．5（仅达94．2％显著性检验水平）。由此可见，对于海上下垫面均一、而大气状况复杂的遥感反演问题，根据大气状况分类简化的统计反演是较为有效的1种方法。同时，对大气的辐射消光特性的了解和MODIS通道特性的分析，也是决定反演结果的重要因素。

中国部分典型地区气溶胶光学特性观测

利用DTF型太阳光度计在我国几个典型城市地区较长期观测得到的资料,分析了不同地区气溶胶光学厚度日变化和季节变化特征,得到了各地区观测期间日均值、月均值和季节值的变化。结果显示,观测期间丽江地区气溶胶光学厚度最小,大气较洁净,大气中以细粒子为主;其次是张北;喀什和合肥地区气溶胶光学厚度都较大,但喀什、张北多以粗粒子为主,合肥多以细粒子为主。各地区都在春季气溶胶光学厚度较大,冬季最小。喀什的气溶胶光学厚度值多集中在0.15到0.7之间,张北多集中在0.08到0.4之间,合肥多集中在0.2到0.75之间,丽江多集中在0.01到0.1之间。各地区气溶胶光学厚度和ngstrm波长指数频率分布基本呈高斯分布,气溶胶光学厚度峰值分布由高到低依次为合肥、喀什、张北、丽江,ngstrm波长指数由高到低依次为丽江、合肥、张北、喀什。

基于小靶标法的星载CCD相机MTF在轨检测研究

星载CCD相机成像质量在轨检测关系到卫星遥感数据的应用和未来卫星遥感器的发展,合理、有效和实用的方法是获取可靠检验结果的重要保障。在传统的刃边法基础上,介绍并验证了一种新的点靶标方法。点靶标方法具有即适用于较高分辨率卫星遥感器的检验,同时也满足对较低分辨率检验的特点。

地表温度-植被指数特征空间干旱监测方法的改进

Ts-NDVI特征空间干旱监测方法易受地表及卫星观测状态的影响,干、湿边不稳定,该文提出了用多年同期卫星观测数据改进的方法,首先,针对某观测期,分别构建每年的仅基于当年卫星数据的单一时段特征空间,然后,分别用最大、最小值合成法,在已构建的各年单一时段特征空间的干、湿边中提取不同植被指数应对的最大、最小地表温度,合成各年通用的Ts-NDVI特征空间的干、湿边。用TERRA-MODIS数据、降水量及SPI进行试验和验证,表明该改进方法不改变像素的实际观测值,不依赖地面辅助数据,增强了Ts-NDVI特征空间的稳定性,比改进前特征空间能更准确的反映地表干湿状态,与监测同期及前期总体降水都密切相关。

光学积雪遥感研究进展

积雪在全球水文和气候变化中扮演着十分重要的角色。利用遥感技术进行积雪监测已有40多年的研究历史,在雪盖制图、雪深反演、冰雪反照率等方面发展了一系列的算法及产品。其中,光学遥感以其高时空分辨率的特点在积雪监测中得到了非常广泛的应用。随着对地观测系统(Earth Observation System,EOS)的发展,以及国产环境卫星的陆续升空,越来越多的遥感数据被应用于积雪监测,遥感技术势必在积雪监测领域发挥更加重要的作用,为模拟地球辐射平衡、地表水文研究、全球变化等提供丰富的数据资料。

太阳光与月光对曙暮光偏振模式的影响

为研究曙暮光时分天空的偏振模式,确定了太阳光偏振模式与月光偏振模式在曙暮光时分天空偏振模式形成中所起的作用。首先基于Rayleigh散射理论,运用matlab对太阳光与月光的偏振模式进行仿真,分析二者的差异性;接着利用成像式全天空测试系统对曙暮光的偏振模式进行测试,获取了晴朗天气下曙暮光偏振模式分布图;最后将测试结果与太阳光和月光偏振模式分别进行对比,基于中性点位置、中性点数量和子午线方向确定了太阳光与月光对曙暮光偏振模式的影响。结果表明:曙暮光偏振模式测试分布图与太阳光偏振模式理论分布图更加接近,证明了太阳光偏振模式在曙暮光时分天空偏振模式的形成中起主要作用。

厦门海域气溶胶光学特性的观测研究

在讨论了太阳辐射计标定的基础上,介绍了利用多波段太阳辐射计对厦门海域气溶胶光学厚度的测量。研究测量结果表明厦门海域气溶胶的Jungle参数是3.0017,它具有大陆模式的特性。

迈克尔逊风场干涉仪基准光程差及步长误差容限分析

迈克尔逊干涉仪风场探测是在一定的基准光程差的基础上,通过动镜步进或四分区镀膜的方法,获得一个波长范围内步进间隔为λ/4的四步干涉强度.在此过程中存在的基准光程差误差及步长误差将对结果产生影响.对在一定的结果不确定度允许范围内的误差变量的容限值进行了讨论.在可以预知的误差存在情况下的精确结果的得出给出了计算方法.