基于压缩感知的多角度观测光声成像方法

在光声成像过程中,由于各种限制因素,往往只能完成有限角度的信号采集。采集到的不完备的信号会在图像重构过程中产生伪迹现象,丢失细节信息。基于光声图像的稀疏特性,提出了基于压缩感知的光声成像算法。该方法通过2个单阵元超声探测器成角度采集光声信号,然后基于压缩感知重构算法进行光声图像重建并进行融合处理。仿真证明采用多个角度观测,选用合适的探头分布角度和测量矩阵可以有效弥补远场成像分辨率和减少测量次数,消除光声图像的伪迹现象,最终实现以较少的数据量和较简单的硬件设备实现高分辨率光声成像。

一种多角度观测系统几何精度的评估方法

多角度观测系统用于地面遥感实验中测量地物的双向反射特性。配合高光谱分辨率遥感卫星影像,可以反演得到地物的三维结构信息。多角度观测系统的几何精度直接影响到观测地物的范围及采集数据的准确性。对其进行评估,不仅为实验人员选择实验设备提供精度参数,而且有助于实验人员确定观测范围。以激光脚点最小包络圆半径作为评估参数,提供了一种评估多角度观测系统几何精度的方法;对自主研发的多角度观测系统的几何精度进行了计算与评估。对不同光谱仪视场下的理论观测范围与考虑系统几何精度后的实际观测范围进行了计算,并给出了参考。

从多角度光学观测中提取气候模型的陆面参数(英文)

植被覆盖特征影响光合作用和反照率，是表面能量估计中的主要因素。该文论述一种为进行气候研究提取植被特性的半经验方法，这种方法基于多角度观测数据，有希望用诸如ＰＯＬＤＥＲ等遥感数据，产生表面参数的全球图。

多角度偏振探测技术

介绍了偏振遥感技术的用途以及国内外发展情况。详细论述了国内第一台空间多角度偏振探测仪器——天宫二号多角度偏振探测仪的技术方案、偏振定标试验、航空飞行试验和在轨飞行试验,并给出了评价结论。

云的立体观测研究进展

对云的立体观测的研究历史做了回顾,按照具有代表性的观测平台的变化划分了4个发展阶段,分别予以介绍,内容包括典型平台、技术途径和特点、同步精度、云高指定精度等。重点介绍了双星联合观测的云高指定技术,分析了关键技术和可能存在的问题,为技术实现做了较好的准备。

基于机器学习的偏振遥感云检测优化算法研究

偏振遥感技术是当代重要的地理科学技术,该技术本质上是通过追踪电磁波能量的基本参量来实现光学检测目标。云检测是偏振遥感技术的常见应用,而算法则是偏振遥感云检测的核心所在,在经过算法优化后,能够降低环境因素对偏振遥感云检测的干扰。本文以偏振遥感云检测技术的机器学习算法为基础,构建一种云检测经验阈值算法,尝试针对多角度偏振载荷和星载激光雷达载荷建立一套更加稳定,更加高效和高精度的偏振遥感云检测粒子算法模型。

基于无人机观测的水稻冠层样方多角度反射特点分析

无人机平台成本低和灵活性高的优点可弥补传统遥感平台的缺陷,为农业遥感近地表数据获取提供有效途径。任何型号无人机搭载传感器进行数据采集时均有一定的观测几何,但无人机观测几何诱发的方向反射差异及其在后续应用中的潜在误差仍需深入分析。利用无人机采集典型扬花期水稻田样方多角度观测,探讨其样方级别的方向反射及可见光植被指数的方向特点。结果表明:红、绿、蓝三波段的方向反射率差异分别可高达30.17%、22.03%和27.31%,传递到后续可见光植被指数其相对误差可达62.08%,尤其是对归一化绿红差异指数(NGRDI)、可见光波段差异指数(VDVI)影响较大。研究发现,角度影响是基于无人机观测开展定量研究时不可忽视的重要因素。

森林冠层多角度高光谱观测系统的实现与分析

为了进一步理解遥感观测中地表目标物二向性反射特性产生的影响,增强定量反演植被结构和生理参数的能力,以江西千烟洲通量站为基地建立了多角度高光谱观测系统。此系统主要由UniSpec-DC双通道光谱仪、Pan-TiltUnit可水平垂直旋转的云台、电脑、电力供应系统、软件控制系统,以及数据转换器等配件组成。获得的光谱数据经白板校正、暗电流校正、超量程数据插补、异常数据删除、缺失角度插补等预处理后可用于冠层反射率和植被指数的计算与定量分析。多角度高光谱观测系统观测的辐照度与通量观测的光合有效辐射(PAR)具有较好的一致性(R^2=0.9614,P<0.001)。利用2013年7月观测得到的光谱和通量数据计算得到光化学反射指数(PRI)与光能利用率(LUE),二者表现出明显的对数关系(R^2=0.5142,P<0.001)。分析认为,多角度高光谱遥感是定量研究森林生态系统的重要手段,也是进一步理解航空航天遥感与样地观测尺度问题的有效方法。

北京市污染气溶胶散射特征实验及其数值模拟

用地基遥感方法对北京市主要大气污染类型的气溶胶散射进行多角度观测实验 ,对比分析不同污染类型 ,及在不同观测角度下污染气溶胶的散射特征 ;并建立对各类型污染气溶胶散射率进行了数值模拟的数学模型。在此基础上求出观测时污染气溶胶的混浊度。为污染气溶胶的卫星遥感打下基础。

基于地面试验的植被覆盖率估算模型及其影响因素研究

以植被覆盖率的遥感反演为研究主线,以玉米作物为例,在基于地面试验获得作物光谱、叶面积指数和多角度覆盖率的基础上,对目前普遍采用的两种基于植被指数的植被覆盖率估算模型进行了精度比较,同时对植被覆盖率反演的影响因子(叶面积指数、植被空间分布和观测角度)进行了分析。由此得到:估算植被覆盖率的最优植被指数为归一化植被指数;叶面积指数对植被指数与植被覆盖率间关系的影响随植被的生长不断增大;植被空间分布对垂直覆盖率的估算影响很小。对于多角度覆盖率有这样的规律,即在4种空间分布下,以0°观测天顶角(VZA)为中心,在相反方位角上随VZA的增加,覆盖率值基本呈对称分布;在玉米刚出苗时,覆盖率随VZA的增加而增加,当VZA=0°时达到最小值,而随着玉米的进一步生长,4种分布条件下覆盖率随VZA的增加反而降低,在VZA=0°时达到最大值。

不同植被LAI的MODIS反演及其在青藏高原东部的应用

应用Terra和Aqua卫星的MODIS资料和三维叶分布模式,结合MODIS陆地植被覆盖产品数据,估算了6种生物群落的LAI,并与我国西北地区叶面积仪观测结果进行了对比和分析。结果表明,从两颗卫星连续8天的观测资料可以估算出LAI,反演结果的相对误差基本在±20%以内,平均相对误差为13.7%,说明该方法可以反演实际植被的LAI;根据植被类型的差异,建立了6种生物群落LAI与NDVI的指数关系,相关性较好;青藏高原东部的LAI时间变化有不一致性的特征,反映了不同生物群落的生物学特性的差异;不同季节的LAI变化在空间上有很大差异,说明本研究区域西部冷、干和高原东部相对暖、湿的复杂气候特征。

基于前向散射核函数拟合冰雪反射光谱各向异性

对地表反射光谱的各向异性进行建模和拟合,是遥感对地观测的重要研究内容。传统的线性核驱动模型拟合方法使用的核函数是基于植被覆盖地表辐射传输模型导出的,因此难以准确地描述冰雪覆盖地表前向散射强的特征。提出一种在线性核驱动模型中增加前向散射核函数的拟合方法,并采用地面多角度观测架测量的冰雪反射光谱对该方法的有效性进行了验证。验证结果表明该方法能够较好地拟合冰雪反射光谱的各向异性(R2=0.997 5,RMSE=0.022 6),准确地反映冰雪前向散射较强的特征。通过对提出的方法与经验函数法、传统线性核驱动模型拟合方进行比较,可以发现线性核驱动模型方法明显优于经验函数拟合法,其中增加前向散射核函数能够显著提高对冰雪覆盖地表二向反射因子的拟合精度,并在各波段都有稳定的拟合效果。

大视场偏振成像仪的相对辐射校正研究

设计了基于单像元辐射响应模型的相对辐射校正方法和流程。依据信号还原入射光的反演顺序,分析非均匀性干扰信息,依次对探测器、空间杂散光、起偏度和光学系统相对透过率进行校正。在轨测试期间,设计了基于沙漠场反射率法的多角度观测数据快速检验方法,满足了大视场偏振成像仪的相对辐射性能检测需求。实验数据表明,单点相对辐射响应差异均小于4%,相对辐射校正方法合理有效。相对辐射校正和在轨快速检验的方法为相关大视场偏振成像仪的研制和在轨辐射定标提供了参考。

基于双雷达微动特征融合的无人机分类识别

无人机的日益流行在带来便利的同时也造成了潜在的威胁,对无人机进行分类识别具有重要意义。雷达微多普勒信号能够区分不同类型的无人机。为了提高基于微多普勒的无人机分类的鲁棒性,该文提出了一种多角度雷达观测微动特征融合的无人机识别方法。首先利用多部雷达同时从不同角度观测目标;然后对采集的雷达数据分别进行短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform, STFT),得到时频谱图;接着利用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)从时频谱图中提取特征,将两个不同角度雷达传感器得到的特征融合在一起;最后利用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)进行训练与分类识别。基于实际雷达数据的实验结果表明:两个雷达传感器观测融合得到的分类精度优于单个雷达传感器的分类精度,最终识别准确率较仅利用X波段雷达传感器方法提升了5%以上。

多角度偏振云检测及云参数反演

高分五号卫星多角度偏振探测仪(DPC)是国内首台具备业务化多光谱多角度偏振探测能力的星载遥感器。发展了一套针对DPC观测数据的处理算法,可获取观测区域上空云检测结果、相态分布和云光学厚度。利用670 nm、865 nm反射率、490 nm几何归一化偏振辐亮度和865 nm线偏振度进行云检测;利用865 nm归一化偏振辐亮度进行相态识别;利用670 nm、865 nm反射率以及相态识别结果反演云光学厚度。由于尚未获取可反演的DPC L1级观测数据,仅将算法应用于地球反射率多角度偏振观测仪(POLDER)数据,以验证算法有效性。对比POLDER云产品,得到判云一致性和判晴一致性分别为93.3%和92.9%;水云、冰云和混合相态判别一致性分别为87.4%,76.6%和22.8%;云光学厚度的相关系数为0.89,故该算法可行有效。该算法为DPC发展业务化云产品提供参考。

热红外地表方向性辐射温度与半球辐射温度关系研究

地表温度是陆面过程的一个重要影响因素,利用地表温度的遥感反演算法只能获取卫星传感器观测角度条件下的地表温度(即某个方向上的辐射温度),但地球表面普遍存在非同温像元,反演得到的像元地表辐射温度具有方向性特征。本文利用热红外辐射传输模型4 SAIL(Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves),以及方向性热辐射参数化模型,针对非同温均匀冠层,考虑冠层结构、太阳位置和观测角等因素的影响,模拟得到方向性辐射温度数据,与半球辐射温度数据比较,得到估算半球辐射温度的最佳观测角度。此外,开展热红外地面观测试验,对热红外地表辐射温度的角度效应,以及利用模拟数据得到的半球辐射温度最佳观测角度进行了验证。结果表明,当太阳高度角较低时,均匀草地的地表辐射温度,会随着观测天顶角的增大而增加,受观测方位角的影响较小,当观测天顶角为75°时,倾斜观测与垂直观测得到的辐射温度差值达到2.7 K,说明热辐射存在明显的方向性特征。同时,将热红外地表方向性辐射温度与同步观测的半球辐射温度进行对比分析,当叶面积指数小于1.0时,半球辐射温度的最佳替代角度为51°,与模拟结果相符。

城市地表热辐射方向性研究进展综述

热辐射方向性是指从不同方向观测同一目标地物时,测得的热辐射值各异的现象,通常体现为方向性辐亮度或亮温各异。随着高空间分辨率遥感数据的出现,面对高精度地表温度产品的需求,热辐射方向性效应不可忽视,如今已成为热红外遥感重点关注的问题之一。对于物质组成不均一、几何结构复杂的城市地表来说,热辐射方向性尤为显著。本文整理、分析了在城市地区开展的一系列热辐射方向性观测试验和正演模型,其中也包括一些对地表温度真值的有益探索;并对城市热辐射方向性强度的影响因素进行了归纳,包括观测季节与时间、地表几何结构、材料自身的物理属性、观测角度、视场角等,这些因素会使热辐射方向性的强度呈现出一定的时空规律性。最后,针对提高城市地表温度的反演精度、如何更好地开展城市热辐射方向性研究提出了5点展望。