大气程辐射遥感图像与城市大气污染监测研究

作为对地探测的遥感技术所获取的遥感图像包含了地面和大气信息,并且主要是地面信息。利用地面反射率分布图像将遥感数字图像中弱的大气信息与强的地面目标信息分离,生成仅仅包含大气信息的大气程辐射遥感图像。利用多(高)光谱遥感数字图像中不同波段的大气程辐射遥感图像可以不受地面干扰地对城市大气污染的类型和程度(气溶胶粒径和含量)进行遥感监测。在大气污染地面观测数据(可吸入颗粒物PM10浓度)的支持下,利用MODIS多光谱遥感数字图像生成的对应多光谱大气程辐射遥感数字图像,以上海市为例进行了城市大气污染遥感监测的原理方法研究。

大气程辐射遥感图像技术

大气程辐射遥感图像是遥感图像中各点大气程辐射遥感值按顺序排列所形成的、与地面状况无关的、仅与大气状况有关的、无法在自然条件下直接获取的遥感图像.就对地探测而言,大气程辐射是需消除的干扰因素,对于大气传输特性的研究、遥感图像的大气修正、区域大气遥感探测和大气环境质量遥感监测等则是宝贵的信息源.研究利用遥感数字图像和对应地面反射率、逐点分离、提取像元大气程辐射遥感值从而生成大气程辐射遥感数字图像有重要理论和应用价值.

机载成像光谱仪图像大气程辐射影响归一化及其简化校正

航空成像光谱仪得到的图像，其临边的辐射值与飞机正下方（天底点）的辐射值差别较大，此种现像称之为扫描图像的临边效应，它严重影响图像的质量，使图像的有效使用面积大为减少，还可能引起错误的判读，为了消除这种影响。本文提出一种物理意义明确，在实施过程中简单易行，而有效的方法，文中将详述航空飞行方式、数据及图像处理方法，而不涉及星载扫描图像的处理问题。

基于大气程辐射比例修正的红外辐射特性测量

大气程辐射是影响目标红外辐射特性测量精度的重要因素之一。本文利用大气程辐射修正因子修正大气程辐射值以提高其测量精度。首先,给出目标红外辐射特性测量模型,然后,提出利用大气程辐射修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将一定距离下实际测量的大气程辐射和MODTRAN计算的大气程辐射之比定义为大气程辐射修正因子,最后利用该修正因子对其他距离的MODTRAN计算的大气程辐射进行修正并进行目标的辐射反演,获得目标辐射特性。本文利用中波红外摄像机和小面源黑体开展目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明,本文方法较传统方法可以在一定程度上提高目标辐射特性测量精度,将精度提高2%左右。

基于大气程辐射遥感图像的上海地区PM2.5监测

基于2012年1月1日至2015年7月30日上海地区PM_(2.5)监测数据,借助空间分析技术,详细分析了上海地区PM_(2.5)时空分布特征。在此基础上,通过计算分析表征区域大气环境状况的大气程辐射遥感图像,利用图像分析技术,研究分析了上海地区基于MODIS的大气程辐射遥感图像和PM_(2.5)空间分布图像的相关性和关系模型,探讨了基于大气程辐射遥感图像进行PM_(2.5)的快速有效监测的可行性。结果表明:在时间上,上海PM_(2.5)浓度冬季或第四季度和第一季度较高,春夏季节相对较低。在空间上,位于上海西部的青浦淀山湖监测站PM_(2.5)浓度相对较高,市区次之,上海靠海的东部浦东新区相对较低。上海地区基于MODIS的大气程辐射遥感影像和PM_(2.5)具有较好的相关性。基于研究区监测站点的大气程辐射遥感值和PM_(2.5)的拟合分析,二者呈对数函数关系,其R^2达0.6。

热红外波段大气透过率和程辐射的估算方法

文中对M ONTRAN模型内嵌6种大气模式的主要特性差异进行分析,并以中纬度夏季大气模式为例,分析了主要参数(如水汽、臭氧以及气温等)对估算热红外波段大气透过率和程辐射的影响。论文最后对利用探空数据构造完整大气模式进行了研究。

直接修正大气实现小目标高精度辐射测量

实现大气的传输修正是地基红外辐射测量系统获取目标真实辐射亮度的重要步骤之一，传统获取大气透过率和大气程辐射的方法是通过大气传输修正软件计算得到的。提出利用标准参考源实现大气修正，并将该方法实现对小目标的高精度辐射特性测量余反演。文中对宽动态范围的辐射定标模型和方法进行理论推导，实验采用600mm口径的辐射测量系统进行辐射测量验证。实验数据分析表明采用本文提出方法对小目标的辐射反演误差在0．97％～1．03％，而相比传统采用大气传输软件计算的辐射反演误差在7．3％～7．36％，因此所提出的方法具有更高的辐射测量与反演精度。

直接修正大气实现小目标高精度辐射测量(英文)

实现大气的传输修正是地基红外辐射测量系统获取目标真实辐射亮度的重要步骤之一,传统获取大气透过率和大气程辐射的方法是通过大气传输修正软件计算得到的。提出利用标准参考源实现大气修正,并将该方法实现对小目标的高精度辐射特性测量余反演。文中对宽动态范围的辐射定标模型和方法进行理论推导,实验采用600 mm口径的辐射测量系统进行辐射测量验证。实验数据分析表明采用本文提出方法对小目标的辐射反演误差在0.97%~1.03%,而相比传统采用大气传输软件计算的辐射反演误差在7.3%~7.36%,因此所提出的方法具有更高的辐射测量与反演精度。

基于神经网络的非线性大气修正实现红外目标辐射测量

红外辐射测量技术是表征目标红外特征的重要手段,而大气修正是获得目标真实辐射的必要步骤。提出了一种提高远距离目标红外辐射测量精度的非线性大气修正(NLAC)方法。该方法利用近距离标准参考源测量(NRSRM)来计算实时环境中不同位置的实际大气透过率和程辐射。相应条件下的理论大气透过率和程辐射也可以从大气辐射传输软件中获得。应用神经网络技术对两者之间的非线性关系进行拟合。因此,可以预测远距离的大气透过率和程辐射,以实现大气修正。为了进行比较,还进行了简单的线性大气修正(LAC)与线性增强大气修正(LEAC)。实验结果表明,该方法的红外辐射测量平均误差为6.45%,远低于常规方法,线性大气修正方法和线性增强大气修正,分别为16.17%,11.27%和7.44%。

无人机地面滑跑状态红外辐射特性测量及分析

为准确得到某型无人机红外辐射特性,用3.7~4.8μm中波、7.7~10.3μm长波红外热像仪对某型无人机地面滑跑状态的红外辐射亮度进行了测量,用MODTRAN大气辐射传输软件对测量过程的大气透过率、大气程辐射进行了计算。测量结果表明,该状态下无人机机身蒙皮辐射较弱,辐射亮度与地面及背景辐射亮度接近,且各个方向辐射亮度基本一致,长波波段机身蒙皮辐射亮度为相应部位中波波段辐射亮度的280倍左右;发动机辐射亮度远高于机身蒙皮辐射亮度,受机身遮挡、机体结构等原因影响,发动机辐射亮度具有方向性,后向辐射最强。

光学遥感图像大气校正的算法设计

采用光学遥感图像大气校正黑暗像元法和典型大气条件下光谱透过率分布曲线,设计了基于简单大气模型的光学遥感图像自动校正算法。将读取的彩色光学遥感图像的红绿蓝设定一像素数判定标准值,找到红绿蓝三分量的强度最小值,作为近似的红绿蓝三分量的程辐射值校正,再进行红绿蓝各个典型波长通过整层大气的透过率校正,恢复出地面最终图像。根据算法原理编制的MATLAB自动校正程序计算表明,本算法设计思路合理,处理遥感图像的效果优于传统的黑暗像元法。

运输机迎头飞行状态红外辐射特性测量及分析

为分析研究运输类飞机的红外辐射特性及辐射亮度分布,用3.7~4.8μm中波、7.7~10.3μm长波红外热像仪对空客A320飞机迎头飞行状态的红外辐射亮度进行了测量,并用相对对比度对红外辐射进行描述。结果表明,该状态下飞机红外辐射主要来源为气动加热造成的蒙皮辐射。涡轮风扇高速旋转状态下的中波、长波辐射亮度对比度分别达到了0.61、0.37,高于机身其他部位的蒙皮辐射亮度;机翼和尾翼中波、长波辐射亮度对比度分别在0.04~0.05、0.02~0.10,为该飞机蒙皮辐射亮度最低的部位;机腹、机头部位中波辐射亮度对比度高于长波辐射亮度对比度,对比度分别在0.30~0.33、0.16~0.18。研究结果对目标特性研究、红外侦察探测、红外侦察设备研制及检测等工作具有一定的参考价值。

航天遥感相机及参数优化方法

为提高遥感图像质量,对航天遥感相机系统进行了优化,并提出一种航天遥感相机参数优化方法。在航天遥感相机中设计动态钳位电压值并在航天遥感相机前加装大尺度面阵测光相机,在航天遥感相机推扫某一区域前,测光相机通过低曝光参数和高曝光参数获取该区域图像,实测当前区域的高辐射亮度和低辐射亮度。将高辐射亮度与低辐射亮度的差值设为航天遥感相机的饱和亮度,解算航天遥感相机的曝光参数,并将实测低辐射亮度值设置为钳位电压值。随着卫星的转动,航天遥感相机采用上述曝光参数和钳位电压值完成该位置区域的成像,实现航天遥感相机参数自动调整。地面验证实验表明,通过优化航天遥感相机系统,可在成像前去除大气对灰度层次的影响,提高图像辐射分辨率。根据实验结果统计,图像的灰阶范围可提高80.7%,图像熵显著提升。该方法能够根据当前场景内容充分利用成像系统的动态范围,提高图像的灰度层次和图像质量。