基于深度学习的全天空相机成像日间云量计算研究

云量是天文领域中地基光电望远镜站址选择的重要评价参数之一。针对全天空相机成像的日间云量计算存在的问题,提出一种基于深度学习的全天空相机成像日间云量计算模型。云检测层,模型通过构建通道加权-特征融合(channel weighting-feature fusion,CWFF)结构,从而加强对云层记忆能力和深层特征的提取能力以完成云检测任务;云量计算层,模型提出一种基于云检测模型的云量计算方法,有效提高云量计算的误差率。实验表明,该方法在云检测任务中的综合准确率超过95%,在云量计算任务中的平均绝对误差不超过5%。

基于赛博孪生的天空地智能网络架构与资源分配

随着海量移动和物联终端用户及其应用的爆发式涌现,迅速增加的网络流量对基于现有互联网架构设计的网络带来了严峻挑战。特别是对于空天网络,由于资源稀缺、时空分布不均,资源部署与需求不匹配,网络性能亟需优化提升。为解决以上问题,本文构建了基于赛博孪生的天空地智能网络体系架构。该架构通过软件定义网络和资源虚拟化将物理资源抽象为虚拟资源,并采用边缘云技术将赛博孪生内生于网络边缘侧,使得网络更加灵活、具有更强的扩展性、更高的安全性。同时,本文利用匹配理论将资源分配问题转化为多参数、多玩家的匹配博弈问题,通过构建匹配模型并求解效用函数,提出了高效稳定的三边匹配算法,实现了资源分配的整体性能最优。仿真结果表明,本文方法可有效提升网络性能,实现资源的高效分配。

美天军“黑色天空”演习解析及发展认识

电磁频谱已成为信息化战争制权争夺的重点,美军大力推动电磁频谱的创新发展,以保持其在太空电磁领域的优势地位。美天军推出了“天空”系列太空作战演习“套装”,其中“黑色天空”演习聚焦太空电磁战,开展战术演练和指控关系验证,推动太空电磁战建设发展与作战运用。梳理了3次“黑色天空”演习主要情况,分析了“黑色天空”演习要素构成,给出了几点发展认知,以增强太空安全发展的主动性。

GOES-16 ABI观测和ERA5全天空模拟亮温揭示的热带对流水平特征尺度对比分析

本研究通过将GOES-16 ABI观测亮温和ERA5再分析资料的全天空模拟亮温进行对比分析,发现观测亮温和模拟亮温对流低值区位置大体接近,也能够定性反映出对流从发展到减弱的日变化过程,但亮温低值区域的强度存在较大差异。即使把高分辨率ABI通道13观测亮温平均到ERA5分辨率(0.25°×0.25°),在热带对流区的低亮温强度仍然高于ERA5全天空模拟亮温。因此利用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)对任意选择的两对流区域内的观测和模拟亮温进行了尺度分析和对比。在其中对流较强的区域内,当ABI观测亮温的主成分分量从1增加到9时,水平特征尺度从700 km逐渐减小到150 km。ERA5全天空模拟亮温从主成分1增加到4时,水平特征尺度从950 km减小到270 km空间尺度,但当主成分4增加到9时,特征尺度几乎不变。在对流较弱的另一区域也能够发现ERA5模拟亮温对对流水平特征尺度有明显高估。ERA5模拟亮温各主成分的相位和观测亮温存在2 h以内的误差。由于ERA5全天空模拟亮温低值区与ERA5云冰路径大值区吻合度较高,由此可以推测ERA5云冰路径误差是造成ERA5全天空模拟亮温与ABI观测亮温差别的主要原因之一。

天空可见-近红外光谱偏振态自动测量仪设计

太阳光在地球大气传输过程中产生的散射会呈现出固有的偏振特性,因此利用大气散射偏振态分布特性及其与太阳照射几何以及地表观测几何之间存在的对应关系,为地球大气层内导航提供了可能。然而因气象变化造成的大气组分改变会直接影响光散射分布,从而影响基于偏振态分布的方向定位精度,因此在偏振导航实际应用过程中,其方向指引精度受大气状况影响较大。为研究不同气象条件下天空偏振态变化内在机理,研制了一台天空可见-近红外光谱偏振态自动测量仪。该仪器可按需进行定时段、定天区、多天候天空光谱偏振态测量,采用分时偏振同时分谱非成像测量体制。仪器主要由偏振分析模块、偏振检测方位定位驱动电机、微型光谱仪、GPS定位模块、嵌入式采集控制模块、二维载重转台等部分组成,光谱范围为390~960nm,光谱分辨率为1.5nm,观测视场为3°,光谱线偏振度测量精度优于98.85%,偏振角测量精度优于0.1°,单点观测时间小于9s。经实验室定标和外场测试,表明该仪器可在多种气象条件下稳定观测天空光谱偏振态,其测量数据可用于天空偏振态影响机理相关研究。

基于二进制掩码的单幅图像天空区域识别去雾算法

针对暗通道先验去雾算法处理得到的去雾图片存在颜色失真、偏移等问题,提出了一种基于天空区域识别的改进算法。首先,利用区域窗口自适应最小化滤波器获得暗通道图像,并使用二进制掩模图进行天空区域识别。其次,对天空区域进行透射率和大气光值的设定,同时引入引导滤波器对透射率图进行优化,避免了图像恢复时天空部分色彩失真的问题。最后,利用大气散射模型对原始图像进行复原。实验结果表明,本算法能够有效对图像中天空等明亮区域进行去雾,使处理后的图像具有良好的视觉效果。

面向无人作业的天空地协同网络:需求、挑战、技术变革机遇

在偏远、危险地区,机器人可感知环境、智能交互,协同完成复杂任务。以卫星和无人机为主体的天空地协同网络能够为这些机器人提供全域泛在、随遇接入的通信服务。首先,分析无人作业发展趋势和机器人通信需求。基于此,面向机器人通信的特点,建议跳出“信息传输管道”的传统视角,在支持信息传输的同时,关注信息的内容和价值。进一步综合考虑机器人通信中信息生成的动作及其反馈,提出潜在技术变革的切入点。具体地,从结构化通信资源配置、机器人行为调控和感-传-算-控闭环模型三个方面阐述维纳控制论启发的通信范式变革途径。

天空开阔度的测度与影响因素回顾

天空开阔度常被作为描述天空被建筑物阻挡程度的形态学参数,在高密度城市发展背景下,天空开阔度是一个有效的、可连续评价城市外部区域采光潜力的指标。为充分挖掘天空开阔度在评价城市天然采光时的潜力,需明确其测度原理、步骤,以及相关影响因素。本文对天空开阔度的测度方法进行系统化梳理,分析不同方法的优劣势及适用场景,总结影响天空开阔度的城市形态学因素,为未来城市的采光评估提供参考。

天空辐射制冷对轻质围护结构建筑能耗的影响研究

随着材料科学研究的迅猛发展,使得天空辐射制冷技术在日间的应用逐步成为现实。该研究基于EnergyPlus能耗模拟结果,对辐射制冷技术在轻质围护结构建筑上的应用进行了详细研究。结果表明,实现轻质围护结构建筑的全天天空辐射制冷的临界值为:ε分别为0.9和0.98时,R不低于0.949和0.944。与ε为0.1、R为0.5条件下的空调能耗相比,ε为0.9、R为0.9条件下的空调能耗节省18.7%。该研究结果能为天空辐射制冷技术有效应用于轻质围护结构建筑提供参考。

水下天空偏振光视频采集实验装置设计与应用

水下天空偏振信息的获取是水下潜航器实现偏振光导航的重要基础,为此搭建一种水下偏振相机采集天空偏振分布的实验装置,用于采集天空光经过水面折射后的水下偏振分布。实验装置分为防水外壳和偏振光传感器两部分。防水外壳的设计主要从材质、质量和密闭性考虑,偏振光传感器的核心是通过程序实现工控机控制偏振相机拍摄0°、45°、90°、135°的偏振图像和斯托克斯的4个矢量图像。结合计算机技术,利用相关算法计算偏振角、偏振度和偏振方位角。结果表明,偏振度和偏振角在太阳子午线上呈对称分布,太阳附近的偏振度最小,并以环状向外增大。该装置采集的数据能够有效提取太阳的方位信息。

基于三目偏振相机的天空偏振模式探测试验装置

为提高天空偏振模式探测的稳定性,该文通过分析天空偏振光分布模式和Stokes矢量解析模型,设计了一种基于三目偏振相机的天空偏振模式探测试验装置。该装置克服了传统的天空偏振模式探测装置低效和密封性差的问题,适用于雨天和海面的偏振光探测工作。三目偏振相机的偏振角度为0°、60°、120°,通过求解Stokes矢量解可求出目标观测点处的偏振度(degree of polarization,DOP)和偏振方位角(angle of polarized elevation,AOE),分析了天空偏振模式图中AOE和DOP的分布规律。实验结果表明DOP和AOE关于中性点呈有规律的对称分布,该装置能有效探测天空偏振模式,为偏振导航技术提供有力的技术支持。

基于自适应天空区域分割的图像去雾算法

针对暗通道算法在处理图像中天空区域时会出现色彩失真和光晕现象以及大气光值错误估计的问题,提出一种改进的暗通道先验去雾算法。利用雾图中天空区域的物理特征粗略分割图像天空区域,从天空区域中对大气光值进行估计;设计一种自适应双阈值分割方法用于天空区域的精细分割,提出一种基于亮通道先验的透射率估计方法,将亮通道先验模型估计的天空区域透射率值和暗通道先验模型估计的前景区域透射率值进行融合;引用一种快速引导滤波器对融合后的透射率进行边缘细化,基于大气散射模型完成图像的复原。实验结果表明,该算法很好地克服了暗通道算法的缺陷,保留了复原图像的视觉真实性。

浅析莉莉·布朗热的音乐风格与声乐套曲《天空中的林地》

莉莉·布朗热是19世纪末20世纪初的法国女作曲家,她创作的声乐套曲《天空中的林地(Clairières dans le ciel)》由13首歌曲组成,总时长约40分钟,是她的代表作之一。本文将从作曲家作品的创作背景介绍、作曲家作品的音乐风格,以及声乐套曲《天空中的林地》的音乐分析这三个方面入手,深入探索莉莉音乐作品中的艺术魅力。

基于天空分割和暗通道先验的图像去雾算法

针对传统暗通道先验算法对天空区域去雾时出现的颜色失真等问题,提出一种基于天空分割和加权计算大气光值的去雾算法。首先基于有雾图像中天空区域梯度小、对比度低和亮度高的特征实现天空区域的分割。其次基于天空分割的结果加权计算大气光值,有效避免了图像中小面积高亮区域对大气光值预估的影响,防止恢复的图像偏暗。最后通过对不同区域透射率的结合,实现图像的复原。实验结果表明:该算法能够对包含天空区域的有雾图像有效复原,解决了天空区域颜色失真的问题,且去雾后的图像细节清晰、颜色自然。

“天空地”协同技术在三峡库区消落区“四乱”监管中的应用

针对传统河湖“四乱”监管采用人工巡查方式监管时效性低、覆盖范围不全等问题,将卫星遥感技术、无人机航拍摄影、人工地面监测等多元监测手段与“四乱”目标监管进行深度融合,从整体到局部再到重点区域构建“天空地”协同的“四乱”目标立体监管模式,可快速、准确获取大范围水域岸线“四乱”问题等信息。选取三峡库区消落区上、中、下3段11个区县的重点河段作为示范应用对象,对研究区内2022年3—5月存在的违规建设、耕种、开挖等“四乱”行为进行监测及分析,监测结果可全面、直观地为三峡库区消落区发现和解决“四乱”问题提供决策依据和技术支撑。

天空地一体化的耕地“非粮化”监测技术研究

耕地“非粮化”是影响国家粮食安全和农业持续稳定发展的重要因素。本文面向耕地“非粮化”监测与监管需求,以广东省廉江市为研究区域,在收集第三次全国国土调查和永久基本农田等业务数据资料基础上,充分借助卫星遥感天基平台可大范围、低成本采集地面数据优势,利用无人机空基平台可多角度、灵活获取数据高分辨率航片数据特点,结合网格化的地面调查验证手段,探索天空地一体化的耕地“非粮化”遥感监测调查技术流程与方法,开展耕地“非粮化”监测工作,实现耕地全生命周期的科学精准监测,为高效支持粮食安全保障工作和全面推进乡村振兴提供数据决策支撑。

天空即景

夏天的清晨,淡蓝色的天空中还有几颗暗暗的小星星。不一会儿,东边的天空就慢慢地亮了起来。随后,太阳公公那又圆又红的脸终于露出来了。云姑娘也穿着一身彩色的衣裳,蹦蹦跳跳地跑出来做早操。上午,云淡风轻,云姑娘穿着灰白色的衣裙,列着队,好像在欢迎我们到天空中去参观一样。太阳公公露出了它那热情的笑脸,微风轻轻地吹着,让人感到非常的舒服。

天空送来的惊喜——读《百合花淋浴房》

蓝天白云的明媚让人心情愉悦,翩翩飞舞的雪花让人兴奋雀跃,而当天空哗啦哗啦下起雨来时,又会给人带来或欢快或沉静的情绪,这是自然对人类的无价馈赠。《百合花淋浴房》会带给孩子们不一样的淋雨乐趣。绘本的主人公笨笨熊偶然间得到了一朵大大的百合花,这不是一朵普通的百合花,于是奇妙的故事便发生了……

卡米尔·托马斯 自天空而来的心灵琴音

“我深深地认为音乐不仅仅是一种娱乐,音乐和艺术也可以是我们心灵的良药。”当身处焦虑困顿之时,悠扬的琴音自天空传入双耳,抚平心灵创痕与精神伤痛的疗愈奇迹便会随之降临。卡米尔·托马斯(Camille Thomas)的音乐即如此,美妙、温暖,仿若在冬日中啜饮一杯热可可,能够为人们拭去脸颊的泪痕,重新注入希望与勇气,再次出发探索生活的惊喜与欢欣。

基于天空地大数据的自然资源 “一张图 ”平台设计与实现

随着卫星遥感技术、无人遥感机技术、大数据、互联网等技术与自然资源业务的融合,自然资源管理面临着三维化、精细化管理需求。本研究将自然资源天空地大数据汇聚于统一平台管理与利用,从而构建基于“天空地”大数据的自然资源专项业务与测绘地理信息服务,为自然资源管理、国土规划、智慧城市等领域提供数据及技术支撑,同时也为同类平台的搭建提供了一定的参考。