夫琅禾费暗线激光雷达探测青岛市郊大气边界层

激光雷达通过接收微弱的回波信号进行大气探测,具有高时空分辨率等优点,但由于受到强烈太阳背景光的影响,激光雷达白天探测的信噪比提高受到限制,难以对大气物理参数及大气边界层进行全天时同等性能观测。针对此问题,研制了一种新波长、工作在夫琅禾费暗线下的光子计数激光雷达,进而利用夫琅禾费光子计数激光雷达对青岛市郊的大气边界层进行观测实验。发射激光选取太阳暗线波长,激光雷达白天探测的信噪比提高了2～3倍,昼夜探测性能相当。由探测数据反演得到的消光系数显示了2011年夏季青岛郊区大气边界层气溶胶的垂直分布结构特征。

星载海洋激光雷达最佳工作波长分析

星载激光雷达是实现海洋垂直剖面探测的有效工具,也是目前迫切需求的海洋光学遥感手段。对星载海洋激光雷达的波长参数进行评估对保证探测有效性具有重要意义。本文从探测深度和信噪比两方面分析了星载海洋激光雷达探测全球海洋的最佳波长。利用MODIS 10个波段的水体光学特性数据,估算全球海水探测深度及相应的最优波长;并根据太阳夫琅禾费暗线特性,对信号信噪比进行优化。结果表明:在探测深度方面,最优探测波长在488 nm波段的海洋占全球海洋面积的70%左右,并且全球95%以上的海域在488 nm波段的探测深度优于0.8倍的真光层深度;在信噪比方面,相对于488 nm波段,486.134 nm夫琅禾费暗线处采用0.1 nm带宽的滤光片可以将背景光强度降低70%,相应地回波信噪比整体提升了约5.0%。就全球海洋探测来说,使用486.134 nm作为探测波长可以提高探测深度,有效抑制太阳背景光,提高信噪比,因此,486.134 nm是星载海洋激光雷达的最佳工作波长。

日光诱导叶绿素荧光遥感探测的研究进展

对陆地植被的生物物理参数和生物化学参数进行反演以及提取夫琅禾费暗线中的叶绿素荧光信号是植被高光谱遥感的3项基本任务。鉴于叶绿素荧光与光合作用存在密切的联系,也鉴于叶绿素荧光在植物健康状况评价、环境胁迫因子早期检测应用中表现出很大潜力,围绕叶绿素荧光遥感的研究快速发展起来。分析了叶绿素荧光光谱的特征及其产生机理;总结了日光诱导叶绿素荧光信号的检测方法、探测器的类型及工作原理、叶绿素荧光仿真的研究现状;归纳了叶绿素荧光在环境胁迫因子早期检测、植物病害监测与病情评估领域中的应用性研究,并认为在日光诱导叶绿素荧光研究领域中,更高光谱分辨率的遥感探测器有待研制,荧光信号分析方法和含荧光信号辐射传输模型的开发有待进一步深入,叶绿素荧光现象与光合作用间的关系以及叶绿素荧光反映环境胁迫的机理分析有待进一步向定量化的方向发展;最后对日光诱导叶绿素荧光遥感研究的发展方向与前景进行了展望。

四种常用的太阳诱导植被叶绿素荧光反演方法对比分析研究

【目的】太阳诱导叶绿素荧光(SIF)是一种新型的植被参数,可用于监测植物光合作用状态和评估总初级生产力。利用模拟数据对比分析常用SIF反演方法的精度,为野外测量仪器SIF反演方法的选择提供理论基础。【方法】选择SCOPE模型模拟了不同生化理化参数下的模拟数据,并以该数据为基础生成不同光谱分辨率(SR)和不同信噪比(SNR)下的模拟数据集。选择4种常用SIF反演方法进行SIF反演:夫琅禾费暗线法(FLD),3FLD、iFLD和光谱拟合法(SFM)。【结果】基于模拟数据的反演结果表明SFM和i FLD方法能够获得更准确的SIF,其均方根误差(RMSE)分别为0.1142 W/m^2/μm/sr和0.1114 W/m^2/μm/sr;3FLD法亦能取得较准确的SIF结果,其RMSE为0.2014 W/m^2/μm/sr;而FLD法的精度较差,其RMSE大于0.5 W/m^2/μm/sr。在高SR和SNR条件下,SFM和iFLD法明显优于3FLD和FLD法,但随着SR和SNR的降低,4种反演方法的精度也随之降低,其中iFLD法受SNR影响最为明显。【结论】利用SFM和iFLD方法能够得到更准确的SIF反演结果,且随着仪器SR和SNR的提高其反演精度也随着提高,但iFLD方法易受SNR的影响。因此,对于光谱分辨率优于1 nm的测量仪器应优先选择SFM方法来反演SIF。

海洋应用高峰值功率蓝光脉冲激光器技术研究

海洋探测激光雷达和水下无线光通信应用对激光发射源的波长、重复频率和峰值功率等均提出了特殊的要求。具有高峰值功率的蓝绿波段纳秒脉冲激光,尤其是在大洋水中衰减系数更小的蓝光,在海洋主动遥感和信息高速传输中有着十分重要的应用。对国内外蓝光脉冲激光器技术的发展现状进行了综述,并从高重复频率、多波长和大能量、高峰值功率两种类型的应用需求出发,详细介绍了针对486.1 nm夫琅禾费暗线的蓝光脉冲激光器的最新研究工作。

太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法研究进展

太阳诱导叶绿素荧光(Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)是光合作用的副产品,能够提供直观反映与植被光合作用相关的信息,同时也为光合作用和GPP的研究提供了新的手段。近年来,许多基于通量塔的荧光观测系统用于SIF和GPP的关系研究。定量估算SIF对陆地生态系统碳循环、初级生产力(Gross Primary Productionty,GPP)和干旱监测的研究具有重要的意义。综述了现有的卫星遥感SIF反演方法,并依据使用通道的位置将SIF反演方法分为基于夫琅禾费暗线法和基于大气吸收波段法两类;分析了SIF卫星遥感反演与应用存在的问题,主要包括传感器性能误差、云覆盖影响、角度效应影响、真实性检验、降尺度以及日尺度转换等;最后,对今后SIF卫星遥感反演的研究方向进行了展望。