卫星传感器波段平均太阳辐照度计算及可靠性分析

地球大气层外太阳光谱辐照度(extraterrestrial solar spectral irradiance,ESSI)数据是计算卫星传感器波段平均太阳辐照度(band mean solar irradiance,BMSI)的重要参数。为了探求利用何种来源的ESSI数据计算传感器BMSI更为准确,分别采用SBDART软件模拟的太阳光谱曲线数据、MODTRAN4.0 oldkur.dat文件数据、Thuillier太阳光谱曲线数据和WRC太阳光谱曲线数据计算了HJ-1A CCD1(B1—B4),CBERS-02 CCD(B1—B5),Landsat5TM(B1—B4)和ASTER(B1—B8)4种传感器的BMSI,并与传感器运营商公布的数据进行了比较。结果表明:利用SBDART和WRC太阳光谱曲线数据计算的结果误差较小;利用MODTRAN4.0 oldkur.dat数据计算的结果误差次之;利用Thuillier太阳光谱曲线的计算结果误差较大。

CBERS-02星CCD波段平均太阳辐照度反演及应用

卫星图像波段平均太阳辐照度是计算表观反射率的重要参数。本文采用两种方法对CBERS-02星CCD波段平均太阳辐照度进行了计算，一种方法是利用大气辐射传输软件SBDART模拟大气顶部的太阳光谱曲线，结合CBERS-02星CCD波段响应曲线，计算1～4波段的平均太阳辐照度；另一种方法是用6S模型对波段平均太阳辐照度进行计算。为验证计算结果，用同样的方法，计算了Landsat TM5和ETM的波段平均太阳辐照度，与Landsat公布的数据进行对比，结果表明，用模拟的太阳光谱曲线的计算结果更准确。以2005年8月2413的一景图像为例，计算了图像的表观反射率，经6s模型大气校正后，反演了地表反射率，与地面实测的地表反射率进行了对比，除第四波段误差为4％外，其余1～3波段误差仅为0．01％。

Landsat 8卫星OLI传感器波段平均太阳辐照度计算

卫星传感器波段平均太阳辐照度(solar exoatmospheric spectral irradiances,简称ESUN)是反演地表温度、大气顶部反射率的重要参数。目前,Landsat 8卫星的传感器ESUN值美国地质调查局仍未公布。采用ChKur、WRC、Thuillier、ASTM和Wehrli太阳光谱数据,结合Landsat 8卫星的相对光谱响应数据,使用代入计算的方法分别计算了OLI传感器各波段的ESUN值。与ChKur数据计算的结果相比,应用Wehrli数据计算的结果均方根误差最小,使用WRC数据计算的结果均方根误差最大。为验证结果,用同样的方法计算了基于ChKur太阳光谱数据的Landsat 7卫星ETM+传感器的ESUN值,并与美国地质调查局官方推荐的结果做对比,结果表明,基于ChKur太阳光谱数据采用该方法计算结果较为符合官方数据。

国产遥感传感器大气层外波段平均太阳光谱辐照度计算

目前,我国大部分遥感传感器的大气层外波段平均太阳光谱辐照度(Mean solar exoatmospheric irradiances over band b,简称ESUNb)尚未公布,这给遥感图像表观反射率的计算带来了不便,在一定程度上影响了数据资料的应用和推广。本文基于已有官方ESUNb值的EO1/ALI、Terra/ASTER、QuickBird等多种中、高空间分辨率传感器,对9条常见的太阳光谱曲线进行比较分析。结果表明,WRC太阳光谱曲线最合适计算中分辨率传感器的ESUNb,而Wehrli太阳光谱曲线最合适计算高分辨率传感器的ESUNb。基于WRC太阳光谱曲线和Wehrli太阳光谱曲线计算,得到了ZY-1 02C/PMS相机、ZY-3/TLC相机和MUX相机,以及GF-1/WFV相机和PMS相机各波段ESUNb值,并对ESUNb值的不确定性进行了分析。结果显示,太阳光谱选取的不同,对ESUNb的取值会产生-1.94%至1.48%的偏差。本文使用多种卫星传感器交叉比较的方式确定了最佳的太阳光谱,给出了ZY-1 02C、ZY-3和GF-1等卫星搭载的遥感传感器各波段的ESUNb值,为这些国产卫星遥感数据的广泛应用提供便利。此外,本文所用方法简便易行,在其他新的遥感传感器上具有推广应用价值。

城市街谷绿化的动态热效应

针对目前城市建设中普遍存在的盲目绿化、缺乏理论支持的现状,该文编制了绿化状态下的城市街谷热过程动态模拟程序,该程序包括一个三维街谷能量交换模型和一个植被能量交换模型,并将模拟结果用通用的环境评价指标量化显示以方便工程使用。在此基础上,通过大量的数值试验,比较了乔木、灌木和草坪等植被形态对街谷热环境的不同影响以及叶面积指数LAI的差异对街谷热环境的影响,从数据出发归纳出植被对环境的作用规律,为科学合理地优化城市绿化设计改善户外环境提供了理论基础。

GIS内光信号传播及传感器布局方式研究

光学检测法在局部放电检测领域具有不可替代的优点,但目前还未应用在实际运行的气体绝缘组合开关(gas insulated switchgear,GIS)设备上。该文首先在TracePro仿真软件中分别搭建T形、L形GIS仿真模型,在其内部设置探测面,获得探测面上的总光通量分布图(total flux map,TFM)和相对辐照度平均值(average value of relative irradiance,AVRI),研究局放源在不同位置、不同角度时探测面上的光强分布特性。仿真结果表明:GIS内部的复杂结构对光信号造成了较大的衰减,尤其是T形GIS垂直部分腔体的转折,光强衰减约77.5%,L形GIS垂直部分腔体内的光强相比T形高50%左右。进一步提出荧光光纤的3种布局方式:在手孔盖板下、直线形紧贴外壳内壁、围绕导杆紧贴外壳内壁。通过仿真对这3种方式进行灵敏度分析,表明结合方式2和3综合布局具有更佳检测的效果。最后应用荧光光纤在GIS内开展测试,测试结果表明传感器布局方式1的2个测试结果与仿真结果平均偏差分别为9.84%和11.46%,方式2、3的平均偏差分别为11.94%、12.11%。研究成果可为GIS内光学检测法提供一定的依据。