联合时间序列相干性和后向散射系数的黄河三角洲湿地分类

针对后向散射系数难以完成高精度湿地分类问题,本文以16景VH极化的Sentinel-1A影像为数据源,构建了一种联合时间序列相干性和后向散射系数的分类方法。通过对长时间序列的后向散射系数和相干性分析,选择互花米草易与其他地物混淆的3个时相(6月27日(R)、11月18日(G)、11月30日(B))的后向散射系数图为合成数据源,引入11月18—30日相干图代替11月30日后向散射系数图。采用SVM和随机森林分类器,探究相干性引入前后黄河三角洲湿地分类精度变化。研究表明,相干性引入后,SVM和随机森林分类结果的总体精度分别提升了3.07%和3.85%,互花米草的分类精度分别提升了9.39%和11.42%。

一种复杂地物目标近垂直后向散射系数反演方法

复杂地物目标的近垂直后向散射特征是影响雷达高度表回波波形的重要因素之一。对近垂直后向散射系数的获取主要采用基于参数模型的实测数据拟合方法,但一般只适用于地势平坦且介质相对单一的地海面目标。本文基于机载雷达高度表,针对复杂地物目标的距离-多普勒图像仿真实验数据和实测数据,利用距离-多普勒域和地球空间域的映射关系,提出一种后向散射系数的反演算法,并对得到的后向散射系数进行定量分析。实验验证了提出的反演算法具有一定的适用性和参考性。

近海岸非视距紫外光传输平均大气散射系数经验表达式的建立

针对当前紫外光传输过程中大气衰减效应难以量化,传统大气辐射传输模型软件(MODerate resolution atmospheric TRANsmission,MODTRAN)操作复杂且应用耗时长等问题,在近海岸场景下研究了紫外光传输过程中的大气衰减效应。在对近海岸场景下MODTRAN适用性验证的基础上,基于经典的Kim模型结构建立了近海岸非视距紫外光传输平均大气散射系数的经验表达式,可便捷计算非视距紫外光传输的大气散射系数。与MODTRAN计算结果相比误差较小,表明所建的平均大气散射系数经验表达式的结构合理且适用性较强,从而为紫外光通信信道研究和系统光学器件设计提供了参考依据。

基于自适应散射系数的非均匀图像去雾

针对传统方法去除非均匀雾时出现的颜色失真或过深、去雾残留等问题,提出了一种基于自适应散射系数的非均匀图像去雾方法。首先,利用3种雾浓度特征表征雾的非均匀分布,创新性地建立大气散射系数与雾浓度之间的正相关函数,实现动态识别不同像素点的雾浓度,根据每一像素点雾浓度的不同自适应分配不同的大气散射系数值,得到更准确的透射率。其次,利用基于Robinson高阶算子的上下文正则化约束透射率,避免去雾后的图像出现光晕伪影,最大限度保留图像纹理和细节信息。实验结果表明,在真实雾图和非均匀雾图上,所提方法在视觉效果和客观指标方面均有较好的结果。

改进转动拉曼-米散射法反演气溶胶后向散射系数

概述转动拉曼-米激光雷达系统通过同步接收米散射和转动拉曼散射信号,满足了温度和气溶胶一并探测的需求。常用的米散射反演方法依赖于假设条件并受到几何因子的影响,而结合转动拉曼信号和米信号反演气溶胶后向散射系数不受这些因素影响,具有较高的反演精度。Kim和Cha提出的拉曼-米反演方法中认为纯转动拉曼散射后向散射截面为常数,忽略了温度的高度变化,但转动拉曼-米激光雷达系统实际接收的拉曼光谱分布是依赖于温度变化的,此外气溶胶反演计算中需要已知大气分子后向散射系数,目前通用方法为套用标准大气模型,但由于分子的热运动和温度的变化,利用大气模型不能反映真实大气中分子的分布特征,从而会对气溶胶的反演带来误差。

渤海海区颗粒物的后向散射系数和光束散射系数统计关系研究

作者利用AC9和HS6(442 nm4、88 nm、532 nm、676 nm)在渤海海域的测量数据,通过分析其中3个波段的数据发现:海水所含颗粒的后向散射系数和光束散射系数之间具有很强的相关性。二者的关系可用2种不同的函数模型描述:在黄河口外海断面可用二次多项式模型描述;而在渤海湾、辽东湾和秦皇岛断面可用幂函数模型描述。将HS6在对应波段实际测量的后向散射系数与反演值进行比较可以发现,上述2个函数模型的反演值与实测值都有很好的相关性(分别为85%和96%),平均相对误差较小(分别为24%和18%),均方根误差分别为0.013和0.055。这表明上述函数模型作为反演模式在对应海域可用。因此,通过AC9的测量数据进行计算获得颗粒的后向散射系数,可增加后向散射系数的数据量,这对于推动水色遥感分析模型的发展具有重要意义。后向散射系数和光束散射系数之间函数模型随海域的不同而不同的可能原因是:(1)在无机悬浮物含量比较高的海域,无机悬浮物的颗粒形状确定后向散射系数和光束散射系数之间函数关系;(2)在无机悬浮物含量比较低的海域,优势藻类细胞形状对后向散射系数和光束散射系数之间的函数关系有更重要的影响。

粒子散射系数在沙尘天气观测分级中的初步分析

利用2004年4月20日至5月23日塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站浊度计和能见度仪逐日每5min一次的加密观测资料及相应的地面气象常规沙尘观测记录,根据中国气象局沙尘暴观测分级标准分析了粒子散射系数在各级沙尘天气中的特征,表明浊度计观测的粒子散射系数在沙尘天气观测分级标准中有较明确的意义,沙尘天气时粒子散射系数与能见度为显著指数关系。

一种计算水体中悬浮物后向散射系数的方法

基于生物光学模型的水质参数反演分析方法是水质遥感监测算法的发展趋势。分析方法中需要以水体中悬浮物后向散射系数作为参数。水体中悬浮物后向散射系数目前主要有3种测量方法,但是这些方法要么因为仪器稀缺而无法普及,要么测量精度不高。提出了一种计算水体中的悬浮物后向散射系数的方法,该方法利用水面比较容易测量的反射率光谱和实验室内比较容易测量的水体各组分的吸收系数光谱,基于生物光学模型推导得出水体中的悬浮物后向散射系数。利用太湖梅梁湾试验区获取的数据检验了这种方法,并取得了较好的效果。这种方法的主要优势是:它基于生物光学模型,有严密的理论基础,具有较高的精度和通用性;另外,它使用的数据比较容易测量,方法容易实施,可为水质参数反演分析方法的建立奠定坚实的数据基础。

MIE散射系数的改进算法

提出一种新的计算MIE散射系数的算法。该算法使用了改进的后向递推公式，可对MIE系数中的消光系数Kext和散射系数Ksca进行精确计算。由于新算法能显著地减少计算循环次数，因此明显缩短了计算时间。对广泛运用的递推法和连分式法进行了比较详细的讨论。并且把新算法的计算结果和已有的成果进行了比较。结果表明：（1）计算的循环次数与粒子的复折射率基本没有关系；（2）连分式得到的结果通常最准确；（3）新算法在尺度系数较大时（〉1000），计算时间仅为连分式算法的10^-2-10^-3，计算的误差小于10^-5；（4）算法的适用范围广，对于尺度系数从10^-6到10^6，复折射率从从10^-6到10^6都能很好地进行计算。

北京市区大气气溶胶散射系数亲水增长的观测研究

利用自制的"进样气流湿度调节"装置,2005年12月7—22日在中国气象局科技大楼测点(记为CAMS)对北京市区冬季气溶胶散射系数随湿度的变化关系进行了观测试验,结果显示,观测期间北京市区气溶胶散射系数亲水增长因子f(U)(定义为一定湿度下的气溶胶散射系数与"干"气溶胶散射系数的比值)在湿度从低到高的变化过程中,主要表现出"平滑连续"的增长特点。总体上,当相对湿度(U)从小于40%增大到93%左右时,平均气溶胶散射系数亲水增长因子可达2.10,而平均散射系数亲水增长因子f(U=80%±1%)为1.26±0.15。按照污染情况把观测期间划分为"相对污染"时段和"清洁"时段,则在"相对污染"情况时,北京市区CAMS测点的气溶胶散射系数增长因子f(U=80%)大约为1.48,而在"清洁"时段约为1.2。与国外有关观测相比,北京冬季"清洁"时段气溶胶的散射系数亲水增长因子f(U=80%)在数值上与生物质燃烧型和扬尘类型气溶胶的亲水增长相似。反映了在不同天气背景下北京市区的气溶胶类型有不同的特点。

太湖水体吸收系数与散射系数的特征研究

湖泊水体光学特性是进行湖泊水体光学及水体光学遥感研究的基础。计算了太湖冬、夏季水体的吸收系数和散射系数,并在分析水体吸收特性的基础上对水体的光学类型进行了分类。结果表明:冬季太湖水体的光学类型属PY型(悬浮粒和黄质共同作用型),即水体的吸收特性受悬浮质和黄质的共同作用,而夏季则属CPY型(浮游藻类、悬浮粒和黄质共同作用型),即水体的吸收特性受悬浮质、黄质和浮游藻类三者的共同作用;不论冬季还是夏季,非色素悬浮粒是影响太湖水体散射特性的主要因子。

水中石油类含量对后向散射系数光谱的影响

根据2008年5月和2009年8月在辽宁省盘锦市石油类污染水体配比试验和现场试验获取的光学特性数据及生物化学特性数据,分析了石油类含量和后向散射系数数据的关系。结果表明：河口区的后向散射系数幂律指数遵循随着悬浮物浓度增加而减小的对数变化规律;440~856 nm波长范围内单位后向散射系数在0.006~0.035 m2g-1之间,并且随波长增加而减小;石油类含量对后向散射系数的影响集中反映在石油类单位后向散射系数（单位石油类含量的后向散射系数）上,石油类单位后向散射系数与石油类含量呈乘幂变化规律,且随波长的增加而减小;石油类含量对后向散射系数幂律指数影响小。

ENVISAT雷达高度计后向散射系数的极区海冰分布特性

ENVISAT卫星可覆盖至南北纬81.4°,其携带的RA-2雷达高度计为极地海冰研究提供了周期性的主动微波海冰探测途径。本文用ENVISAT雷达高度计探测的Ku波段后向散射系数对2011年南极和北极各月份的海冰覆盖特征(范围和海冰表面属性)进行详细研究。利用海水和海冰的不同散射特征,设置后向散射系数阈值为13 dB可成功分离海冰和海水。除夏季外,雷达高度计和美国冰雪数据中心基于辐射计获取的极区海冰覆盖边界高度符合。因北极中央区域(81.4°N以北)没有轨迹覆盖,本文只估计了南极海冰的覆盖面积,夏季海冰的覆盖范围面积比辐射计探测结果偏大,这和雷达高度计对离散薄冰较强的观测能力有关,在海冰密集分布的其他季节结果则有很好的符合,其中冬季面积平均差异为0.17 Mkm2。分析南极和北极海冰的分布特征差异,和南极相比北极冬季海冰表面较粗糙干燥,而夏季海冰表面湿度较大。结果表明ENVISAT雷达高度计可准确地探测包括海冰覆盖和海冰表面属性变化在内的海冰季节性演变过程,可在海冰监测、极地科考等领域中发挥重要作用。

天津市区秋冬季大气气溶胶散射系数的变化特征

通过对天津市区2006年9月至2007年2月期间散射系数进行统计分析,得出天津市区秋冬季气溶胶散射系数特征:散射系数小时平均值变化范围在100～10000 Mm^(-1),日变化呈典型双峰形,峰值出现在早6时和晚22时,散射系数分别为508.5和431.4 Mm。冬季散射系数要高于秋季。雾日、霾日和晴天时的平均散射系数分别为588.8,403.7和172.5Mm,雾日的散射系数最大,晴天的散射系数最小。细粒子PM_(2.5)浓度日变化与散射系数日变化曲线非常接近,两者呈正相关,相关系数达到0.78。出现大风扬沙天气时散射系数变化剧烈,PM_(10)浓度出现高值,而散射系数却降低,扬沙天气导致空气中的大粒子浓度增加,当PM_(10)质量浓度表现为高值时,散射系数并没有表现为高值。

黄东海春季水体后向散射系数的经验模型研究

水体后向散射系数的反演模型研究是 II类水体生物 -光学算法开发的重要组成部分。通过对 2 0 0 3年 4月黄东海试验获得的水面之下遥感反射率 rrs (λ)和后向散射系数 bb (λ)的分析 ,以 bb (4 1 2 )为中间变量 ,根据水体后向散射系数的光谱特点 ,统计获得了 rrs (λ)反演的统计模型。从整体反演的效果可见 ,该模型在试验水域可使 73%的样品反演相对偏差控制在± 30 %之内 ,且多集中于± 1 0

基于三波长激光雷达对强卷云后向散射系数波长关系研究

针对高层强卷云(532nm波长上衰减的后向散射系数比大于20)在全球中出现的概率高达30%,影响地球-大气系统的辐射收支平衡问题.提出了一种用衰减的后向散射系数颜色比估算后向散射系数颜色比的反演方法,并分析了其误差大小.基于10个月在合肥西郊上空3波长(1 064,532和355nm)激光雷达探测到的强卷云数据,得到强卷云的3个后向散射系数颜色比统计分布规律,以及后向散射系数波长指数.计算结果表明:强卷云的后向散射系数波长指数不再是一个固定不变的常数,而是与波长有关的变量.

垂直入射区雷达地面散射系数测量与特性研究

为研究垂直入射区大地回波的散射机理,用S和8 mm波段线性调频连续波雷达散射计测量了垂直入射时农田和沙地的散射系数,建立了与雷达工作频率、高度、天线方向图、波束入射角、地面粗糙度和介电常数等相关的垂直入射区地面回波数据库,给出了回波数据处理方法,推导了粗糙地面散射系数理论模型,并对实验数据进行了拟合。实验结果表明,测量的垂直入射地面散射系数与所给模型吻合,沙地散射系数比农田强2～3 dB,8 mm散射系数平均比S波段强18～20 dB。

地表土壤水分与雷达后向散射系数及入射角之间关系研究

应用雷达技术反演土壤水分较著名的经验模型有Oh模型[1]、Dubois模型[2]以及Shi模型[3]。本文在Shi模型的基础上,对土壤水分与雷达后向散射系数之间的关系进行探讨,反演出土壤水分与雷达后向散射系数及入射角之间的关系。

上甸子本底站气溶胶散射系数变化特征的初步分析

根据上甸子大气成分本底站从2004～2006年的连续观测数据,分析了区域大气粒子光散射系数的变化特点,以了解本底地区大气气溶胶粒子的基本特征。上甸子地区3年数据比较表明,散射系数平均水平较低,但在2006年有所升高,主要表现在受春季沙尘天气的影响,污染次数增多。其次,散射系数日变化规律表现为白天低夜间高,午后出现最低值,此变化与大气层结的日变化趋势一致。从季节变化看,冬季和春季的散射系数相对较低,而夏季和秋季的值较高,这与气象条件及内外源的影响都有关系。天气对粒子变化的影响表现为,晴天无云时的大气状况有利于污染物的垂直输送,散射系数远远低于阴天时的数值。另一方面,风向对本底站粒子浓度影响也较明显。来自东北东方向的空气较干净,散射系数值通常较低,而西南西风向通常会引起散射系数值的增大,说明位于西南方向上的北京等城镇的污染输送对上甸子本底站的大气状况有一定影响。最后,通过拟和散射系数小时平均值出现频率曲线,对上甸子地区本底浓度值作了初步估算,其范围在10～20Mm-1。

未加填和加填纸张的光散射系数

对未加填和加填纸张的光散射系数进行了研究。未加填纸张的光散射系数与纸浆种类、磨浆（或打浆）和湿压的程度、成形条件等有关。加填增加纸张的不透明度和亮度是由于增加了纸张的光散射系数。填料的光散射效能取决于它的折射指数和粒度。文中对填料的最佳程度和加填纸光散射系数的表达式进行了详细的讨论。