单星InSAR系统基线模型的误差传播与精度反演

基于由光学手段测得的单颗干涉合成孔径雷达卫星的支撑臂矢量,通过转换关系建立空间基线模型。综合考虑基线模型在安装、测量和卫星在轨飞行等各环节的误差源,包含卫星姿态误差、外部副天线姿态误差、安装位置地面标定残差、卫星与天线在轨变形量、测量系统轴向标定残差以及硬件设备的测量误差等。分析各自的误差特性,给出多种因素误差源对于空间基线的误差传播机理,推导传播过程中的误差演化特性;基于理论推演的结果给出测量设备合作目标的最优安装位置。从逆问题的角度给出基线长度精度反演策略的实例,该思路可用于辅助基线测量方案、安装方案与处理算法的设计等。

结合经验小波变换与BP神经网络的GNSS-IR土壤湿度反演

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机接收到的多路径信号可用于测量土壤湿度。针对目前全球卫星导航系统多径干涉遥感技术(global navigation satellite system interferometry and reflectometry,GNSS-IR)在土壤湿度反演领域精度较低的问题,实验利用美国板块边界观测(plate boundary observation,PBO)网的P040测站作为研究对象,选取该测站的2颗卫星PRN10和PRN14分别进行信噪比数据分析,将L2波段反射信号的延迟相位作为输入、PBO中H2O的土壤湿度值作为输出,建立基于经验小波变换神经网络(empirical wavelet transform-back propagation,EWT-BP)模型的土壤湿度反演模型,并对提出的土壤湿度反演方法进行精度评定。结果表明,EWT-BP模型反演的土壤湿度与实际土壤湿度之间具有较强相关性,其决定系数(R2)分别为0.820和0.844,相比传统低阶多项式拟合法,R2分别提高了21.66%和28.66%,该结果验证了EWT-BP模型能够有效提升GNSS-IR土壤湿度反演的精确度和可靠性。

数据预处理和统计方法对核桃叶片氮、磷、钾含量光谱反演精度的影响

为探究光谱数据预处理、不同统计方法对核桃叶片N、P、K含量光谱反演精度的影响,采用平滑去噪预处理光谱反射率数据,并比较一次函数、二次函数、三次函数、幂函数、指数函数和半对数函数构建的核桃叶片N、P、K含量光谱反演模型精度。结果表明:(1)平滑去噪预处理光谱数据比原始数据构建的反演模型决定系数(R^(2))更高、均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)更小,即数据预处理后的反演精度更高;(2)将6种统计方法构建的N、P、K含量模型的预测值和实测值绘制1:1关系图,以直观展示模型估算值与实测值的一致性程度,结果显示,具有最高决定系数(R^(2))、最小均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)的均为三次函数建立的各生育期叶片N、P、K含量光谱反演模型,且该模型通过置信椭圆F检验,即三次函数构建的各生育期叶片N、P、K含量光谱反演模型精度最高。综上,本研究表明数据预处理和构建不同回归反演模型,可以提高光谱数据的利用水平,进一步提高反演模型的适用性和客观性。

土壤含盐量与电导率的高光谱反演精度对比研究

探明土壤盐渍化的高光谱遥感监测机理,对改善高光谱遥感监测精度具有重要意义。以南疆地区温宿县、和田县、拜城县的水稻土为研究对象,通过分析土样的高光谱数据和室内测定的盐分与电导率数据,研究了耕作土壤含盐量与电导率的关系,并比较了含盐量和电导率与不同光谱指标的相关性以及二者高光谱反演的精度。结果表明,南疆水稻土的含盐量与电导率的相关性较低,二者之间的关系因地区差异而有较大的变化;含盐量与反射率、一阶微分、连续统去除之间的相关性要优于电导率,特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出;以含盐量建立的多元线性回归、主成分回归、偏最小二乘回归模型的决定系数和相对分析误差均高于电导率。研究表明高光谱信息对土壤含盐量的响应比电导率更敏感,以含盐量为监测指标的高光谱反演精度明显要优于电导率。该结果可为提高土壤盐渍化高光谱遥感监测精度提供理论依据。

高分辨率红外相机单窗与劈窗陆表温度反演精度分析研究

针对高分辨率热红外传感器单通道和劈窗设置,全面分析了影响陆表温度反演的各种因素,探讨劈窗和单窗对温度反演总精度的影响.首先利用辐射传输模型MODTRAN4.0,结合大量的TIGR探空廓线数据,建立广义劈窗算法和普适性单窗算法.接着进行算法拟合精度分析,以及地表比辐射率、等效噪声温度和水汽含量等不确定度对陆表温度反演精度的敏感性分析.最后得出不同比辐射率下,不同水汽含量下,劈窗和单窗算法地表反演总精度.研究表明单窗算法拟合精度低于劈窗算法,且随水汽含量增大而精度降低;水汽含量不确定度、地表比辐射率不确定及通道亮温NE△T对陆表温度反演总精度均有贡献,该贡献大小与水汽含量,比辐射率和地表温度均有关;影响单窗算法精度主要因素是算法拟合精度,影响劈窗算法精度主要因素是通道NE△T.在水汽含量较低时,单窗算法总精度与劈窗算法差不多,都在1K左右,水汽含量越大,单窗算法总精度越低,在2K左右,而劈窗算法总精度则变化不大.

GPS测量误差对大气掩星反演精度影响分析

在无线电GPS大气掩星观测中,GPS和LEO卫星的位置误差、速度误差、卫星钟的漂移、载波相位观测误差等会给其反演的大气参量带来一定的误差.为定量分析上述GPS测量误差对大气掩星反演精度的影响,本文采用模拟分析的方法,利用CHAMP实测轨道数据和大气与电离层经验模式,采用三维射线追踪方法模拟得到大气附加相位观测数据;然后根据各种GPS测量误差的不同性质,在模拟掩星观测大气附加相位数据中加入GPS测量误差并进行反演,将其反演结果与未加入误差时的反演结果进行比较,分析各测量误差所带来的掩星反演误差的特点;利用一天的151个分布全球的掩星事件的误差结果进行统计分析.结果表明:(1)±10 m的GPS径向位置误差引起的温度反演误差的平均误差在30 km的高度为0.8K,标准偏差为0.05K;±0.4 m的LEO径向位置误差引起的温度反演误差的平均误差在30 km的高度为1.2K,标准偏差为0.07K.(2)仅考虑卫星速度误差对掩星几何关系的影响,则±30 m/s的GPS速度误差引起的温度反演误差的平均误差最大为±0.02K,标准偏差为0.3K;±10 m/s的LEO速度误差引起的温度反演误差的平均误差最大为±0.4K,标准偏差为0.06K.(3)当卫星钟漂为1×10-9时,反演温度误差的平均误差在30 km的高度为263K,标准偏差为16K,当卫星钟漂为1×10-14时,反演温度误差的平均误差在30km的高度为0.019K,标准偏差为0.004K.(4)当L1和L2载波相位观测误差分别为1 mm和2 mm时,引起的温度反演的平均误差在30 km的高度为0.01K,标准偏差为0.4K.(5)利用较接近真实观测的三维大气和电离层背景下的模拟附加相位数据,同时加入国际最新指标的各种GPS测量误差进行反演,误差分析结果为:在30 km以下,折射率和密度的相对误差小于0.3%(1σ),压强的相对误差小于0.5%(1σ),温度误差小于1K(1σ).

海山磁性反演精度的研究

在均匀磁化的假设下,进行海山磁性的反演,有时能获得良好的效果,有时则不然。海山磁性的不均匀性是影响反演精度的主要因素,特别当海山内部的正反向磁化不是严格反平行时,反演精度很低。海山形状不准确、磁测资料的随机误差对反演精度的影响较小。 可以用拟合度参数GFR(Goodness-of-Fit Ratio)来衡量反演结果的可靠程度。当GFR≥5时,均匀磁化假设下反演所得的磁化方向有很高的参考价值;GFR=2～5时,反演结果有一定的参考价值;GFR<2时,反演结果常含有很大的误差。本文用面积分计算磁异常。在AT微机上反演一个海山的磁性,约需1分钟。

模型驱动的高精度叠前地震反演方法及应用

线性化叠前地震反演方法由于具有高效率、低成本的特点,在叠前地震油气储层预测中得到广泛应用。为进一步提高线性化叠前地震反演方法的精度、稳定性及资料适应性,提出了模型驱动的高精度叠前地震反演方法。根据地震残差分布特点,采用最小二乘法构建目标函数,同时增加了L2范数正则化项确保反演解适定性,基于泰勒公式展开推导构建了反演迭代公式。反演计算中采用的雅克比矩阵是直接通过佐普里兹方程矩阵形式推导构建的,避免了小角度和弱反射界面假设,确保了雅克比矩阵的构建精度,从而提高了反演精度。在正则化参数选取方面,利用地震噪声和反演参数扰动量的高斯统计方差自动选取正则化参数。模型实验数据表明,模型驱动的高精度叠前地震反演方法在实现正则化参数自动化选取的同时确保了反演精度。胜利油田东部地区实际资料应用结果表明,该方法稳定性强,对复杂地震资料具有较强的适应能力,反演结果精度高,能够较好利用部分角度叠加数据体中的叠前地震振幅变化信息,提高了储层岩性和流体预测能力。

利用双波段补偿法提高卫星高度计海面风速反演精度

提出了一种利用卫星高度计测量的同步双波段雷达散射截面数据（σ０Ｋｕ 和σ０Ｃ）提取海面风速特别是高风速信息的补偿算法。这一方法的基本思想是假定在正常情况下，高度计测量的Ｋｕ 和Ｃ波段的后向散射截面对于某一风速存在一种“标准”关系，降雨和大浪等异常大气海洋过程的出现会导致σ０Ｋｕ ／σ０Ｃ 偏离其“标准”位置而产生一个系统误差，通过对这一系统误差进行修正和补偿，可以有效地消除其影响并显著提高高度计海面风速的反演精度。实验表明，与通常采用的单波段海面风速反演算法相比，双波段补偿法可提高精度１０％ 左右。

预估临边探测大气温度和水汽廓线的反演精度

针对在研仪器——大气辐射超高光谱探测仪的临边探测模式,模拟计算了大气温度和水汽的权重函数。以此为基础,利用信息量和权重函数线性化方法,结合仪器的可探测亮温阈值0.3 K,计算并分析6种大气状态下,大气温度和水汽混合比廓线在不同反演精度条件下可获得的光谱通道数,在满足最佳光谱通道数200的要求下,理论上预估其反演精度。温度廓线整体反演精度为0.6 K,水汽混合比廓线反演精度可达到5%,但热带大气在16~20 km高度的水汽廓线反演精度仅为10%。反演精度预估,仅提供了一种全面认识仪器性能的方法,精度的确定还有赖于真实探测数据的获取和反演方法。

提高滇东南石漠化区域遥感反演中的大气校正精度

在充分考虑气溶胶空间分布和地表临近效应的基础上,综合考虑湿度及光谱分析确定合理的能见度,并分析研究不同校准文件对于光谱反射率的影响.将这些值应用于大气校正的计算过程,以此提高大气校正的精度.结果表明,利用该模型进行的大气校正能够有效降低大气分子、水汽、臭氧、气溶胶粒子等对卫星遥感影像造成的影响,提高遥感石漠化信息反演精度.该方法在冬季的校正效果较秋季和春季的更佳.

试论扫描密度对ART法模拟反演精度的影响

本文将可视化技术引入地震面波的模拟反演成像当中，对椭圆模型作线性的平行线束扫描，采用ＡＲＴ－代数重建法，指定了各种扫描密度，本文将其定义为平行射线束中的射线条数，以研究扫描成像精度的变化；在成像过程中，用ＴｕｒｂｏＣ语言编制程序，看出了扫描密度变化时，面波Ｑ－值成像，在其精度方面所反映出的变化关系。

滤波处理提高道积分法反演煤层厚度的精度

道积分法反演煤层厚度，其计算的煤层厚度往往受到地震子波的类型和主频的影响。根据煤厚的分布范围，选择合适的滤波频带。

水听器一致性对材料声反射系数全息反演精度的影响

采用近场声全息(NAH)法进行材料声反射系数测试时,一般采用水听器阵列进行全息数据采集。针对阵元通道之间的幅度和相位一致性对全息反演结果的影响,在不同扫描方式下进行了仿真分析。根据仿真结果,建议采用水听器阵单面隔行的扫描方式进行测量。利用耦合腔校准方法对水听器阵进行通道间幅值和相位不一致性校准,并在消声水池中进行了矩形钢板的声反射系数全息测试实验。数据处理结果表明:采用经耦合腔校准后的水听器阵进行材料声反射系数测试,全息反演精度有所提高。

利用滤波处理提高道积分法反演煤层厚度的精度

利用道积分法能够反演煤层的厚度，但其计算的煤层厚度往往受到地震于波的类型和主频的影响，根据煤厚的分布范围，选择合适的滤波频带，对道积分剖面进行滤波处理可以提高煤厚反演的精度。

宽浅河道瞬时源源项反问题及反演精度主要影响因子分析

根据宽浅河道的水动力特性和可溶性污染物在河道内的迁移转化特征,建立了宽浅河道内突发性瞬时源污染物排放位置及污染物排放量的数学反问题;采用微分进化算法,给出了反问题的数学求解方法;构造典型案例,利用瞬时源污染物浓度平面分布的理论解,对反问题求解方法进行了验证;并采用情景分析方法,进一步分析了事故应急监测点位、监测频次对污染源反演精度的影响。结果表明,反演精度依赖于监测点位的数量、监测频次等影响因子,基于一定观测数据、观测精度的污染源的数学反演,可以为瞬时源强、发生位置的确定提供技术佐证。

基于井数据约束的高精度层析速度反演

测井数据是一种准确可靠的先验信息。在层析反演方程组中加入井数据信息一定程度上提高了反演精度和效率,但仍无法精确描述微幅构造地质体。针对这一特点,笔者提出了基于井数据约束的高精度层析速度反演方法。首先进行常规的井约束层析速度反演,假定测井处的网格速度不更新,建立井约束反演方程组,更新速度场,得到初步的偏移成像结果;然后在此基础上利用测井速度信息约束偏移深度,对更新后的速度场进行速度分析及精细化建模,提高速度建模精度,同时减少了反演迭代更新次数,提高了反演效率。模型试算及实际资料处理结果表明,该方法具有更高的反演精度和计算效率。

机载光学大气数据系统数据反演精度分析

通过分析误差传递规律,仿真分析了多波束激光反演三轴真空速、攻角及侧滑角的精度变化规律,并对反演精度变化规律进行了实验验证,实验与仿真结果吻合得较好。结果表明:三轴真空速反演精度随测量激光数目的增加而提高;x、y轴与z轴真空速精度随仰角变化具有不同的趋势,为保证三轴真空速反演精度小于2倍的测量精度,仰角取值范围应在20°~70°;角度反演精度与真空速、侧滑角的取值相关,与攻角取值无关,并随着真空速增大而提高;给定反演精度下,侧滑角的取值范围随着空速的增大而增大。文中的分析结论有助于光学大气数据测量系统的优化设计。

平面二维河道瞬时源反演及反演精度影响分析

为识别河道中突发水污染事故的源项信息,建立二维水质数学模型,根据下游污染物浓度监测数据构造污染源源强和排放位置反问题,并通过微分进化算法对反问题进行求解。构造典型案例以验证方法适用性,并进一步分析了事故应急监测方案及监测误差等对反演精度的影响。结果表明,反演精度依赖于监测频次及监测误差等影响因子,基于一定监测频次、监测精度的应急监测数据,可以利用微分进化算法较为准确地识别瞬时源的源项信息。各种因子对反演精度的影响分析结论可为事故应急监测方案的制定、优化提供重要的技术参考。

基于精确偏导计算的高精度叠前反演方法

针对应用Zoeppritz方程近似式计算偏导方程的叠前反演方法误差大、精度低的问题,开展了叠前高精度反演方法研究。直接从Zoeppritz解析方程中进行偏导计算,可以得到纵横波反射系数对上下地层纵横波速度及密度的精确偏导方程。通过偏导为零的值进行分离减少变量,实现了基于Zoeppritz方程反射系数梯度矩阵的精确构建,形成了基于Zoeppritz方程精确偏导计算的叠前反演方法;并利用模型和实际资料对方法进行了验证,对于地层弹性参数反演计算精度和效率都得到明显提高。