面向海浪遥感卫星标定的漂流波浪浮标关键技术研究

在精细化海洋观测领域,遥感卫星海浪方向谱的获取存在精度低、累积误差大等问题,设计了一种基于Transformer神经网络的海浪方向谱估计方法,通过引入稀疏自注意力机制以及物理引导模块等,实现海浪方向谱的高精度表达;海上试验测试结果表明,新提出的海浪方向谱估计方法与传统海浪方向谱估计方法相比,文章提出的模型估计方向谱更符合理论谱形,伪峰较少,平滑性和一致性方面表现较好,并且对数据噪声的容忍度更高。同时,设计了一种基于人工智能芯片的漂流波浪浮标系统,通过AI软硬件系统对不同任务进行动态调度分配,实现浮标低功耗运行,有效提升了波浪测量性能及海上工作时间,是遥感卫星高精度获取大范围、长时序全球性海洋观测数据的一种有效补充。

可在轨溯源的太阳反射波段光学遥感仪器辐射定标基准传递链路

分析了现行光学遥感仪器辐射定标方法的局限性,以满足定量化遥感的精度及多数据融合比对研究的需求。设计了以空间低温辐射计为初级辐射基准,以太阳为光源,包括太阳单色仪、太阳光谱仪、传递辐射计、太阳漫反射板等组件在内的可在轨溯源的光学遥感仪器辐射定标基准传递链路。首先以低温辐射计和太阳光源建立的光谱辐射基准定标传递辐射计和太阳光谱仪;然后利用传递辐射计定标太阳漫反射板,建立对地光谱辐亮度基准;继而将基准传递至地球光谱成像仪作为对地观测标准,从而实现对其它卫星光学遥感器的交叉定标。对光学遥感仪器辐射定标基准传递链路各个环节的分析显示,辐射定标基准传递链路的测量相对不确定度为0.75%。结果表明,以此辐射基准传递链路构建覆盖我国空天一体的遥感定标网络可为建立平行于地面基准体系的空间数据质量保障体系奠定技术基础。

溯源于低温辐射计的高精度遥感器辐射定标技术

低温辐射计作为拥有10-4不确定度的辐射初级标准已经开始运用于遥感器辐射定标领域。总结了低温辐射计的高精度初级标准传递至星载遥感器的定标过程,详细介绍了标准传递链中各级标准的不确定度.通过VXR、TXR在NASA的EOS计划中的应用及国内辐亮度探测器对FY-2号的实际定标,展现了溯源于低温辐射计的定标技术广阔的应用前景.

基于参量下转换的3.39μm中红外辐射源定标实验

介绍了一种新型的基于参量下转换实现红外辐射源绝对辐亮度的定标方法。参量下转换过程产生0.631μm和3.39μm波段的一对相关光子,通过测量自发参量下转换和受激参量下转换两个过程中在0.631μm波段光子的计数比值,可以获取3.39μm的单位模式平均光子数,并进一步导出红外光源的辐亮度。介绍了定标原理、实验装置,分析了主要的测量不确定性因素,定标结果表明OPO激光器光谱辐亮度的合成标准不确定优于1.18%。初步证实了通过探测可见波段光子计数实现红外辐射源的辐亮度定标的原理可行性。研究结果将有望应用于基于受激参量下转换的红外波段高精度定标以及红外OPO激光器等领域。

嫦娥五号样品——月球遥感定量反演的新地面真值

嫦娥五号任务从月球风暴洋东北部成功返回了1731 g月壤样品.最新返回的月壤有望为月球遥感数据定量反演提供新的地面真值(Ground Truth).本研究中首先利用遥感数据获取了着陆单元的矿物组成和化学成分(FeO,TiO2,Th),并与嫦娥五号月壤样品实验室分析结果进行对比.二者之间的差异(特别是橄榄石含量)反映了目前利用遥感数据反演元素和矿物含量的方法仍存在提升空间.本研究通过系统地对比分析发现:(1)嫦娥五号月壤具有高铁、中钛、富钍的化学特征,显著区别于已有阿波罗月壤,可为月球遥感研究提供全新的地面真值;(2)嫦娥五号月壤代表了一类发育成熟的年轻月海月壤,外来溅射物占比较小,能够反映着陆区玄武岩的成分特征;(3)嫦娥五号月壤粒径较小,符合Lunar Soil Characterization Consortium(LSCC)提供地面真值的样品标准(<45μm).此外,嫦娥五号着陆区也具有独特性:(1)位于月球正面西部的中纬度地区,不同于美苏样品返回任务所着陆的低纬度区域;(2)位于月球晚期玄武岩单元,区别于已有的光谱定标区.因此,以嫦娥五号月壤实测数据为地面真值,进而将嫦娥五号着陆区构建为全新的遥感定标点,可以显著扩大定标点的地理范围和全球代表性.基于着陆区遥感及样品研究成果,本研究在嫦娥五号着陆区所在单元(Em4)内划定了定标区的范围,可为后续遥感定标区的建立提供参考.

国产机载大视场三线阵CCD相机几何标定

发展和应用三线阵CCD(Charge-coupled Device)传感器是当前遥感测绘的一个重要方向,本文针对国内首台自主研制的机载三线阵CCD相机(以下简称GFXJ),开展了国产GFXJ相机几何标定技术研究。首先对比分析了GFXJ相机的成像特点和几何变形因素,在此基础上建立了基于CCD指向角的分段自检校标定模型;然后提出了循环两步法标定方案;最后在中国(嵩山)卫星遥感定标场和黑龙江鹤岗地区获得了多组飞行实验数据,采用循环二步法对GFXJ相机前、下及后视CCD每一像元指向角进行了准确标定,并生成可靠的CCD像点坐标文件。实验表明,本文提出的基于CCD指向角的分段自检校标定模型和循环两步法标定方案对于GFXJ相机具有良好的适用性和有效性,标定后可大幅提高影像无控定位精度;辅以少量控制点进行区域网平差,GFXJ影像定位精度可满足1:1000地形图测图的空中三角测量精度要求。同时本文建立的标定模型和标定方案可为其它机载线阵CCD相机的标定处理提供借鉴。

自然静态水体温度场简化模型

在对大量实验数据进行了深入分析的基础上,对流体力学的有关偏微分方程做了必要的简化,建立了自然静态水体温度场简化模型,编写了计算程序.野外实验测试结果表明有关简化条件是合理的,简化模型计算精度基本满足实用要求,可广泛用于红外遥感定标、红外背景分类、水面目标热红外遥感探测等相关研究领域.

航线结构对面阵相机DMC拼接影像自检校模型的影响分析

本文从DMC成像特征分析了引起拼接影像变形的系统误差,然后对带附加参数自检校平差模型进行探讨。利用位于河南的嵩山摄影测量遥感定标与综合实验场获取的不同航高DMC数据,比较了在不同航线结构和控制点条件下对求解拼接影像几何变形参数的影响。实验结果表明,3种航线结构自检校都达到了相同的精度,使用2条平行航带可以取代完整航线结构用于日常检校。