遥感模拟图像应用于不同传感器光谱性能分析

研究利用高光谱成像数据,用数字的方法定量模拟了ＳＯＰＴ－ＨＲＶ,ＣＢＥＲＳ－ＣＣＤ,Ｌａｎｄｓａｔ５－ＴＭ和ＮＯＡＡ１４－ＡＶＨＲＲ类似波段的空中表面反射率及地面光谱反射度图像,并利用这些对上述传感器相应波段的光谱响应,大气影响特性用基于反射率和基于归一化植被指数的方法进行了定量比较分析。     

3维矢量结构GIS拓扑关系研究

３维矢量结构ＧＩＳ拓扑关系研究３ＤＶＥＣＴＯＲＳＴＲＵＣＴＵＲＥＧＩＳＴＯＰＯＬＯＧＩＣＡＬＲＥＬＡＴＩＯＮＳＨＩＰＲＥＳＥＡＲＣＨ李青元（中国测绘科学研究院,北京,１０００３９）该论文的目的是对３维矢量结构ＧＩＳ（地理信息系统）的拓扑关系进行研究。...     

线性四叉树和线性八叉树邻域寻找的一种新算法

线性四叉树和线性八叉树邻域寻找的一种新算法肖乐斌①龚建华②谢传节①（①中国科学院地理研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京,１００１０１）（②香港中文大学地理系地球信息科学联合实验室,香港）ＡＮＥＷＡＬＧＯＲＩＴＨＭＦＯＲＳＥＡＲＣＨＩＮＧＮＥ...     

基于尺度空间的分层聚类方法及其在遥感影像分类中的应用

基于尺度空间的分层聚类方法（ＳＳＨＣ）是一种以热力学非线性动力机制为理论基础的新型聚类算法,是视觉松驰化过程的模拟。与传统基于统计方法的聚类算法相比较,ＳＳＨＣ具有样本空间可服从自由分布、通过规则可获取最优聚类中心点及类别、可在聚类过程中融合后验知识等优点。本文从聚类和热力学运动机制和视觉模拟过程出发,对ＳＳＨＣ聚类算法进行综合分析,并对如何生成聚类树的过程进行详细描述邮通过融合点的部分自由能进行     

利用NOAA－AVHRR资料提取水体信息的初步研究

本文讨论了应用ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ资料来提取水体信息的方法。采用ＡＶＨＲＲ一、二通道（下面简写为ＣＨ１、ＣＨ２）获得的地面反射率数据构成的归一化植被指数（ＮＤＶＩ）来识别水体，并初步提出了应用模糊数学的方法提取混合像元中的水体面积信息的技术思路。     

国外干涉合成孔径雷达在地形测图上的应用

本文概述了干涉合成孔径雷达的形成原理，介绍了国外对目标点绝对相位及高程的推算公式。算法分别由ＮＡＳＡ／ＪＲＬ在ＴＯＰＳＡＲ系统和ＣＣＲＳ在Ｃ波段ＩＮＳＡＲ系统上进行了测试，结果表明利用合成孔径雷达干涉测量能获得高质量的地图产品。     

福建半日潮区理论度基准面值回归方程的建立

本文建立了福建半日潮海区Ｍ２,Ｓ２、Ｋ１,Ｏ１等４个主要分潮的平均振幅ＨＭ２、ＨＳ２、ＨＫ１、ＨＯ１与理论深度基准面值Ｌ之间的四元线性回归方程。     

立体CCD-线扫描仪(MOMS-ZP)的几何检定

本文论述了组合式光电多光谱扫描你ＭＯＭＳ－２Ｐ的几何检定，该扫描仪搭载于俄罗斯空间站（ＭＩＲ）的ＰＲＩＲＯＤＡ舱上，用于获取地球表面全色和多光谱三重立体图像，像素大小要当同１８ｍ和６ｍ。文章的第一部分叙述了实验室中的检定，包括设备、方法、并了检定参数的结果。第二部分叙述了飞行检校的处理。     

高光谱数据与水稻指数及叶绿素密度的相关分析

分析了北京大屯科技站不稻叶面积指数（ＬＡ）、叶绿素密度（ＣＨ．Ｄ）与高光谱分辨率遥感数据在整个生育期内的变化过程。利用微分技术处理不稻群体反射光谱以减少土壤等低频背景光谱噪音的影响。通过单相关分析和逐步回归方法研究不稻ＬＡＩ、ＣＨ．Ｄ分别与光谱反射率、反射率的一阶微分光谱的相关关系,并建立预测回归方程。结果表明,微分技术能够改善数据与ＬＡＩ、ＣＨ．Ｄ的相关性,ＣＨ．Ｄ与光谱数据的相关明显优于同ＬＡ     

利用MIVIS数据进行遥感图像模拟的研究

本文研究利用机载ＭＩＶＩＳ超光谱成像系统数据,运用光谱模拟,大气改正的方法,定量模拟了ＳＰＯＴ－ＨＲＶ ＸＳ１、ＸＳ２、ＸＳ３的地面反射率图像,并将模拟结果与相应的地面反射率实测值进行了对比。同时对成像系统ＭＴＦ的影响也进行了定量模拟分析。试验结果显示,ＳＰＯＴ图像的模拟值与地面实测值相一致。     

对流层NO2柱浓度卫星遥感反演综述

NO2是主要的大气痕量气体, 对流层NO2垂直柱密度分布图已经用于诸如污染排放和污染物分布的科学应用研究。就NO2柱浓度的卫星差分光谱吸收反演算法(DOAS)进行了评述, 包括误差分析、验证和发展趋势。对DOAS算法中的主要技术环节进行了详细的阐述, 如ring效应算法、平流层NO2浓度算法和大气质量因子(AMF)问题。论文描述了影响卫星反演NO2浓度, 如云、NO2廓线的先验数据和气溶胶等不确定性因素。针对NO2反演应用需求提出了今后应该加强的内容, 如进一步加强NO2算法研究、发展空气质量探测的静止卫星、重视基于地基多轴被动DOAS和机载平台成像DAOS观测对卫星反演结果的验证。     

基于GIS的气温对漳州城市主要大气污染物影响分析

漳州城市建设和工业飞速发展,汽车数量剧增,人为大气污染排放显著增加,空气质量下降,对人们的生活和健康造成了影响。本文利用2014—2015年连续2年的日平均污染数据,选择主要污染物SO2、NO2、O3、PM10、PM2.5和AQI指数,分别与日平均气温做相关分析,研究发现:SO2浓度在不同季节与温度的相关不同,这是由于气温与SO2的清除机制没有直接关系,因此相关不确定;NO2浓度与气温基本呈负相关,而O3的浓度呈正相关。秋季影响当地空气质量的主要气象条件是气温,当气温高于25℃时,空气质量改善明显。     

高空飞行器尾焰亚毫米波临边探测模拟与分析

由于许多气体,特别是卤族元素在亚毫米波段有特殊吸收谱线,因此亚毫米波临边探测具有重要意义。文章基于ARTS正向模型,模拟并分析了飞行器主要尾焰成分在亚毫米波段临边探测敏感性。基于模拟的高空飞行器尾焰流场比较了不同大气背景对尾焰临边探测的影响;并模拟了亚毫米波临边与天底两种模式对尾焰流场的探测。研究结果表明在中高空处,临边探测对尾焰成分H2O、O2、OH及HCl的浓度变化很敏感,5倍浓度的变化使某些频率处的亮温分别提高约80 K、80 K、5 K与50 K。研究结果也表明,亚毫米波临边探测可以探测到尾焰流场,而天底探测则无法探测出尾焰流场。     

模拟酸雨对水稻叶片反射光谱特性影响的初步研究

本文研究了模拟酸雨对水稻叶片反射光谱特性的影响。结果表明：模拟酸雨会引起水稻叶片反射光谱的可见光区和中红外区的反射率升高，近红外区的反射率降低，相应的反射率比值也随之变化，一阶和二阶微分光谱蓝移，且上述变化的程度与酸雨的酸度、水稻的品种和生育期有关。这一结果也表明遥感技术监测酸雨污染作物是可行的。     

多样地表和大气状况下的MODIS数据云检测

云覆盖作为天气和气候变化的一个重要因子,对地表-大气能量平衡和水循环有着重要的影响,因此,快速、准确地利用卫星遥感技术检测云覆盖具有重要的实用价值和科学意义。利用卫星遥感数据,尤其是常用的Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)影像数据,因其具有较高的光谱和时间分辨率,以及2330 km扫描幅宽,为大范围实时、准确地进行云检测提供了可能。目前,基于MODIS数据发展了大量的云检测方法,但因地表类型的多样性和大气状况(如空气污染和沙尘事件等)的复杂性,目前已有的云检测方法,检测精度通常具有较大的不确定性,且针对不同地表和大气状况缺乏普适性,同时也缺乏对检测精度的定量化评估。因此,本文首先比较了常用的3种云检测算法,并基于前人经验提出了两种改进方法(方法4和方法5),首先区分出云和冰雹,摒弃了不稳定的亮温波段,两种算法均适用于复杂地表和大气状况的云检测算法。结果显示,方法5可以较好地应用于基于MODIS数据的云检测,总体精度达92.6±7%,改进了现有基于MODIS数据的云检测算法;方法4平均总体精度82.9±13%,虽然精度相对较低,但云残留少,适合作为对云敏感度高的研究工作的云检测方法。     

页岩气开采中的水力压裂与无水压裂技术

随着＂十二五＂规划的发布,页岩气的大规模勘探开发在我国被提上议事日程。对于我国目前的页岩气勘探开发而言,技术配套和攻关是首要任务,还需处理好相关的环境问题。然而,页岩气开采中常用的水力压裂技术始终面临着两大难题：水资源的大量消耗和压裂导致的相关污染等。因此,出于环保和节约水资源的考虑,国外许多公司都加大了对氮气泡沫压裂、CO2压裂和液化油气压裂等无水压裂技术的研发投入。无水压裂技术不仅可以解决缺水难题,还能减少页岩气开发对环境造成的污染,可谓一举两得。目前我国尚未完全掌握相关核心技术,水资源又相对缺乏,基于这样的现实考虑,无水压裂技术或许能够解决我国页岩气开发中的水资源难题。     

The influence of thermodynamic phase on the retrieval of mixed-phase cloud microphysical and optical properties in the visible and near-infrared region

Cloud microphysical and optical properties are inferred from the bidirectional reflectances simulated for a single-layered cloud consisting of an external mixture of ice particles and liquid droplets. The reflectances are calculated with a rigorous discrete ordinates radiative transfer model and are functions of the cloud effective particle size, the cloud optical thickness, and the values of the ice fraction in the cloud (i.e., the ratio of ice water content to total water content). In the present light scattering and radiative transfer simulations, the ice fraction is assumed to be vertically homogeneous; the habit (shape) percentage as a function of ice particle size is consistent with that used for the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) operational (Collection 4 and earlier) cloud products; and the surface is assumed to be Lambertian with an albedo of 0.03. Furthermore, error analyses are performed that pertain to the inference of the mixed-phase cloud effective particle size and optical thickness. Errors are calculated with respect to the assumption of a cloud containing solely liquid or ice phase particles. The analyses suggest that the effective particle size inferred for a mixed-phase cloud can be underestimated (or overestimated) if pure liquid phase (or pure ice phase) is assumed for the cloud, whereas the corresponding cloud optical thickness can be overestimated (or underestimated).     

O2-O2云反演算法及其在TROPOMI上的应用

利用遥感技术对大气环境污染进行监测时,云是影响痕量气体反演精度的重要因素,因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正,通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O₂-O₂ 477 nm吸收波段构建了O₂-O₂云反演算法：首先,根据有效云量和云高与连续反射率和O₂-O₂斜柱浓度之间的对应关系,结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表;然后,通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射,获得O₂-O₂斜柱浓度并计算连续反射率;最后,结合辅助数据,根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据,将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证,有效云量和云压空间分布一致,相关系数R均超过0.97;并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI,与FRESCO+产品对比,有效云量和云压空间分布基本一致,当地表类型为海洋时,有效云量相关系数R大于0.97,云压相关系数R大于0.94,云压反演结果存在一定的区别;通过将O₂-O₂云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比,结果表明,在低云情况下,O₂-O₂云反演算法线性回归方程斜率为0.782,截距为198.0 hPa,相关系数R为0.850,算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下,FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O₂-O₂云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性,可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数,并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。     

中国大气环境光学探测研究

激光/波谱技术促进了大气立体监测技术的发展,以光学探测和光谱数据解析为核心、以紫外、可见到红外全光谱为探测波段的各种高分辨率光学监技术,在中国逐渐实现了从近地面到100 km大气气象要素和大气痕量成分实时探测的能力,以及近地面到50 km大气多要素的实验模拟能力。光学技术以高灵敏度、高分辨率、高选择性、多组分以及实时等优势,在大气环境领域日益发挥作用,为研究大气污染演变与气象过程相互作用、大气细粒子污染和光化学烟雾形成机理等基础科学问题研究提供数据支持,为揭示城市和区域尺度的大气复合污染特征、量化其环境影响,提供科技支撑。     

Hydrocarbon micro-seepage detection from airborne hyper-spectral images by plant stress spectra based on the PROSPECT model

Hydrocarbon micro-seepage can result in vegetation spectral anomalies. Early detection of spectral anomalies in plants stressed by hydrocarbon micro-seepage could help reveal oil and gas resources. In this study, the origin of plant spectral anomalies affected by hydrocarbon micro-seepage was measured using indoor simulation experiments. We analyzed wheat samples grown in a simulated hydrocarbon micro-seepage environment in a laboratory setting. The leaf mesophyll structure (N) values of plants in oil and gas micro-seepage regions were measured according to the content of measured biochemical parameters and spectra simulated by PROSPECT, a model for extracting hydrocarbon micro-seepage information from hyper-spectral images based on plant stress spectra. Spectral reflectance was simulated with N, chlorophyll content (C_ab), water content (C_w) and dry matter content (C_m). Multivariate regression equations were established using varying gasoline volume as the dependent variable and spectral feature parameters exhibiting a high rate of change as the independent variables. We derived a regression equation with the highest correlation coefficient and applied it to airborne hyper-spectral data (CASI/SASI) in Qingyang Oilfield, where extracted information regarding hydrocarbon micro-seepage was matched with known oil-producing wells.