气溶胶组分反演方法光学辐射产品 精度的综合分析

基于 2005–2013 年 POLDER-3 多角度偏振观测资料, 通过最新开发的可以实现气溶胶光学特性及组分信息 同时反演的气溶胶组分卫星反演方法获得全球气溶胶综合产品, 并利用 AERONET (Aerosol Robotic Network) 全球站 点观测资料对反演获得的气溶胶光学辐射特性产品进行了综合评价分析, 讨论了气溶胶组分反演方法的适用性和 先进性。结果表明, 气溶胶组分反演方法应用于多角度偏振观测中, 不仅可以获得高精度的多个波段气溶胶光学厚 度 (AOD) 产品, 还可以获得多个波段吸收性气溶胶光学厚度 (AAOD) 以及不同波段组合下 (440/670 nm, 670/870 nm, 870/1020 nm, 440/1020 nm) Ångstrom ¨ 指数 (AE) 等气溶胶光学辐射特性产品, 并且这些气溶胶光学特性反演产品都具 有较小偏差, 表明气溶胶组分反演方法能够更好地对观测数据实现拟合, 获得更丰富更精确的气溶胶卫星反演产品, 为进一步优化算法并提供更加精确的卫星产品奠定基础。     

利用静止气象卫星数据确定大气气溶胶光学厚度

我们开发了一个利用静止气象卫星（GMS）可见光通道观测资料实时反敢溶胶光厚度的应用软件,该软件包括利用可见光通道辐射亮度反演气溶胶光学厚度的辐射传输计算模块和Windows平台上实时显示气溶胶光学厚度的用户界面模块,将该软件应用于分析渤海湾地区气溶胶光学厚度的时空变化,取得了初步的结果。     

航空多角度偏振观测京津唐地区大气气溶胶

航空大气多角度偏振辐射计（AMPR）可以获取多角度、多波段和偏振辐射观测数据,将AMPR装载于遥感飞机对京津唐地区（工业发达、人口集中）的气溶胶进行观测,经过数据处理和反演,得到该地区的气溶胶光学厚度。反演过程中,以大气校正后的1640nm波段观测数据作为下垫面的地表偏振信息,结合查找表的方法,综合利用多角度光谱偏振辐射信息,反演得到气溶胶的光学厚度。反演结果与同步地基观测数据对比,结果表明AMPR具备观测典型区域大气气溶胶的能力。     

基于高时空分辨率卫星数据的气溶胶光学厚度反演系统

卫星遥感技术是研究大气气溶胶时空变化规律的重要手段之一。高分四号卫星(GF-4)作为新一代静止卫星,不仅具备更多的可见-近红外波段,而且具有超高时空分辨率的特点,可以执行对固定区域连续观测或凝视扫描覆盖观测,为气溶胶光学厚度定量反演提供了有利条件。基于GF-4静止卫星超高时空分辨率卫星数据,在深入了解卫星观测模式及传感器波段对气溶胶反演敏感性基础上,基于地气时变差异核心思路,开发了针对GF-4超高时空分辨率数据气溶胶光学厚度反演算法;设计并实现了具备业务化反演气溶胶光学厚度能力的软件系统,软件系统具备多线程、全自动运行能力,满足卫星数据处理业务化需求。利用该系统对GF-4数据进行了处理和分析,通过地基仪器实测的气溶胶光学厚度进行了验证,取得了初步结果。结果表明,该系统具有良好的可靠性和稳定性,可以服务于大气颗粒物时空变化遥感监测。     

基于偏振数据反演北京地区气溶胶光学厚度及其时空特征的研究

利用POLDER偏振资料反演了北京市2005～2010年的气溶胶光学厚度,并利用AERONET北京站点提供的观测资料证明了结果的可靠性,通过对反演结果的统计和对比分析研究了气溶胶光学厚度的时间及空间变化特征.结果表明,在空间上,气溶胶光学厚度表现为东南部较高,西北部相对较低,呈现出由东南向西北降低的趋势.在时间上,研究时段内气溶胶光学厚度随着时间的推移呈降低趋势;不同月份的气溶胶光学厚度也有较明显的差异,在7月达到全年中的峰值,为0.65,11月达到最低值0.2;不同季节的气溶胶光学厚度表现为春夏季节大于秋冬季节,夏季最大,秋季最小.     

MPL反演南京北郊气溶胶光学厚度准确度的研究

微脉冲激光雷达是探测气溶胶的有效工具。为了验证探测的准确度,对一台微脉冲激光雷达观测数据采用Fernald算法进行反演,得到了南京北郊上空的气溶胶光学厚度,并将反演结果同太阳光度计观测数据、喇曼-瑞利-米雷达观测数据和中分辨率成像光谱仪的标准气溶胶产品进行了比较。结果表明,它们之间具有一定相关性。微脉冲激光雷达是反演气溶胶光学厚度的有效手段,可以用于其它观测手段的地面验证。     

高分五号卫星偏振遥感陆地上空气溶胶光学厚度

针对多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera,DPC)数据,提出了基于多角度多光谱偏振信息的气溶胶光学厚度反演方法。该方法使用Nadal-Breon半经验模型计算地表偏振反射率,以扣除地表影响;采用倍加累加法矢量辐射传输模型构建气溶胶参数查找表,通过计算最小残差,动态确定最优气溶胶模型,从而实现陆地上空气溶胶光学厚度的反演。使用DPC的L1级条带数据,反演获得了中国东部地区气溶胶光学厚度的空间分布,并与MODIS产品和AERONET地基站点数据分别进行了对比,反演结果与MODIS气溶胶产品的整体分布具有很好的一致性;同时,与AERONET地基站点观测结果具有较高的相关性,670 nm和865 nm两个波段的相关系数都在0.8以上,说明该算法模型反演陆地上空的气溶胶光学厚度准确可靠,可为DPC遥感大气气溶胶提供技术支持。     

南京仙林地区气溶胶光学厚度反演与分析

2007年11月,利用CE-318太阳光度计对南京仙林地区进行了气溶胶光学特性的观测实验.详细讨论了气溶胶光学厚度反演的原理与方法,采用Langley法对CE-318进行了现场定标,利用观测数据反演了气溶胶光学厚度和Angstrom系数.分析得出了550 nm处的光学厚度平均为0.5183,浑浊度系数β平均值为0.2325,波长指数α平均值为1.3373.分析了光学厚度的日变化和逐日变化,讨论了变化的原因.对Angstrom参数的分析表明仙林地区气溶胶以中小粒子为主,这对于分析和监测南京地区大气污染、改善空气质量具有一定的积极意义.     

大气气溶胶光学厚度反演软件系统设计和实现

为了实现大气气溶胶光学厚度反演的要求,提出一种基于传统暗像元算法为基础的一体化软件系统设计方案,并完成系统的设计和气溶胶光学厚度反演实验。该系统的软件设计主要利用开源GDAL库对MODIS遥感数据进行提取和处理,并通过6S模型建立得出数据查算表。经过应用表明通过该软件系统使反演过程简单化、可视化,同时实现了气溶胶光学厚度反演的一体化的处理。     

基于6S模型从MODIS图像反演陆地上空大气气溶胶光学厚度

本文描述了一种以MODIS图像反演陆地大气气溶胶光学厚度的算法，它是基于6S大气辐射传输模型计算的查找表(LUT)，并利用地面的暗目标自动反演陆地大气气溶胶光学厚度的方法。利用该算法给出了我国江西省中部地区的2001年10月19日550nm波长的平均大气气溶胶光学厚度(0．19)，这与从国家气象档案馆获得的该地区的气象能见度计算结果有较好的一致性。     

液晶光学相阵列相移单元的电压-相移特性

液晶光学相阵列是一种新型的光学相位调制器件，为分析器件中相移单元的电压-相移特性，建立了液晶相移单元的数学模型，并提出了一种混合差分迭代算法。该算法根据液晶分子在电场作用下的物理变化过程，在指向矢与电位的耦合迭代过程中，采用追赶法计算相移单元中的电位分布。根据该算法对相移单元中液晶指向矢的分布进行了仿真计算，进而对取向膜厚度、预倾角和液晶盒厚度对器件的电压-相移特性的影响进行了分析。结果表明，当电压处于阈值电压与饱和电压之间时，取向膜厚度对液晶的电压-相移特性的影响比较明显。     

GS算法设计计算机光学元件的一种改进

通过间断地进行相位替换,在GS算法的基础上提出了一种改进算法.用改进的算法对计算机光学元件(COE)进行了设计.计算结果表明,相对于GS算法,改进的算法对初始值的选取更不敏感,能在更广泛的解空间内搜寻更优的解,具有更高的收敛效率.     

The determination of the atmospheric optical thickness over Western Europe using SeaWiFS imagery

The first results obtained from the aerosol-cloud retrieval algorithm (developed at the University of Bremen) are presented. The algorithm enables the observation of the regional characteristics of aerosol and cloud optical thickness both over land and ocean surfaces. The aerosol and cloud optical thickness over Western Europe is derived from the high-resolution SeaWiFS data for October 11, 2001 (11:30 UTC). The most probable value of the aerosol optical thickness was found to be equal approximately 0.25. The frequency distributions of the aerosol and cloud optical thickness are skewed and have long tails for larger optical thickness. It was found that retrieved values of the aerosol optical thickness at wavelengths 0.412 and 0.440 /spl mu/m are close to those measured by five ground-based instruments placed at different locations. The problems related to the retrieval of the atmospheric optical thickness from space are discussed.     

Noise-predictive BCJR equalization for suppression of intrachannel nonlinearities

An iterative equalization scheme for suppressing intrachannel nonlinearities in high-speed optical transmission systems operating at 40 Gb/s is presented. The proposed method employs a noise-predictive filter to mitigate the colored noise due to amplified spontaneous emission noise and optical filtering. The maximum a posteriori probability symbol detection implemented as the Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv (BCJR) algorithm is employed to suppress the intrachannel nonlinear effects. Soft decision outputs provided by the noise-predictive BCJR equalizer are processed by an iterative low-density parity-check decoder.     

Application of the continuous no-reset switching iterative learning control on a novel optical scanning system

Modern optical scanning systems often use the advanced servo system to enhance the scanning accuracy and to increase the field of view. This paper presents a continuous no-reset switching iterative learning control algorithm for a novel optical scanning system to achieve the requirements of both fast response and wide field of view. In addition, the proposed method overcomes the non-converging reset error problem experienced by most conventional iterative learning control algorithms.     

倾斜多焦点Fresnel二元光学元件的优化方法

研究了近场Fresnel条件下,具有纵向多焦点的二元光学元件的设计和优化方法。提出在Fresnel衍射近似下,实现了采用倾斜像面多焦点衍射元件的一步优化,得到了衍射光学元件的一般性优化算法。在迭代傅立叶算法的基础上,用改进的迭代傅立叶算法不仅获得更高的衍射效率(提高近3%),同时,明显改善了采用一般迭代傅立叶算法对不同焦点分布(不同倾斜角)下的不稳定性。与分步优化多焦点算法进行了比较,并用MATLAB 编程计算得到所提出的方法,不仅算法速度快,同时衍射效率也更高。     

随机相位光学防伪中的前向迭代算法

本文采用的前向迭代算法用在随机相位光学仿伪中获得加密图象的Ｋｉｎｏｆｏｒｍ。该算法迭代过程中不再与被加密的原始图象进行比较,而是用加密图象振发布的均匀性控制迭代,这就克服了后向算法固有的局限性,在不增大每步迭代计算量的前提下,能够同时近代获得一对实际存在最佳加密相位列阵和加密图象的Ｋｉｎｆｏｒｍ不仅如此,整个算法的收敛速度比后的向算法快一个数量级,而且无论迭代结果的解密图象质量还是抑制能力也能明显     

超高速BCH码解码改进算法研究

为了满足高速光纤通信系统纠错编码(FEC)的要求,本文提出了一种简单的BCH码解码算法,省略了复杂的矩阵运算,除法运算,也避免了难以理解的迭代运算。其编译码速度快、效率高,并针对硬件特点做了一些优化,特别适合于硬件实现。同时,本文提出了并行算法,大大加快了编译码速度。利用可编程器件FPGA实现,仿真结果完全正确,且非常有效。该算法不仅可用于高速光纤通信系统中,也可以用于其他高速通信系统。     

Emission Spectral Tomography Reconstruction Based on Maximum Entropy Interpolation

To improve the performance of optical computed tomography (OpCT) reconstruction in the case of limited projection views, maximum entropy (ME) algorithms were proposed and can achieve better results than traditional ones. However, in the discrete iterative process of ME, the variables of the iterative function are continuous. Hence, interpolation methods ought to be used to improve the precision of the iterative function values. Here, a sinc function interpolation approach was adopted in ME algorithm (SINCME) and its reconstruction results for OpCT with limited views were studied using four typical phantoms. Compared results with ME without interpolation, traditional medical CT back-projection algorithm (BP), and iterative algorithm algebraic reconstruction technique (ART) showed that the SINCME algorithm achieved the best reconstruction results. In an experiment of emission spectral tomography reconstruction, SINCME was also adopted to calculate the three-dimensional distribution of physical parameters of a candle flame. The studies of both algorithm and experiment demonstrated that SINCME met the demand of limited-view OpCT reconstruction.