光与雷达遥感协作及其农业应用

用遥感影像提取农作物信息是精细农业的基础.传统的光学遥感局限于大气无云的优质影像,而微波遥感在提取农作物信息方面尚未得到充分的利用.寻找一种能够克服这些局限的农作物遥感信息提取的方法是有意义的.探讨了一种光和雷达遥感协作的方法,并应用于土壤和植被信息的提取,验证其应用潜力.用Karam等(1992)的微波散射模型,并作了相应修改:1)考虑粗糙地表面后向散射;2)光学遥感作为模型变量直接输入.将这种协作方法应用到两个数据集的处理,一个来自亚利桑那Maricopa农业中心,一个来自日本国家农业-环境科学协会的Tsukuba试验基地.这些数据包括一些实测的土壤和植被的数据以及陆地卫星Landsat和欧洲遥感卫星ERS遥感影像.结果初步表明雷达影像和光学影像在提取土壤和植被信息时可以有效地结合起来,在特定地方的农业管理中有着较好的应用前景.     

雷达遥感在环境保护工作中的应用

雷达遥感具有穿透力和全天候作业的优势,在环境保护领域中应用需求广泛。面对国家日益严峻的环保形势和最新发射的环境雷达卫星,急需系统介绍雷达遥感技术在环保领域中的应用。文章通过全面分析合成孔径雷达（SAR）在溢油、水华、土壤湿度、植被长势、生物量以及应急监测等环境保护中的应用,为已经发射的环境一号雷达卫星提供明确的应用目标,并为构建全天候、全天时的环境天地一体化监测体系提供重要的技术参考。     

分布式光纤传感技术及其应用

分布式光纤传感技术是近年来光纤传感领域的研究热点.介绍了该领域的研究成果,包括基于光纤后向散射光时域及频域反射技术、基于光纤瑞利散射偏振光时域反射、基于长距离光干涉技术的分布式光纤传感以及基于非同和全同光纤布拉格光栅复用的准分布式光纤传感技术;论述了分布式光纤传感系统的工作原理、特点及性能;介绍了其在民用工程结构、航空航天、船舶工业、电力工业、石油化工业和医学等各个领域中的应用.     

空间多普勒和后向散射激光雷达的应用

由于科学家们需要全球风、云和大气悬浮粒子的信息,美国和前苏联已经建立坚实的空间激光雷达技术基础,并开展多方面的应用研究.1994年美国宇航局完成了空间后向散射激光雷达实验.由于空间平台供给光雷达系统的能源有限,因此必须在可能的情况下满足科学发展的要求.本文将概述科学发展对空间光雷达的要求和光雷达技术的进展.在可能性和要求一致的情况下,通过实验证明多普勒光雷达应该满足科学发展的大部分要求.     

大气探测激光雷达自动准直方法综述

大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行（又称准直或对光）,使得接收到正确的回波信号。准直过程一般分为手动和自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估。因此,高精度、高效率激光雷达自动准直系统的研制是提高激光雷达自动化程度和确保正确探测数据的有效手段。介绍了大气探测激光雷达的工作原理,自动准直方法研究的重要性;综述了大气探测激光雷达自动准直方法,其中着重介绍了激光雷达发射激光的扫描方法和自动准直结果的判定方法,最后比较了不同自动准直方法的优缺点。     

电离层后向散射探测中m序列和FH序列的应用

在高频电离层后向散射雷达探测中,由于电波传播路径长、陆空传播环境复杂,因此要保证接收信号具有较高的信噪比一般需要大功率的射频信号,或积累足够时间的接收信号。基于间隔收发相干积累雷达体制,首先介绍了电离层后向散射探测的相位编码脉冲压缩方法以及相关检测的基本原理,然后介绍了具有良好周期自相关性的m序列和Frank-Heimiller（FH）序列在等间隔收发应用中的相关检测算法,提出了一种简单的针对m序列的检测误差修正算法。同时给出了使用m序列和FH序列进行电离层后向散射探测的信号波形及其调制解调电路模块。最后计算了这两种相关检测的增益和噪声性能及动目标对其相关检测性能的影响。     

高重复率卫星激光测距中后向散射干扰及规避

大气后向散射对高重复率卫星激光测距（Satellite Laser Ranging,SLR）的回波接收产生干扰且随测量频率增加愈发严重,已成为制约SLR工作频率提升的关键因素之一。根据大气散射雷达探测方程,分析了探测系统接收到的大气后向散射光功率及对回波接收的影响,以上海天文台现有收发分离的SLR系统为平台,通过试验验证了分析的合理性;据此厘清后向散射干扰产生时序,给出基于激光发射时序控制的后向散射规避方法。通过在高重复率距离门控电路中添加激光点火信号产生模块,并实时判断后向散射干扰情况以控制点火信号是否延迟输出,基于FPGA（Field Programmable Gate Array）完成了后向散射自动规避电路,成功应用在上海天文台高重复率SLR的常规观测中,实现了对散射的完全规避,且对Lageos等重点激光卫星的平均点火频率下降率低于2%,具有很好的推广应用价值。     

叶簇穿透UWB SAR的频段及极化特性选择

研究叶簇对电磁波传播的影响对于雷达穿透叶簇探测隐蔽目标具有重要意义,根据国外超宽带雷达的外场实验,总结出叶簇穿透衰减和后向散射特性与频率、极化、俯视角等系统参数之间的关系,为我国的叶簇穿透UWB－SAR系统的频段与极化参数选择提供依据。     

激光后向散射法在测量湿蒸气中的应用研究

为了研究测量汽轮机内部湿蒸气特性,采用了基于后向激光散射法的测量新方法,得到不同角度不同位置湿蒸气散射光强度数据,从而得出湿蒸气相关参量,并求得湿蒸气水滴质量中间半径为1μm左右。结果表明,无湿蒸气时的空白数据对湿蒸气方法也有影响,需要修正公式;无论有无湿蒸气,30°的散射光光强均为60°的散射光光强的1.5倍左右,30°的散射光更明显适于测量。这一结果说明激光后向散射原理测量湿蒸气是可行的。     

基于光散射技术的两种能见度探测方法的比较分析

为了提高大气能见度的仪器探测水平,并验证自行研制的车载式拉曼激光雷达探测大气水平能见度的可靠性,使用1种基于可见光波段的前向散射能见度仪,与基于后向散射原理的拉曼激光雷达进行了联合试验,对两者测量结果,进行了分析和讨论,结果表明这两种探测手段具有较高的相关性.同时,通过对前向散射原理的探讨,为能见度仪的国产化提供了参考,也检验了国内首台车载式拉曼激光雷达在测量能见度方面的可靠性,扩展了它的应用领域.     

可见和红外偏振遥感技术研究进展及相关应用综述

由于大气及地物光谱辐射的偏振敏感性,使得可见和红外偏振遥感逐步发展成为地基、航空和卫星观测的新技术手段,在全球气候变迁研究、对地遥感和天文研究等领域得到应用。根据不同探测目标,从偏振分析机制和偏振信息获取模式等方面介绍了光学偏振遥感系统研究进展,并结合光与物质相互作用的偏振机理,以及国内外相关领域可见和红外波段偏振探测实验研究结果,讨论了光谱偏振遥感信息在反演大气、自然地物、人工目标以及天体等性质中的应用基础研究情况。最后,充分关注偏振光学、光电子技术和计算机技术发展状况,并考虑先进偏振检测、定标等技术在光学偏振遥感系统中的应用进程,展望了光学偏振遥感技术的发展趋势。     

激光主动遥感技术及其应用

文中介绍了激光技术在空间卫星平台和机载平台中的主要应用和激光遥感技术的发展趋势。     

合成孔径雷达遥感技术及其应用

简叙合成孔径雷达（ＳＡＲ）的原理、应用和最新发展,以最常用的二维成像技术为例,首先说明横向高分辨尺寸的合成孔径的原理,再指出用大带宽信号取得纵向（距离向）高分辨尺寸。在应用方面,列出了ＳＡＲ的十类主要的民用和五大类主要的军用。文中简要叙述了９９年代星载ＳＡＲ的热潮,以及我国也将在２００３年左右发射星载ＳＡＲ上天。最后大中简述了ＳＡＲ技术的两种最新发展,三维成像和运动目标检测。     

An Automatic Image Registration for Applications in Remote Sensing

This paper deals with a major problem encountered in the area of remote sensing consisting of the registration of multitemporal and/or multisensor images. In general, such images have different gray-level characteristics, and simple techniques such as those based on correlation cannot be applied directly. In this work, a new automatic satellite image registration approach is proposed. This technique exploits the invariant relations between regions of a reference and a sensed image, respectively. It involves an edge-based selection of the most distinctive control points (CPs) in the reference image. The search for the corresponding CPs in the sensed image is based on local similarity detection by means of template matching according to a combined invariants-based similarity measure. The final warping of the images according to the selected CPs is performed by using the thin-plate spline interpolation. The procedure is fully automatic and computationally efficient. The proposed algorithm for this technique has been successfully applied to register multitemporal SPOT and synthetic aperture radar images from urban and agricultural areas. The experimental results demonstrate the robustness, efficiency and accuracy of the algorithm.     

偏振遥感的回顾与展望

主要回顾了偏振遥感的产生与发展历程及其在植被、岩矿、土壤、水体等方面的研究成果,并展望了偏振遥感发展的未来。众所周知,传统遥感是将地球视为朗伯体,故采取垂直方式获取地表的二维信息,其目的是为了更有利于对遥感信息进行计算机处理。事实证明,把地球当做朗伯体颇欠合理,来自地球表面的信息具有明显得三维空间分布特征。李小文院士对BRDF进行了深入研究,并取得了令人瞩目的成果。偏振反射与二向性反射是一对孪生姊妹.BRDF主要反映的是光谱的角度信息,而偏振反射不但反映光谱的角度信息,同时也反映光谱的偏振信息。当地表某个部分为朗伯面时,其光谱的角度信息与偏振信息均为零。分析比较偏振遥感与多角度、高光谱遥感以及微波遥感的内在联系与差异,不难发现上述三种遥感是偏振遥感的特例.     

SAR的海洋遥感探测技术综述

从研究SAR的海洋遥感探测重要性和基本特点出发,概述了SAR系统的海洋遥感探测技术所涉及的主要研究内容,针对海洋环境要素分布的随机性和时变性,研究了海面微波散射特性和SAR的海面成像机理,给出了研究结果;分析了SAR系统主要特点,提出研究包括系统的宽测绘带特性和雷达的弱信号获取、海面精确成像算法和时空相关性等方面;同时探讨了海洋目标检测的技术途径,以满足SAR系统海洋观测应用的需要.     

基于块稀疏贝叶斯学习的雷达目标压缩感知(英文)

高速采样和传输是目前雷达系统面临的一个重要挑战。针对这一问题,该文提出一种利用信号块结构特性的雷达目标压缩感知方法。该方法采用一个简单的测量矩阵对信号进行采样,然后运用块稀疏贝叶斯学习算法恢复信号。经典的块稀疏贝叶斯学习算法适用于实信号,该文将其扩为可直接处理雷达信号的复数域稀疏贝叶斯算法。相对于现有压缩感知方法,该方法不仅具有更好的信号重构精度和鲁棒性,更重要的是其压缩测量矩阵形式简单、易于硬件实现。数值仿真实验结果验证了该方法的有效性。      

Airborne Ku-Band Polarimetric Radar Remote Sensing of Terrestrial Snow Cover

Characteristics of the Ku-band polarimetric scatterometer (POLSCAT) data acquired from five sets of aircraft flights in the winter months of 2006-2008 for the second Cold Land Processes Experiment (CLPX-II) in Colorado are described in this paper. The data showed the response of the Ku-band radar echoes to snowpack changes for various types of background vegetation in the study site in north central Colorado. We observed about 0.15-0.5-dB increases in backscatter for every 1 cm of snow-water-equivalent (SWE) accumulation for areas with short vegetation (sagebrush and pasture). The region with the smaller amount of biomass, signified by the backscatter in November, seemed to have the stronger backscatter response to SWE in decibels. The data also showed the impact of surface hoar growth and freeze/thaw cycles, which created large snow-grain sizes, ice crust layers, and ice lenses and consequently increased the radar signals by a few decibels. The copolarized HH/VV backscatter ratio seems to indicate double-bounce scattering between the ground surface and snow or vegetation. The cross-polarized backscatter [vertical-horizontal (VH)] showed not only the influence of vegetation but also the strong response to snow accumulation. The observed HV/VV ratio suggests the importance of multiple scattering or nonspherical scattering geometry of snow grain in the dense-media radiative transfer scattering model. Comparison of the POLSCAT and QuikSCAT data was made and confirmed the effects of mixed terrain covers in the coarse-resolution QuikSCAT data.