数字化卫星云图自动识别的动态聚类算法

根据数字化气象卫星资料的特点，设计了对卫星云图进行自动分类识别的动态聚类算法，利用ＧＭＳ－５的１０．５￣１１．５μｍ和０．５５￣０．９μｍ两个通道的资料，采用迭代自组织的数据分析算法对云图进行了分类试验。     

气象卫星云图压缩编码方法的研究

本文根据对气象卫星云图统计特性的研究结果,提出了一种“差分变换—Huffman编码算法”,并利用该算法对气象卫星云图进行信息保持型压缩编码。文中介绍了在程序中应用本文作者所提出的最小频数顺序合成—逆序分解算法实现这种压缩编码的基本步骤。通过对实际卫星云图磁带数据的压缩编码,结果表明,平均压缩比高达2.4～3.9,最高编码效率达97.9%,并且解码复原图象准确无误。     

短波红外用于白天卫星探测的研究

从白天天空背景、卫星光学特性及红外波段在大气中的传输特性三方面分析了白天卫星探测的可行性。在此基础上,采用光谱滤波的方法,利用红外焦平面阵列(IRFPA),在短波红外波段进行了卫星跟踪与测量。理论分析和白天的测星实验表明,用短波红外波段能够实现白天卫星的跟踪与测量;通过与已知星等的G型光谱类型恒星测量值的比对得到了目标卫星的星等为6.34,给出了探测系统的跟踪误差。     

大气物理参数对漓江水位的影响分析与预测

大气物理参数是影响漓江的水位变化的主要因素,对2000～2006年连续各月桂林市的大气温度、大气相对湿度、降水量、日照时数等大气物理参数和桂林水文站漓江水位数据,使用相关分析法分析大气物理参数对漓江水位变化的影响程度,并应用径向基人工神经网络由大气物理参数对漓江水位变化进行预测。结果表明,造成漓江水位变化的最重要大气物理参数是降水量,次之为大气温度;正常气象情况下,根据降水量和大气温度利用径向基神经网络可较为准确地预测漓江年最低水位和年最高水位,预测最低水位的误差小于5%,预测最高水位的误差略大于5%,预测最低水位比最高水位更准确,可为漓江流域可能发生的旱情、洪水等问题提供科学的决策数据。     

我国的气象卫星及其应用

 在敬爱的周恩来总理“要搞我们自己的气象卫星”方针指引下,中国的气象卫星事业经历了创建、成长和壮大三个阶段。现已建成国家气象卫星资料接收处理中心以及设在北京、广州、乌鲁木齐3个气象卫星地面站的气象卫星应用系统。1988～2000年我国共发射了5颗气象卫星,成为世界上少数拥有极轨、静止两种系列气象卫星的国家之一。其中风云一号C星被世界气象组织正式列入业务应用卫星序列。目前,气象卫星接收网遍布全国,气象卫星应用产品已遍布全国各地,为众多的应用部门所使用。气象卫星气象卫星属遥感类卫星,用多通道高分辨率扫描辐射计、红外分光计和微波辐射计等遥感器俯视地球,一切气象,尽收眼底。     

水色遥感与水色卫星

 2002年5月15日上午,我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号”(同时发射的还有“风云一号D”气象卫星)顺利发射升空,结束了我国没有海洋卫星的历史。那么我国究竟为什么要发展海洋卫星?海洋卫星能够发挥哪些作用和功能呢?     

边缘修正CV模型的卫星遥感云图分割方法

对卫星遥感云图进行自动分割是分析卫星云图资料的重要步骤。为了更加准确的对卫星遥感云图进行分割,提出了融合边缘信息CV模型的卫星遥感云图分割方法。对原卫星云图进行扩散,得到平滑图像,根据平滑图像计算边缘信息,将得到的边缘信息融入CV模型中,并加入距离规范项使得CV模型的水平集函数在演化过程中不需要重新初始化。实验结果表明,与传统CV模型、区域能量拟合水平集模型、偏置场修正水平集模型相比,所提方法分割出的云区域更加准确,分割速度更快。     

基于核岭回归方法的恒星大气物理参数的自动测量

我国大科学工程项目LAMOST巡天计划每观测夜能获取多达数万条天体光谱数据,天文学家通过对天体光谱的分析观察可以获取有效的天文信息用于天文学或天体物理学的研究。而针对海量数据,寻找自动方法分析天体光谱并进行天体各种物理参数的测量就具有重要研究意义和价值。这一课题也吸引了许多学者进行研究,但目前所尝试的算法和相应结果仍然需要进一步改进,针对这一需求深入研究了核岭回归(KRR)方法在恒星大气物理参数(包括有效温度、表面重力和金属丰度)自动测量方面的应用,特别是在我国大科学工程项目LAMOST所释放光谱数据上的应用。核岭回归是岭回归算法的进一步发展,而岭回归是最小二乘方法的一种变形,其具有解决高维多重共线性问题的能力。所以KRR方法适合于处理高维的天体光谱信息,从LAMOST的第五期释放数据中随机选择了2万条被识别为恒星的光谱数据用于实验测试,该数据既包含低信噪比数据,也包含高信噪比数据(g,r,i波段平均信噪比最低至6.7,最高到793)。首先,本文对光谱进行预处理,包括三个步骤:(1)利用小波变换对光谱数据进行去噪处理;(2)因为LAMOST采用的是后期修正的流量定标设计,所以还通过流量归一化来避免部分光谱流量值不准确的问题;(3)由于每条光谱维数高达数千维,利用主成分分析方法(PCA)对光谱进行了降维。然后,利用KRR方法建立了光谱数据和标准化后的三大参数值之间的回归模型。最后,通过设计进行不同的组合实验对KRR算法模型进行了测试分析,并与经典算法支持向量回归(SVR)进行了对比。综合所有实验结果显示KRR方法对应的有效温度、表面重力和金属丰度的测试平均绝对误差分别为82.9897 K,0.1858 dex和0.1211 dex,优于SVR的144.2308 K,0.1886 dex和0.1246 dex。特别是KRR在温度测试结果上有较大优势,由此表明KRR方法能够有效地应用于天体光谱特别是恒星光谱参数的自动测量处理中。     

基于DAMPE的暗物质间接探测研究进展

20世纪30年代天文学观测对标准宇宙模型提出了严峻挑战,为了调和观测数据与理论模型的矛盾,理论物理学家提出了暗物质理论;此后,实验物理学家据此摸索出了各种暗物质探测方案.本文将从暗物质概念的由来、暗物质基本性质、暗物质探测原理及方法和DAMPE在探测暗物质方面的最新进展几个方面展开介绍.重点以DAMPE的数据为基础,以电子谱分析为核心,在前人的研究基础上,对DAMPE数据和结果进行多层次、多方位的综合,进一步阐述了DAMPE电子谱中出现的TeV拐折和尖锐信号包含的深刻意义;最后依托研究过程中得到的一些信息,对未来暗物质探测实验提出一点看法和见解.     

A Raman laser system for multi-wavelength satellite laser ranging

~~A Raman laser system for multi-wavelength satellite laser ranging@K.Hamal$Czech Technical University in Prague,Czech @I.Prochazka$Czech Technical University in Prague,Czech @J.Blazej$Czech Technical University in Prague,Czech1. Yang Fumin, Chen Wanzhen, Zhang Zhongping et al., Satellite laser ranging experiment with sub-centimeter single-shot ranging precision at Shanghai Observatory, Science in China, Ser. A, 2002, 32(10): 935-939. 2. Degnan, J. J., Millimeter accurac…     

星载激光测高仪接收放大器参数的优化设计

为使星载激光测高仪满足测量精度的需求,分析了接收放大器部分的设计原则与要求,对带宽、信噪比、探测灵敏度和放大倍数等主要性能参数进行了理论分析与研究,得到了性能参数的关系和优化的参量。理论结果表明,在激光测高仪测量范围为450 km~650 km,激光脉冲宽度为8 ns~12 ns,工作波长为532 nm与1 064 nm的情况下,对放大器性能参数进行分析计算,可以满足虚警率为1%的星载激光测高仪的设计需求。     

部分状粒子处理方法及其对云微物理参数测量的影响

作为云微物理过程测量的重要利器,机载云降水粒子成像仪在云降水物理与人工影响天气研究中具有重要的作用.从采样结果来看,机载云降水粒子成像仪所测粒子图像中含有大量的粒子图像仅是粒子的一部分而已,即部分状粒子.因其数量较多,对该类粒子所选处理方法不同,会引起测量结果的很大差异.本文介绍并分析了现有部分状粒子处理方法的优劣,通过对部分状粒子的再定义与粒子形状分类,提出了一个融合粒子形状识别技术、"粒径重构"和"中心在内"方法的新的部分状粒子处理方法;利用实测数据,对所提方法与现有方法进行了云微物理参量处理结果的对比,发现本文所提方法与"粒径重构"方法处理结果比较一致,能较好地克服"整体在内"与"中心在内"两种方法存在的缺陷;同时,在针柱状粒子占比较多情形下,本文所提方法要比"粒径重构"方法处理后的结果相对合理.因此本文所提方法对仪器所测粒子数据处理具有更好的适应性.     

基于卫星平台的全球大气一氧化碳柱浓度反演方法及结果分析

温室效应是全球气候变化的主要原因之一, 除温室气体外, 有毒气体一氧化碳(CO)作为一种非直接温室气体加剧了这种变化. 由于地基观测台站数量有限, 而大气化学模型的模拟又很大程度上依赖于模型假定, 因此, 卫星观测成为实时获取大气CO浓度分布信息的有效途径. Sciamachy是第一台搭载在卫星上, 利用观测到的近红外波段太阳反射光谱反演大气一氧化碳的仪器. 由于在近红外波段, 大气散射效应可以忽略, 所以Sciamachy观测数据能够很好地反演与人类活动息息相关的大气底层一氧化碳的时空变化信息. 本文基于迭代最大后验概率算法, 对Sciamachy的观测数据进行反演分析, 同时应用云效应校正与仪器本身问题校正方法, 得到了全球一氧化碳柱浓度时空分布结果; 通过与Atsr全球火点数据的比较, 分析了全球CO排放源的种类与时空分布; 最后选取中国地区CO柱浓度分布图, 并结合人口密度与煤田/煤矿分布, 对其排放源进行了初步推断.     

利用卫星云图反演云导风的新思路

本文首先借助于近年来发展起来的数值微分方法,从图像灰度中提取出图像梯度信息;然后利用正则化方法,实现了云导风反演;最后采用仿真和实际试验两种方法,对云图中有扰动时加入灰度梯度信息和未加入灰度梯度信息的风场反演结果进行比较.结果表明,加入图像灰度梯度信息所实施的新反演方法可有效减小图像干扰的影响,同时也大大提高了风矢量反演的精度,为卫星云图反演云导风探索一条新路子. 关键词： 云导风 数值微分 图像灰度梯度 正则化     

Influence of particle orientation on retrieving cirrus cloud properties by use of total and polarized reflectances from satellite measurements

The influence of ice crystal orientation was investigated on retrieving cirrus optical thickness (τ) and aspect ratio of ice crystals (Q) from satellite measurements using the total and polarized reflectances at a wavelength of . We considered columnar and plate like hexagonal ice crystals whose long axes are randomly oriented in the horizontal plane (2D model) with some amplitude of oscillation expressed by a Gaussian distribution function with the standard deviation of σ.The retrieved τ and Q values significantly depend on the assumption of σ, in particular for the plate type. Furthermore, the relationship between σ and the retrieved values depends on the solar, satellite, and target geometries. In our case study, for one target area, τ value retrieved using the 2D model with σ=5° was approximately twice larger than that using the 2D model with σ=20°, while the retrieved Q value was not significantly influenced by σ. For another target area, the τ(Q) retrieved using the 2D model with σ=5° was about 1.5 (1.8) times larger than that retrieved using the 2D model with σ=20°.     

彩色遥感图像薄云去除方法

针对彩色遥感图像中薄云带来的降质问题,提出了一种基于低秩矩阵分解的去云方法。将彩色遥感图像分成三个单通道图像,对每一个通道进行低秩矩阵分解,得到单通道薄云信息;根据薄云在三个通道中均匀分布的特点,选取合适的阈值对薄云信息进行自动判定,提取代表三个通道的薄云图像;用三个通道的图像分别减去对应通道的薄云图像,并融合三个通道的结果得到去云后的彩色遥感图像。实验结果表明,该方法不仅能够保留无云区域信息的完整性,而且对有云区域的处理在主观视觉效果和客观评价指标上都具有较好的效果。     

基于四叉树复小波变换的卫星图像去噪

小波变换方法被广泛应用于图像处理,但由于其不具有平移不变性以及较少的方向选择,因而限制了它的应用范围。四叉树复小波变换,是对Malla算法的一种改进,通过奇偶滤波器的对称使用,在四棵数上分别实现分解和重构。与一般复小波一样,四叉树复小波算法具有较好的方向选择性和平移不变性,并且容易实现完全重构。采用四叉树复小波变换和基于子带噪声的自适应阈值方法,对一幅卫星图像进行了去噪处理,仿真实验表明该方法具有较好的去噪效果。     

A high-precision 1D dynamic angular measuring system based on linear CCD for Fengyun-2 meteorological satellite

The Fengyun-2 (FY-2) meteorological satellite uses a one-dimensional dynamic angular measuring system to evaluate the stepping accuracy of the scanning mirror. The basic principle of this angular measurement is detecting the light-spot position displacement using a linear charge-coupled device (CCD). This paper presents the design of this non-contact and non-destructive measuring system. To achieve high repeatability and accuracy the centroid method is employed to estimate the light-spot energy gravity, with 20-segment polygonal approximations as a nonlinear compensation. Experimental results show that the measurement system can achieve dynamic angular measurement with up to ±5″ accuracy and 3.5″ repeatability, which makes a credible evaluation for the scanning mirror of FY-2 meteorological satellite.