微波辐射特性测试场的设计

从微波辐射特性测量的基本原理出发，论述了测试场地选址准则，对８ｍｍ及３ｃｍ频段的辐射特性测试场及其面标尺寸进行了计算，讨论了场内面目标平面布局，提出了经济实用的布局方案。建场后的实测结果表明，天空温泉、水面亮温与理论计算一致，其它目标的亮温也与国外发表的有关资料相吻合。     

八毫米微波天空温度

在八毫米波长下,对微波天空温度进行了为期一年的测量,获得了各种气象条件下不同天顶角的微波天空温度。提出了一个晴空微波天空温度的工程计算公式。文中还对实验方法和实验结果进行了理论分析。     

微波辐射计低温定标负载的研究

基于Ｈａｒｄｙ定标方法在精度上受到的限制，提出了一种新的辐射计低温定标负载结构．并根据分层煤质中电磁波传输的基本理论对这种结构进行分析，得到辐射亮温的计算公式，得出了绝热层对定标负载辐射的贡献必须在定标方程中加以考虑而不能忽略的结论．计算结果与实验结果符合得较好．     

用分类回归树方法研究亮温异常变化

利用分类回归树方法研究卫星热红外亮温异常数据和地震震级关系，结果显示对地震震级影响的主要因素是最大异常亮温面积，可以利用它来构造具有4个终节点的最优分类树，其误判率为0．313l，并且该分类树具有很好的稳定性．     

基于二维小波变换的亮温降尺度方法研究

土壤水分是全球水、能量和碳循环的重要参数,对于理解陆-空之间水热能量交换非常重要。目前卫星遥感技术已被广泛地应用于测量地表土壤水分,然而从被动微波遥感中获取的土壤水分的空间分辨率过低,无法满足如天气预报、农业应用等实际应用的需求。针对被动微波遥感获取的土壤水分产品空间分辨率过低的缺陷,将X波段与L波段结合提出了一种二维离散小波变换(2-D DWT)亮温降尺度的方法。实验结果表明,用二维离散小波变换降尺度得到的亮温反演出的土壤水分结果与用SMAP 9 km亮温数据反演的土壤水分结果相关系数最大为0.984 8,无偏均方根误差为0.005 4 cm³/cm³,在获取9 km的亮温数据时可以用二维离散小波变换对SMAP 36 km亮温数据进行降尺度处理以此来代替SMAP 9 km的亮温数据。     

GMS卫星红外云图云迹风的反演

GMS静止气象卫星探测所得到的红外云图资料,用计算机图象识别技术来反演云迹风。将整幅云图划分为若干个象素点数为32×32的小块,对每个小块进行目标物的分类运算。应用模式识别中区域聚类法即最近邻简单试探法和K-均值聚类算法来完成高云、中云、低云和地表的区分。云迹风的计算采用红外亮温交叉相关法,在设定的搜索区内通过计算相邻两个时次云图目标区与搜索区的红外亮温交叉相关系数,可以得到一个交叉相关系数匹配面。对匹配面上的主极大峰值和次极大峰值应用匹配面检测和连续性检测选出合适的峰值,进而得到云迹风矢量。云迹风的高度推算用选定目标云的红外亮温加权平均值与该季节气候统计温度垂直分布值相比较,推算出目标云为高云、中云或低云。     

中纬度夏季晴朗天空的颜色及其分布

根据大气物理学、色度学和Ｃｈａｐｍａｎ函数，分析了天空颜色的形成机理；计算了天空颜色的主波长、色纯度在天空上的分布、不同垂直高度天空的颜色及太阳位于地平线附近时天顶的颜色．理论计算与观察结果一致     

利用GMS-5红外资料进行云的分类识别

利用GMS-5 3个红外通道(2个分裂窗区通道和1个水汽通道)的亮温资料,依据各种云不同的辐射特征对其进行分类,由此识别出积雨云(Cb)、浓积云(Cg)、卷云(Ci)、积云(Cu)、中云(Cm)、密云(Dense)等6种主要云类以及雾(Fog)和晴空区域.结合安徽寿县地面观测基准站1998年6、7月份的地面观测资料,对分类结果进行了检验,得到了较为令人满意的结果,准确率接近70%.     

月球表面微波亮温的时变趋势

为从嫦娥一号微波亮温数据中解译出月表的物理特性参数,须研究亮温随时间的变化趋势(时变趋势).利用嫦娥一号实测亮温数据(部分时段),拟合得到Apollo地区亮温的时变趋势.为了验证拟合函数的合理性,通过改进热传导方程的边界条件,模拟得到Apollo地区亮温的时变趋势,并将模拟亮温时变趋势与实测亮温时变趋势进行对比分析.结果表明:模拟亮温与实测亮温的时变趋势一致,说明亮温模型具有合理性;采用拟合函数对实测亮温数据进行时间归一化,可以明显减小测量时刻不同导致的月表实测亮温的差异.     

微波辐射计热定标源的研究与计算

描述了微波辐射计热定标源在本实验室的最新研究结果,给出了一种实验热定标源的结构和工作原理,并利用密集分布的散射粒子矢量辐射传输（DVRT）模型推导得出了一种可以计及隔离层多次散射效应影响的亮温计算迭代公式。数值计算证明该亮温计算公式是正确的,可以作为辐射计热定标源的一种更具普遍性的计算方法。     

3mm波段地面遥感大气水的研究

测量大气本身的微波辐射,可以推算大气要素,如大气温度、含水量、臭氧和其他一些气体的浓度。利用8mm和1.35cm波段的双通道微波辐射计可以遥感大气中汽态水和液态水的含量。本文通过对3个微波波段在大气中的辐射传输的计算和结果比较,发现可以在地面利用3mm波段遥感大气水,尤其是遥感晴空汽态水含量将具有更高的灵敏度。开展3mm波段的辐射测量,将有利于精确地监测大气水的含量和变化,这对中尺度天气预报,气候热平衡和微波通讯将起重要作用。     

微波遥感大气水的研究

在地面测量大气本身的微波辐射, 可以推算大气温度, 含水量, 臭氧和其他一些气体的浓度。采用大气中水汽吸收波段1.35cm和微波窗区8mm波段的辐射测量,可以遥感大气中汽态水含量和云中液态水的含量。本文通过对4个微波频段在大气中辐射传输的计算,可以看出在地面利用3mm波段遥感大气中的汽态水和云中液态水,尤其是遥感晴空汽态水含量将具有更高的灵敏度。开展3mm波段的辐射测量,将有利于连续精确地监测大气水的研究,这对中尺度天气预报和气候热平衡将起重要作用。     

利用多角度热图像提取冠层组分温度和方向亮温

为了给热辐射方向性研究提供准确的组分温度分布和方向亮温数据,提出了一种新的基于热像仪的实用测量方法.该算法包括2个部分:1)采用"热像仪一定面积法"的改进方法"虚拟圈"结合"交叉点法"自动提取植被冠层方向亮度温度,并进行时间效应纠正;2)在假设发射率已知的条件下,利用"开放度"的概念去除多次散射和天空下行辐射的影响,给出更精确的组分温度分布信息.采用2006年4月20日北京小汤山小麦地的测量数据进行了初步分析.获取的方向亮温可以较好地反映地表热辐射方向性规律,热动力学温度提取误差均值小于1 K.     

基于位平面分解的E∞自动提取去雾算法

如何合理地选取天空区域来获取天空亮度值（E∞）是雾化图像复原中的关键技术问题．本文通过位平面分解法分割天空区域并运用椭圆最小二乘法拟合日周光散射光圈,并自动确定目周光的中心,将中心点的亮度与天空区域平均亮度的加权值作为最终提取的天空亮度值;最后运用大气散射模型对雾天降质图像进行复原．实验结果表明利用自动提取的天空亮度值获得了理想的去雾效果．     

新型人工天空半球内表面亮度分布的理论

针对旧式人工天空半球内表面亮度分布不合理的现象，提出一种新型人工天空半球的构造方法，并从理论上加以论证。在新型人工天空半球内 ，用均匀扩散透射材料形成环形散射光源，从天顶到地平线依次贴上反光系数递减的材料，可使人工天空半球内表面亮度分布与全阴天的真空天空亮度分布一致。这对于改进现有人工天空半球的亮度分布，提高模型测量采光系数的真实性和准确性，以及模拟不同地区气候散射光环境都有实际意义。     

钠激光导星星等计算方法研究

首先简要介绍一套完整的激光导星实验系统,并获得了大量的导星图像数据.在此基础上,采用与已知自然星实时对比的方法计算得到钠激光导星V波段星等,使用了灰度值图像和光子数图像数据,并将光子数图像转换为光子返回数对已知自然星等的理论值进行验证.重点分析了窄带滤光片等因素对计算过程的影响.最后对计算结果精度等作了简单的讨论.初步计算结果表明,在长春的城市天光背景下,通过平均功率5.2W、线宽4–5pm的589nm激光器在夏季激发的导星亮度约为14.05等.     

屋面夏季日得热总量与晴空指数的关系

以江西南昌地区近30年的气象数据为基础,用非线性曲线拟合的方法,分析了该地区夏季晴空指数与室外气温的随动性关系;采用数值计算的方法,研究晴空指数对屋面平均温度、传热通量等热工参数的影响,分析晴空指数与屋面全天得热总量的定量关系。结果表明:室外空气温度最大值及室外气温日较差与晴空指数的相关性较大;晴空指数与屋面夏季日热总量的相关性非常明显,可以将屋面日得热总量表达成晴空指数的函数。     

天空冷背景下受力岩石微波辐射特征实验研究

分析了环境因素对微波辐射观测的影响机理. 以此为基础,在天空冷背景条件下,利用岩石试验机、微波辐射计、声发射、温度测试仪等,开展了岩石弹性变形阶段循环加载微波辐射变化特征的室外观测实验. 结果表明,在天空冷背景下能可靠获取岩石受力变形过程中的微波辐射能量变化信息. 花岗岩弹性变形阶段的微波辐射亮温变化与应力间呈同步性很强的正相关关系,相关系数达0.94; 岩石表面的温度变化与应力间亦呈正相关,但其变化滞后于应力变化,且单位应力的微波亮温升幅远大于表面温度升幅. 实验证实了利用微波辐射观测手段可有效探测岩石受力引起的岩石内部应力状态的变化.     

鱼眼图像识别技术在太阳跟踪系统中的应用

通过对鱼眼镜头拍摄的全景天空图像HIS颜色模型的处理,采用球面模式实现对鱼眼图像的平面快速转换,提取符合太阳区域的轮廓形状特征、面积特征以及动态偏移特征的高亮度光斑区域,计算太阳区域重心实现对太阳位置的精确定位.     

结合天空分割修正的快速去雾方法

针对目前去雾算法对高亮天空区域处理不理想,以及去雾后的图像整体视觉效果较差的问题,提出一种结合天空区域分割修正的快速雾天图像复原方法.首先,对输入图像进行白平衡处理;其次,根据大气散射物理特性和光学成像特性对大气耗散函数做初始估计,判断是否存在天空区域,若存在天空区域,结合对比度增强调整,Otsu算法(大津法)分割出天空区域,修正天空区域的大气耗散函数;最后,由大气散射模型得到复原图像,并对复原图像做亮度调整.实验结果表明:该算法具有较强的场景适应能力,能很好地处理天空区域;复原图像具有较好视觉效果,而且执行速度更快.