地表热红外辐射方向特性的航空飞行试验研究

为了研究农作物冠层的热红外辐射的方向变化特性，一台装备８０°视场角广角 镜头的宽波段红外热像仪被安置在小型飞机上，沿不同的航线获取同一地区的热红外 多角度图像，传感器以不同的观测角瞄准地面同一目标、因而可以获得同一地表目标 热红外辐射的多角度信息．介绍了机载多角度热红外遥感图像的处理原理、方法及处理 结果，并分析了几种典型农作物在不同生长季节热红外辐射方向性的变化规律。     

基于红外辐射特征的空间目标属性预测

利用空间目标红外辐射测量数据,提出了系统的计算分析方法,对空间目标的温度、发射率等属性进行预测,进而判断空间目标的类型和运行状态.通过建立空间目标红外辐射光谱计算模型,模拟了探测器接收到的红外辐射光谱信号,采用独立成分分析方法提取了空间目标不同材料的光谱发射率特征,判断了空间目标的部件个数和材料类型,采用最小二乘拟合方法反演了空间目标各部件的投影面积与表面温度.模拟结果表明:该方法对空间目标参数的反演误差较小,能够实现对空间目标属性的预测.研究成果对于空间目标类型和状态的判断,具有十分重要的意义.     

利用ATSR数据分解土壤和植被温度的研究

欧洲遥感卫星（ＥＲＳ）上安装的ＡＴＳＲ传感器是目前惟一能在两个观测角度上提供准实时热红外测量的有效工具．相对于正在准备之中的新一代多角度卫星传感器而言,ＡＴＳＲ数据为我们提供了一个在热红外区域开发有关方向性观测信息潜力的机会．通过对一景ＡＴＳＲ图像的分析,结果显示尽管大气状况对于准确度的影响非常敏感,但是,仍然可以在可接受的范围内反演出不同方向的亮温值（地表各向异性辐射量）,为了从不同方向的亮温值同时反演出植被和土壤的温度,必须对大气状况和像元内容进行 恰当的表述,否则,这种反演将具有很大的不确定性．     

像元尺度离散植被的热模型及其数字图像解

讨论热辐射的多次散射对计算辐射平衡的贡献大小，然后尝试引入计算机图形学，对离散植被的四分量进行详尽的剖析，得出了四分量的双向反射分布曲线，对重 叠函数的研究获得新的进展．四分量的数字图像解得到了与中国科学院禹城实验站遥 感模拟实验一致的结果．四分量的数字图像解可方便应用于多角度热红外遥感的温度 反演．     

“嫦娥”1号对月球表面微波辐射观测分析及其月壤厚度反演

我国"嫦娥"1号绕月卫星在世界上首次搭载了多通道微波辐射计,测量整个月球表面的微波热辐射,由此用以反演月球表面月壤厚度分布.文中以"嫦娥"1号微波辐射计2007年11月至2008年2月对月表的621轨观测数据为基础,由太阳入射角选取与归组对应的月表辐射亮度温度,按近邻插值方法得到整个月球表面昼夜辐射亮度温度分布.由月尘、月壤、月岩三层微波热辐射模型分析月球表面辐射亮度温度随纬度、频率以及FeO+TiO₂含量的分布特征.首先以Apollo着陆点月壤层参数的实测值为基础,对Apollo着陆点辐射亮度温度的实测值与理论值进行了比较和定标分析。以Apollo着陆点高频通道对物理温度的反演为基础,结合月表面物理温度随纬度变化的经验性结果,由穿透深度较大的3 GHz通道的辐射亮度温度反演出整个月球表面的月壤厚度分布,并与Apollo着陆点月壤厚度的实测值做了比较与验证。     

青藏高原热红外遥感与地表层温度相关性研究

通过对青藏高原热红外遥感数据与地表层温度场分布规律的分析,确定影响地表层温度的陆面因素,采用神经网络技术建立通过热红外遥感反演陆面参数预测地表层温度的模型,利用该模型对各陆面参数与地表层温度的相关关系进行了分析.该方法为热红外遥感用于大面积地块缝合带监测以及研究构造热异常探索了一种新途径.     

零散射近似的冠层热红外辐射间隙率模型

对冠层热红外出射辐射的精确物理描述,是利用遥感技术反演植被覆盖区域地表温度工作中的关键一环．侧重于零散射近似下表达连续植被冠层热辐射特征的间隙率模型,包括基本模型与附加光照修正项并考虑热点效应的光照模型,分别对应夜间和白天的冠层热辐射特征;并着重研究辐射的方向性分布,及其与叶面积指数、叶倾角等因子的关系;由于冠层内部温差,如叶片与土壤温差、光照叶片或土壤与处于阴影中的叶片或土壤之间的温差等,引起的冠层方向辐射特性．模型的理论计算值与地面实验实测数据吻合较好,证明模型能在一定范围内较好地反映植被冠层的热辐射特征．     

用CBERS-02卫星和MODIS数据联合反演地表蒸散通量

用低分辨率遥感数据计算地表蒸散通量时, 如何减小空间尺度误差是需要考虑的重要问题. 在用MODIS数据计算蒸散时尝试加入高分辨率中巴资源卫星CBERS-02提供的地表分类图像, 根据此分类信息在每个MODIS 1 km像元内统计各种地表类型所占的面积比例, 并分别计算各亚像元的热量通量, 然后用面积权重平均的方法得到MODIS像元的热量通量. 结果表明, 将CBERS高分辨率地表分类数据和MODIS低分辨率遥感数据结合, MODIS 1 km混合像元的土壤热通量、显热通量和潜热通量都有所改变. 进一步分析这种变化产生的原因, 结合地面实验观测数据的验证, 作者推断, 经过处理以后, 混合像元的显热通量和潜热通量的误差都有所减小.     

利用AIRS高光谱数据开展HJ-1B热红外通道的多点交叉定标及验证

我国热红外传感器在轨辐射定标主要通过基于大面积均匀目标的实测数据开展的单点法场地定标以及与高精度中分辨率载荷的多点法交叉定标来实现.单点法场地定标耗时、费力,且无法计算定标系数的截距,与中分辨率载荷的多点法交叉定标受到入瞳辐亮度匹配算法的制约,两者都影响着我国在轨定标系数精度的提高.利用AIRS高光谱数据的光谱特征,针对国产HJ-1B卫星热红外通道进行多点交叉定标方法研究,通过选择临近成像时间、选择均匀区域消除时空差异,同时通过MODTRAN辐射传输模型开展逐像元计算,对不同像元间的观测几何因素进行归一化处理.通过基于单一均匀区域、不同时相的时间序列多点法和基于同一时相、不同均匀区域的均匀目标多点法交叉定标获得HJ-1B热红外通道定标系数,并以基于HJ-1B热红外通道查找表法获取的星上定标系数为基准,对多点法交叉定标所得定标系数进行验证.经过分析,通过剔除时间序列多点法中的异常点和调整均匀目标多点法中的匹配因子,所得定标系数模拟得到的等效离水亮温值与基于星上定标系数反演得到的离水亮温值偏差分别达到1.81和0.92 K.由结果可知,基于AIRS的HJ-1B热红外通道的均匀目标多点法交叉定标结果更精确可信.     

植被含水量光学遥感估算方法研究进展

利用光学遥感技术定量估测植被含水量,有助于森林火险评估、农业干旱监测和作物产量估计.本文评述利用光谱反射率、光谱水分指数和辐射传输模型方法反演植被含水量的研究进展,从观测数据和辐射传输模型评估了光谱水分指数估测植被含水量的可靠性.重点针对植被含水量的两个主要定义—可燃物含水量(FMC)和等效水厚度(EWT),分析了植被水分指数对FMC和EWT的反演精度.而且利用观测数据和数据库估算植被含水量,结果表明三类水分指数(WSI,NDII,NDWI1640,WI/NDVI)均与冬小麦冠层FMC有较好的相关性(n=45).最后,本文总结了光学遥感探测植被含水量进一步的发展方向.     

地物热辐射方向性影响主因子的揭示 ——提高辐射温度方向性观测精度的新途径及数据剖析

排除影响地物热辐射方向性三因子以外的噪声，即消除热红外传感器随着测 量角度的变化所接收到的组分变化所引起的噪声；消除前后测量的时间差里地表热量 平衡变化所引起的噪声，这是多角度遥感测量中的难题，长期以来一直没有得到解决． 提出利用“热像仪－定面积法”和“双传感器－同步法”进行测定．试验结果表明，以前 的几种方法所观测到的数据离散、无规律，而利用本方法获取的数据，呈现出相当有规 律的方向性分布．从而揭示了影响地物目标热辐射方向性的主要因子和它们各自的影 响程度．     

GPS掩星资料的一维变分同化与观测算子

在应用掩星观测资料反演温度和水汽的过程中，存在一个模糊度问题。合理利用背景场和观测量的误差特性，变分同化反演技术可以克服这个困难，并改进反演剖面的质量。采用一维变分同化反演技术，可以从弯曲角或折射率剖面直接反演大气层的压强、温度、和水汽的剖面，并使结果更加合理。变分同化反演是地基和天基GPS技术服务大气科学的主要途径，如何选择合适的观测算子直接进入气象预报的3-维或4-维同化模式成为GPS气象学最重要的环节之一。本文介绍一维变分同化反演技术、各类观测算子，这些基本方法也可以应用到3-维或4-维同化模式中。     

地面城市轨道交通环境振动源的反演

地面城轨列车运行引起周边场地环境振动．针对振动源难以直接量测的困境，本文借助工程地震学的反演方法研究轮一轨不平顺的动力激励源．将地表振动的列车．轨道一三维场地耦合动力分析与遗传算法结合，通过待反演量解空间的设置、反演问题目标函数的建立、反问题求解的遗传策略设计等步骤构建了轮一轨不平顺振源函数和轨道结构参数的联合反演方案．依据实际观测数据反演了北京城轨13号线的激励功率谱，结果显示：振源函数在1．2m以上的波长范围反映了轨道不平顺性，在1．2m以下的波长范围表达了车轮的几何与弹性不圆顺．本文强调指出，城轨车速较低，这个短波长段恰恰对应环境振动的主要频带．以轨道谱表达轨道交通环境振动源，1．2m以下短波长的不平顺会被低估，严重影响环境振动主要频率成分的估计．相对轨道谱只反映轨道的平顺状况，轮．轨谱既反映轨道不平顺因素，又包含车轮不圆顺状况，更适合作为城轨交通的振源函数．同时也表明，用地表振动实测数据反演振动源，是定量揭示轮．轨组合不平顺的有效途径．     

卫星辐射带高能带电粒子观测数据交叉定标-FY3和NOAA应用示例

卫星高能带电粒子观测数据交叉定标是实现多卫星观测数据综合应用的必要前提，同时也为单颗卫星高能带电粒子观测数据相对可靠性验证提供了参考方法．以我国自主观测卫星FY-3B卫星高能带电粒子观测数据与国外同类NOAA-17卫星高能带电粒子观测数据的交叉定标为例，给出了开展空间高能带电粒子观测数据交叉定标的一般方法及过程，经以NOAA-17卫星同期高能带电粒子观测为基准开展的交叉定标结果显示，FY-3B卫星带电粒子观测数据相对于NOAA17卫星观测具有较高的相关性（相关系数CC〉0．9），可比对的通量数据在数量级上有很好的一致性（一致性系数趋近1．0），表明对于空间同一现象交叉定标后的FY-3B卫星与NOAA-17卫星带电粒子观测具有相对一致的定性定量关系，FY-3B卫星观测数据可靠有效，可与NOAA-17数据综合开展应用，同时也说明采用的交叉定标方法可以实现去除两颗观测卫星之间系统偏差的目的，验证了方法的可行性．     

一种测定土壤热惯量的新方法

地物热惯量是应用遥感技术进行地表热量平衡过程研究的一个重要参数，它是地物密度、热容量和热传导系数的函数．提出了一种利用土壤热通量板、红外测温仪、数据采集器等附加装置，在土壤遮阳降温过程中连续快速地测定土壤热通量和土壤红外辐射温度来估算土壤热惯量的新方法．通过对３种不同水分含量的土壤样本进行热惯量测定的试验，其结果很理想，从而确定了这种土壤热惯量测定新方法的可行性，同时在测定技术上也是一种新的尝试．     

环境一号B星热红外波段单通道算法温度反演

文中在考虑环境一号B星(HJ-1B)热红外波段(infrared scanner,IRS4)光谱响应函数和有效波长的基础上,通过MODTRAN4模型模拟,对Jimenez-Munoz和Sobrino(JM&S)单通道算法中的大气函数进行改进,重新计算得到了适合HJ-1B星IRS4地表温度(land surface temperature,LST)反演的3个大气函数公式,并反演了福州地区的地表温度.采用基于星上辐亮度法对反演的地表温度进行精度评价,并将反演的地表温度与JM&S算法、段四波等修正的JM&S算法反演的地表温度进行对比分析.结果表明:使用文中改进后的大气参数对HJ-1B星IRS4进行地表温度反演,可取得较好结果.     

极光沉降粒子在极区大气中传输的数值研究

从Boltzmann方程出发，根据带电粒子在中性大气中的传输理论，综合考虑弹性散射、激发、离化以及二次电子生成等重要物理过程，用数值方法求解沉降电子传输方程，获得随高度、能量和投掷角变化的微分沉降电子数通量．在单成分（N2）大气近似条件下，模式计算结果较好地描述了沉降电子通量谱在极区高层大气中的传输规律和特性；由沉降电子微分通量计算得到的中性成分电离率主要特征与已有经验模式较好地吻合．将FAST卫星飞越EISCAT雷达上空时观测到的沉降电子能谱作为模式输入，计算获得了与由雷达观测数据反演得到的中性大气电离率相一致的结果．     

基于水体目标的CBERS-02卫星CCD相机与MODIS的交叉辐射定标

为研究利用中巴地球资源卫星02星(CBERS-02)CCD相机进行水体定量化遥感, 利用高精度的MODIS数据对CCD相机进行了交叉辐射校正. 在均匀清洁水体海域上, 分别选择了两个遥感器同一天过境的具有相同观测区域的两天数据, 利用一种清洁水体大气辐射计算方法和MODIS获得的水体与气溶胶参数, 对CBERS-2 CCD相机的4个通道进行了基于大气层外总辐亮度的交叉辐射校正工作. 由于CCD探测器之间的响应差异较大, 因此在进行辐射校正之前, 还对CCD图像进行了消条带工作. 选择CCD阵列的同一组像元在上述两个区域进行消条带, 以避免残余条带、CCD阵列焦平面照度不匀等的影响. 结果表明, 两天的结果具有很好的一致性.本方法误差在5%左右.     

TIME-IGGCAS模式与经验模式和观测数据的比较

TIME—IGGCAS（Theoretical Ionospheric Model of the Earth in Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences）模式是我们在前人工作的基础上完善的一个中低纬理论电离层模式．本文把该模式的结果与其他一些有代表性的经验模式和多种观测数据作了详细的对比．比较结果表明：TIME-IGGCAS模式模拟的电子浓度、电子离子温度在数量级上均与经验模型和观测符合得较好，在地方时变化、纬度变化、季节变化这些变化形态上也符合得较好，并且模式能很好地模拟出赤道异常、冬季异常和半年异常这些电离层异常，这为我们进一步开发电离层数据同化模式奠定了良好的基础．无论是与经验模式还是与观测相比，TIME—IGGCAS模式均低估了电子温度而高估了离子温度，模式在日出日落时段和在低高度模拟的偏差较大，这些结果为我们以后进一步完善模式、改善模式的模拟能力提供了参考．     

单一太阳角BRDF数据反演过程中误差传播的估计

太阳光照角变化范围较小在星载多角度遥感数据集中是普遍存在的,以线性核 驱动模型的反演为例分析了用单一太阳角数据反演条件下误差传播的规律．指出在这种条件下反演ＢＲＤＦ随太阳角变化的趋势是不可靠的,因此用单一太阳角数据拟合二 向反射率的外延能力作为模型检验标准是不合理的．作为解决的方法,建议在反演中 对反照率随太阳天顶角的变化趋势加一定的限制条件．