2000～2010年中国森林叶面积指数时空变化特征

森林是重要的陆地生态系统,其叶面积指数(leaf area index,LAI)是决定该生态系统与大气之间物质和能量交换的关键参数.利用MOD09A1及MCD43A1数据和基于4尺度几何光学模型的反演算法,生成了中国森林2000～2010年每8天的500mLAI产品,并利用6个典型森林样区的LAI观测数据对该LAI产品进行了验证.在此基础上,分析了2000～2010年间我国森林LAI的时空分布特征及其与温度和降水之间关系.结果表明,利用MODIS数据反演生成的500mLAI产品具有可靠的质量,6个典型森林样区的验证精度达到70%以上;2000～2010年间,我国东北、华北、中南部地区森林LAI呈增加趋势,但在东南部和西南地区森林LAI呈下降趋势,主要原因是2008～2010年该地区的LAI明显下降.森林LAI年平均值与年平均气温在东北地区正相关,在西南地区负相关;在华北和中南部地区LAI年平均值与年降水量正相关.2001和2009年的异常气候导致我国秦岭和淮河以南地区的森林LAI明显低于常年,部分地区的LAI年平均值较正常年份下降1.0左右.     

基于纤维素吸收指数(CAI)的内蒙古荒漠草原非绿色生物量估算

植被非绿色生物量的准确估算对于陆地生态系统碳库存量的研究具有重要意义.利用2009~2010年生长季内蒙古荒漠草原地面高光谱观测及相应的非绿色生物量资料,分析研究了基于地面高光谱(ASD)、星载高光谱(Hyperion)、星载多光谱(MODIS)3种数据的纤维素吸收指数(cellulose absorption index,CAI)估算非绿色生物量的能力.结果表明,基于ASD和Hyperion数据的CAI可以较好地估算荒漠草原非绿色生物量,相对误差分别为26.4%与26.6%;归一化植被指数(MODIS2 MODIS5)/(MODIS2+MODIS5)与(MODIS6 MODIS7)/(MODIS6+MODIS7)和基于ASD数据的CAI之间的复相关系数高达0.884;该MODIS指数组合估算非绿色生物量的相对误差为28.9%,估算精度远高于基于TM数据的NDI(normalized difference index),SACRI(soil adjusted corn residue index)和MSACRI(modified soil adjusted crop residue)3个多光谱指数,其相对误差超过了42%.研究结果对于在区域尺度上利用遥感数据估算非绿色植被生物量提供了很好的思路.     

陆面模式中不同植被辐射模式的对比

针对目前在陆面过程数值模拟研究中对于地表植被冠层辐射传输参数化方案精确性不足的问题,在植被二流辐射传输模式基础上新发展了一个描述太阳短波辐射在植被中传输的冠层四流辐射传输模式.为了更好地评估新发展的四流模式在模式应用中的模拟性能,依据陆面模式中定义的16种植被参数给定四流模式和二流模式独立试验中需要的参数,开展多组离线的独立理想实验,计算16种植被冠层在不同太阳高度角以及不同叶面积指数时的反照率、透射率以及吸收率.独立试验结果表明,太阳高度角对于短波在植被内的辐射传输过程影响比较显著,两个模式对于反照率、透射率和吸收率的模拟差别随不同种类植被呈现不同特征.将四流模式耦合到陆面模式中进行数值实验,结果表明,采用四流模式后,能够改善陆面模式在全球多数区域对陆面地表反照率、叶面积指数和净初级生产力的模拟结果.     

基于网络拓扑统计的恒生证券指数处理

为分析香港证券市场恒生指数(HSI)的动力学特性, 依据粗粒化处理的同质划分方法, 将HSI的时间序列转化为由4个特征字符{R, r, d, D}构成的HSI符号序列. 由符号序列中的16种2-字串的元结构(即16种HSI变化模式)为网络的节点构建了一个加权证券指数网络, 这一网络将证券市场指数波动和变化模式的相互关系和相互作用等信息编码在网络的拓扑结构之中. 通过对网络的拓扑参数中介中心性的测量, 发现在两个量级的时间间隔标度范围内, 至少有3个高中介中心性的网络节点, 即网络中18.7%的节点承担了网络的71.9%的中介中心性功能, 它们所代表的HSI变化模式具有很好的统计稳定性, 识别这些具有拓扑统计重要性的节点模式对于理解证券市场的波动规律以及信息传输特性有积极意义. 对比计算了随机网络节点的中介中心性, 其中每一个节点的中介中心性能力几乎是均等的, 没有一个节点显得特别地突出, 这些表明香港证券市场在统计意义下是稳定的而不是随机的.     

中国GNSS-R机载实验综合评估:河流遥感

<正>全球卫星导航定位系统的反射信号(GNSS-R)遥感是反演陆地和海洋表面地球物理参数的有力工具.而机载GNSS-R是一个很重要的实验平台,因为它不仅可以为空基实验提供校准依据,而且在中小尺度目标(比如河流和湖泊)的遥感方面独具优势.机载实验的研究主要包括海面风场的反演、海面高度的测量和土壤湿度的探测.首次反演海面风场和土壤湿度的机载GNSS-R实验都是由美国NASA和科罗     

非均匀散射介质的二维矢量辐射传输方程

近十多年来,辐射传输(RT)理论已广泛地应用于被动和主动遥感中散射和热辐射的模式仿真计算。但是散射介质的模型大都是水平无限伸展平行分层,散射元统计均匀分布的随机介质。因此,辐射传输方程是一维的,但是,在地表遥感、大气云辐射、高温熔炉中热输送等诸多问题中,产生散射和辐射的随机介质许多是非均匀的。要研究非均匀散射介质上散射和     

中国首次岸基GNSS-R海洋遥感实验

GNSS-Reflection技术是一种崭新的海洋遥感技术. 它利用导航卫星的海面反射信号可获取海浪、潮汐及海面风场等重要信息, 是海洋遥感的前沿领域. 报道了中国岸基GNSS-R海洋遥感实验—— CORE实验, 研究了利用GPS卫星直达波与反射波信号反演海洋参数的方法, 给出了有效波高的最新反演结果, 并利用同步观测进行了对比验证.     

森林间隙率的混合模型研究

植被冠层间隙率的研究至今已有30多年的历史,间隙率模型研究一直沿着辐射传输方向和几何光学方向发展,取得了重要结果.本研究的目的在于结合辐射传输和几何光学方法发展一个统一的间隙率模型.1 植被冠层的物理与几何间隙率在前人的研究中,对植被冠层间隙率的概念未作任何区分,实际上,从不同角度出发,间隙率有着不同的含义,有进一步进行区分的必要.植冠间隙率的传统概念是个统计上的定     

复杂生理信号的多重分形质量指数谱分析

生理信号属于非稳态的时变信号. 因此, 非线性分析方法能更好地揭示其特性与机理. 已有研究表明, 由复杂自调节系统产生的生理信号具有分形结构. 提出一种新的多重分形复杂度检测方法——质量指数谱分析, 着重刻画谱曲线的整体弯曲程度, 揭示分形结构复杂性. 方法描述了该谱曲线上所有相邻点对应分形维数差异的非线性叠加, 解决原有参数无法充分反映信号分形结构全部子集信息的不足. 用确定性分形系统Cantor集进行检验, 完全可以区分不同复杂程度的混沌序列, 并不受信号非平稳性及噪声干扰影响. 通过对人体心率变异性(HRV)信号和睡眠脑电(sleep EEG)信号统计分析, 可有效判别处于不同生理和病理状态的人群, 在运算速度和准确性上均比传统参数有一定提高. 该研究能够为临床应用提供有价值的信息.     

超支化高分子多分散指数是3/2还是5/2?

研究了超支化高分子聚合反应过程总分子数的变化, 给出接近反应终点时n-聚物浓度的渐近表达式, 得到的多分散指数(polydispersity exponent)与经典结果一致. 进一步给出数均、重均和z-均聚合度的渐近表达式, 并得到反应接近终点时, 多分散指标(polydispersity index)趋近于1的合理结果.     

分子连接性指数预测有机物在水中的溶解度

MCI法是由Kier和Hall等人根据拓扑理论,在Randic分支指数基础上发展起来的一种新的拓扑方法.由于该法完全以分子结构为基础,并且具有计算简便、准确等优点,MCI法已被广泛地应用于有机物理化参数(如Kow,S),环境参数(如Koc,BCF)以及生物毒性的预测中.但是,当所研究化合物的种类比较复杂,不仅包括疏水性物质还包括有亲水性物质时,仅用简单的连接性指数往往不能得到满意的结果.非色散力因子(△X~v)是由简单分子连接性指数演化而来的.Bahnick等成功地应用△X~v对大量不同种类有机物的K_(oc)值进行了预测,张育红等也应用非色散力因子对部分取代芳烃对绿藻的毒性进行了成功的预测.本文对大量不同种类的有机物水溶解度采用MCI方法进行预测,发现简单分子连接性指数与非色散力因子同时使用能够有效地预测水溶解度.     

HY-1A卫星遥感器水色水温扫描仪在轨交叉定标

介绍了HY-1A卫星和水色水温扫描仪(COCTS)的主要特性, 然后详细讨论了利用美国海洋宽视场扫描仪(SeaWiFS)实现COCTS水色通道辐射交叉定标的理论和方法. 利用准同步的SeaWiFS数据, 模拟得到交叉定标区域COCTS接收总辐亮度, 通过它与发射前实验室定标得到的COCTS接收总辐亮度比较, 最终确定COCTS的交叉定标系数. 结果表明研究中卫星交叉定标得到的COCTS接收总辐亮度与现场测量替代定标得到的COCTS接收总辐亮度具有很好的一致性. 最后, 通过经交叉定标后COCTS数据反演得到的归一化离水辐亮度与准同步SeaWiFS数据反演的归一化离水辐亮度进行比较, 验证了该方法的可行性和精度, 结果表明交叉定标方法的精度可以满足水色遥感测量要求.     

激光雷达在森林生态系统监测模拟中的应用现状与展望

激光雷达是一种新兴的主动遥感技术,能够在多重时空尺度上获取森林生态系统高分辨率的三维地形、植被结构参数.其对森林生态系统变化的精确、高效监测和模拟在认识这些变化如何影响陆地生态系统碳循环、全球气候变化,并促进生物多样性保护方面将发挥重要作用.本文拟对激光雷达技术的概念和发展应用简史作一介绍,通过分析其在数字地形产品生成、森林生态参数提取反演应用中的主流算法和优势,继而阐明其推广应用所面临的挑战,最后指出未来激光雷达技术在生态学应用中可能的研究热点.本文认为,构建集太空、天空、地面多源传感器于一体的数字生态系统是未来生态系统观测网络发展的必然趋势,而激光雷达技术能够在数字生态系统建设过程中搭建可靠的数据支撑体系,最终有助于决策部门调控、优化人与环境关系,实现二者和谐共存.     

电离层与太阳活动性关系

秉含着不同时间尺度的太阳电磁辐射变化无疑会调制电离层. 作为电离层物理的核心 问题之一, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结构与演变的基础. 本文简要地综 述最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得的进展, 涉及的内容包括: (1) 在太阳 辐射的观测与太阳活动指数方面, 以电离层研究的视角评述了太阳活动指数存在的问题, 统 计证实了太阳活动指数与EUV 辐射通量间的非线性关系, 以及改进太阳活动指数的一些努 力; (2) 阐述了在不同高度电离层的太阳活动性依赖性的工作进展, 特别是最近的统计研究发 现, 随着太阳EUV 辐射通量变化, 电离层电子密度变化趋势与所在纬度、季节、地方时和高 度有关, 可区分为准线性、放大和饱和3 种类型, 取决于不同的主控物理过程; (3) 太阳活动 历史序列和23/24 太阳活动周极低展示出太阳活动性存在极端现象, 讨论了太阳辐射极端条 件下的电离层状态; (4) 在电离层的耀斑响应方面, 对全球观测数据的分析研究揭示出耀斑期 间电离层响应与一些太阳参数的统计关系, 特别是修正了以往关于电离层响应与天顶角无关 的错误论断. 利用电离层模式成功模拟了耀斑期间电离层响应的季节、地方时变化和高度差 异等的观测特征. 以上相关工作有助于理解电离层的基本过程, 并为电离层建模、预报和相 关工程应用提供指导.     

遥感延伸了我们的视野

自古以来人类就想看得更远,看到我们的肉眼不能及的地方。我国四川三星堆出土的两千多年前的铜人伸长变形的眼睛就表达了这种愿望,传说中的“千里眼”、“顺风耳”也是这个意思。遥感是从英文“Remote Sensing”翻译过来的,就是“远距离的感知”的意思。“遥感”可理解为感知在遥远的地方我们无法直接接触的目标。地球上的每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波。不同物体的电磁波的波谱特性是不相同的,遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的辐射和反射能量,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。例如,大兴安岭森林火灾发生的时候,由于着火的树木温度比没有着火的树木温度高,它们在电磁波的热红外波段会辐射出比没有着火的树木更多的能量,这样,载有热红外波段传感器的卫星拍摄到的影像,其着火的森林就会显示出比没有着火的森林更明显的红色调。这个例子简单地说明了遥感的基本原理和过程。遥感大体可分为地面遥感、航空遥感和航天遥感。地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统,地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对...     

“嫦娥一号”对环形山起伏非均匀月表层微波辐射观测的理论建模分析

中国“嫦娥一号”探月卫星在世界上首次采用多通道微波辐射计垂直测量月球表面的微波热辐射, 以期由多通道微波辐射亮度温度了解整个月球表面的微波辐射特征, 进而反演月壤层厚度, 估算月壤层富含的氦3含量. 在该科学目标和技术条件下, 讨论了月球表面微波辐射理论建模中月表粗糙面、温度廓线介质辐射、密集粒子散射等物理要素的影响. 按照月表面环形山数目与形态的统计特征, 数值构造环形山随机分布的月表面地形. 由规则三角形网格对“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率量级的月表面地形数值剖分, 来计算随机起伏粗糙月表面微波平均反射率与发射率. 数值结果表明在“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率的条件下, 环形山月表面可视为平表面建模. 由具有相干势的准晶体近似讨论了月壤层密集颗粒的散射与吸收特性, 及其月壤层有效介电常数的计算. 用分层辐射传输方程推导具有非均匀温度廓线分布的月尘、月壤、月岩层微波辐射亮度温度, 分析了各个物理参数对辐射亮度温度的影响. 从而分析了“嫦娥一号”对月表面微波辐射观测的三层结构理论建模与参数选取.     

结构光三维重建系统中投影仪的标定

在机器视觉测量中,由于结构光三维重建技术具有高准确性、低成本、快速、易于操作等优点,而成为一种越来越重要的主动式非接触光学测量方法.其中,结构光投射器——投影仪作为该技术中的主要部件,其标定参数的准确性直接影响系统测量精度.本文总结了近年来经常使用的投影仪标定方法,从标定模型、参数优化方法、参数计算方法和数据获取方法四方面进行阐述,并重点总结了数据获取方法,进而分析和比较了各种方法的优缺点及其应用,最后给出其发展前景.     

地震数据反演中的非线性问题

研究灾害地震现象的天然地震观测都是在地面进行的。资源勘探进行的人工地震有的在地面观测,有的在井中观测。根据观测到的数据推算地球内部的物质结构的几何形态和物性参数称为反演。这样的问题与遥感遥测,自动控制、天文观测、无损检测、疾病诊断、海洋工程等学科领域中的问题相似,它们归结出的数学问题是一致的,尽管不同的实际问题带有本学科领域的特点。反演过程不是一个物理过程,而是一个利用数学手段来求逆的过程。反演问题有两个最显著的特点:(1)大部分反问题都是非线性的;(2)它们大都是不适定的数学问题。非线性问题常常通过逐步线性化来解决。但由子实际问题非线性性很强,逐步线性化的办法往往不符合实际物理背景,也得不到好的结果。近年来,开展非线性研究,主要是通过将观测数据与理论正演模拟数据的最佳拟合来确定介质的物性参数。但由于介质参数的模型空间非常大,加之问题的非线性性很强,求目标函数的全局最小的问题困难很大。在地震数据反演中,由于数据的不完备,噪音的存在,源的情况复杂且未知等原因,要求得目标函数的全局最小值是不现实的。我们只能求一定意义下的最佳解。本文中,我们介绍地震反演问题求解的主要方法,重点讨论:(1)线性迭代解法;(2)非线性迭代解法;(3)模拟退火法;(4)生物基     

指数族的自然参数空间

如所周知,指数型分布族,简称指数族,即 dP_θ(x)=C(θ)e~(θx)dμ(x),θ=(θ_1,…,θ_k)',(1)其自然参数空间是RA的凸集,参看文献。此处μ是(R~k,B~k)上的σ有限测度,B~k是Rk的一切Borel集构成的σ域,当k=1时此结论之逆也成立。本文研究一般的k的情况。 定理 任给R~k之一闭或开凸集(?),则存在指数族(1)式,以(?)为自然参数空间。当k>1时,对一般凸集此断言未必成立。     

机载对空微波辐射计及云液态水含量的测量

介绍作者研制的单波段(9.5 mm)单天线机载对空微波辐射计, 相应的反演方法及其测量云中液态水和过冷水含量的初步结果. 野外飞行实验表明, 该仪器能够灵敏地测量云中液态水和过冷水含量及其变化, 所得数值合理, 并与地面雷达回波强度变化有较好的对应关系. 表明仪器的技术设计和反演方法是可行的, 具有实用价值, 填补了我国该领域的空白.