基于墨西哥帽小波变换的机载SAR海面风场反演

针对从机载SAR探测图像中反演风向中如何提取图像中的风条纹信息的问题,给出基于墨西哥帽小波的风条纹信息提取方法,结合二维快速Fourier变换反演海面风向.以中国南海海域一组机载SAR实测数据为例,采用该方法反演风向,并运用CMOD4、CMOD-IFR2和CMOD5模式反演风速,验证海面风场反演方法特性.结果表明,墨西...     

基于星载被动微波遥感的地表土壤湿度反演

为了解决传统地面测量站网络不能满足大尺度土壤水分的时、空间变化的问题，而利用微波在土壤水分反演方面具有的独特优势，总结了被动微波遥感模态反演土壤湿度的规律，提出了利用双谱模型计算土壤表面的发射率的方法，并对实验区进行了成功的地表土壤水分反演，取得了理想的结果，该成果对于利用被动遥感技术反演土壤湿度具有一定的技术推广意义。     

不同微波遥感模态和不同数据组合的等湿度区域分布与土壤湿度的反演

论述了主动、被动和主动被动相结合的3种微波遥感模态反演土壤湿度的方法和特点。为了采用人工神经网络方法反演出土壤湿度，在随机粗糙面双谱散射模型的基础上计算了裸土壤表面的散射系数和发射率，分析了3种不同的微波遥感模态和不同数据组合的等湿度区域分布的特点，从而确定了适合于各个微波遥感模态的输入数据组合。反演结果表明，只要选择适当的人工神经网络输入数据组合，采用3种模态中的任何一种微波遥感模态反演土壤湿度都是可行的，并具有较好的反演精度，结果对于微波遥感反演土壤湿度方案的选取具有指导意义。     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

基于交叉谱法的C波段机载SAR海浪反演

传统的初猜谱海浪反演方法,需要先使用海浪预报模式来获取初猜谱,其优劣直接影响着反演的精度。为了摆脱对初猜谱的依赖,在不需要先验信息的情况下实现海浪反演,提出了基于交叉谱法的海浪反演方案。该方案采用C波段全极化机载SAR探测数据,利用全极化信息反演海面风矢量,作为WVW算法的风场输入,再通过WVW算法获取海浪谱,进而提取海浪信息。研究结果表明,海浪反演精度得到显著提高,海浪传播180°模糊问题也得到了有效解决。该方案对机载SAR海浪反演业务化应用具有借鉴意义。     

遥感资料反演海面风场的新方法研究

本文对应用SAR（Synthetic Aperture Radar）图像反演海面风场方法进行了阐述,并对三种反演模式进行仿真总结。首先介绍SAR图像风场反演的的物理机制,接着介绍风场反演的地球物理模式函数（Geophysical Model Function,GMF）,并对CMOD4、CMOD-IFR2和CMOD5三种模式进行仿真,得到雷达后向散射系数和风速、风向、入射角、极化方式的关系。特别对两个较新的极化比模式进行了介绍和分析。此外对当前应用美国CALIPSO激光雷达卫星资料验证海面风场的方法进行了阐述和探索。     

基于遗传神经网络算法的海面风速反演新方法

针对海面运动的复杂性、海面电磁散射理论模型的局限性以及利用SAR图像反演海面风速存在的非线性现象,基于遗传神经网络的方法,以业务化的CMOD4模式函数数据为基础,采用Fletcher-Reeves算法的变梯度反向传播算法,建立一种SAR风速反演的新模型。试验结果表明,利用遗传神经网络方法反演海面风速是可行的,当随机误差小于10%时,模型的抗噪能力较强,风速反演的精度较为理想。比较不同风速下的反演结果可以发现,在中、小风速的情况下,模型的抗噪能力较强,模型学习拟合和预测检验的精度相对较高;在大风速的情况下,模型的反演能力有待于进一步提高。     

土壤水分遥感反演研究进展

土壤水分是陆面生态水文循环的重要组成部分. 及时、准确地获取土壤水分数据,对研究全球气候问题、构建流域水文模型、监测干旱等具有极其重要的意义. 遥感技术具有范围广和信息传输快等优点,为土壤水分监测提供了全新的手段. 本文梳理了可见光–近红外遥感、热红外遥感、可见光–近红外–热红外遥感、主动微波遥感、被动微波遥感的发展现状及对应的土壤水分反演方法,介绍了结合主被动微波遥感的GNSS-R技术,对土壤水分反演研究中的热点问题进行了归纳和总结,并展望了土壤水分遥感反演的发展趋势.      

HY－2卫星微波散射计海面风矢量场反演技术研究

主要针对HY－2卫星微波散射计,提出反演海面风矢量模型算法,并进行误差精度分析,给出了HY2卫星微波散射计数据获取、预处理、风矢量场反演和产品制作技术流程,为HY2卫星发射上天后能尽快发挥应有的效益做好技术准备,以此推动我国海洋微波遥感技术的发展。     

海面风应力和海面阻力系数的星载SAR遥感测量

在海面张力波和短重力波星载合成孔径雷达(SAR)成像机理的基础上,建立了海面风应力和阻力系数的遥感测量模型.该模型由辐射定标模式、风速反演模式以及风应力和阻力系数计算模式3部分组成.同时以雷达卫星SAR为例,对海面阻力系数和风应力的遥感测量进行了探索性研究,获得了较好的结果.     

基于物理模型的动态海面电磁仿真方法研究

针对微波海洋遥感中复杂海面电磁环境难以准确建模的问题,给出了粗糙海面及目标的电磁仿真方法。通过海浪谱模型建立了与实际情况相符的三维海面,设置相应的电磁参数,准确复现海洋环境。采用时域有限差分方法(FDTD),将空间和时间离散化并进行迭代运算,计算动态实时的电磁分布状态。最后通过仿真对海面模型进行验证,并给出了相应的电磁分布状态。结果表明,该方法能够有效实现完整的海洋电磁散射仿真系统。     

基于卫星遥感数据的陆面温度反演算法研究

针对NODIS(Moderate Resolution Image Spectroradiometer)遥感数据每天4次过境(2颗星)的特点,利用两个红外通道(本研究选取31通道和32通道)在2个不同时刻的遥感数据,提出了2通道反演算法,找出了非均匀地表温度遥感反演的可行方法,并在实验区进行了反演实验,取得了与实际状况几乎一致的陆地表面温度反演结果.图1,表2,参9.     

基于二分算法的GNSS-R数值分析

海面风场反演是利用全球导航卫星系统反射信号（GNSS-R）进行海面遥感探测的一个重要应用,其前提是确定散射区域信息。通过分析比较S.C.Wu算法及在此算法基础上提出的二分法,仿真得出二分算法测得的镜面反射点也可以正确得到散射点的区域变化信息。最后,仿真分析了二分法下的海面散射信号的时延-多普勒二维相关功率关系,验证了二分算法模型简单且实际应用性强的优势。     

Electromagnetic waves in remote sensing

Due to the advance of space-home remote sensing technology in recent decades, the transition from data to information of the earth environment has become of great importance. Interaction of electromagnetic waves with the earth environment should be well modeled and applied to information retrieval. The most important advances of po--larimetrie scattering for SAR imagery and vector radiative transfer theory for scattering and emission of natural media are briefly presented. Some examples from the SAR SIR-C and DMSP SSM/I observations and information inversions are demonstrated. Some key points for future research are discussed.     

Study on the hyperspectral polarized reflection characteristics of oil slicks on sea surfaces

This study is concerned with the need for remote sensing techniques for the monitoring of oil-slick pollution on sea surfaces and the effects of oil-slick pollution on the sea.We used Daqing crude oil,Jilin crude oil,heavy oil and seawater from Dalian Bay to simulate oil-slick pollution on the sea surface and obtained multi-angle hyperspectral polarized reflectance information,from which we calculated the polarization for different kinds of crude oil,and oil-slicks of different thicknesses.By comparing the degree of polarization between oil-slicks of different thickness,and sea water,it was found that in the case of thin oil-slicks,the degree of polarization of seawater is higher than that of oil slicks with wavelengths of between 400-1000 nm.However,there was little difference at a wavelength of 785 nm.At angles of incident of 20° and 30° (the viewing angle equals the incident angle),it was easy to distinguish the changes of oil-slick thickness by the degree of polarization at 785 and 880 nm in the near-infrared band.The crude oil showed its inherent polarized characteristic as the oil-slick thickness increased to a certain degree.That is to say,the polarization of the seawater was higher than that of the oil-slick in the visible light range,but less than that in the near-infrared band.As the incident angle changed from 40° to 50°,the degree of polarization of seawater increased,and it was higher than that for the oil-sick between wavelengths of 400-1000 nm at an angle of incidence of 50°.This research on the polarized characteristics of an oil-slick on a sea surface brings new scientific techniques to the monitoring of sea-surface pollution by remote sensing.     

Linear surface capillary-gravity short-crested waves on a current

One of the forward situations in the study of water waves is the basic three-dimensional surface wave motion of short-crested waves. Capillary waves result in rich effects concerned closely with remote sensing in the open ocean. Ocean currents experience a complete process in surface wave motion. Based on the above ideas, a linear dynamical system of surface capillary-gravity short-crested waves is developed by considering the current effects, thus leading to the following analytical expressions of the kinematic and dynamic variables： the wave height, the wave steepness, the phase velocity, the wave-particle velocities, accelerations and trajectories and the wave pressure. A number of the classical, typical and latest special wave cases can arise from these expressions.     

一维带限Weierstrass分形海面电磁散射的矩量法研究

采用一维带限Weierstrass分形函数来模拟实际的分形海面,依据海水的介电特性,运用矩量法研究了锥形波入射一维带限Weierstrass分形海面的电磁散射特性。通过数值计算得到了散射系数随散射角的变化曲线,讨论了风速、分维、海水盐含量、入射波频率对散射系数的影响,得到了一维带限Weierstrass分形海面散射系数的基本特征、分形特征和随频率变化特征。结果表明,风速、分维和入射波频率对散射系数有显著影响,而海水盐含量对散射系数的影响较小。     

利用ETM+和MODIS数据反演陆地表面温度

Landsat 7 ETM+数据是一种常用的中分辨率卫星遥感数据,它的热红外波段的空间分辨率为60m,是目前星载遥感数据中分辨率最高的。然而由于Landsat 7 ETM+只有一个热红外波段,给ETM+陆地表面温度反演造成了困难。本文在前人研究的基础上开展ETM+数据陆地表面温度反演研究,首先利用MODIS数据反演总大气水蒸汽含量,然后利用普适性单通道算法从ETM+数据得到陆地表面温度,试验结果表明该方法能够取得较好的反演结果。     

基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射问题,结合其功率谱推导出了平面电磁波入射时的散射系数表达式。通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角变化的曲线,讨论了摩擦风速、风区范围、海面上方10 m高度处的风速、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。