基于相干植被模型和ASAR数据的玉米地后向散射特征研究

在微波一阶相干散射模型的基础上提出了针对玉米作物的相干散射模型,模型中使用物理光学(PO)和无限长介电圆柱体近似方法计算玉米叶片和秆的单散射体矩阵,并在模型中考虑了不同散射机制之间相互作用所产生的相干分量.使用吉林省公主岭地区玉米地部分生长周期内的实测数据和同步获取的多角度、多时相的先进合成孔径雷达(ASAR)图像数据对该模型进行了验证,并初步分析了误差产生的原因.     

极化脉冲回波Mueller矩阵解数值模拟非均匀分层植被与其中随机目标的散射

给出非均匀分层、各层各异非球形粒子随机介质在脉冲波入射下矢量辐射传输方程(VRT)的Mueller矩阵解,数值模拟了极化后向散射.极化脉冲回波强度的时滞方式及其时间上的变化能表明体散射和面散射机制,它描绘了随机散射粒子层的非均匀分布.由此,讨论了植被层有效高度的确定,并用同极化后向散射在时间上回波强度的突异变化识别非均匀植被层中异常散射体的分布.     

基于映射投影（MPA）的复杂地面场景极化SAR成像模拟

建立地表面植被、建筑物等目标综合场景的极化合成孔径雷达（SAR）成像模拟，提出基于映射和投影（MPA）的算法，考虑了可穿透性植被目标的散射与衰减、树及建筑物墙面与地面之间的多次散射，以及成像空间中任意位置地物的散射、吸收与遮蔽.用非球形粒子层作为植被散射辐射传输模型，对建筑物和地面散射采用积分方程法（IEM）粗糙面模型.通过包括植被、建筑物、粗糙地面、河流等复杂场景的MPA快速计算，模拟极化SAR成像的场景散射系数图和SAR原始数据.     

带电沙尘对微波传播特性的影响

根据Rayleigh近似下带电球形粒子的前向散射振幅函数,给出了指数分布模型下的带电沙尘粒子引起微波的衰减和相移计算模型,并对其正确性经行了检验。仿真结果表明,带电沙粒比不带电沙粒对微波信号衰减的影响明显增大,带电沙粒所带表面电荷越集中,对微波的衰减影响越大,且衰减随能见度的增大而减小;电磁波频率、沙尘的含水量及所带电荷的荷质比对衰减和相移影响明显。     

应用积分浑浊度仪研究兰州城市冬季大气气溶胶

利用积分浑浊度仪监测得到的散射系数和多波段光度计观测资料分析了兰州冬季大气气溶胶的一个个例的散射光学特征.用散射系数计算了后向散射比、不对称因子、单次反照率、波长指数等重要的辐射参数,为气溶胶辐射强迫研究以及气溶胶辐射强迫参数化方案提供了基础资料.在此基础上建立了一种适合利用散射系数反演气溶胶细微粒子谱分布的方法.     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

近光源下基于稳态空间分辨漫反射测量的光学参数反构

在各种生物医学诊断和治疗的过程中,准确计算组织的光学参数有着重要的意义．在大约化反照率及大检测距离下,通常使用漫射近似理论来描述光子在生物组织中的传输;而在低约化反照率或小检测距离下,学者们研究了多种其他的传输模型,如PN近似以及混合漫射近似等．针对在大约化反照率范围（0．50～0．99）以及小检测距离（0．4～8．0mm）下,使用6种光子传输模型（单点源和双点源模型下的漫射近似、混合漫射近似和P3近似）,研究了准确反构吸收系数和约化散射系数的方法．通过对模拟数据的非线性拟合及误差分析,发展了一种在5个不同约化反照率区间使用不同传输模型的联合反构方法,并给出了相应的最佳正向模型和误差范围．     

融合合成孔径雷达和光学影像的植被覆盖区土壤湿度反演

利用合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星可对土壤湿度实现大面积、时间连续的反演.针对此过程中难以消除植被遮挡的问题,提出融合SAR微波数据和光学数据,利用修正水云模型消除植被影响,求解纯粹地表后向散射系数,代入裸土区土壤湿度反演算法进行土壤湿度反演,并在武汉豹澥区域设置实测站点记录实测数据进行比对.结果分析表明,经过植被消除后,实测站点垂直极化后向散射系数平均衰减量与植被覆盖度之间时间序列上相关系数达到0.83;土壤湿度反演值与实测值趋势相关性平均提升0.08,且提升程度与植被覆盖度相关系数也达到0.8以上,表明本算法针对植被覆盖度越大区域反演效果越好.该方法通过SAR影像和光学影像融合反演长时间序列土壤湿度具有良好可信度.     

综合利用光学、微波遥感数据反演土壤湿度研究

基于ASAR-APP和TM影像数据,研究了小麦覆盖地表的土壤湿度反演方法.首先,利用冠层后向散射模型MIMICS(michigan microwave canopy scattering),分析了第二入射角模式(IS2)2种极化组分散射对总散射的贡献,确定了土壤湿度反演的最佳极化模式;其次,分析了植被微波单次散射、植被层双程透过率与NDVI之间的关系,建立了单次散射及双程透过率模型,然后,结合IS2入射角模式ASAR数据,建立土壤湿度反演模型.最后,基于模拟数据和获取的ASAR、TM影像数据,利用半经验模型反演土壤湿度.研究结果表明:IS2_HH模式土壤散射在总散射中贡献更大,该数据更适合土壤湿度反演;植被微波单次散射、双程透过率与NDVI有很好的线性关系,可以利用线性模型建立它们之间的关系;半经验模型能够较好地反演土壤湿度,反演和实测的土壤湿度相关系数为0.75,均方根误差为5.07%.     

生物组织光传输的几何推导求解模型

受到光束扩散模型和漫射近似理论的启发,提出了一种改进的光传输求解模型。这个新的几何推导模型采用了光束扩散的思想,但是光束扩散不是由散射系数经验公式直接得到,而是考虑了激光在生物组织中高度前向散射的特点,根据散射角和纵向深度的几何关系推导出来的。该模型还结合了扩散近似中的有效衰减系数作为轴向指数衰减因子。计算结果显示该模型提供了更加合理的光通量密度分布预测,得到的光分布接近蒙特卡罗模拟,而且能更加方便地应用到光传输相关的数值模拟中。