大气物理与大气探测的一些进展

本文综述大气物理与大气探测中主要方面的一些进展,即地基大气遥感、卫星气象、云物理、临近预报和全球气候变化。侧重于大气遥感在这些领域中的作用。并以北京大学的大气遥感研究工作,作为实例阐述。它包括微波辐射计及其环境遥感应用、大气云雨对微波通信影响的评估、光学和卫星遥感大气污染、卫星遥感大气和海洋、世界气候研究计划。     

基于嫦娥一号卫星微波辐射计数据的月球Cabeus撞击坑水冰含量研究

月球极地水冰存在与否、存在形式和存在数量等科学问题,是当前月球科学研究的重要目标之一.2009年10月9日,美国半人马座火箭和卫星相继撞击月球南极Cabeus撞击坑,证实了月球极地水冰的存在,但对其含量、分布范围等的研究还有争议.极地水冰的存在会改变极地月壤的介电常数,而微波辐射计是获取介质介电常数的最有效的工具.因此,根据37GHz频率条件下的月壤被动微波辐射传输数值模拟结果,改进月壤辐射传输模型.对比分析了Odelevsky模型、Wagner和Landau-Lifshitz模型、Clausius模型等8个常用的混合介电常数计算模型,表明Lichtenecker模型与改进的Dobson模型得到的介电常数值相差最大,折射模型得到的结果偏大,Odelevsky模型、强起伏定理与Wagner和Landau-Lifshitz模型、Clausius模型、Bruggeman-Hanai模型得到的结果非常接近.基于Odelevsky模型和改进的月壤辐射传输模拟,建立了月壤体积含冰量与微波辐射亮温的关系.并根据嫦娥一号卫星获取的相应的微波辐射计数据,进行了Cabeus撞击坑水冰含量反演研究.结果表明,改进的辐射传输模型适用于高频条件下的一层月壤辐射传输模拟;月球南极Cabeus撞击坑地区月壤微波辐射亮温为69.93K（37GHz）,相应的体积含冰量约为2.8%.     

夏季青藏高原与东亚及热带的降水廓线差异分析

利用热带测雨卫星上测雨雷达的探测结果,考察了青藏高原与东亚及热带地区降水廓线的异同.结果表明高原深厚弱对流降水为高原上最主要的降水类型,占降水总样本近90%,而对总降水量的贡献超过70%,其雨顶高度接近海拔13 km,最大降水率出现在近地面.高原与陆面(非高原地区)及洋面的降水廓线差异主要表现在:①高原上缺少陆面和洋面上的层云降水;②高原深厚对流降水云团在垂直方向上只有2层,难以从平均廓线中辨认深厚降水云团中的冰水混合层和冰晶过冷水层;③高原深厚强对流降水在垂直方向的厚度受到了"压缩",平均最大厚度约10 km,显著小于陆面及洋面地区的平均厚度;④高原深厚弱对流降水平均廓线斜率大于其他地区对流降水平均廓线斜率,表明8 km以上的降水率垂直变率大,由此将释放出更多的潜热,造成显著高于周边地区的对中高层大气的加热.     

基于四元数的空间全方位算法研究

基于误差四元数的概念,研究了四元数扰动对姿态角和四元数转换精度的影响,提出了姿态角和四元数的全方位转换算法.该算法将姿态角和四元数的转换范围由-90°~90°的传统转换空间拓展到-180°~180°空间,使基于全角度算法的姿态控制比非全角度算法有抗扰动的能力,并通过论证和仿真证明了算法的正确性.     

我国成功发射高分二号卫星

8月19日11时15分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射高分二号卫星,卫星顺利进入预定轨道。此次任务还搭载发射了一颗波兰小卫星。高分二号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项首批启动立项的重要项目之一,是目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星,具有米级空间分辨率、高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力,主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、林业局,同时还将为其他用户部门和有关区域提供示范应用服务。     

低轨星座红外凝视传感器覆盖性能分析

针对低轨星座凝视传感器覆盖问题,首先从理论上分析了最大可探测距离、方位角、俯仰角及轨道高度对单个传感器覆盖性能的影响.然后在典型圆轨道星座下,初步分析了轨道高度、轨道倾角及升交点赤经对星座整体覆盖性能的影响.基于点覆盖数值仿真技术的计算结果表明,覆盖率统计结果规律与理论分析完全一致.     

Monitoring the frozen duration of Qinghai Lake using satellite passive microwave remote sensing low frequency data

The Qinghai Lake is the largest inland lake in China. The significant difference of dielectric properties between water and ice suggests that a simple method of monitoring the Qinghai lake freeze-up and break-up dates using satellite passive microwave remote sensing data could be used. The freeze-up and break-up dates from the Qinghai Lake hydrological station and the MODIS LIB reflectance data were used to validate the passive microwave remote sensing results. The validation shows that passive microwave remote sensing data can accurately monitor the lake ice. Some uncertainty comes mainly from the revisit frequency of satellite overpass. The data from 1978 to 2006 show that lake ice duration is reduced by about 14--15 days. The freeze-up dates are about 4 days later and break-up dates about 10 days earlier. The regression analyses show that, at the 0.05 significance level, the correlations are 0.83, 0.66 and 0.89 between monthly mean air temperature （MMAT） and lake ice duration days, freeze-up dates, break-up dates, respectively. Therefore, inter-annual variations of the Qinghai Lake ice duration days can significantly reflect the regional climate variation.     

应用蒙特卡罗方法计算动态测量的不确定度

针对动态不确定度有待深入研究的实际,介绍了一种采用蒙特卡罗统计模拟的方法来解带置信水平的不确定度评定的问题,并基于动态测量的观测数据是一随机过程的特征,分别对平稳及非平稳随机过程进行动态不确定度的计算.利用计算机模拟抽样,可以削弱动态测量中因长时间作业引起的损耗而使得动态特性改变.结果表明,采用蒙特卡罗方法求得统计量是一种可行且可靠的方法.     

基于单目视频的退火粒子滤波方法的姿态恢复技术研究

基于单目视频的退火粒子滤波方法的姿态恢复技术,将经典的退火粒子滤波方法应用于单目视频姿态恢复当中,利用蒙特卡罗随机实例重采样,更新姿态粒子的权重,并预测新的姿态,最终得到近似最优的姿态．实验验证了该方法的有效性和准确性．     

GPS-RTK技术在建筑轴线放样中的应用

全球卫星定位技术(GPS)作为一项高新技术,具有全天候、高精度、速度快等显著特点,在建筑业中已得到广泛应用,但是目前GPS-RTK技术(GPS实时动态定位技术)用于建筑轴线放样的还不多。通过实例将利用GPS-RTK技术放样结果与GPS静态观测结果进行对比分析,证实了GPS-RTK技术放样建筑轴线的精度能够满足要求。