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中国遥感干旱指数时空特征及其对气候和地表覆盖变化的响应

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生态学报 2023年第16期43卷 6691-6705页

作者：袁沭邢秀丽居为民南京大学国际地球系统科学研究所南京210000 南京大学地理与海洋科学学院南京210000

干旱严重影响植被生长,威胁粮食安全,基于遥感计算的植被状态指数(Vegetation Condition Index, VCI)、温度状态指数(Temperature Condition Index, TCI)和植被健康指数(Vegetation Health Index, VHI)是常用的干旱指数,被广泛应用于干... 详细信息

干旱严重影响植被生长,威胁粮食安全,基于遥感计算的植被状态指数(Vegetation Condition Index, VCI)、温度状态指数(Temperature Condition Index, TCI)和植被健康指数(Vegetation Health Index, VHI)是常用的干旱指数,被广泛应用于干旱监测。为了探究近年来我国干旱特征及其对气候和地表覆盖变化的响应,分析了2003—2016年期间VCI、TCI和VHI的时空变化特征;采用最小二乘(OLS)和偏相关分析方法分析了这些指数对气候和地表覆盖变化的响应。基于上述干旱指数计算的干旱频率表明,中温带中部和南温带等地区干旱发生频率高,干旱指数变化趋势表明在2003—2016年期间中国大部分地区干旱缓解,但在中温带、南温带和高原气候区等局部地区干旱加剧;总体而言,干旱指数随着年平均温度的上升和年降水量的降低而减小,VHI与温度和降水量的相关性在不同气候区的一致性优于VCI和TCI;裸土的减少和植被的增加导致干旱指数增大,树木转变为低矮植被干旱指数降低。

关键词：干旱指数气候变化地表覆盖变化变化趋势响应

基于LAI-2200冠层分析仪的水稻叶面积指数测定条件

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江苏农业科学 2022年第10期50卷 208-216页

作者：石晶明袁沭居为民南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023

叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物生长状况的重要冠层结构参数,直接破坏采样法采样和间接光学测量是2种主要的LAI测量方法,其中LAI-2200冠层分析仪是最常用的测量LAI的光学仪器之一,计算方法和传感器观测天顶角范围都会对其... 详细信息

叶面积指数(leaf area index,LAI)是表征作物生长状况的重要冠层结构参数,直接破坏采样法采样和间接光学测量是2种主要的LAI测量方法,其中LAI-2200冠层分析仪是最常用的测量LAI的光学仪器之一,计算方法和传感器观测天顶角范围都会对其观测结果产生显著影响。利用LAI-2200冠层分析仪对水稻LAI进行长期连续观测,以直接破坏采样方法观测的LAI(LAI_(d))作为参考,比较分析不同观测天顶角范围、不同计算方法(2000方法和Lang方法)得到的LAI观测值差异。结果表明,LAI观测值随着所用LAI-2200数据观测天顶角范围的减小而增大,在LAI>3时更明显,且相对于2000计算方法,Lang计算方法对所用数据观测天顶角范围变化更加敏感。2000方法和Lang方法得到的LAI高度相关,r^(2)均高于0.9,随着观测天顶角范围的减小,2种方法的结果差异增大。仅对0~43.4°天顶角范围的数据,2000方法计算的结果明显小于Lang方法,差异最大可达1.54。LAI-2200观测的LAI与LAI_(d)高度相关,r^(2)为0.914~0.942,但存在不同程度的低估,且随着LAI_(d)的上升,低估程度增大。随着所用数据观测天顶角范围的减小,2种方法计算的LAI与LAI_(d)比较的均方根误差(RMSE)增大。如采用Lang计算方法,观测天顶角范围为0~74.1°时的RMSE为0.5771,观测天顶角范围为0~43.41°时的RMSE为0.6980;如采用2000计算方法,观测天顶角范围为0~74.1°时的RMSE为0.6078,观测天顶角范围为0~43.41°时的RMSE为0.6980。Lang方法能相对精确地观测水稻LAI(r^(2)=0.9415,RMSE=0.5771)。本研究为水稻田LAI测量提供了方法和数据参考。

关键词：破坏采样法间接光学测量叶面积指数植被面积指数观测天顶角 LAI-2200

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8m中国巨型太阳望远镜偏振光学设计

天文学报 2023年第1期64卷 70-82页

作者：付玉袁沭金振宇刘忠中国科学院云南天文台昆明650011 中国科学院大学北京100049

望远镜的仪器偏振是影响太阳磁场测量的重要因素,为了获得精确的太阳磁场信息,对大型太阳望远镜光学系统进行偏振优化设计非常必要.针对8 m中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST)的偏振设计需求,提出了基于四镜偏振... 详细信息

望远镜的仪器偏振是影响太阳磁场测量的重要因素,为了获得精确的太阳磁场信息,对大型太阳望远镜光学系统进行偏振优化设计非常必要.针对8 m中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST)的偏振设计需求,提出了基于四镜偏振补偿结构的望远镜折轴光学系统设计方案.基于偏振光线追迹方法,分析了该方案仪器偏振在望远镜光瞳和视场上的分布特性以及视场分布特性随望远镜运动和波长的变化.结果表明,在HeI 1.083μm和FeI 1.565μm磁敏谱线所在的近红外波段, CGST仪器偏振满足2×10^(-4)测量精度要求的“无偏振视场”为0.91′,而在可见光波段该“无偏振视场”为0.5′.

关键词：天文望远镜仪器:高分辨率技术:偏振测量方法:数值模拟

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中国巨型太阳望远镜主动对准建模分析

光学学报 2022年第12期42卷 151-157页

作者：付玉袁沭金振宇刘忠中国科学院云南天文台云南昆明650216 中国科学院大学北京100049

针对中国巨型太阳望远镜(CGST)主副镜的对准需求,提出了基于激光干涉测距的激光桁架主动对准方法。首先总体介绍CGST激光桁架测量系统的光学结构和测量原理;然后建立激光桁架运动学模型和主动对准光学模型并讨论系统的误差传播特性;接... 详细信息

针对中国巨型太阳望远镜(CGST)主副镜的对准需求,提出了基于激光干涉测距的激光桁架主动对准方法。首先总体介绍CGST激光桁架测量系统的光学结构和测量原理;然后建立激光桁架运动学模型和主动对准光学模型并讨论系统的误差传播特性;接着通过大气光学模型来讨论温度场和局地大气湍流对该主动对准方法的影响。运动分析与光学建模结果表明,在可见光波段,当激光桁架的测距误差在5μm以内、环境温度梯度小于0.381 K/m时,由对准误差引起的波前均方根优于λ/10。另外,在Kolmogorov湍流和典型昼间近地面湍流的条件下,大气湍流并不会严重降低激光桁架测量的灵敏度。由此可知,所提方法能够满足CGST副镜主动对准的需求。

关键词：成像系统太阳望远镜主动对准激光测量系统建模像差分析

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天文镜面保护铝膜偏振特性测量方法

天文研究与技术 2022年第2期19卷 158-164页

作者：夏苏袁沭中国科学院云南天文台云南昆明650216 中国科学院大学北京100049

望远镜的仪器偏振效应主要由金属镜面的反射偏振引起,是当前高精度天文偏振测量面临的主要技术问题。为了消除仪器偏振对偏振测量精度的影响,在实验室对金属镀膜材料的偏振特性进行精确全面的测量研究显得至关重要。针对保护铝膜提出一... 详细信息

望远镜的仪器偏振效应主要由金属镜面的反射偏振引起,是当前高精度天文偏振测量面临的主要技术问题。为了消除仪器偏振对偏振测量精度的影响,在实验室对金属镀膜材料的偏振特性进行精确全面的测量研究显得至关重要。针对保护铝膜提出一种偏振特性测量方法,该方法使用两种光电调制方式对保护铝膜的缪勒(Mueller)矩阵关键元素进行直接测量,并基于双层膜的结构模型,使用多入射角多波长的测量数据在不依赖色散模型以及参数假设的情况下反演光学参数。反演结果与传统方法得到的结果一致,同时本文方法能够对偏振特性进行更好的表征。

关键词：偏振测量仪器偏振保护铝膜偏振特性 Mueller矩阵反演光学参数

局地大气温度梯度对环形拼接望远镜主动控制中光学测量的影响

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天文研究与技术 2013年第4期10卷 410-415页

作者：袁沭中国科学院云南天文台云南昆明650011

环形拼接望远镜是一种独特的大型拼接望远镜方案。由于其主镜具有全空间频率覆盖能力,环形望远镜拥有完备的干涉成像能力,因此它也被称做环形干涉望远镜。环形主镜中空的特点使它需要额外倾斜测量才能实现主动控制的闭环。为了实现环形... 详细信息

环形拼接望远镜是一种独特的大型拼接望远镜方案。由于其主镜具有全空间频率覆盖能力,环形望远镜拥有完备的干涉成像能力,因此它也被称做环形干涉望远镜。环形主镜中空的特点使它需要额外倾斜测量才能实现主动控制的闭环。为了实现环形望远镜在可见光波段的衍射极限成像,主动控制对倾斜测量的精度提出了极高的要求。为此,一种基于内参考光源Shack-Hartmann波前传感器的倾斜探测器被提出。光学测量具有极高的精度,但对环境干扰极为敏感。其中局地大气的温度梯度引起的折射率梯度是最重要的误差源之一,它能够导致测量的系统误差。这个误差在主镜上表现为各种低阶像差,严重降低了环形望远镜的成像质量。从梯度介质中光线传播方程出发,理论上建立了温度梯度,望远镜姿态与测量误差间的关系。结果发现当假设测量光路中的温度梯度与地面垂直时,该系统误差具有显著的各向异性的特点。根据上述函数关系,可以通过环境温度的测量和控制对该误差的补偿和抑制。结果显示,对于30 m口径的极大环形拼接望远镜,为了满足衍射极限成像对面形的要求,测量光路中的温度梯度需控制在0.003 K/m以内。而采取通过测温进行误差补偿时,光路中需要布置多个温度探头,且测量的精度要在0.1 K以下。

关键词：拼接望远镜主动控制光学测量温度梯度

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NVST偏振测量进展

NVST偏振测量进展

快速可调谐Lyot滤光器研制及其在一米新真空太阳望远镜上观测

中国天文学会2014年学术年会

作者：袁沭云南天文台

＜正＞研究太阳磁场的精细结构、演化过程及其与流场的相互作用是NVST最重要的科学目标。为此NVST必须具备高精度、高时空分辨力的偏振测量能力。报告分别从模拟、实验、

关键词：

来源： cnki会议评论

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光学学报 2023年第24期43卷 229-239页

作者：王希群梁永军张军平吴佳佳袁沭付玉吕卓毛伟军金振宇中国科学院云南天文台云南昆明650011 中国科学院大学北京100049 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室云南昆明650011 云南省应用天文技术工程实验室云南昆明650011 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院空天信息创新研究院北京100049

Lyot滤光器是太阳大气窄带成像观测的关键设备,用于太阳光球磁场测量和太阳色球成像观测。传统Lyot滤光器以波片旋转方式实现谱线扫描观测,谱线扫描速度慢,观测过程中不易消除湍流大气的影响。使用液晶相位可变延迟器替代旋转波片,可大... 详细信息

Lyot滤光器是太阳大气窄带成像观测的关键设备,用于太阳光球磁场测量和太阳色球成像观测。传统Lyot滤光器以波片旋转方式实现谱线扫描观测,谱线扫描速度慢,观测过程中不易消除湍流大气的影响。使用液晶相位可变延迟器替代旋转波片,可大幅提升滤光器谱线扫描速度。针对太阳光球磁场高分辨观测需求,研制了中心波长为5324.19A的液晶Lyot滤光器,该滤光器的透过率半宽为0.1A,透过波长切换时间小于100 ms。利用太阳光谱仪对该滤光器的谱线透过率轮廓进行了定标,并将其安装在云南天文台抚仙湖一米新真空太阳望远镜(NVST)上进行观测验证,获得了高分辨的太阳光球单色像及光球宁静区视向(LOS)速度场。光谱仪测试和NVST观测结果表明,该滤光器的谱线扫描速度和透过率半宽等参数满足NVST的太阳光球磁场和速度场高分辨率观测要求。

关键词：滤光器液晶太阳光谱多波长成像

弱偏振器件Mueller矩阵测量的校准及应用

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天文研究与技术 2018年第1期15卷 95-103页

作者：彭建国袁沭金振宇中国科学院云南天文台云南昆明650011 中国科学院大学北京100049

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的高分辨磁像仪采用了同步重建技术,其中用到了分束镜。分束镜从设计上一般会进行偏振优化,尽量减小偏振效应,但还是不可避免地对太阳磁场的偏振测量造成影响,因此,对分束镜偏振... 详细信息

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的高分辨磁像仪采用了同步重建技术,其中用到了分束镜。分束镜从设计上一般会进行偏振优化,尽量减小偏振效应,但还是不可避免地对太阳磁场的偏振测量造成影响,因此,对分束镜偏振特性的测量是1 m太阳望远镜进行太阳磁场偏振测量的必需步骤。运用空气Mueller矩阵校准法对Mueller矩阵测量结果进行了校准,测量了两块用于磁场偏振测量的分束镜样品,比较了不同分束镜方案的Mueller矩阵及其对偏振测量的影响,并测量了平板玻璃的Mueller矩阵随入射角变化的结果,比较测量结果与理论值之间的偏差,利用空气Mueller矩阵进行校准后测量系统达到5×10^(-3)的Mueller矩阵测量精度。

关键词：偏振光学分束镜偏振特性弱偏振器件Mueller矩阵测量空气Mueller矩阵定标