检索结果-南通市图书馆

中国科学:信息科学 2024年第8期54卷 2001-2020页

作者：尚可晏磊张飞舟褚君浩杨彬刘思远 Kevin TANSEY 贾秀萍 Oleg DUBOVIK 张子晗李飞北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所北京大学空间信息集成与3S工程应用北京市重点实验室中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室湖南大学电气与信息工程学院中国兵器工业导航与控制技术研究所 School of Geography Geology and the Environment University of Leicester School of Engineering and Technology The University of New South Wales Laboratoire d'Optique Atmosphérique CNRS/Université Lille

光的本质是横波电磁波矢量,以双向反射分布函数BRDF (bidirectional reflectance distribution function)为基础模型的标量遥感体系只利用植被反射光的整体强度信息,无法进一步区分反射辐射蕴含的叶表、叶内和冠层结构信息;在标量遥感... 详细信息

光的本质是横波电磁波矢量,以双向反射分布函数BRDF (bidirectional reflectance distribution function)为基础模型的标量遥感体系只利用植被反射光的整体强度信息,无法进一步区分反射辐射蕴含的叶表、叶内和冠层结构信息;在标量遥感基础上考虑垂直于电磁波传播方向的二维偏振矢量特性(强度+方向)就能深化为矢量遥感体系,从而有望精确刻画反射光中蕴含的多种信息,提升植被参数反演精度.刻画偏振反射空间分布的双向偏振分布函数bpdf目前存在精度低、泛化性差等问题,因此进一步探索矢量遥感基础理论,构建通用性强的植被矢量遥感基础模型具有迫切的现实需求.本文旨在利用光子与植被元素的相互作用构建通用性较强的植被bpdf物理模型.首先基于光子–植被元素相互作用的光谱不变原理,提出基于方向逃逸概率的植被bpdf物理模型基础形式,并基于植被单次反射的辐射传输理论推导模型解析表达;随后通过考虑叶片散射随干物质含量的变化,提出光谱不变原理优化表达并推导模型通用表达式;最后分别利用三维矢量辐射传输模型和多尺度实测数据实现模型的正演直接验证和间接验证.结果表明,本文构建的bpdf物理模型的解析表达和通用表达在不同植被场景下,对偏振反射率的正演均方根误差可达0.001以内,与矢量辐射传输模型正演结果在半球空间内具有很强一致性,在多尺度实测数据也简洁验证了模型关系的稳定性,模型R2普遍高于0.9.相比于现存植被偏振反射模型,本文构建的模型兼具物理机理、简洁形式、可接受的参数化方案、较高精度和较强泛化能力,对浓密植被具备通用性,为在BRDF一维标量遥感的基础上进一步考虑bpdf二维偏振特性从而形成矢量遥感体系这一转变过程提供了理论基础和探索性方案.

关键词：植被 bpdf 矢量遥感物理模型偏振

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坡地植物BRDF与bpdf光谱特征对比分析研究

坡地植物BRDF与BPDF光谱特征对比分析研究

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作者：孙玮祺东北师范大学

学位级别：硕士

植被在地表占有很大比例,且地表相当一部分的植被分布在山区,因此坡地植物是遥感探测的主要对象。传统遥感假定地表为朗伯体,这种假设与实际相差较大,尤其是对于坡地植物的探测,坡地的坡度、坡向以及探测器的探测角度等因素都会对探测... 详细信息

植被在地表占有很大比例,且地表相当一部分的植被分布在山区,因此坡地植物是遥感探测的主要对象。传统遥感假定地表为朗伯体,这种假设与实际相差较大,尤其是对于坡地植物的探测,坡地的坡度、坡向以及探测器的探测角度等因素都会对探测结果产生影响。随着定量遥感技术的发展,高光谱遥感和偏振光遥感逐渐成熟起来。因此对坡地植物进行多角度、高光谱和偏振遥感探测就显得尤其重要。对于坡地植物,为了在理论上更深入地探讨BRDF(二向性反射分布函数)和bpdf(二向性偏振分布函数)在特定坡度、坡向、探测天顶角和波段条件下孰优孰劣,本文做了一些相关研究。本研究在实验室环境下模拟均匀坡坡面,考虑到现实中可能出现的各种坡度、坡向以及探测天顶角,先分别探讨坡地植物的BRDF特性和bpdf特性,在此基础上将二者进行对比分析,进而确定在不同的影响因素作用下,二向性反射比和偏振反射比哪种更适用于传统遥感探测。研究发现:对于坡地植物的BRDF特性,随着坡度的增加,坡地植物的反射比是先增大后减小的,且在近红外波段受到的影响比可见光波段更为显著。当仅坡向变化时,坡面方向越转向迎光方向,坡地植物的反射比越大。且以光源主平面的方向为标准方向,标准方向两侧对称坡向对应的叶片反射比基本呈对称分布。在近红外波段,随着探测天顶角的增大,坡地植物的反射比逐渐降低,且降低的速率越来越大。当仅坡度或坡向变化时,坡地植物的bpdf特性变化规律与BRDF特性变化规律相似。当仅探测天顶角变化时,坡地植物的偏振特性受到波段的影响,在不同的波段表现出不同的变化规律。将坡地植物的BRDF和bpdf光谱特征进行对比,对于传统遥感,当仅坡度变化时,在400-2000nm波段范围内利用二向性反射比来反映坡地植物的反射信息优于偏振反射比。随着坡向的变化,在400-1328nm波段内,坡地植物的偏振反射比较适合用于传统遥感探测;在1328-2500nm波段内,二向性反射比较适宜用于传统遥感探测;而在1328nm处,二者受坡向变化的影响程度相当。当仅探测天顶角变化时,在400-1366nm波段内,坡地植物的偏振反射比较适合用于传统遥感探测,而1366-2000nm波段内,坡地植物的二向性反射比优于偏振反射比,在1366nm波长处,二者受探测天顶角变化的影响程度相当。本研究更着重于理论探讨,研究结果能够为高光谱及偏振遥感技术的发展提供理论参考,为遥感技术在坡地植物方面的应用提供更多的科学依据,同时对水土保持和生态环境的保护有着重要的现实意义。

关键词：坡地植物 BRDF bpdf 光谱波段

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水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究

水体悬浮泥沙多角度偏振反射特性定量研究

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作者：胡新礼东北师范大学

学位级别：硕士

遥感技术的基础是物体对电磁波所呈现的特性(包括波谱强度和偏振特性以及物体本身的几何特性特征)的描述。目前,遥感利用的信息主要集中在电磁强度特性和几何特征,但是,偏振信息完全可以作为遥感的另一维更有价值的信息来源,从美国航天... 详细信息

遥感技术的基础是物体对电磁波所呈现的特性(包括波谱强度和偏振特性以及物体本身的几何特性特征)的描述。目前,遥感利用的信息主要集中在电磁强度特性和几何特征,但是,偏振信息完全可以作为遥感的另一维更有价值的信息来源,从美国航天局飞机带回的地面上上百幅偏振图像、偏振光谱信息充分证明了这一点。同非偏振信息测量相比,偏振信息测量能够获得更多更易于区分、判别、定量目标的特征信息参量。偏振状态对于识别不同的地面目标(如地面自然目标和人工设施)、大气气溶胶、云、雪、水体等等,都是极有价值的潜在信息。特别是对反射辐射强度对比度低的表面、利用偏振数据可以更有效的识别目标、将目标进行定量分析获得有价值的遥感信息。水体中悬浮物的含量是最重要的水质指标参数之一。悬浮物,尤其是含沙量的大小直接影响水体的透明度、浑浊度和水色等光学性质,也能影响水生生态条件和河口海岸带冲淤变化过程,因此,悬浮物尤其是水体悬浮泥沙的调查对河口海岸带的水质、地貌、生态、环境的研究以及海岸工程、港口建设等都有重要的意义。常规的调查方法是利用调查船逐点的采样、分析,调查速度慢、周期长。这种方法只能获得在时间、空间分布上都很离散的少量的数据。这种在时间、空间分布上的很离散的采样数据对比精度很差。利用卫星遥感具有大尺度快速同步的特点。采用遥感定量技术尤其是采用偏振遥感定量技术能迅速地获得大面积的水域含沙量的资料,瞬时同步性极好,重复获取数据的周期短,能有效的监测水体含沙量的分布和动态变化,克服了常规方法的不足,同时又弥补了传统遥感技术的精度问题。要有效的利用卫星遥感提取水体悬浮泥沙的有关信息,就必须对水体悬浮泥沙的偏振信息遥感知识有深入的了解。在对现有的国内外偏振遥感信息的介绍基础上,本文先介绍了偏振遥感与传统遥感的优缺点,进行了总体上的知识了解。再对水体泥沙的偏振光谱空间分布、水体悬浮泥沙偏振光谱的物理机制进行深入的阐述。如纯水的偏振特性、吸收和散射系数,悬浮泥沙的偏振反射光谱的空间分布规律、光学性质、吸收和散射系数等等。这些都对悬浮泥沙的偏振遥感分析及特征参数的提取打下基础。为偏振遥感技术的进一步发展积累经验[1]。本研究的主要目的是针对和利用水体辐射中的偏振信息,在分析评估现有水质遥感监测模型和水质成分(指标)的光谱响应特性的基础上,在可见-近红外光谱范围内,对偏振特性的水质遥感信息分析,得出利用偏振信息的水体遥感信息分析方法,主要以水体泥沙偏振光谱信息为研究对象进行水体泥沙的偏振特性研究。并据此探索水体泥沙的偏振信息特征,从水体遥感信息中剥离水面镜面反射信息的方法和反演特定水质指标的模式方法,并通过水体水质偏振信息的可靠实验测量加以检验,对相应的不确定性因 I素进行分析,以便更有效地获取水质信息,提高水质遥感监测的精度。

关键词：偏振特性耀斑水体泥沙偏振光谱 BRDF bpdf

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