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FM-CW制式陆基微波散射计与iem模型联合反演地表土壤湿度研究

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电子学报 2002年第3期30卷 404-406页

作者：王丽巍吴季张玮 A K Fung 孙波朱素云吴连喜刘浩黄永辉任建华中科院空间中心北京8701信箱北京100080 中国农业大学遥感中心北京100094 美国德克萨斯州立大学阿灵顿分校

本文利用FM CW制式的陆基微波散射计对裸土进行了后向散射系数的测量 ,利用iem模型对土壤的湿度及表面粗糙度进行了反演 ,并将反演结果与实地测量结果进行了比较研究 .研究表明 ,通过多角度微波后向散射测量可以较为准确的确定表层土壤... 详细信息

本文利用FM CW制式的陆基微波散射计对裸土进行了后向散射系数的测量 ,利用iem模型对土壤的湿度及表面粗糙度进行了反演 ,并将反演结果与实地测量结果进行了比较研究 .研究表明 ,通过多角度微波后向散射测量可以较为准确的确定表层土壤的湿度 ,而用光学方法进行的地表粗糙度的实地测量结果与反演结果相差较大 ,反映了微波频段的电磁波对地表具有的穿透作用 .

关键词：联合反演微波散射计 iem模型土壤湿度 FM-CW制式

各向异性海面全极化微波双站散射的仿真与分析

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海洋学报 2019年第3期41卷 155-168页

作者：马一平杜延磊马文韬杨晓峰朱晓辉刘桂红于暘李紫薇中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 海南省地球观测重点实验室海南三亚572029

为了解各向异性随机粗糙海面的微波双站散射机制及其特性,本文利用解析近似的积分方程模型以及一种改进的半经验海浪谱模型实现了对各向异性随机粗糙海面的全极化微波散射仿真模拟,并与卫星观测数据、经验的地球物理模式函数及已有的解... 详细信息

为了解各向异性随机粗糙海面的微波双站散射机制及其特性,本文利用解析近似的积分方程模型以及一种改进的半经验海浪谱模型实现了对各向异性随机粗糙海面的全极化微波散射仿真模拟,并与卫星观测数据、经验的地球物理模式函数及已有的解析近似散射模型仿真结果进行了对比,验证了仿真结果的可行性和准确性。利用该模型分析了入射波频率、入射角、极化方式、海面风速及风向等参数对各向异性海面双站散射的影响。模拟结果表明,在不同的入射角、散射角及方位角等观测几何条件下,海面不同波段的双站散射表现出不同的空间散射特性,且对风速、风向等海面动力学参数表现出不同的敏感性,以L波段为例,海面向后半球双站散射在各个极化方式下都对风速较为敏感,而在同极化方式下,其对风向的响应在中低风速和高风速条件下相反,整体而言,低风速下海面双站散射对风向更为敏感。这表明对于海面动力参数的反演,双站散射可以提供比传统单站雷达后向散射更丰富的物理信息。本文探讨了各向异性海面微波双站散射特性,为基于主动式及分布式微波传感器的海洋动力参数遥感反演提供了理论分析基础。

关键词：海面微波散射 iem模型海浪谱双站散射全极化各向异性

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搅拌混合中的循环与剪切

化工学报 1996年第2期47卷 143-151页

作者：蔡志武戴干策华东理工大学联合化学反应工程研究所上海200237

搅拌混合中的循环与剪切被定量化，搅拌功率分解为P=Q∑S_k，分解后的循环流量和总剪切强度，以及剪切强度在空间的分布应匹配．混合对偶合反应过程影响的实验结果表明，循环／剪切比适中的搅拌桨能较好地满足偶合反应工艺的需要，其分... 详细信息

搅拌混合中的循环与剪切被定量化，搅拌功率分解为P=Q∑S_k，分解后的循环流量和总剪切强度，以及剪切强度在空间的分布应匹配．混合对偶合反应过程影响的实验结果表明，循环／剪切比适中的搅拌桨能较好地满足偶合反应工艺的需要，其分隔指数最小.用修正的拉格朗日法进行过程模拟，结果表明团块的循环经历影响其局部分隔指数，增大单位体积功耗、循环／剪切比以及循环区与桨叶区的能耗分配比能降低偶合反应的分隔指数．

关键词：循环剪切偶合反应 iem模型混合搅拌

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利用SIR-C极化数据提取地面参数

遥感学报 1998年第2期2卷 107-111,T001页

作者：王翠珍郭华东中国科学院遥感应用研究所

本文根据简化的积分公式模型（ＩＥＭ），分析了面散射过程中后向散射系数与地面参数之间的关系。利用航天飞机成像雷达（ＳＩＲ－Ｃ）获取的极化雷达图像，提取新疆北部地区冲积扇的散射系数以及介电常数（湿度）与粗糙度。由图像获得... 详细信息

本文根据简化的积分公式模型（ＩＥＭ），分析了面散射过程中后向散射系数与地面参数之间的关系。利用航天飞机成像雷达（ＳＩＲ－Ｃ）获取的极化雷达图像，提取新疆北部地区冲积扇的散射系数以及介电常数（湿度）与粗糙度。由图像获得的地面参数数据，可以用于分析冲积扇成因、时代以及期次的关系。

关键词：极化分析 iem模型地面参数极化数据遥感

考虑化学反应的标量耗散率及其在PDF小尺度混合模型中的应用

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燃烧科学与技术 2002年第1期8卷 69-74页

作者：李艺黄鹰陈义良董刚中国科学技术大学热科学与能源工程系合肥230026

在 Sanders和 Borghi工作的基础上 ,推导出考虑化学反应的标量耗散率和标量时间尺度 ,在标量的联合概率密度函数方程的小尺度混合模型中采用考虑化学反应的标量的时间尺度 ,结合求解流场的 k- ε模型对甲烷轴对称射流扩散火焰进行了计... 详细信息

在 Sanders和 Borghi工作的基础上 ,推导出考虑化学反应的标量耗散率和标量时间尺度 ,在标量的联合概率密度函数方程的小尺度混合模型中采用考虑化学反应的标量的时间尺度 ,结合求解流场的 k- ε模型对甲烷轴对称射流扩散火焰进行了计算 ,最后分析了标量时间尺度对小尺度混合模型 (iem模型 )和计算结果的影响。

关键词：标量时间尺度概率密度函数小尺度混合模型标量耗散率化学反应 κ-ε模型 iem模型 PDF

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农作物覆盖区土壤含水量多源遥感反演方法

农作物覆盖区土壤含水量多源遥感反演方法

作者：马建新河南理工大学

学位级别：硕士

土壤含水量是水分平衡的重要参量,在水文、气候和生态等研究领域都具有重要的作用,土壤含水量更是植被所需水资源的主要来源,区域尺度表层土壤含水量的获取一直是土壤含水量研究的重点。土壤含水量获取方法很多,但均以点测量为主,以点代... 详细信息

土壤含水量是水分平衡的重要参量,在水文、气候和生态等研究领域都具有重要的作用,土壤含水量更是植被所需水资源的主要来源,区域尺度表层土壤含水量的获取一直是土壤含水量研究的重点。土壤含水量获取方法很多,但均以点测量为主,以点代面,难以实现土壤含水量大面积快速监测。遥感技术的快速发展,完美的解决了土壤含水量动态、实时监测这一难题,微波遥感更以其全天候、全天时、对地表具有一定的穿透能力等优点被广泛用于地表土壤含水量反演。本文利用Radarsat-2 C波段雷达数据并结合研究区实测数据,对经验模型的示范区适用性进行讨论分析,优选出研究区最佳经验模型,为提高裸土地表土壤含水量反演精度提供借鉴。在系统分析雷达系统参数、地表参数对后向散射系数影响机理基础上,基于iem理论模型并结合研究区土壤质地状况,以影像像元为计算单元,建立不同地点的地表温度值(主敏感因子)与土壤介电常数的关系模型及裸露地表土壤含水量反演半经验模型,将土壤含水量反演值绝对误差(≤±0.06)的点由经验模型的43%提高到78%,显著提高不同区域土壤类型的适用性。为剔除玉米冠层对土壤含水量反演的影响,本文以PROSAIL辐射传输模型为基础并结合OLI遥感数据与实测玉米冠层含水量值,筛选玉米冠层含水量反演最佳指数,构建不同生长期玉米冠层水分反演模型,建立无实测玉米冠层水分时的冠层水分反演模型查找表。本文构建的适用于稀疏玉米覆盖区的四参数“水-云”模型,玉米下垫面水分反演精度与常规“水-云”模型的反演相当,但是,四参数模型具有简洁,便于地表土壤含水量反演程序化运行及自动化监测等优点,验证新方法的有效性;针对改进的Ratio模型利用基于C波段雷达数据,在国内外很少涉足的浓密玉米区开展表层土壤含水量创新性研究,实现了浓密玉米覆盖区土壤含水量反演,验证C波段雷达在浓密玉米覆盖区土壤含水量反演的可行性。根据本文研究建立的方法和模型,结合研究区实测数据,制作完成了裸露地表土壤含水量分布专题图、稀疏玉米覆盖地表土壤含水量分布专题图,为农业、水利等多个部门重大决策提供了基础数据。

关键词：微波遥感 iem模型土壤含水量反演 PROSAIL辐射传输模型

基于变化探测算法的SAR农田土壤水分反演研究

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基于变化探测算法的SAR农田土壤水分反演研究

作者：赵晓伟吉林大学

学位级别：硕士

土壤水分是全球水、能源和碳循环的关键变量,同时也是农作物生长、作物长势监测、作物估产及旱情监测的基本参数。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)可以实现全天时、全天候的采集数据,由于SAR后向散射系数对土壤介电常数的... 详细信息

土壤水分是全球水、能源和碳循环的关键变量,同时也是农作物生长、作物长势监测、作物估产及旱情监测的基本参数。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)可以实现全天时、全天候的采集数据,由于SAR后向散射系数对土壤介电常数的敏感性,而土壤水分又是土壤介电常数的决定因素,因此SAR遥感被广泛应用于土壤水分反演研究。但雷达系统参数、地表粗糙度等因素对SAR反演土壤水分的干扰很大,特别是在农田区域,干扰因素更为复杂,又包括植被冠层结构、植被含水量等因素影响。因此为提高农田区域土壤水分的反演精度,需要有效的剔除这些干扰。而以往的研究多集中在经验、半经验、物理模型等方法,这些模型的输入参数在真实地表很难获得,且仅仅适用于小区域的土壤水分反演。变化探测算法因其无需先验知识、只要有雷达、光学数据,就能有效地减弱地表粗糙度和植被覆盖等干扰,在大面积的农田区域反演土壤水分具备优势,欧空局发布的哨兵系列卫星数据兼具雷达、光学数据,数据覆盖范围广,且时间分辨率(12天)和空间分辨率(10m)很高,为变化探测算法提供了有力支持。本文研究变化探测算法在农田区域土壤水分反演的可行性,取得的研究成果如下:(1)土壤水分观测网络与地面土壤水分验证数据集获取考虑空间异质性、植被类型、土壤质地等因素,在德惠市农田区域设计了一套40km*40km的土壤水分自动监测网络。测量了表层土壤水分0-5cm有效“真”值。地表粗糙度采用针式粗糙度剖面板进行测量,并计算出表征地表几何特征的粗糙度参数,包括相关长度、均方根高度、垄宽、垄高、垄向等。其中,垄宽范围为62.8-70.4 cm,垄高范围为5.92-12.94 cm,均方根高度0.36-1.28 cm,指数相关长度1.23-7.85cm,垄台高斯相关长度0.94-11.1cm,雷达系统参数垄的平均入射角为37.95-39.79°。本研究同时测量了对雷达后向散射信号影响比较大的所有监测点垄台方位角,垄台方位角在16.42-76.42°之间。(2)基于时间序列SAR数据的变化探测算法研究以及土壤水分最佳空间分辨率的确定详细介绍了雷达数据后向散射系数处理、光学数据提取NDVI以及插值出因云覆盖而缺失的NDVI值。详细阐述3种变化探测算法的原理和应用。算法1是根据长时间序列内,假设雷达过境时间内,农田的粗糙度变化很小,植被影响以及土壤水分的变化与后向散射系数的变化直接相关,将植被影响因素用与植被归一化指数NDVI相关的函数来代替,达到去除植被覆盖的干扰。算法2改进了算法1,提出一种运用模型iem模拟出最干条件下的后向散射系数最小值,根据各期雷达数据与模拟最小值的差值以及光学NDVI数据,联合反演土壤水分,确定最终的土壤水分反演算法以及最佳空间尺度。算法3是假设相邻两期雷达数据的粗糙度变化和植被生物量通常很小,以至于两期之间的后向散射信号差异主要取决于土壤水分的变化,给定边界约束条件,反演出土壤水分。将各个算法升尺度到90m的空间分辨率(9*9个后向散射系数的像元值取平均)。经过升尺度到30m(3*3个像元),50m(5*5个像元),70m(7*7像元)等多次尝试,反演水分值与实测土壤水分值的误差较大。升尺度到90m后,该尺度下各个方法反演的精度最高。且90m的分辨率可以减少不同玉米品种的异质性所造成的不确定性,可满足研究区的农业实际需要。(3)几种算法的精度评价、误差分析以及误差来源的不确定性分析根据地面实测数据与3种方法土壤水分反演值的对比分析,利用RMSE、MRE、MAE、IA、ubRMSE和R等统计指标分别评价了3种反演方法的精度和优劣性,给定3种方法的适用性以及应用范围,对误差来源进行分析讨论。综合各个指标来看,方法2整体精度略优于方法1,方法3精度低于方法1和方法2。考虑到简单性,高效性,且部分数据因仪器故障问题会导致水分实测值的缺失,所以尽可能的选择水分实测值较多的数据来进行验证分析。这里选择几期代表性的数据,裸土时期(20170429)、植被生长时期(20170628)、植被茂盛期(20170815)以及植被衰落期(20170920)。其中,在裸土期,方法2更为可靠。在生长期,方法1更具备适用性。在衰落期,方法1和方法2都比较合理。以上结果说明基于变化探测算法的SAR数据反演农田有一定的合理性与实用性。

关键词：土壤水分合成孔径雷达变化探测算法 iem模型农田区域

基于遗传算法和雷达后向散射模型的地表参数反演研究

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遥感技术与应用 2008年第2期23卷 130-141页

作者：庞自振廖静娟中国科学院遥感应用研究所遥感信息科学开放研究室

在地表自然裸露条件下,利用雷达后向散射系数反演地表粗糙度及地表土壤含水量已经开展了很多的研究,许多学者提出了很多相关的模型及反演技术。在已有散射模型的基础上,利用遗传算法反演地表参数,并且对反演效果进行了验证;然后分别基于... 详细信息

在地表自然裸露条件下,利用雷达后向散射系数反演地表粗糙度及地表土壤含水量已经开展了很多的研究,许多学者提出了很多相关的模型及反演技术。在已有散射模型的基础上,利用遗传算法反演地表参数,并且对反演效果进行了验证;然后分别基于Aiem模型和Oh模型对SIR-C雷达图像进行了反演计算,并对反演结果作了统计分析,从而为利用雷达图像反演地表信息提供了新的研究思路。

关键词：雷达后向散射系数 iem模型 Oh模型遗传算法参数反演

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室内散射测量系统与神经网络参数反演

电子测量技术 2010年第9期33卷 35-38页

作者：刘丽娜陈彦贾明权童玲电子科技大学自动化工程学院成都610054

介绍了以矢量网络分析仪为核心的室内散射测量系统的组成、工作原理及其测量方法并利用该系统测量了不同含水量和不同粗糙度的裸土的微波散射系数。然后利用iem模型计算的模拟数据作为人工神经网络的训练数据,用测量数据通过已训练的神... 详细信息

介绍了以矢量网络分析仪为核心的室内散射测量系统的组成、工作原理及其测量方法并利用该系统测量了不同含水量和不同粗糙度的裸土的微波散射系数。然后利用iem模型计算的模拟数据作为人工神经网络的训练数据,用测量数据通过已训练的神经网络进行地表参数反演。结果表明室内散射系统的建立不仅有利于研究各种典型的地物微波散射机理,还为反演提供了所需要的数据。

关键词：散射测量系统散射系数神经网络 iem模型 S波段