检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：崔杰粲兰州大学

学位级别：博士

积雪是地球表面反照率最高的自然下垫面之一。沉降在积雪表面的吸光性粒子(Light-Absorbing Particles,LAPs)可显著地降低积雪反照率,增强对太阳辐射的吸收,从而产生正的辐射强迫(Radiative Forcing,RF),加速积雪消融,而积雪的持续变化... 详细信息

积雪是地球表面反照率最高的自然下垫面之一。沉降在积雪表面的吸光性粒子(Light-Absorbing Particles,LAPs)可显著地降低积雪反照率,增强对太阳辐射的吸收,从而产生正的辐射强迫(Radiative Forcing,RF),加速积雪消融,而积雪的持续变化对生态系统和社会经济都有重要影响。因此,在全球气候变化背景下研究积雪中LAPs的辐射效应,对揭示气候系统辐射平衡具有重要的意义。本文利用卫星遥感数据和辐射传输模型构建了一套反演积雪中LAPs辐射效应的算法,并使用该算法分析了北半球积雪中LAPs辐射强迫的时空变化特征,阐明了2019-2020澳大利亚野火排放的LAPs对新西兰积雪的暗化效应。论文首先在现有积雪中LAPs辐射强迫的卫星遥感反演算法的基础上,基于中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)地表反照率数据,雪、冰和气溶胶辐射传输模型(Snow,Ice,and Aerosol Radiative model,SNICAR)以及离散纵坐标大气辐射传输模型(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer,SBDART)计算了全天空条件下的地表蓝天反照率(Blue-sky albedo),并通过地形校正、光谱解混分析等方法分离出积雪反照率。随后基于积雪反照率特性分别使用可见光波段和近红外波段反演积雪中LAPs含量和积雪粒径等参数,并进一步计算因LAPs沉降于积雪表面造成的反照率减小量和RF。本研究利用全球大范围季节性积雪采样试验以及固定站点积雪观测试验获得的积雪微物理参数,计算基于地面实测数据的RF,通过与卫星反演结果进行对比分析,建立订正关系优化反演结果,发展了一套积雪中LAPs辐射强迫的高精度卫星遥感反演算法。此外,论文还在反演算法中引入了积雪厚度分析,发现当使用半无限平面假设而忽视雪深的影响时,会导致积雪较薄地区的RF反演出现25%左右的高估。论文还讨论了大气校正、积雪覆盖率计算和积雪粒径反演在RF反演中的不确定性,结果表明总不确定性在格陵兰岛、俄罗斯北部和加拿大东北部地区最高,大于±80%,在中纬度地区的不确定性小于±40%。论文利用构建的卫星遥感反演算法,计算了2003-2018年北半球积雪中LAPs辐射强迫,讨论了其时空演变特征并进行了归因分析。结果表明,北半球积雪中RF在不同区域表现出较大的空间分布差异,多年日平均RF在12-5月间为3.4W m,其中最高值出现在中国东北地区,多年区域平均值为12.7 W m;最低值出现在格陵兰岛地区,多年区域平均值为1.9 W m;其他地区RF与北半球整体平均值相当,并与地面观测结果一致。在逐月演变特征上,北半球积雪中LAPs辐射强迫从12月的2.1 W m缓慢增加到5月的4.1 W m。不同高纬度地区间反演得到的RF演变规律一致,均呈现逐月升高的趋势。然而,不同中纬度地区的RF演变规律存在明显差异,中纬度欧亚大陆地区RF于4月达到峰值6.2 W m,并于5月下降至4.4 W m,而中国东北地区和中纬度北美地区RF都在3月达到峰值,分别为20.9 W m和4.6 W m。通过对RF逐月空间分布变化的归因分析,发现冬季雪水当量和入射太阳辐射是RF空间分布差异性的主导要素,相对贡献超过50%;而春季LAPs含量是主导要素,相对贡献约为73%。论文还研究了不同区域多年RF的年际变化特征,结果表明全球积雪中RF在2003-2018年间没有显著的变化特征。然而,高纬度欧亚大陆地区和中国东北地区的RF在多年间有显著下降趋势。其中,高纬度欧亚大陆地区的RF多年平均下降率为-0.04 W a,中国东北地区的下降率为-0.14 W a。通过敏感性试验分离了不同要素导致的RF变化特征,结果表明上述两个地区RF的下降趋势都是由LAPs含量的减少导致的,其在高纬度欧亚大陆地区和中国东北地区引起的多年间下降率分别为-0.024 W m a和-0.068 W m a,而一系列地面原位观测结果也证实了观测期间内高纬度欧亚大陆地区和中国东北地区大气中的LAPs确实存在下降趋势。最后,论文基于构建的算法定量评估了2019-2020年澳大利亚野火对新西兰冰雪的暗化效应。结果表明,此次灾难性野火向大气中排放了大量的LAPs,这些LAPs通过远距离输送后沉降在新西兰的冰川/积雪表面,导致其宽波段积雪反射率减少0.08±0.03,整个过程持续了3个月,影响了新西兰南岛超过90%的冰雪覆盖区。与此同时,此次LAPs沉降造成的冰雪暗化事件导致的融雪加速率可达0.41±0.2 cm day,相当于1.8℃等效温升所导致的融雪加速率,表明此次野火灾害对新西兰水文循环的影响已

关键词：卫星遥感积雪反照率冰冻圈暗化辐射强迫

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于GEE的大气遥感大数据高性能处理与计算软件设计——以MODIS AOD为例

基于GEE的大气遥感大数据高性能处理与计算软件设计——以MODIS A...

引用

作者：张晓鹏中国矿业大学

学位级别：硕士

大数据以其庞大的数据量和复杂性越来越受到所有专业和行业的关注、开发和使用。遥感作为地球大数据的来源之一,每天从卫星、飞机、地面平台等产生大量的对地观测数据和分析结果。遥感数据的来源越来越广泛、类型更加多样、精细度越来... 详细信息

大数据以其庞大的数据量和复杂性越来越受到所有专业和行业的关注、开发和使用。遥感作为地球大数据的来源之一,每天从卫星、飞机、地面平台等产生大量的对地观测数据和分析结果。遥感数据的来源越来越广泛、类型更加多样、精细度越来越高、更新频率不断缩短,遥感数据的大数据特征越来越明显。大数据的存储、处理和共享,对计算机的性能提出了很高的要求,云计算也因此而生,并引发了互联网技术与服务模式的变革。为了有效面对大数据分析及计算的挑战,各种云计算平台也随之产生。谷歌地球引擎(GEE)是最受欢迎的地理大数据处理平台,通过向用户提供对大量遥感数据集的免费访问来促进科学研究。尽管GEE平台于2011年已经推出,但直到最近几年才被充分研究和应用于遥感数据的处理之中。基于GEE平台进行遥感数据的快速处理与计算,成为值得研究的问题。气溶胶是大气中最主要的不确定性成分之一,高浓度的气溶胶会降低大气能见度,造成严重的空气污染,威胁人们的身体健康。中分辨率成像光谱仪MODIS是搭载在TERRA和AQUA卫星上的传感器,自发射运行以来已经生产了大量气溶胶数据产品。但MODIS数据陆地气溶胶反演的DT(Dark Target)算法只能用于反射率较低的陆地区域,而DB(Deep Blue)算法只在亮地表区域有反演结果。课题组开发了基于TERRA和AQUA的SRAP(Synergetic Retrieval of Aerosol Properties)双星协同反演算法,解决了亮地表区域气溶胶反演的难题,用于反演陆地上空大气气溶胶光学厚度,有效扩展了AOD(Aerosol Optical Depth)反演的覆盖范围。但是其存在反演速度慢,耗费时间成本及空间成本高的问题。为了解决上述问题,本文主要做了以下研究:(1)部署了基于GEE遥感云计算平台的SRAP双星协同反演算法,用以计算气溶胶光学厚度,包含了数据下载、数据预处理和反演计算的整个流程。原始数据的下载和存储在云端进行,大幅度提升数据处理速度的同时节省了大量的时间成本和空间成本。(2)SRAP双星协同反演算法核心反演计算部分的迭代方法改进,由BROYDEN方法替换为PSO(Particle swarm optimization)算法。后者作为概率型的全局优化算法,加速了反演迭代计算的过程,耗费时间最久的反演部分计算效率提升了3-5倍。(3)调用Selenium Web Driver对获取数据、数据下载至云端及SRAP双星协同反演计算的完整流程进行WEB端的自动化软件设计,对提交的反演计算任务自动化执行网页端的操作并进行快速处理,得到AOD结果。与地基AERONET站点数据的验证表明,大幅提升AOD反演计算速度的同时,计算精度也得到了保证。

关键词：定量遥感遥感大数据谷歌地球引擎GEE MODIS 气溶胶光学厚度双星协同反演算法

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

中国典型气溶胶建模及单角度偏振辐射遥感反演研究

中国典型气溶胶建模及单角度偏振辐射遥感反演研究

引用

作者：樊依哲中国科学技术大学

学位级别：博士

大气气溶胶,包括自然和人为来源的气溶胶,在气候系统和环境大气系统中起着重要作用。随着经济社会的快速发展,气溶胶粒子来源变得复杂。来源的复杂性,以及气溶胶物理化学性质的高度时空变化性,导致气溶胶模型的组成处在不断的变化之中... 详细信息

大气气溶胶,包括自然和人为来源的气溶胶,在气候系统和环境大气系统中起着重要作用。随着经济社会的快速发展,气溶胶粒子来源变得复杂。来源的复杂性,以及气溶胶物理化学性质的高度时空变化性,导致气溶胶模型的组成处在不断的变化之中。气溶胶模型是卫星大气遥感中,气溶胶参数反演的关键问题之一。在反演过程中,气溶胶模型的不当选取会导致反演结果误差较大。典型气溶胶建模有助于选择合适的气溶胶模型,进而减小反演过程中因气溶胶模型不适合而造成的反演误差。结合当前气溶胶参数的反演趋势,面向卫星单角度多波段偏振观测下气溶胶遥感应用需求,基于最优化估计和信息量分析理论,在单角度多波段偏振观测模式下,对气溶胶参数的反演能力进行了定量化评估。论文提出了基于最优化的单角度标量偏振联合反演算法(Optimal Estimate Single-angel Intensity and Polarization Joint Algorithm,OE-SIPJ),并利用卫星实测数据进行了验证。主要研究工作如下:1、构建了中国地区典型气溶胶模型。利用长时间序列的地基观测网的数据,通过聚类分析得到了8种气溶胶模型,并验证了聚类结果的稳定性。根据气溶胶的物理化学性质和聚类结果的时空分布特征将8种气溶胶模型分别命名为:碳质-黑碳型(Carbonaceous-black carbon,CBC)、碳质-棕碳型(Carbonaceous-brown carbon,CBrC)、沙尘-沙漠型(Dust-desert,DD)、沙尘-城市型(Dust-city,DC)、高湿度高污染型(High-humidity and high-pollution,HH-HP)、高湿度低污染型(High-humidity and low-pollution,HH-LP)、低湿度高污染型(Low-humidity and high-pollution,LH-HP)、低湿度低污染型(Low-humidity and low-pollution,LH-LP)。基于构建的气溶胶模型,分析了中国区域典型气溶胶的季节分布,进一步以北京、太湖、台湾和兰州地区为例分析了气溶胶类型的季节性变化,给出了各站点的主要气溶胶模型。2、气溶胶特性的正向辐射模拟。利用矢量辐射传输软件对构建的中国地区典型气溶胶模型进行正向辐射模拟,首先分析了不同气溶胶模型的散射相函数和偏振相函数,然后又分析了大气层顶处不同波段的反射率和偏振反射率对观测几何、气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)及地表反射率的敏感性。1)对8种气溶胶模型的偏振和标量相函数进行分析,结果表明双峰分布的气溶胶模型中,细模态的散射相函数与粗模态的散射相函数,都具有很强的前向散射特性,波段之间的差异并不明显;而细模态和粗模态的偏振相函数分布差异较大。2)对观测几何进行敏感性分析,表观反射率随散射角的增大先减小,后增大。除DC和DD型气溶胶外,在相同条件下,波长越长反射率越小。在散射角为80°～140°时,表观偏振反射率随着散射角的增加而减小,波长越长偏振反射率越小。3)对AOD进行敏感性分析,发现表观反射率随AOD的增加而增大,一般情况下波长越长反射率越小,然而在以粗粒子为主的气溶胶模型中,在高浓度气溶胶下,短波红外波段的反射率大于可见近红外波段;表观偏振反射率随AOD的变化趋势在很大程度上与波长有关,较短的波长容易出现退偏现象。4)在不同大气条件下,对地表反射率的敏感性进行分析,结果表明地气耦合作用对表观偏振反射率的影响主要与气溶胶类型和AOD有关,与地表反射率关系不大;对表观反射率的影响与地表反射率、气溶胶类型、AOD和波长都有关系。3、卫星载荷反演能力定量化评估。基于最优化信息理论,引入信息量分析和后验误差分析方法,定量化评估了单角度条件下,对气溶胶参数的反演能力。结果表明:1)不同的观测几何下,气溶胶参数总的信号自由度(Degree of Freedom for Signal,DFS)有很大差异。在散射角范围140°～180°,能获取更多的气溶胶信息(柱浓度、折射率等);2)任意观测角度,细模态为主的气溶胶中,细模态的柱浓度能被反演出来,粗模态的柱浓度反演误差较大;粗模态占主导的气溶胶中,粗细两种模态的柱浓度都能被反演出来;气溶胶的谱分布部分参数(有效半径)以及折射指数在大散射角能被反演获得;3)在不同AOD和地表反射率下,对气溶胶和地表参数的DFS分析发现,偏振信息的增加有助于亮地表下气溶胶参数的反演,增加短波红外波段能提升在AOD高值条件下对地表参数的获取能力。4、基于最优化理论的气溶胶单角度反演算法与反演结果验证。基于最优化反演理论,提出了一种充分利用多波段偏振标量信息的反演算法。OE-SIPJ算法利用可见-短波红外多波段标量和偏振信息

关键词：气溶胶光学厚度气溶胶模型信息量最优化反演卫星遥感

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

非二氧化碳温室气体卫星遥感反演研究进展

引用

遥感技术与应用 2024年第4期39卷 793-808页

作者：米西源胡容海南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

除二氧化碳(CO_(2))外,甲烷(CH_(4))、二氧化氮(NO_(2))、一氧化二氮(N_(2)O)和臭氧(O_(3))等非二氧化碳(Non-CO_(2))温室气体同样对气候有着巨大影响。比如甲烷在辐射强迫方面是仅次于二氧化碳(CO_(2))的第二大温室气体,臭氧已成为中... 详细信息

除二氧化碳(CO_(2))外,甲烷(CH_(4))、二氧化氮(NO_(2))、一氧化二氮(N_(2)O)和臭氧(O_(3))等非二氧化碳(Non-CO_(2))温室气体同样对气候有着巨大影响。比如甲烷在辐射强迫方面是仅次于二氧化碳(CO_(2))的第二大温室气体,臭氧已成为中国多地仅次于PM_(2.5)的首要污染物。快速定位排放源,定量监测非二氧化碳排放,准确估算全球和区域非二氧化碳源汇分布具有重要的现实意义。本文综述了基于卫星遥感的非二氧化碳气体反演的发展,从算法原理出发,介绍了甲烷、二氧化氮、一氧化二氮和臭氧的反演现状,总结了现有研究的特点和有待解决的问题,以期为后续研究提供方向。目前利用卫星观测估算非CO_(2)气体浓度的主流方法是最优估计算法和DOAS相关的算法,CH_(4)、NO_(2)、N_(2)O和O_(3)反演的柱浓度精度分别可达1%、10%、1%、1%。为更好提供可靠的数据产品以实现监测和实际应用,未来有待:①进一步提高非二氧化碳温室气体浓度反演的精度和效率;②研究基于多个传感器、算法和产品的数据同化问题;③优化针对不同地表类型的反演模型;④引入更精细的空间分辨率、光谱分辨率和更精确的辅助参数;⑤协调全球多卫星网络资源;⑥研究多种气体之间的相互关系。

关键词：非二氧化碳温室气体卫星遥感反演算法甲烷氮氧化物臭氧

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

中间-低热层O2 A带夜气辉空间外差干涉超光谱探测仿真与温度反演

中间-低热层O2 A带夜气辉空间外差干涉超光谱探测仿真与温度反演

引用

作者：王维佳中国科学技术大学

学位级别：博士

中间-低热层大气（Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT）是指海拔范围在80-120 km之间的大气层,随着地球气候模型向高海拔区域的扩展,MLT在气候模型的建立以及预测预报中起着越来越重要的作用。在MLT中,温度是最重要的状态参量之一... 详细信息

中间-低热层大气（Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT）是指海拔范围在80-120 km之间的大气层,随着地球气候模型向高海拔区域的扩展,MLT在气候模型的建立以及预测预报中起着越来越重要的作用。在MLT中,温度是最重要的状态参量之一,对大气的光化学过程、能量与动量的平衡有着重要影响,因此,关于温度分布的研究可以帮助人类理解复杂的大气过程。利用O2 A带夜气辉（b1∑g+-X3∑g-,762 nm）的超光谱遥感数据,可以反演MLT温度,空间外差干涉光谱技术为其超光谱探测提供了一种可能。为了反演温度信息并保障精度,需要构建基于空间外差干涉光谱技术的探测仿真模型,并针对仿真获取的超光谱数据,完善并优化反演模型。因此本文重点研究了具备高分辨、高时效和超光谱探测特征的空间外差探测技术仿真及相应的反演算法等相关内容。论文首先根据O2 A带夜气辉辐射机制对已有光化学模型进行了补充,优化了 O2相关分子光谱数据,结合临边观测模式下的大气辐射传输理论构建了目标气辉的正演模型,实现了 MLT中O2 A带夜气辉辐射光谱的模拟。采用Odin-OSIRIS在轨观测条件作为模型输入参数,将仿真结果与OSIRIS仪器线型函数卷积后与实际探测数据进行对比分析,分析了偏差产生原因,初步验证了正演模型精度。进一步地,基于正演仿真结果,优化得到空间外差干涉探测系统的探测波段、光谱分辨率等主要性能指标,仿真得到了目标辐射的空间外差探测数据。利用复原光谱开展了 MLT温度反演算法研究。研究对比了最优估计法、最小二乘法、谱线峰值相对强度比值法,反演得到了 MLT温度廓线。基于最优化理论的非线性迭代反演方法,结合Tikhonov正则化矩阵的约束,对反演算法进行了优化,使温度反演精度得到了约0.4 K的提升。进一步地,研究了先验信息约束对反演精度的影响,分析结果表明先验廓线精度控制在±5 K以内,可以实现MLT垂直分辨率优于2 km、温度廓线平均精度优于1.4 K的水平。论文对反演结果不确定度的影响因素进行了定量评估。重点研究了空间外差光谱仪参数:包括探测器坏像元、光谱分辨率指标、光谱及辐射定标精度、探测时效性对温度探测能力的影响。结果表明:（1）论文所选探测器的盲元率为1‰时,仅会造成温度反演精度小于0.1 K的损失。（2）当光谱分辨率从0.8 cm-1下降到12.5 cm-1时,在粗糙的先验约束下,温度的平均反演精度降低了约1.2 K;在优化的先验约束下、且光谱分辨率0.8 cm-1时,平均反演精度达到±2 K。（3）当光谱定标不确定度在0.1 cm-1时,温度反演精度降低了约1.0 K;当辐射定标不确定度在1%时,温度反演精度降低了约0.6 K。将空间外差干涉光谱技术与大气廓线同时分视场成像技术相结合,有利于提高温度探测时效性,能捕捉到由重力波造成的温度扰动现象,可以降低探测误差。最后本文对全球范围内的MLT温度进行了反演,获取了温度以及反演精度的时-空分布特征。全球的平均反演精度约为±2 K,同时,中间层顶的平均反演精度优于1.5 K。

关键词：中间-低热层大气温度探测空间外差干涉光谱技术 O2 A带夜气辉正演模型最优估计法

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

瞬变电磁法量子-粒子群优化反演研究

瞬变电磁法量子-粒子群优化反演研究

引用

中国地球物理学会地球物理技术委员会第十届学术会议——“探索地学仪器原始创新致力地球物理技术突破”研讨会

作者：董毅李静蕊中煤航测遥感集团有限公司渭南陕煤启辰科技有限公司

1引言瞬变电磁法反问题是非线性和病态性的,确定性反演算法的反演结果对初始模型依赖性较大,在求解反问题时易受人为因素干扰而陷入局部极小值,且需要计算雅各比矩阵。随机性反演算法如粒子群算法(PSO)等具有对初始模型依赖小,无需计算... 详细信息

1引言瞬变电磁法反问题是非线性和病态性的,确定性反演算法的反演结果对初始模型依赖性较大,在求解反问题时易受人为因素干扰而陷入局部极小值,且需要计算雅各比矩阵。随机性反演算法如粒子群算法(PSO)等具有对初始模型依赖小,无需计算灵敏度矩阵的特点,然而,随机性算法存在收敛速度较慢,全局最优解搜索性能不高的缺点。为提高其全局最优解搜索能力,提出一种量子-粒子群优化算法(IQPSO)。

关键词：粒子群优化瞬变电磁法反演研究

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于多源数据的地表温度反演及热岛效应研究

基于多源数据的地表温度反演及热岛效应研究

引用

作者：黄义红中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

地表温度是陆地表面与大气的相互作用的重要参数,它影响着大气、海、陆之间的热交换,是气象、气候、水文、农业和生态等研究领域不可或缺的资料。使用卫星热红外遥感影像精确定量反演地表温度成为获取地表温度的重要手段,当云量覆盖率超... 详细信息

地表温度是陆地表面与大气的相互作用的重要参数,它影响着大气、海、陆之间的热交换,是气象、气候、水文、农业和生态等研究领域不可或缺的资料。使用卫星热红外遥感影像精确定量反演地表温度成为获取地表温度的重要手段,当云量覆盖率超过50%时,温度反演的精度会显著下降。因此本文以香港为例,引入GNSS数据与探空数据等来解决云覆盖条件下地表温度的估算问题,通过多源数据融合的方法获取研究区的地表温度,为研究区的热岛研究奠定了基础。论文主要研究成果如下: (1)基于2013年至2021年(近10年)香港地区云量小于1%的晴空Landsat-8 OLI/TIRS影像资料,对比分析了辐射传输方程法(RTE)、单窗算法(MW)和普适性单通道算法(SC),评估其对研究区的适用性。结果显示三种算法反演的地表温度值相差很小,RTE算法、MW算法、SC算法的RMSE分别为4.38℃、3.89℃、4.42℃。MW算法的RMSE在三种算法中最小,误差最小。根据结果得到MW算法为本研究区的反演算法。 (2)采用GNSS数据进行研究区CORS站点的近地面温度计算,修正后得到地表温度,通过普通克里金插值法得到香港地区的地表温度(MS＿K)。在无云条件下,采用MW算法和MS＿K算法反演地表温度,得到两种方法与MODIS LST相关性接近,表明MS＿K算法可以用于地表温度计算。之后对不同云量的数据用MW算法、MS＿K算法进行地表温度反演并选择实测地表温度进行验证分析,当云量低于15%时MW算法、MS＿K算法与验证值差距分别小于2℃、3℃,RMSE分别为1.26℃、1.35℃;当云量高于15%时低于35%时差值低于4℃,RMSE分别为3.30℃、3.67℃;当云量高于35%时差值分别低于8℃、6℃,RMSE分别为6.44℃、4.86℃。综合可以看出云量低于35%时,单窗算法更适用;当云量较高的情况下,MS＿K算法受到云量的影响较小,可以作为一种补充方法。 (3)香港地区近10年的地表温度进行反演,对地表温度的结果使用均值-标准差法分级,得到MS＿K算法与单窗算法的地表温度分布结果,发现了在HKKT、HKLT、T430、HKCL等站点所在区域温度高,在HKSS、HKWS、HKKS等站点所在区域温度低,两种方法高温区和低温区趋势一致,MS＿K算法体现了16个站点的温度差异及变化趋势。然后定性分析了热岛变化情况,发现热岛主要集中在工商业发达、人口较多的地区。除此之外,在分级基础上进行了面积占比的计算,定量分析热岛面积变化趋势。最后,从地表覆盖类型、气象因素、人文因素三个方面分析了其对城市热岛的影响。

关键词：地表温度云量 GNSS数据城市热岛影响因素

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于深度学习的葵花8卫星亮温资料降水反演研究

基于深度学习的葵花8卫星亮温资料降水反演研究

引用

作者：王瑞南京信息工程大学

学位级别：硕士

大气中不同尺度的降水过程在水和能量循环中扮演着关键的角色,同时也对人类社会的生产活动有重要影响。降水及其相关的极端天气和次生地质灾害会带来巨大的生命财产和经济损失。因此对于降水全面、及时和准确的监测,包括降水强度和范围... 详细信息

大气中不同尺度的降水过程在水和能量循环中扮演着关键的角色,同时也对人类社会的生产活动有重要影响。降水及其相关的极端天气和次生地质灾害会带来巨大的生命财产和经济损失。因此对于降水全面、及时和准确的监测,包括降水强度和范围精确观测和判别,不但能够为降水发展过程机理研究提供很好的观测资料,同时对减灾防灾、保障人民日常生活和社会稳定发展具有重要意义。目前,基于静止卫星红外通道遥感观测的降水反演算法在业务气象中有广泛的应用,同时,深度学习技术的发展给基于卫星红外通道遥感观测的降水反演带来了一个机遇,产生了基于机器学习或深度学习的定量降水强度反演技术。目前,虽然该技术已取得了不错的效果,但仍存在诸多问题,如反演的降水强度低估、降水区误报、降水区轮廓模糊化等。本研究利用华南地区夏季的Himawari-8静止卫星成像仪观测资料和GPM多卫星降水估计值资料(IMERG)构建一个深度学习降水反演模型,基于Himawari-8的辐射亮温资料输入,反演降水。GPM IMERG是30分钟的平均降水,为目前全球降水估算最佳产品,但其需要等待3.5个月才可获取,而Himawari-8的资料可近实时获取。本研究基于先进深度学习算法,构建了葵花8静止卫星红外通道观测的降水反演模型,将GPM IMERG作为降水基准数据,使用Himawari-8数据进行格点对格点反演,以产生高分辨率、及时、快速和有效的卫星降水数据。基于Himawari-8反演降水,可以实现逐10分钟的30分钟的降水强度,一定程度上填补了地面雨量计稀少地区的空白。此外,本研究开展了针对输入卫星不同观测通道、时间和时段及不同深度学习模型的敏感性研究,并建立了一个新的深度模型结构,有效提升了降水强度和范围的反演精度。本文构建了2016至2019年Himawari-8静止卫星上9个红外通道亮温数据和GPM IMERG半小时平均降水量的机器学习训练集,然后将其划分为训练集(共5352个样本)、验证集(1784)和测试集(1784)。首先,选用目前深度学习技术中使用最为广泛、稳定可靠的U-Net模型,分析了Himawari-8卫星的不同红外通道对降水估计的贡献,比较了9个单通道和多通道的反演,结果表明采用通道13能获得相对更好的反演效果。随后,本文比较了多个单时刻以及多时刻组合的降水反演精度,发现采用多时刻观测输入,并未能进一步改进反演精度。最后,为进一步提升降水反演效果,本文比较了三个深度模型的降水反演能力,包括U-Net、pix2pixGAN和ConvMixer等。结果表明,pix2pixGAN反演的降水分布最优,比其他模型结果更具有鲜明详实的结构,但仍然存在少量降水漏报、低估强降水的问题。为进一步优化pix2pixGAN的反演效果,本文基于两步预报法的pix2pixGAN模型构建了B-pix2pixGAN模型,改进了降水反演的精度高。

关键词：降水反演 U-Net CGAN 深度学习 IMERG Himawari-8卫星

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于深度学习的气溶胶光学厚度遥感反演及其时空格局和驱动力分析

基于深度学习的气溶胶光学厚度遥感反演及其时空格局和驱动力分析

引用

作者：司璐璐山东大学

学位级别：硕士

大气气溶胶是影响全球气候变化、云的性质、陆地-大气辐射平衡、空气质量和人类健康的重要因素,近年来,气溶胶遥感反演已成为大气科学领域研究的热点问题。气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)作为气溶胶遥感反演最基础、最重要... 详细信息

大气气溶胶是影响全球气候变化、云的性质、陆地-大气辐射平衡、空气质量和人类健康的重要因素,近年来,气溶胶遥感反演已成为大气科学领域研究的热点问题。气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)作为气溶胶遥感反演最基础、最重要的光学性质之一,其高精度的定量反演、时空分布特征及其污染成因分析对于气候变化研究和大气污染防治措施的制定具有重要意义。空基光学卫星遥感作为一种高效的探测手段,具有高空间覆盖、高时效性、高精度监测的技术优势,有效地弥补了对气溶胶进行监测的传统地基遥感站点少、空间分布不连续且成本高的缺点。相比于传统、复杂、低效的物理模型,机器学习作为一种经验统计模型成为气溶胶遥感领域新的研究手段。随着气溶胶遥感观测平台和反演方法的不断发展,降低卫星传感器数据的不确定性、优化模型提高AOD的反演效率和精度、充分探讨区域气溶胶污染的驱动因素一直是该领域的难点和挑战。本文基于辐射传输模型理论,主要对Sentinel-2高分辨率影像数据进行云掩膜、波段提取、重采样等预处理操作,结合地面监测数据、AOD产品数据和高分辨率遥感数据构建了三个基于机器学习的气溶胶反演算法,经过验证选择最优模型来实现河南省AOD的高精度反演,深入探讨研究区不同时空尺度下AOD的分布特征,从气象因素、人为因素和地形因素三个方面解释AOD的驱动力,探索高分辨率卫星在区域大气环境遥感定量分析中的应用价值,为区域气候变化研究提供理论指导。论文的主要研究成果和结论如下:(1)结合Sentinel-2 MSI卫星传感器多波段最小表观反射率数据和MODIS AOD数据,在暗目标和高亮地表区域基于不同的策略优化地表反射率估算方法,获得高精度的蓝光波段(B2)、红光波段(B4)和短波红外波段(B12)的地表反射率,构建得到河南地区高分辨率地表反射率库,与现有的Sentinel-2 MSI传感器地表反射率估算方法相比,提高了数据的可靠性和可用性,并有助于提高AOD遥感反演模型的精度和适用性。(2)基于处理好的数据库,构建适用于研究区AOD的最优反演模型:以SONET站点AOD数据为先验知识,基于反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的气溶胶反演模型拟合效果较好,相关系数为0.907,均方根误差为0.128;基于长短期记忆递归神经网络(Long Short Term Memory,LSTM)的反演模型能处理时间序列数据中的长期依赖关系,相关系数为0.843,均方根误差为0.142,而基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型结果的相关系数为0.823,均方根误差为0.124,相对卷积神经网络反演模型来说,LSTM模型的精度较好。整体来看,BP模型的迭代效果和对异常值的鲁棒性最好。通过增加样本,BP最优反演模型的R2达到0.962,均方根误差为0.069,该模型反演结果极大提高了对河南地区气溶胶定量遥感反演精度和效率,可有效反映城市气溶胶的区域变化。(3)利用Sentinel-2 AOD反演结果分析河南地区不同时空尺度的气溶胶时空分布特征,结果表明:2018-2020年河南省AOD年均值呈减小趋势,2019年AOD的总体平均值约为0.7,2020年平均AOD值较2019年下降了 0.02,AOD具有明显的空间分布方向性差异和季节性差异,冬春季空气质量较差且方向性较强,而夏季空气质量最好,空间分布方向性不明显。空间尺度上,整体看,AOD的空间格局呈现东高西低的分布特征;从不同省辖市来看,不同区域之间存在较强的关联特征,典型污染日的莫兰指数分别为0.328和0.433。从不同地类看,地面景观格局差异对AOD影响较大,不透水面对区域AOD的正向贡献最大,林地、草地、灌木和水体有助于缓解气溶胶污染。该结论有效揭示了河南省气溶胶污染的时空分布格局。(4)通过地理探测器和主成分分析,量化并解释大气气溶胶光厚度的驱动因素及其相互作用对AOD分布特征的影响:主成分分析因子1中风速的载荷为0.915,远高于其他因子,气象因素对研究区AOD的作用最明显。地理探测器结果表明,随着风速增加、温度升高或降水的减少,AOD会相应地升高,且气象因子间的交互作用会加强对AOD的驱动力。疫情时期,由季风等不利气象条件引起的沙尘传输是河南省气溶胶污染的主要贡献。该结论可为政府在河南地区的空气质量管理提供理论指导。

关键词：气溶胶光学厚度 Sentinel-2卫星深度学习 SONET地面站点驱动力分析

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于高光谱技术的广州市HCHO时空分布和来源定量遥感研究

引用

遥感学报 2023年第8期27卷 1844-1855页

作者：魏少聪邢成志林继楠宋宇航胡启后季祥光滕佳华徐宁宁刘诚中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室合肥230031 生态环境部卫星环境应用中心/国家环境保护卫星遥感实验室北京100094 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室合肥230039

甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球... 详细信息

甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球化学研究所高光谱设备的观测数据,通过最优估计反演算法获得了2020年12月至2021年11月期间的HCHO垂直廓线。研究发现,广州市HCHO浓度在垂直方向呈现出边界层底层(6.61 ppb)>边界层中层(4.76 ppb)>边界层顶层(3.00 ppb);在时间上表现为夏季(8.58 ppb)>春季(8.50 ppb)>秋季(8.05 ppb)>冬季(5.43 ppb);不同季节的HCHO垂直日变化特征相似,最高浓度均出现在200 m且呈现出“双峰”变化模式,第一个峰值出现在08:00—10:00,第二个峰值出现在14:00左右。此外,基于遥感数据建立多元线性回归模型实现了对观测期间HCHO背景浓度、一次和二次来源浓度的剥离。研究发现,整个观测期间HCHO二次源浓度(约占64.10%)>背景浓度(约占20.20%)>一次源浓度(约占15.70%);此外,受VOCs排放浓度与光化学反应强度的影响,夏季二次HCHO浓度占比明显高于冬季。通过对HCHO周末与工作日的垂直日变化特征进行分析,得出广州周末HCHO排放水平并没有表现出明显的下降。本研究可加强对HCHO时空分布特征的深入认识,为污染防控措施的制定提供数据支持。

关键词：遥感高光谱技术甲醛垂直分布季节变化二次源周末效应广州市

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：