Landsat 8 TIRS热红外光谱数据定标准确性的分析

Landsat系列卫星的热红外数据一直是获取地球表面温度的重要数据源,而新一代Landsat 8卫星的TIRS热红外传感器数据进一步延续了这一重要使命。但该卫星发射以来,其热红外传感器的定标参数不断发生变化,致使美国地质调查局(USGS)不得不在2014年2月对所有已获取的Landsat 8卫星数据进行重新处理。为了考察新处理数据的定标准确性,利用定标精度很高的Landsat 7 ETM+的3幅热红外影像来对同日过空的Landsat 8 TIRS热红外影像进行对比, 以查明TIRS热红外数据的定标准确性。结果表明,尽管Landsat 8 TIRS与Landsat 7 ETM+的热红外光谱数据很接近,但是,二者之间也存在着差别。与ETM+6波段反演的大气顶部温度相比,TIRS 10波段表现为高估,幅度最大为1.37 K,而TIRS 11波段则表现为低估,幅度可达-3 K。可见,Landsat 8 TIRS热红外光谱数据的定标参数精度仍不稳定,且以TIRS 11波段表现得更明显。进一步分析发现,TIRS数据的误差会随着地表植被和裸土覆盖比例的不同而发生变化。表现在TIRS 10波段的高估会随着植被比例的下降而加大,而TIRS 11波段的低估则会随着植被比例的下降而减少。因此,虽然USGS提倡用TIRS 10单波段来反演温度,但TIRS 10波段在低植被高裸土区的反演精度却远不及TIRS 11波段,所以在低植被高裸土区可能不宜一味地采用TIRS10波段,在没有把握的情况下,在低植被覆盖区也可尝试采用TIRS 10和11波段温度的均值,它可将误差缩小在<0.5 K范围以内。     

热场动力学理论中的Husimi分布函数及Wehrl熵的研究

利用量子相空间技术和信息熵理论,研究了热场动力学理论中量子纯态与相应混合态的Husimi分布函数及Wehrl熵的一致性问题.结果表明,热相干态与相应混合态的Husimi分布函数及Wehrl熵完全相同,支持了热场动力学理论.且热相干态的Wehrl熵与平移因子无关,故在热相干态中,量子系统的可观测量的量子涨落及不确定关系也与平移因子无关.     

热声热机热声核内传热与流动特性实验研究

本文通过搭建扬声器驱动的热声热机可视化实验台,利用粒子成像测速仪(PIV)和红外热像仪得到冷、热端换热器间速度及温度场分布,对有无声场两种情况下热声核中速度及温度场的变化进行了实验研究。实验结果表明,外加声场改变了热声核中热对流的基本模式,增强了冷热端换热器间的换热能力,对热声核中的温度分布有着显著的影响。揭示了热声核中的流动与换热规律。     

基于单通道算法的HJ-1B与Landsat 5 TM地表温度反演一致性研究

针对传感器参数与Landsat 5 TM较为相近的环境减灾卫星HJ-1B的热红外数据是否能达到与TM6反演地表温度同样的效果的问题,作者获取了2009年4月15日覆盖北京地区相同范围的HJ-1B影像和Landsat 5 TM影像,采用Ji m啨nez-Mu oz和Sobrino的普适性单通道算法,通过遥感数据获取反演参数,对研究区的地表温度进行反演,并对两类数据反演结果的一致性进行了分析和评价。通过对反演结果的统计分析和分级填图表明,基于普适性单通道算法的HJ-1B与TM的热红外波段反演的地表温度在数值上和空间分布趋势上一致性较高。因此,具有较高时间分辨率和较大幅宽等优势的HJ-1B IRS数据在地表温度反演方面具有更大的潜力和应用范围。     

基于夜间热红外光谱的地下煤火监测方法研究

地下煤火燃烧在地表和近地面形成温度高于其周围环境的区域,可用热红外遥感技术监测地下煤火高温度区及热异常区。以内蒙古自治区乌达煤田火区为例,探索了利用不同季节夜间ASTER热红外光谱进行地下煤火监测方法。采样TES-ADE算法反演地表温度,阈值分割法提取煤火区,分析地表温度的季节变化规律、夜间与白天地表温度差异、煤火区分布格局及变化趋势。结果表明:(1)相对白天来说,夜间热红外光谱能够有效反演煤火区的地表温度,而且能够避免沙地、裸地与建筑物的干扰,提取的高温区基本都是煤火区;(2)相对其他季节来说,冬季热红外光谱是反演煤火区地表温度及提取煤火区的最佳时相,能有效区分煤火区与背景区;(3)冬季夜间热红外光谱能够有效监测煤火区的变化与分布格局。     

肿瘤射频热疗SAR场与瞬时温度分布模拟

本文针对非侵入性射频热疗的SAR场及瞬态温度分布进行建模和数值模拟计算。采用了能正确反映电磁波在生物组织中衰减的电磁场模型。在温度场模拟中考虑了血液灌流项随组织温度变化和肿瘤区低血液灌流的特点,这些措施使模拟计算结果更加符合临床实际。还对射频热疗电磁能量分布和温度分布的特点及其影响因素等作了细致的分析和讨论。     

改进的热红外图像降尺度模型及应用

采用4种不同的地表特征因子及其组合,使用三层分解模型对研究区地表温度进行降尺度实验。实验结果表明:1)使用多地表特征因子组合的三层分解模型获得的降尺度精度高于使用单因子获得的降尺度精度,均方根误差由0.813 K提高到0.763 K,降尺度结果的误差主要集中在建筑区域;2)采用热场强度指数和热场变异指数作为评价指标,研究城市热岛效应,两种评价指标均表明多因子模型的精度优于单因子模型的精度。     

基于热红外光谱和微波反演地表温度的研究进展

地表温度(LST)是研究地表和大气之间辐射和能量交换以及区域和全球尺度地表物理过程的重要参数。卫星遥感技术在生态环境、水文、气象、地震、军事的应用研究,以及气候模式的辐射过程描述都需要获得准确的LST。光谱中的红外和微波对于探测LST发挥重要作用。文章综合分析了热红外波谱和微波遥感反演LST的研究进展,包括:利用热红外辐射温度表探测LST的方法,晴空条件下星载传感器的红外通道反演LST的单窗、分裂窗等反演方法,单通道和多通道算法,组分温度的反演方法,单通道多角度法和多通道多角度法,以及地表发射率ε特性研究等。微波可以全天候探测地表,文章分析了被动微波波段遥感反演LST的方法。并对这些方法的优缺点、适用性及应用前景进行了评述。     

喀斯特城市水体面积变化对地表热场的影响

针对桂林喀斯特城市扩展、水体面积变化所引发的热环境问题,对美国Landsat TM卫星图像利用遥感模型反演桂林市1989年和2006年的地表温度和MNDWI水体指数,定量分析水体指数变化对地表温度的影响机理。结果表明,地表温度与水体指数呈负相关关系,地表温度随水体指数数值的增加而降低。随1989年至2006年桂林喀斯特城市规模的扩展,水体面积由占研究区总面积的4.6%降至4.4%,减少量占总面积的0.2%、占总水体面积的4.3%;桂林市两江四湖对改善中心城区的生态环境质量、缓解城市热岛现象发挥着重大作用。     

冬小麦冻害胁迫高光谱分析与冻害严重度反演

对冬小麦冻害严重度的精确反演是及时采取补救措施降低损失的关键,同时及时预测产量损失对政府职能部门也具有积极意义。针对冬小麦冻害群体严重度评估方法在经典统计反演模型存在估算效果不理想的情况下,以冬小麦为试验对象,首先对冬小麦冠层光谱反射率数据进行重采样平滑处理,再用主成分分析(PCA)技术对高光谱数据进行分析,进一步实现综合原始光谱主成分信息作为自变量参与冬小麦冻害严重度反演过程,最后采用决定系数R2、均方根误差RMSE、准确度Accuracy三种模型精度验证方法对模型进行评价。结果显示,基于主成分分析法建立冬小麦冻害严重度模型精度分别达0.697 5,0.184 2和0.697 5;同时对反演模型进行验证,其精度也分别达到0.630 9,0.350 3和1.339 6。因此,该方法能有效地对冬小麦冻害严重度进行快速、精确的反演。     

Noise Analysis of Duplicated Data on Microarrays Using Mixture Distribution Modeling

We propose a technique for estimating gene expression values for duplicated data on cDNA microarrays. In the scatter plots, the distribution is constructed from a mixture of normal two-dimensional distributions, which represent fluctuations in gene expression values due to noise. An expectation-maximization (EM) algorithm is used for estimating the modeling parameters. The probability that duplicated data is shifted by noise is calculated using Bayesian estimation. Six data sets of rice cDNA microarray assays were used to test the proposed technique. Genes in the data sets were subjected to clustering based on probability of true value. Clustering successfully identified candidate genes regulated by circadian rhythms in rice.     

热辐射中存在偶极相互作用的原子量子态保真度研究

建立了两个两能级原子置于热辐射场环境中的模型,当计及原子偶极间的相互作用时,利用密度矩阵方法,得到两能级原子密度矩阵元随时间的演化规律.针对三种不同的初始状态,分析置于强热辐射场中原子量子态保真度.结果表明:两个原子初始处于不同量子叠加态,量子信息在传输过程中可能发生部分失真,也可能不失真.初始状态对量子信息失真的快慢程度有明显的影响.     

GEM电极的三维电场分布计算

基于有限元方法对GEM电极的电场分布进行模拟和计算,得到了完整的三维电场分布.研究不同几何构型的GEM场强分布对电荷收集效率的影响,给出了4种构型GEM电极的电场线透过率分别为:双倒锥型33.12%;圆柱型34.85%;单锥型40.70%;单倒锥型16.70%.计算得到的电场线透过率比二维电场分布的结果更加接近实验结果     

真空盒对二极铁场均匀性影响的研究

通过计算机模拟计算与实验相结合, 讨论了真空盒磁导率对二极磁铁磁场分布的影响. 结果表明当真空盒磁导率μ_r≠1时, 真空盒将影响磁铁磁场分布, 在磁场均匀性要求很高时, 必须考虑真空盒的材料与尺寸对磁场均匀性的影响.     

静电六极装置电场分布的数值计算方法及在N2O分子转动态选择、取向中的应用

阐述求解极性分子转动态选择及取向静电六极装置中势能分布、电场分布的数值计算方法.为了获得电场分布公式,需通过数值迭代求解势能满足的Laplace方程,获取数值分布点,通过数值分布点,由待定系数的多级展开势能解析表达式进行最小二乘拟合获得势能分布公式,由势能对空间向量的微分获得电场分布.分子在六极电场中的运行轨迹采用经典Newton方程描述,并通过四阶龙格-库塔方法(Four Order Runge-Kutta Method)实现数值求解,其中能量处理采用量子力学方法.应用此方法给出静电六极装置的电场分布公式,运用获得的电场分布公式计算和讨论电场对极性分子N₂O的静电六极转动态选择、取向所带来的影响.     

GaAs／AlGaAs发光二极管列阵场分布特性的电光测量

应用一种新颖的无损伤测量技术－连续波电光检测法（ＣＷＥＯＰ）对ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ单异质结发光管列阵电场分布进行了扫描测量。实验结果反映了器件内电流注入的方向和载流子扩展情况；通过比较各单元电场分布，反映器件发光均匀性。文中详细介绍了测量原理、实验装置和实验结果及讨论，最后用计算机对电场分布作了模拟计算并与实验结果进行了对照。     

拟威布尔分布密度函数在荧光寿命成像数据分析中的应用

荧光寿命法成像技术(FLIM)是一种非常有效、功能强大且能用来分析复杂生物组织和细胞分子的成像技术。传统的荧光寿命成像的数据分析,按某些具有不同寿命、离散的单参量指数模型来描述荧光衰减过程。在生物组织这样既复杂又不均匀的样品中,虽然多参量指数模型能提供比单参量指数模型对实验数据更好的拟合效果,但是离散多参量的假定往往是随意的。提出了拟威布尔分布密度函数可能是生物荧光分子团衰减动力过程的真实再现,并且通过计算证明,对于某些生化感兴趣的荧光分子团的多槽基面效价测定样品的数据,相对于单参量指数与多参量指数衰减函数有更好的一致性。同时讨论了将该荧光衰减模型应用于荧光寿命成像的前景。     

太阳能塔式热发电聚光场的光学性能分析

提出了一种动态模拟太阳能塔式热发电聚光场焦斑及焦面上能流密度分布的方法,采用光线追迹法对聚光过程进行建模,推导了焦斑计算公式,并编制了基于MATLAB的应用程序,实现了对焦斑及焦面上能流密度分布的实时模拟,给出了焦斑分布及焦面上任意点能流密度随时间的变化曲线.