太空探测与地球环境保护

了解太阳系的现状、起源和演化，通过对太阳系天体的比较研究，了解那些过程在过去和现在对地球和人类环境有那些影响；了解太阳系的化学史以及何处具有生命发生和发展的化学环境。     

车载天然气管道泄漏遥感探测技术的研究

我国天然气工业已经进入了迅速增长阶段,其作为一种洁净、高效的能源在经济发展以及人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。天然气在生产、加工、运输和储存等过程中泄漏是难以避免的,这不仅会造成浪费,甚至还会造成重大灾难事故,这就使得对天然气管道泄漏进行探测显得尤为重要。文章围绕着车载式天然气管道泄漏遥感探测展开研究,设计并建立了一套车载式天然气管道泄漏遥感探测系统及模拟车载运动条件的实验平台,提出了一种简易可行的积分浓度标定方法。同时基于此实验平台和新的标定方法对不同反射距离,不同反射体,不同反射角度以及不同运动扫描速度进行了测量对比,用以模拟真实外场环境。实验结果和理论分析具有很好的一致性,该系统可实现探测距离为70m,时速为53.3km.h-1下,对较低浓度标准气体进行遥感探测,最小探测极限为28.9ppm.m。实验结果能够满足实际探测需要。     

火星探测可见光遥感相机的发展现状与趋势

介绍了近些年来国际上几个主要的火星探测遥感相机,包括美国的火星观测相机（Mars Observer Camera,MOC）、高分辨率科学成相试验相机（High Resolution Science Imaging Experiment,HiRISE）,以及欧空局的High Resolution Stereo Camera（HRSC）的发展概况、主要技术指标和技术特点,指出遥感器应具备近红外成像和三维立体成像功能,开展亚米级分辨率精细观测是今后火星遥感探测的主要发展趋势。本文还探讨了不同目标观测对成像分辨率的要求。通过对发展现状的调研和科学需求的分析,为我国今后开展火星可见光遥感观测提供了指标选择和设计的依据。     

海雾的遥感光学辐射特性

为实现海雾的卫星自动监测,利用大量AVHRR3/NOAA17卫星观测数据,比较不同目标物(海雾区、不同云系及晴空下垫面)在可见光、近红外波段的反射辐射特性差异,统计分析了海雾的遥感光学辐射特性.结果表明,海雾区三通道反射率满足RCh1RCh3a>RCb2,甚至出现RCh3a>RCh1>RCh2不同于其它目标物(RCh1>RCh2>RCh3a.运用Streamer辐射传输模式模拟了海雾、不同云系在卫星高度处的三通道反射率特性,从理论上进一步验证了海雾所具有的光学辐射特性,同时指出,Ch3a的反射率对粒子粒径的响应明显,即粒子粒径越小,Ch3a的反射率越高.通过米氏散射理论对这一现象进行原因分析.     

飞向地球核心

美国加州理工学院的DavidStevenson教授在最近提出了一项重要的建议 ,他主张进行一项向地球核心飞行的空间计划 ,他认为这是一件值得科学家们考虑的空间工程 .这个空间内填充的不是普通的真空 ,而是坚硬的岩石 ;同时它的“空间飞船”也不是通常的飞行工具 ,而是类似于葡萄柚大小的地震波探测器 .研究工作将按如下的步骤进行 :一个带有爆炸装置的探头将沿着地球表面的裂缝向下滑落并发生引爆 .然后把一个装满熔化铁水的探测器注入裂缝内 ,由于地球重力的作用 ,裂缝将以每秒 5m的速度向下延伸 ,直到其封堵为止 .这些地球内部的裂缝将会有规则…     

基于分时积分亚像元融合的地球静止轨道平台消颤振技术

相较于低轨卫星线阵扫描成像模式,地球静止轨道面阵成像的曝光时间相对更长,更容易受到平台颤振的影响而造成图像模糊.为了消除由平台颤振引起的像质退化,本文提出了基于分时积分亚像元融合的方法.由于地球静止轨道的凝视成像特性,相机观察区域在长时间内保持不变,因此分时短曝光可以获得多帧目标内容相同,但模糊尺度更低的短曝光图像.然后对多帧短曝光图像采用基于能量区域质心法的相位相关算法进行亚像元图像配准,计算相对偏移量并进行补偿,位移探测准确度可达0.1像元以内,满足卫星平台应用需求.再按亚像元偏移量对多帧图像进行融合,融合的过程可以提升由于曝光时间缩短而降低的单帧图像信噪比,最终可以获得图像清晰度更高、信噪比与原长曝光图像相当、信息辨识度更好的遥感图像.     

基于分时积分亚像元融合的地球静止轨道平台消颤振技术

相较于低轨卫星线阵扫描成像模式,地球静止轨道面阵成像的曝光时间相对更长,更容易受到平台颤振的影响而造成图像模糊.为了消除由平台颤振引起的像质退化,本文提出了基于分时积分亚像元融合的方法.由于地球静止轨道的凝视成像特性,相机观察区域在长时间内保持不变,因此分时短曝光可以获得多帧目标内容相同,但模糊尺度更低的短曝光图像.然后对多帧短曝光图像采用基于能量区域质心法的相位相关算法进行亚像元图像配准,计算相对偏移量并进行补偿,位移探测准确度可达0.1像元以内,满足卫星平台应用需求.再按亚像元偏移量对多帧图像进行融合,融合的过程可以提升由于曝光时间缩短而降低的单帧图像信噪比,最终可以获得图像清晰度更高、信噪比与原长曝光图像相当、信息辨识度更好的遥感图像.     

基于红外被动探测遥传的地面遥感侦察

利用被动的红外探测方式，通过无线电扩展红外系统的作用距离，提供了一种地面侦察的手段．实验证明，该系统精确度高，实用性强，并可作为大学物理演示实验．     

基于纹理分割的遥感图像的变化探测

提出一种基于纹理分割的遥感图像变化探测算法,利用纹理来反应不同地表形态的影响。对于两幅同一地点、不同时刻的图像,先将前一时刻的遥感图像分割成一系列代表不同地表形态的纹理,假设前一时刻图像的灰度分布在这些分割所得的纹理区域上可以用高斯分布描述,则后一时刻的图像在这些纹理区域上远离高斯分布的像素点便是异常的变化点。由于算法是在分割以后的纹理上分析像素值的统计特性,而不是在滑动的窗口中,因此不受变化大小和形状的限制。实验结果进一步验证了算法具有很好的探测性能。     

遥感CCD相机的抗辐射策略研究

空间辐射环境是遥感相机失效的主要原因之一。为了提高CCD遥感相机的可靠性,本文研究了改善遥感电子器件抗辐射性能的方法。介绍了空间辐射环境,指出太阳活动、宇宙射线、范艾伦辐射带以及次级辐射是产生辐射危害的主要来源。分别从辐射总剂量、单粒子和位移效应分析了空间辐射对不同电子器件和集成电路造成的危害。针对遥感CCD相机,从CCD器件、集成电路和大规模可编程门阵列(FPGA)3方面提出了相应的抗辐射策略,并进行了抗辐射总剂量和抗单粒子的抗辐射验证试验。本文的研究为提高遥感CCD相机的抗辐射能力和可靠性提供了保障。     

地球等离子体模式及遥感成像技术

地球等离子体层的分布主要受到地球磁层的特性影响。早期对地球磁层的研究,主要是通过采集地磁平静期的观测数据,建立半经验模型和经验模型来研究。随着成像技术的发展,可以通过遥感成像的方式,在全球尺度下获得磁扰期、平静期等不同时刻的地球等离子层分布信息,从而更直观、全面地了解磁层磁场的变化。本文研究了现有的地球等离子体层模型,详细阐述了不同地球等离子层模型的描述形式、应用特性,以及地球等离子体层遥感成像观测的方法和手段。最后,通过计算机模拟了在经验地球等离子层模型输入情况下,极轨道卫星对地球等离子体层分布的成像结果。     

新型遥感探测系统——白光激光雷达

 设计了一种新型的大气遥感探测系统——白光激光雷达,发展了一种雷达模式的宽谱范围长程差分吸收光谱探测方法。介绍了白光激光雷达系统结构和时间分辨光谱探测技术;阐述了飞秒激光在大气中自导光丝传输和产生的超连续白光的特性;利用该白光激光雷达系统对大气中氧气成分在685~694 nm和759~769 nm范围的长程差分吸收光谱进行了探测,并与Hitran数据库拟合计算的标准值进行比对,结果一致,验证了白光激光雷达遥感探测系统的正确性和实验方法的可行性。     

地球内部物质运动的物理学和化学问题研讨会简讯

地球内部物质运动的物理学和化学问题研讨会于 2 0 0 1年 1月 2 0日在中国高等科学技术中心举行 .出席研讨会的有来自南开大学、北京大学、中国科学院高能物理研究所、化学研究所、国家地震局地质研究所、中国地质学会、中国地质科学院地质研究所、中国地质科学院矿产资源研究所、国土资源部(原地质矿产部 )地球化学动力学开放实验室等单位的 16名代表 .此次研讨会同时是国土资源部地球化学动力学开放实验室学术年会 .研讨会不仅安排了学术报告 ,而且在发言过程中展开了热烈的讨论 ,内容涉及地球内部极端条件下的物质基本性质 ,高温高压对物…     

遥感遥测中偏振信息的研究进展

偏振是光的固有特性之一。地球表面和大气中的任何目标物在与光相互作用的过程中,由于目标物的表面结构、内部结构以及光入射的角度不同,都会产生其自身性质决定的特征偏振。而偏振遥感探测就是以目标物辐射能量的偏振特征作为探测信息,可以在复杂的背景中提取目标的七维信息并很好地分辨目标物上低反射区域和目标轮廓,解决了传统遥感所不能解决的大气探测和伪装识别方面的问题,具有良好的应用前景。文章介绍了偏振遥感遥测的机理,详细阐述了偏振探测的理论模拟、偏振遥感探测仪以及偏振遥感探测技术在大气探测、地球资源探测、海洋表面与水下探测、生物医学、天文探测、军事等领域应用的国内外研究概况、水平和发展趋势,归纳了目前存在的问题,并指出目前国内外偏振探测技术的研究方向,以期为后续的同类研究提供参考。     

远紫外光学遥感载荷在轨定标技术研究进展

远紫外波段（115～200 nm）光学遥感是在卫星上获得空间环境参数,如O,N₂和O₂等中性大气原子分子柱密度及廓线分布、电离层电子密度TEC、电子密度廓线、等离子体含量、大气温度廓线、太阳EUV流量、能量粒子沉降等信息的重要探测技术,也是最具发展潜力的空间天气探测方法之一。定量获得这些物理参量的重要过程之一是载荷的辐射定标,包括发射前实验室定标和在轨定标。发射前定标给出载荷的原始定标系数,而在轨定标则给出仪器在轨运行一段时间后定标系数的变化。远紫外探测技术用于中高层大气、电离层、磁层、太阳活动等方面的研究从19世纪70年代就已经开始,以美国为代表的一些国家已将远紫外探测列入空间天气监测的长期规划,并且开展了大量的在轨定标技术研究,确保载荷数据的长期定量化应用。我国在本世纪初才开展远紫外波段载荷技术的研究,在轨定标技术基本属于空白。在轨定标方法包括基于外部标准辐射源定标、基于内部辐射标准源定标和替代定标三种。以国际上具有代表性的远紫外探测载荷为例,分析和总结这三种定标方法分别用于成像探测、光谱成像探测和光度计三种主要的探测类型仪器上的定标方案、在轨定标数据处理方法及处理结果。对多种类型载荷及不同定标源定标方法及结果分析表明,对于视场较大,且具备深空观测能力的远紫外波段成像仪器及成像光谱仪,首选外定标源法,即采用远紫外辐射相当稳定且已知光辐射强度的的紫外恒星作为辐射标准源,根据运行轨道进行定标模式合理设计,并结合实验室定标数据,实现在轨全视场定标;对于光度计类的单点探测仪器,由于视场限制,极少有恒星观测条件,故推荐采用替代定标方式,实现载荷在轨长期监测,但在定标数据的选取及时空匹配方面应详细分析,以提高定标精度;而利用内部标准源进行定标的方法,标准源本身的衰减问题是亟待解决的问题。     

热红外对地遥感中的大气散射效应

从辐射传输方程出发,严格地分析了以往工作中被忽略的大气层中悬浮微粒散射对热红外辐射能量传输的影响,特别研究了对能量平衡的贡献和对传感器信噪比的影响,对以遥感器高度和能见度作为参量的仿真计算结果说明,与传统的不考虑大气中悬浮微粒的散射情况相比差1~2个数量级。这说明,悬浮微粒的散射不仅对红外辐射有消光作用,而且是研究热红外遥感系统中新的辐射通量出现的重要因素。     

光学遥感器复杂环境下在轨辐射定标方法

基于反射率基法的大面积均匀场替代定标是目前常见的在轨定标方法,国内均匀场数量少,反射率偏低,定标频次与精度都受到限制。灰阶靶标法已经实现了在均匀场环境下的高精度辐射定标,但如何突破大面积均匀场单一环境背景限制实现高频次定标,依然是当前的难题。在经典辐照度基法的基础上,提出了适用于灰阶靶标的改进辐照度基法,分析讨论了复杂环境下的在轨辐射定标方法,并对某光学卫星开展了实验验证。结果表明,提出的改进辐照度基法与反射率基法的最大差别小于3.5%,可实现复杂背景环境下的在轨辐射定标,为我国光学卫星高频次、高精度在轨辐射定标提供了技术途径。     

植被光学遥感新方法

讨论了近年来最新发展的高分辨率微分光谱，偏振光，激荧光谱和远红外细分光谱等几种新型的植被光学遥感方法，这些方法目前均处于探索性研究阶段，预计具有较大的应用前景，从这些方法的物理基础出发，分析了利用高分辩微分光谱技术探测植被反射光谱的“红缘”，及冠层反射偏振度指数，植被冠层荧光指数等具体的遥感应用方法。