基于QA Score的GDPS各个版本在黄海海域GOCI数据处理中的适应性分析

水体的遥感反射比光谱（R_rs(λ)）是海洋水色遥感反演海洋生物地球光学参数的关键,其定义是离水辐亮度与恰好水面之上的向下辐照度之比。海洋水色卫星传感器接收到的总信号中90%是大气的贡献,海洋水体贡献的离水辐亮度不足10%,因此对接收的信号进行大气校正获得高精度的水体遥感反射比信号是海洋光学遥感的关键技术之一。基于大量高质量的现场高光谱遥感反射比数据的基础上建立的R_rs(λ)光谱数据的质量评价体系QA(quality assurance),可以通过计算R_rs的得分情况（QA score）很好地识别出有问题或可能错误的R_rs(λ)光谱。GOCI(geostationary ocean color imager)是搭载在全球第一颗对地静止卫星COMS(communication ocean and meteorological satellite)上的主要传感器,由韩国海洋卫星中心（KOSC）发射,其高观测频次(8景观测数据/天)使生物地球化学参数的日变化监测成为可能。KOSC研发了GDPS (GOCI data processing system)软件专门用于GOCI数据处理,包括大气校正。到目前为止已为全球用户免费提供GDPS1.1, GDPS1.2, GDPS1.3, GDPS1.4, GDPS1.4.1, GDPS2.0六个版本。应用QA Score评价体系对于GDPS1.2, GDPS1.3, GDPS1.4.1, GDPS2.0四个版本在黄海海域处理得到的GOCI遥感反射比光谱数据的质量进行了评比。结果发现GDPS1.2的R_rs数据被视为无效的数据量明显大于GDPS1.3, GDPS1.4.1和GDPS2.0的处理结果;GDPS2.0的R_rs数据QA得分情况要差于GDPS1.2,GDPS1.3和GDPS1.4.1;GDPS1.3和GDPS1.4.1的数据处理结果基本相同,这与GDPS1.4在GDPS1.3的基础上只进行了软件模块化优化处理且修复了一些小问题的结果相吻合。基于该研究,黄海海域使用GOCI R_rs数据时,如果R_rs波段比是首要考虑因素（如反演叶绿素a浓度）且对有效数据数量要求不高,可以使用GDPS1.2版本进行大气校正;如果更关心的是某个波段R_rs值,则使用GDPS2.0进行大气校正更合适。     

基于辐射传输模型的环境一号卫星CCD相机的水体大气校正方法研究

水体大气校正问题是开展我国环境一号卫星水色遥感定量化应用的关键。针对环境卫星CCD相机的特点,以水气耦合的辐射传输模型构建大气校正参数查找表,研究以地面气象数据辅助的逐像元水体大气校正方法,实现水体离水反射率和遥感反射比的反演。以现场测量数据和MODIS数据为参考进行水体大气校正效果验证,研究发现CCD相机的反演结果在蓝、绿波段的精度较高而红、近红的反演结果系统偏大。研究结果还表明气溶胶模型是影响水体大气校正精度的重要因素。     

基于暗像元的Hyperion高光谱影像大气校正

大气是影响遥感定量分析与应用的重要因素。该文利用暗像元大气校正算法,在IDL平台下,从Hyperion传感器的可见光-近红外波段逐通道提取大气光学厚度信息,并利用该数据实现对Hyperion数据大气校正的目的。研究结果表明,大气光学厚度随着通道中心波长的增加而减小,即与中心波长成负相关。光学厚度与中心波长的最佳经验模型为线性模型,模型的回归系数为0.912 3。通过分析校正前后的水体光谱曲线可知,大气的衰减作用使得卫星遥感信号不能正确表现自然水体的表观光学特性和内在光学特性,且对水体样本层次变化不敏感。在蓝绿波段,大气对光谱数据的污染最为严重,该波段的光谱特征与自然水体的理论光学特性完全相背离。由大气光学厚度光谱特性和自然水体光学特性可知,经过"暗像元"算法校正过的影像数据的质量得到显著改善。在缺少同步大气垂直剖面参数的情况下,暗像元算法将是Hyperion数据一种行之有效的大气效应消除方法。     

利用MODIS图像反演中国近海海域的气溶胶光学特性

针对中国近海海域的水体大多是混浊水体和其上空有较多吸收性气溶胶的情况,提出了适合反演该区域上空气溶胶光学特性的新算法.该算法利用多个查找表和基于经验得到下垫而为等效干净水体的晴空图像,采用插值方法实现了对中国近海海域上空气溶胶光学特性的反演.经过在东山岛地区同地面同步观测多次实验对比,结果发现该算法可行且具有较高的精度;并以渤海湾地区为例,进行了初步的反演应用研究.该算法不仅能为我国海洋和风云系列卫星资料的大气校正研究提供相关的技术基础,还可以直接利用刚发射的FY-3卫星上的CMODIS数据来反演近海海域的气溶胶光学特性.     

浑浊二类水体的高分四号卫星大气校正效果分析

高分四号卫星是我国首颗高空间分辨率地球静止卫星,在浑浊二类水体的遥感定量监测方面应用潜力很大。为评价高分四号多光谱数据经大气校正后水体反射率的精度,以太湖为研究区,使用同步MODIS数据辅助的Gordon单次散射改进算法,对2016年7月21日和2016年8月17日两景高分四号多光谱数据进行大气校正,并通过与地面同步实测光谱数据、以及地球静止水色卫星GOCI数据大气校正结果的协同比对,验证高分四号多光谱数据的大气校正效果,为该卫星产品的水色遥感应用提供借鉴和参考。结果表明,红光B4波段校正精度最高,平均绝对误差(MAPE)为10.71%;绿光B3波段校正精度次高,MAPE为13.21%;近红外B5波段校正精度次低,MAPE为33.06%;蓝光B2波段校正精度最低,MAPE为53.55%。其中B3,B4和B5波段校正精度高于GOCI,主要原因在于高分四号的空间分辨率远高于GOCI,混合像元导致的精度误差相对较小,充分显示了高分四号作为一颗高空间分辨率地球静止卫星在水色遥感方面的优势;而B2波段低于GOCI,表明高分四号的蓝光波段尚有改进空间,今后有必要对该波段进行重新定标等处理;在未得到有效处理的情况下,水色遥感应用应尽量避开该波段。总体而言,高分四号多光谱数据校正精度较高,可以较好的应用于内陆二类浑浊水体的定量遥感监测。     

基于珠海一号高光谱卫星的巢湖叶绿素a浓度反演

叶绿素a是重要的水质参数,可以衡量水体的富营养化程度。遥感技术可以实时、快速、大范围地获取水体中叶绿素a的浓度与分布,对于水生态环境的评价及治理具有重要意义。内陆水体的光谱特征复杂,宽波段的多光谱遥感难以精确获取水体的光谱信息。国产珠海一号高光谱卫星因其光谱分辨率高,波段多等优势在内陆湖泊的遥感监测中具有广阔的应用前景。基于珠海一号高光谱数据,充分发挥其高光谱分辨率的优势,对巢湖的叶绿素a浓度进行反演,从影像中提取实测点处的遥感反射率曲线,筛选具有显著光谱特征的波段,并以OIF指数衡量不同波段组合获取水体组分信息的能力,以此构建与实测叶绿素a浓度相关性较高的波段组合。结果表明珠海一号OHS-2A星影像的14,16和19波段所构建的三波段模型[R_rs(700 nm)-1-R_rs(670 nm)-1]×R_rs(746 nm)在巢湖的叶绿素a浓度反演中取得了较高的精度,相对误差和均方根误差分别为19.97%和10.85 mg·m-3。由模型反演巢湖2019年5月10日的叶绿素a浓度空间分布图可知,叶绿素a浓度自东向西呈上升趋势,全湖南部和东北部的叶绿素a浓度较低,西巢湖的北部叶绿素a浓度最高。西巢湖的整体叶绿素a浓度是全湖最高的,尤其是其北部水域,水质情况较差,已经出现了一定面积的水华,其主要原因在于该地区紧邻合肥市,人类活动强烈,污水废水排放量大。珠海一号高光谱卫星对于内陆湖泊的水质反演具有一定的优势,但也存在着数据处理困难,波段利用率低,反演模型普适性差等局限,今后仍需借助珠海一号高光谱数据开展更多的湖泊遥感研究,不断提出高光谱遥感影像处理的新方法,提高反演模型的精度与普适性,充分挖掘数据源的潜力,使其更好地服务于水质的遥感监测工作。     

基于振动拉曼散射的差分水Ring效应系数卷积计算模型

利用被动差分吸收光谱算法反演水体上方尤其是海洋上方的大气痕量气体浓度时, 水体的振动拉曼散射导致对太阳光谱中夫琅禾费线的填充.若不考虑这种类似大气Ring效应的水Ring效应, 会直接影响反演精度. 参考OMI传感器对大气Ring效应校正的卷积算法, 针对痕量气体OClO的反演, 利用经过大气消光计算后的太阳 360–400 nm入射光谱和对应波段的水体后向振动拉曼散射系数,通过卷积差分计算,得到了差分水 Ring效应系数. 与Vasilkov模型计算得到的结果比较,二者的相关系数R 达到0.9665. 关键词： 水Ring效应 振动拉曼散射 卷积 被动差分吸收光谱算法     

春季辽东湾静止轨道海洋水色遥感产品的真实性检验

静止轨道海洋水色成像仪(GOCI)拥有高时间分辨率(1 h)和高空间分辨率(500 m×500 m)的观测优势。为了保证GOCI应用的可靠性,对其遥感产品进行检验极为重要。利用辽东湾春季航次观测数据,对4种二类水体大气校正算法[Korea Ocean Satellite Center(KOSC)校正算法、management unit mathematics models(MUMM)校正算法、紫外(UV)校正算法和近红外(NIR)校正算法]获得的GOCI遥感反射率产品及GOCI标准叶绿素浓度、悬浮物浓度遥感产品进行了真实性检验,并探讨了不同观测时相的稳定性。结果表明:KOSC算法在辽东湾具有最高的校正精度,各波段遥感反射率平均绝对百分比误差(APD)为27.16%(412 nm)、16.03%(443 nm)、13.73%(490 nm)、15.99%(555 nm)、12.83%(660 nm)、12.35%(680 nm)、27.68%(745 nm)、42.81%(865 nm);叶绿素浓度、悬浮物浓度产品的平均绝对百分比误差分别为29.75%和26.40%。相比于临近中午观测时的结果,GOCI早上和下午观测时反演的结果(包括遥感反射率、叶绿素浓度、悬浮物浓度)与实测值偏差显著增大。     

利用MODIS数据进行QuickBird-2卫星海岸带图像大气校正研究

大气校正是遥感信息定量化过程的一个重要环节,而在大气校正中起关键作用的是气溶胶光学厚度,气溶胶的模式和大气漫射透过率;但在浑浊的水体上空,这些参量很难用卫星图像反演得到,从而提出了基于同步MODIS数据辅助QuickBird-2卫星图像进行海岸带大气校正算法,该方法由MODIS图像的水体像元反演出混浊水域上空气溶胶光学特性,与MODIS气溶胶产品相比相对误差小于10%;同时,借助6S辐射传输模型,并考虑了高分辨率图像临近像元效应,对QuickBird-2卫星海岸带图像进行大气校正.给出了我国沿海地区QuickBird-2卫星图像大气校正的结果,并对反演误差进行了分析.     

海洋水色水温扫描仪精确大气漫射透射比计算

海洋水色水温扫描仪(COCTS)是中国海洋水色系列卫星上的主遥感器,主要用于探测我国及全球部分海域的海洋水色和水温环境信息.大气漫射透射比计算是COCTS大气校正的必需过程,直接影响COCTS大气校正和水色信息反演的精度.提出了基于加倍法解大气-海洋耦合矢量辐射传输方程的大气漫射透射比精确计算方法,通过与SeaWiFS精确大气漫射透射比查找表计算结果的比较,结果表明计算相对误差小于1.5%,而当观测天顶角小于60°时,计算相对误差小于0.5%,可以用来生成COCTS的精确大气漫射透射比查找表.在此基础上,生成了专门针对COCTS的精确大气漫射透射比查找表.     

Gravitational quasi-normal modes of static R~2 Anti-de Sitter black holes

In this paper, we study the gravitational quasi-normal modes(QNMs) for a static R~2 black hole(BH) in Anti-de Sitter(AdS) spacetime. The corresponding master equation of odd parity is derived and the QNMs are evaluated by the Horowitz and Hubeny method. Meanwhile the stability of such BH is also discussed through the temporal evolution of the perturbation field. Here we mainly consider the coefficient λ, which is related to the radius of AdS black hole, on the QNMs of the R~2 AdS BH. The results show that the Re(ω) and |Im(ω)| of the QNMs increase together as |λ| increases for a given angular momentum number l. That indicates with a larger value of |λ| the corresponding R~2 AdS BH returns to stable much more quickly. The dynamic evolution of the perturbation field is consistent with the results derived by the Horowitz and Hubeny method. Since in the conformal field theory the QNMs can reflect its approach to equilibrium, so our related results could be referential to studies of the AdS/CFT conjecture. The relationship between λ and the properties of the static R~2 BH might be helpful for the development of R~2 gravitational theory.     

Jacobi矩阵特征值反问题

研究如下一类Jacobi矩阵特征值反问题:问题IEP:给定两个互异实数λ,μ(λ<μ)和两个n维非零实向量x,y,求n阶Jacobi矩阵J,使得(λ,x),(μ,y)分别恰是J的第i,j(i≠j)个特征对。还分析了Jacobi矩阵的特征性质,给出了一个特征对恰是Jacobi矩阵J的第i个特征对的充分必要条件,由此导出了问题IEP有解的充分必要条件。     

Quantum reflection of a Bose-Einstein condensate with a dark soliton from a step potential

We study dynamical behaviors of a Bose-Einstein condensate (BEC) containing a dark soliton reflected from potential wells and potential barriers, respectively. The orientation angle of the dark soliton and the width of the potential change play key roles on the reflection probability R_s. Variation of the reflection probability with respect to the orientation angle θ of the dark soliton can be well described by a cosine function R_s~cos[λ(θ-π/2)], where λ is a parameter determined by the width of the potential change. There are two characteristic lengths which determine the reflection properties. The dependence of the reflection probability on the width of the potential change shows distinct characters for potential wells and potential barriers. The length of the dark soliton determines the sensitive width of potential wells, whereas for potential barriers, the decay length of the matter wave in the region of the barrier qualifies the sensitive width of the barrier. The time evolution of the density profiles of the system during the reflection process is studied to disclose the different behaviors of matter waves in the region of the potential variation.     

Ge-Sb-Se硫系玻璃的折射率和热光系数

Ge-Sb-Se硫系玻璃被认为是极佳的红外传输材料和有潜力的非线性光学材料.在光学设计中,玻璃的线性折射率(n)及其热光系数(ζ)是关键技术参数.以预测和调控Ge-Sb-Se玻璃的n和ζ为目的,考察了玻璃的n,ζ,密度(d)和体积膨胀系数(β)与化学参数dSe和拓扑网络结构参数r的内在联系.研究发现,玻璃的n随d的增加而增大;ζ随β的增大而近似线性减小;β随dSe的减小或r的增大而减小;当Ge含量固定时, d随dSe的减小或r的增大而增大,当Sb含量固定时, d在dSe=0时具有最小值.基于实测d和n,拟合获得了Ge, Sb和Se元素在2—12μm波段的摩尔折射度(R_i),分别为R_(Ge)=10.16—10.50 cm~3/mol,RSb=16.71—17.08 cm~3/mol和RSe=11.15—11.21 cm~3/mol,根据d和R_i计算得到的n与实测值的偏差小于1%.基于实测ζ和β,拟合得到了Ge, Sb和Se元素在2—12μm波段的摩尔折射度温度系数(φ_i),分别为φ_(Ge)=21.1—22.6 ppm/K,φ_(Sb)=7.2—8.4 ppm/K和φ_(Se)=90.2—94.2 ppm/K,根据β和φ_i计算得到的ζ与实测值的偏差小于6 ppm/K.     

Cu1-xHxZr2(PO4)3中Cu2+的EPR谱和局域结构研究

本文采用Cu²⁺斜方对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算了晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中Cu²⁺的EPR参量（g因子和超精细结构常数A因子）．计算结果表明,晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中[CuO₆]^10-基团的Cu-O键长分别为R_||≈0.241 nm,R_⊥≈0.215 nm,平面键角τ≈80.1°;由于对称性降低,中心金属离子基态²A_1g（θ）和²A_1g（ε）有一定程度混合,混合系数α≈0.995．所得EPR谱图的理论计算值与实验数据符合得很好．     

H3正三角形和H4正四面体结构的变分计算

采用改进排列通道量子力学(Modified Arrangement Channel Quantum Mechanics,简称MACQM)方法和变分法,计算了H₃体系正三角形和H₄体系的正四面体结构的能量曲线.当H₃体系原子核的间距R=1.74a₀,波函数变分参数α=1.03时,体系能量有最低值-1.58161 a.u.;当H₄体系原子核的间距R=1.60a₀,波函数变分参数α=1.07时,体系能量有最低值-2.28097 a.u.,这表明H₃体系的正三角形构型和H₄的正四面体结构是可以稳定存在的.     

基于BP-ANN和PLS的近红外光谱无损检测李果实品质的研究

可溶性固形物(SSC)和可滴定总酸(TA)含量是影响李果实品质的重要指标,经典的破坏性检测方法不适用于果实按品质分级,近红外光谱(NIRS)检测方法具有速度快、操作简便、可无损检测果实品质。为实现NIRS无损快速检测安哥诺李果实可溶性固形物和可滴定总酸含量,利用NIRS采集李果实的漫反射光谱,同时采用糖度计测定安哥诺李果实的SSC,采用滴定法测定了李果实TA含量,使用杠杆值和F概率值剔除异常样品,采用软件优化结合人工筛选光谱波段,使用了消除常数偏移量、减去一条直线、矢量归一化(SNV)、最大-最小归一化、多元散射校正(MSC)、一阶和二阶导数结合平滑处理、一阶导数结合减去一条直线和平滑处理、以及一阶导数结合SNV或MSC校正等光谱预处理方法,分别采用偏最小二乘法(PLS)和主成分分析结合反向传播人工神经网络(BP-ANN)建立李果实SSC、 TA的定量分析模型。结果表明,李果实SSC和TA的最佳PLS建模效果波段范围分别为4 000～8 852和4 605～6 523 cm^-1。SSC的PLS模型的最佳光谱预处理方法为MSC校正,最佳模型校正相关系数(R_...     

Electromagnetic coupling reduction in dual-band microstrip antenna array using ultra-compact single-negative electric metamaterials for MIMO application

In this paper, an ultra-compact single negative(SNG) electric waveguided metamaterial(WG-MTM) is first investigated and used to reduce the mutual coupling in E H planes of a dual-band microstrip antenna array. The proposed SNG electric WG-MTM unit cell is designed by etching two different symmetrical spiral lines on the ground, and has two stopbands operating at 1.86 GHz and 2.40 GHz. The circuit size is very compact, which is only λ_0/33.6 ×λ_0/15.1(where λ_0 is the wavelength at 1.86 GHz in free space). Taking advantage of the dual-stopband property of the proposed SNG electric WG-MTM, a dual-band microstrip antenna array operating at 1.86 GHz and 2.40 GHz with very low mutual coupling is designed by embedding a cross shaped array of the proposed SNG electric WG-MTM. The measured and simulated results of the designed dual-band antenna array are in good agreement with each other, indicating that the mutual coupling of the fabricated dual-band antenna array realizes 9.8/11.1 d B reductions in the H plane, 8.5/7.9 d B reductions in the E plane at1.86 GHz and 2.40 GHz, respectively. Besides, the distance of the antenna elements in the array is only 0.35 λ_0(where λ_0 is the wavelength at 1.86 GHz in free space). The proposed strategy is used for the first time to reduce the mutual coupling in E H planes of the dual-band microstrip antenna array by using ultra-compact SNG electric WG-MTM.     

Driven injection of a polymer into a spherical cavity: A Langevin dynamics simulation study

The injection of a self-avoiding flexible polymer into a spherical cavity under a driving force is studied by using Langevin dynamics simulation. For given polymer length (N) and driving force (f), the polymer can be completely injected into the cavity only when the radius of the cavity is larger than a transition radius (R_eC). The dependence of R_eC on N and f can be described by a scaling relation R_eC∝N^1/3f^-δ. The value of δ changes from 4/15 in the small f region to 1/6 in the moderate f region due to the screening of the excluded-volume interaction between monomers. We find the complete injection time (τ) decreases monotonously with increasing the cavity radius or decreasing the polymer length. The simulation results are in good agreement with the theoretical predictions from the free energy analysis and a simple kinetic model.