1 中国科学院空天信息创新研究院国家环境保护卫星遥感重点实验室, 北京 100101
2 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, 安徽 合肥 230031
3 航天东方红卫星有限公司, 北京 100094
4 安徽师范大学地理与旅游学院, 安徽 芜湖 241003
5 中国科学院大学, 北京 100049
为探究多角度偏振在紫外波段对气溶胶层高 (ALH) 的探测能力，在不同的观测几何、气溶胶和地表类型等条件下系统评估了多角度偏振在紫外波段的ALH反演信息量。基于最优估计理论和信息量分析方法，分析了紫外波段365 nm和388 nm两个通道模拟仿真数据对ALH的灵敏度，并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。研究结果表明：(1) 多角度偏振观测可有效提高ALH反演的信息量。(2) 多角度卫星观测信息量随观测角度个数的增加显著提升，当反演中使用的角度数增加到5个时，ALH的信号自由度 (DFS) 提升了0.4以上。(3) 添加388 nm波段偏振观测或365 nm波段强度观测这两种方案均能提升ALH的DFS。但相对而言，偏振观测方案受气溶胶模型误差影响更小，能更好地提升ALH反演的信息量，尤其是改善了低气溶胶光学厚度 (AOD) 条件下的ALH反演。
气溶胶边界层高度 最优化估计反演 信息量分析 后验误差 aerosol layer height optimal estimation inversion information content analysis posteriori error 大气与环境光学学报
2023, 18(4): 357
1 安徽师范大学地理与旅游学院，安徽 芜湖 241000
2 中国科学院空天信息创新研究院国家环境保护卫星遥感重点实验室，北京 100101
3 中国科学院大学，北京 100049
4 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，安徽 合肥 230031
5 昆明学院信息工程学院，云南 昆明 650214
为探究高精度偏振扫描仪（POSP）在偏振交火模式下紫外波段对气溶胶层高（ALH）的探测能力，基于最优估计理论和信息量分析方法，分析了紫外和近紫外波段模拟仿真数据对ALH的灵敏度，并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。研究结果表明：拓展的紫外波段是卫星遥感ALH反演的重要信息源，进一步增加380 nm偏振探测后，ALH的信息自由度（DFS）提高了0.06~0.26，同时后验误差降低了5~30个百分点；联合近紫外410 nm探测信息后，ALH反演后验误差额外降低了7~10个百分点，尤其增加了标高H较低时ALH的反演信息量；观测信息对标高的敏感度随着卫星观测散射角的增大而逐渐降低；粗模态主导的气溶胶、裸土地表相较细模态主导的气溶胶、植被地表来说提供的ALH信息量更少。总体来说，虽然ALH信息量受到气溶胶类型影响表现出了一些差异，但是不同气溶胶类型间ALH信息量受地表类型和偏振测量等的影响通常是相似的。
大气光学 偏振扫描仪 气溶胶层高 偏振遥感 信息量分析
1 河南科技大学农业装备工程学院, 河南 洛阳 471003
2 中国兵器工业集团江苏北方湖光光电有限公司, 江苏 无锡 214035
3 中国科学院空天信息创新研究院, 国家环境保护卫星遥感重点实验室, 北京 100101
偏振探测是提高气溶胶卫星遥感能力的重要途径。 作为目前全球重要的偏振数据源, 我国高分五号卫星搭载的多角度偏振探测仪(DPC)能够测量不同的偏振量, 包括Stokes矢量偏振分量、 偏振辐亮度(Lp)和线偏振度(DOLP)。 各偏振量所包含的有效信息和测量误差不同, 进而影响气溶胶参数的反演精度。 针对此, 在最优估计反演框架下, 利用信号自由度(DFS)和后验误差定量化分析了各偏振量对气溶胶参数反演的影响, 为后续DPC气溶胶算法开发提供参考。 研究结果表明: Stokes矢量包含的信息量最高, 其次是线偏振度和偏振辐亮度, 相应的气溶胶总DFS分别为7.5, 6.1和5.2; 采用不包含偏振方向信息的LP反演时, 复折射指数虚部和粒子谱有效方差的信息量比采用Stokes矢量和DOLP反演时显著下降, 表明这两个参数对偏振方向和测量误差敏感, 增加偏振方向信息和降低测量误差能够有效提高这两个参数的可反演性; 偏振方向的探测对提高气溶胶遥感能力有重要价值, 采用LP和DOLP反演时, 气溶胶各参数的后验误差比采用Stokes矢量反演分别增加67.6%和65.5%, 其中细模态体积柱浓度和粒子谱有效半径受到的影响最大; 在全部气溶胶参数中, 复折射指数实部后验误差最小, 虚部的反演不确定性最大。 总体来说, 细模态气溶胶的三个参数(体积柱浓度、 复折射指数实部和粒子谱分布有效半径)在三种偏振量反演情况下平均DFS均大于0.85, 能够较好的通过DPC观测反演得到, 而粗模态气溶胶反演与气溶胶类型有关, 参数反演不确定性较大。
高分五号 偏振遥感 气溶胶 信息量分析 最优估计反演 Gaofen-5 Polarimetric remote sensing Aerosol Information content analysis Optimal estimation inversion 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2212
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230031
3 安徽理工大学 电气与信息工程学院,安徽 淮南 232001
4 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230022
机载红外高分辨率干涉光谱仪(HIS)是遥感大气信息的大气红外背景辐射测量装置。基于HIS红外高光谱大气数据, 对大气温度和主要大气吸收气体进行了敏感性分析; 并通过引入信息容量的概念, 利用一维变分方法, 对HIS测量装置遥感探测大气参数的能力进行评估, 定量描述了HIS测量的红外光谱反演大气温度和水汽的信息容量、自由度和垂直分辨率等信息, 其中温度、水汽的信息容量分别为49.5、25.2; 自由度分别为10.5、5.6, 温度的平均垂直分辨率为2.2 km, 水汽的垂直分辨率为2 km; 讨论了HIS的反演精度与仪器测量误差之间的关系, 获取了大气温湿廓线的最小可探测精度。
机载 红外高分辨率光谱 大气参数 信息容量 探测精度 airborne infrared high-resolution spectral atmospheric parameter information content detecting accuracy 红外与激光工程
2019, 48(11): 1104004
1 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海 200241
2 华东师范大学地理科学学院, 上海 200241
3 中国气象局气象卫星用户办公室, 上海 200030
4 上海市气象局, 上海 200030
针对中国第二代静止气象卫星风云四号(FY-4A)的干涉式大气垂直探测仪(GIIRS), 从信息容量的角度, 运用分步迭代法, 以及精确型辐射传输模式LBLRTM, 进行温度探测通道优选试验。计算得到在全球范围反演温度廓线的56个优选通道以及FY-4A探测范围的58个优选通道, 所选通道自身信息容量较高, 相互之间相关性小, 可应用于大气温度廓线反演和数据同化研究。
风云四号A 干涉式大气垂直探测仪 通道优选 红外高光谱 信息容量 FY-4A interferometric atmospheric vertical detector channel selection infrared hyperspectral information content
1 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北 武汉430079
2 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉430079
光谱相似性测度是高光谱遥感影像定量化分析和精细地物直接识别的基础, 光谱特征的选择和刻画方式是光谱相似性测度的关键。 研究表明, 利用光谱的单一特征无法全面反应地物光谱间的相似性, 光谱识别时需要综合考虑光谱的多种特征。 本文在几何距离、 相关系数和相对熵的基础上提出了一种结合多种光谱特征的新型光谱相似性测度, 即光谱泛相似测度（spectral pan-similarity measure, SPM）。 在进行光谱相似性分析时, SPM综合考虑光谱矢量大小、 光谱曲线形状和光谱信息量三种光谱特征信息。 基于美国地质调查局矿物光谱库和机载OMIS高光谱遥感影像进行试验, 结果表明相对只考虑一种或两种特征的光谱相似性测度, SPM具有更强的光谱判别能力和更小的光谱识别不确定性。
高光谱遥感 光谱相似性测度 光谱泛相似测度 特征融合 光谱信息量 Hyperspectral remote sensing Spectral similarity measure Spectral pan-similarity measure (SPM) Features fusion Spectral information content 光谱学与光谱分析
2011, 31(8): 2166
浙江师范大学 信息光学研究所, 浙江 金华 321004
本文从信息论的角度研究了数字全息信息量与记录光路的关系，证明了同轴傅里叶变换全息是实现全息信息量最大记录的光路。同时提出了一种新的简化相移数字全息显微技术，本技术采用四分之一波片作为相移器，结合计算机模拟原参考光，只需进行一次相移，拍摄两次全息图和一次物光强度分布图就可以有效的消除数字全息再现像中的零级像和共轭像。将新的相移技术与同轴无透镜傅里叶变换全息相结合，简化了相移步骤，实现了数字全息再现实像最高像素输出，从而提高了数字全息再现像分辨力。
全息 信息量 数字全息显微 相移技术 holography information content digital holographic microscopy phase-shifting technique
研究了反常色散介质中脉冲形变对超光速群速度的影响, 发现即使光脉冲完全不产生形变群速度仍会超过真空中的光速。但波包的群速度并不等同于信号的传输速度, 采用信息论方法, 定义了信号的有效传输速度, 并用于解释WKD (Wang, Kuzmich, Dogariu)实验。通过计算入射光与出射光信号所携带的信息量, 发现由于光的波动衍射及光子散粒噪声的影响, 出射光所携带的信息量会损失, 使得光信号的有效传播速度不会超过真空中的光速。
量子光学 光本性的理论 超光速群速度 光信号携带的信息量 信号的有效传播速度
1 浙江师范大学信息光学研究所,浙江,金华,321004
2 温州师范学院物理与电子信息科学系,浙江,温州,325003
3 清华大学精密仪器与机械学系,北京,100084
从人眼的双目视觉理论出发，研究了在双眼所能观察的视觉空间内，三维物体的信息量、全息图的信息量以及它们之间的关系问题，并给出了具体的计算方法及结果，为全息图信息压缩提供了理论依据和压缩途径。
信息处理技术 数字全息显示 三维物体信息量 全息图信息量
