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 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 通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 合肥市农业行业首席工作室，安徽 合肥 230031
针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求，基于最优化反演框架，引入信息量和后验误差分析方法，讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度（DFS）的观测角度依赖性，给出了气溶胶和地表参数的后验误差。在此基础上，分析了气溶胶和地表参数的DFS随光学厚度（AOD）和地表反射率的变化趋势。研究表明：1）不同的观测几何下，气溶胶参数总的DFS有很大差异，反演气溶胶参数的最优散射角范围是140°～180°；2）任意观测角度，细粒子为主的细模柱浓度，粗粒子为主的气溶胶柱浓度和能被反演出来，谱分布部分参数以及折射指数部分参数在大散射角能被反演获得；3）对不同AOD和地表反射率下参数的DFS分析，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。
偏振扫描大气校正仪（PSAC） 偏振遥感 短波红外 气溶胶 信息量分析 最优估计反演 polarized scanning atmospheric corrector（PSAC） polarization remote sensing shortwave infrared aerosol information analysis optimal estimation inversion
合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心, 省部共建现代显示技术国家重点实验室培育基地, 安徽 合肥 230009
为评估从偏振氧 A 带光谱中提取的气溶胶垂直剖面的信息量及提高光谱分辨率对偏振测量的气溶胶垂直剖面信息的影响, 采用线性化矢量辐射传输模型 (UNL-VRTM), 对氧 A 波段线偏振度 (DoLP) 星载测量中气溶胶垂直剖面的信息量及不同观测条件和光谱分辨率下 DoLP 的气溶胶峰高信息量变化的影响因素进行分析。研究结果表明, DoLP 所包含的气溶胶峰高的信息比辐射度更多, 辐射度的信号自由度 (DFS) 最高为 0.49, 而 DoLP 的 DFS 为 0.76; 且随着光谱分辨率的提高, 气溶胶峰高信息量增加, 对表面反射率、观测几何以及先验误差的依赖大大降低。
偏振 气溶胶垂直剖面反演 信息量分析 光谱分辨率 polarization retrieval of aerosol vertical profile information analysis spectral resolution 大气与环境光学学报
2022, 17(3): 360
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
为了提高无人机侦察识别能力, 提出基于小波变换方法的无人机载光电与SAR的图像融合技术。经时间配准算法生成图像配准源, 采用SIFT算法提取图像特征点, BBF算法计算生成匹配点集, 依据匹配点集计算图像间透视变换模型完成图像配准, 利用小波变换算法实现配准图像融合。经实验验证以及利用Matlab分析图像灰度直方图和计算信息量, 结果表明: 融合图像保留了光电图像95.7%的细节(熵), 相比于光电图像平均梯度提高了1.52倍, 增强了光电图像目标区对比度, 降低了随机性噪点; 融合图像相比于SAR图像信息量提高了1.44倍。
复合侦察 图像融合 图像信息量分析 complex reconnaissance image fusion image information analysis
