第18卷第5期强激光与粒子束Vol.18,No.5 2006年5月H IGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS May,2006文章编号:1001-4322(2006)05-0765-04
差分吸收激光雷达测量NO2浓度的实验研究*李国会,叶一东,向汝建,陈天江,郑为民,雒仲祥,何忠武,胡晓阳
(中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900)
摘要:介绍了差分吸收激光雷达测量大气中物质成份及浓度的测量原理,并利用差分吸收激光雷达测量了3.5km内NO2的浓度分布,测量结果表明,使用双通道可调谐的T i:Sapphire激光器的一组波长(448.2
nm和446.8nm)可以获得比较精确的N O2的浓度随距离的分布。
关键词:差分吸收激光雷达;调谐;T i:Sapphire激光器
中图分类号:T N958.98文献标识码:A
采用差分吸收激光雷达(DIAL)测量气体成分和浓度的方法首先是由Scho tland提出来的[1-2],近年来,随着激光技术的不断发展,该测量方法也取得了较大的进展。由于差分吸收激光雷达具有探测灵敏度高、空间和时间分辨能力强等独特的优点,被广泛的应用在大气、海洋、陆地及其目标的遥感探测中。目前,在城市空气质量测量中较广泛的采用该方法[3-6]。在实验中,我们选择了双通道可调谐的Ti:Sapphire激光器的一组波长对大气中的NO2的浓度进行了测量,获得了有价值的实验数据。
1测量原理
差分吸收激光雷达的探测机理是被探测气体对激光束能量的吸收。气体组分对某些波长激光的选择性吸收是由原子、分子内部能级的固有特性所决定的,因此,借助这种选择性吸收可以辨认被探测气体的组分及浓度。不同的物质,对不同波长激光的选择性吸收的程度是不一样的,利用这一性质,选择两束波长相近的激光,其中一束激光的波长选在被探测组分的吸收峰的中心,使其受到最大的吸收,该波长记为K on,另一束激光的波长选在吸收峰的边缘,使其受到的吸收尽可能小,或者不吸收,该波长记为K off。针对这两个波长,其相应的激光雷达方程可写为[3,7]
P(K on,R)=K(K on)
R2
B(R,K on)exp{-2[Q R0[A0(K on,R)+N g(R)R g(K on)]d R c}(1)
P(K off,R)=K(K off)
R2
B(R,K off)ex p{-2[Q R0[A0(K off,R)+N g(R)R g(K off)]d R c}(2)式中:K表示激光雷达常数;R表示被探测组分的高度或距离;B(R,K)表示散射系数;A0(K,R)表示除被探测组分吸收以外的所有大气物质的消光系数,它包括了大气气溶胶的消光和所有大气分子的散射;N g(R)R g K表示被探测组分吸收的部分,其中N g(R)表示被探测组分密度随高度的分布,R g(K)为被探测组分的吸收系数,它是波长K的敏感函数。
将(1),(2)两式相除,得
P(K on,R) P(K off,R)=
K(K on)
K(K off)
ex p{-2Q R0N g(R)[(R g(K on)-R g(K off)]d R c}(3)
由此可求得被探测组分随高度或距离的分布,即
N g(R)=
1
2[R g(K on)-R g(K off)]d R
d
d R
[ln
P(K off,R)
P(K off,R)
+ln
K(K on,R)
K(K off,R)
](4)
由此可知,只要知道了K on,K off这两个通道的回波信号的功率比,以及这两波长的吸收截面差,就可以求出
被探测组分的浓度或成分。当然,这里作了近似考虑,即ln K(K on,R)
K(K off,R)
=0。图1中给出了激光雷达的探测原理
框图。
*收稿日期:2005-12-07;修订日期:2006-04-28
基金项目:934工程资助课题
作者简介:李国会(1977)),男,学士,助工,从事激光技术研究;guoh ui-1@https://www.doczj.com/doc/2615930022.html,。
Fig.1 Sch ematic figu re of lidar d etection
图1 激光雷达的探测原理框图
2
实验装置
Fig.2 figure of receiving and launching system s 图2 收发系统图
该激光雷达系统安装在载重汽车上,它可以
在静止情况下对大气进行全天候测量。汽车车厢
分成操作舱、仪器舱和辅助舱3个舱段,其中辅助
舱与其余两个舱段完全隔开。
仪器舱是整个系统的核心舱段,它集中了收
发系统的主要设备。在测量NO 2浓度的实验中,
仪器舱段收发系统示意图如图2所示。T i:Sap -
phire 激光器11发射两束波长为K on 和K off 光束,
经输出镜8及输出孔径为500mm 的扫描器1传
输到大气中。大气物质的后向散射光同样经由扫
描器、望远镜主镜13以及次镜5和镜子转换器
12后进入焦点装置7中。进入焦点装置7的后
向散射信号首先经滤光片进行滤光,随后依次经
过缩束组合镜、光阑、扩束器、滤波器以及缩束镜后,最终进入光电倍增管中。利用激光雷达软件进行数据采集,经处理之后便可输出测量结果。
3 测量结果与分析
2004年我们利用车载激光雷达系统测量了N O 2的浓度。实验中,激光雷达的工作方式为短波-差分吸收激光雷达,采用共孔径收发系统,探测方向为东南方向,探测距离大约为3km,探测高度为0.5~0.7km 。我们选择的T i:Sapphire 激光器两通道的工作波长为K on =448.2nm 和K off =446.8nm ,微分吸收截面$R = 5.2@10-5Pa -1cm -1
。图3给出了一组测量结果,纵坐标为相对回光强度和NO 2的体积分数,从曲线图可以看出,总是在0.5km 左右的距离才能探测到NO 2,而在3.5km 左右以后基本上没有NO 2,这是由激光雷达系统的探测能力所决定的,这跟我们的设计指标是相符的。在2.0~2.5km(高度为1.0~ 1.2km)
距离上有天然766强激光与粒子束第18卷
767第5期李国会等:差分吸收激光雷达测量N O2浓度的实验研究
Fig.4 Curves of echo signal an d su bstan ce con centration
图4 回波信号曲线和浓度曲线
的大气气溶胶云层,这制约着探测距离;在1.0~1.5km (高度为0.5~0.7km)有短暂的云层活动,它们的存在时间15~20min 。在探测路径上,随着距离的增加,回光信号越来越弱,所以信号曲线呈下降趋势,同时曲线起伏不定,这主要是由于探测路径上大气物质分布存在差异,同时与探测器本身的噪声以及背景噪声等也有一定的关系。
4 结 论
不论是直接采集得到的数据曲线还是处理后的曲线都跟光学理论相符合,更重要的是实际结果验证了该差分吸收激光雷达系统具有测量NO 2气全浓度的能力,其有效性,可靠性及其精度等是我们下一步的研究重点。如果提高光路的传输效率以及探测器的灵敏度或者激光的发射功率,其探测能力可进一步提高。致谢 感谢季云松、田英华、颜红、廖原、马立斌、李建民等在工作中提供的帮助与支持。
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Experiment study of NO 2concentration measurement
with difference absorption lidar
L I G uo -hui, Y E Y-i dong, XIA N G Ru -jian, CH EN T ian -jiang
ZH EN G We-i min, L U O Z ho ng -x iang, HE Zhong -wu, H U Xiao -yang
(I nstitute of A p p lied Electr onics ,CA EP,P.O.Box 919-1012,M iany ang 621900,China)
Abstract: M easur ement principle of ingr edient and co ncentrat ion o f matt er wit h difference abso rptio n lida r (DIA L )is intro -duced.T he distr ibution of N O 2concentr atio n w ithin 3.5km rang e is measured wit h the DIA L.T he result show s that v ery accu -r ate concentr ation -distance distr ibution of NO 2can be acquired by use of tw o wav elength (448.2nm and 446.8nm)of wav elength tunable T i:sapphir e laser .
Key words: Difference absor ption lidar (DI AL ); Wav elength tunable; T i:sapphire laser 768强激光与粒子束第18卷
4 雷达干涉测量原理与应用 ? INSAR基本原理 相位关系+空间关系 ? 雷达波的相位信息的准确提取是决定干涉测量精度的主要因素? 数据处理流程 INSAR 影像对输入基线估算 去除平地效应高程计算影像配准 干涉成像噪声滤除 相位解缠 ???INSAR数据处理的特点 ? 复数据处理 海量数据 干涉图与一般景物影像不同 处理流程与一般遥感影像处理不同 INSAR数据处理的要求 ? 自动化 ? 高精度 ? 海量数据处理 INSAR数据处理的关键
? 相位信息 ? 空间参数 主要内容 §4.1 雷达干涉测量概述 §4.2 复数影像配准 §4.3 干涉图生成与相位噪声滤波§4.4 相位解缠 §4.5 InSAR发展与应用 4.2 复数影像配准 本节要点 本节系统地论述INSAR复数影像精确配准的重要性,研究配准精度对于干涉图质量的影响,对INSAR数据配准方法发展的现状进行评述,分析存在的问题;然后详细论述从粗到细的影像匹配策略和实施方案,以及最小二乘匹配方法在INSAR数据配准中的应用等。 主要内容 1 影像配准的基本原理 2 干涉图质量评估与配准精度 3 INSAR复数影像配准方法概述 4 幅度影像的从粗到细匹配策略 5 幅度影像相关系数用于精确匹配 6 相干性测度用于精确配准
影像配准的基本原理 配准问题的提出 ? 在遥感影像的集成应用中,包括数据融合、变化检测和重复轨道干涉成像等,均首先需要解决来自不同传感器或者不同时相的影像高精度快速配准的问题 ? 在多源数据综合处理的过程中,影像配准往往是一个瓶颈,制约整个数据处理自动化的实现 ? 由重复轨道获得的两幅复数SAR影像,欲得到准确的干涉相位,必须精确地配准。理论上,配准精度需要达到子像素级(1/10像素 INSAR数据配准问题的困难 ? INSAR影像对是单视数的复数影像,也就是未经任何辐射分辨率改善措施的影像,纹理模糊,还有斑点噪声的影响,要达到这样的要求并非易事 ? 单视数复数影像的高精度自动配准,无法用人工方法配准 ? 自动配准比光学影像之间的配准要困难得多,其配准的实施流程比较复杂 影像配准的一般步骤
[文章编号]100124683(2004)042410209 [收稿日期]2003208208;[修定日期]2004208206。 [项目类别]地震科学联合基金(102096)及国家自然科学基金(40374013)联合资助。 [作者简介]马超,男,1967年生,太原理工大学讲师,中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在职博士生。星载合成孔径雷达差分干涉测量(D 2I nSAR) 技术在形变监测中的应用概述 马 超 1),2) 单新建1)1)(中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京德外祁家豁子 100029) 2)(太原理工大学,太原 030024)摘要 本文综述了地球表面形变的主要类型(包括开采沉陷、地表沉降、地壳运动、地震形 变、火山运动、冰川运动及山体滑坡等)及其在我国的分布状况,结合合成孔径雷达干涉测量(包括InS AR 及D 2InS AR ,统称InS AR 技术)的技术原理及特点,介绍了国内外InS AR 技术近年来在形变监测领域的应用与发展。通过与传统形变监测及G PS 监测技术的对比后指出,由于InS AR 特有的技术特点,使其在各类形变监测应用中具有传统方法无可比拟的技术优势,必将对形变监测的发展起到极大的推动作用。 关键词: 合成孔径雷达 干涉合成孔径雷达 差分干涉合成孔径雷达 形变监测 [中图分类号]P315 [文献标识码]A 1 I nSAR 技术的发展 S AR 干涉测量(InS AR )以S AR 复数据所承载的相位信息为信息源,作为一项地表三维和变化信息获取技术,其研究始于上世纪50年代。1946年,Ryle 和Vonberg 构造了类似Michels on 2M orley 干涉仪产生的无线电波,并用于一些新的宇宙电波的定位(张红,2002)。1969年,InS AR 技术首次应用于对金星表面测量(R ogers and Ingalls ,1969),1972年同样的技术用于月球表面的测量(Z isk ,1972)。G raham (1974)首次提出用InS AR 技术来制图的构想并用机载数据实现了能满足1:25万地形图要求的高程数据。1988年,星载数据获得实用性实验结果(G oldstein and Z ebker ,1988)。 早期的InS AR 系统主要是机载系统。由于机载系统的不稳定性及数据获取能力的局限性,一定程度上限制了InS AR 技术的成长,InS AR 技术徘徊于纯理论研究和实验研究之间。1978年世界上第一颗合成孔径雷达卫星(美国Seasat 卫星)发射成功。进入90年代,原苏联、欧洲空间局、日本、加拿大也先后成功地发射了合成孔径雷达卫星。一系列的星载S AR 系统(A LM AZ 、ERS 2l Π2、J ERS 2l 、RADARS AT 2l )的成功发射,一系列的航天飞机成像雷达(SIR 2A ,SIR 2B ,SIR 2C ΠX 2S AR )及航天飞机雷达地形测绘任务(SRT M )的成功完成,为全球提供了更 第20卷 第4期(410～418) 2004年12月中国地震E ARTH QUAKE RESE ARCH I N CHI NA V ol.20 N o.4Dec.2004
第３７卷第２期２ ０ １ １年３月 光学技术 ＯＰＴＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．２ Ｍａｒｃｈ ２０１１ 文章编号：１００２－１５８２（２０１１）０２－０２４１－０４ 可调谐激光吸收光谱法与气相色 谱法监测甲烷的对比研究＊ 王敏１，张玉钧２ （１．安徽建筑工业学院，合肥２３００２２） （２．中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，合肥２３００３１） 摘 要：甲烷是一种重要的温室气体，它对大气中温室效应的贡献仅次于二氧化碳。针对环境空气中甲烷的测定，从测量原理、测量过程和测量装置等方面比较了可调谐二极管激光吸收光谱和气相色谱法两种测量方法。结果表明用上述两种方法测得的甲烷的日变化趋势具有良好的一致性。相比较而言，后者造价更低，并且更方便。 关键词：可调谐激光吸收光谱；气相色谱法；ＣＨ４ 中图分类号：Ｏ４３３．１ 文献标识码：Ａ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＣＨ４ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ ＷＡＮＧ Ｍｉｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｊｕｎ２ （１．Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００２２，Ｃｈｉｎａ） （２．Ｋｅｙ Ｌａｂ．ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｏｐｔｉｃｓ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｎｈｕｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔｈａｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓ，ａｆｔｅｒ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ．Ｉｔｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｆｏｒ ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｌｉｍａｔｅ ｔｒｅｎｄｓ．Ｔｗｏ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ．Ｏｎｅ ｉｓ ｔｈｅｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｉｓ Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ．Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ＣＨ４ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｗｏ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｌｓｏ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｉｓ ｃｈｅａｐｅｒ ｉｎ ｃｏｓｔａｎｄ ｍｏｒｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；Ｇａｓ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ；ＣＨ４ ０ 引 言 大气中痕量污染气体含量的变化严重地影响着人类的生活，其中温室效应的影响更加严重。甲烷在大气中所造成的温室效应仅次于ＣＯ ２ ，而远高于Ｎ２Ｏ，虽然它在空气中的含量远远低于二氧化碳，大约１．６×１０－６［１］，但是温室效应有２６％是由于甲烷引起的［２］，等量的甲烷对温室效应的作用是二氧化碳的２２倍［３］，是一种十分重要的温室气体。同时，ＣＨ４又是化学活性气体，在大气中易被氧化而产生一系列的Ｈ ｘＯｙ 和碳氢氧化物，它们在许多大气成分的化学转化中扮演着重要的角色。检测地面不同 １ ４ ２ ＊收稿日期：２０１０－０９－０６ Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｗａｎｇ１９８０＠１６３．ｃｏｍ 基金项目：国家自然科学基金重点项目资助课题（５０５３４０５０） 作者简介：王敏（１９７９－），女，安徽建筑工业学院讲师，从事可调谐二极管激光吸收光谱法检测大气痕量气体的研究。
《雷达干涉测量》复习题 一、名词解释 垂直极化：无线电波的极化，以大地作为标准面，极化面与大地法线面平行的极化波，其电场方向与大地垂直。（电波电场强度方向垂直于地面） 水平极化：无线电波的极化。以大地为标准面，极化面与大地法线方向垂直的极化波，其电场方向与大地平行。（电波电场强度方向平行于地面） 沿轨干涉：采用双天线模式，在同一轨道上，飞机一前一后获取数据。（基线的方向与飞行方向相一致，长度范围通常为2～20 m。） 交轨干涉：同一个平台上同时装载两个天线，其中一个负责发射并接收雷达波束，另一个只负责接收。（基线的方向与飞行方向正交，但其可选择的余地很小，时间基线为0） 重复轨道干涉：平台上搭载一根天线，在尽可能短的时间间隔内，在大致相同的轨道上，两次获取同一地区的数据。（基线的方向与飞行方向正交，但其可选择的余地很大，时间基线不为0） SAR图像：由合成孔径雷达系统获取的连续条带扫描影像（单视复影像），每个像素的复数数据可提取相应的振幅和相位信息，反映了地面目标对电磁波反射强弱的分布。 振幅图：由目标物的反射特性而产生的关于雷达参数与目标物参数之间的函数图像。 相位图：由雷达天线与目标物之间不足整周部分的相位而形成的图像。 斑点噪声：雷达的分辨率不足于使得一个分辨单元对应于一个微散射体，因而在一个分辨单元内实际包含有许多的微散射体。雷达图像上每个像素的信号实际上是这些电磁波与微散射体相互之间加强或减弱作用的集成，在影像中以斑点的形式表现出来。 雷达阴影：在雷达影像上出现的由于雷达与目标之间的障碍物而产生的无回波区，即无信号的区域。（地表上未被雷达波照射的区域，由于没有信号被接收，该区域表现为黑色。）相干系数：相干性是用来衡量两幅SAR相干性好坏的重要指标。（两个电磁波如果他们的相位之间存在一定的关系，那么它们就是相干的。） 垂直基线：空间基线在垂直于视线方向的分量 平地效应：即使是平地也会产生距离差，从而产生相位差。这种高度不变的平地在干涉图中所表现出来的干涉条纹随距离向和方位向的变化而呈周期性变化的现象称为平地效应。最小闭合路径：离散二维相位影像中，选择一个2×2像素的缠绕相位为节点，把这四个像元按照一定的顺序连接起来，就构成了闭合路径，也就是影像的最小闭合路径。 二、简答题 1.在SAR影像配准过程中，为什么要采用从粗到细的多级配准策略？ 1.充分利用复影像中的幅度分量所包含的信息，多种匹配方法的组合，避免复杂
附红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用 一、红外吸收光谱的历史 太阳光透过三棱镜时，能够分解成红、橙、黄、绿、蓝、紫的光谱带；1800年，发现在红光的外面，温度会升高。这样就发现了具有热效应的红外线。红外线和可见光一样，具有反射、色散、衍射、干涉、偏振等性质；它的传播速度和可见光一样，只是波长不同，是电磁波总谱中的一部分。（图一）、波长范围在0.7微米到大约1000微米左右。红外区又可以进一步划分为近红外区＜0.7到2微米，基频红外区（也称指纹区，2至25微米）和远红外区（25微米至1000微米）三个部分。 1881年以后，人们发现了物质对不同波长的红外线具有不同程度的吸收，二十世纪初，测量了各种无机物和有机物对红外辐射的吸收情况，并提出了物质吸收的辐射波长与化学结构的关系，逐渐积累了大量的资料；与此同时，分子的振动――转动光谱的研究逐步深入，确立了物质分子对红外光吸收的基本理论，为红外光谱学奠定了基础。1940年以后，红外光谱成为化学和物理研究的重要工具。今年来，干涉仪、计算机和激光光源和红外光谱相结合，诞生了计算机－红外分光光度计、傅立叶红外光谱仪和激光红外光谱仪，开创了崭新的红外光谱领域，促进了红外理论的发展和红外光谱的应用。 二、红外吸收的本质 物质处于不停的运动状态之中，分子经光照射后，就吸收了光能，运动状态从基态跃迁到高能态的激发态。分子的运动能量是量子化的，它不能占有任意的能量，被分子吸收的光子，其能量等于分子动能的两种能量级之差，否则不能被吸收。 分子所吸收的能量可由下式表示： E＝hυ＝hc/λ 式中，E为光子的能量，h为普朗克常数，υ为光子的频率，c为光速，λ为波长。由此可见，光子的能量与频率成正比，与波长成反比。 分子吸收光子以后，依光子能量的大小，可以引起转动、振动和电子能阶的跃迁，红外光谱就是由于分子的振动和转动引起的，又称振－转光谱。
利用激光吸收光谱测量火焰中的碳烟颗粒浓度、温度以及气体浓 度 燃烧过程是化学反应和物理变化耦合的极其复杂的反应系统,对燃烧过程中的温度、气体组分浓度以及碳烟颗粒浓度等多种关键参数实现准确可靠的在线监测,以及对多种参数空间分布的同时测量与重建,对优化燃烧系统设计、提高能量利用效率等有着重要的现实意义。此外,对燃烧过程中的多种关键参数实现同时在线监测,对理解燃烧过程中的碳烟等污染物的生成机理也有着非常重要的帮助。 在此背景之下,本文开展了火焰中气固两相多种参数同时测量以及燃烧场中多种参数空间分布重建的研究,并且将新型的多参数同时测量方法应用碳烟颗粒生成的相关化学反应机理研究中。本文首先对研究过程中的分子吸收光谱技术的基本原理及各重要参数进行了详细阐述。 对基于吸收光谱技术的不同测量方法的特点及其适用范围进行了讨论,包括扫描波长直接吸收测量方法、固定波长直接吸收测量方法以及波长调制测量方法等。此外,还详细介绍了用于固体颗粒测量的Mie散射理论及其近似求解方法Rayleigh散射理论。 其次,研究了对高温环境下多种气体的温度和浓度的同时测量。选择位于4996 cm-1附近的CO2吸收谱线作为本实验研究过程中高温下 CO2温度和浓度同时测量的目标谱线对。 对吸收池内不同温度工况（873 K～1273 K）下不同CO2浓度（4%～10%）的CO2/N2混合气体的温度以及CO2浓度的进行了同时在线测量,温度值与设定温度值相比,平均偏差为2.07%,峰值偏差为3.49%;测量得到CO2气体浓度值与配比浓度值相比,平均偏差为
吸收光谱简介 纯白光为一连续的从红色到紫色的光谱，但当白光穿过一个有色宝石，一定颜色或波长可被宝石所吸收，这导致该白光光谱中有一处或几处间断，这些间断以暗线或暗带形式出现。许多宝石显示出在可见光谱中吸收带或线的特征样式，其完整的样式被称为"吸收光谱"。吸收光谱 处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。 吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。这个光谱背景是明亮的连续光谱。而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。通过大量实验观察总结出一条规律，即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟他们明线光谱的位置是互相重合的。也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的。 太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的标识谱线相同的光都被这些气体吸收掉了。因此我们看到的太阳光谱是在连续光谱的背景上分布着许多条暗线。这些暗线是德国物理学家夫琅和费首先发现的称为夫琅和费线。 吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气），然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线（见彩图8．分光镜的分辨本领不够高时，只能看见一条暗线）．这就是钠原子的吸收光谱．值得注意的是，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光．因此，吸收光谱中的谱线（暗线），也是原子的特征谱线，只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少 光谱分析 光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10-10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用．例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析．在历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素．例如，铷和铯就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线而被发现的．光谱分
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目录 0-Persistent Scatterers (1) 介绍 (1) PS模块介绍 (1) 1-Connection Graph (2) 工具详细参数 (2) 输出文件 (2) 目的 (2) 技术说明 (3) 帮助文档 (3) 2-Interferometric Process (4) 输入文件 (4) 输出文件 (4) 工具详细参数 (4) 目的 (5) 技术说明 (5) 3-Inversion:First Step (7) 输入文件 (7) 输出文件 (7) 工具详细参数 (7) 目的 (8) 技术说明 (8) 4-Inversion:Second Step (9) 输入文件 (9) 输出文件 (9) 工具详细参数 (9) 目的 (9) 技术说明 (9) 5-Geocoding (11) 输入文件 (11) 输出文件 (11) 工具详细参数 (12) 目的 (12) 技术说明 (13)
紫外吸收光谱的基本原理，应用与其特点 紫外吸收光谱的基本原理 吸收光谱的产生 许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱. 紫外光谱的表示方法 通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度； 透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱. 通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度； 透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的形状、λmax和εmax与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合形状、λmax 和εmax与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合物的λmax和εmax都有定值，同类化合物的εmax比较接近，处于一个范围。 紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。由于电子能级跃迁往往要引起分子中核的运动状态的变化，因此在电子跃迁的同时，总是伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁。考虑跃迁前的基态分子并不是全是处于最低振动和转动能级，而是分布在若干不同的
研究生课程论文 学院建筑专业地理信息系统 课程名称遥感技术与应用 研究生姓名彭强学号 12011001011 开课时间 2013 至 2014 学年第 1 学期
第一章概论 1.1 引言 合成孔径雷达干涉(Synthetic Aperture Radar Interferometry，简称InSAR)是新近发展起来的空间遥感技术，它是传统的SAR遥感技术与射电天文干涉技术相结合的产物。雷达遥感 经历了数十年的蓬勃发展，到了20世纪90年代已经成为空间对地观测技术的研究热点。合成孔径雷达技术最先应用的物理学基础是托马斯.杨提出的双缝干涉原理，利用几何原理进 行空中三角形解算，最终可以求得地表各点的高程。SAR是20世纪50年代末研制成功的一种微波传感器，也是微波传感器中发展最为迅速和最有成效的传感器之一。如何利用SAR 数据提取目标的高程信息是SAR的重要应用之一。INSAR技术与立体成像技术最大的查遍在于，SAR影像对之间的‘视差’是通过干涉信号之间的相位差得到的，这些相位差可用于确定目标物相对干涉SAR基线的角度。通过所得到的单视复影像进行干涉，我们叫做D-INSAR，D-INSAR对于地表监测可以达到毫米级的精度，由于D-INSAR的这一特性，使得D-INSAR成 为了变形监测的一个新的发展方向。 目前对合成孔径雷达干涉的研究机构很多，比如美国JPL单位，以Zebker等人为代表，他们主要研究机载和星载InSAR;在加拿大这项工作主要由CCRS承担，几年前主要集中在机载雷达系统方面，近几年来，加拿大成功地发射了RADARSAT之后，他们开始涉足卫星系统，此外，加拿大Atlantis最近研制了INSARWork-station软件，引起了同行的广泛重视；欧洲也有一些著名的InSAR研究中心，如德国的Hartl小组和意大利Prati研究组等[张景发，1998] 。此外还有德国的地学研究中心（GFZ），欧空局的InSAR研究小组，英国的NPA，荷兰DELF 大学的InSAR研究机构等都做出了引人注目的成果。【李陶】 1.2星载合成孔径雷达卫星（SAR）技术的历史 SAR方面的研究已经有五十多年的历史。20世纪50年代，美国军队开始装备SAR，后来，美国航空航天局(NASA)和密执安环境研究所（ERIM）将SAR转化为民用。由于很短的天线就能获取高分辨率影像，SAR才终于用到了航天器上。最初的SAR应用在北美、巴西、哥伦比亚和巴拿马，并取得了很多成果，表明SAR获取信息的全天候、全天时特点，让红外和可见光摄影技术大为逊色。由于SAR对地面坡度、目标表面形态敏感，可以从坡度估计转而用于估计目标点高程，进一步扩宽SAR的应用范围。随着SAR技术的发展，它广泛应用于水利、农业、海洋、地质和环境等方面的工作、工程中。干涉测量技术则是SAR应用中较晚出现的一个方向，或者说一个新的应用领域。【舒宁】 进入80年代后，美国航空航天局开始有计划地对SAR在航天高度进行试验与应用。1981年11月哥伦比亚号航天飞机上搭载了成像雷达SIR-A，这是一种L波段的SAR，根据它所获得的图像探测到埃及及西北部沙漠地区的地下古河床，这一成果引起了国际科技界的震动。1983年原苏联利用COSMOS雷达卫星进行海洋测绘，同时利用Verena-15和Verana-16宇宙飞船对金星进行雷达测绘。2000年2月美国‘奋进号’航天飞机成功完成了地球测绘任务（SRTM）。由于SRTM同时拥有C波段和X波段INSAR系统，因此SRTM能够利用干涉相干与频率之间相关联的特性，以及不同频率电磁波具有不同的穿透特性，来提高所提取的DEM精度，并获取散射过程的物理信息，对植被地区的研究极为有利。【李平湘】总之80
雷达干涉测量（崔松整理） 第一章绪论 第二章雷达 SAR：使用短天线一段时间内不断收集回波信号，通过信号聚焦处理方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。 1.1雷达及雷达遥感发展概况 ENVISAT 与ERS的SAR传感器相比，Envisat ASAR的优点主要表现在： 扫描合成孔径雷达(ScanSAR)可达到500km的幅照宽度；（ERS只有100km） 可获得垂直和水平极化信息； （如果发射的是水平极化方式的电磁波，与地物表面发生作用后会使电磁波极化方向产生不同程度的旋转，形成水平和垂直两个分量，用不同极化方式的天线接收，形成ＨＨ和ＨＶ两种极化方式的图像。若雷达发射的是垂直极化方式的电磁波，同理，会产生ＶＶ和ＶＨ两种极化方式的图像。） 交替极化模式可使目标同时以垂直极化与水平极化方式成像； 有不同的空间分辨率和数据率； 可提供7个条带，入射角在15°～45°的雷达数据。 RADARSAT 多极化、多入射角 ALOS ALOS采用了先进的陆地观测技术，能够获取全球高分辨率陆地观测数据。 该卫星载有三种传感器：全色立体测图传感器，新型可见光和近红外辐射计、相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR）。PALSAR不受云层，天气和昼夜影响，可全天时全天候对地观测，该卫星具有多入射角，多极化，多工作模式及多种分辨率的特性，最高分辨率可达7m。（ERS、ENVISAT是多入射角吗？） TerraSAR-X TerraSAR-X TerraSAR-X 是固态有源相控阵的X 波段合成孔径雷达（SAR）卫星，具有多极化、多入射角的特性，具备4 种工作方式和4 种不同分辨率的成像模式。 高分辨率聚束式(High Resolution SpotLight(HS)) 聚束式(SpotLight Mode(SL)) 宽扫成像模式(ScanSAR Mode(SC)) 条带成像模式(Stripmap Mode(SM)) COSMO-SkyMed COSMO-SkyMed星座共包括4颗SAR卫星 工作在X波段，具有多极化、多入射角的特性，具备3种工作方式和5种分辨率的成像模式，作为全球第1个分辨率高达1 m的雷达成像卫星星座，COSMO-SkyMed系统将以全天候、全天时对地观测的能力、卫星星座特有的高重访周期和l m高分辨率成像1.2InSAR及发展概况 SAR的不足： SAR传感器获取的原始资料主要包含两种信息：一是地面目标区域的二维图像，二 是地面目标反射回来的相位 SAR成像没有利用回波相位信息。经过SAR成像处理后，对于地表三维目标，得到
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）简述 摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。 关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达干涉测量微波遥感影像 1.发展简史 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe 等做出了进一步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠及DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992 年2 月发射了JERS- 1，加拿大于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。目前用于InSAR 技术研究的数据来源主要有:ERS- 1/2、SIR- C/X SAR、RADARSAT、JERS- 1、TOPSAR 和SEASAT 等。 1979年9月，我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成，并在试飞中获得我国第一批SAR影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”，拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR 技术机理及其应用的研究，已经取得了许多成果，InSAR 技术的前景日益看好。 2.InSAR的基本原理 InSAR 技术是一门根据复雷达图像的相位数据来提取地面目标三维空间信息的技术。其基本思想是：利用两副天线同时成像或一副天线相隔一定时间重复成像，获取同一区域的复雷达图像对，由于两副天线与地面某一目标之间的距离
原子吸收光谱法 原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectroscopy,AAS),又称原子分光光度法,就是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收,由特征谱线的特征性与谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。 中文名 原子吸收光谱法 外文名 Atomic Absorption Spectroscopy 光线范围 紫外光与可见光 出现时间 上世纪50年代 简称 AAS 测定方法 标准曲线法、标准加入法 别名 原子吸收分光光度法 基本原理 原子吸收光谱法(AAS)就是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射,使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同,将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光,这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时,即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态(一般情况下都就是第一激发态)所需要的能量频率时,原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线,使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A,在线性范围内与被测元素的含量成正比: A=KC 式中K为常数;C为试样浓度;K包含了所有的常数。此式就就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础 由于原子能级就是量子化的,因此,在所有的情况下,原子对辐射的吸收都就是有选择性的。由于各元素的原子结构与外层电子的排布不同,元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同,因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。由此可作为元素定性的依据,而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
机载激光雷达测深技术及应用 海底地形是海洋基础测绘要获取的重要地理空间信息之一，在国民经济建设、海洋权益维护、国防建设和科学研究中具有重要的作用。人们通过对声、光、电、磁长期的研究后发现，声波在海水中具有光、电、磁无法比拟的优越性。迄今为止，人们所熟知的水中的各种能量辐射形式中，以声波的传播性能为最好。正是由于声波在海水中衰减小、传播距离长，因而最适合于水深测量。因此，基于声波的回声测深技术是应用最广最为成熟的水深测量技术，其中最为典型的测深设备是单波束测深仪和多波束测深系统。尤其是多波束测深系统以其高效率全覆盖的优势在水深测量中得到了越来越普遍的应用。一般而言，多波束测深系统的波束在海底的覆盖宽度是水深的 3 ～7 倍，个别系统最大可达10 倍。然而，即使是多波束测深系统具有如此之宽的覆盖测幅，在浅水区的全覆盖测量效率也是非常低的。 自从人们发现光波在海水中的最佳透光窗口后，机载激光测深技术得到了迅速的发展。美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、瑞典、中国等都先后对机载激光测深技术进行了研究。其中最为成熟的机载激光测深系统是加拿大的 SHOALS 系列产品(现已升级为CZMIL) 和瑞 典的 HAWKEYE 系列产品。 机载激光测深技术是集激光、全球定位与导航、自动控制、航空、计算机等前沿技术，以直升机和固定翼飞机为平台，从空中向海面发射激光束来测量水深的海洋高新技术，属于 主动测深系统，在浅于 50m 的沿岸水域，具有无可比拟的优越性。特别是能够高效快速测 量浅海、岛礁、暗礁及船只无法安全到达的水域。其主要优点如下：( 1) 覆盖宽度不受水 深的影响，而仅仅与飞机航高和激光测深系统的宽高比有关，这一显著特点是多波束测深系 统所不具备的；( 2) 飞机速度远远快于船速，因此，机载激光测深系 统具有很好的机动性和非常高的测深效率；( 3) 机载激光测深系统目前已具有水部和 陆部同时测量的功能，即在岸线附近，测量水深的同时，还可以测量岸线附近的地形。 一、激光测深原理 机载激光测深技术是一种主动式测量技术，利用了光在海洋中传播特性。海水组成成分复杂，包括可溶有机物、无机盐、悬浮泥沙和浮游生物，这些物质对光有一定的吸收和散射作用。1963 年，Duntley S Q 和 Gilbert G D 等人在研究光波在海水中传播规律时，发现0.47-0.58 m 波段内的蓝绿光在海水中传播时衰减程度比其它波段小很多，证实了海洋中存在一个类似于大气的透光窗口。机载激光正是利用了蓝绿光在海水中传播衰减小的特性。 机载激光水下目标探测的基本原理和回声测深原理相似。机载激光雷达采用激光 器同时发射红外激光（波长 1046 μm）和蓝绿激光（波长 532 μm）。红外激光到达海面 后 反射，被激光接收器接收；而蓝绿激光由于传播衰减小到达海底后散射，被激光
本文针对高速铁路沿线的沉降监测问题，探索利用时序差分雷达干涉测量技术建立适合高速铁路沿线区域沉降测量的干涉数据处理流程，发现京津高速铁路部分区段在运营期沿线区域沉降变形的特征和规律，为运营期高速铁路的稳定性评价提供科学依据。该方法的研究对于人类不便于进行地面常规测量的山区铁路、高原冻土区铁路的长期、高效监测都具有重要的意义，对于类似的公路、地面管线设施等大型线性地物沿线的区域形变监测都具有同样的应用价值。 本研究通过与合作研究者/用户密切合作，根据高速铁路变形监测需求，在实验区设置固定水准点，进行长期观测，获取高精度的地面沉降数据。再选取对应时间区间（2007年-2010年）的ENVISAT数据，采用时间序列干涉合成孔径雷达技术处理这些SAR数据，得到沉降值。将SAR数据获取的沉降值与精密水准测量获取的沉降数据进行对比分析，实现对时间序列干涉合成孔径雷达技术在高速铁路沉降检测的可行性的评估。 本研究以京津城际铁路靠近天津的区域作为目标。天津地处华北平原的东北端，存在大面积不均匀沉降，高速铁路的运营也对这些沉降带来了影响，本研究将着重提取并研究这些变化。 2007年以来，铁道第三勘察设计院在铁路沿线500米范围布设了多个永久水准点，进行了多次精密测量，本研究使用了其中的9期数据作为真值。本研究使用2007年4月至2010年10月的25幅ASAR数据，提取了该区域的沉降。将二者数据进行比对，得出使用ASAR 监测铁路沉降的可行性，并分析了这些沉降的规律。 本次实验以ENVISAT ASAR数据为基础，具体实验步骤如下： 1. 数据获取。收集符合要求的影像数据集和对应时间段的水准数据。 2. 选取干涉数据组合。按照影像自由组合形成干涉对的策略，选取最优的干涉影像集。 3. 生成序列差分干涉图。对选取的各个干涉影像对进行影像配准，生成干涉图和相干图，利用SRTM DEM数据与生成的干涉图进行差分处理，得到差分干涉图。 4. 构建和解求沉降模型。根据实验区内形变场的形变特征和时间序列影像集的干涉对组合策略，构建函数模型和随机模型，对模型的解算分时间维相位解缠和空间维相位解缠。 5. 提取实验结果。提取高速铁路沿线沉降结果。 6. 形变结果的评估。将时序差分雷达干涉测量技术提取的形变结果与水准结果进行比对和检校，评估基于时间序列SAR影像的地表形变监测方法的可行性，根据结果分析高铁运营对沿线地面沉降的影响和规律。 实验结果证明了InSAR结果与水准监测结果一致，线性回归分析得到二者的相关系数为0.805证明了InSAR结果的可靠性。从铁路纵断方向和横断方向进行了高铁沉降与区域沉降的差异性分析。提取了高铁线纵断剖面以及与高铁平行的纵断线位处的沉降，证明高铁线上沉降与区域沉降存在明显差异，离高铁线越远，这种差异越明显；提取了高铁线横断剖面以及与高铁垂直的横断线位处的沉降，证明区域沉降与高铁沉降差异明显，在时序序列的前半部分，高铁沉降速率小于地面沉降，在后半部分，高铁沉降明显加速，比地面沉降快。 本研究达到了预期目标，获取了InSAR结果和水准监测结果，对这些形变的成因和规律进行了分析。由于地表形状复杂、地形变化和植被覆盖等原因，局部地区提取的PS点较少，影响了形变的提取。将来考虑使用角反射器增加控制点的数目。随着中国高铁建设和运营里程的不断增加，以及Sentinel-1A等卫星的运行，本研究组将在更大的范围，使用更多的数据对高铁设计、建设和运营等全过程进行沉降监测的研究。
课程教学大纲 课程名称（中文）：激光光谱学与光谱测量技术 课程名称（英文）：Laser spectroscopy and spectral detection technique 课程性质：（通识必修、通识选修、学科基础、专业必修、专业选修、教师教育）专业必修 学分：2 学时：36 ，其中理论学时：36 ，实践（实验）学时：0 授课对象：电子科学与技术 授课语言：中文 开课院系：物理与材料科学学院 课程网址：(没有请填写“无”)无 撰写人：邓莉 审定人：无 一、课程简介（中文） 《激光光谱学与光谱测量技术》是电子科学技术的专业必修课程。该课程围绕激光光谱学基本原理及检测方法展开。知识点涵盖基础光学、原子物理学、非线性光学、光电子技术等学科领域。本课程主要突出激光光谱学基本原理、基础知识与基本方法，让学生了解激光光谱新技术与发展方向，为本科生掌握激光光谱学基础知识及起步相关专业方向研究奠定扎实基础。本课程适用于具有一定光学、原子物理基础的高年级学生学习，总学时为36学时左右（每周2学时，共1学期）。 课程简介（英文）
Laser spectroscopy and spectral detection technique is the required course for the students of Electronic Science Technique major. This course mainly revolves around the basic principles and the measurement methods of laser spectroscopy. All the knowledges are related with basic optics, atomic physics, nonlinear optics and electric technique. This course can help students gain the new techniques and the development of the laser spectroscopy, meanwhile is to lay a solid foundation for the students’ further study. It is suitable for the students who have already learned optics and atom ic physics. This course has about 36 hours in total (2 hours per week,18 weeks in one semester). 二、课程目标 通过本课程的学习，使学生对各种光谱测量技术的原理，实现方法，技术技巧有比较全面的了解。对各种光谱学技术学习的过程中，可以培养学生根据实际问题结合物理原理提出解决方案思维能力，提升全面思考方案可行性并不断优化方案的理念。 三、教学内容、学时分配和作业要求 第一章光谱学基础知识（学时2） 本章总结了光谱学的基础知识。首先在了解光本性的基础上，介绍光与物质相互间的作用。基于能级跃迁理论，揭示光谱中所反映的物质能级信息，光谱的宽度和线型表征光谱的重要参数。