辐射亮温图像模拟的建模参考文献

基于仿真的6.9GHz通道亮温改进FY-3D MWRI海面温度产品张淼;孙逢林;窦芳丽;谷松岩【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2022(50)2【摘要】海洋表面温度SST(Sea Surface Temperature)是全球海洋和气候研究的重要参数之一,卫星被动微波遥感由于能够实现全天候观测而被越来越多的应用到SST研究中。

中国的风云三号(FY-3)卫星搭载的微波成像仪(MWRI)缺少对SST更加敏感的7 GHz附近垂直极化通道,本研究将FY-3 MWRI与具有6.9 GHz通道的Aqua AMSR-2进行时空匹配,采用神经网络方法,利用匹配的FY-3 MWRI的通道亮温模拟仿真AMSR-2的6.9 GHz垂直极化通道亮温(6.9V),通过引入仿真的6.9V 来提高FY-3 MWRI SST的反演精度。

结果表明:引入仿真的6.9V可以改进FY-3 MWRI SST反演精度,对35°~90°S之间海域的SST改进更加显著,主要由于6.9V 对低SST的探测灵敏度更高且在低SST反演时受风速的影响较小导致的。

如果FY3后续卫星可以搭载6.9 GHz通道,将可进一步提升低SST特别是两极SST的反演精度。

【总页数】5页(P189-193)【作者】张淼;孙逢林;窦芳丽;谷松岩【作者单位】国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室许健民气象卫星创新中心【正文语种】中文【中图分类】P412.27【相关文献】1.基于全极化微波辐射计WindSat亮温数据的海面风场反演2.基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究3.FY-3D/MWRI L1B亮温LST反演与降尺度研究4.“神舟4号”飞船微波辐射计亮温反演海面温度、风速和大气水汽含量5.一套基于FY-3B/MWRI观测的热带气旋微波亮温数据集因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于升降轨数据融合的月球微波辐射亮温制图陈兴梅，连懿，曾晓明（天津师范大学地理与环境科学学院，天津300387）摘要：嫦娥微波辐射计数据可用于研究月球浅表层的物理化学特性，通过校正该数据可以得到更准确更丰富的地学信息，在对比分析嫦娥一号和嫦娥二号的微波辐射计数据后，选择空间覆盖度和数据一致性较高的嫦娥二号降轨数据作为校正基准，从亮温分布的垂直地带性出发建立不同纬度区间的分纬度校正模型，用以校正其升轨数据.结果表明：从统计学的角度分析，分纬度校正后升降轨数据的相似性更高；在升降轨数据融合后的数据产品中，条带有所减少，极地地区亮温异常现象有所改善，局部亮温数据与地形数据具有更高的一致性.关键词：嫦娥卫星；微波辐射计；亮温；分纬度校正中图分类号：P691文献标志码：A文章编号：1671-1114（2020）03-0048-06Brightness temperature mapping of lunar microwave radiation based onthe data fusion of orbit -lowering and orbit -raisingCHEN Xingmei ，LIAN Yi ，ZENG Xiaoming（School of Geographic and Environmental Sciences ，Tianjin Normal University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：Chang忆e microwave radiometer data can be used to study the physical and chemical characteristics of the moon忆s shallow surface ，more accurate and rich geological information can be obtained by correcting these data.After comparing and analyzing the microwave radiometer data of Chang忆e -1（CE -1）and Chang忆e -2（CE -2），the orbit -lowering data of CE -2with high spatial coverage and data consistency was selected as the calibration benchmark,a sub -latitude correction mode fordifferent latitude intervals was established to correct its orbit -raising data which was started from the vertical zonality of the bright temperature distribution.The results show that the similarity between the orbit -raising data and orbit -lowering data after latitude correction is higher from a statistical perspective.At the same time,the bands in the data product after the fusion ofthe orbit -raising data and orbit -lowering data are reduced ，and the anomalies of bright temperature in polar regions have improved ，and local bright temperature data is more consistent with topographical data.Keywords ：Chang -e satellite ；microwave radiometer （MRM ）；brightness temperature （T B ）；correction for different latitudesdoi ：10.19638/j.issn1671-1114.20200310第40卷第3期2020年5月天津师范大学学报（自然科学版）Journal of Tianjin Normal University （Natural Science Edition ）Vol.40No.3May 2020收稿日期：2019-06-06基金项目：国家自然科学基金资助项目（41802246）；天津市高等学校科技发展计划资助项目（2017KJ123）；天津师范大学博士基金资助项目（52XB1502）；天津师范大学应用开发研究基金资助项目（043-135202XK1604）.第一作者：陈兴梅（1995—），女，硕士研究生.通信作者：连懿（1986—），男，讲师，主要从事月球微波遥感方面的研究.E -mail ：****************.在新一轮月球探测活动中，嫦娥一号（CE -1）和嫦娥二号（CE -2）搭载的多波段微波辐射计（mi -crowave radiometer ，MRM ）具有良好的空间覆盖度，为分析月表微波亮温特征、研究月球浅表层物质的物理化学和地理分布特性提供了良好的数据支撑[1-5].基于嫦娥微波辐射计数据的全月微波亮温制图是分析月球微波辐射亮温时空变化特征的关键数据基础.近年来，全月微波亮温的制图工作取得了大量的研究成果.Fa 等[6]基于嫦娥一号微波辐射计数据，利用观测中太阳入射角的最近邻插值法构建了月球白天和夜间的全月微波亮温分布图，并讨论了月球表面亮温与纬度、FeO +TiO 2含量等的关系.王振占等[7]对嫦娥一号数据进行在轨两点定标处理，获得全月的亮温分布图并对其特点进行分析，但该研究在制图过程中没有考虑天文时间和光照条件等因素.针对该问题，Chan 等[8]提出利用时角来校正亮温数据，并基于嫦娥一号微波辐射亮温数据从宏观角度分析了月球表层的热辐射特性.Zheng 等[9]基于时角概念进一步构建亮温日变化模型，并获取了第一张不同时刻嫦娥一号微波亮温数据的全月分布图，校正后的数据比以往数据表现出更丰富的信息.在此基础上，连懿等[10]利用嫦娥二号数据，采用时角计算和亮温日变化模型反演月壤介电常数，并制作出全月微波亮温分布图.朱永超等[11]基于嫦娥二号数据，采用反距离差值法绘制形成12幅月球亮温图，但由于部分数据异常以及无数据等原因导致部分亮温图数据丢失.在微波辐射计数据采集过程中，不同轨道高度造成的信号衰减差异和不同仪器姿态造成的差异均会造成升降轨数据不一致，进而可能会影响微波辐射亮温制图的精度，从而对月球微波辐射亮温时空变化特征研究产生影响.现有研究均未考虑嫦娥卫星升轨（一侧轨道从南向北飞）与降轨（一侧轨道从北向南）的差异性.因此，本研究基于嫦娥一号和嫦娥二号搭载微波辐射计数据特征和时角校正，对嫦娥一号和嫦娥二号数据质量及其数据覆盖度的差异进行对比分析，并利用亮温日变化模型和四次线性拟合模型对嫦娥二号卫星所得亮温数据进行不同纬度的拟合校正及亮温图制作，进而提高嫦娥二号升降轨数据的一致性，并在一定程度上减少数据误差，为后续月表研究提供更加准确的数据基础.1数据来源与处理1.1嫦娥微波辐射计多波段微波辐射计是嫦娥一号和嫦娥二号卫星搭载的有效载荷之一，是利用被动接收的各个高度的温度辐射微波信号判断温度曲线，从而定量测量月球表面温度的高灵敏度接收装置.嫦娥一号卫星携带的微波辐射计（CE-1MRM）具有4个通道，其频率分别为3.00、7.80、19.35和37.00GHz，波长分别为10.00、3.84、1.55和0.81cm[12]，4个通道空间分辨率分别约为50.00、35.00、35.00和35.00km[13]，观察角和测量精度均为0毅和0.50K[10].CE-1卫星（轨道高度为200km）在2007年11月—2008年7月共获得1307轨微波辐射计亮温数据[13-14].嫦娥二号卫星携带的微波辐射计（CE-2MRM）具备的4个通道频率和波长与嫦娥一号卫星相同，4个通道空间分辨率分别约为25、15、15和15km，辐射分辨率分别约为0.16K、0.16K、0.12K和0.14K，测量精度均为0.5K[14-15].CE-2卫星（轨道高度为100km）在2010年10月—2011年5月共获得2394轨微波辐射计亮温数据[16-17]，轨道周期为118min，在一个轨道周期内，CE-2卫星升轨（卫星一侧轨道从南向北）获取观测数据1825个，降轨（卫星另一侧从北向南）获取相同数量的观测数据[11].本文采取探月工程地面应用系统发布的CE-1 MRM和CE-2MRM2C级3.0GHz微波亮温数据.2C 级轨道数据包括了数据采样时间、4个频率通道的亮温、星下点太阳入射角和方位角、月球表面经纬度以及轨道高度等信息，其中星下点太阳入射角和方位角以及月球表面纬度可以用于计算月球时角，即月球当地时间[18].1.2数据处理月表物理温度是月表微波辐射亮温的重要影响因素，而嫦娥卫星的月球采样时间在很大程度影响着采样时刻的物理温度，从而对数据的一致性产生影响.为了消除月球时间对亮温的影响，也为了便于后续的数据评价及亮温校正，本研究引入时角的概念，对嫦娥微波辐射计数据进行时间校正处理[8-9].时角是天文学名词，指天子午圈与天体的赤经圈在北极所成的球面角，或在天赤道上所夹的弧度.其中1h表示15毅，根据太阳的入射角和方位角以及经纬度等几何定位数据可以计算出月球时间：tan渍=sin a tan i/（cos姿-sin姿cos a tan i）（1）式（1）中：i为太阳入射角，取值范围为[0，仔]；a为太阳方位角，取值范围为[0，2仔]，可以从2C级数据中直接获取；渍为负极角[-仔，仔]；姿为纬度，取值范围为[-仔/2，仔/2].本研究利用式（1）计算获得亮温数据的月球时角.随后在以20毅纬度间隔进行区域划分的基础上[9]，对嫦娥亮温数据按每5毅范围设置采样纬度间隔，将全月球表面分为18个区域，对每个纬度区域建立亮温日变化模型.模型采用7次线性公式拟合参数，即T B（h）=a0+a1·h+a2·h2+a3·h3+a4·h4+a5·h5+a6·h6+a7·h7（2）式（2）中：h为时角；T B（h）为时角为h时的亮温值；a i （i=0，1，…，7）为7次线性拟合模型参数变量.当h= 0毅时，即为正午时刻；当h=180毅时，为午夜时刻.基于该模型将不同时间的采样数据拟合到特定的观测时刻，获得特定时刻的亮温数据，降低了由采样时刻不同造成的月表温度差异对嫦娥数据质量评价和升降轨数据校正的影响.2嫦娥微波辐射计数据评价CE-1和CE-2卫星在轨期间对月探测获取了大量49··的微波辐射计数据，本研究从其数据覆盖度和数据质量2方面对CE -1和CE -2微波辐射计数据间的差异性进行定量评价.2.1数据覆盖度评价本研究以0.5K 的分辨率将月表划分为720伊360的规则格网，对CE -1和CE -2的亮温数据在全月面的空间覆盖状况进行统计，图1为嫦娥卫星获取微波辐射计数据的空间分布情况.由图1可以看出，CE -1和CE -2的覆盖密度随着纬度的升高而增加，在两极最高，这可能是由嫦娥卫星的轨道特性决定的；且CE -2的数据覆盖度明显优于CE -1；该分辨率下网格内CE -2的重复采样数量超过10个和超过20个的区域较CE -1更多，其数据的空间覆盖度也大于CE -1卫星.嫦娥卫星的采样数据统计结果如表1所示.由表1可知，CE -1卫星的数据覆盖率为99.76%（>0个），CE -2卫星的数据覆盖率达到99.90%（>0个）.其中CE -2MRM 数据覆盖率（>20个）相比CE -1卫星增加了44.52%，对应的亮温数据量增加了115404个（>20个）.综合分析统计数据可知，CE -1网格内重复采样数据的个数主要集中在20个以下，而CE -2卫星每个网格的采样数据个数主要集中在20个以上，覆盖率约为CE -1卫星的2倍.因此，相比CE -1卫星，CE -2卫星获取的亮温数据具有更高的时间覆盖率和空间覆盖度.同时由于CE -2卫星相比CE -1卫星的飞行高度低100km ，因此微波探测器天线波束在月面的覆盖就会缩小，其空间分辨率也优于CE -1号.2.2数据质量评价由于卫星飞行的方向和轨道高度不同，相同采样点在同一月球时刻的亮温值也可能存在较大差异.本研究从其升降轨数据角度对数据质量进行评价.首先利用式（2）的亮温日变化模型实现不同时刻亮温数据的校正，然后将亮温数据全部归一化到正午时刻（时角为0毅），再对拟合后的亮温数据进行统计分析，得到正午时刻全球亮温升降轨数据的2D 散点图，结果如图2所示.表1CE -1MRM 和CE -2MRM 的采样数据统计Tab.1Sampling data statistics of CE -1andCE -2microwave radiometerSatellite Coverage/%Sample data>0data>10data>20data1-10data 11-20dataCE -199.7693.1843.8761117057127827113705CE -299.9097.5888.392510601023830229109（a ）CE -1MRM data2501505050250150CE -1orbit -lowering T B /K（b ）CE -2MRM data2501505050250150CE -2orbit -lowering T B /K图2CE -1MRM 和CE -2MRM 的数据质量对比Fig.2Data quality comparison of CE -1andCE -2microwave radiometer图1CE -1MRM 和CE -2MRM 的数据分布Fig.1Datadistribution of CE -1and CE -2microwaveradiometer（a ）CE -1MRM data distribution（b ）CE -2MRM data distribution180毅90毅宰90毅耘180毅0毅0-10data11-20data>20data 0-10data 11-20data >20data180毅90毅宰90毅耘180毅0毅50··图3CE -2分纬度校正后亮温分布Fig.3CE -2TB distribution after correction of different latitudes2502001501005050250150CE -2orbit -lowering T B /K100200180毅90毅宰90毅耘180毅0毅（a ）Before calibration -full moon and partial180毅90毅宰90毅耘180毅0毅（b ）After calibration -full moon and partial图4校正前后正午时刻的亮温分布Fig.4Brightness temperature distribution before and after calibration at noon由图2可以看出，CE -1的升降轨数据变化存在分带性且较为离散，而CE -2升降轨数的一致性相对较好，基本为线性分布.本研究利用相关系数r 评价比较两者间差异性的大小，r 的绝对值越大表明相关性越强.CE -1的相关系数r 为0.9356，CE -2的相关系数r 为0.9523，高于CE -1.这可能是因为与CE -1卫星轨道相比，CE -2卫星飞行轨道距离月球表面更近，因此受电磁波辐射和光照几何等因素的影响较小，数据质量更好.综合数据覆盖评价和数据质量评价结果可知，CE -2卫星数据在空间覆盖度和数据质量方面均优于CE -1卫星.因此，本研究中采用CE -2MRM 数据进行后续的微波辐射亮温数据校正和微波亮温制图工作.3CE -2MRM 升降轨数据校正与亮温制图3.1不同纬度拟合的升降轨校正基于统计学思想，通过实验选取了四次线性拟合模型，用于消除不同轨道间的亮温差异.由于亮温受到月表物理温度的影响，具有纬度地带性，因此针对不同纬度分别建立拟合模型，提高数据拟合的精度，该方法能够在一定程度上降低升降轨数据校正过程中产生的过拟合现象，并最大程度地还原数据本身.将CE -2卫星的升轨和降轨数据按高纬度（0毅~60毅和300毅~360毅）和低纬度（60毅~300毅）划分，对不同纬度的亮温数据建立四次线性拟合模型，模型的形式为y （x ，w ）=Mj =0移w j x j（3）式（3）中：M 为多项式中的最高次幂；x j 为x 的j 次幂；w j 为x j 的系数.利用该模型可以实现亮温数据升轨到降轨的数据转换，同时利用相关系数评价方法对转换后的升降轨数据进行数据质量评价.结果表明CE -2升降轨数据拟合校正后相关系数r =0.9812，而未校正CE -2升降轨数据的相关系数r =0.9714，这说明针对纬度亮温数据建立的四次线性拟合模型可以在一定程度上减少升降轨数据的差异.图3为分纬度模型校正后升降轨数据的2D 散点图.由图3可以看出，分纬度校正后升降轨数据的分布趋于一条直线，表明数据质量有所提升.3.2全月的亮温制图基于校正后的CE -2MRM 亮温数据，以0.5毅的分辨率将月表划分为360行伊720列的规则网格进行全球亮温投影，将月球表面亮温全部归一化到正午时刻（时角为0毅），结合亮温日变化线性拟合模型[11]，实现了升降轨数据融合的全月微波亮温制图，结果如图4所示.51··由图4可以看出，校正前后的亮温数据均具有纬度地带性，这是因为纬度越高月球表面物理温度越低，纬度越低月球表面物理温度越高.此外，由于3GHz 电磁波穿透深度大，地形对亮温的影响并不明显，只有模糊的轮廓.受温度的纬度地带性影响，极地地区亮温分布较为明显，从极地地区向中间地带的颜色过渡较大.对比图4（a）和图4（b）可知，校正前30毅W和120毅E 附近有几条比较明显的条带，校正后条带明显减少，升降轨融合的方式有效改善了极地地区的亮温数据质量，拓展了亮温数据的分析范围.为了进一步比较不同纬度校正前后的亮温，本研究提取cabeus撞击坑前后范围（115毅S~155毅S，70毅W~90毅W）的数据进行放大对比.对于所选取cabeus撞击坑范围内的地形，由于亮温误差较大，在校正前的局部图中该区域内的地形不能明显的体现，地形信息几乎被掩盖.经过不同纬度拟合校正后，数据间的差异明显减少，制作所得亮温图中亮温色彩一致性更好，投影所呈现出的地形更接近cabeus撞击坑的特征，这有利于地形的判读和后续的月表分析.4结论（1）本研究从数据分布和数据质量两方面对CE-1和CE-2微波辐射计2C级亮温数据进行差异性对比分析，结果表明CE-2的数据质量和数据覆盖度均优于CE-1.（2）在时角校正的前提下，基于CE-2号微波辐射计数据采用不同纬度分别拟合的方式对升降轨数据进行校正.校正后CE-2号升降轨数据间的相关性有所提升.结合亮温日变化模型分别制作出校正前后全月亮温图和局部区域亮温图.结果表明校正后的全月亮温图中右侧及中间区域的条带明显减少，局部地区地形信息明显，亮温色彩一致性较好.（3）基于统计学方法对升降轨数据进行不同纬度拟合校正，所得升降轨数据的误差较小，提高了全月微波亮温图的制图精度，为后续月球微波遥感数据处理以及通过微波遥感反演月壤厚度、成分等的研究提供了数据基础.本研究仅对嫦娥二号亮温数据进行分纬度拟合，拟合时是否考虑按时角划分并对不同时角建立不同拟合方程进行拟合仍需进行进一步讨论.参考文献：[1]OBERBECK V R，QUAIDE W L.Genetic implications of Lunar rego-lith thickness variations[J].Icarus，1968，9（1）：446-465. [2]FRISILLO A L，OLHOEFT G R，STRANGWAY D W.Effects of verti-cal stress，temperature and density on the dielectric properties of lunar samples72441，12，15301，38and a terrestrial basalt[J].Earth&Pla-netary Science Letters，1975，24（3）：345-356.[3]HORAI K，WINKIEL J L，KEIHM S J，et al.Thermal conduction in a composite circular cylinder：A new technique for thermal conductivity measurements of lunar core samples[J].Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences，1980，293（1406）：571-598.[4]WU J，LI D H.Microwave brightness temperature imaging and dielec-tric properties of lunar soil[J].Journal of earth system science，2005，114（5）：627-632.[5]姜景山，王振占，李芸.嫦娥1号卫星微波探月技术机理和应用研究[J].中国工程科学，2008，10（6）：16-22.JIANG J S，WAND Z Z，LI Y.Research on the mechanism and appli-cation of Chang忆e-1satellite microwave lunar exploration[J].China En-gineering Science，2008，10（6）：16-22（in Chinese）.[6]FA W Z，JIN Y Q.Analysis of microwave brightness temperature of lu-nar surface and inversion of regolith layer thickness：Primary results of Chang-E1multi-channel radiometer observation[J].Science China In-formation Sciences，2010，53（1）：168-181.[7]王振占，李芸，张晓辉，等.“嫦娥一号”卫星微波探测仪数据处理模型和月表微波亮温反演方法[J].中国科学（D辑：地球科学），2009，39（8）：1029-1044.WANG Z Z，LI Y，ZHANG X H，et al.Data processing model of Chang忆e I satellite microwave detector and moon surface bright temperature in-version method[J].Science in China（Series D：Earth Sciences），2009，39（8）：1029-1044（in Chinese）.[8]CHAN K L，TSANG K T，KONG B，et al.Lunar regolith thermal be-havior revealed by Chang忆e-1microwave brightness temperature data[J]. Earth and Planetary Science Letters，2010，295（1/2）：287-291. [9]ZHENG Y C，TSANG K T，CHAN K L，et al.First microwave map of the moon with Chang忆e-1data：The role of local time in global imaging [J].Icarus，2012，219（1）：194-210.[10]连懿，陈圣波，孟治国，等.利用嫦娥二号微波辐射计数据的全月亮温制图[J].武汉大学学报（信息科学版），2015，40（6）：732-737. LIAN Y，CHEN S B，MENG Z G，et al.Distribution of microwave ra-diation brightness temperatures on the lunar surface based on Chang忆e-2MRM data[J].Geomatics and Information Science of Wuhan Universi-ty，2015，40（6）：732-737（in Chinese）.[11]朱永超，郑永春，邹永廖.月球表面“冷点”和“热区”研究：嫦娥二号微波亮温数据分析[J].矿物学报，2016，36（2）：231-240. ZHU Y C，ZHENG Y C，ZOU Y L.Cold spots and warm regions on the lunar surface：Analysis of brightness temperatures data from Chang忆e-2 microwave observation[J].Acta Mineralogica Sinica，2016，36（2）：231-240（in Chinese）.[12]FA W Z，JIN Y Q.Simulation of brightness temperature of lunar sur原52··《天津师范大学学报：自然科学版》投稿须知1.来稿须内容新颖、论点明确、论证科学、数据可靠、文字精炼.2.请附中英文摘要、中图分类号和关键词（3-8个）.摘要内容包括目的、方法、结果、结论.中英文摘要须一致.3.稿件须符合编辑出版标准化要求，量和单位应符合国家标准的有关规定.4.文中只附必要的图表.插图须清晰，线条均匀，字符易辨认并符合量和单位的国家标准.表格采用三线表.同时要标出中英文图序、图题和表序、表题.5.文中需列出近几年国内外有关本课题的研究文献，只列出文中引用的、公开发表的文献作为参考文献.6.文中注明基金资助项目名称和编号，作者姓名、性别、出生年月、学历、职称、研究方向、联系电话、E-mail 等.投稿时请提交Word 文档.7.本刊已加入清华光盘版（中国知网）、万方数据———数字化期刊群、重庆维普中文科技期刊数据库等多家权威数据库，作者发表文章的同时会被以上网站转载，著作权使用费含在本刊所付的稿酬中.若有异议，请投稿时说明.8.编辑部对拟刊发的稿件有权作必要的技术性和文字性修改.本刊编辑部face and inversion of the regolith layer thickness [J].Journal of Geo原physical Reaserch ，2007，112：1-13.[13]FA W Z ，JIN Y Q.Analysis of microwave brightness temperature of lu -nar surface and inversion of regolith layer thickness ：Primary results ofChang -e 1multi -channel radiometer observation[J].Science China Info -rmation Sciences ，2010，53（1）：168-181.[14]WANG Z ，LI Y ，ZHANG D ，et al.Prelaunch calibration of Chang忆e -2Lunar Microwave radiometer[C].International Conference on Microwaveand Millimeter Wave Technology ，2010：1551-1554.[15]赵耀.嫦娥卫星微波探测仪数据对比分析及程序设计[D].武汉：华中科技大学，2013.ZHAO Y.Data Comparative Analysis of Chang忆e Lunar Microwave Sounder and program Design[D].Wuhan ：Huazhong University of Sci -ence and Technology ，2013（in Chinese ）.[16]宫晓蕙，金亚秋.“嫦娥一号”和“嫦娥二号”微波辐射观测对具温度分布廓线的月壤层介电特性的反演[J].科学通报，2013，58（36）：3798-3805.GONG X H ，JIN Y Q.Inversion of dielectric properties of lunar soillayer with temperature profile by Chang忆e I and Chang忆e II microwave radiation observations[J].Chinese Science Bulletin ，2013，58（36）：3798-3805（in Chinese ）.[17]GONG X H ，JIN Y Q.Diurnal physical temperature at Sinus Iridumarea retrieved from observations of Chinese Chang忆e -1microwave ra -diometer[J].Icarus ，2012，218（2）：807-816.[18]连懿，陈圣波，孟治国，等.基于嫦娥二号微波辐射计数据月球中低纬度亮温异常区地质分析研究[J].地球学报，2014，35（5）：643-647.LIAN Y ，CHEN S B ，MENG Z G ，et al.Geological analysis of lunarmiddle and low latitude brightness temperature anomaly area based on Chang忆e -2MRM data[J].Acta Geoscientica Sinica ，2014，35（5）：643-647（in Chinese ）.（责任编校亢原彬）53··。

第30卷　第3期2009年9月制　导　与　引　信GU I DANC E &F UZEVol.30No.3Sep.2009文章编号:167120576(2009)0320041205背景毫米波辐射亮温的信号拟合优度建模方法范　昕,　马秋华,　赵裔昌,　卢　振(机电工程与控制国家重点实验室,陕西西安710065) 摘　要:针对以往背景毫米波辐射探测的目标识别算法研究,通过试验测量获取数据的不足,提出了基于实测数据拟合优度的背景毫米波辐射亮温建模方法。

通过对实测数据进行拟合优度分析,求出分布函数,利用数据拟合得到表示不同背景的辐射亮温模型,拟合曲线与实测数据对比表明,二者基本吻合。

通过典型背景的毫米波辐射亮温模型,可以为目标识别算法研究提供所需的背景亮温数据。

关键词:目标识别;毫米波;亮度温度中图分类号:TN911.72 文献标识码:AThe G oodness of Fit Modeling on Millimeter Wa ve R adiationB r ightness Tempera tur e Signal of B ackgr oundFA N X i n ,　MA Q i u 2hu a ,　Z H A O Yi 2ch an g ,　L U Z hen(National K ey Laborat ory of El ect romechanical Engineering a nd Cont rol ,X i ’an Shaanxi 710065,China ) Abst ract :In view of t he shortco mi ng of t he dat a from t est s on t he background millimet er wave ra diat io n det ection ,a si mulat ion met hod which based on t he data from te st s to sim ulat et he bri ght ness tempera t ure of t he background mil li meter 2wa ve radiat io n is propo se d i n t his paper.The goodness of fit for t he t esti ng dat a i s analyze d ,and t he di st ri buti ng function is comput ed ,furt her more ,t he model of radiation bright ness t emperat ure on different back 2ground is obtained by t he data of fit.The analysi s of t he model of bright ness t emperat ure of diff erent background from si mulation shows t hat t he si mula ted data relati vely closed to t he t est ing data.The model ’s sim ul ated dat a can p rovide t he bri ght ness t emperat ure of back 2ground for t he t arget recogni tion al gorit hm s.K ey w or ds :ta rget recognition ;milli meter wave ;bri ght nes s t emperat ure收稿日期56作者简介范　昕(),女,硕士,主要从事引信信号处理技术的研究。

环境一号卫星光学数据绝对定标环境一号卫星光学数据的遥感器校正分为绝对定标和相对辐射定标。

对目标作定量的描述，得到目标的辐射绝对值。

要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系，即定标系数，在卫星发射前后都要进行。

卫星发射前的绝对定标是在地面实验室或实验场，用传感器观测辐射亮度值已知的标准辐射源以获得定标数据。

卫星发射后，定标数据主要采用敦煌外场测量数据，此值一般在图像头文件信息中可以读取。

以下两表为敦煌场地测定的绝对定标数据。

表HJ 1A/B星绝对辐射定标系数（DN/W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为：L=DN/coe式中coe为绝对定标系数，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

由于以上定标系数为敦煌场采用单点法对中等反射率目标（戈壁）测定的结果，因此对于太阳反射光谱波段，建议针对中等反射率地物采用上面提供的绝对辐射定标系数。

对于HJ1B的红外相机，近红外波段绝对定标系数为4.2857，短波红外波段绝对定标系数为18.5579。

定标公式同前。

HJ-1B红外相机热红外通道绝对辐射定标系数为：增益53.473，单位：DN/（W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）；截距26.965，单位：DN。

利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为L=（DN-b）/coe，式中coe为绝对定标系数的增益，b为截距，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

HJ1B红外相机中红外波段则条带较为严重，不利于定量化应用。

遥感数字图像遥感数字图像是以数字形式记录的二维遥感信息，即其内容是通过遥感手段获得的，通常是地物不同波段的电磁波谱信息。

其中的像素值称为亮度值（或称为灰度值、DN值）。

遥感概念DN值（Digital Number ）是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。

无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等有关。

工学硕士学位论文高温气体特定波段光谱辐射模型王圣刚哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TK124国际图书分类号：536.521.2工学硕士学位论文高温气体特定波段光谱辐射模型硕士研究生：王圣刚导师：刘林华教授申请学位：工学硕士学科、专业：工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TK124U.D.C.: 536.521.2Dissertation for the Master Degree in EngineeringSPECTRAL RADIATIVE MODEL OF HIGH TEMPERATURE GAS FORSPECIFIED BANDCandidate：Wang Shenggang Supervisor：Prof. Liu LinhuaAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Engineering Thermophysics Affiliation：School of Energy Sci. and Eng. Date of Defence：July, 2007Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要对高温气体辐射特性的认识，源于对炉膛内参与辐射换热的高温气体的研究。

在有气体参与的高温工程应用中，气体辐射成为重要的传热形式。

近年来，能源、冶金、航天、气象等领域，相继出现了针对气体光谱辐射特性的技术应用，如多光谱辐射测温、红外遥感、目标探测与追踪、红外制导等等。

现在已有的光谱辐射模型，大多是以求解一定区域内高温气体辐射换热为目的。

它们本质上描述了在不同光谱间隔上，对一定谱带内的气体特性的近似；主要区别是所用的光谱间隔的宽度不同，即由逐条谱线到整个谱带宽度。

粗糙表面的毫米波辐射温度建模在现代科技中，毫米波辐射技术被广泛应用于通讯、雷达、医学、安检等领域。

毫米波辐射技术的应用是基于物体表面的辐射特性，而表面的形貌则对辐射特性有着重要的影响。

本文将探讨粗糙表面的毫米波辐射温度建模，为毫米波辐射技术的应用提供理论支持。

研究背景毫米波辐射技术是一种基于电磁波的无线通讯技术，其频率位于30GHz至300GHz之间。

毫米波辐射技术具有高速率、高带宽、低功率消耗等优点，因此被广泛应用于通讯、雷达、医学、安检等领域。

毫米波辐射技术的应用是基于物体表面的辐射特性，而表面的形貌则对辐射特性有着重要的影响。

因此，对粗糙表面的毫米波辐射温度建模具有重要意义。

研究内容1. 粗糙表面的毫米波辐射特性毫米波辐射技术的应用是基于物体表面的辐射特性，而表面的形貌则对辐射特性有着重要的影响。

粗糙表面的毫米波辐射特性与表面的形貌有关，表面越粗糙，其反射率就越高，辐射特性也就越强。

同时，粗糙表面的毫米波辐射特性还与物体的表面温度、频率、极化等因素有关。

2. 粗糙表面的毫米波辐射温度建模在对粗糙表面的毫米波辐射温度建模中，需要考虑表面的形貌、表面温度、频率、极化等因素。

其中，表面的形貌是影响辐射特性的主要因素之一。

粗糙表面的形貌可以用统计方法来描述，如平均高度、坡度、坡向等参数。

根据Kirchhoff近似理论和Maxwell方程组，可以得到粗糙表面的反射率和散射率的数学表达式。

根据反射率和散射率的表达式，可以计算出粗糙表面的辐射特性。

同时，还需要考虑表面温度、频率、极化等因素的影响。

3. 粗糙表面的毫米波辐射温度实验研究为了验证粗糙表面的毫米波辐射温度建模的准确性，需要进行实验研究。

实验中需要制备不同形貌的表面样品，并测量其表面温度和辐射特性。

根据测量结果，可以验证毫米波辐射温度建模的准确性，并进一步完善建模方法。

结论本文探讨了粗糙表面的毫米波辐射温度建模，为毫米波辐射技术的应用提供理论支持。