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基于无人机遥感的盐渍化土壤有机质反演方法研究 被引量：1
1
作者 王玮莹 彭金榜 +7 位作者 朱婉雪 杨斌 刘振 公华锐 王俊栋 杨婷 娄金勇 孙志刚 《地球信息科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期736-752,共17页
土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标,对粮食生产具有重要影响。我国滨海盐碱地分布广阔,土壤有机质呈现显著的空间异质性。传统的“实地采集-实验测量”的方法费时费力,难以快速描绘盐碱地区土壤有机质含量的空间分布特征。因此,... 土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标,对粮食生产具有重要影响。我国滨海盐碱地分布广阔,土壤有机质呈现显著的空间异质性。传统的“实地采集-实验测量”的方法费时费力,难以快速描绘盐碱地区土壤有机质含量的空间分布特征。因此,采用遥感技术对土壤有机质含量进行高效且精准地反演,可以快速了解土壤肥力,从而调整与优化农业生产与管理。本研究以黄河三角洲典型滨海盐碱地裸土(0~10 cm土层)为研究对象,通过提取土壤的无人机遥感光谱与空间纹理信息,构建并筛选遥感指数。分别采用多元线性逐步回归、偏最小二乘以及随机森林模型对土壤有机质含量进行反演,并对比分析耕作与未耕作处理对反演的影响,同时探究融入对土壤盐分含量敏感的遥感信息是否可提高盐碱地区土壤有机质的反演精度。研究结果表明:(1)在土壤有机质含量反演中,随机森林模型的反演精度(R2为0.83~0.95)显著高于多元线性逐步回归(R2为0.26~0.69)和偏最小二乘模型(R2为0.37~0.72);(2)与未耕作土壤(R2为0.26~0.95)相比,耕作处理下的土壤有机质的反演精度较高(R2为0.54~0.94),即土壤的耕作处理能提高光谱指数对于土壤有机质含量的响应,从而提升土壤有机质含量的反演精度,为更加精准地监测土壤有机质提供新思路;(3)融入遥感纹理信息或土壤盐分含量信息(盐分实测值和盐分敏感指数)可显著提高土壤有机质反演精度。本研究将为提升田块尺度滨海盐渍化农田的土壤有机质含量反演提供理论与技术支撑,从而促进滨海盐渍化地区现代化农业的发展。 展开更多
关键词 土壤有机质反演 无人机多光谱遥感 土壤盐分 光谱指数 盐碱地 裸土 耕作 未耕作
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高光谱偏振技术的研究进展及展望
2
作者 颜昌翔 张源 +3 位作者 泊建 鞠学平 于博 李先峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期2141-2165,共25页
高光谱偏振技术是一种融合了高光谱和偏振成像的新兴技术,其在多个科学领域成为研究热点。本文旨在全面综述高光谱偏振技术的研究进展,并展望其未来发展方向。首先介绍了高光谱偏振技术的基本原理,解释了高光谱和偏振成像相结合的优势... 高光谱偏振技术是一种融合了高光谱和偏振成像的新兴技术,其在多个科学领域成为研究热点。本文旨在全面综述高光谱偏振技术的研究进展,并展望其未来发展方向。首先介绍了高光谱偏振技术的基本原理,解释了高光谱和偏振成像相结合的优势。然后,根据不同的设计原理介绍了偏振光谱仪器的分类。接下来详细讨论了该技术在遥感、医学、环境监测、地球科学和材料科学等领域的广泛应用。通过对不同领域的案例研究进行梳理,展示了高光谱偏振技术在提供更为丰富、精确信息方面的独特优势。最后对高光谱偏振技术目前面临的挑战进行了分析,包括仪器设备的精密性、数据处理的复杂性以及与其他传感设备的有效融合的问题。针对这些挑战,探讨了未来技术发展方向。未来的研究应着重于提升该技术的高光谱和时间分辨率,提高数据处理和分析准确性,扩展不同应用场景的适用性,以更好地满足不同领域的需求。综合而言,高光谱偏振技术作为一种全面、高效的信息获取手段,在多个领域取得了显著的研究进展。通过优化高光谱偏振技术满足更宽广的应用领域,高光谱偏振技术有望成为未来科学研究和实际应用中的重要工具。 展开更多
关键词 高光谱 高光谱偏振 成像技术 偏振光谱仪
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基于PSIM机载大视场宽谱段偏振光谱成像系统光学设计
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作者 李鑫权 张军强 +3 位作者 吴从均 马健 卢天姣 杨斌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期250-257,共8页
为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中P... 为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中PSIM模块光线角度,实现大视场内在PSIM模块上的入射角度需求。结合分析结果,采用光学设计软件优化设计。设计结果表明,前置望远系统能够实现波段为400~1 700 nm,视场角为72°,焦距为20 mm, F数为4的高质量成像,全谱段内探测器截止频率处传递函数优于0.4, PSIM模块上最大入射角度为±4.99°,有效保证了各视场内偏振调制的一致性。后置光谱分光系统采用基于Offner结构的凸面光栅,优化结果显示各波段点列图均小于一个像元,在探测器奈奎斯特频率处中心波长的MTF达到0.6,各项指标均满足设计要求。本文对于基于PSIM宽谱段偏振光谱成像仪器的工程化具有很重要的现实意义,对宽谱段光学系统消色差设计也具有一定指导意义。 展开更多
关键词 偏振成像光谱仪 复消色差 PSIM 凸面光栅 光学设计
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半主动激光制导能量传输与模拟技术 被引量：5
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作者 刘克俭 苗锡奎 +4 位作者 徐晨阳 王烨 张军强 杨斌 孙婷婷 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期256-264,共9页
为模拟实战环境下半主动激光制导的目标回波能量,设计并研制了注入式激光能量模拟设备。对激光制导能量传递过程及模拟技术进行研究。首先,针对激光制导武器工作过程,建立了激光在大气中传输发生散射与衰减的模型,并针对实战中存在的各... 为模拟实战环境下半主动激光制导的目标回波能量,设计并研制了注入式激光能量模拟设备。对激光制导能量传递过程及模拟技术进行研究。首先,针对激光制导武器工作过程,建立了激光在大气中传输发生散射与衰减的模型,并针对实战中存在的各种烟雾、降雨、干扰烟剂等进行建模仿真。接着,设计了激光目标回波能量模拟器的总体方案,选用DPS-A激光器和布儒斯特角薄膜偏振器模拟激光衰减过程。设计了光纤耦合与匀光准直系统。最后,构建了激光制导半物理仿真系统,分别进行了激光回波能量模拟实验、激光导引头标定与激光末制导试验。实验结果表明:激光能量模拟误差小于3. 0%,导引头线性角度范围内残差小于0. 08°,测角精度小于0. 45 mrad,末制导过程体视线角跟踪误差小于0. 2°。该系统可模拟多种实战环境中激光能量传输情况,且精度高,能够满足激光制导半物理仿真要求。 展开更多
关键词 半主动激光制导 能量传递 注入法 半物理仿真 激光导引头
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基于NDVI-DFI的矿业开发密集区地表热环境分异效应分析 被引量：5
5
作者 侯春华 李富平 +4 位作者 冯一帆 谷海红 袁雪涛 宋文 刘惠欣 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期160-168,共9页
目前大量研究基于像元二分模型探讨植被覆盖度与城市热岛的关系,基于像元三分模型反演植被覆盖度的研究、植被覆盖度与矿业开发密集区地表热环境分异效应关系的分析尚少见报道。该文利用2000-2018年5期Landsat卫星遥感影像,基于NDVI-DF... 目前大量研究基于像元二分模型探讨植被覆盖度与城市热岛的关系,基于像元三分模型反演植被覆盖度的研究、植被覆盖度与矿业开发密集区地表热环境分异效应关系的分析尚少见报道。该文利用2000-2018年5期Landsat卫星遥感影像,基于NDVI-DFI像元三分模型反演研究区植被覆盖度,将混合像元分解为光合/非光合植被和裸土3部分。利用辐射传输方程法反演地表温度。借助分级统计法、红蓝差值影像法、相关分析法和回归分析法,分析研究区植被覆盖度时空变化与地表热环境分异扰动效应之间的关系。结果表明:研究区NDVI-DFI特征空间符合像元三分模型的基本假设;相关分析法表明,光合/非光合植被覆盖度和裸土覆盖度变化与地表温度变化之间呈显著相关关系,相关系数分别为-0.81、0.72和0.90;回归分析结果表明,地表温度分别与光合/非光合植被覆盖度和裸土覆盖度呈极显著负相关关系(P<0.01)、不显著正相关关系和极显著正相关关系(P<0.01);光合植被覆盖度每增加10%会使地表温度相应降低0.52℃,裸土覆盖度每增加10%会使地表温度上升0.98℃,非光合植被覆盖度每增加10%会使地表温度相应上升0.61℃。研究结果可为矿业开发密集区地表热环境改善提供定量参考依据。 展开更多
关键词 遥感 模型 植被覆盖度 地表温度 NDVI-DFI 矿区
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通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应分析与优化
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作者 李作恩 鞠学平 +3 位作者 胡春晖 颜昌翔 赵雪梅 杨斌 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1728-1735,共8页
为了满足高精度偏振探测要求,通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响,并对其进行相应的分析和优化。首先,分析望远镜组偏振效应的影响因素,采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模... 为了满足高精度偏振探测要求,通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响,并对其进行相应的分析和优化。首先,分析望远镜组偏振效应的影响因素,采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模型,并带入通道型偏振光谱仪偏振解调模型。接着,通过同时控制S光和P光的透过率和相位延迟,设计相应的低偏振效应膜系。最后,运用偏振光线追迹的方法对镀有不同膜系的望远镜组进行偏振效应仿真。仿真结果表明,在580 nm和750 nm波长处,低偏振效应膜系与高偏振效应膜系的偏振探测精度变化不明显。而在420 nm波长处,低偏振效应膜系相较于常用膜系的边缘视场偏振探测精度提高了3.22%。低偏振效应膜系可以有效降低通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应,提高仪器的偏振探测精度。 展开更多
关键词 偏振光谱相机 偏振效应 斯托克斯矢量 穆勒矩阵
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全谱段高光谱成像仪光学系统设计 被引量：3
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作者 马健 张军强 +3 位作者 吴从均 李鑫权 卢天姣 杨斌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第23期165-173,共9页
为满足全谱段高光谱成像探测一体化应用需求,开展了可见至长波红外(LWIR)共口径成像光谱仪光学设计。前置像方远心物镜采用离轴三反结构实现,利用视场分离分光和分色片分光相结合的方法实现了可见至LWIR的四谱段划分。后置光谱仪采用非... 为满足全谱段高光谱成像探测一体化应用需求,开展了可见至长波红外(LWIR)共口径成像光谱仪光学设计。前置像方远心物镜采用离轴三反结构实现,利用视场分离分光和分色片分光相结合的方法实现了可见至LWIR的四谱段划分。后置光谱仪采用非对称式凸面光栅Offner结构,将中波红外(MWIR)与LWIR光谱仪的放大率设置为0.90和0.61,以满足设计指标和成像质量的要求。设计和分析结果表明:所提系统在600 km轨道高度处的幅宽为30 km;可见至短波红外(SWIR)的F数为2.6,可见/近红外(VNIR)光谱分辨率和SWIR光谱分辨率分别优于5 nm和10 nm,像元分辨率为30 m;MWIR谱段和LWIR谱段的F数分别达到2.3和1.5,光谱分辨率分别优于50 nm和100 nm,像元分辨率分别为50 m和74 m;各谱段在Nyquist频率处的调制传递函数(MTF)均接近衍射极限,谱线弯曲和色畸变均小于探测器像元尺寸的1/10。 展开更多
关键词 光学设计 成像光谱仪 全谱段 远心离轴三反 OFFNER 像质分析
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线性压电马达驱动系统的摩擦补偿控制研究 被引量：2
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作者 李先峰 高慧斌 +1 位作者 郭旭 张军强 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期135-142,共8页
线性压电马达(LPCM)作为执行元件,自身明显的摩擦机理会降低系统跟踪精度,限制了它在光电跟踪领域的应用。为了克服该问题,结合线性压电马达驱动的某光电跟踪转台具体方案,针对马达摩擦驱动的原理进行分析。基于广义的Maxwell滑动(GMS)... 线性压电马达(LPCM)作为执行元件,自身明显的摩擦机理会降低系统跟踪精度,限制了它在光电跟踪领域的应用。为了克服该问题,结合线性压电马达驱动的某光电跟踪转台具体方案,针对马达摩擦驱动的原理进行分析。基于广义的Maxwell滑动(GMS)模型建立系统的摩擦模型,并分别针对滑动阶段和预滑阶段的相关模型进行参数辨识和模型校验。在控制系统中进一步设计引入摩擦前馈补偿环节,通过样机试验结果显示,对于幅值为0. 174 rad、频率为0. 159 Hz的等效正弦引导,在传统控制策略基础上结合采用的摩擦前馈补偿方法,系统位置跟踪均方根(RMS)误差值仅15μrad,相比Coulomb摩擦前馈补偿的控制方法提高了42. 3%,且误差尖峰削弱明显,减少了73. 8%。满足光电跟踪实际应用中对线性压电马达驱动系统的要求。 展开更多
关键词 光电跟踪控制 线性压电马达 系统辨识 摩擦补偿 广义Maxwell滑动模型
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