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近红外CO2高光谱探测仪通道选择

毕研盟 杨忠东 卢乃锰 张鹏 王倩

毕研盟, 杨忠东, 卢乃锰, 等. 近红外CO2高光谱探测仪通道选择. 应用气象学报, 2014, 25(2): 143-149..
引用本文: 毕研盟, 杨忠东, 卢乃锰, 等. 近红外CO2高光谱探测仪通道选择. 应用气象学报, 2014, 25(2): 143-149.
Bi Yanmeng, Yang Zhongdong, Lu Naimeng, et al. Channel selection for hyper spectral CO2 measurement at the near-infrared band. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(2): 143-149.
Citation: Bi Yanmeng, Yang Zhongdong, Lu Naimeng, et al. Channel selection for hyper spectral CO2 measurement at the near-infrared band. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(2): 143-149.

近红外CO2高光谱探测仪通道选择

资助项目: 

国家高技术研究发展计划 2011AA12A104

详细信息
    通信作者:

    王倩, email: xjwangqian1108@gmail.com

Channel Selection for Hyper Spectral CO2 Measurement at the Near-infrared Band

  • 摘要: 近红外波段 (1.6 μm) 遥感可探测大气CO2含量信息,应用于碳循环研究中。宽波段、高分辨率不但对仪器研制是一个挑战,而且巨大的数据量对观测的正演、反演也是一个挑战性课题。该文应用自由度及信息量分析法,对近红外高光谱波段中探测通道进行CO2信息量分析,选择前20~100个高信息量的CO2探测通道,并进行了反演模拟测试。结果表明:前20个高信息量通道占所有通道总信息量的76.4%,仅用所选的前20个通道进行反演,与所有通道参加反演的结果相比,误差增加0.3×10-6;通道数增至60时,信息量增加,通道数再增加,信息量则增加不显著;CO2反演误差存在相似的关系。在高CO2信息量分布上,弱吸收性质的1.6 μm波段和强吸收性质的2.06 μm波段表现出不同特点。
  • 图  1  1.6 μm吸收带CO2典型吸收通道相对权重函数分布

    Fig. 1  The distribution of relative weighting functions of typical absorption channels for CO2 at 1.6 μm band

    图  2  1.6 μm吸收带光谱

    Fig. 2  The radiance calculated at 1.6 μm band using sun-normalized irradiance

    图  3  1.6 μm波段高信息量通道数与信息量关系

    Fig. 3  The relation between the selected channel number and information contents at 1.6 μm band

    图  4  2.06 μm吸收带光谱

    Fig. 4  The radiance calculated at 2.06 μm band using sun-normalized irradiance

    图  5  反演对比试验结果

    Fig. 5  The retrieval experiment results

    图  6  迭代收敛时整个光谱区间上模拟光谱及残差分布

    Fig. 6  The simulated radiance and residual spectrum using the sun-normalized irradiance when the iteration is convergent

    图  7  高信息量通道反演的XCO2误差以及反演时间效率

    Fig. 7  XCO2 error distribution and retrieved time efficiency

    表  1  1.6 μm波段高CO2信息量通道

    Table  1  High information content channels selected at 1.6 μm band

    序号 波数 归一化信息量
    1 6212.72 1.000
    2 6214.58 0.996
    3 6238.77 0.994
    4 6242.66 0.982
    5 6237.37 0.977
    6 6243.91 0.976
    7 6219.83 0.975
    8 6211.03 0.973
    9 6241.42 0.966
    10 6233.17 0.964
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    表  2  模拟计算和反演条件

    Table  2  The simulation and retrieval conditions

    模拟条件 参数
    大气参数 美国标准大气
    CO2含量 390×10-6
    地表反照率 0.15
    气溶胶类型 城市型,能见度为23 km
    光谱范围 1594~1624 nm
    光谱分辨率 0.08 nm
    太阳天顶角 60°
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-06-14
  • 修回日期:  2013-11-18
  • 刊出日期:  2014-03-31

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