【摘 要】
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微波辐射计是一种被动微波遥感设备,有全时全天工作、受云层影响小等优势,利用微波辐射计探测大气温度对数值天气预报、气候检测具有重要意义。目前,微波辐射计的通道数目较少,为了获取详细的大气状态参数信息、提高微波辐射计的大气探测精度,微波高光谱辐射计必然成为一种趋势。微波高光谱探测技术用于温度反演会导致灵敏度下降、计算规模增大和反演模型训练难度增加等问题,因此研究微波高光谱辐射计通道信息提取的技术,对于
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微波辐射计是一种被动微波遥感设备,有全时全天工作、受云层影响小等优势,利用微波辐射计探测大气温度对数值天气预报、气候检测具有重要意义。目前,微波辐射计的通道数目较少,为了获取详细的大气状态参数信息、提高微波辐射计的大气探测精度,微波高光谱辐射计必然成为一种趋势。微波高光谱探测技术用于温度反演会导致灵敏度下降、计算规模增大和反演模型训练难度增加等问题,因此研究微波高光谱辐射计通道信息提取的技术,对于提高温度廓线探测精度、高效利用高光谱数据具有重要意义。本文重点研究了微波高光谱辐射计通道信息容量与信息提取的方法,主要研究内容包括:一、研究辐射亮温的计算过程,并利用Seebor V5.0数据库仿真50～70GHz频段内的辐射亮度温度数据。同时对使用辐射亮温反演大气温度廓线的方法进行研究,为后续通道信息分析与辐射计设计提供理论基础。二、对通道信息提取的方法进行研究。将逐通道选择法与主成分分析法提取信息的效果及其对温度反演结果的影响进行了分析与比较。实验证明主成分分析法在提取信息上具有的优势,且这种方法在提取相同信息容量时具有更高的反演精度。三、对微波辐射计参数进行分析。利用50～70GHz频段内的高光谱辐射亮温仿真模型与Seebor V5.0大气状态参数廓线数据,分析在该频段内微波辐射计带宽对信息容量、观测亮温细节信息与反演效果的影响,确定了此频率范围下通道带宽的选择。并在通道带宽确定的情况下分析了灵敏度、季节、大气层结点数、纬度四个因素对信息容量提取、通道选择结果与温度廓线反演精度的影响。四、根据具体微波辐射计设计指标,分析不同系统噪声温度下信息容量与通道带宽的关系,确定了给定指标下的通道带宽。使用风云3号D星搭载的微波温度计MWTS与微波湿度计MWHS的观测数据,将MWTS的13个通道与50～70GHz频段内2000个通道的温度廓线反演效果进行对比,实验证明了多通道设计的必要性。本文的研究工作为以后微波高光谱辐射计的研发与应用提供了理论基础。
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