面向卫星遥感数据的火山灰云识别方法及应用研究

发布时间：2021-01-13 23:34

　　火山强烈喷发后往往会在大气层中形成火山灰云,它能够削弱到达地面的太阳辐射,引起局地甚至全球范围的气候系统的重大变化。与此同时,随着全球经济一体化的快速发展,国际航空运输业日益繁荣,火山灰云对航空安全的威胁也越来越凸显出来。因此,火山灰云监测已成为当前一项兼具科学性和现实性的重要工作。卫星遥感技术是在1960年代兴起并迅速发展起来的一门综合性对地观测技术,能够快速、准确地获取地物空间动态变化信息,已在全球变化监测、自然灾害监测、预警和损失评估等诸多领域得到广泛应用。尤其是近年来,气象卫星和激光雷达在火山灰云监测领域中显示出了极大的优越性,逐渐得到了学术界和相关业务部门的广泛重视,并已成为火山灰云监测研究中重要的支撑技术。基于上述背景,本文开展了面向卫星遥感数据的火山灰云识别方法及应用的一系列探索性研究。针对火山灰云的前期形成阶段和后期扩散阶段,从火山灰云的水平分布和垂直剖面分布结构等层面开展了研究工作。针对这两个层面,在分析主成分分析（principal component analysis,PCA）、独立分量分析（independent component analysis,ICA）、... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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本文的研究内容框架

２．?２．?２物体辐射特征??Ｕ）发射辐射特征和发射波谱曲线??物体在向外发出辐射的同时，也在接收来自周围物体的辐射。在一个给定的??温度下，任何物体对某一波长电磁波的发射能力与吸收能力成正比。这个比值与??物体的性质无关，仅与物体的温度以及电磁波的波长有关，其数学公式表述如下：??？?＝?ｙ?（２．２）??式中《是吸收系数，Ｍ是辐射出射度，／是物体辐照度。??对于黑体而言，吸收系玫等于１，即黑体的辐照度与辐射出射度相等，吸收??的辐射能量与发射的辐射能量相等。??由基尔霍夫定律可知，实际物体吸收和发射电磁辐射能量的能力不如黑体，??即对于实际物体的吸收系数《／而言，〇＜？，＜丨。冇时吸收系数又称为比辐射率成发??

的公转方向及其周期相等的转道。采用这种轨道，理论上卫星每天沿同一方向上??通过同一纬度地面点，地方时相同。太阳同步轨道中的轨道高度为５００－１０００?ｋｍ，??太阳光入射角几乎固定不变。其中对地观测卫星多采用太阳同步轨道。图２．４是??太阳同步轨道示意图。??图２．３地球同步轨道?图２．４太阳同步轨道??２．３火山灰云物理光谱特征??２．?３．?１火山灰碎屑颗粒物光谱特征??Ｃ１）主要矿物成分??当前，火山灰在不同学科领域有着不同的定义，本文中统一采用如下定义：??火山喷发时喷射到大气中颗粒粒径小于２?ｍｎｉ的火山灰碎肩颗粒物，包括火山岩??石、矿物和火山玻璃碎肩等。通常情况下，这些小粒径且细而轻的火山灰碎屑颗??粒物一般要经过数小时至数月甚至是数年才能够沉降下来。尽管全球各地火山类??型和火山灰碎屑颗粒物外形、分布形态等不尽相同，如粒径在０．１－０．４?ｍｍ之间??的火山灰碎肩颗粒多为不规则棱角状，少量颗粒则具有风蚀痕迹呈现出椭圆状或??表面有气泡爆裂弧面、凹坑并且有白色充填物，但是这些火山灰碎屑颗粒物的绝??大多数成分均为玻肩、岩屑和晶屑等矿物质组成。其中，以黑色岩屑和黄色玻肩??为主


本文编号：2975756