神舟四号高度计波形数据预处理和信息提取

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航空航天工程师的航天器数据处理

航空航天工程师的航天器数据处理

航空航天工程师的航天器数据处理航空航天工程师是致力于研发和改善航天器的专业人士。

在航天器的设计和测试中,数据处理是一个至关重要的环节。

本文将就航天器数据处理的相关内容进行探讨。

一、数据获取与传输航天器在发射前和发射过程中会采集大量的数据,包括测量参数、传感器输出等。

这些数据需要通过可靠的传输方式传送给地面的数据处理中心。

数据传输过程中需要考虑数据的安全性和完整性,以及传输的实时性要求。

二、数据存储与归档航天器的数据量庞大,因此需要配置合适的存储设备来存储这些数据。

传统的存储介质如硬盘和磁带已无法满足需求,航天工程师需要借助高性能的存储系统来存储和组织数据。

同时,为了保证数据的长期保存和备份,需要建立完善的数据归档策略。

三、数据预处理与校正航天器采集到的原始数据可能存在噪声、异常值等问题,需要进行数据预处理和校正。

预处理包括去噪、滤波、插值等操作,以提高数据质量。

校正则是为了校准测量设备的误差,减小数据处理中的不确定度。

四、数据分析与建模在航天器的数据处理中,数据分析和建模是重要的步骤。

通过分析数据,工程师可以推断航天器的工作状态、性能和健康状况。

同时,数据建模可以帮助工程师预测航天器的行为并优化设计。

常用的数据分析方法包括时序分析、频谱分析、机器学习等。

五、数据可视化与报告数据可视化是将处理后的数据以图形化方式呈现,以便更好地理解和交流数据的含义。

通过可视化,航天工程师可以观察数据的趋势、异常和规律,并提取有用的信息。

此外,航天器的数据处理结果还需要整理成报告,向相关人员提供详尽准确的数据分析结果和结论。

六、数据安全与隐私保护航天器数据包含着重要的科研成果和技术秘密,因此数据安全和隐私保护是非常重要的。

航天工程师需要采取严格的数据访问控制和加密措施,确保数据在传输和存储过程中不被泄露和篡改。

同时,要合法合规地处理数据,遵守相关的隐私法规和道德规范。

七、数据挖掘与智能化处理航天器的数据越来越庞大和复杂,传统的数据处理方法已经无法满足需求。

如何进行卫星影像处理与测绘成果提取

如何进行卫星影像处理与测绘成果提取

如何进行卫星影像处理与测绘成果提取卫星影像处理与测绘成果提取是如今地理信息领域中重要的技术手段之一。

随着遥感技术的发展和地理信息系统的广泛应用,利用卫星影像进行测绘成果提取不仅可以提高工作效率,还可以准确获取地理空间信息。

本文将从卫星影像的获取、预处理、影像分类与测绘成果提取等方面来探讨如何进行卫星影像处理与测绘成果提取。

首先,卫星影像的获取是进行卫星影像处理与测绘成果提取的前提。

卫星影像可以通过遥感卫星进行获取,如Landsat、Sentinel等。

这些卫星携带高分辨率的传感器,能够提供大量的影像数据。

在获取卫星影像时,需要考虑影像的分辨率、波段和时间等因素。

分辨率决定了影像显示的细节程度,波段决定了影像提供的信息类型,时间则影响了影像的时序信息。

获取到卫星影像后,需要进行预处理才能得到准确的测绘成果。

其次,卫星影像的预处理是卫星影像处理与测绘成果提取的重要环节。

常见的卫星影像预处理包括影像校正、几何校正和辐射校正等。

影像校正可以消除影像中的几何畸变,使得影像在空间上更加准确;几何校正可以校正不同时间、不同卫星影像之间的几何配准问题;辐射校正则可以消除影像中的辐射畸变,使得影像的光谱信息更加客观真实。

通过这些预处理手段,可以得到更加准确的卫星影像,为后续的影像分类与测绘成果提取提供更好的数据基础。

然后,影像分类是卫星影像处理与测绘成果提取的重要步骤之一。

通过影像分类,可以将卫星影像中的各种地物类型进行识别和划分。

常见的影像分类方法包括基于像元的分类和基于对象的分类。

在基于像元的分类中,通过对每个像元进行分类,从而得到整个影像的分类结果。

而基于对象的分类则是将相邻的相似像元组合成对象,再对对象进行分类。

影像分类需要结合遥感图像的光谱、纹理和空间等特征,选择适当的分类器进行分类。

常用的分类器有最大似然分类、支持向量机和人工神经网络等。

最后,测绘成果提取是卫星影像处理与测绘成果提取的最终目标。

测绘成果提取主要包括地物信息提取和地理空间分析两个方面。

如何使用测绘技术进行卫星数据处理

如何使用测绘技术进行卫星数据处理

如何使用测绘技术进行卫星数据处理近年来,卫星数据在测绘领域的应用越来越广泛。

卫星数据的处理和分析成为了测绘工作中不可或缺的一环。

本文将探讨如何使用测绘技术进行卫星数据处理,并简要介绍相关技术和方法。

测绘技术是通过对地球表面进行观测和测量,获取地理信息并进行分析和处理的一门科学技术。

卫星数据则是通过卫星的遥感设备获取的地球表面的图像和数据。

利用测绘技术进行卫星数据处理,可以快速准确地提取地理信息,并进行可视化呈现和进一步的分析。

首先,使用测绘技术进行卫星数据处理的第一步是数据预处理。

卫星数据获取的过程中,受到许多干扰因素的影响,如大气、云层、地物遮挡等。

因此,需要对原始数据进行校正和去噪处理,以提高数据质量。

常用的数据预处理方法包括大气校正、辐射校正、几何校正等。

其次,进行卫星数据的特征提取。

卫星数据中包含了丰富的地理信息,如地形、地貌、植被覆盖等。

通过测绘技术可以提取出这些地理信息,并制作相应的地图和图表。

常用的特征提取方法有光学遥感方法、雷达遥感方法、激光遥感方法等。

这些方法可以对卫星数据进行分析和解译,得到具有实际意义的信息。

然后,进行卫星数据的空间分析。

卫星数据可以反映地球表面的空间分布规律,通过测绘技术可以对这些数据进行空间分析,揭示地理现象之间的关系和变化趋势。

常用的空间分析方法包括栅格分析、矢量分析、空间统计等。

通过这些方法,可以对卫星数据进行量化分析和模拟预测,为决策提供科学依据。

最后,进行卫星数据的可视化呈现。

将处理后的卫星数据制作成地图、图表等形式,能够更直观地展示地球表面的特征和变化。

利用测绘技术,可以对卫星数据进行三维可视化、动态展示等,增强数据的表达能力和可理解性。

同时,还可以与其他地理信息系统进行集成,形成更丰富的地理信息产品。

综上所述,测绘技术在卫星数据处理中起到了至关重要的作用。

通过数据预处理、特征提取、空间分析和可视化呈现等环节,可以将卫星数据转化为有用的地理信息。

航空航天工程师的航天器数据处理和分析

航空航天工程师的航天器数据处理和分析

航空航天工程师的航天器数据处理和分析航空航天工程师是指在航空航天领域从事工程技术研究、设计、开发和管理等相关工作的专业人士。

在航天领域中,数据处理和分析是航空航天工程师职责重要的一部分。

本文将探讨航天器数据处理和分析的方法、工具以及应用。

一、航天器数据处理和分析的重要性航天器数据处理和分析是航空航天工程师实现航天任务的关键环节。

通过对航天器传感器、通信设备、导航系统和其他相关装置产生的数据进行处理和分析,航空航天工程师可以获取有关航天器在太空中运行的关键信息,以及进行故障诊断和改进航天器性能的研究。

航天器数据处理和分析的结果对于导航、轨道控制、姿态稳定以及其他运行参数的优化具有重要意义。

二、航天器数据处理和分析的方法1. 数据采集与传输:首先,航天器上的传感器需要采集相关数据。

这些数据可通过有线或无线方式传输到地面控制中心进行进一步的处理与分析。

在数据采集与传输过程中,要保证数据的完整性和可靠性,以确保后续的数据处理和分析的准确性。

2. 数据清理和预处理:航天器传感器采集到的数据可能包含噪声、错误或异常值。

因此,航天工程师需要对这些数据进行清理和预处理,以消除噪声和异常值的影响,确保数据的准确性和可靠性。

数据清理和预处理的方法包括滤波、去噪、插值等。

3. 数据存储和管理:对于大量的航天器数据,合理的存储和管理是必不可少的。

航空航天工程师可以利用数据库管理系统,如MySQL或Oracle,来存储和管理数据。

此外,数据的备份和恢复也是非常重要的,以防止数据的丢失和损坏。

4. 数据分析与建模:数据分析和建模是航天器数据处理的核心环节。

航空航天工程师可以利用统计学、机器学习、人工智能等方法,对航天器数据进行分析和建模。

这些分析和建模的结果可以用于预测航天器的性能、判断航天器的状态以及进行优化设计等。

三、航天器数据处理和分析的工具1. 数据处理软件:数据处理软件是航天器数据处理和分析的重要工具。

例如,MATLAB、Python、R等编程语言提供了丰富的数据处理库和函数,可以方便地进行数据处理和分析任务。

航空航天工程师的航空航天器数据分析与处理的工具与方法

航空航天工程师的航空航天器数据分析与处理的工具与方法

航空航天工程师的航空航天器数据分析与处理的工具与方法导言:航空航天工程是一门充满挑战的科学,数据分析和处理对于航空航天器的设计、运行和维护至关重要。

在本文中,将介绍航空航天工程师常用的数据分析与处理工具与方法,以提高工作效率和数据分析的准确性。

一、数据采集与预处理在航空航天领域,数据采集是基础工作,常用的数据采集方法包括传感器、记录仪以及地面测试设备等。

数据采集的质量直接影响着后续的数据分析结果,因此,航空航天工程师需要对采集的数据进行预处理,以确保数据的准确性和完整性。

1. 数据校正与滤波航空航天器的传感器常受到噪声的影响,为了得到准确的数据,航空航天工程师需要对数据进行校正与滤波处理。

校正是指通过与已知准确数据进行对比,补偿传感器的误差;滤波则是通过滤波算法去除数据中的噪声,以得到平滑的数据曲线。

2. 数据清洗与缺失值处理数据中可能存在异常值或缺失值,航空航天工程师需要对此进行清洗和处理。

清洗是指通过检测异常值,根据数据分布规律进行处理;而对于缺失值,可以使用插值法或直接舍弃。

二、数据分析工具与方法数据分析是航空航天工程师进行研究和设计的核心环节,以下将介绍常用的数据分析工具与方法。

1. 统计分析统计分析是常用的数据分析方法之一,航空航天工程师可以通过统计分析方法对数据进行描述和推断。

常用的统计分析方法有描述性统计、假设检验、回归分析等,这些方法可以帮助工程师从数据中提取出有价值的信息。

2. 信号处理航空航天领域的数据往往是以信号的形式存在,因此信号处理方法在航空航天器数据分析中占据重要地位。

工程师可以利用数字滤波、频谱分析等信号处理方法对数据进行分析,以发现隐藏在信号中的规律和异常。

3. 机器学习机器学习是一种通过建立模型和算法分析数据的方法,近年来在航空航天领域得到了广泛应用。

航空航天工程师可以利用机器学习方法对大量数据进行训练和学习,以预测未来的趋势和提供决策支持。

三、数据可视化工具与应用数据可视化是将数据以可视化的方式呈现给用户,帮助用户直观地理解和分析数据。

卫星遥感数据处理的高级技术方法

卫星遥感数据处理的高级技术方法

卫星遥感数据处理的高级技术方法卫星遥感是一种利用遥感卫星获取地球表面信息的技术,广泛应用于地质勘探、农业监测、环境保护、城市规划等领域。

随着遥感技术的快速发展,卫星遥感数据的处理方法也得到了极大的提升。

本文将介绍一些卫星遥感数据处理的高级技术方法。

一、数据预处理数据预处理是卫星遥感数据处理的第一步,主要包括辐射校正、大气校正和几何校正。

辐射校正的目的是消除传感器接收到的光信号与观测物体之间的路径距离和大气介质的影响。

大气校正则是通过模拟大气散射光的光谱响应,减少由于大气散射带来的误差。

几何校正则是基于传感器收集的数据进行几何匹配,消除观测误差和几何差异。

二、影像融合影像融合是将多种传感器获取的卫星遥感数据进行综合,提取出更多的地物信息。

常见的影像融合方法包括多光谱图像与高分辨率图像融合、多时相图像融合和多源数据融合。

多光谱图像与高分辨率图像融合可以利用多光谱图像丰富的光谱信息和高分辨率图像的空间分辨率相结合,提取出更详细的地物信息。

多时相图像融合则可以通过对多个时相的数据进行融合,获得地物的时序变化信息。

多源数据融合则是将来自不同传感器的数据进行融合,提取出更全面的地物信息。

三、特征提取特征提取是卫星遥感数据处理的关键环节,可以根据地物的不同特征进行分类和识别。

常用的特征提取方法包括光谱特征提取、纹理特征提取和形态特征提取。

光谱特征提取是根据不同波段的光谱反射率或辐亮度来提取地物的光谱特征,通过光谱曲线的形状和幅度来进行分类和识别。

纹理特征提取则是从图像的纹理分布中提取地物的纹理信息,通过纹理的频率、对比度、方向等来进行分类和识别。

形态特征提取则是通过分析地物的形状和大小来提取地物的形态特征,通过形态学运算来进行分类和识别。

四、高级图像处理高级图像处理是卫星遥感数据处理的一项重要任务,用于提取更复杂的地物信息。

高级图像处理方法包括目标检测、变化检测和地物分类。

目标检测是利用遥感图像提取出感兴趣的地物目标,如建筑物、道路、水体等,常用的方法包括特征提取和分类器建模。

测绘技术中航测数据的获取与处理流程

测绘技术中航测数据的获取与处理流程

测绘技术中航测数据的获取与处理流程航测技术是现代测绘领域中不可或缺的一部分,其通过飞行器获取数据,用于地形地貌的测量和制图。

本文将介绍航测数据的获取与处理流程,带领读者了解其中的奥秘。

一、航测数据获取航测数据的获取是整个流程中的重要一环,它基于先进的航空摄影遥感技术。

首先,进行航线规划,确定合适的飞行路径和高度。

然后,在飞行器上安装各种传感器,如相机和雷达等,利用这些设备进行航测数据的采集。

在飞行过程中,相机会连续地拍摄航测区域的图像,雷达则用于测量地物的高程等数据。

航测数据的获取过程中需要注意许多因素,如天气条件、时间管理等。

天气条件是一个重要的考虑因素,恶劣的天气可能会影响相机的拍摄效果,甚至导致数据丢失。

因此,在航测之前必须仔细研究天气预报,并确保适宜的环境条件。

此外,时间管理也是必须考虑的因素,因为航测任务可能需要在规定的时间内完成。

因此,在规划航测过程时,必须准确安排飞行器的起飞和降落时间,以确保整个任务的顺利进行。

二、航测数据处理在航测数据获取完毕后,接下来需要进行数据的处理和分析。

航测数据的处理流程涉及到许多技术和软件的应用,其中包括数据预处理、数据配准、数据融合等步骤。

1. 数据预处理数据预处理是航测数据处理的第一步,其主要目的是对原始数据进行去噪和增强处理。

在数据获取过程中,由于环境因素的影响,采集到的数据可能会受到噪声的污染。

因此,在进行后续处理之前,必须对数据进行滤波处理,去除噪声的影响,并对数据进行增强,以提高后续处理的准确性和可靠性。

2. 数据配准数据配准是航测数据处理中的重要一步,其主要目的是将不同传感器获得的数据进行对齐。

由于航测任务中使用的传感器种类和参数可能不同,所以获得的数据可能存在错位问题。

因此,数据配准是必要的,它可以通过一系列数学算法和图像处理技术,将不同数据进行准确对齐。

3. 数据融合数据融合是航测数据处理的最后一步,其目的是将不同传感器获取的数据进行融合,生成一幅完整的地图或模型。

使用卫星影像进行测绘数据提取的技巧

使用卫星影像进行测绘数据提取的技巧

使用卫星影像进行测绘数据提取的技巧随着科学技术的不断进步,卫星遥感技术在测绘领域的应用越来越广泛。

通过卫星影像可以获取到大范围的地理信息数据,为测绘工作提供了非常有价值的参考。

本文将主要探讨使用卫星影像进行测绘数据提取的技巧,希望能够对相关领域的研究人员和实践者有所帮助。

一、数据预处理在进行测绘数据提取之前,首先需要对获取到的卫星影像进行预处理。

预处理的目的是去除影像中的噪声和干扰,以提高数据的准确性。

常用的预处理方法包括影像去噪、辐射校正和大气校正等。

影像去噪可以通过滤波算法实现,辐射校正可以根据卫星传感器的特性进行像元值的转换,而大气校正则根据大气传输模型对影像进行修正。

二、影像配准卫星影像通常包含多个波段的数据,需要将它们进行配准,使其在空间上一一对应。

影像配准可以使用特征点匹配或者控制点匹配的方法。

特征点匹配是通过计算影像中的特征点,并将其与参考影像中的特征点进行匹配,从而实现影像的配准。

控制点匹配则是在影像中选取一些具有明显特征的地物点,并在参考影像中找到相对应的点进行匹配。

配准的目的是使影像的几何位置尽量准确,为后续的数据提取工作提供良好的基础。

三、地物分类地物分类是卫星影像测绘的重要环节,它将影像中的各个像元分为不同的类别,如水体、植被、建筑物等。

地物分类可以通过监督分类或非监督分类的方法实现。

监督分类需要人工提供一些训练样本,然后根据这些样本的特征对影像进行分类。

非监督分类则是根据影像中像元的相似性进行自动分类,分类结果通常需要人工进行后期的调整和验证。

四、特征提取在地物分类之后,可以对特定地物类别进行特征提取,以获取更加精细的测绘数据。

特征提取可以包括形状、纹理、光谱等多种特征。

形状特征可以通过计算地物的周长、面积、长度等参数获得,纹理特征可以通过计算地物的灰度共生矩阵等统计参数得到,而光谱特征则是利用不同波段的反射率或辐射值来描述地物的光谱特性。

五、数据精度评定完成测绘数据提取之后,需要对提取结果进行评定,以验证其精度和准确性。

航空航天工程师的航天器数据处理

航空航天工程师的航天器数据处理

航空航天工程师的航天器数据处理航空航天工程师在航天器的设计、制造和运营过程中扮演着重要的角色。

其中一个关键的任务是处理航天器的数据。

航天器数据处理包括数据采集、传输、存储、分析和应用等多个环节。

本文将详细介绍航空航天工程师在航天器数据处理中的工作内容和方法。

一、数据采集1. 数据源航天器的数据来源多种多样,包括传感器、测量设备、图像摄像等。

航空航天工程师需要根据任务需求选择合适的数据源,并确保其准确、可靠。

2. 数据采集方法数据采集方法涵盖了数据的采样、传输和转换等过程。

航空航天工程师需要使用合适的传感器、测量设备等工具进行数据采集,并保证数据的高质量。

二、数据传输和存储1. 数据传输航天器在运行过程中会产生大量的数据,因此数据传输是必不可少的环节。

航空航天工程师需要选择适当的数据传输方式,例如无线传输、有线传输或者卫星传输,并确保数据的安全和完整性。

2. 数据存储航天器产生的数据需要进行存储,以备后续的分析和应用。

航空航天工程师需要选择合适的存储介质和存储系统,并确保数据的可靠性和可访问性。

三、数据分析和处理1. 数据处理方法航天器数据处理的方法包括数据预处理、数据清洗、数据转换和数据整合等。

航空航天工程师需要运用数学、统计学和计算机科学等知识,对数据进行处理和分析。

常用的数据处理工具包括MATLAB、Python、R等。

2. 数据分析和应用航天器的数据分析包括数据挖掘、模型建立和预测等。

航空航天工程师需要根据任务需求,运用合适的算法和模型对数据进行分析,并得出有用的结论。

此外,航天器的数据还可以应用于航天器的性能评估、故障诊断和优化等方面。

四、数据实时监测和反馈航天器的数据处理不仅仅是一次性的工作,还需要进行实时的监测和反馈。

航空航天工程师需要实时监控数据的变化和异常,并及时采取相应的措施。

例如,当数据超出预期范围时,可以触发报警系统,以保证航天器的正常运行和安全性。

结论航空航天工程师在航天器数据处理中扮演着重要的角色。

如何使用测绘技术进行卫星数据的处理与解译

如何使用测绘技术进行卫星数据的处理与解译

如何使用测绘技术进行卫星数据的处理与解译卫星数据在现代测绘领域中发挥着越来越重要的作用。

利用卫星遥感技术,我们可以获取全球范围内的地表信息,从而更好地理解和管理我们的地球。

而要将卫星数据转化为有用的信息,则需要运用测绘技术进行处理与解译。

本文将介绍如何使用测绘技术来进行卫星数据的处理与解译。

第一部分:卫星数据的处理1. 数据获取与准备在开始处理卫星数据之前,我们首先需要获取相关的卫星数据。

卫星数据通常以图像的形式传输,我们可以通过专门的接收设备或者在卫星数据提供商的网站上下载。

一旦获取到数据,我们就需要进行准备工作,包括数据校正、图像分幅等。

2. 数据预处理卫星数据往往包括噪声和其他不完美因素,因此需要进行预处理来提高数据质量。

常见的预处理方法包括去噪、辐射校正、大气校正等。

这些预处理方法可以帮助我们更好地理解卫星数据所揭示的地物信息。

3. 数据配准与融合卫星数据通常包括多个波段的图像,而这些波段的分辨率和空间定位往往不完全一致。

为了将不同波段的数据进行比较和分析,我们需要进行数据配准和融合。

配准是指将不同波段的图像进行重采样,使其在空间上完全对齐;融合则是将不同波段的信息融合到一个图像中,以获得更全面的地物信息。

4. 数据分类与提取卫星数据中包含了丰富的地物信息,我们可以利用测绘技术中的分类和特征提取方法来对这些地物进行识别和提取。

其中常用的方法包括最大似然法、支持向量机等。

通过分类和提取,我们可以获取不同地物类型的空间分布和数量信息,为后续研究和应用提供基础数据。

第二部分:卫星数据的解译1. 地物解译地物解译是指将卫星数据中的像素值转化为实际地物的过程。

在进行地物解译时,我们需要根据卫星数据的波段特征来判断不同地物类型的特征。

例如,红外波段对植被的反射具有较高的敏感性,可以用来判断植被覆盖程度。

借助测绘技术中的图像解译方法,我们可以将卫星数据中的像素值转化为实际的地物类型,从而更准确地理解地表信息。

使用测绘技术进行卫星遥感数据处理的技巧

使用测绘技术进行卫星遥感数据处理的技巧

使用测绘技术进行卫星遥感数据处理的技巧导语:卫星遥感数据处理是借助卫星遥感技术获取地球表面信息的一种方式,而测绘技术则是处理和分析这些数据的重要工具。

本文将给出使用测绘技术进行卫星遥感数据处理的一些技巧,包括数据预处理、计算机图像处理和地理信息系统的应用等。

第一节:数据预处理卫星遥感数据获取的过程中,会受到大气、地形和云层等因素的影响,因此需要进行数据预处理,以提高数据的质量和准确性。

1. 大气校正:利用大气校正模型,去除大气对图像的影响。

这可以通过获取大气参量并进行修正来实现,如大气校正模型MODTRAN和6S等。

2. 地形校正:将遥感数据与数字高程模型(DEM)结合,进行地形校正,以消除地形对图像的影响。

这可以通过利用DEM计算地形指数,如坡度、高程、植被指数等进行达到。

3. 云层去除:使用云层检测算法,将图像中的云层部分进行去除。

常用的算法包括亮度阈值法、比值阈值法和植被指数方法等。

第二节:计算机图像处理计算机图像处理是卫星遥感数据处理的重要环节,通过对图像进行增强、分类和分析,可以更好地理解和利用数据。

1. 图像增强:图像增强可以改善图像的视觉效果和细节,使其更具辨识度。

常用的增强方法包括直方图均衡化、滤波和波段合成等。

2. 图像分类:图像分类是将图像像素分为不同类别的过程,可以帮助我们识别和提取地物信息。

常用的分类方法包括基于像元的分类、基于对象的分类和基于深度学习的分类等。

3. 特征提取:特征提取是将图像中的信息转化为可量化的数值特征的过程。

利用特征提取可以提取出地物的形状、纹理、频谱等特征,为后续分析提供基础。

第三节:地理信息系统的应用地理信息系统(GIS)是将地理数据和信息进行存储、管理和分析的系统,对卫星遥感数据处理具有重要的应用价值。

1. 数据集成:将卫星遥感数据与其他地理数据集成在一起,可以帮助我们更好地理解数据,并进行综合分析。

常用的集成方法包括栅格数据与矢量数据的结合,以及卫星遥感数据与地面测量数据的融合等。

航天任务中的科学数据处理技术

航天任务中的科学数据处理技术

航天任务中的科学数据处理技术当我们仰望星空,畅想宇宙的奥秘时,背后有无数的航天任务在为我们揭开宇宙的神秘面纱。

而在这些航天任务中,科学数据处理技术就像是一把神奇的钥匙,帮助我们解锁宇宙的秘密。

在航天任务中,数据的产生量是极其巨大的。

从各种探测器、卫星到载人航天器,它们所搭载的仪器设备会源源不断地收集各类信息,包括但不限于图像、光谱、电磁信号等等。

这些数据就像是一座巨大的宝藏,但如果没有有效的处理技术,它们就只是一堆毫无头绪的数字和信号。

首先,数据采集是整个流程的起点。

航天设备上的传感器和仪器会以极高的精度和频率收集数据。

然而,这些数据在初始阶段可能存在噪声、误差或者缺失值。

因此,第一步就是对这些原始数据进行预处理,以提高数据的质量。

这可能包括去除噪声、填补缺失值、校正误差等操作。

接下来,数据压缩成为了关键的一步。

由于航天任务中产生的数据量巨大,而传输带宽有限,如果不对数据进行压缩,那么将很难在有限的时间内将这些数据传输回地球。

数据压缩技术能够在不损失重要信息的前提下,大大减少数据的存储空间和传输时间。

常见的数据压缩方法有有损压缩和无损压缩两种。

有损压缩通过舍弃一些不太重要的细节来实现更高的压缩比,但可能会对数据的精度造成一定影响;无损压缩则能够完整地保留原始数据的所有信息,但压缩比相对较低。

在实际应用中,需要根据数据的特点和任务的需求来选择合适的压缩方法。

数据传输也是一个不容忽视的环节。

在将数据从航天器传输回地球的过程中,会面临各种干扰和信号衰减。

为了确保数据的准确传输,需要采用先进的通信技术和纠错编码。

比如,通过增加冗余信息来检测和纠正传输过程中产生的错误,从而保证数据的完整性。

当数据成功传输回地球后,就进入了数据分析和处理的阶段。

这是一个极其复杂和精细的过程,需要运用各种数学、物理和计算机科学的知识和方法。

比如,对于图像数据,可能需要进行图像增强、特征提取、目标识别等操作;对于光谱数据,可能需要进行光谱分析、物质成分推断等。

卫星遥感数据处理方法优化

卫星遥感数据处理方法优化

卫星遥感数据处理方法优化随着卫星遥感技术的发展,获取地球表面的遥感数据变得越来越容易。

然而,如何高效地处理这些海量的遥感数据,提取有用的信息,成为了一个重要的问题。

本文将探讨卫星遥感数据处理方法的优化,以提高数据处理的效率和准确性。

一、数据预处理在进行遥感数据处理之前,必须进行数据的预处理。

数据预处理包括数据校正、数据配准和数据融合等步骤,以确保数据的质量和一致性。

1. 数据校正数据校正是为了消除遥感数据中的噪声和偏差。

常见的数据校正方法包括辐射校正、大气校正和几何校正等。

辐射校正用于消除遥感图像中的辐射量信息,以获得物体的真实反射率。

大气校正是为了消除遥感数据中受大气影响的因素,从而得到更准确的地表信息。

几何校正则用于校正遥感图像的几何形状,以消除由于传感器偏移和地面形状变化而导致的形变。

2. 数据配准数据配准是将多个遥感图像进行对准,以确保它们具有相同的空间参考系统,以便进行进一步的分析和处理。

常见的数据配准方法包括基于地物特征的配准和基于地形特征的配准。

基于地物特征的配准利用地物在不同图像中的位置进行配准,而基于地形特征的配准则利用地形的形状和高程信息进行配准。

3. 数据融合数据融合是将多个遥感图像融合到一个图像中,以获取更全面和准确的地表信息。

常见的数据融合方法包括波段融合、分辨率融合和时间序列融合等。

波段融合是将多个遥感图像的波段进行组合,以获取更丰富的信息。

分辨率融合是将高分辨率和低分辨率的图像融合在一起,以兼顾详细信息和整体信息。

时间序列融合是将多个遥感图像的时间序列进行合并,以获取地表的时序变化信息。

二、特征提取与分类在进行特定的遥感应用研究时,需要提取出关键的地表特征,并对其进行分类和识别。

1. 特征提取特征提取是从遥感数据中提取出与感兴趣地物相关的特征信息。

常见的特征提取方法包括直方图分析、纹理分析和主成分分析等。

直方图分析通过对遥感图像的像素值进行统计,得到不同地物类别的特征直方图,从而进行分类和识别。

星载遥感数据处理与应用

星载遥感数据处理与应用

星载遥感数据处理与应用星载遥感是指利用遥感卫星获取地球表面信息的技术。

随着遥感技术的不断发展,越来越多的遥感卫星被发射上天,并大量采集海量的遥感数据,这些数据在地球科学、资源环境、国土安全等领域具有重要的应用前景。

如何高效地处理和分析这些数据,成为了遥感应用中的关键环节。

本文将从数据处理、数据分析、应用案例等方面进行探讨。

一、数据处理数据处理是所有遥感应用的基础,仅仅有海量数据是不够的。

如何高效、准确地提取数据中的有价值信息,是数据处理的核心问题。

数据处理主要包括数据预处理、特征提取和目标识别等环节。

1.数据预处理数据预处理是指在遥感图像处理前对图像进行预处理,主要是为了减少图像内部或之间的噪声干扰,以提高处理结果精度和准确度。

常用的预处理方法有:平滑、增强、滤波、边缘检测等。

2.特征提取特征提取是指遥感图像中目标特征的定量提取。

常用的特征提取方法有:主成份分析、小波分析、人工神经网络等。

3.目标识别目标识别是指根据遥感图像中目标的特征来判断目标的类型和位置。

常用的目标识别方法有:最大似然分类、支持向量机、神经网络等。

二、数据分析数据分析是指利用数据处理技术从数据中提取有用的信息,进行数据查询、统计、分析和模型构建等,从而得到所需要的结论。

在遥感数据分析中,需要结合地学、地理信息系统等多个学科领域,进行深入分析。

1.地学应用分析地球科学是应用遥感数据最为广泛的领域。

遥感数据的获取和分析,在大气、海洋、地膜、冰雪、生态等领域都具有重要应用。

例如,利用卫星遥感数据可以提取地表高程、水文过程、植被覆盖范围、海洋气候等一系列有关地理环境的信息,为科学研究提供了强有力的数据支持。

2.资源环境分析资源环境是国家重要的发展领域。

如何利用遥感数据为资源环境的优化管理提供有效的支持,是目前的热点领域。

例如,利用遥感卫星获取的图像数据可以分析全球气候变化、海洋水文过程、农田土地利用和城市规划等方面的问题,实现生态系统的可持续发展。

测绘技术中的航测数据处理流程分析

测绘技术中的航测数据处理流程分析

测绘技术中的航测数据处理流程分析在测绘技术领域,航测数据处理是一项至关重要的工作,它涉及到航空摄影、遥感、地理信息系统等多个领域。

本文将对航测数据处理流程进行分析,以帮助读者更好地理解这一过程。

首先,我们需要明确航测数据处理的目标。

航测数据处理的主要目标是通过分析和处理航空摄影或遥感数据,生成各种地理信息产品。

这些产品可以包括数字地图、三维模型、地物分类等,广泛应用于城市规划、土地管理、资源调查等各个领域。

航测数据处理的流程可以大致分为以下几个步骤:数据获取、数据预处理、影像匹配与内定向、数字高程模型生成与更新、地物分类与提取、数据融合与产品生成。

首先是数据获取阶段。

数据获取可以通过航空摄影或遥感技术进行。

航空摄影通常使用航空相机进行航拍,而遥感技术则通过卫星或无人机等平台获取图像。

这些图像会得到一些基本的航测数据,如航迹坐标、飞行高度等。

接下来是数据预处理,这一步骤主要是对数据进行质量控制和预处理,以保证数据的准确性和一致性。

其中包括图像去噪、增强、辐射校正等操作。

这些预处理的结果将为后续的数据处理提供可靠的基础。

影像匹配与内定向是航测数据处理的关键环节。

在这一步骤中,会使用影像匹配算法来确定图像之间的对应关系,以及对图像进行内定向计算,得到相对和绝对定向元素。

这些定向元素将用于后续的地物分类和三维模型生成等工作。

接下来是数字高程模型生成与更新。

在这一步骤中,会利用内定向元素和航测数据来生成精确的数字地形模型。

数字高程模型是地理信息科学中非常重要的一种数据形式,它可以用于地形分析、洪水模拟等各种应用。

地物分类与提取是航测数据处理中的另一个关键环节。

通过使用图像处理和机器学习等技术,可以对影像进行地物分类和提取。

这些分类和提取的结果可以用于制作数字地图、土地利用调查等工作。

最后是数据融合与产品生成。

在这一步骤中,将各种处理后的数据进行整合和融合,生成地理信息产品。

这些产品可以包括数字地图、三维模型、地物分类图等。

卫星激光测距的一种自动数据处理算法

卫星激光测距的一种自动数据处理算法

卫星激光测距的一种自动数据处理算法
卫星激光测距的自动数据处理算法可以分为以下几个步骤:
1. 数据预处理:对激光测距仪器传回的原始数据进行预处理,包括去除噪声、校正仪器系统误差等。

这些步骤可以基于信号处理和仪器标定等技术来实现。

2. 点云提取:根据预处理后的数据,提取出卫星激光测距仪所测得的点云数据。

点云是由一系列三维坐标点组成的数据集,代表了测量物体的形状和位置。

3. 特征提取和筛选:对点云数据进行特征提取,例如计算点云中的法向量、曲率等。

通过筛选出具有某些特定特征的点,可以提高测距的准确性和精度。

4. 三维重建:基于点云数据,进行三维重建,即根据点云的坐标信息,还原出被测物体的三维形状和结构。

这可以通过点云配准、点云匹配等算法来实现。

5. 距离计算:利用三维重建后的结果,计算出所感兴趣物体的距离。

这可以通过计算点云中点到卫星的距离,或者计算物体上特定点到卫星的距离来实现。

6. 数据处理和输出:对距离计算得到的结果进行进一步处理,例如去除异常值、平滑处理等。

最终将处理后的结果输出,可以是一系列距离值、三维模型文件等。

以上是卫星激光测距的一种自动数据处理算法的基本步骤,具体实现方式可以根据具体应用和算法设计的要求进行调整和优化。

gnss数据处理的基本流程

gnss数据处理的基本流程

gnss数据处理的基本流程GNSS是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)的缩写,其包括GPS、GLONASS、北斗、伽利略等卫星系统。

GNSS 数据处理是利用GNSS接收机接收卫星信号,通过计算处理得到卫星和观测站的位置和速度等信息,以及实现差分增强定位和导航。

GNSS数据处理的基本流程包括以下几个步骤:1. 数据采集:GNSS接收机接收卫星信号,并将卫星信号转换成数字信号,以便后续处理。

2. 数据预处理:对接收到的GNSS数据进行预处理,如对信号做同步、去噪、滤波、时钟差校正等处理。

3. 信息提取:从预处理后的数据中提取出卫星信号的到达时间、载波相位、伪距等信息。

4. 数据编辑:对提取出的信息进行编辑,如去除错误点、补充缺失点等。

5. 定位计算:通过计算得到观测站的位置、速度等信息,包括单点定位、差分定位等方式。

6. 数据质量检验:对处理后的GNSS数据进行质量检验,保证计算结果的准确性和可靠性。

7. 数据输出:将GNSS数据处理结果以各种格式输出,方便进行后续的应用、分析和研究。

需要注意的是,GNSS数据处理的流程可以根据不同的应用场景进行调整,比如在差分定位中需要增加数据传输、数据匹配等步骤,以提高定位精度和可靠性;在高精度导航中需要采用精密计算模型和算法,以达到更高的定位精度。

综上所述,GNSS数据处理的基本流程是数据采集、数据预处理、信息提取、数据编辑、定位计算、数据质量检验和数据输出。

这种流程可以通过技术手段不断优化和调整,以适应不同应用场景和需求,实现更加精准和可靠的GNSS定位和导航。

海上卫星发射场的遥感数据处理与应用

海上卫星发射场的遥感数据处理与应用

海上卫星发射场的遥感数据处理与应用遥感数据是通过卫星、飞机等远距离感应器获取的地球表面信息,是研究和监测地球表面变化的重要手段。

海上卫星发射场是现代航天事业的重要组成部分,通过遥感数据处理与应用,可以为海上卫星发射场的运营和管理提供支持,以及为其他领域的研究和监测提供数据支持。

一、遥感数据处理1. 数据获取和预处理在海上卫星发射场的遥感数据处理中,首先需要获取并预处理数据。

数据获取可以通过地面站或其他通信设备实时接收卫星传输的数据,也可以从卫星发射前准备工作中获取地面照片、水文数据等。

预处理包括数据质量检查、辐射定标、大气校正等,以确保数据的准确性和一致性。

2. 影像处理与解译海上卫星发射场的遥感数据主要为影像数据,通过影像处理与解译,可以提取出有用的信息。

常见的处理方法包括图像增强、噪声去除、图像融合等。

解译可以通过目视解译、机器学习等方法来提取出感兴趣的目标,例如发射场的建筑物、道路网等。

二、遥感数据应用1. 发射场运营和管理支持通过对海上卫星发射场的遥感数据处理与应用,可以为发射场的运营和管理提供支持。

例如,可以利用遥感数据对发射场进行环境监测,包括水质监测、植被覆盖度监测等,以评估发射场的生态环境和可持续发展能力。

此外,还可以通过遥感数据对发射场的基础设施进行监测,如建筑物的状况、道路网络等,以支持发射场的维护和改进。

2. 灾害监测与应急响应遥感数据在灾害监测与应急响应中起着重要作用。

海上卫星发射场的遥感数据可以提供对周边海域的监测,包括海面异常、海洋生态系统变化等,以及对船只、渔船等的监测。

当灾害发生时,可以利用遥感数据迅速获取有关灾情的信息,以便进行应急响应和救援工作。

3. 地质灾害监测与资源勘察海上卫星发射场的遥感数据还可以用于地质灾害监测与资源勘察。

例如,可以通过遥感数据监测地质灾害敏感区域的地表变化,包括地表沉降、地裂缝等,以及通过遥感数据勘察海底资源等。

这些信息对于地质灾害预警和资源开发具有重要意义。

测绘技术卫星影像解译步骤

测绘技术卫星影像解译步骤

测绘技术卫星影像解译步骤测绘技术是利用卫星影像进行地图绘制和地理信息分析的关键工具。

由于其高分辨率和广覆盖性,卫星影像成为了测绘行业的重要数据源。

然而,卫星影像本身只是一个数字图像,需要通过解译步骤将其转化为有用的地理信息。

本文将介绍测绘技术中卫星影像解译的一般步骤。

一、数据预处理在进行卫星影像解译之前,首先需要对数据进行预处理。

这包括对卫星影像进行辐射校正、几何校正和地形校正。

辐射校正主要是消除大气、太阳辐射和地物自身反射对卫星影像亮度的影响,从而获得真实的辐射亮度。

几何校正是为了消除地球的球面和椭球面差异对卫星影像投影的影响,使其能够在平面上进行处理。

地形校正则是为了在不同地形条件下消除影像中的地表高度影响,以获得高度一致的地物光谱信息。

二、图像增强卫星影像的亮度和对比度较低,对于一些小尺度、低对比度的地物,可能难以从影像中获得明确的信息。

因此,图像增强是提高图像质量和增强地物信息的关键步骤。

常用的图像增强方法包括直方图均衡化、滤波和变换等。

直方图均衡化是通过拉伸影像的像素值范围,增加影像亮度的动态范围,使图像细节更加突出。

滤波则是通过一系列的数学运算,消除图像中的噪声和冗余信息,提高图像的清晰度和对比度。

变换则是将图像从一个域转换到另一个域,通过变换域的滤波和调整来增强图像的特定特征。

三、特征提取在了解了卫星影像的基础上,需要确定解译的目标和感兴趣的特定地物。

特征提取就是为了从卫星影像中提取出这些特定地物的地理和光谱特征。

地理特征主要包括地物的形状、大小和空间分布等信息,光谱特征则是指地物在不同波段上的光谱反射特性。

常用的特征提取方法包括阈值分割、边缘检测和纹理分析等。

阈值分割是基于像素灰度值的特点,在特定的光谱范围内将图像分割成不同的区域。

边缘检测则是通过寻找图像中灰度变化较大的边缘,来提取出地物的边界信息。

纹理分析则是通过统计图像中的灰度、纹理、形状等特征,来提取地物的纹理信息。

四、分类与识别特征提取之后,需要对提取的特征进行分类与识别。

神舟4号雷达高度计在轨工作模式及实时数据处理

神舟4号雷达高度计在轨工作模式及实时数据处理

神舟4号雷达高度计在轨工作模式及实时数据处理
许可;刘和光;姜景山
【期刊名称】《遥感技术与应用》
【年(卷),期】2005(20)1
【摘要】SZ-4雷达高度计作为我国第一个上星工作的雷达高度计于2002年12月30日发射入轨,按预定工作模式,获得了大量的跟踪数据。

就SZ-4雷达高度计的在轨工作模式、实时跟踪处理以及在轨调试等内容进行了讨论,并给出了实际的测量结果。

【总页数】4页(P162-165)
【关键词】SZ-4;雷达高度计;在轨工作模式;实时跟踪处理;在轨调试
【作者】许可;刘和光;姜景山
【作者单位】国家863计划微波遥感技术实验室中国科学院空间科学与应用研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN952;TP75
【相关文献】
1.一个适用于大误指向角的雷达高度计回波模型及其在HY-2A卫星雷达高度计数据处理中的应用 [J], 王磊;许可;刘鹏;徐曦煜
2.海洋二号雷达高度计南极冰盖高程数据处理 [J], 熊雨静;许可;蒋茂飞
3.海洋二号A卫星雷达高度计、校正辐射计在轨运行十周年 [J],
4.机载海洋雷达高度计工作模式及数据处理 [J], 郭伟;张俊荣;张升伟
5.干涉成像雷达高度计数据处理系统 [J], 张祥坤;张云华;姜景山
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第38卷 第6期 海 洋 与 湖 沼Vol.38, No.62007年11月OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICA Nov ., 2007*国家高技术研究发展计划项目(遥感应用模块检测与验证技术研究), 2005AA604150号。

纪永刚, 博士, E-mail: jiyonggang@收稿日期: 2006-01-04, 收修改稿日期: 2007-12-06神舟四号高度计波形数据预处理和信息提取*纪永刚1 张 杰1 张有广2 孟俊敏1(1. 国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061; 2. 国家卫星海洋应用中心 北京 100081)提要 神舟四号(SZ-4)高度计在国内首次提供了星载雷达高度计回波波形数据。

本文中作者分析了SZ-4高度计回波波形的特点, 完成波形数据的预处理, 并在此基础上完成初步的信息提取。

在数据预处理方面, 通过SZ-4高度计水陆边界处波形的特点, 提出了波形最大幅度控制的方法, 筛选回波波形。

在波形归一化处理过程中, 发现SZ-4高度计波形中存在双峰现象, 并指出第二个峰为异常波形区。

在波形信息提取方面, 利用波形重新跟踪得到的半功率点计算出SZ-4高度计高度跟踪补偿误差, 并根据高度计天线指向角和回波波形下降沿斜率之间的关系, 从波形后沿提取天线指向角信息。

分析结果表明, SZ-4高度计天线指向比较平稳, 而跟踪补偿由于变化较大, 在计算海面高度时, 应作为一项误差源被考虑到。

关键词 神舟四号高度计, 回波波形, 波形重跟踪, 高度跟踪补偿, 指向角 中图分类号 TP753国外雷达高度计卫星从最早的Skylab 开始, 已经发射了GEOS-3、Seasat 、Geosat 、ERS-1/2、TOPEX/Poseidon, 一直到最新的GFO 、Jason-1、Envisat 、ICESat 等多颗高度计卫星; Cryosat 、Jason-2等已在计划发射阶段。

2002年12月30日凌晨发射的“神舟四号”(SZ-4)飞船是中国发射的第四艘无人飞船, 其主要载荷是多模态微波遥感器, 其中高度模态(高度计)是多模态微波遥感器中的一个主要模态。

在近5个月的时间内, SZ-4高度计在留轨期间的五次对地观测内获取了大量的航天雷达高度计回波数据。

利用获取的大量波形数据, 加上GPS 定轨信息, 可提取海面高度、有效波高和海面风速等基本物理量, 并通过对提取物理量的分析和处理, 开展大地测量学、地球物理学和海洋动力学的研究(王广运等, 1995; Fu et al , 2001)。

与国外已业务化运行的卫星高度计不同, SZ-4高度计为一试验系统, 需要根据其波形数据来提取有效波高、海面高度、海面风速等信息, 并通过与实测数据的比对来验证其功能体制。

而SZ-4高度计波形数据的预处理是波形数据信息提取前的数据处理阶段, 此过程必不可少, 其数据处理质量的好坏, 直接影响到后续信息提取的效果。

国外业务化运行的卫星高度计的波形数据预处理甚至一些波形信息的提取, 如有效波高的信息提取, 都是在卫星上完成的。

而SZ-4高度计波形数据的预处理需要在数据下传到地面后进行, 其主要过程包括数据的质量控制、多波形平均、波形归一化等处理过程。

同时, 一些基本的波形信息是在波形预处理过程中完成的, 如高度跟踪补偿和高度计天线指向角, 都是在波形分析的基础上提取得到的。

1 SZ-4数据预处理1.1 数据质量控制当高度计足印靠近陆地或位于浅水海区时, 陆地散射表面的不规则性及散射特性的多变性, 会造成地表倾角变化的不连续, 对处于陆地跟踪模式的高度计, 将造成高度偏差信号的很大误差, 从而导致跟踪环失锁。

由于雷达回波信号的幅度过强, 波动起伏过大, 使得高度计总是处于锁 定—失锁—再锁定的不稳定状态。

此时具有较大脉冲幅度的回波波形已明显不同于足印位于深水488 海洋与湖沼38卷海区中的标准回波波形, 波形变得异常(Hayne, 1980; Chelton et al, 1989)。

图1为SZ-4高度计足印靠近陆地的一个海面回波波形, 其中两实线之间的区域对应真实的海面回波区域, 而第二条实线之后的波形区对应陆地影响的区域。

如果此时将波形起始点到最大峰值处之间的波形作为回波上升沿处理, 则会高估高度计脉冲从开始接触海面到形成最大照明区的时间间隔, 在一定程度上高估了海面的有效波高; 同时, 由于估测的回波前沿半功率点的位置(图1中对应虚线处)比真实的海面回波半功率点的位置推后, 也会高估卫星到海面之间的距离, 进而低估了海平面高度(Bernard et al, 1983)。

已发射且业务化运行的卫星高度计, 如TOPEX/Poseidon高度计数据中, 除提供区分陆地和海洋的标记位外, 还提供了区分深水、浅水、陆地甚至是海冰的标记位, 而SZ-4高度计数据中只提供了一个区分陆地和海洋的水陆标记位。

从已有的波形数据中选取有用的波形数据, 剔除异常波形, 有必要对靠近陆地的波形数据做详细分析。

图1 靠近陆地的高度计回波波形Fig.1 Altimeter waveform near continent图2为SZ-4飞船2003年2月8日由西北向东南方向经过日本本州岛的波形的地面轨迹, 图中圆圈内为根据数据水陆标记剔除了陆地波形的飞船地面轨迹, 对应图3中的j—m之间的波形。

可以看出, 图3中的20个波形清楚地反映出飞船由海洋经过陆地, 然后再由陆地回到海洋的过程, 可简单地用图4中的过程表示。

高度计星下点足印位于海洋中,且距离陆地较远时,波形主图2 带有陆地标识位的波形地面轨迹分布Fig.2 Ground tracks with waveform on land要受海面的影响, 反映了海面信号特征。

随着高度计足印接近陆地, 星下点接近海岸线, 高度计足印内陆地散射的能量开始在波形中反映出来, 如波形c中, 大约从第52个采样门开始出现陆地的影响。

在这种情况下, 由于波浪的存在, 高度计到星下点海面的距离小于高度计到非星下点陆地的距离, 因此海面的返回脉冲在波形中出现的早, 对应前端的波形。

随着高度计轨迹向陆地方向移动, 地面在波形中的影响逐渐增大, 且影响位置不断向前面的采样门方向推进, 如在波形d 的位置为第41门, 波形f中在第34门, 直到波形g的时候, 已经到了第21门的位置, 此时波形主要是受陆地影响, 海面的影响已很弱。

从波形h 开始, 持续到波形p为陆地的波形, 由于地面高度的变化剧烈, 导致了波形的变化很大, 较为杂乱, 且波形主要以尖脉冲为主。

在飞船从陆地到海洋的过程中, 由于高度计足印逐渐移出陆地, 陆地在波形中的影响也逐渐减小, 其在波形中的影响位置与高度计从海洋往陆地转移过程中的趋势相反, 影响位置不断由前向后退移, 直到高度计足印内没有陆地的影响, 直至消失, 此后的回波波形完全来自于海面的影响。

对于这部分的波形处理, 如只是简单地将带有陆地标记位的数据剔除, 则一些异常波形会保留下来, 包括从海洋到陆地与从陆地到海洋过程中陆地影响的波形, 也包括一部分剩余的大幅度尖脉冲的足印位于陆地上的异常波形(如波形i和波形n)。

由上述分析可以得出, 简单地通过剔除带有6期 纪永刚等: 神舟四号高度计波形数据预处理和信息提取489图3 所有地面轨迹的高度计回波波形Fig.3 Altimeter waveforms of all ground tracks图4 经过陆地的波形过程图Fig.4 The waveforms during land passing陆地标识位的波形数据, 必然还会保留浅水海域或者陆地影响的部分异常波形, 因此仅仅根据波形数据中提供的水陆标记位剔除异常波形是不够的。

很明显的是, 保留下来的异常波形, 特别是受陆地影响较大的波形都是幅度较大的尖脉冲(如图3的波形i)。

在图5中, 作者做出了较大幅度尖脉冲异常波形的位置统计分布, 其中异常波形处用实心圆表示。

从图5可以看出, 出现的异常波形很大一部分集中在靠近陆地或岛屿附近, 其主要波形形状为图6中波形a 。

但出现在103.89°E—14.5°S 处的一条数量较大的异常波形带, 波形主要为双尖峰波形, 见图6波形b 。

这部分异常波形带出现的位置并不是在陆地或岛屿附近浅水区, 且数量很大, 其原因可能与当时的飞船运行状态、高度计仪器跟踪状态或仪器的增益不稳定有关。

因此根据异常波形具有较大幅度的特点, 作者除利用陆地标志位剔除部分异常波形外, 还可以简单地利用限制波形脉冲幅度的方法对波形做进一步筛选。

通过这种限制波形最大脉冲幅度的方法, 剔除2.3%数量的异常波形(以2月8日的SZ-4高度计数据为例)。

利用限制脉冲幅度的方法进行筛选是较为简单的方法, 进一步的波形筛选可以结合具体的波形分析和处理方式对波形数据加以控制。

1.2 波形处理1.2.1 波形一秒平均 为减小波形中的随机噪声及其他系统误差的影响, 需要对多个波形进行平均, 常用的是一秒平均(Hayne, 1980), 即20个波形(50ms 平均)对应采样门值的平均。

一秒平均的过程本身就是对波形数据进行筛选的过程,因此需要按照前面提出的水陆交界处波形的质量控制条件, 对每一个参与一秒平均的波形进行筛490 海 洋 与 湖 沼 38卷图5 异常波形分布Fig.5 Distribution of abnormal waveforms图6 异常波形 Fig.6 Abnormal waveforms选, 即每次选取20个原始波形数据, 首先剔除其中带有陆地标记位的数据, 然后利用限制波形脉冲幅度的方法剔除异常波形, 最后计算剩余的波形对应采样门值的平均值。

1.2.2 波形热噪声消除 图7a 为参与一秒平均的一个原始波形, 图7b 是20个波形平均之后的波形。

从图7b 可以看出, 平均后的回波波形主要有四部分组成:跟踪器精距离调整区(第1和12个采样门之间)、较为平坦的热噪声区(13和19个采样门之间)、波形前沿上升区(21个采样门和第37个采样门之间)和波形后沿衰减区。

其中, 热噪声对整个波形产生影响, 需求出平均热噪声分量, 然后将其从波形对应采样门值中减去, 以消除其影响。

对SZ-4高度计波形, 热噪声分量可通过求波形上升沿以前连续且稳定的5个采样门值的平均来估计:P thermal =41()5k i kFFT i +=∑, 064i ≤≤ (1)其中, ()FFT i 为第i 个波形采样门值,k 是波形中第一个出现稳定采样门的位置。

由于波形前沿存在跟踪器精距离调整区, 文中选取第13采样门到波形前言起始点之间的相对平坦的区域作为热噪声区, 热噪声消除处理见公式(2), 处理后结果见图7c 。

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