The c-number atomic Bloch equations modelling the coupling of a 2-photon 2-1evel single atom with a non-resonant （A # O） squeezed vacuum （SV） radiation reservoir show that： （i） The quantum interference （QI） p...The c-number atomic Bloch equations modelling the coupling of a 2-photon 2-1evel single atom with a non-resonant （A # O） squeezed vacuum （SV） radiation reservoir show that： （i） The quantum interference （QI） process, of parameter f O, between the 2-photon transition channels causes coupling of the atomic variables （inversion and polarisation）, and, （ii） The SV reservoir parameters （N, M） induce periodic coefficients and hence inhibited oscillatory behaviour in the atomic variables. Perturbative analytical solutions of these non-autonomous B1och equations are derived and used to calculate the absorption spectrum of a weak field probing the system. Of particular, the zero-absorption isolines in the relevant （N, f）- and （A, f ）-planes of the the largest set of points, where absorption is zero, in parameter （M） of the SV reservoir. system parameters are identified computationally. It is found that, the （A, f）-plane depends on the choice of the degree of squeezing展开更多
ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时,可以检测到被海面反射回的微弱光子信号,其反映了海面的起伏状态,但同时也包含...ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时,可以检测到被海面反射回的微弱光子信号,其反映了海面的起伏状态,但同时也包含了设备噪声、大气颗粒散射噪声、背景干扰噪声等大量噪声光子。本研究提出了一种新的海面信号光子提取和海浪要素反演方法,首先将原始ICESat-2数据沿垂直方向均匀分段,统计各段内光子数,对其进行高斯拟合和迭代中值滤波,确定精确的海面光子上下界,从而提取出海面信号光子。进一步采用支持向量回归拟合,提取瞬时海面轮廓。在此基础上,利用频谱分析方法计算出有效波高和初步海浪峰值波长,通过对同步的强弱激光束相位相干分析,估算海浪波向,并修正海浪峰值波长和计算海浪峰值周期。对来自好望角和萨摩亚海域的24条轨道ICESat-2数据进行海面光子提取和海浪要素反演,并将结果与ERA5再分析数据进行对比验证。结果表明,海浪有效波高、波向和峰值周期的均方根误差(RMSE)分别为0.12 m、28.58°和0.48 s,表明该方法具有较高的海浪要素反演精度,具备进一步探索更大范围激光雷达数据海浪要素提取和分析的潜力。展开更多
冰、云和陆地高程卫星2号(ice,cloud and land elevation satellite-2,ICESat-2)搭载了先进地形激光测高系统(advanced topographic laser altimeter system,ATLAS),该系统采用光子计数探测模式,可获取高精度的地表高程信息。ATLAS使用5...冰、云和陆地高程卫星2号(ice,cloud and land elevation satellite-2,ICESat-2)搭载了先进地形激光测高系统(advanced topographic laser altimeter system,ATLAS),该系统采用光子计数探测模式,可获取高精度的地表高程信息。ATLAS使用532 nm波段激光器,具备一定的水深探测能力,为星载数据近岸水深探测提供了新手段。利用ICESat-2ATLAS数据进行测深,关键问题是如何实现不同区域、不同环境、不同密度分布条件下信号光子的自动探测与提取。为解决此问题,提出了一种基于自适应空间滤波的ICESat-2数据测深方法,该方法首先将水面以上、水面和水下区域的原始光子进行分离,随后基于可变椭圆密度滤波核精确提取水面与水底光子,椭圆密度滤波核参数根据不同水深下光子密度的分布特点自适应确定,最终实现浅海水深测量。实验结果表明,所提方法获取的ICESat-2测深结果与机载激光雷达测深结果的相关系数达到0.93,均方根误差为0.51 m,具有较高的测深精度。展开更多
第二代星载激光雷达冰、云和陆地测高卫星ICESat-2(The Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2)搭载了先进光子计数式激光雷达,使用了全新的微脉冲多波束光子计数式激光雷达。由于光子计数式激光雷达的自身特点,其光子云数据具有...第二代星载激光雷达冰、云和陆地测高卫星ICESat-2(The Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2)搭载了先进光子计数式激光雷达,使用了全新的微脉冲多波束光子计数式激光雷达。由于光子计数式激光雷达的自身特点,其光子云数据具有受噪声光子影响大、信噪比与扫描时间相关、光子分布密度不均匀等问题,目前开发的去噪算法并不能很好的应用于不同的光子云数据。基于以上问题,本文提出一种改进的去噪算法,首先分析光子云内部特征并自适应选择最优参数进行粗去噪,然后进行两次精去噪,最后对光子云进行分类并拟合出地面线及冠层顶线,为提取森林冠层高度提供基础。使用该算法对MABEL数据进行去噪实验,实验结果表明:该去噪算法的一次去噪对不同环境下MABEL数据在夜间的去噪平均精确度为94.5%,F1-score为96.3%,日间平均精确度为86.7%,F1-score为91.7%,且三次去噪算法完成后能够显著提升光子云去噪精度。实验证明该算法对MABEL光子云数据具有较好去噪效果和稳定性,可为ICESat-2数据处理提供参考。本文的光子分类算法能够从光子数据中提取冠层顶点、地面点及林内光子并在此算法中进一步精确去除剩余噪点,最终光子分类结果显示该算法能够从复杂光子云数据中提取森林剖面结构。展开更多
ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite-2)是世界首颗采用光子计数模式的激光测高卫星,可快速获得高精度、大尺度地面三维数据。光子探测机制使得数据中除了地面信号外,还包含大气散射等背景信号,需要通过滤波才能获得地形...ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite-2)是世界首颗采用光子计数模式的激光测高卫星,可快速获得高精度、大尺度地面三维数据。光子探测机制使得数据中除了地面信号外,还包含大气散射等背景信号,需要通过滤波才能获得地形等信息。为分析ICESat-2背景和信号光子的分布特点及点云滤波算法的效果和适用性,本文首先选取了六种地表覆盖类型(城市、海冰、沙漠、植被、海洋及冰盖/冰川)及不同观测条件的数据,对其背景光子率进行统计分析。分析结果表明:白天观测数据的背景光子率平均为106(点/秒)数量级,远高于夜晚观测数据的背景光子率——104(点/秒)数量级,弱波束的背景光子率与强波束背景光子率相当,六种地表覆盖类型中,冰盖/冰川的背景光子率最高。然后,根据统计结果筛选出21组测高数据,并选取七种具有代表性的点云滤波对其进行去噪实验,分析精度后得出结论:改进局部密度法的去噪效果最佳,算法召回率、精准度和F值均大于0.90,算法较为稳定。最后,对所选取各滤波算法的精度、特点与适用性等性质进行了总结与分析,可为后续该数据的使用和滤波算法的选择提供参考。展开更多
文摘The c-number atomic Bloch equations modelling the coupling of a 2-photon 2-1evel single atom with a non-resonant （A # O） squeezed vacuum （SV） radiation reservoir show that： （i） The quantum interference （QI） process, of parameter f O, between the 2-photon transition channels causes coupling of the atomic variables （inversion and polarisation）, and, （ii） The SV reservoir parameters （N, M） induce periodic coefficients and hence inhibited oscillatory behaviour in the atomic variables. Perturbative analytical solutions of these non-autonomous B1och equations are derived and used to calculate the absorption spectrum of a weak field probing the system. Of particular, the zero-absorption isolines in the relevant （N, f）- and （A, f ）-planes of the the largest set of points, where absorption is zero, in parameter （M） of the SV reservoir. system parameters are identified computationally. It is found that, the （A, f）-plane depends on the choice of the degree of squeezing
文摘ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时,可以检测到被海面反射回的微弱光子信号,其反映了海面的起伏状态,但同时也包含了设备噪声、大气颗粒散射噪声、背景干扰噪声等大量噪声光子。本研究提出了一种新的海面信号光子提取和海浪要素反演方法,首先将原始ICESat-2数据沿垂直方向均匀分段,统计各段内光子数,对其进行高斯拟合和迭代中值滤波,确定精确的海面光子上下界,从而提取出海面信号光子。进一步采用支持向量回归拟合,提取瞬时海面轮廓。在此基础上,利用频谱分析方法计算出有效波高和初步海浪峰值波长,通过对同步的强弱激光束相位相干分析,估算海浪波向,并修正海浪峰值波长和计算海浪峰值周期。对来自好望角和萨摩亚海域的24条轨道ICESat-2数据进行海面光子提取和海浪要素反演,并将结果与ERA5再分析数据进行对比验证。结果表明,海浪有效波高、波向和峰值周期的均方根误差(RMSE)分别为0.12 m、28.58°和0.48 s,表明该方法具有较高的海浪要素反演精度,具备进一步探索更大范围激光雷达数据海浪要素提取和分析的潜力。
文摘第二代星载激光雷达冰、云和陆地测高卫星ICESat-2(The Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2)搭载了先进光子计数式激光雷达,使用了全新的微脉冲多波束光子计数式激光雷达。由于光子计数式激光雷达的自身特点,其光子云数据具有受噪声光子影响大、信噪比与扫描时间相关、光子分布密度不均匀等问题,目前开发的去噪算法并不能很好的应用于不同的光子云数据。基于以上问题,本文提出一种改进的去噪算法,首先分析光子云内部特征并自适应选择最优参数进行粗去噪,然后进行两次精去噪,最后对光子云进行分类并拟合出地面线及冠层顶线,为提取森林冠层高度提供基础。使用该算法对MABEL数据进行去噪实验,实验结果表明:该去噪算法的一次去噪对不同环境下MABEL数据在夜间的去噪平均精确度为94.5%,F1-score为96.3%,日间平均精确度为86.7%,F1-score为91.7%,且三次去噪算法完成后能够显著提升光子云去噪精度。实验证明该算法对MABEL光子云数据具有较好去噪效果和稳定性,可为ICESat-2数据处理提供参考。本文的光子分类算法能够从光子数据中提取冠层顶点、地面点及林内光子并在此算法中进一步精确去除剩余噪点,最终光子分类结果显示该算法能够从复杂光子云数据中提取森林剖面结构。
文摘ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite-2)是世界首颗采用光子计数模式的激光测高卫星,可快速获得高精度、大尺度地面三维数据。光子探测机制使得数据中除了地面信号外,还包含大气散射等背景信号,需要通过滤波才能获得地形等信息。为分析ICESat-2背景和信号光子的分布特点及点云滤波算法的效果和适用性,本文首先选取了六种地表覆盖类型(城市、海冰、沙漠、植被、海洋及冰盖/冰川)及不同观测条件的数据,对其背景光子率进行统计分析。分析结果表明:白天观测数据的背景光子率平均为106(点/秒)数量级,远高于夜晚观测数据的背景光子率——104(点/秒)数量级,弱波束的背景光子率与强波束背景光子率相当,六种地表覆盖类型中,冰盖/冰川的背景光子率最高。然后,根据统计结果筛选出21组测高数据,并选取七种具有代表性的点云滤波对其进行去噪实验,分析精度后得出结论:改进局部密度法的去噪效果最佳,算法召回率、精准度和F值均大于0.90,算法较为稳定。最后,对所选取各滤波算法的精度、特点与适用性等性质进行了总结与分析,可为后续该数据的使用和滤波算法的选择提供参考。
