利用SAR影像估计精细化的电离层VTEC和电子密度
批准号:
42074040
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
朱武
依托单位:
学科分类:
卫星大地测量学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱武
中文摘要
垂直总电子含量(VTEC)和三维电子密度是表征电离层空间结构及其变化的重要参数,对其进行精细化的观测是深入认识整个日地空间环境和保障人类空间活动有序开展的重要基础。相比于常规观测技术,合成孔径雷达(SAR)在估计精细化VTEC和电子密度方面具有巨大的优势与潜力。然而,该项技术目前仍有一些关键科学问题尚未解决,限制了其进一步的发展。基于此,本项目拟开展基于SAR影像的精细化电离层VTEC和电子密度估计研究。项目首先开展了法拉第旋转法、距离向光谱分频法和方位向光谱分频法的VTEC估计研究;在此基础上,提出联合国际参考电离层模型(IRI)和SAR估计精细化电子密度的方法;为了验证方法的合理性,对估计的VTEC和电子密度进行基准校正与精度评定;最后,将验证后的结果应用到电离层微观异常扰动特征分析中。项目研究成果将为提升电离层科学的发展提供有力的技术支撑,具有重要的科学意义和应用价值。
英文摘要
Vertical total electron content (VTEC) and three-dimensional electron density are two key parameters to characterize the ionospheric spatial structure and variations. It is necessary to observe the ionospheric VTEC and electron density for better understanding the whole spatial environments and human spatial activities. Compared with the other observation techniques, SAR has shown its advantage and potential on imaging the VTEC and electron density with fine resolution. However, there are still some problems to be solved for this technology, which limits its further development. Based on this background, this project attempts to develop the efficient methods to estimate the VTEC and electron density based on SAR imagery. Firstly, three methods, including Faraday rotation, split range-spectrum and split azimuth-spectrum, are developed to estimate the VTEC; then, high-spatial-resolution three-dimensional electron density is estimated by combing of SAR and IRI model; after that, the estimated VTEC and three-dimensional electron density are calibrated and evaluated to prove its reliability; finally, the microscopic ionospheric anomalies are analyzed to explore the disaster-atmosphere - ionospheric coupling mechanism. This research will provide of strong support to the development of ionospheric science, and also shows the important scientific significance and application value.
垂直总电子含量(VTEC)和三维电子密度是表征电离层空间结构及其变化的重要参数,对其进行精细化的观测是深入认识整个日地空间环境和保障人类空间活动有序开展的重要基础。相比于全球卫星导航系统(GNSS)、非相干散射雷达(ISR)等常规观测技术,合成孔径雷达(SAR)在估计高空间分辨率VTEC和电子密度方面具有巨大的优势与潜力。然而,该项技术容易受磁场强度、相位噪声等的影响,限制了其进一步的发展。基于此,项目组提出了基于SAR影像的法拉第旋转、方位向偏移量和距离向光谱分频三种精细化VTEC估计方法,将现有VTEC产品空间分辨率由公里级提高至几十米级。同时,联合全球电离层参考模型(IRI)、电离层全球指数(IG)和电离层层析(CIT),创新性地提出了基于SAR的区域三维电离层估计模型,拓展了SAR电离层估计参数估计范围。顾及全球导航定位系统(GNSS)、非相干散射雷达(ISR)等实测电离层观测结果,提出了SAR绝对电离层参数恢复及精度评定方法。研究成果应用于阿拉斯加2010年极光现象、云南昆明2022年磁暴、2010年2月27日智利地震、2009年7月22意大利磁暴等区域的电离层参数估计。本项目研究成果将为探索空间大气环境提供新途径。项目组共发表学术论文17篇,其中第一标注论文9篇、SCI论文9篇、高被引论文1篇、F5000论文1篇;授权发明专利2项,申请发明专利2项,授权软件著作权2项;参加国际学术会议2次,国内学术会议8次,邀请外国专家讲座2次;项目负责人获得陕西省杰出青年基金(2023)、全国青年测绘科技创新人才(2023),获自然资源科技进步一等奖(12/15)、中国测绘科技进步一等奖 (4/15)和中国机械工业集团有限公司科学技术二等奖(7/10);培养博士生3名,硕士生8名,其中毕业8名。
MT-InSAR中电离层延迟改正关键技术研究
-
批准号:41504005
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:21.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:朱武
-
依托单位:
国内基金
海外基金