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基于主动微波的积雪参数反演研究的开题报告
一、选题背景
积雪是一种普遍存在于世界许多地区，对自然与人类都有着重要影响的物质。积雪的存在对温度和水分等环境影响有着较大的影响，比如在冬季阻挡了植物生长及土壤渗透等现象。同时，在一些农业和灌溉系统中，积雪也是一个必须考虑的因素。积雪的特性参数如积雪深度、雪密度等也是决定其影响范围和影响程度的重要指标。因此，一种准确反演积雪参数的方式就很有必要。
二、选题意义
现阶段积雪参数反演的主要方法是基于卫星遥感及GPS等技术。但这种方法有时难以得到准确结果，同时，其结果还有时效性较差导致实际使用时无法满足要求。
本次选题基于主动微波技术进行研究，致力于解决现有方法所存在的问题。主动微波技术是一种新兴的技术，准确反演积雪参数的潜力令人兴奋。它的利用也能够提高积雪量反演的时间分辨率和空间分辨率。
三、研究目的
本研究的主要目的是开发一种基于主动微波的积雪参数反演方法，能够快速、准确地判断积雪的一些特性参数，这将有助于理解和监测全球气候变化，以及在冰雪灾害预防方面有着良好的应用前景。
四、研究内容
1.研究基于主动微波技术的积雪特性参数反演算法，包括积雪深度、雪密度等。
2.通过实验对比验证积雪参数反演算法的正确性和准确性，以及对其敏感性和可行性进行评估。
3.建立基于主动微波的积雪参数反演仪器原型，包括信号源、接收器和微处理器等，并对其作出初步测试。
4.对实验得到的数据进行细致的分析，以找出该算法可能存在的问题，并通过模拟和实验等途径进行优化。
五、研究方法和步骤
1.利用主动微波技术对积雪进行特性特征提取，并进行有效的零点区域划分优化。
2.借助实验平台搭建多通道控制系统和多通道信号源，设计数据采集系统，并将实际数据与模拟数据对照，以验证模型的正确性和准确性。
3.编写一系列程序并运行，以实现积雪特性参数重建。
4.进一步对实验数据进行分析，包括雪晶数量、雪晶尺寸、雪晶形态、雪体结构、雪密度等参数特征检测，并优化算法与技术。
六、研究计划
本次研究计划在3年内完成，预计分为以下几个阶段：
第一阶段：借鉴已有的积雪反演方法和算法，搭建基于主动微波的积雪参数反演基础平台和环境探测样机。完成主动微波波长和极化依赖性验证，并确定能降低复杂反演误差的透明区域和反演模式的合理性，最终形成基础平台理论中心和技术知识体系。
第二阶段：开展主动微波的全国太阳地球物理试验作业，实现对大范围下融雪和积雪的监测和反演，经过多组反演数据的方案调整，最终确定高精度反演算法，建立反演参数的模型。
第三阶段：针对配备主动微波探测器的卫星，开展不同时间尺度对地表积雪监测，实现对积雪与非积雪区域的区别和变化的跟踪。并探究衍射补偿方法，提高反演空间分辨率和无纹理降尘技术等管理现象。
七、预期成果及创新性
1.建立基于主动微波的积雪参数反演方法，包括自动化探测与快捕、模型和测量区域变动的实时反馈原理。
2.建立基本参数标准化校准系统，并推广应用到许多行业领域。
3.交付反演参数的高精度计算模型。
4.构建全球科学大数据应用平台，推广性灵、透明的开放环境科学理念。