投送一级学科地理学北京大学博士后.docx

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投送一级学科地理学北京大学博士后

投送一级学科：

地理学-北京大学博士后（总18页）

投送一级学科：

测绘科学与技术

二级学科：

摄影测量与遥感

原件?

复制件?

中国博士后科学基金

资助金申请表

申请人姓名张立福

编号31864

设站单位北京大学

流动站名称

（一级学科）地理学

进站日期2005年7月

通讯地址北京大学地空学院遥感所

邮政编码100871

电话0

2005年09月01日填表

申请须知

1、申请者必须认真阅读现时执行的《中国博士后科学基金资助条例》，并按该条例有关规定进行申请。

2、申请者打字填写（如不具备打字条件时，请用钢笔或圆珠笔正楷书写，不要用铅笔填写）本表1至6页，并由二位推荐人在7和8页分别填写推荐意见，报所在设站单位（含经批准招收博士后的非设站单位，下同）。

经设站单位在9页填写审核意见后再用B5复印纸进行复制。

3、每位申请者需向中国博士后科学基金会交纳评审资料费100元人民币，未交纳的，不予受理。

4、各设站单位于每年三月十日至三月三十一日或九月十日至九月三十日期间将本单位所有申请者的《申请表》（一式六份，必含原件）和评审资料费集中汇至中国博士后科学基金会。

5、本表封面上的“原件”和“复印件”系指本份材料是原件或复印件，请在相应的方框内打“√”；“编号”系指申请进站时，全国博士后管委会办公室或有关省、市对博士后研究人员的统一编号；“投送学科”系指申请资助项目所属的学科领域。

若是交叉学科或跨学科，则应填写所涉及的主要学科名称。

学科须按国务院学位委员会公布的标准名称填写。

6、填表必须实事求是，认真翔实，不得虚报或留空。

有的栏目如无内容可填，请写上“无”、“未”等字；若填写不下，可另附纸。

姓名

张立福

性别

男

出生年月

1967年5月

民族

汉

博士后日常经费来源

国家资助✍单位自筹✍企业提供（企业博士后）

来自重大科研项目经费（项目博士后）✍

学

位

情

况

学位

获得年月

攻读学位单位

学位论文题目

导师

学

士

1992年

6月

武汉测绘科技大学航测系

光截面摄影测量系统的理论与实现

冯文颢

硕

士

2000年

6月

武汉测绘科技大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

基于GIS的出版社决策支持系统的开发与应用

杜道生

博

士

2005年

6月

武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

通用光谱模式分解算法及植被指数的建立

张良培

主要研究工作经历

起止年月

单位

研究工作

职务

－

武汉测绘科技大学航测系

光截面摄影测量系统的理论与实现

本科

－

武汉测绘科技大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

基于GIS的出版社决策支持系统的开发与应用

硕士

－

武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

通用光谱模式分解算法及植被指数的建立，参与973项目，863项目，自然科学基金项目等。

博士

－

日本奈良女子大学情报学部、奈良产业大学情报学部

基于UPDM的卫星数据解析算法研究

访问研究员

－今

北京大学地球与空间科学学院遥感所

无人机遥感平台相关技术研究

博士后

主要研究成果：

已发表在国内外核心学术刊物上的论文题目、全部作者署名顺序、发表时间、刊登论文的刊物名称以及被SCI、EI、ISR、SSCI收录、引用的情况；获得专利的名称、内容和号码；有何发明创造、技术革新、工艺设计和过程等。

请务必具体说明以上成果的科学价值、应用前景、经济效益、社会效益以及本人在这些成果中的主要贡献及所获得奖励的名称、等级和获奖人员的排名顺序。

本人2001年以来，参与了多项国家重大课题研究，如国家863课题，“通用遥感信息处理软件”子课题“高光谱遥感信息处理软件”，项目编号：

2002AA133020，国家重点基础研究发展计划（973项目）“长江流域水沙产输及其与环境变化耦合机理”子课题“流域水沙及环境变化特征信息监测反馈”，项目编号：

2003CB415205，国家自然科学基金，“基于人工免疫系统的高光谱遥感影像智能化处理的理论与方法”，项目编号：

以及日本宇宙航空开发研究机构ADEOS-II/GLI研究计划（JAXA）研究项目。

研究成果多次在国际会议交流。

出版专着1部，在国内外核心刊物、国际会议发表论文10多篇，其中有多篇为SCI核心期刊和EI源刊。

自2005年起担任国际遥感杂志《InternationalJournalofRemoteSensing》审稿人。

近年来完成专着及发表的主要论文如下：

1.张良培，张立福编着.高光谱遥感.武汉大学出版社.

2.张立福，张良培，村松加奈子，藤原昇.基于高光谱卫星遥感数据的UPDM分析方法.武汉大学学报（信息科学版），2005，30（3）：

264~268.（EI）

3.张立福，张良培，村松加奈子，藤原昇.利用MODIS数据计算陆地植被指数VIUPD.武汉大学学报（信息科学版），2005，30（8）：

699~702.（EI）

4.Zhang,L.,Furumi,S.,Murumatsu,K.,Fujiwara,N.,Daigo,M.,andZhang,L.Sensor-independentanalysismethodforhyper-multispectraldatabasedonthepatterndecompositionmethod,InternationalJournalofRemoteSensing,2004,（SCI）

5.Zhang,L.,Furumi,S.,Murumatsu,K.,Fujiwara,N.,Daigo,M.,andZhang,L.ANewVegetationIndexBasedontheUniversalPatternDecompositionMethod,InternationalJournalofRemoteSensing,2004,（SCI）

6.Zhang,L.,Fujiwara,N.,Furumi,S.,Muramatsu,K.,Daigo,M.,andZhangLAssessmentoftheuniversalpatterndecompositionmethodusingMODISandETM+data,InternationalJournalofRemoteSensing,2005,（SCI）

7.ZhangLifu,FurumiShinobu,MuramatsuKanako,FujiwaraNoboru,DaigoMotomasa,andZhangLiangpeiANewVegetationIndexBasedontheUniversalPatternDecompositionMethod,Proceedingofthe36thconference,ChibaUniversity,JournalofremotesensingsocietyofJapan,2004,36:

27-28.

8.ZhangLifu,ZhangLiangpei,FujiwaraNoboru,FurumiShinobu,MuramatsuKanako,andDaigoMotomasa.LandCoverClassificationbasedontheUniversalPatternDecompositionMethod,the31stInternationalSymposiumonRemoteSensingofEnvironment.SaintPetersburg,Russian,（ISTP）

9.ZhangLifu,ZhangLinagpei,FujiwaraNoboru,FurumiShinobu,MuramatsuKanako,DaigoMotomasa,andYanlei.Validationofthesensor-independentvegetationindexbasedontheUPDMusinghyper-multispectralsatellitedata,SPIEProceedingsonMultispectralImageProcessingandPatternRecognition,WuhanUniversity,（EI）

申请资助项目情况

名

称

中文

无人机遥感偏振成像关键技术研究

英文

Polarizationkeytechnologystudyonunmannedaerialvehiclesremotesensingsystem

研究类别

基础研究

应用研究✍技术开发✍

项目来源

国家重点项目

省市或部门重大项目✍自选项目✍

863高技术研究项目✍国家自然科学基金项目✍

其他项目✍

研究经费

来源及

数额

无

项目的具体内容、预期目标及国内外在这方面研究的现状：

1.具体内容

由于自然光照射地物后，反射光中电矢量垂直分量和平行分量的振幅发生变化，因此反射光不再是各向同性的自然光，而成为部分偏振光或线偏振光，偏振特性与地物种类、特性有关。

本项目的主要内容就是进行自然光照射条件下地物偏振特性的研究，研究不同地物的偏振特性、偏振度测量技术及偏振成像技术，并利用无人机作为遥感平台进行有关光谱成像、偏振成像的部分试验，为我国航空、卫星偏振成像对地观测技术的发展积累宝贵的经验。

其具体目标为：

（1）研究太阳自然光照条件下，不同地物多波段、多角度观测条件下反射光的偏振特性；

（2）通过实验，确定野外便携式偏振光谱测量仪研制指标，为研制新型野外便携式偏振光谱测量仪打下坚实的基础；

（3）建立利用地物偏振特性进行地物识别和参数反演的数学模型；

（4）研究大气对地物能流反射率、振幅反射率和强度反射率的影响，为新型偏振成像光谱仪载荷标定，如增益和偏移指标的设计及仪器自身偏振响提供理论依据。

2.预期目标

（1）完成地面典型目标，如植被、土壤、岩石等地物的偏振遥感机理研究，总结出典型地物反射偏振特性与测量时太阳入射角、仪器天顶角、测量方位角、测量波谱范围以及地物物理化学特性的关系，初步建立偏振光谱成像地物目标识别与反演模型，能够初步达到识别地物及参数反演的目的；进而利用无人机遥感平台，进行初步的飞行实验研究。

（2）在国内核心期刊、EI、SCI等刊物发表论文4篇。

3．国内外在这方面研究的现状

（1）在国内，偏振遥感的研究起步晚，研究少，目前在我国还处于开始阶段。

1995年，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所金锡锋在中科院长春净月潭遥感实验站的资助下，开展了偏振光的三维测量仪器研究（金锡锋等，1998）与植物单叶的偏振反射特征的测量研究，并取得了可喜的成果。

北京师范大学朱启疆教授对目标偏振反射特性也做过研究。

1998年东北师范大学的赵云升教授申请国家自然科学基金资助项目“典型地面目标偏振反射特性研究”。

该课题组自1998～2001年，先后多次进行大量的野外与室内工作以及仪器的改进、制造工作（赵云升等，2000）；金伦等进行了偏振光谱数据库相关技术的研究（2000）；宋开山等（2003；2004）进行了土壤、植被等地物偏振特性的研究。

中国科学院安徽光学仪器研究所完成了地面偏振成像光谱仪器样机的研究（乔延利等,2001）,并研制了可调波段偏振CCD相机机载原理样机。

但总的看来，我国在多角度遥感与偏振遥感方面还处于发展阶段。

有很多理论与实验的问题需要进一步的研究。

北京大学从事偏振研究多年，培养了我国第一个系统研究地物偏振特性的博士生，研制改进了多角度偏振光谱探测仪，积累了宝贵经验（赵虎等，2003；2004）。

目前形成了博士后、博士生、硕士生的偏振研究梯队，与相关科研院校开展了广泛交流，互通有无，已经成为我国偏振研究的重要基地。

（2）在国外，由于偏振光遥感目前属于遥感应用中的一个新的研究方向，并具有很大的应用和发展潜力，因此国外有很多大学和研究机构都在从事这方面的研究和探索（Jo?

zsefGa?

l等,2001）。

美国的很多大学，包括麻省理工学院、华盛顿大学、波士顿大学，以及加拿大的卡尔加里大学，英国的南安普敦大学在这方面都取得了一些引人注目的成果。

参考文献

1.金伦，赵云升等.地物偏振测量装置中控制处理系统功能设计.东北师大学报，2000年12

2.金伦，张洪波,赵云升.地物偏振反射数据的获取与数据库的建立.东北师大学报，2000,32（4）:

98~102

3.金伦，赵云升.地物偏振二向性反射比测量装置的C语言实现技术.遥感信息系统研究，2000年6

4.金锡峰，乔德林，周素香.专利号:

.0.专利授权公告日:

中国科学院长春光学精密机械研究所.

5.Ga?

lJ,Horva?

thG,Meyer-RochowVB.Measurementofthereflection-polarizationpatternoftheflatwatersurfaceunderaclearskyatsunset.RemoteSensingofEnvironment,2001,76:

103~111

6.姜景山.空间科学与应用.北京：

科学出版社，2001

7.乔延利,杨世植等.对地遥感中的光谱偏振探测方法研究.高技术通讯,

8.SongKaishan，ZhangBai，ZhaoYunsheng.StudyonpolarizingReflectancecharacteristicsofleavesfromfourspeciesofDeciduousTreeatVariousphonologicalphaseinNortheastofChina0-7803-7930-61$17。

00（C）2003IEEE

9.宋开山，赵云升等.东北落叶乔木单叶偏振反射特性研究.东北师大学报，2004年2

10.宋开山，赵云升等.东北四种主要落叶乔木单叶偏振特性研究.遥感学报，2004年

11.宋开山，赵云升等.土壤含水量的偏振反射测量与研究.东北师大学报，2004年

12.宋开山，赵云升等.土壤偏振反射特性研究.地理科学，2004,24（3）:

352~357

13.宋开山，赵云升等.土壤偏振反射特性多角度研究.土壤通报，2004年

14.赵虎，晏磊，赵云升.玄武岩的多角度偏振反射光谱研究.地理与地理信息科学，2003,19（4）:

81~85

15.赵虎，晏磊，赵云升.土壤的多角度偏振反射光谱研究.土壤学报，2004,41（3）:

476~479

16.赵虎，晏磊，赵云升.橄榄岩的多角度偏振反射光谱研究.地质与勘探，2004,40

（2）:

51~54

17.赵虎，赵云升.花岗岩的多角度偏振反射光谱研究.矿物岩石，2004，2：

9~13

18.赵云升等.偏振光遥感.遥感信息系统研究，2000年6

19.赵云升等.典型地物偏振反射数据的采集与偏振反射数据库的建立.长春科技大学学报，2000年3月

20.赵云升等.植物单叶偏振反射特征研究.遥感学报，2000，4

（2）：

131~135

21.赵云升等.液体表面偏振反射特征研究，东北师大学报，2000年12

22.赵云升等.土壤的偏振反射特征研究，东北师大学报，2000年12

23.赵云升等.不同物候期的玉米单叶偏振反射特征分析.东北师大学报，2000年12

项目的科学意义、学术价值、应用前景、解决什么前人尚未解决的问题并务必说明本人的创新之处及主要特色：

1.项目的科学意义及学术价值

可见光和近红外遥感技术以及雷达遥感技术已经发展几十年，有了相对较成熟的技术。

然而，偏振遥感的发展刚起步，是空间遥感技术发展的新方向。

偏振遥感与传统遥感相比，有许多独特之处，它可以解决普通光度学无法解决的一些问题，如云和气溶胶的粒径分布等。

对于目标的偏振测量精度无需准确的辐射量校准就可以达到相当高的精度。

同时，在得到偏振测量结果的同时，还可以得到地物辐射测量数据。

偏振测量可以给出来自目标的光波偏振度、偏振角、偏振椭率和辐射率的测量值。

偏振测量的准确度比辐射率测量的准确度要高偏振遥感已经受到人们的极大关注（姜景山，2001）。

图1野外实验获取的555nm建筑物强度图（左）和偏振度（右）影像（孙晓兵等,2003）

偏振成像技术是近几年发展起来的新型遥感探测技术，它在某种程度上可以大大提高目标探测和地物识别的准确度，是其他探测手段无法替代的新型遥感对地探测技术（孙晓兵等,2003）。

无人机搭载偏振成像光谱仪，在国内尚属首创，在国际上也不多见。

通过无人机飞行实验，可以模拟卫星姿态，通过改变无人机飞行高度，可以研究大气对偏振的影响，因此，项目建设十分必要。

国外研究证明，利用无人机进行卫星探测器有关模拟试验，可以避免卫星发射后无法更改设计，带来重大损失的缺陷。

同时，无人机飞行与卫星状态近似，完全靠地面人工控制，比有人机更能体现研究的实际意义（周万成等，2005）。

该研究首先研制地面偏振光谱测量仪，得到实际地物偏振数据，然后通过偏振成像光谱仪数据进行对比研究，利用无人机平台模拟卫星飞行，研究技术路线科学、合理，研究意义重大，该研究立项非常有必要。

2.应用前景

偏振成像技术是近几年发展起来的新型遥感探测技术，它在某种程度上可以大大提高目标探测和地物识别的准确度，是其他探测手段无法替代的新型遥感对地探测技术。

无人机搭载偏振成像光谱仪，与有人机相比，有很多优势。

偏振成像技术在军事领域的应用前景如下：

（1）地球表面各种地物的精确识别：

美国进行的大量偏振遥感实验表明，地球表面各种不同地物会产生不同的偏振，包括岩石、矿物、土壤。

即使植被，不同植物的叶茎对于不同的视平面具有不同的偏振。

因此，偏振光遥感对于更精确的地物识别具有重要意义。

其次偏振光信息还能够更准确地识别和区分地形的类型。

（2）导弹安全飞行：

当战略导弹和战术导弹再入大气层时，在出现卷云的高度范围内，其周围流场要经历从层流到层流的转变，组成卷云的冰晶对再入弹头有强烈的侵蚀作用，从而影响命中率，甚至对导弹造成严重损害。

因此判断导弹着陆地区是否存在卷云，是军方一直希望解决的问题。

利用星载扫描偏振计能在全球范围内，迅速了解卷云和其他云层的分布情况，进而确保导弹飞行安全与准确命中目标，对于保障飞机的飞行安全也有重要意义。

（3）导弹制导：

大气气溶胶严重影响海面舰艇及其他军种的电——光系统的使用性能（例如巡航导弹的激光制导、电光成像侦察系统等）。

而气溶胶的探测又是一项较之其他气象要素的取得更为困难的事情。

军方一直被此问题困扰。

偏振光遥感具有探测大气气溶胶的能力。

它取得的数据对导弹准确击中目标，提高光电成像侦察系统的实际效能起重要作用。

（4）军事目标的识别：

导弹在发射时会产生大量的烟雾与长长的尾焰，它们对入射辐射会产生强烈的偏振。

因此，国外军事部门正积极开展利用偏振信息研究识别导弹的技术系统。

美国海军则注意到水下目标有特殊的偏振现象，也在进行有关利用偏振信息探测水下目标的方法研究。

偏振现象的利用，是遥感研究中一个有益的补充。

因为可以利用光的偏振性来对地物的物理和化学特性进行分析。

事实上，无论是多角度遥感的发展、还是偏振、高光谱遥感的发展，它们有一个相同的目的，就是利用电磁波的种种特性、以及空间特性来对地球表面的一切地物进行精确的识别。

其它单一的方法和手段不可能完整地描述和反映地物的所有特征。

偏振的最大潜在价值则体现在偏振遥感。

值得注意的是，近年的研究已经从单一的线偏振探测发展到全偏振成像遥感，从地面探测转向空中探测、超光谱高空间分辨率的偏振成像仪也已开始研制，并取得了振奋人心的成果。

偏振遥感现在已经成为遥感的一个十分重要的领域（杨之文，2003）。

参考文献

1.姜景山.空间科学与应用.北京：

科学出版社，2001

2.孙晓兵,乔延利,洪津,王乐意.人工目标偏振特征实验研究.高技术通讯,

3.杨之文.偏振光谱的测量及研究进展.光谱实验室.2003,20（6）:

815~820

4.周万成，晏磊，童庆禧，张立福，杨绍文.无人机遥感系统的建立及其在我国对地观测体系中的地位.第15届全国遥感会议论文集.

3．解决什么前人尚未解决的问题

（1）目前国内研究使用的地物偏振测量仪为长春光机所研制的地物多角度偏振测量仪，该仪器只能测量630~690nm，760~1100nm，两个光谱波段，且波段光谱范围较宽，不能精确识别地物诊断性特征。

（2）测量使用光源为镍钨灯（室内）或自然光（野外），不具有偏振特性，而是通过在光源前增加偏振片，测定0度和90度两种状态下的偏振光线照射地物，然后测定不同观测角等状态下，地物的反射偏振特性，与航空遥感偏振成像光谱光谱仪测量地物的方式不同，需要研究自然光线（无偏振）经过地物反射后偏振特性的改变，因此，应当增加测量探测器前加不同角度偏振片情况下地物偏振度的变化规律。

4.主要创新及特色：

无人机遥感系统也是近年来兴起的新的对地观测手段和技术，我们已经成功进行了无人机遥感系统的首飞试验，由于无人机遥感在各行各业有广泛的应用前途，前景十分广阔，无人机需要各种传感器载荷进行对地观测，偏振技术在地物目标识别方面有独特之处，社会应用需求迫切，因此，需要开展无人机偏振遥感方面的基础研究。

具体来讲，本研究具有以下特色：

（1）本课题首先在我们已经完成的多角度偏振测量仪的基础上进行改造，使其测量波段有原来的两个，增加到几十个（具体根据研究需要，可以灵活变动，可调），光谱测量范围有原来的固定在630~690nm，760~1100nm，扩展到整个太阳光谱范围，即350~2500nm，满足对卫星偏振探测器光谱范围要求的需要。

（2）以地球表面最典型的地物（植被、土壤、岩石等）作为研究对象。

通过测定它们的实际光谱数据和偏振数据，研究它们的多角度偏振反射光谱特征。

事实上，对于岩石来说，尤其是岩石的偏振反射光谱中蕴含

着岩石物理特性的信息，我们已经进行过类似研究，奠定了一定的研究基础。

目前我们所做的理论研究已经表明，岩石的偏振反射光谱与物质的折射率和入射角大小有关。

（3）研究植被、土壤的偏振特性，尤其是植冠偏振特性。

因为以前的研究主要集中在单一样本的测定上，然而，卫星实际测量的是一定范围内的地物偏振特性，为了模拟卫星状态，必须进行区域范围内土壤、植冠特性的研究。

拟采用的研究方法、实验方案、技术路线：

研究方案与技术路线如下：

1.深入进行地物偏振机理研究，进行多方调研，提出现有测量仪器的改进方案，进行测量仪器和测量方法的改进，满足研究测量数据之需要；

2.利用现有设备和租借设备，测量地物自然光源状态下地物反射光谱偏振特性，开展地物偏振特性的多角度研究，同时与地物非偏振状态下测量得到的地物光谱数据进行比较，建立利用偏振特性进行地物识别的初步模型；

3