微波技術的基本原理范文

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關鍵詞：微波遙感；教學；學生學習成果

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0283-02

社會更需要“能力型”人才，從傳統知識教育向能力培養的轉變，已成國內外高等教育界的共識。以學生學習成果（Student Learning Outcomes，SLOs）為導向的教學模式[1]，從以教師和教學為中心轉向以學生和學習為中心，更注重人才能力的培養[2]，已在美國、歐盟及我國港澳臺地區取得了成功。隨著遙感科學與技術的發展，社會對遙感技術高技能人才的需求更迫切，對遙感專業課程教學的要求也更高。以《微波遙感》課程為例，社會對不同能力的遙感專業人才的需求差異，要求微波遙感教學必須考慮到學生的個性化專業能力定位。同時，雷達干涉測量和極化雷達等新技術的發展，急劇增加了《微波遙感》課程的知識內容。

為了更好地滿足不同層面的社會需求，順應遙感學科發展的要求，如何提高遙感專業教學質量、有效增強學生的專業能力，是當前遙感專業課程教學必須面對和亟待解決的一個重要問題。

因此，本文以《微波遙感》課程為例，針對遙感專業學生不同層次的能力需求，重構《微波遙感》課程的知識模塊，設計《微波遙感》課程的學習成果，并針對性選擇合適的教學手段，對以學生學習成果為導向的遙感專業課程教學模式進行探索和實踐。

一、《微波遙感》教學問題分析

面向遙感科學與技術專業本科生開設的《微波遙感》課程，通過教授微波遙感原理與系統、微波遙感圖像的特點及處理、微波遙感的最新發展及應用等內容，使學生掌握微波遙感的基本原理及其圖像處理的基本技能，為今后應用或進一步深造奠定基礎[3]。我?！段⒉ㄟb感》課程為專業選修課，共40課時，于大三上學期開設。前一學期開設的先行課程《遙感原理與應用》中包含有微波遙感原理簡介的章節。

目前《微波遙感》課程教學的問題至少包括以下幾個方面。

1.新知識的更新快，雷達干涉測量和極化雷達等相關新技術的發展，急劇增加了課程內容。在這種情況下，如何優化并重構課程知識模塊是首先要解決的一個根本問題。

2.對不同層次能力需求和學生自身的特點和發展考慮較少。面向社會對遙感專業人才能力的需求，學生并不太清楚自己學習該課程后應該取得哪些具體、可測量的成果，隨之影響了學生學習的積極性和主動性。

3.教學方式的不夠靈活、合理，限制了教學效果的提升。實現和達到學生的最終課程學習成果，需要選擇合適的教學方法，面向不同能力層次、不同的教學內容，如何采用合適的教學方法也很重要。

二、《微波遙感》學習成果導向教學

SLOs是對學生特定學習期望的描述，本質上是一種預期的教學目標，即學生學習了具體課程后應該取得的哪些具體、可測量的成果[4]。這些成果主要包括知識與理解力、能力和實際技能，也包括自信心、毅力、領導才能等學生成長的其他方面。

針對當前《微波遙感》課程教學存在的問題，學習成果導向的《微波遙感》教學需解決課程知識模塊的優化與重構、不同層次課程SLOs的設計、教學方法與成果評價等問題。

1.課程知識模塊重構。由新技術的發展而急劇增加的《微波遙感》課程知識內容，使得在有限的課程教學時間內，避免與先行課程的內容重復，提升學生的有效學習時間，確保學生對新技術的學習時間與效果成為課程知識模塊重構的主要目的。

優化、重構《微波遙感》課程知識模塊包括兩個方面：①與其他課程的合理分工與有效協作：依據最新遙感專業培養方案，避免與先行課程中相關基礎知識的重復；②合理增加新技術教學內容：結合社會需求及遙感學科發展情況，增加雷達干涉測量和極化雷達測量等重要的前沿知識模塊。

課程內容模塊的組織，以雷達遙感為主，在微波遙感基本原理與方法內容的基礎上，重點擴展了雷達干涉測量和極化雷達信息處理兩方面的內容。優化重構后的課程內容由以下三大知識模塊構成：①微波遙感基本原理：包括微波遙感物理基礎、雷達遙感原理、雷達圖像的斑點噪聲、幾何特點及目視解譯、合成孔徑雷達系統及其發展等。重要知識點，如輻射傳輸理論、雷達方程、雷達散射截面、雷達側視成像原理等，按照雷達系統的發展過程，結合實際雷達圖像和應用實例串起這些抽象的概念和基礎知識。該模塊在《遙感原理與應用》中“微波遙感”內容的基礎上擴展，避免過度重復。②雷達干涉測量：包括雷達干涉測量原理、差分干涉測量原理、永久散射體干涉測量原理及應用等。其中雷達干涉測量原理是核心基礎，其重要處理步驟包括復數數據配置、干涉圖噪聲濾波和相位解纏。在此基礎上根據形變監測應用需求及存在的問題，結合應用案例，擴展差分干涉測量、永久散射體干涉測量知識以及相關最新研究進展。③極化雷達圖像處理：包括極化雷達基礎知識、目標散射特征、極化目標分解、極化圖像信息提取等。其中的相干斑濾除、極化目標分解、分類和極化干涉雷達等知識，可以與熟悉的光學遙感圖像處理中的預處理、目標特征提取、分類和信息融合等內容相對應，通過這種對比關聯來建立新的知識體系。

2.課程SLOs的設計。學生學習成果導向教學的關鍵在于學生學習成果的設計，即面向不同遙感專業人才能力的需求，學生通過《微波遙感》課程學習后，應該取得哪些具體、可測量的成果。

目前遙感專業人才可分為應用型、研究型等角色，應用型人才主要從事遙感數據的生產、處理等工作，而研究型人才大多從事基礎理論研究。面向不同遙感專業人才能力的需求，可以將遙感專業能力劃分為“解釋/討論”、“應用/操作”和“研究創新”三個層次。達到“解釋/討論”能力的學生應具備利用遙感原理知識分析、討論問題的能力；達到“應用/操作”能力的學生應具備利用相關軟件進行遙感圖像處理分析并解決實際應用問題的能力；達到“研究創新”能力的學生應具備提出創新思路解決現有遙感領域理論和應用問題的能力。

面向不同遙感專業人才能力的需求，通過“自頂而下”的過程設計《微波遙感》課程中各個層次的SLOs。具體包括：①《微波遙感》課程的總體SLOs：分別設計出不同專業能力所對應的SLOs，明確給出學習完《微波遙感》后學生能夠完成的具體成果。②課程中各知識模塊的SLOs：針對課程的基本原理、雷達干涉測量和極化雷達等知識模塊，具體設計相應的SLOs，見表1。③每一節課的SLOs：結合課堂教學安排，細化每一節課的SLOs，保證每一節課的教學質量。

3.課程教學方法與評價。所設計的課程SLOs需要通過具體的教學過程來實現，選擇合適的教學方式、方法及評價方式是實現SLOs的具體措施和保證。面向不同的遙感專業能力層次，綜合運用多媒體教學、設問討論教學、實踐教學、科研教學等多種方法進行教學。各能力層次對應的教學方式、教學方法和教學評價方式見表2。

針對“研究創新”能力層次，實踐研究型教學方法，結合與課程內容相關的產學研、大學生創新訓練項目等科研活動，進一步培養學生的研究創新能力，最終將三個能力層次對應的課堂討論、實踐操作和科研項目考核方式結合，對學生學習效果進行綜合評價。

三、結語

學習成果導向的遙感專業教學模式以成果為導向、以學生為中心，能很好地提升學生的遙感專業能力。面向遙感專業人才的不同能力需求設計的課程學習成果，使學生能夠根據自身興趣和發展方向選擇學習重點，有效調動了學生的積極性。知識模塊重構后，避免與先行課程內容重復，并確保新知識、新技術的教學時間與效果。面向不同能力層次的學生，有針對性地采用合適的教學方法能確保良好的教學效果。

參考文獻：

[1]李光梅.成果導向教育理論及其應用[J].教育評論，2007，（1）：51-54.

[2]王貴成，夏玉顏，蔡錦超.成果導向教育模式及其借鑒[J].教育評論，2009，（12）：17-19.

[3]王志勇.《微波遙感》課程教學改革與思考[J].遙感應用，2013，（1）：94-97.

[4]黃海濤.美國高等教育中的“學生學習成果評估”：內涵與特征[J].高等教育研究，2010，31（7）：97-104.

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關鍵詞：微波技術；高分子材料；加工

一、引言

人們的日常生活中常使用微波爐，這種電器設備具有較快的熱效率，能夠快速加熱食物，并且不會流失營養成分。而這種電器正是運用了微波技術，除了在食品領域，該項技術還在其他領域中有著廣泛的應用，并取得了理想的效果。以高分子材料加工中對微波技術的應用威力，相較于傳統加工技術，微波加熱的速率更快，并且基于脈沖技術的支持，能夠實現對溫度的有效控制。其次，微波加熱不會存在熱滯后反應，材料能夠直接吸收微波，不會通過容器傳導而導致能量流失；此外，微波加熱的熱梯度非常小，具有較強的穿透能力，加熱的均勻度也相對理想。對于高分子材料而言，通過微波技術的應用，可以使其性能得到改善，達到理想狀態。

二、基本原理與影響因素

就本質而言，微波加熱的特點就在于介電位移或材料內部不同電荷的極化以及這種極化不具備迅速跟上交變電場的能力。在高頻條件下，與電場相比，極化具有滯后性，并且其闡述的電流與電場同相位的分量存在差別，如此一來就會使材料內部功率散耗。

對于電場強度固定的電磁場而言，材料吸收的微博能與電磁輻射的頻率，材料的介電損耗與電場強度之間的關系可以通過下式來表示：

其中P代表單位體積材料吸收的微波功率，K為一常數，f為頻率，E為電場強度，[ε']表示介電常數，[tanδ]表示電損耗角正切。

根據（1）式，可以發現在電場強度或材料介電性質發生變化的情況下，材料吸收的微波也隨之得到改變，然而大部分高分子材料具有非常小的介電損耗因數，一般情況下微波材料能夠透過材料而不產生耗散。

如果加熱速率受反應熱的影響不予考慮，那么可以用下式來表示加熱速率與材料吸收微波能量的關系：

其中[dTdt]表示加熱速率，[ρ]表示材料密度，[CV]表示材料的定容比熱。

從中不難發現，高分子材料的介電行為在很大程度上決定了加熱速率。需要注意的是，[ε'']與溫度有著密切聯系，因此材料介電行為的函數與溫度有關。

三、微波設備

在高分子材料加工中，微波的應用效率以及材料性能在很大程度上取決于微波設備。

現階段，在實驗中有著廣泛應用的微波設備主要為商品化的多模式微波爐。這種設備屬于多波設備，因此其溫度控制難度較大，無法獲取需要的加熱曲線，在這種設備的應用下，產品性能的均勻性要求往往無法得到滿足。其次，微波行波加熱器則是基于矩形波導或圓波導產生行波，在設備中微波能會被物料吸收，進而實現加熱。對于具有較大介電損耗因數的單位長度材料而言，這種設備具有較強的適用性，而其他材料并不適合這一設備。從上述兩種設備的缺陷描述不難發現，微波設備的研究與開發勢在必行。

在設備開發的過程中，微波發生器設計具有重要意義，這是提高微博能利用率的有效途徑。美國研究人員針對一種間歇加工聚合物材料的單模可調諧振腔進行了開發，這種設備材料主要有金屬銅或鋁的圓波導，兩端采用的金屬短路相同，具體如下圖所示。

根據上述高分子材料加工中應用的微波設備，不難發現諧振腔具有更強的適用性，該設備能夠將微波能耦合進材料，并且現階段在厚件復合材料的加工中也取得了成功。

自單?？烧{諧振腔誕生之后，又有更加先進的微波加工系統涌現出來，也就是計算機輔助微波加工系統與計算機控制脈沖微波加工系統。其中計算機控制脈沖微波加工系統可以基于功率輸出開關的脈沖，在選定值范圍內控制樣品溫度，與此同時，在反應過程中，該設備還可以對介電損耗因數變化進行檢測。

四、研究進展及問題

總而言之，相較于傳統加熱，微波輻射的特點與優勢非常突出，對于高分子材料加工領域的發展而言有著十分重要的影響與作用。再加上近年來相關研究人員圍繞微波加工材料性能展開深入研究，并構建起聚合物結構與微波吸收特性的關系，顯然在理論層面上為微波技術在高分子材料加工領域中的進一步運用提供了強有力的支持。當然不可否認的是，在聚合物材料加工中，微波技術的應用依然面臨著一些困難與阻礙，例如目前相關人員并沒有全面了解微波加熱的影響因素。很多研究人員開始圍繞分子結構與微波加工系統展開設計，希望通過此推動微波技術的應用與發展。在基礎理論知識不斷增長的背景下，相信在未來加工設計中，微波技術的經濟效益將會得到全面提升，為工業的發展提供強有力的支持。此外，加工安全性、設備問題以及加工規模等也是微波技術在應用實踐中需要考慮的問題。作為研究人員，必須圍繞這些因素予以綜合考慮，并采取相應的改進方法，促使高分子材料加工領域中微波技術的價值與作用得到充分發揮。

參考文獻：

[1]何德林，王錫臣.微波技術在聚合反應中的應用研究進展[J].高分子材料科學與工程，2001，17（1）：20-25.

[2]張忠海，李建波，袁偉忠等.微波技術在生物可降解聚合物合成中的研究進展[J].高分子通報，2010，（6）：47-52.

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關鍵詞：干燥 真空冷凍 紅外熱輻射 微波 噴霧 流化床

中圖分類號：TQ91 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0120-01

含水量是許多產品的主要質量指標之一，為達到所需含水量，大部分產品在出廠之前需要一定程度的干燥。在食品、化工、醫藥等產品生產過程中，干燥工藝的好壞直接影響產品的性能、形態、質量及成本等。隨著新能源的開發與利用，新型的干燥技術的出現，干燥正應用于更廣泛的領域。

1 真空冷凍干燥

凍干技術是利用水的升華原理，在低溫（-25°C～50°C）下把物料凍結，然后抽真空，同時升溫至10°C～80°C，使冰不經液化而直接揮發，從而達到去水干燥的目的。

凍干技術已廣泛應用于食品、醫藥、化工及高新科技等領域中。目前，凍干技術是保藏菌種最理想方法之一；凍干皮膚和骨骼，復水后再植已經獲得成功；除此之外，針對農產品的冷凍干燥研究也取得一些進展，蘋果、花菇、小麥種子、中藥、血茸等物質的冷凍干燥研究取得了良好的應用效果。

和常規干燥工藝比較，真空冷凍干燥在保持物料的物理化學特性和生物活性及營養成分方面具有非常明顯的優勢，同時凍干工藝對生物細胞和組織破壞極小，在一定條件下容易吸水還原為原來的鮮活態。但凍干工藝能耗高、干燥時間長，設備控制難度大，操作成本也比其它干燥方法高出5～7倍，因此，凍干技術的廣泛應用受到很大限制，目前主要在高新生物科技領域有所應用。

2 紅外干燥技術

紅外干燥是利用電磁光波共振原理使物料溫度上升，水分散失，從而達到使物料干燥的目的。

自1936年美國福特汽車公司首先把紅外線用于汽車涂膜的干燥開始，紅外線干燥技術得到不斷改進和發展。目前，新型的紅外線輻射干燥技術已廣泛應用于車體、木工制品、合成樹脂，纖維、食品等領域；日本研制的最新一代燃油遠紅外干燥機采用遠紅外輻射與燃油煙氣對流加熱技術，具有高效、熱均勻與節能環保的特點，該工藝應用于水稻種子的干燥，去水率達1.2%。

紅外線干燥具有能效高、加熱均勻、不需中間介質，熱量直接可透入物體內部，而且工藝簡單，控制自動化，成本較低。目前，在印刷業、涂料等方面已廣泛開始采用紅外干燥技術。

3 微波干燥

微波是波長在1～1m（頻率300 GHz～300 MHz）區域內的電磁波，家用微波爐一般采用12.2 cm作為固定波長。微波的致熱效應，是依靠介質的偶極子轉向極化和界面極化在微波場中的介電損耗而引起的體內發熱，物料被加熱，水分散失。

微波干燥技術自20世紀40年代開始應用以來，其干燥優點得到人們普遍承認，新型的微波干燥技術已在食品、藥品與生物制品等領域應用；一些中草藥加工及植物標本制作中微波都有所應用。

微波加熱時物料的升溫和蒸發是在整個物體中同時進行的，在物體表面由于蒸發冷卻的緣故，使物料表面溫度略低于里層溫度，同時由于物料內部產生熱量以至于內部蒸汽迅速產生，形成壓力梯度，促使水分流向表面，使微波干燥具有由內向外的干燥特點。對物料整體而言，物料內部首先干燥，克服了常規干燥中因物料外層首先干燥而形成硬殼板結而阻礙內部水分繼續外移的缺點；另外微波干燥具有速度快，時間短，加熱選擇性強的優點。但微波干燥設備有投入資金大，運轉費用高及能源利用率低的缺點。

4 噴霧干燥

噴霧干燥是通過噴霧器將泥漿狀物料（或料液）噴成霧滴，分散在熱氣流中，使水氣迅速汽化而達到干燥目的。噴霧過程中，熱氣流和物料以并流、逆流或混合流方式相互接觸，噴霧方式常采用離心式、壓力式和氣流式。

噴霧干燥技術現今主要應用于農產品加工、中藥制劑和產品制粒等方面。國內許多化肥廠均采用噴霧干燥進行化肥造粒；我國西北地區的亞麻膠干燥已采用噴霧干燥法；工業上用噴霧干燥法制頭孢菌素C鈉鹽；微膠囊化食品也采用噴霧干燥法制備。

噴霧干燥具有工藝流程簡單，易干實現機械化和自動化，操作也比較靈活；其產品顆粒均勻，有較好的流動性，易于達到各種質量指標。

5 干燥技術的發展趨勢和前景

隨著生物技術的發展，干燥技術不僅應用于一些傳統的工業領域，新能源的發現與利用為基因工程、納米技術等新領域的研究與產品開發提供了新的途徑。而各種干燥技術的混合應用更提高了干燥效率，改善了干燥質量，如先用熱風處理洋蔥使水分含量降到10%，而后用微波干燥至5%，整個過程比單純使用熱風干燥節能30%，還可殺死約90%的細菌。

可以預見，隨著干燥技術的發展，不同干燥工藝的結合可使化工、生物工程、藥品、合成材料等領域的干燥費用大幅降低，產品質量有所提高。新干燥技術的發明與應用將對諸多產品的質量提高起到一定的幫助作用。

參考文獻

[1] 劉心雄.糧食干燥新技術研究.包裝與食品機械，2012（2）：57-61.

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關鍵詞： 遙感；原理；分類；制圖；應用

遙感，從廣義來講，就是指遙遠的感知,非接觸遠距離的探測技術。從狹義來講，指借助于專門的探測儀器（傳感器），把遙遠的物體所輻射（或反射）的電磁波信號接收記錄下來，再經過加工處理，變成人眼可以直接識別的圖像，從而揭示出所探測物體的性質及其變化規律。遙感技術指從高空到地面各種對地球觀測的綜合性技術系統總稱。它由遙感平臺、探測傳感器以及信息接受、處理與分析應用系統等組成，周期性地提供監測對象數據和動態情報。遙感技術（Remote Sensing）是一門建立在空間科學、電子技術、光學、計算機技術、信息論等新的技術科學以及地球科學理論基礎上的綜合性技術，為現代前沿科學技術之一，具有宏觀、動態、綜合、快速、多層次、多時相的優勢。在新技術迅猛發展的今天，遙感技術伴隨著航空、航天技術的發展而不斷提高與完善，服務領域因之而不斷擴展，受到普遍重視，顯示出極其廣泛的應用價值、良好的經濟效益和巨大的生命力。

一、遙感的基本原理

振動的傳播稱為波。電磁振動的傳播是電磁波。電磁波的波段按波長由短至長可依次分為: γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。電磁波的波長越短其穿透性越強。遙感探測所使用的電磁波波段是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。 太陽作為電磁輻射源，它所發出的光也是一種電磁波。太陽光從宇宙空間到達地球表面須穿過地球的大氣層。太陽光在穿過大氣層時，會受到大氣層對太陽光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對太陽光的吸收和散射影響隨太陽光的波長而變化。通常把太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有: 紫外、可見光和近紅外波段。 地面上的任何物體（即目標物），如大氣、土地、水體、植被和人工構筑物等，在溫度高于絕對零度（即0°k=-273.16℃）的條件下，它們都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性。當太陽光從宇宙空間經大氣層照射到地球表面時，地面上的物體就會對由太陽光所構成的電磁波產生反射和吸收。由于每一種物體的物理和化學特性以及入射光的波長不同，因此它們對入射光的反射率也不同。各種物體對入射光反射的規律叫做物體的反射光譜。遙感探測正是將遙感儀器所接受到的目標物的電磁波信息與物體的反射光譜相比較，從而可以對地面的物體進行識別和分類。這就是遙感所采用的基本原理。

二、遙感的分類

為了便于專業人員研究和應用遙感技術，人們從不同的角度對遙感作如下分類:

1、按搭載傳感器的遙感平臺分類 根據遙感探測所采用的遙感平臺不同可以將遙感分類為地面遙感和航天遙感。

2、按遙感探測的工作方式分類 根據遙感探測的工作方式不同可以將遙感分類為主動式遙感和被動式遙感。

3、按遙感探測的工作波段分類根據遙感探測的工作波段不同可以將遙感分類為紫外遙感、紅外遙感、微波遙感、多光譜遙感。

4、按遙感探測的應用領域分類根據遙感探測的應用領域，從宏觀研究角度可以將遙感分類為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等; 從微觀應用角度可以將遙感分類為: 軍事遙感、地質遙感、資源遙感、環境遙感、測繪遙感、氣象遙感、水文遙感、農業遙感、林業遙感、漁業遙感、災害遙感及城市遙感等。

三、遙感資料的制圖應用

1、航天遙感制圖

所謂航天遙感是指以航天器為傳感器承載平臺的遙感技術。航天遙感實踐中，針對具體應用需求，選擇不同的傳感器如：成像雷達、多光譜掃描儀等，通過衛星地面站獲取合適的覆蓋范圍的最新的圖像數據，利用遙感圖像專業處理軟件對數據進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理，同時，借助應用區域現有較大比例尺的地形數據，對影像數據進行投影變換和幾何精糾正，并從地形圖上獲得境界、城市、居民點、山脈、河流、湖泊以及鐵路、公路等典型地貌地物信息和相應地名信息，進行相應的標注和整飾，制作數字正射影像圖。

航天遙感制圖不僅在國土資源調查、土地利用監測、城市規劃監測、重點風景名勝區監測中有了典型應用，而且，國家863計劃信息獲取與處理技術主題重大課題還開展了利用分辨率為0.61m的QUICKBIRD衛星影像進行城市大比例尺地形圖的更新研究。此外，高分辨率衛星遙感影像還可提供立體像對，可用于直接生成DEM數據，甚至可以進行大比例尺地形圖的獲取與更新測繪。

2、航空遙感制圖

所謂航空遙感是指以航空器如飛機、飛艇、熱氣球等為傳感器承載平臺的遙感技術。根據不同的應用目的，選用不同的傳感器：如：航空攝影機、多光譜掃描儀、熱紅外掃描儀、CCD像機等，獲取所需資料包括：航攝像片和掃描數據。其制圖應用一般包括兩大方面：

（1）攝影測量制圖

在測繪領域中，攝影測量學已經是一門從理論到實踐都非常成熟的學科。在我國應用攝影測量的原理和方法測繪地形圖有相當長的歷史。目前，1:5000及其以下小比例尺地形圖的測繪，基本上都采用攝影測量方法施測。計算機技術的發展給攝影測量制圖帶來了新的發展和變化，不僅在內業測圖儀器上實現由測繪線劃圖到直接測繪數字地形圖的轉化，而且誕生了拋開了傳統的攝影測量儀器設備，以軟件實現地形數據采集與處理的數字攝影測量技術，這無疑是攝影測量技術發展史上的一次革命。

（2）正射影像圖制作

正射影像圖是一種既具有地物注記、圖面可量測性等常規地形圖的特性又具有豐富直觀的影像信息的一種圖件，是將航攝像片的中心投影經過機械式的或數字式的糾正轉變為正射投影形式而生成的影像圖件。正射影像圖制作的優勢在于，生產周期短、成本低。正射影像圖分為“常規正射影像圖”和“數字正射影像圖”兩大類，前者是通過影像拷貝和正射投影儀糾正工藝，以紙基或膠片基承載的平面型影像圖件。后者則是應用數字攝影測量技術和工藝制作的以數字形式存在的影像圖件，可以方便地輸出成紙基或膠片基圖件。目前，由于計算機技術和影像處理技術的發展，以數字形式存在的影像圖件在生產技術上日趨成熟并不斷完善，已經占據主導地位，并與方興未艾的城市 GIS 技術相得益彰，應用廣泛。特別是數字影像圖在色彩處理方面的優越性，使其更具應用價值。

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關鍵詞：化學檢測 樣品處理技術 地位 難點 原則 現狀

隨著社會的不斷發展，化學在人們的生產生活中的作用越來越重要。達到科學產品開發、產品質量檢測、現代工業生產技術，食品質量控制，小到日常生活，都離不開化學檢測技術。科技的發展同樣推動了化學檢測技術的發展，隨著檢測儀器越來越精密，化學檢測對檢測樣品的質量要求也越來越高，怎樣能夠得到純凈且合適濃度的樣品，為儀器檢測打好基礎，成為了檢測人員面臨的重要問題。

一、化學檢測中樣品處理技術的地位及其難點

目前，一個完整的化學樣品分析過程需要包括以下幾個步驟：樣品采集、樣品處理、儀器檢測與分析、數據收集與分析、結果討論等。要保證檢測結果的可信性，任何步驟都不容許出現紕漏。首先，樣品的采集要注重樣品的代表性，針對不同樣品的特性采取不同的保存方法，防止出現樣品損失和破壞；其次，需要根據分析目標物、分析介質和分析儀器的不同選擇最為優化的樣品處理方法，保證樣品能夠順利上機進行測試；數據收集和分析過程是樣品分析報告的重要依據，合理的數據分析方法能夠更好地反映實驗的結果；最后，結果討論部分是整個檢測報告的最終程序。

在整個化學樣品檢測過程中，樣品分析是整個過程中耗時最長也是最重要的步驟。在樣品檢測過程中，不同的分析儀器對上機樣品有不同的要求，例如，色譜儀器要求上機樣品澄清、透明、無懸浮物質，而紅外光譜分析儀則要求樣品為均質的薄片，因此，樣品處理技術是否先進，直接關系到檢驗所得數據是否可信，化學檢測中樣品處理技術的重要地位越來越明顯?；诖?，樣品處理技術得到了廣泛的關注。

樣品處理技術不僅是化學分析檢測的重點，同時也是化學分析檢測的難點。隨著科技的不斷進步，現代分析儀器相比于傳統的分析儀器，其靈敏度更高，檢測限更低，同時，其對樣品的凈化程度要求也越來越高。而相比于檢測技術的不斷進步，與之匹配的樣品處理技術發展緩慢，兩者之間的差距為化學分析檢驗帶來了困難。總的來說，化學樣品處理的難點主要有以下幾點：

第一，處理步驟繁多復雜。最基本的樣品處理包括樣品的稱重、凈化、提取和富集，其中提取一般為多次提取，工作量大，且均為人工勞動，很難實現自動化；

第二，樣品基質復雜；化學檢測的樣品種類繁多，不同的樣品其凈化提取方法差異很大，包括提取溶劑、凈化方法、提取溫度等，都需要合理的優化，因此，開發提取方法工作量大；

第三，檢測技術的發展側重于儀器研發，不重視前處理方法的開發，儀器要求與樣品處理技術不同步，造成了化學樣品處理技術的滯后，樣品檢測發展受到限制。

二、化學樣品處理技術的目標

化學樣品處理技術的最終目的是為了將分析物從復雜的樣品機制中分離出來，并不改變其原有的化學形態。不同的樣品基質處理技術有明顯的差異，例如，檢測樣品中的重金屬時，我們需要對樣品進行消解處理，以除去樣品中的有機物和雜志；而檢測樣品中的有機物時，則需要對樣品進行凈化和富集。但無論是那種處理方式，其最終處理目標可以總結為以下幾點：

第一，從基質中分離出目標化合物；

第二，去除分離物中對目標物測定有干擾的成分；

第三；對分離物進行富集，保證其濃度能夠高于儀器的最低檢測限；

第四，調整分析樣品的pH值等參數，保證其符合儀器分析的要求。

三、化學檢測樣品處理技術發展現狀

按照化學樣品形態的區別，可以將現金的化學檢測樣品處理技術大致分為兩類：第一類為固體樣品處理技術，除了索氏提取外，目前較為流行的新技術有超臨界流體萃取技術、加速溶劑萃取技術、超聲萃取等；第二類為液體樣品處理技術，如固相萃取、固相微萃取、液液萃取、吹脫捕集法、液相微萃取等等。這些前處理方法各有其優缺點，下面我們以幾種常用的處理方法為例進行說明。

1.固相微萃取技術（SPME）

固相微萃取技術最早是與氣相色譜（GS）聯合開發的技術，現在也經常與高效液相色譜（HPLC）技術聯用。該萃取機理分為兩種，一種是通過吸收來提取凈化目標物，目標物通過吸收作用進入涂層內部得到凈化；一種是通過吸附目標物達到春花目的，目標物分子吸附在涂層表面。其具體原理為：根據目標化合物的性質不同選擇鍵合有特殊基團的固定相，涂覆在注射器內芯作為表層，進行樣品處理時，將內芯浸沒在樣品溶液中，目標污染物選擇性地吸附或者吸收在內芯，然后將內芯送入GC或者HPLC完成進樣。固相微萃取大量減少了溶劑的使用量，并且能夠實現進樣自動化。但是SPME的使用條件往往比較苛刻，如使用溫度較低，使用壽命短等。

2.微波輔助萃取技術（MAE）

固體和半固體樣品中的污染物不容易進行凈化和富集，而微波輔助萃取技術有效實現了目標物質與樣品基質的分離。首先，高能量的微波提高了萃取效率。在高能微波條件下，樣品中的分子由于高頻率的摩擦和偶極渦流等效應產生大量的熱量，分子運動加快，從而加速目標分析物的分離；同時，由于微波加熱是由內而外的加熱方式，因此，固體和半固體樣品的受熱軍訓，提高了效率；微波輔助萃取技術所用的溶劑量小，選擇性好，提高了萃取物的純度。

3.微波消解技術

微波消解技術的基本原理為：針對樣品和目標物的性質配制相應的消解液，將消解液和化學樣品一同放入消解罐內，置于微波裝置中進行消解。在微波消解裝置中，由于微波磁場的作用，樣品和消解中的極性分子會快速定向排列，并產生強烈的震動；同時，高溫環境會大大增強氧化劑的氧化能力，因此，提高了樣品消解的速度和效率。在實際應用中，微波消解廣泛用于樣品處理，服務于原子光譜分析。

四、總結

綜上所述，科學技術的飛速發展為化學檢測帶來了更多的機遇和挑戰，一方面化學檢測的儀器不斷精密化，其檢測限越來越低，靈敏度和分辨率也越來越高，這為更精密的化學檢測提供了可能；而另一方面，儀器的發展對進樣樣品的質量要求也不斷提高，樣品處理技術需要不斷改進以滿足儀器的要求。這要求化學檢測工作者能夠在實際工作當中不斷探索，開發更先進的樣品處理技術。

參考文獻

[1]張玉忠， 等. 液體分離膜技術及應用[M]. 北京： 化學工業出版社， 2004.

篇6

人工影響天氣科學技術作為現代先進科學技術發展中的一種產物，無論是在今天的農業生產方面還是天氣調節方面都發揮著至關重要的作用。隨著人類文明的不斷發展進步與人類對天氣過程認識程度的不斷加深，人們對天氣的敏感性越來越強，人工影響天氣科學技術水平也得到了顯著的提升。文章緊緊圍繞著人工影響天氣科學技術，對其基本原理、發展現狀和發展趨勢進行了詳細的探究。

關鍵詞:

人工影響天氣;科學技術;現狀;發展趨勢

人工影響天氣科學技術起源于美國，1946年傳入中國。經過幾十年的發展，我國人工影響天氣技術以服務農業為根本，以防災減災為核心，在農業、林業、交通運輸、航空、水利等諸多領域都得到了普遍的應用。在當前全球氣候變暖、水資源日益短缺的背景形勢下，人工影響天氣科學技術更為重要與關鍵。因此，必須對其發展現狀與發展趨勢進行分析，促進人工影響天氣科學技術效用的最大化發揮。

1．人工影響天氣科學技術的基本原理

人工影響天氣實現對天氣進行人工影響的基本原理是依據與利用天氣的自然規律和云的微物理不穩定性，通過播散適量、適合的催化劑，來引導云、降水按照人們的預定方向發展變化，從而達到以少量成本換取巨大利益、促進降水緩解旱情、消云散霧、減少冰雹等惡劣天氣帶來的影響目標［1］。人工影響天氣具體包括人工降雨、人工消云散霧消冰雹、人工防霜凍等。除了上述這些人們有意識、有目的的對天氣進行影響之外，人類對天氣的影響還包括無意識的影響，如都市、工業生產、供暖等對天氣的作用，但這并不屬于人工影響天氣的范疇，而僅僅是人類對天氣的一種無意識影響。

2．人工影響天氣科學技術發展現狀

云物理與人工影響天氣是我國發展最早的與天氣科學相關的內容。從上世紀末至今，伴隨我國綜合國力與科學水平的顯著提升，人工影響天氣與云物理得到了跨越式的發展，先進大氣物理探測技術、衛星技術、雷達技術在人工影響天氣中的應用使人工影響天氣逐漸趨于多學科交叉性的特點，在此基礎上現代人工影響天氣科學技術逐漸建立起來［2］。而云物理在宏、微觀特征、云基本特性的地基、空基直、間接觀測等也都取得了大量的研究成果?，F階段，我國已投入運行的新一代天氣雷達網共有156座，局地天氣監測與作業指揮雷達共有334部。目前，我國人工影響天氣已基本形成了依托天氣來預測降水、降雪、大風等各種天氣情況。雖然雷達、衛星、探測、觀測等許多先進信息技術已被應用在人工影響天氣當中，但總體而言我國人工影響天氣科學技術水平仍有待提高，在未來的發展過程中還需不斷改進與完善。

3．人工影響天氣科學技術未來發展趨勢

3．1數值模式根據當前及未來人類生存發展需要和社會生產需要，數值模式將成為未來人工影響天氣科學技術發展與水平提升的重要工具［3］。目前，計算機技術已具備了云實際模擬能力，這就為我國將具有詳細云物理過程和具有資料同化功能的數值模式應用于人工影響天氣的實際業務處理當中提供了可能。數值模式在人工影響天氣中的應用主要包含三方面，即方案設計與檢驗，作業過程的指導和作業后的結果分析。這意味著數值模式在人工影響天氣中的運用可以優化方案設計和物理假設，提高微物理過程和實際天氣信息分析的準確性，降低實際工作中的許多不確定性，提升人工影響天氣科技水平與實際處理能力。不僅如此，數值模式還能夠在相同云況條件下，對播散與無播散進行對比分析，對播散物質的擴散路徑進行預測模擬與提供不同播散方式所產生的潛在效應，從而幫助人們選擇出最佳天氣影響方式，并向人們提供試驗與實際作業所需的實時預報。

3．2與地球環境監測和觀測技術緊密結合科技進步是人工影響天氣科學技術發展的唯一原動力，在當前社會科技日益發達的環境下，人工影響天氣發展趨勢良好，尤其是觀測技術［4］?，F代人工影響天氣在觀測方面未來的發展將以充分利用先進觀測技術和地球環境檢測技術為主，將逐漸由單一波長雷達和飛機探測技術轉向為集衛星、GPS、多普勒雷達、裝載先進探測飛機、偏振雷達、監測網絡、微波輻射計等多種先進技術于一身的綜合探測技術和觀測技術?？紤]到人工影響天氣的復雜性與特殊性要求探測飛機具有良好的工作性能、續航能力、飛行高度和抵御不良天氣等能力，因此將先進探測系統裝載到飛機上是人工影響天氣未來發展的一個重點。先進探測式飛機可以觀測播散前后云中水物質的變化，從而有利于人們進一步了解云中水物質的類型、演變過程等信息。目前，普遍使用的機載離子探測系統是由多個分別裝載在飛機不同位置的探頭組成，是一種基于激光拍攝粒子圖像并對粒子記數粒子譜測量的先進系統［5］。此外，多普勒雷達網已在我國初步建立起來，并在天氣預警、強天氣預測、降水觀測等方面起到了重要的作用。除了觀測技術、地球環境探測技術和數值模式是人工影響天氣科學技術未來發展的重點對象之外，高靈敏度的風廓線儀等儀器設備、播散技術、吸濕劑催化技術、播云優化技術等也都是人工影響天氣發展的主流趨勢。

4．結論

綜上所述，在當前全球氣候變暖、水資源日益短缺、干旱逐年加劇的發展狀態下，人工影響天氣科學技術在擁有廣闊、良好發展前景的同時，所背負的使命與責任也逐漸變得更為沉重和巨大。相關工作人員應積極發展觀測、探測水平高、播散技術先進多樣、信息獲取及時全面、分析完整準確、集成多種先進科學技術的人工影響天氣技術，不斷努力提升我國人工影響天氣科技水平。

參考文獻:

［1］邵洋，劉偉，孟旭，王廣河．人工影響天氣作業裝備研發和應用進展［J］．干旱氣象，2014，04:649－658．

［2］車秀杰．人工影響天氣科學技術的發展論述［J］．黑龍江科技信息，2012，34:29．

［3］姜宗元．基于WebGIS技術的人工影響天氣預警指揮系統研究與開發［D］．電子科技大學，2013．

［4］黃巧明．車載移動式火箭人工影響天氣監控指揮及信息管理［D］．電子科技大學，2013．

篇7

通信工程專業主要課程主要課程有：電路分析、低頻電子線路、脈沖與數字電路、高頻電子線路、電磁場理論、信號與系統、微機原理及應用、單片機技術、微波技術與天線、通訊原理、程控交換技術、移動通訊、計算機網絡通訊、光纖通訊等。

畢業生應掌握電子技術、通訊技術和計算機技術的基本理論與設計方法及程控交換技術、光纖通訊、移動通訊和計算機網絡通訊的基本原理及應用方法，具有各類通訊系統的設計、研究及開發的工作能力。

通信工程專業就業前景

面向新的世紀，通信工程專業將會迎來其發展的廣闊天地。隨著通信技術應用的日趨廣泛，和信息化社會的逐漸發展，這勢必會給中國信息產業的發展帶來更大的發展空間。而通信工程專業人才的短缺成為我國參與國際間競爭的一個十分不利的因素。因此，在未來若干年，我國勢必會更加重視通信專業人才的培養，更加重視通信工程專業的教育，提高教育水平。

通信工程專業畢業的學生應該說就業面非常寬泛，炙手可熱的都去了華為等公司，也有去移動、聯通及電信等通信公司，還可以去很多大國企負責，當然也可以進政府，考公務員，可以說這個專業的就業面非常廣，同時，這個專業的畢業生的薪水也是非常令人咂舌的，估計除了財經類專業，工科的通信工程類專業就算剛畢業的起薪也是非常令人羨慕的。

通信工程專業就業方向本專業學生畢業后可研究、設計、制造、運營及在國民經濟各部門和國防工業中從事開發、應用通信技術與設備的工作。

從事行業：

畢業后主要在通信、新能源、計算機軟件等行業工作，大致如下：

1 通信/電信/網絡設備;

2 新能源;

3 計算機軟件;

4 通信/電信運營、增值服務;

5 電子技術/半導體/集成電路;

6 互聯網/電子商務;

7 計算機服務(系統、數據服務、維修);

8 其他行業。

從事崗位：

畢業后主要從事通信工程師、硬件工程師、項目經理等工作，大致如下：

1 通信工程師;

2 硬件工程師;

3 項目經理;

4 網絡工程師;

5 無線通信工程師;

6 技術支持工程師;

7 嵌入式軟件工程師;

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關鍵詞：合成孔徑雷達；INSAR；技術原理；應用

1 InSAR技術的優勢與潛力

合成孔徑雷達干涉測量技術是近年來發展起來的空間對地觀測新技術，這一技術主要是借助于合成孔徑雷達SAR朝目標位置發射微波，之后接收目標反射回波，從而獲得目標位置成像的SAR復圖像對，如果復圖像之間有相干條件，SAR復圖像對共軛相乘后能夠得到干涉圖，結合干涉圖相位值可以獲得兩次成像中存在的微波路程差，進而準確獲得目標位置的地形地貌等情況。

利用InSAR技術成像的優勢在于連續觀測能力強、成像分辨率和精度高、覆蓋范圍較廣、技術成本低等，在各個領域的應用也非常廣泛，比如說DEM生成、地面沉降監測、火山或地震災害監測、海洋測繪、國防軍事等。但是InSAR技術測量的精準度往往會受到大氣效應的影響，近年來新提出的散射體PS技術逐漸被越來越多的應用到其干涉處理的過程中，PS技術分析能夠在長時間內保持相對穩定的散射體相位變化，即便是難以獲得干涉條紋的狀況下，也可以獲得毫米級的測量精度，在很大程度上提高了干涉測量技術的環境適應能力，這也是這一技術研究過程中的一個重大突破，其擁有非常高的開發應用價值[1]。

2 InSAR技術的基本原理分析

合成孔徑雷達干涉測量技術是按照復雷達圖像的相位值來計算出地面目標空間信息的技術，它的基本思想是：借助兩幅天線進行同時成像或者單幅天線間隔一定時間重復成像，進而得到同一位置的復雷達圖像對，因為兩幅天線和地面目標之間的距離不一致，因此在復雷達圖像對同名象點之間出現相位差，進而產生干涉紋圖，其中的相位值代表兩次成像的相位差測量值，兩次成像的相位差和地面目標的空間位置之間的幾何關系，結合飛行軌道的具體參數，便能夠準確的計算出地面目標的具體坐標，進而讓我們獲得具有較強精準度的大范圍數字高程模型。下面作者以衛星重復軌道干涉模式對其技術原理進行說明，首先我們能夠看到其幾何示意圖（見圖1）。

圖1 InSAR幾何關系示意圖

S1、S2代表衛星對同一位置進行兩次成像的位置（即是天線位置），S1的軌道高度是H，基線長度是B，基線水平角為α，入射角是θ，地面目標P高度是h，S1到地面目標P的距離是r，S2到地面目標P的距離是r+？啄r。

根據圖1，地面目標P的高度能夠用以下公式表示：

h=H-r*cos？茲 （1）

由余弦定理得：

（2）

因此： （3）

對上述公式進行整理得 （4）

我們知道，干涉相位即是地面目標P通過r，r+δr，雷達分別于S1和S2處接收到的回波相位差Φ中，而Φ和距離差δr、微波波長λ的關系表達式為：

（5）

因為重復軌道雷達接收的信號基本為通過發射與返回路程的信號，因此可得：

（6）

將公式（6）和公式（4）代入公式（1）我們可以得出：

這一公式即是從干涉相位中獲得地面高程的基本原理公式，其具體參數說明：θ，H為己知，H值能夠通過衛星雷達高度計算測量獲得，基線距B、天線和水平線之間的夾角α能夠通過衛星軌道參數來確定，但是其精準度較低，因此一般利用一些地面控制點，結合成像原理，對成像過程中的軌道參數進行計算，從而有效的提升B、α值的精確度。對于Φ的值我們通常采取下面兩種辦法進行計算：兩復值圖像相位直接相減或復值圖像共扼相乘，兩種方法的效果比較相近，但后者的應用更為普遍。

3 合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）技術的應用

3.1 地形圖成像

合成孔徑雷達干涉測量技術根據SAR復圖像中的相位數據，借助于干涉處理的方式來獲得地面目標的三維空間信息，因此我們這一技術也更加常見于地形圖制作、DEM生成等領域的實際應用中。利用InSAR技術所得到的地形地貌精準度也會受到成像幾何以及干涉圖像質量等因素的影響。相關實驗結果說明，利用干涉測量技術來獲取DEM具有非常高的效率和準確度，尤其是在荒無人煙、環境惡劣或者無人區，選擇InSAR技術進行測繪是非常普遍的[2]。

3.2 地殼形變研究

借助于InSAR技術所得到的DEM能夠直接找出地表變化情況，比如說泥石流沉積、沙丘移動等。差分干涉通過對多次干涉結果實施差分，當我們排除地形干擾之后，能夠通過雷達的波長量級來對地表發生的微弱物理變化進行監測。

InSAR技術還能夠更加廣泛的應用到土地動力學的各個方面，比如說氣候地貌學、土壤遷移、火山學、災害風險評估以及自然災害監測等。類似于此的地表物理變化通常是因為斷層隆起或彎曲、地震災害導致的位移、地塊沉降等引起的，對其進行監測能夠幫助我們更加準確的對火山、滑坡、泥石流等自然災害作出預報，降低自然災害給我們帶來的生命財產損失。

3.3 極地監測

極地冰蓋會在很大程度上決定了地球氣候環境的變化，所以對極地冰蓋體積以及冰川的運動進行監測是十分重要的。和過去的監測方式比起來，InSAR技術能夠監測更大范圍、更高效率的優勢，它能夠更加準確的對極地冰蓋厚度變化以及冰川移動狀態進行監測。1993年歌德斯坦等人首次利用衛星SAR差分干涉技術對冰川運動以及邊緣變化實施了監測，相關研究數據說明，利用InSAR技術對極地冰川進行監測具有非常廣闊的應用前景。

3.4 其他應用

InSAR技術除了應用于上述領域中，還能夠用于陸地植物生長監測、海洋監測等工作。雷達遙感圖像能夠記錄海量的陸地植被信息，能夠直接的反映出監測地區植被生長、生物量等情況，能夠幫助我們更好的對生態環境進行研究。雷達遙感還能夠借助于植被的后向散射系數來對其實際生長情況進行評估等。

我們知道，地球表面的70%都是海洋，海洋中隱藏著我們人類生存所需的珍貴資源，但是海面的天氣情況通常比較惡劣，使用光學遙感方式來對海洋狀況進行監測是非常困難的。而利用InSAR技術不但能夠準確的監測船舶在海洋中的運動方向及速度，同時還能夠觀測到不同的海洋動力學現象等。另外，InSAR技術還能夠廣泛的應用于城市三維建模、考古作業、全球氣候變化研究、地下水和土壤水分分析研究等各種專業領域[3]。

4 結論和展望

利用合成孔徑雷電干涉測量能夠幫助我們更加準確的獲得地形高度數據，它借助于雷達回波相位信息，不但能夠建立大范圍高精準度的DEM，同時還能夠通過差分干涉技術對地面可能存在的毫米量級位移進行準確監測。隨著近年來科學技術的不斷發展，合成孔徑雷達干涉測量技術已經逐漸成熟且廣泛的應用于實踐中的各個領域。從我國研究InSAR技術的實際情況來看，雖然我們在此技術上已經取得了一定的成績，但是依舊還有很多技術問題需要改進和解決，比如說我國尚無星載成像衛星獲取InSAR處理數據，機載衛星獲取數據依舊處于初級發展階段，并未形成規模化的程度，因此現階段依舊是借助于國外提供的數據來進行相關研究。我們必須要認識到，InSAR技術的應用前景和潛力價值是無窮的，我們必須要進一步研發本國的In-SAR系統，從而更好的為國防建設以及國民經濟發展作出貢獻。

參考文獻

[1]張倍倍.合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）技術在地表沉降監測中的應用[J].西部資源，2014（5）：45.

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【關鍵詞】數字電視 數字微波 遠距離傳輸

1概述

我國幅員遼闊，農村的土地面積占絕大部分，如何豐富廣大農村的精神文化生活，提高廣大農民的知識水平和受教育程度，是我國宣傳領域的一個重要課題。由于農村地區地形復雜、地廣人稀等因素，鋪設有線網絡成本過高且施工周期較長，需采用無線方式來進行覆蓋。主站一般建設在高山上，同前端機房、各專用數字解碼器等設備之間的距離較遠，有時達幾十公里。如何傳輸高質量的數字信號，是無線覆蓋方式中一個現實而迫切的問題。本文將介紹數字微波如何解決此問題。

2數字微波

2.1 微波與光纜相比較

與光纜相比，微波的優勢主要有：

（1）抵御自然災害的能力強。如在地震、洪災等災害中，在其它通信手段失效的情況下，微波能保證通信和廣播電視信號的暢通。

（2）受地理環境的限制小，應對突發事件的能力強。微波信號既可翻山又可跨海，而且隨著微波設備集成度的提高，使用攝像微波傳送一體機，很容易在突發事件現場實現信號的實時傳輸。

（3）建設和維護成本較低。特別是在山區及人煙稀少的地區，敷設光纜非常困難，而且成本會很高。

2.2 數字微波與模擬微波比較

由于微波傳輸不可替代的優勢和數字微波的諸多優點，數字微波將成為數字電視遠距離傳輸的可靠途徑。

2.3 數字微波的關鍵技術

數字微波的技術體制被確定為同步數字系列SDH（Synchronous Digital Hierarchy），其關鍵技術如下：

（1）編碼調制技術

微波是一種頻帶受限的傳輸媒質，根據ITU-R建議，我國在4GHz～11GHz頻段采用的波道間隔大都為28MHz～30MHz及40MHz。要在有限的頻帶內傳輸SDH信號，必須采用更高的調制技術（如256QAM）。

（2）交叉極化干擾抵消（XPIC）技術

為了進一步增加系統容量，提高頻譜利用率，在數字微波系統中除了采用多狀態調制技術（64QAM、128QAM或512QAM調制）外，還采用雙極化頻率復用技術，使單波道數據傳輸速率成倍增長。但在出現多徑衰落時，交叉極化鑒別率（XPD）會降低，從而產生交叉極化干擾。為此，需要一個交叉極化抵消器，用以減小來自正交極化信號的干擾。

自適應交叉極化干擾抵消技術的基本原理是從與傳輸信號相正交的干擾信道中取出部分信號，經過適當處理后與有用信號相加，用以抵消疊加在有用信號上的來自正交極化信號的干擾。原則上干擾抵消過程可以在射頻、中頻和基帶上進行。XPIC技術對干擾的抑制能力一般可達15dB左右。

（3）自適應頻域和時域均衡技術

當系統采用多狀態QAM調制方式時，要達到ITU-R所規定的性能指標，對多徑衰落必須采取相應的對抗措施；考慮到ITU-R將不再給數字微波系統提供額外的差錯性能配額，因此抗衰落措施必須是強有力的。在各種抗衰落技術中，除了分集接收技術外，最常用的技術是自適應均衡技術，包括自適應頻域均衡技術和自適應時域均衡技術。

頻域均衡主要用于減少頻率選擇性衰落的影響，即利用中頻通道插入的補償網絡的頻率特性去補償實際信道頻率特性的畸變；時域均衡用于消除各種形式的碼間干擾，可用于最小相位和非最小相位衰落（為消除正交干擾，可引進二維時域均衡器）。

（4）高線性功放和自動發射功率控制

多狀態調制技術對傳輸信道，特別是高功率放大器的線性提出了嚴格的要求。例如，對采用64QAM的系統而言，要求傳輸信道的三階交調失真比主信號至少低45dB。若采用128QAM或256QAM調制技術，則要求更嚴。為滿足系統總傳輸性能的要求，除了對微波高功放采取輸出回退措施外，還要采取一些非線性的補償技術，如加中頻或射頻失真器或采用前饋技術等來改善放大器的線性。

自動發射功率控制（ATPC）技術的關鍵是微波發信機的輸出功率在ATPC的控制范圍內自動地隨接收端接收電平的變化而變化。采用ATPC技術的優點是，降低了同一路由相鄰系統的干擾，減小了上衰落對系統的影響，降低了電源消耗和非線性失真。

（5）大規模專用集成電路（ASIC）設計技術

3數字微波系統

數字微波系統框圖如圖1所示：

數字微波系統主要由STM-1網絡適配器、微波室內單元、微波室外單元及微波天線組成。

前端機房的電視信號經編碼、復用、加擾后形成多路已加擾的TS流，這些TS流信號輸入到STM-1網絡適配器的TS流輸入接口，輸出一路STM-1電信號到8GHz數字微波的室內IDU單元，經IDU變成中頻信號后由同軸電纜送給塔上ODU單元，再由Φ2.5m拋物面天線發射。同樣，接收端拋物面天線將接收下來的8GHz微波信號經ODU單元變成中頻輸入到室內IDU單元處理后送入STM-1網絡適配器，經STM-1網絡適配器轉換成TS流輸出，完成數字信號再生。

3.1 STM-1網絡適配器

STM-1是STM（Synchronous Transport Module，同步傳輸模塊）的一種，其傳輸速率為155.520Mbps。STM-1網絡適配器完成MPEG-2 TS碼流與SDH網絡之間的STM-1接口適配與協議轉換，可同時輸入4路ASI（Asynchronous Serial Interface，異步串行接口，用于傳送碼流）碼流并簡單復用成1路STM-1輸出。

3.2 數字微波室內單元（IDU）

IDU將STM-1網絡適配器輸出的155.52Mbps的SDH電信號調制成128QAM的中頻信號，或將ODU傳來的128QAM中頻信號還原成15.52Mbps的SDH電信號，提供2路（反向/正向）服務通道。

3.3 數字微波室外單元（ODU）

ODU將室內單元上傳的128QAM調制中頻信號上變頻至8G微波頻段，并對其進行放大后通過微波天線傳輸，或將微波天線接收到的8G微波信號放大下變頻后傳給室內單元。

3.4 室內單元與室外單元的連接

IDU與ODU間可通過一根8D-FB（標準）同軸電纜傳輸IF信號、告警、控制、監視、電源及公務信號，最遠可達300米，可工作在-40oC～+60oC之間。

4系統應用

在內蒙某地，地理環境特殊，設備安裝條件苛刻，數字前端機房距離電視發射塔機房40多公里。為完成二者之間數字信號的點對點傳輸，并充分考慮設備系統的穩定性和成本，我們采用了8GHz SDH數字微波設備，具體解決方案如下：

系統要求解決36套數字電視節目的傳輸，同時具備3路2.4Mbps控制信號的傳輸。數字微波設備采用128QAM調制，在28M間隔內傳輸155Mbps的容量，滿足系統要求的36*3M＋3*2.4M =115.2M。

如圖2所示，數字前端機房將已加擾的三路TS流數字信號輸入到STM-1網絡適配器的三個TS流輸入接口，經網絡適配器后輸出一路STM-1電信號到8GHz數字微波的室內IDU單元，經IDU變成中頻信號后由同軸電纜送給塔上ODU單元，再由Φ2.5m微波天線發射送出。

如圖3所示，接收端微波天線將接收下來的8GHz微波信號經ODU單元變成中頻輸入到室內IDU單元，處理后送入STM-1網絡適配器，經STM-1網絡適配器轉換成三路TS流輸出，完成數字信號再生。還原后的TS流經QPSK調制后通過MMDS方式覆蓋偏遠地區。

隨著地面數字電視國家標準（簡稱地標）的強制執行，今后會有越來越多偏遠農村、山區、牧區采用地標來進行無線信號覆蓋。本方案同樣適合在發射末端為地標的系統中使用，只要將STM-1適配器還原出的TS流信號調制成地標信號后通過發射機覆蓋用戶端即可。

【作者簡介】

篇10

[關鍵詞]農業災害 監測 遙感技術

[中圖分類號]DF413.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-7-299-1

中國作為一個傳統的農業大國，正遭受著世界上最嚴重的農業災害。如何加強對這些災害的監測和控制，成為困擾農業發展的一項難點課題?；谖覈r業發展歷程，我們不難發現，遙感技術是增強農業災害監測實效，實現我國農業更好更快發展的有效手段。對此，本文從基本概述、應用兩個角度，對相關問題進行了如下的分析和闡述。

1遙感技術原理及其優點

1.1遙感技術的基本原理

所謂遙感技術，就是指通過各類光學探測儀器，對遠距離目標所輻射的電磁波信息進行接收、加工、成像處理，進而探測與識別環境地物的一項綜合性技術。而眾所周知，物質不同，所發射的地磁波的波段也會有所不同。正因為如此，不同的物質在遙感技術作用下形成了不同的圖像。從另一個角度講，遙感技術憑借著不同的遙感成像，反映出了目標物的不同數據信息，進而成為區分不同物質的重要標準，這就是遙感技術的基本原理。

1.2遙感技術的優點

與其它監測技術相比，遙感技術的優點主要體現在以下幾個方面：

首先，監測范圍廣，監測立體性強。通過遙感技術，可以獲取對地面的連續性的、立體性的圖像。這種圖像可以有效避免地面點線監測所帶來的視野阻隔以及其它一些局限性，極大地拓寬了監測者的視野，使監測者能夠對各類災害信息進行宏觀性地把握。而且，越是那些波及范圍廣、災害性大的災害，其優勢就越發明顯。

其次，信息獲取量大，信息獲取效率高。憑借著高超的現代航天技術以及先進的現代航天工具，遙感技術能夠及時的、迅速的獲取各類圖像信息和數據信息，為高效數據模型的建立提供先決條件，為災害的甄別與監測提供有效依據。

最后，適應性強，可實現動態監測。對于有些災害，如病蟲害、雪災、火災等，常規性的監測手段根本無法奏效。在這種情況下，就需要充分發揮遙感技術的作用，發揮其適應性強的優勢。此外，遙感技術可以對各類災情進行全天候地監測，實現災前監測、災中監測、災后監測的有機統一，為災害控制提供充足的第一手資料。

2.遙感技術在農業災害監測中的應用

2.1旱災

旱災是一種比較常見的農業災害。據不完全統計，每年因旱災造成的經濟損失約占氣象災害類經濟損失的一半左右。在應對旱災的過程中，比較常用的方法有兩種，一種是熱慣量法，二是作物水分脅迫指數法，這都是遙感技術的重要體現。所謂的熱慣量法，就是指通過遙感圖像反演的研究區晝夜溫差來反映農業旱情的方法；而所謂的作物水分脅迫指數法，則是指通過作物冠層與其上空大氣溫度差來反映作物的水分脅迫狀況的方法。在實際中，兩者的適用范圍有所區別，前者適用于地與作物稀疏的農田，而后者則適用于作物覆蓋率較高的農田。

2.2洪災

與旱災一樣，洪災也是一種比較常見的農業災害。洪災具有時空分布廣、危害性大、突發性強的特點，每年造成經濟損失高達210億元。在實際中，遙感技術常通過洪災程度監測和洪災面積提取兩項指標來實現監測目的。而這兩項指標的取得，通常是建立在歸一化植被指數（NDVI）提取和分析的基礎上?，F如今，遙感技術在洪災監測中的應用日趨成熟，尤其是微波遙感技術，憑借著其實時性、動態性的優點，成為目前洪災監測中最常用的數據源。

2.3病蟲害

病蟲害是影響農業生產的重要因素，每年約有13.5%的農業災害是由病蟲害引起的。在以前，人們主要通過肉眼來“監測”這種災害。可想而知，這種監測具有很明顯的滯后性，實際效果也很不理想。而遙感技術可以有效地彌補這個缺陷，通過各項監測數據，為我們準確地提供病蟲害的范圍和程度，以便及時發現并防治，為農業生產提供堅實的保障。光譜參數法是一種通過遙感數據來判斷農作物外部形體以及內部生理信息的方法，而這些信息恰是判斷病蟲害的重要依據?？梢姡庾V參數法是遙感技術應用于病蟲害的基礎。此外，植被指數法和紅邊參數法也是遙感監測中不可或缺的兩種方法，通過植被參數和紅邊參數，實現最終的監測目標。

2.4冷凍害

冷凍害是指因溫度過低而抑制農作物生長的自然災害。它不僅會延遲農作物的生長，有時甚至會造成農作物大面積的死亡。遙感技術在冷凍害防范方面具有重要的價值，可以準確、有效地預測或者評估冷凍害的發生時間以及危害程度。在實際中，植被指數（NDVI）并不能及時反映農作物凍害，以致冷凍害發生一段時間后才有所察覺。很顯然，這種監測具有一定的延遲性。因此，要想取得理想中的監測效果，就必須將NDVI監測與農作物地表溫度反演有機地結合起來。

2.5風雹災

統計資料顯示，我國每年的風雹受災面積多達600萬公頃，直接經濟損失超過30億元人民幣。風雹災的破壞性極強，在極短的時間內就會造成農作物的大面積倒伏甚至死亡。截至目前，遙感技術在風雹災中的應用現狀還不甚理想，遙感數據的時間分辨率與空間分辨率還無法達到要求。針對這種現狀，可以采用TM、EOS-MODIS、NOAA-AVHRR等遙感數據相結合的方式，增強數據源的針對性和有效性。

3小結

綜上所述，在新時期，加強遙感技術在農業災害監測的應用是一項非常系統的工程。為了將該項工程做大做強，夯實該項工程的基礎，必須明確以下幾個問題：首先，要對加強遙感技術在農業災害監測應用的必要性和重要性有一個清晰的認識；其次，要對遙感技術在農業災害監測應用的現狀有一個全面的分析；最后，要對加強遙感技術在農業災害監測應用的路徑有一個科學的把握。只有這樣，才能切實增強遙感技術應用的有效性與實效性，才能真正實現我國農業又好又快的發展。

參考文獻

[1]閆峰，李茂松，王艷姣，覃志豪.遙感技術在農業災害監測中的應用[J].自然災害學報，2006年第06期.