植被电磁传播及散射特性的机器学习

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41771367
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The project focuses on two scientific problems, namely 1) advancement of the understanding of electromagnetic wave propagation and interation with vegetation canopy; and 2) capability of machine learning to extract and characterize wave propagation and scattering mechanism, to study and improve the scattering model of vegetation, to evaluate with high accuracy wave propagation and scattering descriptors such as the extincition coefficient, effective wave number, covariance matrix and coherent matrix, to investigate the best structure of machine learning and learning effect, to conduct a sensitivity analysis of geophysical parameters .so that the main factors affecting wave propagation and scattering can be revealed, and consuquently the assumptions underlying the analytical models can be critically assessed, modified, and refined. Through the study of this project, we will deepen our understanding of the interaction between electromagnetic wave and vegetation, clarify the learning capability machine learning of wave propagation and scattering descriptors, and explore the potenial new approach of microwave scattering mechanism.
本项目围绕两个科学问题,即1)电磁波在植被中的传播交互及散射的深化认识;2)机器学习对波传播及散射机制的特征提取及表征能力,深入研究和改进植被散射模型,准确计算消光系数、等效波数、协方差阵和相干矩阵等波传播与散射描述量,研究机器学习的最佳结构和学习效果,进行地物参数敏感性分析,有效揭示波传播和散射的主要影响因素和机制,从而对解析模型建立中的假设进行评估、修正和完善。通过本项目的研究,加深对电磁波与植被交互的认识,明晰机器学习对波传播与散射描述量的学习能力,探讨微波散射机理研究的新路径与新方法。

结项摘要

在本课题支持下,建立了四种深度神经网络模型以学习柱体的极化双站散射行为,精度高,适用范围广,满足物理约束(能量守恒、互易定理等),有助于准确计算各要素随机分布条件下的协方差矩阵,推动对Durden-Freeman框架下极化分解理论的完善;建立了基于物理信息深度神经网络的逆散射DNN,显示了不同噪声条件下参数反演的鲁棒性;建立了多柱体极化双站散射模型,明确了平均柱体间距对多体耦合效应的影响,以及耦合情况下传播常数和衰减与非耦合情况下情形的差异;改进了扩展先进积分方程模型,显示了对不同粗糙地表条件下的后向及双站散射行为的良好预测。在知名国际期刊(IEEE T-GRS,IEEE GRSL)上已发表5篇标注论文,已接收2篇,另有6篇在准备。通过本项目及后续研究,有望为建立复杂植被覆盖地表场景的高精度高效散射模型、提高极化分解精度、解决极化分解的负功率问题、以及高分情形下极化分解理论的完善提供新的思路和方法。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Modification of the Extended Advanced IEM for Scattering From Randomly Rough Surfaces
针对随机粗糙表面散射的扩展高级 IEM 的修改
  • DOI:
    10.1109/lgrs.2020.2971532
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Jingsong Yang;Yongxing Li;J. C. Shi;Yang Du
  • 通讯作者:
    Yang Du
Physically Based Polarimetric Volumetric Scattering From Cylindrically Dominated Vegetation Canopies
来自圆柱形植被冠层的基于物理的偏振体积散射
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2018.2867861
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Du Yang;Yang Chao;Liu Qinhuo;Li Zengyuan
  • 通讯作者:
    Li Zengyuan
Machine Learning-Assisted Analysis of Polarimetric Scattering From Cylindrical Components of Vegetation
植被圆柱体偏振散射的机器学习辅助分析
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2018.2852644
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Chen Hao;Yang Chao;Du Yang
  • 通讯作者:
    Du Yang
Polarimetric Bistatic Scattering From Multiple Parallel Cylinders
多个平行圆柱体的偏振双基地散射
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2019.2956875
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Chao Yang;Yang Du
  • 通讯作者:
    Yang Du
Characterization of ICA for Scattering From Cylindrical Components of Vegetation
植被圆柱形成分散射的 ICA 表征
  • DOI:
    10.1109/lgrs.2018.2861562
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING LETTERS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Chao;Du Yang
  • 通讯作者:
    Du Yang

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其他文献

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    煤矿安全
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杜阳;翁旭泽;戚绪尧;郝建峰;陈瑞峰;陈岳振
  • 通讯作者:
    陈岳振

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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