第五章海洋水色遥感海洋遥感
海洋遥感
卫星遥感不但为全球海洋和气候的物理研 究提供了可靠的数据，还为全球海洋初级
生产力的估计提供了充足的资料。
全球海洋初级生产力与全球碳循环有密切 联系。
全球碳循环与二氧化碳引起的全球变暖有
直接联系。 全球变暖可能导致全球海平面上升。 NASA(National Aeronautics and Space Administration)使用MODIS在2000年11月 对全球海洋叶绿素浓度（mg/m3）分布的观 测。
海洋遥感
学号：1434923 姓名：姚亚会
海洋遥感（ocean remote sensing）利用传感器对海
洋进行远距离非接触观测 ，
以获取海洋景观和海洋要 素的图像或数据资料。
2015-5-10
01 简介
海洋不仅不断向环境辐射电磁波能量，而且还会反射或散射太阳和人造辐射源（如
雷达）射来的电磁波能量，故可设计一些专门的传感器，把它装载在人造卫星、宇
全球海洋的年平均海表面温度（SST:Sea Surface Temperature）的等温线图像； 图中色标（colour bar）的单位是℃（摄氏度）。
该图清晰显示了西太平洋赤道暖水区
的范围和温度大小。 西太平洋赤道暖水区向大气输运的热 通量对于全球海洋大气热循环有举足 轻重的影响，它的范围和温度变化与
宙飞船、飞机、火箭和气球等工作平台上，接收并记录这些电磁辐射能，再经过传 输、加工和处理，得到海洋图像或数据资料。
遥感方式有主动式和被动式两种：①主动式遥感：传感器先向海面发射电磁波，再
由接收到的回波提取海洋信息或成像。这种传感器包括侧视雷达、微波散射计、雷 达高度计、激光雷达和激光荧光计等。②被动式遥感：传感器只接收海面热辐射能
海洋水色遥感
ISSN100922722 CN3721118/P海洋地质动态Marine Geology Letters第25卷第10期Vol25No10文章编号:100922722(2009)1020036206地质构造三维可视化系统设计与实现陈 军1,2,权文婷3,周冠华3,温珍河1,2(1国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室;2青岛海洋地质研究所,青岛266071;3北京师范大学资源学院,北京100875)摘 要:地质构造三维可视化是地质勘探数据处理的重要环节,是正确认识地质构造的重要手段,从而为油藏模拟提供科学的依据。
在与Arcengine技术的支持下,结合地质构造数据特征及其应用要求,设计实现了地质构造三维分析与可视化系统。
试验结果提供了从整体到局部的多角度显示手段与几种常用的数据挖掘方法,从而有助于研究人员准确快速掌握地质构造信息,为进一步的地质研究提供科学依据。
关键词:地质构造;三维可视化;数据挖掘中图分类号:P618.02 文献标识码:A 地质对象相比于地理对象而言,具有平面分布、Z值变化连续、内部信息不完全(或者称地质对象是灰色的)和数据采集代价大等特点[1]。
长期以来,地质工作者习惯于用二维地图产品来抽象形成大脑中的三维地物,这给许多地学专家进行地学分析带来极大不便,单靠二维信息无法较好地描述地质体的三维结构。
为此,多年来地质工作者一直关注地质体三维可视化及建模技术[2]:1992年国际勘探地球物理学家协会和欧洲勘探地球物理学家协会成立了Seg/Eaeg3D建模委员会,开展了3D建模工程;1997年在巴塞罗那召开的国际数学地质会议上,Graeme和Bonham等强调地质材料收稿日期:2009207202基金项目:国家地质大调查专项“我国海域1∶100万地质地球物理系列图”(1212010511302);十一五国家科技支撑项目(2008BAC34B03)作者简介:陈 军(1982—),男,实习研究员,从事地理信息系统与遥感研究.E2mail:chenjun820711@ 3D可视化的重要性[3]。
海洋遥感知识点总结
海洋遥感知识点总结本文将从海洋遥感技术的基本原理、常用遥感技术和海洋遥感的应用领域等方面进行详细的介绍，并结合一些实际案例，希望可以为读者对海洋遥感技术有一个更全面的了解。
一、海洋遥感技术的基本原理海洋遥感技术是通过传感器对海洋进行观测和测量，然后将获取到的数据传输到地面处理系统进行分析，从而得到关于海洋的信息。
传感器可以是搭载在卫星上的遥感仪器，也可以是在飞机、船只等平台上安装的探测设备。
遥感技术主要依靠电磁波在大气和海洋中的传播和反射特性来获取海洋信息。
具体而言，通过用不同波段的电磁波对目标进行监测和探测，再利用电磁波与目标反射或散射作用时的特性来获取目标物体的信息。
遥感技术主要包括被动遥感和主动遥感两种方式。
被动遥感是指通过接收目标物体所发出的自然辐射或反射的电磁波，比较常用的是太阳辐射。
而主动遥感是指通过发送特定频率的电磁波到目标物体上，然后将目标物体发射的辐射或反射返回的信号进行分析。
被动遥感和主动遥感一般配合使用，可以获取更加全面的目标物体信息。
二、常用的海洋遥感技术1. 被动微波遥感被动微波遥感是通过接收海洋表面微波辐射来获取海洋信息的一种遥感技术。
微波辐射可以在大气中穿透，因此即使在云层遮挡的情况下，也可以对海洋进行探测。
被动微波遥感技术可以用来测量海洋表面温度、海洋表面风速、盐度等信息，对海洋动力学和大气海洋相互作用研究有着重要的意义。
2. 被动光学遥感被动光学遥感是通过接收海洋表面反射的太阳光来获取海洋信息的一种遥感技术。
光学遥感可以测量海洋表面的叶绿素浓度、海水透明度、沉积物含量等信息，可以用于海洋生态系统监测和海洋污染监测等方面。
3. 合成孔径雷达遥感合成孔径雷达（SAR）是一种主动遥感技术，通过发送微波信号到海洋表面，然后接收被海洋表面物体反射的信号，来获取海洋表面的信息。
SAR可以用来监测海洋表面风场、海洋表面粗糙度、海洋污染等信息，对海上风暴预警、海洋污染监测等具有重要的应用价值。
海洋与内陆水体高光谱遥感
水体成分的固有光学特性与模型
水体各成分的后向散射
遥感获得是水体后向散射的信息，因此水体成分的后向散射 特性对遥感反演模型的建立具有关键性的作用
水体成分吸收特征
纯(海)水(w)、及典型的叶绿素（C）、悬浮 泥沙(X)、黄色物质(Y)的光谱吸收特征
二类水体固有光学特性
国际上普遍认为，二类水体固有光学特性与 大洋水体的主要差异在： (1)区域性悬浮泥沙的吸收与散射特性； (2)在高泥沙含量区的叶绿素吸收特性与大洋 水体的叶绿素有一定差异； (3)黄色物质光谱吸收特性也有很强的陆源变 化，主要体现在式(3.7)中e指数的S上。 aY()=aY(0)exp[-S(-0)]
• Andr Y. Morel对一类水体的定义是其光学性质由前3项决 定的水体。 • 典型的一类水体是大洋开阔水体。一类水体的组成，可 以简单地看作由浮游生物（Phytoplankton、zooplankton） 的主要成分Chl-a，及其降解物--褐色素a(phea-a)，以及 伴随的黄色物质组成。 • 一类水体光谱模型的奠基工作是Morel等人在1977年完 成的(Morel 1977)，后经过Morel(1988，1998，2001), Sathyendranath & Preiur (1989), Bricaud等人(1995)众多 科学家的不断努力，已基本成熟 • 二类水体是除一类水体外的可能包括所有上述7种成分或 更多的所有水体。典型的二类水体是近岸、河口区域的水 体。
1)在中低混浊度时，550nm波段对浑浊 度【悬浮物的浓度】变化比较敏感； 2)在中高混浊度水体，6xx nm对悬浮物 浓度的变化比较敏感;此时可见光 600nm以前的通道对泥沙信息几乎不 敏感。 3)当悬浮物浓度达到 ～1000mg/l左右时， NIR波段的反射率比可见光波段的还 要高； 4)在混浊度水体，叶绿素信号、黄色物质 信号几乎被泥沙信号所掩盖； 5)叶绿素荧光在在浑浊水体时也十分明显， 但受泥沙边沿的影响，如何消除泥沙 影响是个很大的问题； 6)当水体十分浑浊时，412nm左右篮波 段值在一个很小的范围内变化； 7)赤潮水体光谱与正常光谱有很大的区别。
海洋技术在海洋遥感中的应用
海洋技术在海洋遥感中的应用海洋，这个占据了地球表面约 71%的广阔领域，对于人类来说既充满了神秘的魅力，又具有无尽的资源和重要的科学价值。
为了更好地了解海洋、开发海洋和保护海洋，海洋技术不断发展和创新，其中海洋遥感技术作为一种重要的手段，为我们打开了洞察海洋的新视角。
海洋遥感技术的应用离不开众多先进海洋技术的支持，这些技术的融合使得我们能够更全面、更深入、更准确地获取海洋信息。
海洋遥感是指利用传感器对海洋表面和海洋内部的物理、化学和生物等参数进行非接触式的测量和监测。
它具有大面积、同步、实时、动态等优点，可以快速获取海洋的各种信息，如海面温度、海流、海浪、海洋叶绿素浓度、海洋污染等。
然而，要实现这些高精度、高分辨率的海洋遥感数据的获取和分析，离不开一系列海洋技术的支撑。
首先，传感器技术是海洋遥感的核心之一。
为了能够准确地感知海洋中的各种参数，传感器需要具备高精度、高灵敏度、高稳定性和宽波段等特点。
例如，在测量海面温度时，常用的红外传感器能够捕捉到微小的温度变化；而在监测海洋叶绿素浓度时，则需要使用能够分辨不同波长的光学传感器。
这些传感器的研发和改进，需要依靠先进的材料科学、电子技术和光学技术。
比如，新型的半导体材料可以提高传感器的灵敏度和响应速度；微机电系统（MEMS）技术可以使传感器更加微型化和集成化；而先进的光学镀膜技术则可以增强传感器对特定波长的选择性和透过率。
其次，卫星平台技术对于海洋遥感也至关重要。
卫星作为搭载传感器的载体，其轨道高度、轨道类型、姿态控制和数据传输能力等都会直接影响到遥感数据的质量和覆盖范围。
为了实现全球海洋的有效监测，需要多种类型的卫星协同工作，如极轨卫星、地球同步卫星和低轨卫星等。
极轨卫星可以提供高分辨率的局部观测数据，而地球同步卫星则能够实现对特定区域的连续监测。
同时，卫星的姿态控制技术要确保传感器始终对准目标区域，减少数据误差。
此外，高效的数据传输技术可以将海量的遥感数据及时传回地面接收站，以便进行快速处理和分析。
海洋遥感
1.它不受地表、海面、天气和人为件 的限制，可以探测地理位置偏远、环 境条件恶劣等不能直接进入的地区 2.其宏观特性使它能进行大范围海洋 资源普查、海洋制图以及海冰、海洋 污染监测 3.能周期性地监测大洋环流、海面温 度场的变化、鱼群的迁移、污染物的 运移 4.多波段、高光谱海洋遥感可以提供 海量海洋遥感信息 5.能达到同步观测风、流、污染、海 气相互作用，并获取能量收支信息
物理海洋学遥感，如对海面温度、
海浪谱、海风矢量、 全球海平面变化等的遥感
海洋 遥感
生物海洋学和化学海洋学遥感，
如对海洋水色、黄色物体、 叶绿素浓度等的遥感 海冰监测，如监测海冰类型、 分布和动态变化；
海洋污染监测，如油膜污染等。
海洋遥感发展
•海洋遥感始于第二次世界大战期间。发展最早的是在 河口海岸制图和近海水深测量中利用航空遥感技术。 •1950年美国使用飞机与多艘海洋调查船协同进行了 一次系统的大规模湾流考察，这是第一次在物理海洋 学研究中利用航空遥感技术。 •此后，航空遥感技术更多地应用于海洋环境监测、近 海海洋调查、海岸带制图与资源勘测方面 •从航天高度上探测海洋始于1960年。这一年美国成 功地发射了世界第一颗气象卫星"泰罗斯-1”号。卫星 在获取气象资料的同时，还获得了无云海区的海面温 度场资料，从而开始把卫星资料应用于海洋学研究。
NASA使用MODIS在2000年11月对全球 海洋叶绿素浓度（mg/m3）分布的观测 图中红色代表高浓度，绿色代表中等浓度， 蓝色代表低浓度。图中显示蓝色的热带海洋 只有很低的叶绿素浓度，故被称为海中沙漠
南海四季叶绿素分布
南海春季叶绿素a分布图（1998年4月）
南海夏季叶绿素a分布图（1998年7月）
NOAA国家海洋资料中心提供的卫星数据制作的2001年全球海洋的年平均海表 面温度（SST：Sea Surface Temperature）的等温线图像； 图中色标（colour bar）的单位是℃（摄氏度）。 该图清晰显示了西太平洋赤道暖水区的范围和温度大小。 西太平洋赤道暖水区向大气输运的热通量对于全球海洋大气热循环有举足轻重的 影响，它的范围和温度变化与厄尔尼诺（El Niñ o）事件有密切关联，因而是科 学家监测的重要目标。
近海海洋水色遥感技术对赤潮的监测
近海海洋水色遥感技术对赤潮的监测我国近海区域海水水质随着沿海经济的发展呈现变坏的趋势，近几十年发生过多次赤潮，其主要原因就是水体富营养化。
在渔业上，赤潮直接带来了巨大损失，有时候赤潮还威胁到人类与动物的生命。
因此，找到发生赤潮的规律及赤潮产生的原因至关重要，这就需要对近海区域海水水质进行长时间的监测，除了现场采集海水样品进行分析研究之外，利用卫星遥感数据对海水水质的监测越来越受到人们的重视。
1 水体富营养化富营养化是指水体在自然因素和（或）人类活动的影响下，大量营养盐（如氮、磷等）随着流水流入到湖泊、水库、河口、海湾等水体，使水体在比较短的时间内由贫营养状态向的富营养状态变化的一种现象。
在不受人类干扰或很少受到人类干扰的自然条件下，湖泊这种从贫营养状态过渡到富营养状态的自然过程非常缓慢，一般需要上千年或更长时间；而人为排放的工业废水与生活污水中含有大量的使水体富营养化的营养物质，因此在短时间内可以使水体富营养化，且这种状态会持续较长时间。
其最主要的表现是：藻类及其它浮游生物的繁殖速度变快，藻类等大量生物越来越多，使水体含氧量下降，水质逐渐恶化，因为缺少氧气而使得鱼类及其他生物大量死亡。
水体出现富营养化现象时的最主要表现是：浮游藻类大量繁殖，即所谓的“水华”。
由于占优势的浮游藻类因种类不同而拥有不同的颜色，水面往往呈现不一样的颜色：例如蓝色、红色、棕色、乳白色等。
海洋中的“赤潮”就是海水中出现了这样的现象。
评价水体富营养化的方法主要有：营养状态指数法，营养度指数法和评分法。
营养状态指数法中根据水体透明度制定的卡尔森指数是最常用的评价水体富营养化的方法之一。
后来，日本的相崎守弘等人提出了修正的营养状态指数（TSIM），即以叶绿素a浓度为基准的营养状态指数。
这也是近海水域海水水质监测使用最多的一个指数。
除了浮游植物对水色的影响，悬浮物和黄色物质对海洋水色也会产生一定的影响。
因此，在研究近海海洋水色时，也要考虑到这些因素。
海洋遥感概述
NASA使用MODIS在2000年11月对全球海洋叶绿素浓度（mg/m3）分布的观测
图中红色代表高浓度，绿色代表中等浓度，蓝色代表 低浓度。图中显示了蓝色的热带海洋只有很低的叶绿 素浓度，故被称为“海中沙漠”。
赤潮监测
利用HY-1A卫星资料进行海洋赤潮监测是HY-1A卫星的重要任务之一，通 过对海洋赤潮的监测，展示HY-1A卫星在海洋环境监测中的应用能力，为 我国海洋防灾减灾服务。对2002年6月15日、9月3日发生在渤海、华东 沿海和黄海赤潮进行监测，得到赤潮发生的地理位置和区域大小数据， 为海洋环境保护管理提供了科学依据。
对于海洋研究的重要性
• 海洋观测难度大，因此更依赖于卫星 遥感观测 • 在全球气候变化、大洋环流、赤潮监 测等多个领域具有重要作用 • 发展前景看好，对于考研以及今后的 个人发展具有重要意义。
我国的海洋遥感
• 2002年5月15日，中国第一颗海洋卫星 （“海洋一号A”）在太原卫星发射中心由 长征火箭发射升空，结束了中国没有海洋 卫星的历史。 • 2007年4月11日，装备更为精良的“海洋一 号B”卫星，由长征二号丙运载火箭在太原 卫星发射中心成功发射升空。 • 2011年8月16日，中国在太原卫星发射中心 用“长征四号乙”运载火箭，将中国第一 颗海洋动力环境监测卫星“海洋二号”成 功送入太空。
资源开发：二十一世纪是海洋的世纪，海洋蕴藏着巨大的资源与能源，
人类早已经认识到占地球表面70.8％的海洋对人类的作用和重要性。开发利 用海洋资源，日益成为国际竞争的重要领域。
人们预测，二十一世纪人类社会的经济发展将更加依赖海洋实际价值的利 用，海洋经济将会以更高的速度发展，人类在充分开发利用海洋的同时，更 加重视海洋资源和环境的保护以求持续发展，这是海洋事业发展的总趋势。
《水体和海洋遥感》课件
遥感技术能够监测到水体中微小的污染物，并且能够通过 多光谱、高光谱等手段对污染物进行定性和定量分析，提 高污染治理的效率和效果。
海洋环境监测
总结词
利用遥感技术监测海洋环境状况，为海洋生态保 护提供数据支持。
总结词
遥感技术能够快速获取大面积的海洋环境数据， 并且能够实时监测海洋环境的变化情况，为海洋 灾害预警和应对提供支持。
水体的遥感信息提取方法
遥感图像处理
通过遥感图像处理技术，如辐 射定标、大气校正等，提取出 水体的信息。
水体参数反演
利用遥感数据和反演算法，计 算出水体的各种参数，如水深 、流速、叶绿素浓度等。
水体动态监测
通过比较不同时间段的遥感数 据，监测水体的变化情况，如 洪水、赤潮等。
03
海洋遥感基础
海洋环境的复杂性
输入 标题
详细描述
通过遥感卫星和无人机搭载的红外、多光谱等设备， 获取水下鱼群分布、数量等信息，分析渔业资源的状 况和变化趋势，为渔业管理提供科学依据。
总结词
总结词
遥感技术能够监测到鱼群的数量和分布情况，并且能 够通过多种手段对渔业生产和管理进行优化和调整，
提高渔业生产效益和管理水平。
详细描述
遥感技术能够快速获取大面积的渔业资源数据，并且 能够实时监测鱼群的变化情况，为渔业生产和管理提 供支持。
随着人工智能和机器学习技术的发展，遥感数据 处理算法将不断优化，提高数据处理的速度和准 确性。
遥感数据的应用拓展
生态环境监测
01
遥感数据将更广泛地应用于生态环境监测，包括水体污染、生
态变化、气候变化等领域。
灾害预警与应对
02
利用遥感数据，可以更快速、准确地监测和预警自然灾害，提
海洋遥感
长波辐射传输方程—多层τ的线性近似法和 Pade 近似法 微波辐射的特性： 1. 海面发射率 ε 是观测天顶角 θ、辐射计频率 v、极化方式、真实温度 Ts、风速 u 和风向 φ 的函数。 2. 影响海面发射亮温的因素：海面粗糙度和泡沫。 3. 平静海面，满足热动力平衡条件时： ε=1-ρ。 微波表面散射：在两种均匀介质的分界面上，当电磁波从一种介质射入时，在分界面上产生 的散射，叫表面散射。 微波体散射：当电磁波通过某一界面，从一种介质进入另一种介质时，在介质内部产生的散 射，叫体散射。 大气对微波的影响： 1. 在微波波段（1-300GHz 或 30cm-1mm） ，大气衰减主要是 O2 和 H2O 的吸收、大气微粒 （主要是水滴，包括云雾、霾和降水、冰粒和尘埃）的散射造成。对于云雨天气，还考 虑云和降雨的衰减作用。 2. 对于波长相对较长的微波，在大气和非降水的云中传输时，散射作用可忽略，只考虑大 气的吸收和发射。 3. 对于波长相对较短的微波，微粒散射作用不可忽略。 如： 波长>0.3cm 的微波， 直径<100 μm 的水滴对电磁波的衰减主要是水滴的吸收；当水滴直径>100μm（降水）时，散射 作用就很重要 。 天线：是把高频电流转换成无线电波，或把无线电波转换成高频电流的变换器，主要用来发 射和接收无线电波。 天线的特性——辐射效率和辐射方向函数 雷达发射机输出的功率馈送到天线后，通过天线孔径辐射到空间，由于阻抗匹配等因素，发 射功率 Pt 中只有部分功率 Prad 辐射出去。用辐射效率 η 来表示： η=Prad / Pt。 天线的方向性：某特定方向上获得的辐射强度与各向同性天线辐射强度之比。 天线增益： 表示为某一天线与标准天线得到同样功率时在某一方向上的功率密度之比。 描述 了副天线把能量聚集到一个窄的角度范围的能力。分方向增益和功率增益。 波束宽度：指辐射电磁场的大小从主瓣峰值下降 3dB 时 2 点之间的角度间隔。 雷达方程：
海洋技术在海洋遥感中的应用
海洋技术在海洋遥感中的应用海洋，占据了地球表面约 71%的面积，对于人类来说，它充满了神秘和未知。
而海洋遥感技术的出现，如同为我们打开了一扇探索海洋的新窗口，让我们能够更深入、更全面地了解海洋的奥秘。
在海洋遥感的发展过程中，海洋技术的应用起到了至关重要的作用。
海洋遥感是指利用传感器对海洋表面和海洋内部进行非接触式的观测和测量。
它可以获取海洋的温度、盐度、海流、海浪、海冰、海洋生态等多种信息。
然而，要实现这些精确的观测和测量，离不开一系列先进的海洋技术支持。
首先，传感器技术是海洋遥感的核心之一。
传感器的性能直接决定了海洋遥感数据的质量和精度。
例如，微波传感器可以穿透云层和恶劣天气条件，获取海洋表面的信息；光学传感器则能够提供更高分辨率的图像，用于监测海洋的颜色、浮游植物分布等。
为了满足海洋遥感的需求，传感器的研发不断向着高精度、高分辨率、多频段、多极化等方向发展。
同时，传感器的稳定性和可靠性也在不断提高，以适应海洋环境的复杂和恶劣。
卫星平台技术在海洋遥感中也扮演着重要角色。
卫星的轨道高度、轨道类型、姿态控制等因素都会影响海洋遥感的观测范围和观测频率。
目前，用于海洋遥感的卫星平台包括太阳同步轨道卫星、地球静止轨道卫星等。
太阳同步轨道卫星可以实现全球覆盖的周期性观测，而地球静止轨道卫星则能够对特定区域进行连续监测。
此外，卫星平台的姿态控制技术也在不断改进，以确保传感器能够准确地指向观测目标，减少观测误差。
数据传输和处理技术也是海洋遥感的关键环节。
海洋遥感产生的数据量非常庞大，如何将这些数据快速、准确地传输到地面接收站，并进行有效的处理和分析，是一个重要的问题。
现代的数据传输技术，如高速数据链路、卫星通信等，使得大量的遥感数据能够及时传输到地面。
而在数据处理方面，高性能计算机和先进的算法被广泛应用，用于对遥感数据进行校正、融合、反演等操作，以提取出有价值的海洋信息。
海洋调查技术与海洋遥感相互补充，共同推动了对海洋的研究。
海洋遥感——精选推荐
海洋遥感把传感器装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等工作平台上,对海洋进行远距离非接触观测,取得海洋景观和海洋要素的图象或数据资料。
基本原理海洋不断地向周围辐射电磁波能量，同时，海面还会反射(或散射)太阳和人造辐射源(如雷达)照射其上的电磁波能量,利用专门设计的传感器,把这些能量接收、记录下来,再经过传输、加工和处理,就可以得到海洋的图象或数据资料。
基本性能海洋遥感系统必须具备如下性能：①具有同步、大范围、实时获取资料的能力，观测频率高。
这样可把大尺度海洋现象记录下来，并能进行动态观测和海况预报。
②测量精度和资料的空间分辨能力应达到定量分析的要求。
③具备全天时(昼夜)、全天候工作能力和穿云透雾的能力。
④具有一定的透视海水能力，以便取得海水较深部的信息。
遥感方式按照传感器工作方式，可以把海洋遥感划分为主动式和被动式两种。
主动式遥感，传感器向海面发射电磁波,然后接收由海面散射回来的电磁波,从散射回波中提取海洋信息或成象。
主动式传感器包括侧视雷达、微波散射计、雷达高度计、激光雷达和激光荧光计等。
被动式遥感,传感器不发射电磁波,只接收海面热辐射能量或散射太阳光和天空光能量，从这些能量中提取海洋信息或成象。
被动式传感器有各种照相机、可见光和红外扫描仪、微波辐射计等。
按工作平台划分，海洋遥感则可分为航天、航空和地面三种遥感方式。
发展概况海洋遥感始于第二次世界大战期间。
发展最早的是在河口海岸制图和近海水深测量中利用航空遥感技术。
1950年美国使用飞机与多艘海洋调查船协同进行了一次系统的大规模湾流考察，这是第一次在物理海洋学研究中利用航空遥感技术。
此后，航空遥感技术更多地应用于海洋环境监测、近海海洋调查、海岸带制图与资源勘测方面。
从航天高度上探测海洋始于1960年。
这一年美国成功地发射了世界第一颗气象卫星"泰罗斯-1"号。
卫星在获取气象资料的同时，还获得了无云海区的海面温度场资料，从而开始把卫星资料应用于海洋学研究。
水体和海洋遥感
海洋遥感的历史Leabharlann 发展01历史回顾自20世纪70年代以来，随着卫星遥感技术的发展，海洋遥感逐渐成为
研究热点。早期的海洋遥感主要关注单一要素的探测，而随着技术的发
展，逐渐发展为多要素、多角度的综合探测。
02
技术进步
随着传感器技术的不断发展，海洋遥感的探测精度和覆盖范围不断提高。
新型传感器如高光谱、多光谱、合成孔径雷达等的应用，使得遥感数据
遥感测量可以获取海洋表面温度分布， 对于研究气候变化、海洋生态系统等 方面具有重要意义。
潮汐
遥感技术可以用于监测潮汐的涨落， 有助于研究海洋环流、河口治理等方 面的问题。
04
水体和海洋遥感的应用
水体遥感的应用
1 2 3
监测水体污染
通过遥感技术可以快速获取大面积水体的水质参 数，如浊度、叶绿素含量、溶解氧等，从而监测 水体污染状况。
水体和海洋遥感
• 水体遥感概述 • 海洋遥感概述 • 水体和海洋的物理特性与遥感测量 • 水体和海洋遥感的应用 • 水体和海洋遥感的未来发展
01
水体遥感概述
定义与特点
定义
水体遥感是指利用卫星、飞机、无人机等平台搭载的传感器，对地球表面水体 进行信息采集、处理和应用的技术。
特点
水体遥感具有大范围、快速、无损、动态监测等优势，能够提供水体分布、水 质状况、水生态等信息，为水资源管理、环境保护、灾害预警等领域提供重要 支持。
洪水预警
遥感技术可以实时监测河流水位变化，结合地理 信息系统（GIS）技术，可以预测洪水趋势，为 防洪减灾提供决策支持。
农业灌溉管理
遥感技术可以监测土壤湿度、作物生长状况等信 息，帮助农民合理安排灌溉时间和水量，提高农 业灌溉效率。
第五章-海洋水色遥感---海洋遥感
R Eu ( ,0 ) / Ed ( ,0 )
2024/7/17
或
Ed ( ,0 )
(1 )
Ed ( ,0 )
1 rR
R (bsc a) /(bsc a)
5.3 生物-光学算法的物理基础
Lwc
c. 考虑多次散射和白浪引起的散射
Lw (ti / n ) Lu
Ls
2
w
ti , r , nw
Lt Lwt s rLs t d Lr La
rLs Lsr
2024/7/17
Lwc t s Lru
Lu
水中物质
海表
※.利用水气辐射传输模型反演的主要过程
（1）辐射定标
感水体表层叶绿素浓度的可行性。
• CZCS（Nimbus-7）
• SeaWifs（SeaStar）
• MODIS（Terra-Aqua）
• COCTS（HY-1A、HY-1B）
2024/7/17
5.1 概述
1.海洋水色遥感传感器
2024/7/17
5.1 概述
1.海洋水色遥感传感器
波段
设置
2024/7/17
海水的光学特性有：表观光学量和固有光学量。
表观光学量由光场和水中的成分而定，包括向下辐照
度、向上辐照度、离水辐亮度、遥感反射率、辐照度比等，
以及这些量的衰减系数。
固有光学量与光场无关，只与水中成分分布及其光学
特性有关，直接反映媒介的散射和吸收特征，如：吸收系
数；散射系数；体积散射函数等。
2024/7/17
归一化离水反射率和归一化离水辐射度与入射光达
(完整版)海洋遥感总结
（赤潮，油污水中物质组合）（括号中可不记）
22.①吸收系数：
a() lim A()
r0 r
(m1)
（上式各量意义自记） ②散射系数：
b() lim B()
r0 r
(m1)
（上式各量意义自记）
③衰减系数：吸收
系数与散射系数之 和
c() a() b()
(m1)
（上式各量意义自记）
④体散射函数：每单位距离，每单位角度光谱散射比的极限。
厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物它原是指赤道海面的一种异常增温现在其定义为在全球范围内海气相互作用下造成的气候异2海洋资源调查的需要海洋是人类最大的资源宝库是全球生命支持系统的基本组成部分海洋资源的重要性促使人们采用各种手段对其进行调查研究海岸带是人类赖以生存和进行生产活动的重要场所海岸带资源的相关调查对于沿海资源的合理开发与利用非常重要3海洋遥感在海洋研究中的重要性海洋遥感具有大范围实时同步全天时全天候多波段成像技术的优势可以快速地探测海洋表面各物理量的时空变化规律
5.海面粗糙度判据:与波长和入射角有关 6.辐射能量Ｗ：以电磁波形式向外辐射的能量，单位为焦耳（J） 7.辐射通量（Radiant flux、辐射功率）Φ：单位时间内通过某一面的辐射能量，单位是 瓦/微米（W/μm），表示为：Φ=dｗ /dt。 8.总辐射通量：为各波段的和（积分）。 9.辐射通量密度 E′：单位时间内通过单位面积的辐射能量/通过单位面积的辐射通量，表 示为： E′=d Φ/dt，单位是瓦/米 2·微米（W/m 2·μm ）。 10.立体角（Solid angle)：为圆锥体所拦截的球面积σ与半径 r 的平方之比，表示为： Ω
= σ/r2。（单位用球面度（Steradian，简写为 Sr）表示，球面面积为 4πr2 的球， 其立体角为 4π球面度。 ） 11，辐射强度（Radiant intensity）I：是描述点辐射源的辐射特性的，即指点辐射源在 某一方向上单位立体角内的辐射通量，单位是瓦/球面度·微米（W/Sr·μm ）。表示为 ： I=d Φ/dΩ。（辐射强度 I 具有方向性，因此 I(θ)是θ的函数。对于各向辐射同性辐射源， I=