第十三章 水体和海洋遥感
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。
遥感地学应用04水体和海洋遥感
生态保护
遥感技术能够监测水生生物栖 息地和生态环境变化，为生态 保护和修复提供支持。
航海与渔业
遥感技术可为航海和渔业提供 导航和资源信息，提高航行安
全和渔业生产效益。
02 水体遥感原理
水体的光谱特性
01
02
03
可见光波段
水体对蓝绿光波段有较好 的吸收和散射作用，因此 水体的颜色在蓝绿波段呈 现较高的反射率。
洪水灾害预警与评估
总结词
遥感技术能够快速获取洪水灾害信息， 为灾害预警和评估提供重要依据。
VS
详细描述
遥感卫星能够实时监测地表水体变化，发 现洪水灾害的征兆。通过分析遥感数据， 可以评估洪水的规模、范围和淹没程度， 为抢险救灾提供决策支持。同时，遥感数 据还可以用于灾后评估，了解灾害损失和 重建需求，为灾后恢复工作提供科学依据 。
吸收
海水对不同波长的电磁波有不同的吸收系数，影响遥感信号的穿透能力和分辨率 。
海洋遥感的观测方法
01
02
03
04
卫星遥感
利用卫星搭载的传感器获取大 范围、连续的海洋遥感数据。
机载遥感
利用飞机搭载的传感器获取高 分辨率、局部区域的海洋遥感
数据。
无人船和浮标遥感
利用无人船和浮标搭载的传感 器获取近海或局部区域的海洋
吸收机制
水体对不同波长的太阳辐射能具有不 同的吸收系数，不同水质的水体对光 的吸收能力也有所不同。
水体的辐射传输模型
01
辐射传输模型是描述太阳辐射在 水体中传输过程的数学模型，包 括光在水中的衰减、散射、反射 和吸收等物理过程。
02
常用的辐射传输模型包括辐射传 输方程、蒙特卡洛模型和矩阵模 型等，这些模型可用于模拟和分 析水体的光学性质和遥感反演。
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
可见光传感器
• 借助于可见光（电磁波的一部分，波长范围是0.38~0.78 微米）实现遥感的仪器 • 特点是空间分辨能力高，对所获取的信息记录在相片上， 比较直观、分析解译较容易、如在测量沿岸水深和水团混 合带，海面石油污染时．可以获得比较精确的图像。 • 缺点是不具有全天时(只能在白天)、全天候(不能透过云雾) 的工作能力。 • 适宜于拍摄云图、观测海冰、海岸形态、沿岸流流向、波 浪折射、浅海测深、海岛和浅滩定位、测定海洋水色透明 度及叶绿素含量等。
•
•
红外传感器的特点是：空间分辨率高，大体上接近于可 见光传感器的水平；照片较直观、解译不很难；热红外传 感器具有全天时(即夜间也能工作)的工作能力。缺点是不 能透过云盖米至30厘米之间的电磁波称为微波，工作在这 一波长范围内的传感器称为微波传感器。各种微波辐射计、 微波散射计、雷达高度计、微波测视雷达和合成孔径雷达 都属于微波传感器。 • 微波有其特定的透射“窗口”。对云层、冰雪、地表植被 有一定的穿透能力；另一方面有水汽和氧的选择带，可以 直接测量大气参数。微波传感器特别适用于海洋，因为海 水是一种导体，微波对海水的导电性能很敏感，可以用微 波测量海水盐度。微波能穿透海冰，所以可以用微波测量 海冰厚度。微波对海面粗糙度也十分敏感．因此可用微波 测量海面风速、风向以及波浪的有关参数， 微波传感器 还可用来测定海面油膜的厚度，以上这些都是可见光和红 外传感器很难胜任的。 • • 微波遥感传感器有无源和有源之分 。
海洋环境监测
•
海洋航运 海洋工程
•
发展趋势
• 海洋遥感技术的出现，使海洋观测系统有了根本 性的转变，目前已逐步转向以卫星遥感为主，辅 以航空遥感、调查船调查、锚泊浮标和岸站系统 的现代海洋观测系统。 • 近20年来，海洋卫星遥感技术发展迅猛异常，并 取得了举世瞩目的成就。现已从实验阶段发展到 业务应用阶段。全世界共发射10多颗专用的海洋 卫星。我国于1998年发射“风云—1(02)”卫 星．其中有3个半通道用于海洋通道；并已立项发 射我国专门的海洋卫星。 • 当前，一个多层、立体、多角度、全方位和全天 候的对地观测网正在形成。
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)]
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。
水色要素反演
(1)经验模型，主要基于离水辐亮度与某一成 分之间的统计关系；
(2)半分析模型, 借助于固有光学量与成分之间 的物理关系和表观量与固有光学量之间的 经验关系，导出遥感量与水体成分之间的 关系；
• 固有光学量(Inherent Optical Properties, IOPs)是指只与 水体成分有关而不随光照条件变化而变化的量，包括：
(1)水分子的吸收系数aw、散射系数bw、散射相函数w； (2)Chl-a的吸收系数ac、单位吸收系数(Specific absorption coef.)，散射系数bc、单位散射系数、后向散 射系数bb、前向散射系数bf、散射相函数； (3)黄色物质的单位吸收系数
5. TDI技术扫描成像，没有类似MODIS、HY-1 COCTS上 的多元并扫条带。
水色遥感定量化的要求及其定标/检验
海洋遥感应用对定量精度有严格的要求,以美国的SeaWiFS的精度目标为 例(一类水体 Case-I water)： 叶绿素浓度反演误差 <35% 离水辐亮度绝对误差 <5% 相对误差 <1% 按照上述要求，可导出遥感器、大气算法、现场仪器的不确定度 (uncertainty)为： *遥感器辐射定标 <5%(Hooker et al 1992, p1) 相对误差 <1% 波段之间 <5% *大气修正算法 <5%(Gordon & Wang 1994, p445) *现场测量仪器定标 <3%(Mueller & Austin 1995, p14) 相对误差 <1% *现场数据分析处理 <5%(Siegel et al 1995)
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。
测绘技术中的海洋遥感与海洋地理信息
测绘技术中的海洋遥感与海洋地理信息海洋遥感和海洋地理信息是测绘技术中的两个重要领域，它们对于海洋资源开发、环境保护以及海上安全等方面具有重要意义。
本文将对海洋遥感和海洋地理信息的概念、应用以及发展趋势进行探讨。
一、海洋遥感的概念和应用海洋遥感是利用航空器、船舶和卫星等遥远距离的传感器获取海洋空间参数和地物信息的技术。
它通过对海洋表面温度、色彩、海浪高度、悬浮物浓度等参数的观测，并结合数学模型和算法进行数据处理，获得海洋环境的空间分布图像。
海洋遥感在海洋资源开发和环境管理中具有广泛应用。
首先，海洋遥感可以用于海洋资源的开发和管理。
通过遥感技术的应用，可以实现对海洋油气、矿产资源和渔业资源的勘探和监测。
利用遥感数据可以提取海底地形、海底底质类型、水下植被等信息，为海底资源勘探和开发提供重要的参考依据。
其次，海洋遥感可以用于海洋环境的监测和保护。
海洋遥感技术可以实时监测海洋表面温度、浮游植物浓度、沉积物悬浮物浓度等参数，并实现对海水污染、赤潮等海洋环境问题的提前预警和监测。
同时，利用遥感技术还可以对海岸线的演变、海洋生态系统的状态进行评估，为海洋环境保护和管理提供科学依据。
最后，海洋遥感还可以用于海上交通安全和海洋灾害监测。
通过对海洋表面风速、风向、浪高以及海冰覆盖等参数的监测，可以为海事部门提供重要的海上交通安全信息。
同时，利用遥感技术还可以实现对海洋气象和海洋灾害（如台风、海啸等）的实时监测和预警，为相关部门和公众提供及时的信息支持。
二、海洋地理信息的概念和应用海洋地理信息是以海洋为研究对象，通过收集、整理、分析和展示相关数据，反映和描述海洋地理现象和规律的信息系统。
海洋地理信息主要包括海洋地图、海洋地理数据库、海洋地理信息系统等。
海洋地理信息在海洋资源管理、海洋环境保护以及海洋国土空间规划等方面具有重要应用。
首先，海洋地理信息可以用于海洋资源管理。
通过建立海洋地理信息系统，可以实现对海洋资源的全面监测和管理。
海洋遥感复习知识点
名词解释、填空1.海面亮温：低于实际物体的温度指物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为亮度温度。
2.发射率：观测物体的辐射能量与同观测物体具有相同热力学温度的黑体的辐射能量之比根据发射率，=1黑体，0~1灰体3.大气气溶胶：悬浮在空气中的来自地球表面的小的液体或固体颗粒。
气溶胶类型：海洋型、陆地型、火山爆发自然（陆地海洋火山）；人为（汽车尾气、污染物）4.瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。
散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。
对可见光的影响较大。
米散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。
气溶胶引起的，对波长依赖性很小无选择散射：云，所有光都被散射回来5.大气层结构简答，根据温度分布，垂向划分：对流层、平流层、中间层、热成层、外大气层1)对流层：有各种天气现象，强烈对流/温湿分布不均匀/航空活动区，对遥感最重要2)平流层/同温层：天气现象少/空气稳定/水汽、沙尘少，温度随高度增加而增加3)中间层：温度随高度增加而减少，对遥感的辐射传递几乎没影响4)热成层：温度随高度增加而增加，高度电离状态，短波电磁波被电离层折返回地面6.一类水体：浮游植物及其共变的碎屑主导海水光谱特性；二类水体：除浮游植物外的其他物质在海水光谱特性中起主导作用海洋初级生产力：把无机碳变成有机碳的单位时间的速率，和叶绿素浓度、光照、光照时间、光穿透距离有关7.遥感反射比（可见光、海色遥感）：公式、向上辐亮度和向下辐照度之比，Rw和Ed之比归一化离水辐亮度：假设太阳在正上，把大气分子散射衰减消除的离水辐亮度8.黄色物质：有色可溶有机物，陆源（植被，棕黄酸），海洋（动物死亡分解）9.生物光学算法：通过离水辐亮度去推导海水中的各主分浓度的算法。
由海水上面的离水辐亮度推导叶绿素浓度、泥沙浓度、k490衰减系数、透明度等。
10.大气校正：由传感器接收到的辐亮度计算出离水辐亮度的过程Lt是卫星接收的总辐射；第一项是离水辐亮度，接下来三项是大气路径辐射，分别是气溶胶的，分子的，两者都有的，Lwc是白冒，Lsr是太阳耀斑。
海洋遥感概述
不足
某些传感器的测量精度和空间分辨力还不能满足需要，很难做到定 量测量； 有的遥感资料不够直观，分析解译难度很大； 传感器主要利用电磁波传递信息，穿透海水的能力较弱，很难直接 获得海洋次表层以下的信息。
发展前景
EOS计划：投入100亿美元，18年完成 TERRA：1999-12-18：35颗中的第一颗卫星。搭载5个传感器： CERES：云和地球辐射能量系统，确定云净辐射作用和地球辐射收 支。 MISR：多角光谱成像辐射仪，中分辨率（275-1100m）成像观测， 研究地表覆盖、气溶胶(aerosol)、云散射的角度分布特征。 Modis：中分辨光谱成像辐射仪，36波段和250-1000m的分辨率， 对地球陆地、海洋和大气进行逐日综合评价。陆地覆盖特征及陆 地变化、海洋生产力(oceanproduction)、陆地和海洋上气溶胶特 性、可降水量、大气温度廓线、云滴尺度、云高和云顶温度探测。 MOPITT：对流层(troposphere)污染观测仪,全球三个高度层CO分 布图，及分辨率(resolution)为22km全球甲烷(methane)分布图。 ASTER:高级空间热辐射反辐射计，采集自可见光至热红外地高分 辨率（15-90m）多光谱资料，用于局部和区域过程研究。
海面反射、散射或自发辐射的各个波段的电磁波携带着海表面温度、 海面反射、散射或自发辐射的各个波段的电磁波携带着海表面温度、海平面 高度、海表面粗糙度以及海水所含各种物质浓度的信息。 高度、海表面粗糙度以及海水所含各种物质浓度的信息。 传感器能够测量在各个不同波段的海面反射、散射或自发辐射的电磁波能量， 传感器能够测量在各个不同波段的海面反射、散射或自发辐射的电磁波能量， 通过对携带信息的电磁波能量的分析，人们可以反演某些海洋物理量。 通过对携带信息的电磁波能量的分析， 人们可以反演某些海洋物理量 。传感 器的遥感精度随着卫星遥感技术的发展在不断地提高，目前正在接近、 器的遥感精度随着卫星遥感技术的发展在不断地提高，目前正在接近 、达到 甚至超过现场观测数据的精度。 甚至超过现场观测数据的精度。 海洋表面是一个非常重要的界面 海洋与大气的能量及其它交换过程都是通过这个界面进行的； 海洋与大气的能量及其它交换过程都是通过这个界面进行的； 海洋内部的变化也会部分地透过这一表面表现出来。 海洋内部的变化也会部分地透过这一表面表现出来。 运用计算机三维数值模拟和卫星遥感数据同化技术， 运用计算机三维数值模拟和卫星遥感数据同化技术， 人们就可以通过获得 的海洋表面遥感信息， 的海洋表面遥感信息，了解海洋内部的海洋学特征和物理变化过程 因为遥感监测在海面的空间分辨率与波长成正比， 因为遥感监测在海面的空间分辨率与波长成正比，所以接收波长较短的可 见光与红外电磁波的传感器获得的遥感图像具有更好的空间分辨率 有更好的空间分辨率。 见光与红外电磁波的传感器获得的遥感图像具有更好的空间分辨率。 云的覆盖阻挡了可见光波段电磁波的透过，微波遥感弥补了不足。 云的覆盖阻挡了可见光波段电磁波的透过，微波遥感弥补了不足。 总之，可见光和红外遥感提供了人们对较高的空间分辨率监测的需求， 总之 ，可见光和红外遥感提供了人们对较高的空间分辨率监测的需求 ，微波 遥感满足了人们对全天候监测的愿望。 全天候监测的愿望 遥感满足了人们对全天候监测的愿望。
《水体遥感》课件
水体动态变化监测
变化监测
遥感技术可以实时监测水体的面积、 形态和分布变化，如洪水的发生、水 库的蓄水、河道的变迁等。
动态分析
通过对水体动态变化的监测和分析， 可以及时发现和预测自然灾害、水资 源的开发利用状况，为防灾减灾和水 资源管理提供决策支持。
水生态系统研究
生态监测
遥感技术可以监测水生生物的分布、数量和生长状况，以及水生植物的覆盖度等生态参数。
生态保护
监测水体生态系统健康状况，评估水 生生物栖息地质量，为生态保护和修 复提供决科学等领域的研究 提供数据资料，促进相关学科的发展 。
水体遥感技术的发展历程
起步阶段
20世纪70年代，遥感技术开始应用于 水体监测领域。
发展阶段
成熟阶段
21世纪以来，高光谱、多角度、高分 辨率等新型遥感技术的发展，使得水 体遥感技术在水环境监测中发挥越来 越重要的作用。
PART 05
水体遥感面临的挑战与展 望
数据获取与处理难度大
遥感数据源多样
水体遥感涉及多种卫星和传感器平台，数据格式和分辨率差异较 大，增加了数据整合和处理的难度。
复杂水体环境的干扰
水体中的悬浮物、泥沙、水生植物等对遥感信号产生干扰，影响数 据的准确性和可靠性。
多源数据融合需求
不同遥感数据源具有各自的优势和局限性，需要发展多源数据融合 技术，提高水体信息提取的精度和可靠性。
生态评估
通过遥感数据和生态参数的结合，可以对水生态系统进行定性和定量评估，为水生生物的保护和水生态环境的修 复提供科学依据。
水灾预警与应急响应
预警系统
利用遥感技术可以实时监测降雨量、水位、水流等信息，及时发现和预测洪水灾害。
应急响应
如何进行海洋遥感与海洋资源调查
如何进行海洋遥感与海洋资源调查海洋遥感与海洋资源调查的重要性海洋作为地球上最广阔的蓝色领土，拥有丰富的资源，对于人类来说具有重要的战略意义。
然而，海洋的深远和广阔使得海洋调查与资源开发变得异常困难。
传统的海洋资源调查方法存在一定的局限性，无法全面深入地了解到海洋的状况和资源分布。
为了更好地了解和保护海洋资源，海洋遥感技术应运而生。
海洋遥感是指利用航空器或卫星采集海洋信息的技术。
这种技术通过飞机或卫星搭载的传感器可以获取海洋的各种数据，如海洋温度、盐度、气象条件、水质状况和浮游植物分布等。
这些数据对于海洋资源调查和环境保护具有重要的意义。
海洋遥感在海洋资源的开发利用中发挥着至关重要的作用。
它可以通过检测海洋温度、盐度来判断海洋中的热力条件是否适合生物的生长。
同时，利用海洋遥感可以准确测定浮游植物的分布，从而判断海洋的生态环境是否良好。
海洋的气象条件对于航行和采集资源也具有重要的影响，利用海洋遥感可以实时监测海洋的风浪和气温变化，提供给决策者重要的气象数据。
海洋遥感在海洋环境保护中扮演了不可替代的角色。
海洋生物和海洋环境关系密切，生物的分布和生态环境的变化密切相关。
利用海洋遥感可以全面准确地监测海洋生物的分布和数量，提供给环境保护部门宝贵的数据。
同时，海洋遥感可以监测海洋污染物的扩散和浓度分布，帮助保护海洋生态环境和人类健康。
在进行海洋遥感与海洋资源调查时，数据的获取和处理是关键。
我们可以通过两种途径获取海洋遥感数据，一种是通过卫星获取，另一种是通过航空器获取。
卫星获取的数据覆盖范围广，但分辨率相对较低，适用于对大范围的海域进行快速观测；而航空器获取的数据分辨率更高，适用于对特定海域进行深入观测。
在数据处理过程中，我们需要考虑到数据纠正、空间插值和遥感图像的分类，以确保数据的准确性和可靠性。
此外，为了更好地应用海洋遥感数据，我们还需要建立起完善的数据库和模型。
数据库的建立可以帮助我们对遥感数据进行储存和管理，以便日后的分析和使用。
海洋遥感在海洋资源勘探中的作用如何
海洋遥感在海洋资源勘探中的作用如何关键信息项：1、海洋遥感技术的定义和分类定义：＿___________________________分类：＿___________________________2、海洋资源勘探的目标和范围目标：＿___________________________范围：＿___________________________3、海洋遥感在海洋资源勘探中的具体应用应用领域 1：＿___________________________应用领域 2：＿___________________________应用领域 3：＿___________________________4、海洋遥感技术的优势优势 1：＿___________________________优势 2：＿___________________________优势 3：＿___________________________5、海洋遥感技术的局限性局限性 1：＿___________________________局限性 2：＿___________________________局限性 3：＿___________________________6、应对海洋遥感技术局限性的措施措施 1：＿___________________________措施 2：＿___________________________措施 3：＿___________________________7、海洋遥感技术在未来海洋资源勘探中的发展趋势趋势 1：＿___________________________趋势 2：＿___________________________趋势 3：＿___________________________11 海洋遥感技术的定义和分类海洋遥感技术是指利用传感器对海洋表面和海洋内部的物理、化学、生物等参数进行非接触式测量和监测的技术手段。
如何进行海洋环境遥感监测和海洋资源管理
如何进行海洋环境遥感监测和海洋资源管理海洋环境遥感监测和海洋资源管理近年来，全球范围内对海洋环境遥感监测和海洋资源管理的需求不断增加。
作为地球上最为广阔的领域之一，海洋环境的变化对人类的生存和发展都有着重要的影响。
因此，如何有效地进行海洋环境遥感监测和海洋资源管理成为了当今科学研究和实践的重要课题之一。
第一部分：海洋环境遥感监测海洋环境遥感监测是通过卫星、飞机和无人机等平台，利用遥感技术获取海洋环境信息的过程。
这些信息包括海洋的温度、盐度、海流、海面高度等多个参数。
通过对这些参数的观测和分析，科学家可以准确地了解海洋环境的变化，预测未来的发展趋势。
为了进行海洋环境遥感监测，首先需要选择合适的遥感平台和传感器。
航天器、飞机和无人机都可以作为遥感平台，它们有不同的应用范围和分辨率。
传感器的选择取决于需要观测的参数，如温度、盐度等。
接下来，需要对海洋环境进行定点观测，获取遥感数据。
这些数据需要经过预处理，包括去除噪声、纠正偏差等步骤。
通过对海洋遥感数据的处理和分析，可以得出海洋环境的变化规律。
例如，通过观测海洋的温度分布可以判断水团的运动路径，预测水流的强度和方向，从而为海洋资源管理提供依据。
此外，海洋的盐度分布与海洋循环、生物的分布也有密切关系，因此对盐度的遥感监测也十分重要。
第二部分：海洋资源管理海洋资源管理是指通过科学的手段，合理利用和保护海洋资源，实现可持续发展的目标。
海洋资源包括鱼类、石油、天然气等，它们对人类的经济和生活都具有重要意义。
然而，由于人类过度开发和污染，海洋资源正面临着巨大的压力。
要进行有效的海洋资源管理，首先需要了解海洋资源的分布和状况。
通过海洋环境遥感监测，可以获取海洋资源的相关信息，如鱼群的数量和分布、油田的位置等。
这些信息有助于制定合理的管理措施，保护和利用海洋资源。
其次，需要建立科学的管理制度和政策。
这包括设立合理的渔业法规，限制捕捞的数量和方式，保护海洋生态系统的完整性。
如何进行海洋环境遥感监测和评估
如何进行海洋环境遥感监测和评估海洋环境是地球上最宝贵的自然资源之一，而对其进行监测和评估则是保护和管理这一资源的重要手段之一。
然而，由于海洋环境的复杂性和广阔性，传统的观测方法显得力不从心。
幸运的是，随着遥感技术的发展，海洋环境遥感监测和评估的能力得到了极大提升。
遥感技术利用卫星、飞机等远距离的传感器获取海洋环境相关的信息，包括海洋温度、盐度、色度、浊度、叶绿素浓度等，从而实现对海洋环境的全面监测和评估。
与传统的实地调查相比，遥感监测具有时间分辨率高、空间分辨率大、成本低廉等优势。
同时，遥感技术还可以借助大数据处理、机器学习等方法，对复杂的海洋环境现象进行深入分析和预测。
首先，海洋温度是海洋环境遥感监测中的重要指标之一。
温度是海洋环流、气候变化等多种海洋过程的关键参数，通过遥感技术可以获取全球范围内的海洋温度数据。
这些数据不仅有助于了解海洋环流的演变和动力机制，还可以预测和判断气候变化对海洋生态系统和渔业资源的影响。
其次，盐度是海洋环境中的另一个重要指标。
盐度能够反映海洋水体的垂直分布和水团的运动，对于海洋环流、水体稳定性和生物多样性等具有重要影响。
通过遥感技术，可以获取海洋表层水盐度的空间分布，进而研究海洋环流的形成与演化机制，以及海洋生态系统的变化和演绎规律。
另外，海洋色度是海洋环境遥感监测中的重要参数。
色度主要反映水体中悬浮物、有机质和化学物质的浓度和组成。
通过遥感技术可以获取海洋水体的色度信息，对于研究海洋生态系统的生产力、富营养化程度、蓝藻暴发等具有重要意义。
此外，通过对海洋色度的监测还可以提供污染物扩散和海洋废弃物分布的信息，为海洋环境保护与管理提供科学依据。
此外，遥感技术还可以对海洋中的叶绿素浓度进行评估。
叶绿素是海洋中的主要生物化学物质，它与海洋生物生产力和海洋生态系统的健康状况密切相关。
通过遥感技术，可以获取全球范围内的叶绿素浓度信息，从而揭示海洋生物地球化学循环的空间分布和变化，为海洋生态系统的保护和管理提供数据支撑。
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小田
小田
水体遥感的意义
• 水是生态系统的血液，是地球环境中最重要和最有活力的
因素，充足、优质 的水资源是生态系统健康发展的物质 白因天此，水在体近将红太外阳的辐遥射感能影大像量上地，吸清收澈储的存水，体增呈温黑比色陆。地快，在遥感影像上表现为热红外辐射低，呈暗色调； 基础，是21世纪可持续发展战略实施的重要 保障。地球 根（据1）污水水体与叶河绿水素掺浓混度、增扩加散，的蓝情光况波，段还的可反以射估率算下污降水，量绿。光波段的反射率增高。
凡 如是果向有河 连流 续排 的出 几污 次水 热的 红工外厂 影， 像污 ，水 还未 能经 求处 出理 热净 水化 扩立 散刻 的可 综以 合被 扩发 散现 系。 数。
展必须解决的重大问题，尤其是内陆水体， 其水质影响 图根为据污水年与4月河2水0日掺，混墨、西扩哥散湾的的情一况座，还钻可井以平估台算发污生水爆量炸。，造成的石油泄漏 到了国民生产和人们的生活用水。因此，准确、快捷的水 为因区此分 ，水在路近界红线外，的确遥定感地影面像上有，无清水澈体的覆水盖体，呈应黑选色择。近红外波段的影像。
•
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小田
• 例如发电厂排出的热水、经过冷却湖回抽冷却，使发电机
降温，热水又重新排出电厂。这种循环用水的冷却湖经常
需要测量湖水温度，以便控制装机容量及发电量。用8～
14μm波段的热红外扫描仪进行航空遥感，热红外图像可
显示出热污染排放、流向和温度分布的情形。经过密度分
割处理、根据少量的同步实测湖水温度，就可确切的绘出
N夜E间X，T 水温比周围地物温度高，发射辐射强，在热红外影像上呈高辐射区，为浅色调。
蔓延。 生 用物遥体感所 的需 方的 法磷 可、 以氧 测、 量钾一等 定营 深养 度物 内质 的在 含湖 沙泊 量、 平河 面口 分、 布海 情湾 况等 。缓流水体中大量富集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖、水体溶解氧含
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13.2.1水体光谱特征
L(接收)=Lw(水中光)+Ls水面反射光)+Lp(天空散射光) 它们是波长、高度、入射角、观测角的函数
其中前两部分包含有水的信息，因而可以通过高空遥感
手段探测水中光和水面反射光，以获取水色、水温、水
面形态等信息，并由此推测有关浮游生物、浑浊水、污
水等的质量和数量以及水面风、浪等有关信息。
它蕴藏极为丰富的矿物资源、生物、化学资源和能源，
尤其在人口增长,陆上资源大量消耗的情况下,海洋将日
益成为人类获得食品、能源、原材料的基地。
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§13.1概况
研究全球环境,不能脱离了占全球面积71%的海洋。 遥感能提供大尺度、动态的观测，且不受地理位置、天
气和认为条件限制，恰好适用于对茫茫大海的观测。
射(散射系数与波长的4次方成反比,
波长越短,散射越强)，因此较清的水 或深水体呈蓝或蓝绿色(清水光的最
大透射率出现在0.45～0.55 μm，其峰
值波长约为0.48 μm。
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13.2.1水体光谱特征
说明2：离开水面的辐射部分(即水中光经折射出水面的 部分)，除了水中散射的向上部分外，还包含在日光激
第十三章 水体和海洋遥感
§13.1概况 §13.2水体遥感原理 §13.3海洋卫星及遥感器
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§13.1概况
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§13.1概况
地球表面面积100
地表开放水体74
全球海洋面积71
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§13.1概况
海洋是人类最大的资源宝库。
（黄色物质、溶解有机物质、盐度指标）以及其他污染
物、底部形态（水下地形）、水深等因素。
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13.2.1水体光谱特征
大量研究表明,叶绿素、悬浮泥沙等 主要水色要素的垂直分布并非均匀的 (见图13.4)。 水体中的水分子和细小悬浮质(粒径 <<波长)造成大部分短波光的瑞利散
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13.2.1水体光谱特征
说明1：上述的水体的散射和反射主要出现在一定深度 的水体中，称之为“体散射”。
水体的光谱特性主要是通过透射率,而不仅是通过表面特
征确定的，它包含了一定深度水体的信息，且这个深度 及反映的光谱特性是随时空而变化的。 水色(水体的光谱特性)主要决定于水体中浮游生物含量 (叶绿素浓度)、悬浮泥沙含量（混浊度）、营养盐含量
3%～10% 5%
对于清水，在蓝—绿波段反射率4%～5%, 0.6μm以下的红光部分反射率降到2%～3%
水体在近红外、短波 红外这两个波段的反 射能量很小。这一特 征与植被和土壤光谱 有十分明显的差异， 因而在红外波段识别 水体是较容易的。
水的吸收少 反射率较低 大量透射
蓝
青
绿
黄
橙
红
0.8? 0.76 近红外、短波红外
少量水体本身信息
（太阳光和天空光）
部分衰减后的水中 散射光到达水体底 部形成底部反射光 它的强度与水的混浊度成正 相关，与水的深度成负相关
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其余的光经折射、透射进 入水中，大部分被水分子 吸收和散射，以及被水中 悬浮物质所散射、反射、 衍射成水中散射光。
它的强度与水的混浊度成正 相关，与水的深度成正相关。
5.水体光谱特征与水温的关系
6.水体光谱特征与水体污染物的关系
13.2.2水体的微波辐射特征
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13.2.1水体光谱特征
对水体来说，水的光谱特征主要是由水本身的物质组成
可见光反射包 含：水表面反 射、水体底部 物质反射、水 中悬浮物质反 射3个方面。
决定，同时又受到各种水状态的影响。
几十米。
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13.2.1水体光谱特征
13.2.1水体光谱特征 1.水体界限的确定
2.水体光谱特征与水中叶绿素含量的关系
3.水体光谱特征与悬浮泥沙含量的关系 4.水体光谱特征与水深的关系 5.水体光谱特征与水温的关系/2
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13.2.1水体光谱特征
遥感器接收L=Lw+Ls+Lp
水中散射光的向上 部分及浅海条件下 的底部反射光共同 组成Lw水中光或 称离水反射辐射。 到达水面的入射光
天空散射光Lp
它的强度与水面性 质有关：表面粗糙 度、水面浮游生物 、水面冰层、泡沫 带等。 3.5%水面散射光Ls
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1.水体界限的确定
在可见光范围内,水体的反射率总体上比较低,不超过10%，一般为 4%～5%,并随波长的增大逐渐降低,到0.6 μm处约2%～3%，过了 0.75 μm，水体几乎成为全吸收体。因此，在近红外的遥感影像上， 清澈的水体呈黑色。为区分水陆界线，确定地面上有无水体覆盖， 应选择近红外波段影像。
几乎吸收全 部入射能量
可见光波段
可见光波段
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13.2.1水体光谱特征
图13.2反映了水的光谱递减规律，由于水在红外波段的 强吸收，水体的光学特征集中表现在可见光在水体中的
辐射传输过程。它包括界面的反射、折射、吸收、水中
悬浮物质的多次散射（体散射特征）等。 这些过程及水体“最终”表现出的光谱特征又是由以下 因素决定的：水面的入射辐射、水的光学性质、表面粗 糙度、日照角度与观测角度、气-水界面的相对折射率 以及在某些情况下还涉及水底反射等。
励下水中叶绿素经光合作用所发出的的荧光。
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13.2.1水体光谱特征
说明3：水面入射光谱中，仅有可 见光（0.4～0.76 μm才透射入水， 其他波段的入射光或被大气吸收 或被水体表面吸收，如图13.5所示。 该图中还显示蓝光(0.4～0.5 μm)水
的透射性最好，对于清洁水可达
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遥感是研究海洋最重要的探测手段之一，所以美国、前
苏联、欧洲空间局、日本、加拿大等均先后发射了海洋
卫星，我国也发射了自己的海洋卫星。
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§ 13.2水体遥感原理
13.2.1水体光谱特征
1.水体界限的确定
2.水体光谱特征与水中叶绿素含量的关系
3.水体光谱特征与悬浮泥沙含量的关系 4.水体光谱特征与水深的关系