海洋遥感复习知识点
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一样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外表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.大气层构造简答，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；第一项为哪一项离水辐亮度，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。
(完整版)海洋遥感总结
1. 狭义广义遥感狭义遥感：主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。
（利用电磁波进行遥感）广义遥感：利用仪器设备从远处获得被测物体的电磁波辐射特征（光，热），力场特征（重力、磁力）和机械波特征（声，地震），据此识别物体。
（除电磁波外，还包括对电磁场、力场、机械波等的探测）两者探测手段不一样2. 遥感技术系统信息源－信息获取－信息纪录和传输－信息处理信息应用3. 遥感的分类（1）按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等（2）按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感4. 遥感的应用内容上可概括：资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划、全球宏观研究5. 海洋遥感的意义（1）海洋气候环境监测的需要海洋占全球面积约71%，海洋是全球气候环境变化系统中不可分割的重要部分厄尔尼诺、拉尼娜、热带气旋、大洋涡流、上升流、海冰等现象都与海洋密切相关。
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常。
（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。
它是20 世纪后期海洋科学取得重大进展的关键学科之一。
重要性体现在：是海洋科学的一个新的分支学科；为海洋观测和研究提供了一个崭新的数据集，并开辟了新的考虑问题的视角；多传感器资料可推动海洋科学交叉学科研究的发展1. 海洋遥感的概念（重点）、研究内容海洋遥感：指以海洋及海岸带作为监测、研究对象，利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理来观测和研究海洋的遥感技术。
遥感考完必背知识分析
遥感考前必背知识第一章.绪论1. 遥感的基本概念遥感是应运探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
2. 简述遥感探测系统的几个部分①被测目标的信息特征。
任何目标物都有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。
②信息的获取。
我们通常采用传感器或遥感器来接收、记录目标物电磁波，而装载传感器的平台为遥感平台，常见的有地面平台、空中平台、空间平台。
③信息的传输与记录。
传感器接收到目标物的电磁波信息是记录在数字磁介质上或胶片上。
④信息的处理。
我们接收到的遥感数字信息，需要进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、投影变换再转换为用户可以使用的数据格式。
⑤信息的应用。
对图像的处理与分析。
3. 简述遥感的类型①按遥感平台分地面遥感传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等；航空遥感传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等；航天遥感传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等；航宇遥感传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测☐按传感器探测波段分⏹紫外遥感：探测波段在0.05 ~ 0.38μm⏹可见光遥感：探测波段在0.38 – 0.76 μm⏹红外遥感：探测波段在0.76 - 1 000 μm⏹微波遥感：探测波段在1 mm ~ 10m；⏹多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。
☐按工作方式分⏹主动遥感☐由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号；⏹被动遥感☐传感器被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。
⏹成像遥感☐前者传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成(数字或模拟)图像；⏹非成像遥感☐传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。
☐按应用领域分☐从大的研究领域可分为1外层空间遥感2大气层遥感3陆地遥感4海洋遥感等；4. 简述遥感的特点。
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。
海洋遥感
海洋遥感[填空题]1复介电常数参考答案：又称为相对介电常数或相对电容率，是描述海面发射率的一个关键参数，它是频率ω ，水温T 和海水盐度S 的函数。
[填空题]2后向散射系数参考答案：入射方向上的目标每单位面积上的平均雷达截面，与目标的复介电常数、表面粗糙度、雷达系统参数等有关。
[填空题]3直射辐照度参考答案：太阳光经大气衰减后，直接到达水面的辐射[填空题]4漫射辐照度参考答案：直射光经散射后到达水面的辐射[填空题]5海水表观光学量参考答案：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。
[填空题]6Ⅱ类水体参考答案：光学特性除了与浮游植物及其分解物有关外，还由悬浮物、黄色物质决定，其水色由水体的各成分以非线性方式来影响[填空题]7海洋初级生产力参考答案：在单位海洋面积内，浮游植物通过光合作用固定碳的速率或能力，与平均叶绿素相关，单位为mg·m-2·d-1[填空题]8海水固有光学量参考答案：与光场无关，只与水中成分分布及其光学特性有关，直接反应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[填空题]9论述海洋遥感发展的现状、展望与趋势。
参考答案：现状：（1）海表温度遥感（2）海洋水色遥感（3）海洋动力遥感观测（4）海洋水准面、浅水地形与水深遥感测量（5）海洋污染监测（6）海冰监测（7）海洋盐度测量（8）船舶和尾迹探测展望：（1）建立以海洋卫星为主导的立体海洋监测体系（2）海洋遥感监测技术的精确化与定量化（3）海洋遥感信息系统的建设（4）小卫星海洋遥感技术我国：（1）建立稳定运行的海洋卫星体系（2）从多方面入手提高海洋遥感精度（3）开展同化技术研究以提高应用水平[填空题]10与国际先进水平相比较，我国海洋遥感的发展在哪些方面存在着一定的差距？参考答案：（1）基础研究落后：主要表现在海洋光谱特性的测量与研究相对滞后（2）专门为海洋遥感设计的传感器较少，而且至今还没有发射专门的微波遥感卫星，与美国等先进国家比，海洋微波遥感有10~15年差距（3）美国SeaStar卫星的SeaWIFS遥感器的辐射精度为5%，我国目前发射的水色遥感器要求达到的辐射测量精度为7%~10%，处于国际先进水平，但中国在微波遥感卫星资料处理方面还停留在利用国外遥感预处理半成品进行再加工研究阶段，尚不具备以业务应用为目的的微波遥感处理能力，更谈不上高精度的定量分析。
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。
第二章海洋遥感原理与基础海洋遥感
n n in
Snell折射定律： n sin 1 / sin 2 c / v
n′表示电磁波在界面处传播速度和方向的变化，
在可见光范围可用折射仪测得； n〞表示电磁波在
介质中传播的衰减程度， n〞=kλ/4π 。
2024/3/15
2.1 与海洋遥感相关的基本概念
1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用机制
（2）海洋辐照度模型
太阳
b. 穿过海面的总下行辐照度模型
Ed ( ,0 ) Edd ( ,0 ) Eds ( ,0 )
大气
Edd ( ,0 ) Edd ( ,0 )(1 d )
d dsp f
1
2
dsp ( v h )
对于零度角入射：
入射角与折射角之和为90度
（入射角53.1度时出现）：
2024/3/15
dsp
与折射率和入射角有关
(n 1) 2
v h
(n 1) 2
dsp
1 (n 1) 2
2 (n 1) 2
2.2 电磁波与海水相互作用机制
2024/3/15
海表
2.2 电磁波与海水相互作用机制
1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用机制
（2）海洋辐照度模型 – a.海面上到达海面的下行辐照度模型
• 到达海面的瑞利散射：
Lr ( ) E0 ( ) cos s toz ( ) t w ( ) to ( ) t aa ( )(1 t r0.95 ) 0.5
Rh
Evi cos n 2 sin 2 cos r sin 2
基础海洋学10-遥感
第三节 卫星遥感的主要方法
1、 CZCS/SeaWiFS/MODIS海色传感器 装载与Nimbus－7上的海色传感器CZCS （Coastal Zone Color Scanner）是一个以可 见光通道为主的多通道扫描辐射仪。 SeaWiFS（Sea－Viewing Wide Field－of －View Sensor）是装载在美国SEASTARA卫星 上的第二代海色遥感传感器。 SeaWiFS在CZCS基础上进行了改进和提高： 增加了光谱通道；提高了辐射灵敏度。
卫星风场资料的应用
1）台风与热带气旋 2）二氧化碳气体交换 3）海洋环境数值预报
第三节 卫星遥感的主要方法
五、星载合成孔径雷达 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种主动式微波成像雷达，它 被认为是最有效、最有潜力的卫星传感器。它 具有良好的空间分辨率，可与光学遥感图像相 比拟；又具有全天候全天时工作的优点。 SAR对海洋的观测主要利用微波和海面微尺 度结构的相互作用而形成海面回向散射系数 σ0 的图像分布。影响海面微尺度结构的各 种海洋现象和过程作为一种调制信号而被SAR 图像观测到。
三、微波高度计 从卫星探测海洋动力参数主要依靠微波传感 器，其中高度计（Altimeter，ALT）最为成熟。 ALT通过对海平面高度、有效波高、向后散 射的测量，可同时获取流、浪、潮、海面风速 等重要动力参数。 卫星高度计还可应用于地球结构和海域重力 场研究。
第三节 卫星遥感的主要方法
第三节 卫星遥感的主要方法
4、海色卫星资料的应用
1）海洋初级生产力与海洋渔业 2）海洋生态环境监测与研究 3）河口海岸带泥沙浓度及其运移 4）海洋通量（物质循环）及固碳能力
海洋遥感复习题
海洋遥感复习题1，绪论部分1, 遥感、海洋遥感遥感：高空或外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取目标的电磁波信息，通过数据处理和分析，研究目标的属性与环境关系的一门现代应用技术科学。
利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，通过观测电磁波信息达到识别物体及物体存在环境条件的技术。
海洋遥感：利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理，从卫星或其他空间平台上观测和研究海洋。
2，海洋遥感发展的几个重要阶段、其标志；传统的海洋遥感：科学调查船20世纪中叶：航空技术推动海洋遥感卫星海洋遥感的三个阶段：探索阶段1970-1978，标志：载人飞船的搭载空间试验和利用陆地气象卫星探测海洋。
试验阶段1978-1985，标志：seasat-a,nimbus-7,tiros-n微波传感器、海色传感器和红外传感器为海洋卫星探测海洋奠定基础。
应用阶段1985-至今，标志：多颗海洋研究卫星发射，反演算法业务化，数据产品标准化。
3，主要的海洋遥感卫星；海洋地形有关的卫星：Geosat，TOPEX/POSEIDON海洋动力环境卫星：ERS-1,2 Radarsat JERS-1 ALMAZ Quikscat Envisat海洋水色卫星：Seastar IRS-p3 ROCSAT-1 HY-1 EOS-Terra EOS-Aqua气象观测卫星：DMSP TRMM Fengyu-1,2,3陆地观测卫星：SPOT Landsat series 中巴CERS4，海洋遥感数据的特点、与常规观测不同；特点：大面积同步观测，搞空间分辨率；长期观测；实时或准实时；船舶浮标不易抵达海区；微波传感器数据全天时、全天候观测。
不同：海洋动态变化；比常规信息小2-3个量级。
5，主动传感器、被动传感器；主动传感器：微博高度计、微博散射计、合成孔径雷达、激光雷达被动传感器：海色传感器、可见红外辐射计、微波辐射计2，海洋遥感基础1，卫星轨道（太阳同步轨道、静地卫星轨道）；静地卫星；极轨卫星；2，遥感数据产品类型（Level 0, 1, 2 etc.)；Level 0 未经处理的由传感器直接输出的数据Level 1未经处理的数据在一片与附加文件格式Level 2地球物理数据产品如SST等等。
卫星海洋学-考试复习资料整理
§1§1.1 卫星海洋遥感的应用 p1卫星海洋学涉及的详细内容有：①海洋遥感的远离和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外光、微波）在大气和海洋介质中传输的规律以及海洋的波谱特征；②海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反演算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。
③满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究以及传感器噪声水平的要求。
④反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。
卫星遥感所获得的海洋数据特点：1.观测区域大2.时空同步3.连续*卫星遥感资料和卫星海洋学的研究成果在海洋天气和海况预报、海洋环境监测和保护、海洋资源的开发和利用、海岸带绘测、海洋工程建设、全牛气候变化以及厄尔尼诺现象检测等科学问题上有着广泛的应用。
（有问答题时加上）§1.2中国气象卫星的发展p6我国气象卫星包括两个主要系统： 1.极轨卫星系统；2.地球静止卫星系统。
【了解】第一代极轨气象卫星“风云一号”，第一代静止气象卫星“风云二号”，第二代太阳同步轨道气象卫星“风云三号”，第二代静止气象卫星“风云四号”。
（风云单号极轨，双号静止）§1.3中国海洋遥感的进步p82002年5月15日，我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号A”与“风云一号”D气象卫星作为一箭双星同时发射升空；2007年4月11日，“海洋一号”B卫星发射。
发射海洋一号卫星的主要目的是：观测海水光学特征、叶绿素浓度、海表面温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质，并兼顾观测浅海地形、海流特征、海面上空气溶胶等要素，掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量，了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境保护和执法管理等提供科学依据和基础数据。
海洋遥感监测技术
观上了解海洋生态系统的动态变化，为海洋研
究提供了新的技术手段，开拓了新的研究领域。
14.2.2 光学遥感在海洋环境监测中应用技术
光学遥感信息在赤潮、溢油监测等方面有突破性进展。
赤潮监测
•从可见光遥感机理出发找到了最佳监测可见光遥感波 段，利用卫星探测到的离水辐射率与水色水温等要素 尝试了离水辐射率多波段差值法，多波段差值比值法， 水色水温综合法和纵向比较法等多种赤潮信息的提取 模式。
“泰罗斯”气 象卫星
海洋卫星类别
海洋水色 卫星 海洋地形 卫星
海洋动力环境 卫星
海洋水色卫星
主要用于探测海洋水色要素，如叶绿素浓度、悬 浮泥沙含量、有色可溶有机物等，此外也可获得浅 海水下地形、海冰、海水污染以及海流等有价值的
信息。美国于1997年8月发射的SeaStar卫星是一
例，此外，还有其他多颗这样的卫星。
14 海洋遥感监测技术
任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。 60年代在航空摄影和判读的基础上随航天 技术和电子计算机技术的发展，逐渐形成了一 种综合性感测技术——遥感技术。
14.1 海洋遥感概述
1. 遥感技术
遥感技术是20世纪60年代兴起的一种不直接与目
标物接触而感知其性质和状态的探测技术，是根据电磁
波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标，从而 对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。
遥感是一种远离目标，通过非直接接触而判定、 测量并分析目标性质的技术。
遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集 地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技
海洋地形卫星
主要用于探测海表面拓扑，即海平面高度的空间
分布。此外，还可探测海冰、有效波高、海面风速和
第二讲 海洋遥感概述 (1)
4. TIROS-N上装载了AVHRR(高级甚高分辨率辐射计)和TIROS业务化垂直探 测器TOVS.奠定了卫星海表温度进入气象、海洋业务化预报的基础。 5. Nimbus-7装载了7台传感器，其中多通道扫描微波辐射计SMMR和沿岸带 海色扫描仪CZCS与海洋观测有关，奠定了海色卫星遥感的基础。
探测一号卫星于2003年12月30号发射升空探测目标是赤道附近的空间环境探测二号卫星于2004年7月25日发射探测目标是极区上空的空间环它们与欧洲空间局正在运行的星簇计划的四颗卫星紧密配合可同时探测各个空间区域的磁场和粒子时空变化规律磁场空间暴的产生机制和发展规律分析由于太阳活动引起的近地空间各种干扰活动的发生和发展规律为人类预测灾害性的地球空间天气等提供科学依据
2.NOAA（美国海洋大气局) 1972-1976发射NOAA-1，2，3，4，5卫星，装载了红外扫描辐射 计(infraredscatteringradiometer)和微波辐射计 (microwaveradiometer)，估计海表温度 (seasurfacetemperature)、大气温度 (atmospheretemperature)、湿度剖面(moistureprofile)。 1978年NASA发射了三颗卫星，喷气动力实验室（JPL）研制的 Seasat-A、戈达德太空飞行中心（GSFC）研制的TIROS-N和 Nimbus-7卫星
首次提供覆盖全球的拍照，开始为期15年的对地球表面和大气参 数的全面的基本测量； 通过观测试图发现人类活动对气候影响的证据，改进探测人类活 动对气候影响的能力，提供全球的数据，并利用先进的计算机系 统建立模型，有助于预测气候的变化； 通过提供观测资料，提高对灾害天气如干旱、洪涝在时间和地理 分布上的预报能力； 利用TERRA数据，改进季节性和年度天气预报； 进一步开发对森林火灾、洪水及干旱等灾害的监测和预报，灾害 的特征确定及减灾技术的研究； 开始对全球气候及环境变化进行长期的监测和数据的积累。
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：
海洋科学认知—海洋遥感
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
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气象数据监测
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
欧洲航天局Envisat卫星于4月22日拍到这张 墨西哥湾海面漂浮泄漏原油的照片，如图所示， 黑色的原油带距离路易斯安那州并不远。
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
4月25日，浮油面积扩大并发出微光
(MODIS)
大连海洋大学海洋环境工程学院 李微
在这张摄于4月28日的航空照片上，墨西哥 湾海面某处形成一条“原油河”。
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海洋表面现象监测
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其他应用实例介绍
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舌状Байду номын сангаас角洲 人工截
流
黄河三角洲在上世纪六七十年代发现了丰厚的油 气资源，成为了我国第二大石油基地—胜利油田。 但是油田的勘探开发也随之带来周边沙环咀境的变化， 我们利用3S技术对黄河三角洲河口进行动态监测与 预报。
➢遥感概述 ➢海洋遥感概述 ➢海洋卫星 ➢应用实例
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海洋遥感的应用
➢ 海洋渔业方面 ➢ 海洋水色环境监测 ➢ 海表温度监测 ➢ 海洋灾害监测与预报 ➢ 气象数据监测 ➢ 海洋表面现象监测
海洋遥感
海洋遥感
海洋遥感（ocean remote sensing）是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。
海洋不断向环境辐射电磁波能量，海面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、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上，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。
先由遥感器向海面发射电磁波，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或散射太阳光和天空光的能量，从中提取海洋信息或成像。
这种传感器包括各种照相机、可见光和红外扫描仪、微波辐射计等。
按工作平台划分，海洋遥感可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感3种方式。
海洋遥感技术，主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。
海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。
利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。
海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。
卫星遥感技术的突飞猛进，为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。
目前，美国、日本、俄罗斯等国已发射了10多颗专用海洋卫星，为海洋遥感技术提供了坚实的支撑平台。
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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外表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。
11.归一化雷达散射截面：信号打在上面，考虑到雷达尺寸和距离的面积；，→维基百科的散射截面，归一化可以描述目标属性雷达散射截面：散射能量与入射能量之比，归一化雷达散射截面：除以面积后的雷达散射截面，。
12.布拉格散射条件：在弹性散射(elastic scattering)中: 入射光的能量没有损耗,但入射光的传播方向发生变化. 当入射光之波长(如X光)与物质晶格间距接近时,为所谓布拉格散射 .共振条件：θsin2•=radarwaterkk或者：θλsin2•Λ=water，其中，k是波数，radarλ是雷达波长，Λ为海上波浪的波长，θ是入射角。
13.双尺度模型、组合模型〔等价〕：组合是镜面和布拉格，双尺度是大尺度的海浪叠加小尺度滤波短无线电波。
即小的不规则的短波长叠加在较长、较大波浪上，双尺度模型既考虑了短波长毛细波的布拉格散射，又考虑了长重力波的影响；14.地球物理模式函数：描述微波海面归一化散射系数〔归一化雷达散射截面〕与风向、风速、入射角之间关系的函数的叫做地球物理模式函数。
散射计、sar用它来进行风速、风向反演；高度计进行风速反演。
w ~σ高度计，反比ϕσ\~0w SAR 〔单次测量，须知风向〕\散射计〔多次测量〕，正比25min15. 高度计有关概念：大地水准面：接近地球外表的地球等势面海平面高度：大地水准面和海洋动力高度之和。
湾流、黑潮的地方比较大。
海面地形〔动力高度〕：平均海面与大地水准面之差海平面：高潮时的海平面和低潮时海平面之间的中值海平面异常：海平面与平均海平面之差参考椭球：和地球外表最接近的椭球16. 空间分辨率：空间分辨率是指像素所代表的的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。
H λ/D17. 基尔霍夫定律：热平衡时，发射和吸收的相等18. 海色卫星：生态、检测、动力19. 卫星平台分类：1.简述海洋遥感极其主要研究内容利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理，从卫星或其他空间平台上观测和研究海洋。
红外、微波、可见光研究海洋温度、水色、动力地形、风场、盐度、海洋现象的技术2.发展阶段78~85之前是探索阶段，航天技术，seasat，雨云号，泰勒斯85〔geosat〕-90 实验阶段实验设备，传感器上天90之后各种卫星成系列业务化运行，强调连续性、大量传感器3.主动传感器：高度ALT：Joson/Posedion，Topex，Geosat，HY-2/ALT散射SCAT：Quikscat, ERS/AMI(即可做scat又可做SAR)，HY-2/SCAT，ADEOS/Seawinds，,NSCAT, Sea/SASS合成孔径雷达〔SAR〕: ERS/AMI, Radarsat-1,2, HJ, JERS/SAR, CSAR(L波段)，GF-3/SAR被动传感器辐射计：1）红外：NOAA/AVHRR, ERS/ATSR, Terra Aqua/MODIS, Aqua，COCTS3.7μ，10μ，12μ2〕可见〔海色〕：OCTS, SeaFS, CZCS, MERIS, MODIS, COCTS, VPP/VIIR412，490，520，550，670，6853〕微波: AMSR，SMMI，SMMR，SMOS5~10Hz SST盐大于10 Hz风SSW22Hz 水汽微波辐射计：SSM,SMMR温度：AVHRR MODIS海色：merris，CZCS、MODISHy1:红外，cocts散射计、高度计、合成孔径雷达主动高度计被动风速、海面高度、温度、盐度、降雨4.与传统观测相比，简述卫星海洋遥感数据的主要特点。
作业有，大面积、大范围、长时间，经济，不能到达的地方〔河口极地争议区〕，多传感器同时研究微波的话全天候，不受天气影响常规是接触性测量，有些地方无法到达，遥感是间接测量需要印证，数据都是反演出来的5.在可见光和近红外波段，大气最主要的散射作用是什么？6.最主要作用是散射可见光，散射，改变能量传播方向，包括瑞利、气溶胶红外〔短波〕，水汽吸收和大气辐射微波：不考虑散射，水滴，电离层分波段说7.简述海洋遥感在海洋科学研究中的作用。
1〕它是物理学、信息科学与海洋科学交叉学科，理论涉及电磁波与海洋大气的相互作用以及海洋/大气辐射传递；2〕为海洋科学研究、海洋环境、气候变化预测与预报提供数据集；3〕卫星海洋遥感的多传感器资料可促进海洋科学交叉学科发展；4〕可以发现新的海洋现象，大尺度观测；如中尺度涡现象等8.按波长从大到小排列P,X,C,Ku,L，可见光，红外，并举例说明各个波段主要用在哪些卫星传感器P>L>S>C>X>KuL:盐sar一定穿透深度〔军方〕海洋不好用，不好散射、风很大才散射，主要微波辐射及测盐度。
Ku:散射计，低风速就能散射，敏感。
S、P、X、C、L：合成孔径雷达；Ku、C、X：散射计上，散射计主要是C；L：盐度，辐射计；可见光：海色传感器；红外：测温的传感器；9.微波为什么有极强的穿透云层的作用因为微波的高频的部分有散射，其他部分不考虑云因为对微波来说，微波1mm-1m波长比粒子直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。
衍射10.简述影响海面发射率的主要因素，并分析说明海洋遥感反演的哪些海洋环境参数与海面发射率有关观测条件：频率、波长，极化，入射角、盐度、风、温度、海面粗糙度都有关系盐度〔L波段〕、风、温度和发射率有关‘1.4GHZ：和SSS有关；6~10GHz：和SST有关；1>10GHZ：和SSW有关；22GHz：测水汽。
是水汽吸收的通道。
11. 简述影响海色遥感反演的主要问题1〕解决大气矫正问题，分子、气溶胶散射，尤其是气溶胶的影响怎么消除，其影响是不固定的很多是人为影响，大气的辐射量占卫星接收到的辐射量的90到95，由卫星测量的幅亮度，计算到海面的2〕生物光学算法：一二类水体的问题，对二类水体组分是变化的，甚至溢出的12. 简述卫星高度计测量海浪有效波高和风速的原理前沿的斜率是海面波高标准差的函数〔此函数可以通过拟合得到〕。
有效波高是指再一次给定的观测中所测得的占波浪总个数三分之一的大波波高的平均值。
有效波高是海面波高标准差的4倍，即波高均方根的4倍。
kh H 431=测风速：由于卫星高度计是天底视主动式传感器，海面平静时回波信号最强。
海面在风的作用下能够产生厘米尺度的波浪，从而引起海面粗糙度〔海面均方斜率〕的变化。
海面起伏随风增大时，把信号反射回传感器的镜面面积越来越少，回波也就越来越弱。
雷达散射计对于大于或等于其工作波长〔2cm 〕的海面粗糙度变化有敏感反应。
风越大，越矮，风和σ成反比13. 写出海面散射的布拉格散射条件并解释各个参数的物理含义。
简述散射计测量海面风场的物理机制以及产生风向多解的原因和解决方法 共振条件：θsin 2•=radar water k k 或者：θλsin 2•Λ=radar ，其中，k 是波数，radar λ是雷达波长，Λ为海上波浪的波长，θ是入射角。
物理机制：布拉格共振。
原因：因为风向和归一化雷达后向散射系数的关系是余弦，不是单值函数，一个后向散射系数最多可以对应四个风向解。
解决方法：一般测4次，比方：41〔2〕、49〔2〕，如果还消不掉，通过场的方法：求散度、旋度；〔粗〕预报风场：雷达的风向、散射计的风向，取和预报风向最接近的那个；中值滤波。
14.简述合成孔径雷达对海浪成像的主要机制。
倾斜机制：海浪波浪通常比较长，小尺度重力波在大尺度浪叠加，长波改变小尺度重力波入射角，雷达波和小尺度重力波相互作用流体动力学：小尺度波均匀分布在平面上，大浪的流体速度和小尺度作用，使得小尺度波分布不均匀，这个过程叫做流体动力学机制15.简述合成孔径雷达的主要海洋应用并简要说明其物理机制可用于观测波浪、涡流、风暴潮、内波扰动的海面、海面风及海冰。
现象产生幅聚、幅散，使得短尺度重力波分布改变，短尺度重力波和电磁波布拉格共振。
16.下列图是有关大气衰减、黑体辐射随波长的关系，据此分析海色、海温和微波遥感的波段选择依据可见光白天3.7会受太阳影响厉害10.11.12测温用这个区，微波一般用厘米以上，波长越长，大气就没影响17.结合上图简要分析微波辐射计测量海面盐度的波段选择。
18.测盐度频率越小越好，用L波段，大于5的就不能用了因为变化不受盐度影响19.简述多通道微波辐射计测量海面风速的原理。