海洋声、光学及海洋遥感
声学技术在声学遥感中的应用
声学技术在声学遥感中的应用声学技术是一种研究声音传播和声波特性的学科，它在声学遥感中的应用越来越受到关注。
声学遥感是利用声波传播特性获取目标信息的一种遥感技术。
声学遥感技术可以应用于海洋、地质、气象等领域，具有广泛的应用前景。
一、海洋声学遥感海洋声学遥感是声学技术在海洋环境中的应用。
海洋中的声波传播受到海洋环境的复杂影响，声波在海水中的传播速度、衰减等参数与海水的温度、盐度、压力等因素有关。
利用声波的传播特性，可以探测海洋中的物理、化学和生物信息。
海洋声学遥感技术可以用于测量海洋中的水温、盐度、流速等参数。
通过发送声波信号并接收回波，可以测量声波传播时间，从而计算出水深。
结合声速剖面数据，可以推算出水温、盐度等参数的分布情况。
这对于海洋环境的研究和海洋资源的开发具有重要意义。
此外，海洋声学遥感还可以用于探测海洋中的生物信息。
声波在海洋中传播时会与生物体发生相互作用，从而产生回波信号。
通过接收回波信号的特征，可以判断海洋中的生物体类型、数量和分布情况。
这对于海洋生态环境的保护和渔业资源的管理有着重要的作用。
二、地质声学遥感地质声学遥感是声学技术在地质勘探中的应用。
地质声学遥感通过分析地下介质对声波的传播和反射特性，获取地下结构和岩性信息。
这对于石油、天然气等矿产资源的勘探和开发具有重要意义。
地质声学遥感技术可以通过发送声波信号并接收回波，获取地下介质的反射特性。
根据声波的传播速度和反射强度，可以判断地下介质的性质和厚度。
这对于确定地层结构、寻找油气藏等具有重要意义。
此外，地质声学遥感还可以用于地震勘探。
地震勘探是一种利用地震波传播特性获取地下结构信息的方法。
声波在地下介质中传播时会发生折射和反射，通过分析地震波的传播路径和反射特性，可以推断地下地层的性质和构造。
这对于地震灾害的预测和地质灾害的防治具有重要意义。
三、气象声学遥感气象声学遥感是声学技术在气象学中的应用。
气象声学遥感通过分析大气中的声波传播特性，获取大气参数和天气信息。
海洋遥感特点及应用
(一)海洋及海洋遥感的特点研究全球环境，脱离了占71%的海洋不行，海洋又是人类尚未开发的处女地，因而海洋遥感具有深远意义。
海洋主要是由不断运动着的海水组成。
大片的海水构成了一个庞大、完整的动力系统，.并有相当的深度。
海洋现象具有范围广、幅度大，变化速度快的特点。
常规的海上调查是通过穿航线、取样等来完成的。
海洋如此辽阔、海洋实地调查无论规模、范围、频度均受到限制。
它除了对海上航线及附近地区进行观测外，对其它大部分水域是无能为力的。
而海洋遥感却是个最重要的探测手段。
从海洋光学的角度看，给海面辐射的光源有太阳直射光和天空漫射光。
它们照射海面后约 3.5%被海面直接反射回空中，为海面反射光。
它的强度与海面性质有关（如海冰、海面粗糙度等)。
其余的光则透射到海中，大部分被海水所吸收，部分被海水中的悬浮粒所散射产生水中散射光，它与海水的混浊度相关。
衰减后的水中散射光部分到达海底形成海底反射光。
水中反射光的向上部分以及浅海条件下的海底反射光，组成水中光。
水中光、海面反射光、天空反射光以及大气散射光共同被空中探测器所接收。
其中前两者内包含有水中信息，因而可以通过高空探测水中光和海面光以获得关于浮游生物、浊水污水等的质量和数量信息，以及海面性质的有关信息。
此外，海水对不同电磁波谱段有不同的透明度，即光对海水的穿透能力受海水混浊度的影响很大。
光对不同混浊度海水的穿透能力不同。
水体对0.45-0.55微米波长的光的散射最弱，衰减系数最小，穿透能力最强。
随着水的混浊度增大，衰减系数增大，穿透能力减弱，最大穿透深度的光谱段也由蓝变绿，所以海水颜色随其混浊度强大而由蓝一绿一黄逐渐过渡。
尽管海水由于叶绿素、浑浊度或表面形态不一而具有不同的波借特征，而且不同波谱段对海水有不同的穿透力，同一波谱段对不同类型的海水有不同的穿透力，但是，海洋的光谱特征差异与陆上地表物体相比要小得多，因而所成的图象反差很低。
另外，海洋信息的获取还受到海洋环境的各种干扰因素的影响，如不同太阳入射角、不同观察高度、不同气候条件(云层影响)、不同海面条件(海面粗糙度、波浪及传播方向)、不同底质条件以及水体本身不同的生物、化学、物理因素等。
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。
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。
海洋科学中的海洋环境遥感
海洋科学中的海洋环境遥感随着时代的不断发展，科技不断进步，海洋遥感技术也得到了广泛的应用。
海洋遥感技术是指利用遥感技术对海洋环境进行实时监测、分析、预测等处理，可以有效探测海洋气候、海洋生态环境、海洋地理信息等方面的信息。
本文主要论述海洋科学中的海洋环境遥感技术及其应用。
一、海洋环境遥感技术的基础海洋环境遥感技术是基于遥感技术和地球物理技术的，它主要是利用卫星遥感和水下探测技术，通过捕捉、分析海洋表面和水下空间的图像、声波等多种信息，以获得海洋环境的多尺度、多维度、多参数的数据。
海洋环境遥感技术主要包括以下几个方面：1.卫星遥感技术卫星遥感技术是利用卫星上安装的遥感传感器监测地球表面的状况，其优点是可以迅速获取大面积的海洋环境信息，可以实现对全球海洋生态的大范围、精确的观测和监测。
2.水下探测技术水下探测技术是利用声波等物理技术探测水下环境，主要通过对船舶、海底地貌、海底岩石结构、地下水资源、地壳构造等进行探测，可以获得大量的水下信息，为研究海洋环境提供了强有力的数据支持。
3.综合应用综合应用是指整合不同的遥感技术和地球物理技术，对海洋环境进行综合分析。
综合应用海洋遥感技术不仅扩大了海洋环境遥感的覆盖范围，而且能够获得更加全面、准确的海洋环境信息。
二、海洋环境遥感技术的应用领域1.海洋生态环境研究海洋生态环境研究主要是对海洋生态系统的监测和预测，利用卫星遥感技术可以监测海洋浮游植物、浮游动物、海洋气候等环境信息，而水下探测技术则可以提供水下环境的地貌特征、流场结构以及水下物种分布等相关数据。
这些数据对于研究海洋生态系统的组成、结构和演化规律具有重要意义。
2.海洋气候预测海洋气候预测是指通过卫星遥感技术对海面温度、盐度、潮汐、流体运动等要素进行监测，以便预测海洋环境中存在的气象现象，例如风暴、海浪、海雾和海冰等。
卫星遥感的数据能够为气象预测、海上通信、沿海生产等提供实时提示和预警。
3.水下资源勘探水下资源勘探是指利用水下探测技术对海洋中的石油、天然气、金属矿物等资源进行探测、勘探和运输。
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。
第十章 海洋中的声、光传播及其应用
10.2声波的基本理论
• • 10.2.1声波 我们生活在波的世界里，看到的是光波，听到的是声波，收音 机和电视机接收到的是电磁波，它们是不同性质的波。其中声波是弹 性波，是在弹性介质中传播的波。空气、水和固体都是弹性介质，它 们对声波而言，都可看作可压缩的弹性介质。以水为例，若其中有一 个球体突然膨胀，推动周围的水介质向外运动，但水介质因惯性不可 能立即向外运动，因此靠近球体的一层水介质被压缩成为密层，这层 水因具有弹性又会膨胀，又使相邻的外层水压缩，于是弹性波就这样 一密一疏地传播出去。声波在水中的传播速度约为1500m/s，比在空 气中的传播速度330m/s大四倍。声源每秒振动的次数称频率，单位是 赫兹(Hz)。人耳可听到的最高频率约为20×103Hz，因此在 20×103Hz以上的声波称为超声波。人耳可听到的最低频率约为 20Hz，低于20Hz以下的声波称为次声波。两个相邻密层(或疏层)之 间距离就是波长，频率与波长成反比。
第十章 海洋中的声、光传播及 其应用
本章3学时 重点内容： 难点内容：
§10.1海洋声学概说
• • 10.1.1水声学与海洋声学的发展 迄今为止，人们所熟知的水中的各种能量辐射形式中，以声波的传播性能为最好。在含有盐、气 泡和浮游生物的海水中，光波和电磁波的衰减都非常大。它们的传播距离较短，远不能满足人类在 海洋活动中的需要。因此，到目前为止，在水下目标探测、通讯、导航等方面均以声波做为水下唯 一有效的辐射能。 声呐是应海战需要而发展起来的水下目标探测设备。它的普遍使用开始于第二次世界大战期间。 据可查的文献记录，早在1490年，达· 芬奇写过：“如果使船停航，将长管的一端插入水中，将管 的开口放在耳旁，则可听到远处的航船。”这种声呐的雏形不能确定目标的方位。在一次大战期间， 于船的另一侧加了一根管，采用双耳测听，初步解决了测向问题。 第一次大战期间，由于德国的潜艇活动，约4000多艘同盟国舰船被击沉，这个数目相当于同盟国 拥有舰船的三分之一，从而迫使同盟国集中很大力量去研究同潜艇做斗争的手段。恰好1914年郎之 万、康斯坦丁首先做成了电容(静电式)发射器和碳粒微音接收器。1918年利用这样的发射和接收器， 接收到来自海底的回波和于200m深处一块甲板的回波。同时，郎之万等人用石英晶体做成压电式 发射器和接收器，并采用了刚研制成的真空管放大器，制成第一台回声定位仪，以后简称声呐 (sonar)。“声呐”名称的由来，是仿照雷达一词对“声导航和回声定位”的英文 “soundnavigationandranging”的缩写。 在第一次和第二次大战期间，交战国双方热衷于水下定位设备的研究。在20～30年代，由于对声 在海中的传播规律了解很少，曾认为声呐性能有一种神秘的不可靠性。即声呐的性能有时早晨较好， 到下午性能变得很坏，尤其在夏季的午后最差。当时称这种现象为“午后效应”。后来测量海水各 层温度发现，由于太阳的照射，海表层温度升高，构成较小的温度梯度，形成了声的折射，使声波 部分能量弯曲入射到海底。从此便开始了声波在海洋介质中传播特性的研究，此内容称为水声学。 目前水声技术已是开发海洋和研究海洋广泛采用和行之有效的手段，如水下通讯、声遥测遥控、 数据图像传输，以及用声波遥测海洋涡旋的运动和变化与全球海洋温度的监测等方面。
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。
海洋光学综述
海洋光学综述海洋光学是研究海洋的光学性质、光在海洋中的传播规律和运用光学技术探测海洋的科学。
它是海洋物理学的分支学科，又是光学的分支学科。
光电子学方法是海洋光学测量的主要手段，基础研究中包括实验和理论两方面。
实验方面主要运用现场和实验室的测量方法进行海洋光学性质的研究。
一、发展简史早在19世纪初，就有人用透明度盘目测自然光在海中的铅直衰减。
从19世纪末开始，海洋学家才比较注意研究海洋的光学性质，并结合海洋初级生产力的研究，用光电方法测量海洋的辐照度。
到了20世纪30年代，瑞典等国的科学家设计制造了测定海水的线性衰减系数、体积散射系数和光辐射场分布的海洋光学仪器，进行了一系列现场测量。
从第二次世界大战后到60年代中期，是海洋光学的发展时期：1947〜1948年，瑞典科学家在环球深海调查中（“信天翁”号），首次将海洋光学调查列入重要的海洋调查计划，测量了辐照度、衰减和散射等；1950〜1952年，丹麦人在环球深海调查中，致力研究了重要海区的初级生产力和光辐照之间的关系；1957〜1958年，在国际地球物理年（IGY）的调查中，测量了北大西洋的水文要素和光学参数，并研究其相互的关系。
美国、苏联、法国等国，相继建立了实验基地，详尽研究了海水固有光学性质和海洋表观光学性质之间的关系；美国R.W普赖森多费尔提出了比较系统的海洋光学理论，发展了海洋辐射传递理论；一些学者对水中能见度理论、海洋光学测量模型、光辐射场与海水固有光学性质之间的关系，进行了比较系统的研究。
60年代中期以后，随着近代光学、激光、计算机科学、光学遥感和海洋科学的发展，海洋光学得到了进一步的发展，特别是结合信息传递的要求，用蒙特卡罗方法较好地解决了激光在水中的传输、海面向上光辐射与海水固有光学性质之间的关系等问题，使海洋光学从传统的唯象研究转入物理的和技术的研究。
二、研究内容（一）基础研究包括实验和理论两方面。
实验方面主要运用现场和实验室的测量方法进行海洋光学性质的研究。
第十章 海洋中的声、光传播及其应用
第十章海洋中的声、光传播及其应用§10.1海洋声学概说10.1.1水声学与海洋声学的发展迄今为止，人们所熟知的水中的各种能量辐射形式中，以声波的传播性能为最好。
在含有盐、气泡和浮游生物的海水中，光波和电磁波的衰减都非常大。
它们的传播距离较短，远不能满足人类在海洋活动中的需要。
因此，到目前为止，在水下目标探测、通讯、导航等方面均以声波做为水下唯一有效的辐射能。
声呐是应海战需要而发展起来的水下目标探测设备。
它的普遍使用开始于第二次世界大战期间。
据可查的文献记录，早在1490年，达·芬奇写过：“如果使船停航，将长管的一端插入水中，将管的开口放在耳旁，则可听到远处的航船。
”这种声呐的雏形不能确定目标的方位。
在一次大战期间，于船的另一侧加了一根管，采用双耳测听，初步解决了测向问题。
第一次大战期间，由于德国的潜艇活动，约4000多艘同盟国舰船被击沉，这个数目相当于同盟国拥有舰船的三分之一，从而迫使同盟国集中很大力量去研究同潜艇做斗争的手段。
恰好1914年郎之万、康斯坦丁首先做成了电容(静电式)发射器和碳粒微音接收器。
1918年利用这样的发射和接收器，接收到来自海底的回波和于200m深处一块甲板的回波。
同时，郎之万等人用石英晶体做成压电式发射器和接收器，并采用了刚研制成的真空管放大器，制成第一台回声定位仪，以后简称声呐(sonar)。
“声呐”名称的由来，是仿照雷达一词对“声导航和回声定位”的英文“soundnavigationandranging”的缩写。
在第一次和第二次大战期间，交战国双方热衷于水下定位设备的研究。
在20～30年代，由于对声在海中的传播规律了解很少，曾认为声呐性能有一种神秘的不可靠性。
即声呐的性能有时早晨较好，到下午性能变得很坏，尤其在夏季的午后最差。
当时称这种现象为“午后效应”。
后来测量海水各层温度发现，由于太阳的照射，海表层温度升高，构成较小的温度梯度，形成了声的折射，使声波部分能量弯曲入射到海底。
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。
海洋遥感原理及应用
海洋遥感原理及应用海洋遥感是利用遥感技术和卫星传感器获取并分析海洋表面信息的一种方法。
通过海洋遥感，我们能够获得海洋的不同物理和化学参数，如海表面温度、海洋色彩、海洋叶绿素浓度、悬浮物浓度等，从而对海洋环境进行监测和研究。
海洋遥感在海洋科学、渔业资源管理、环境保护等方面具有广泛的应用价值。
海洋遥感原理主要是基于电磁波的反射、散射和发射原理。
卫星搭载的传感器发射特定波段的电磁辐射，当电磁辐射到达海洋表面时，一部分会被海洋被吸收，一部分会被海洋表面散射，而另一部分则会被海洋表面反射回卫星。
传感器接受到反射回来的辐射信号后，通过对信号的处理和分析，能够获得海洋表面的信息。
海洋遥感的应用非常广泛。
首先，海洋遥感可用于监测海表面温度。
通过获取海洋表面的温度信息，可以了解到不同海域的温度分布情况，及时发现异常的温度变化，帮助预测和监测海洋的环流、季节性变化以及海洋中的暖流、冷流等，对于海洋气候变化研究非常重要。
其次，海洋遥感还可以用于监测海洋生物环境。
通过监测海洋表面的色彩和叶绿素浓度，可以了解到海洋生物的分布情况及其数量、密度等信息。
例如，通过监测海洋中蓝藻的生长情况，可以预测和防止蓝藻水华的发生，对于保护海洋环境和海洋生物资源的合理利用有着重要意义。
此外，海洋遥感还可以应用于海洋悬浮物的监测。
悬浮物包括海洋中的沙子、泥浆、有机物等，它们对海洋的光学特性有很大影响。
通过监测海洋悬浮物的浓度和分布，可以了解到海洋的泥沙输运、浮游生物的分布、水体的透明度等，为海洋环境保护和海洋资源利用提供依据。
此外，海洋遥感还可以应用于海洋油污的监测。
油污在海洋中会形成特定的色彩和纹理，通过对这些特征的提取和分析，可以实现对海洋油污的监测和预警，及时采取措施进行清理和保护海洋生态。
总的来说，海洋遥感技术通过获取海洋表面的各种信息，可以用于监测和研究海洋的物理和化学参数，为海洋科学研究、资源管理和环境保护提供了技术手段和依据。
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。
海洋技术-培养方案
海洋技术 专业人才培养方案学科门类理学 专业代码 070702 授予学位理学学士（从2013 级本科生开始执行）一、培养目标本专业的毕业生培养成具有扎实的数学和物理基础、掌握较全面海洋科学基础知识、较好地掌握电子技术、计算机技术和信号处理技术，掌握海洋声学、海洋光学、海洋遥感和海洋信息等现代海洋探测技术基本技能和信息处理技术，具有一定的海洋高新技术开发研究的能力,能够在海洋科学研究、海洋探测技术研发、海洋环境监测、海洋资源保护、海洋工程技术开发及相关领域从事科研、教学、管理等方面工作的复合型高级专门人才。
可以在海洋科学、水声工程、海洋信息技术、声学、光学工程、遥感、地理信息系统（GIS）、信息与信号处理等方向继续深造。
二、培养规格本专业学生主要学习与海洋探测和监测技术相关联的基本理论和基本知识，培养从事海洋探测和海洋监测技术方面基础研究和应用开发的基本能力和素质。
特色教育和通才教育相得益彰，毕业生基础扎实、专业适应面宽，既可在相关方向继续深造，又有较强社会适应能力。
本专业设海洋声学技术、海洋光学与激光探测技术、海洋遥感与GIS技术三个课程模块，毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1．掌握数学、物理的基本理论和知识；2．掌握与海洋探测和海洋监测技术相关联的基本理论和基本知识，掌握海洋声学、海洋光学和激光探测、海洋遥感和地理信息系统技术的基本理论和方法，具有从事海洋探测和海洋监测技术工作的基本能力；3．掌握电子技术、计算机应用技术等方面的基本知识与技能；4．了解海洋科学、应用物理学、测控技术与仪器等相近专业的一般原理和知识；5．具有一定的实验操作、实验设计、实验结果处理及分析、论文撰写、参与学术交流的能力。
三、支撑学科本专业依托的一级学科：海洋科学类二级学科：海洋技术四、核心课程◇数学物理方法、大学物理Ⅰ、海洋学Ⅱ、信号与系统；◇海洋声学技术课程模块：声学基础、水声学原理、声学测量、海洋探测与数据处理、声学基础实验、水声专业实验；◇海洋光学与激光探测技术课程模块：光电技术、海洋光学导论、光谱学、激光原理与技术、光电技术专业实验、海洋光学专业实验；◇海洋遥感与GIS技术课程模块：数字图像处理、海洋遥感、海洋测绘、地理信息系统原理及其海洋应用、海洋遥感专业实验、海洋GIS专业实验；五、特色课程◇海洋技术概论、海洋学Ⅱ；◇海洋声学技术课程模块：水声学原理、海洋探测与数据处理、声纳信号处理、水声技术、声学海洋学、水声专业实验；◇海洋光学与激光探测技术课程模块：光电技术、光谱学、海洋光学导论、海洋遥感、海洋光学专业实验；◇海洋遥感与GIS技术课程模块：海洋遥感、地理信息系统原理及其海洋应用、海洋测绘、海洋遥感专业实验、海洋GIS专业实验；六、实践环节必修实践环节1.计算机与信息技术 64课时/2.0学分 2.大学物理实验 96课时/3.0学分3.模拟电子技术实验 48课时/1.5学分4.数字电子技术实验 48课时/1.5学分5.微机技术及应用实验 16课时/0.5学分6.创新创业教育 64课时/2.0学分7.海上实习 1周/1.0学分 8.毕业论文 10周/10.0学分◇海洋声学技术课程模块1.水声学原理 16课时/0.5学分2.海洋探测与数据处理 16课时/0.5学分3.声学基础实验 48课时/1.5学分4.水声专业实验 48课时/1.5学分◇海洋光学与激光探测技术课程模块1.海洋光学导论 16课时/0.5学分2.光电技术专业实验 48课时/1.5学分3.海洋光学专业实验 48课时/1.5学分◇海洋遥感与GIS技术课程模块1.数字图像处理 16课时/0.5学分2.海洋测绘 16课时/0.5学分3.海洋遥感专业实验 48课时/1.5学分4.海洋GIS专业实验 48课时/1.5学分选修实践环节1.数字信号处理 16课时/0.5学分2.数值计算方法 16课时/0.5学分3.C++程序设计 32课时/1.0学分4.数据结构与算法分析 32课时/1.0学分5.计算机网络管理 16课时/0.5学分6.电子技能实训 32课时/1.0学分7.电子仿真实验与设计 16课时/0.5学分 bview虚拟仪器设计 16课时/0.5学分9.海洋技术综合实习 32课时/1.0学分 10.金工实习 32课时/1.0学分11.开放实验Ⅰ 48课时/1.5学分 12.开放实验Ⅱ 32课时/1.0学分◇海洋声学技术课程模块1.声纳信号处理 8课时/0.25学分2.传感器原理与技术 32课时/1.0学分3.数字图像处理 16课时/0.5学分4.海洋测绘 16课时/0.5学分5.科技文献综述 8课时/0.25学分◇海洋光学与激光探测技术课程模块1.传感器原理与技术 32课时/1.0学分2.应用光学 16课时/0.5学分3.海洋探测与数据处理 16课时/0.5学分4.数字图像处理 16课时/0.5学分◇海洋遥感与GIS技术课程模块1.海洋探测与数据处理 16课时/0.5学分2.海洋信息可视化 16课时/0.5学分3.数据库系统 16课时/0.5学分4.虚拟现实与数字海洋 16课时/0.5学分七、学分分配八、课程设置1．公共基础教育层面2.通识教育层面通识教育层面的课程设置参见学校的通识教育课程设置一览表。
海洋遥感特点及应用
(一)海洋及海洋遥感的特点研究全球环境，脱离了占71%的海洋不行，海洋又是人类尚未开发的处女地，因而海洋遥感具有深远意义。
海洋主要是由不断运动着的海水组成。
大片的海水构成了一个庞大、完整的动力系统，.并有相当的深度。
海洋现象具有范围广、幅度大，变化速度快的特点。
常规的海上调查是通过穿航线、取样等来完成的。
海洋如此辽阔、海洋实地调查无论规模、范围、频度均受到限制。
它除了对海上航线及附近地区进行观测外，对其它大部分水域是无能为力的。
而海洋遥感却是个最重要的探测手段。
从海洋光学的角度看，给海面辐射的光源有太阳直射光和天空漫射光。
它们照射海面后约 3.5%被海面直接反射回空中，为海面反射光。
它的强度与海面性质有关（如海冰、海面粗糙度等)。
其余的光则透射到海中，大部分被海水所吸收，部分被海水中的悬浮粒所散射产生水中散射光，它与海水的混浊度相关。
衰减后的水中散射光部分到达海底形成海底反射光。
水中反射光的向上部分以及浅海条件下的海底反射光，组成水中光。
水中光、海面反射光、天空反射光以及大气散射光共同被空中探测器所接收。
其中前两者内包含有水中信息，因而可以通过高空探测水中光和海面光以获得关于浮游生物、浊水污水等的质量和数量信息，以及海面性质的有关信息。
此外，海水对不同电磁波谱段有不同的透明度，即光对海水的穿透能力受海水混浊度的影响很大。
光对不同混浊度海水的穿透能力不同。
水体对0.45-0.55微米波长的光的散射最弱，衰减系数最小，穿透能力最强。
随着水的混浊度增大，衰减系数增大，穿透能力减弱，最大穿透深度的光谱段也由蓝变绿，所以海水颜色随其混浊度强大而由蓝一绿一黄逐渐过渡。
尽管海水由于叶绿素、浑浊度或表面形态不一而具有不同的波借特征，而且不同波谱段对海水有不同的穿透力，同一波谱段对不同类型的海水有不同的穿透力，但是，海洋的光谱特征差异与陆上地表物体相比要小得多，因而所成的图象反差很低。
另外，海洋信息的获取还受到海洋环境的各种干扰因素的影响，如不同太阳入射角、不同观察高度、不同气候条件(云层影响)、不同海面条件(海面粗糙度、波浪及传播方向)、不同底质条件以及水体本身不同的生物、化学、物理因素等。
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。
海洋声、光学及海洋遥感
海洋声学
• 趋光性： • 散射或反射系数与物体的大小、介质和结构有 关，不同的物体有不同的散射频率响应。海中 存在由生物体构成的、能强烈散射声波的深海 散射层，它们遍布各大洋，往往分成几层，其 深度随昼夜和季节不同而变化，这反映了生物 的趋光性。海底底质的不均匀和不平整，也会 增加声波的散射。
海洋声学
海洋声学
• 在海洋开发中，声技术是勘探海底唯一有效的 手段，广泛应用的地震勘探仪便是声技术应用 的一例。 • 海底的界面不平整，底质内部的颗粒大小不一 ，以及分层和水千方向的不均匀性，都影响着 声波的散射和反射。 • 使用高频窄水平波束的测扫声呐，可以得出海 底凸出部分对声波的强烈散射和凹下部分的声 阴影区所构成的地貌声图。
海洋光学
• 海洋光学的发展目的与近代光学的发展密切相 关：光电子学方法是海洋光学测量的主要手段 ，激光技术的发展，例如可调谐激光、水中新 型蓝-绿激光、高时间分辨率激光技术等，已 成为海水激光光谱研究的重要手段，是发展海 洋探测激光雷达的技术基础。 • 近代光学信息处理和信息传递理论，为海洋中 光信息传递的研究及随机量的统计分析研究奠 定了基础。
海洋声学
• 理论初步： • 简介：海水由于受太阳辐射加热和风力搅拌等的影 响，其温度的垂直分布一般呈分层结构，加上压力 的影响，使海洋中的声速呈垂直分布。 • 从声速最低的地方发射的声波，由于上下层的声速 不同而发生折射，反映声波传播途径的声线，总是 弯向声速最低的地方。 • 大部分声波在海水中经过这样的往复弯曲折射，而 不与海面和海底接触，故能量损失很小，这种现象 称为声道现象，声速最低的地方称为声道轴。
海洋声学
• 初步解决： • 声学技术的广泛应用，需要更深入地研究声波 在海中的传播规律，研究温度、盐度、风浪、 海流、内波、海底类型和海中悬浮物等因素对 声波传播的影响，以便更好地获取和识别声信 号。 • 声波在深海中的传播规律，已有系统的理论， 但在浅海中传播时，由于海底和水文条件的多 变性，理论计算很困难，应用了电子计算技术 之后，一些相当复杂的浅海传播问题，已得到 初步解决。
海洋监测技术 10海洋遥感监测技术
遥感
观测物质或近地目标从紫外线到微波的某些波长的电磁发射现象
运用现代的运载工具和电子、光学仪器以主动和被动方式接受地 （水） 表或其以下一定深度处的研究对象发射或反射从紫外线到微 波的, 能通过大气的某些波段的电磁波信息, 经过加工处理, 获得研究 对象的有用信息, 达到探测目标物的整个信息的接收、传输、处理和 应用处理。
目前用于海洋研究的传感器有： ➢ 海色传感器：主要用于探测海洋表层叶绿素浓度、悬浮质浓 度、海洋初级生产力、漫射衰减系数以及其他海洋光学参数。 ➢ 红外传感器：主要用于测量海表温度。 ➢ 微波高度计：主要用于测量平均海平面高度、大地水准面、 有效波高、海面风速、表层流、重力异常、降雨指数等。 ➢ 微波散射计：主要用于测量海面10m处风场。 ➢ 合成孔径雷达：主要用于探测波浪风向谱、中尺度漩涡、海 洋内波、浅海地形、海面污染以及海表特征信息等。 ➢ 微波辐射计：主要用于测量海面温度、海面风速以及海冰水 汽含量、降雨、C海-气交换等。
传感器分类
遥感器，也称传感器，是指接收目标辐射或反射电磁波信息的 仪器。
遥感技术采用的电磁波包括可见光(visiblelight)、红外(infrared)、 微波(microwave)。 可见光谱范围在0.4—0.7μm，红外波谱在1—100μm，微波光谱 在1.8cm—6m(对应波段：0.3—100GHz)。 传感器按工作方式分为主动式(active)和被动式(passive)。
HY-1A 卫星辽东湾发现赤潮，绿色条状为赤潮区 （2002年6月15日，1、2处为赤潮）
HY-1 卫星水色扫描仪在长江口发现赤潮 遥感6/8/2通道合成实况
红色点为遥感反演得到的赤潮区
（2）遥感海上溢油监测 • 溢油事故往往造成大面积海域污染，造成严重的生态破坏，
海洋遥感 博士课程
海洋遥感博士课程
海洋遥感博士课程是针对海洋遥感技术和应用领域的高级研究课程。
海洋遥感是利用卫星、飞机等远距离传感器获取海洋信息的技术，包括海洋表面温度、海洋色彩、海洋风场等。
海洋遥感博士课程通常包括海洋遥感原理、海洋遥感数据处理与分析、海洋环境遥感监测、海洋资源遥感调查等内容。
在海洋遥感博士课程中，学生将深入学习遥感技术的原理和方法，掌握各种海洋遥感数据的获取、处理和分析技能。
课程还会涉及到海洋环境保护、海洋资源开发利用等方面的应用，培养学生在海洋科学研究、海洋资源管理、海洋环境监测等领域的能力。
海洋遥感博士课程通常会包括课程学习、科研训练和论文撰写等环节。
学生需要参与海洋遥感领域的前沿研究课题，掌握先进的海洋遥感技术和方法，具备独立开展科学研究的能力。
此外，海洋遥感博士课程还会注重学生的综合能力培养，包括科学研究能力、团队合作能力、创新能力等方面。
学生在完成课程学习和科研训练后，应能够独立进行海洋遥感领域的科学研究，具备成为海洋遥感领域专家和领军人才的潜质。
总的来说，海洋遥感博士课程旨在培养具备海洋遥感技术和应用领域的高水平科研和实践能力的专业人才，为海洋科学和海洋资源管理领域的发展做出贡献。
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海洋声学
• 传播远： • 低频声波在声道中能传播到很远的地方，例如 一千克TNT炸药的爆炸声，能在声道中传播一 万公里以上。 • 故可以利用声道的这种特性，传送失事的飞机 和船只的呼救信号，监测水下的地震、火山爆 发和海啸等。
海洋声学
• 表面声道： • 风浪的搅拌，使表层海水形成等温层。其中的静压力，使 声速随深度的增加而略有增加。等温层内自声源出发的声 线总是弯曲向上，经海面反射而向前传播，也可以传播到 较远的地方，称为表面声道。 • 在无风浪搅拌的条件下，表层海水经日光照晒，往往出现 上层的温度和声速都比下层高的情况，使声速呈负梯度的 垂直分布。在这种情况下，声波传播的曲线，总是弯曲向 下，在声能达不到的地方产生声影区。另外，如果海比较 浅，则声线会碰到海底。由于海底的反射损失大，声能衰 减很大，因此不能传播得很远。
海洋光学
• 与其他学科关系： • 海洋光学与物理海洋学的研究密切相关 。 • 测定海水的光学性质，为研究海流、上升流、海洋锋、 水团、海洋细微结构等提供了另一种有效的手段；随机 海面的光学研究，为遥测海浪方向谱建立了物理模型， 并为现场测定海浪要素提供了快速而又有效的手段。 • 海洋生物初级生产力（见海洋生物生产力）的研究和调 查，与海中辐照度的分布、海水辐射能密度分布、海中 辐射能的贮存等有直接的关系，例如辐照度为海洋初级 生产力方程的主要参数。探测海洋的光学遥感传感器的 波段、视场角和动态范围等参数，都要根据海面光谱辐 射的数据来确定（见海洋光学技术）。海洋辐射传递理 论，是水色光学遥感方法的基础。
海洋声学
• 海底的声反射和散射，主要和沉积物的分层结构 有关，也与海底表面的粗糙程度有关。若海底表 层中的声速底于其上海水中的声速,这种海底称 为低声速海底；反之，则称为高声速海底。 • 一般说来，前者的反射本领低于后者。海底的声 反射损失，一般随声波频率的增加而增加，它和 声波入射角的关系与海底类型有关，对于低声速海底；若为高声速海底，则存在 一个全反射角。
海洋光学
• 海面光辐射研究： • 主要研究日光射入海洋后，经过辐射传递过程 所产生的、由海洋表层向上的光谱辐射场。它 是光学遥感探测海洋的主要信息来源，是建立 光学海洋遥感模型的重要依据。
海洋光学
• 水中能见度： • 主要研究水中的视程和图象在水中的传输问题。 由海洋辐射传递方程出发，可导出水中对比度传 输方程和水中图象传输方程，用以研究水中的图 象系统。
海洋声学
• 在海洋开发中，声技术是勘探海底唯一有效的 手段，广泛应用的地震勘探仪便是声技术应用 的一例。 • 海底的界面不平整，底质内部的颗粒大小不一 ，以及分层和水千方向的不均匀性，都影响着 声波的散射和反射。 • 使用高频窄水平波束的测扫声呐，可以得出海 底凸出部分对声波的强烈散射和凹下部分的声 阴影区所构成的地貌声图。
海洋声学
• 初步解决： • 声学技术的广泛应用，需要更深入地研究声波 在海中的传播规律，研究温度、盐度、风浪、 海流、内波、海底类型和海中悬浮物等因素对 声波传播的影响，以便更好地获取和识别声信 号。 • 声波在深海中的传播规律，已有系统的理论， 但在浅海中传播时，由于海底和水文条件的多 变性，理论计算很困难，应用了电子计算技术 之后，一些相当复杂的浅海传播问题，已得到 初步解决。
• 强干扰： • 声波受波动海面的反射，或者穿过温度呈微观 不均匀的水团时，其信号强度和相位都会发生 起伏。海洋内波对声的传播影响很大，会引起 声波大幅度的缓慢起伏。由于海面波浪、涡流 、海洋生物发声，水下火山爆发或地震，海水 分子的热运动和航船来往等原因，使海洋中存 在噪声，它是声呐的一种强干扰。
海洋声学
• 特性： • 海底对从海水入射的声波的反射和散射，以及声 波在海底沉积物中的传播速度和衰减等特性。
海洋声学
• 海底对声波在海中的传播，特别是对声波在浅海中的 传播影响很大。 • 声波在海底沉积物中的传播速度，通常与频率没有明 显的关系。在平均粒径极小而孔隙率很大的稀薄沉积 物中的声速，接近或低于海水中的声速。在较密实的 沉积物中的声速，随粒径的增加和孔隙率的减小而单 调增加，且大于海水中的声速。在固化程度较高的沉 积层中，声波除纵波外，还有横波传播。 • 海底沉积物中的声衰减,主要由沉积物的粘滞性和摩擦 产生,与沉积物的粒径和孔隙率也有关系。在海底沉积 物中，细砂、砂质粉砂和粉砂质砂的声衰减最大。在 同一沉积物中，声衰减随声波频率的增加而增加，在 某个频率范围内，这种增加近似于线性关系。
海洋声学
• 理论初步： • 简介：海水由于受太阳辐射加热和风力搅拌等的影 响，其温度的垂直分布一般呈分层结构，加上压力 的影响，使海洋中的声速呈垂直分布。 • 从声速最低的地方发射的声波，由于上下层的声速 不同而发生折射，反映声波传播途径的声线，总是 弯向声速最低的地方。 • 大部分声波在海水中经过这样的往复弯曲折射，而 不与海面和海底接触，故能量损失很小，这种现象 称为声道现象，声速最低的地方称为声道轴。
海洋声学
• 海洋水文： • 利用海洋水文要素对声传播的影响，可以反推 海洋的特性，这是海洋声学的重要课题。海水 中的温度、盐度、压力和流速，都影响着海水 中的声速。声波在海流中传播时，顺流则声速 增加，逆流则反之。 • 利用这种现象，在两定点之间相对发出声信号 ，测量声波到达的时间差，就可以求得海水的 流速。在若干点之间进行这种测量，可以监视 海洋中的中尺度涡等现象，这是声学遥测的重 要方法，称为海洋声学层析术。
海洋声学
• 进行测量： • 海底沉积物一般都是分层的。因各层的声学特 性不同，故可以利用声学方法测定海底沉积物 的分层情况和各层中的声速。 • 常用的方法有折射法和反射法，对于较浅的沉 积层，也可以用浅地层剖面仪进行测量。
海洋声学
• 利用声学遥感技术对海底的底质进行分类的工 作，已得到迅速发展。 • 它与最新的微电子学、微计算机和换能技术结 合，广泛用于水文、地质、地貌和生物等领域 的测量，并用于水下定位、导航、通信、遥控 、遥测等各方面，在海洋调查和海洋开发中起 着重要的作用。
海洋声学
• 根据海底的声学特性，可以对海底沉积物进行 声遥测分类。 • 例如，浅地层剖面仪就是利用沉积物各层的声 学特性不同而引起的声波反射各异的特点，来 测定海底地层的分层结构。 • 声遥测方法在近代海洋工程如海港和海上钻井 采油等工程的地质勘探中，有很重要的作用。
海洋光学
• 海洋光学是研究海洋的光学性质、光在海洋中 的传播规律和运用光学技术探测海洋的科学。 它是海洋物理学的分支学科，又是光学的分支 学科。
海洋光学
• 海洋光学的发展目的与近代光学的发展密切相 关：光电子学方法是海洋光学测量的主要手段 ，激光技术的发展，例如可调谐激光、水中新 型蓝-绿激光、高时间分辨率激光技术等，已 成为海水激光光谱研究的重要手段，是发展海 洋探测激光雷达的技术基础。 • 近代光学信息处理和信息传递理论，为海洋中 光信息传递的研究及随机量的统计分析研究奠 定了基础。
海洋声学
• 由波浪产生的500～5000赫的噪声，与海面的风级 和海况有关。 • 利用此频率的噪声，可以监测海面的风级和海况。 利用海啸产生的水下噪声，可以预报海啸。 • 海洋生物发出的声音，与其种类和生活状态有关。 监听这种声音的特征以区分生物的种类，可以掌握 其生活规律，为研究渔业资源提供信息。 • 此外，有可能利用声信号控制海洋生物的活动，以 满足人类的需要。
海洋声学
• 运动情况： • 水中的悬浮体，随着水流而运动，故应用声学技术 观察这种散射体的运动，就可以了解海水的运动情 况。 • 利用这种方法，还可以观察内波的规律，了解沉积 物的搬运情况，也可以测量海水的流速。 • 此外，利用声波起伏规律来研究内波谱的方法，已 很受重视；利用深海散射层的散射频率响应，可以 进行深海生物的区系划分，其结果和一般的区系划 分一致；利用鱼类对声波的散射和反射，可以探测 鱼群和了解鱼类资源的分布。
海洋声学
• 重要的影响： • 海洋声学的实验规模较大，除依靠调查船外， 已大量采用浮标和固定岸站来完成，有些实验 因耗资过大，往往需要几个国家联合进行。 • 当前利用电子计算机，把从发射到接收声波的 过程中的波形的变化，反推声在海中传播的规 律，进而判断海洋媒质的状态，将是海洋声学 研究的一个新方向。 • 此外，现代的微电子学、微计算机、信号处理 技术和换能技术等的发展，都对海洋声学的发 展有重要的影响。
海洋声、光学及海洋遥感
海洋声学
• 概念： • 海洋声学（marine acoustics）是研究声 波在海洋中传播的规律 和利用声波探测海洋的 科学。它是海洋学和声 学的边缘学科。
海洋声学
• 研究内容： • 海洋声学的基本内容包括三方面： • ①声在海洋中的传播规律和海洋条件对声 传播的影响，主要包括不同水文条件和底质条 件下的声波传播规律，海底对声波传播的影响 ，海水对声的吸收，声波的起伏，散射和海洋 噪声等问题。 • ②利用声波探测海洋。 • ③海洋声学技术和仪器。
海洋光学
• 激光与海水的相互作用： • 主要研究激光在水中受到的散射、吸收及其所遵 循的传输过程。 • 70年代以后对海水激光荧光和海水受激拉曼散射 的研究，为激光测水深、海水的化学分析和海洋 的温度、盐度按深度的分布，打下了基础。
海洋光学
• 海洋水体的光学传递函数： • 用线性系统理论研究海洋水体对光的散射和吸 收的过程。主要研究海水点扩展函数、海水光 学传递函数与海水固有光学参数的关系。 • 它是建立海洋激光雷达方程和水中图象系统质 量分析的重要依据。
海洋光学
• 概况： • 光电子学方法是海洋光学测量的主要手段，激光技术的发 展，例如可调谐激光、水中新型蓝-绿激光、高时间分辨 率激光技术等，已成为海水激光光谱研究的重要手段，是 发展海洋探测激光雷达的技术基础。 • 基础研究中包括实验和理论两方面。实验方面主要运用现 场和实验室的测量方法进行海洋光学性质的研究。在理论 研究方面，海洋辐射传递理论是海洋光学的主要理论基础 ，从辐射传递方程出发，主要运用随机模拟方法和蒙特卡 罗法，建立各种辐射传递模型，再选择水质稳定的海区进 行海中辐射场的精确测定，研究其变化规律。