热红外辐射计和微波辐射计
第七章微波辐射计
表1：各种卫星携带的微波辐射计的名称和波段特征
卫星
Nimbus-7 & Seasat-A
美国雨云7号和海洋 卫星A
传感器
SMMR (Scanning Multi-frequency Microwave
Radiometer) [美国] 多频率扫描微波辐射计
DMSP (Defense Meteorological Satel含云中的液
态水
不同波段的微波辐射计有不同的专长和用 途
按测量目的区分，微波辐射计可分为探测 仪和成像仪:
➢ 探测仪主要应用在气象卫星上，波段多选 择在氧气和水汽吸收带和附近频率，用于 测量大气垂直温度和湿度廓线，要求大尺 度低分辨率，通常采用垂直轨道扫描方式
➢ 成像仪主要应用在海洋卫星上，波段（C、 X、K波段）频率通常较低，分辨率要求较 高，通常采用圆锥形扫描方式。
10.7 (v,h) 19.4 (v,h) 21.3 (v,h) 37.0 (v,h) 89.0 (v,h)
6.8 (v,h) 10.7全极化 18.7全极化 23.8 (v,h) 37.0全极化
350 100 200 400 1,000 3,000
75 x 43 51 x 29 27 x 16 32 x 18 14 x 8 6x4
89.0 5km 3,000
1.1K
表4：AMSR Characteristics
Frequency(GHz)
6.9 10.65 18.7 23.8 36.5 89.0 50.3 52.8
Ground Resolution
50km
25km
15km
Bandwidth (MHz)
350 100 200 400 1,000
《现代通信网》综合练习题答案
西安邮电学院高等函授《现代通信网》综合练习题答案（适用二年级通信工程专升本、五年级通信工程本科）一、问答题1、 现代通信网由业务网和支撑网两大部分构成。
前者包括接入网、交换网和传输网三部分，构成用户信息网；后者包括信令网、同步网和管理网三部分，保证业务网的正常高效运行。
2、 通信网由硬件和软件两大部分构成，其中硬件设备的构成要素是终端设备、传输设备和交换设备。
3、 狭义信道与广义信道的区别是前者仅指传输媒质，而后者除了传输媒质外还包括相应的传输设备。
4、 高效路由与低呼损路由的主要区别是前者无呼损要求，后者呼损要求为小于或等于1%。
5、 描述电话网接续质量的指标有两个，即呼损和时延。
6、通信网的连通度（α）、结合度（β）和抗毁度（n m 2）之间的关系为：n m 2≤≤βα。
7、 ISDN 用户网络—接口的信道类型有三类：B 信道、D 信道和H 信道。
它们的速率分别是：B 信道64kb/s ，D 信道16kb/s 或64kb/s ，H 信道有三种速率：H0信道384kb/s ，H11信道1536kb/s ，H12信道1920kb/s 。
8、 SDH 传输网的基本网元有终端复用器（TM ）、分叉复用器（ADM ）和数字交叉连接设备（SD XC ）。
9、 ISDN 用户线上最多能连接8个用户终端；允许同时工作的用户终端有3个。
10、 ISDN 与PSTN 互通时需解决信令系统之间的转换与互通。
对于局间信令，ISDN 使用的是No.7信令的ISUP ；PSTN 使用的是中国1号信令或No.7信令的TUP ，两者需要转换与互通。
对于用户线信令，ISDN 使用的是1号数字信令（DSS1）；PSTN 使用的是带内模拟用户线信令，如D TMF 等信令，两者也需要转换与互通。
11、 ISDN 具有7个主要功能：本地连接功能，64kb/s 电路交换功能，64kb/s 专线功能，中高速电路交换功能，中高速专线功能，分组交换功能，公共信道信令功能。
微波辐射计应用场合与任务
目录1微波辐射计应用场合与任务 (2)2微波辐射计组成与关键技术 (3)3微波辐射计研究热点与趋势（星载微波辐射计） (7)4关于微波辐射计发展的思考建议 (9)参考文献 (10)微波辐射计（英语：microwave radiometer，缩写为“MWR”）也称为“微波辐射仪”，是一种用于测量亚毫米级到厘米级波长（频率约为1-1000GHz）的电磁波（微波）的辐射计。
微波辐射仪能接收大气中的某些成分在一定频率上强烈辐射的微波，经过一定的转换方法，得到大气在垂直和水平方向上的气象要素分布，并且还可以探测到云状、云高以及目力无法观测到的晴空湍流。
此仪器携带方便，可增加探空网在时间和空间上的密度，能观测到大气的连续变化，不致漏掉范围较小但变化剧烈的天气系统。
微波辐射计是一款被动式微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。
但相对于可见光和红外遥感器而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。
可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。
微波辐射计主要用于中小尺度天气现象，如暴风雨、闪电、强降雨、雾、冰冻及边界层紊流。
对于短时间内生成或消散的中小尺度天气灾害，虽然只是地区性的，但部分事件危害性较大。
在目前中尺度天气现象监测过程中，探空气球和天气雷达是常用的手段。
探空气球会受到使用时间和空间的限制；天气雷达资料基本局限于降雨过程无降水时的欠缺；在离地面5公里范围内卫星遥感数据存在较大的误差。
被动式地基微波辐射计的出现，填补上述研究方法监测方面的空白，是其有效的补充手段。
微波辐射具有独立工作能力，能在几乎各种环境条件工作，非常适合于自动天气站。
用于反演完整的大气廓线，反演数据和原始数据全部保存。
提供完备的顾客定制或全球标准算法。
主要应用如下：对流层剖面的温度、湿度和液态水，天气和气候模型研究，卫星追踪（GPS，伽利略）湿/干延迟和湿度廓线，临近预报大气稳定性（灾害性天气检测），温度反演检测、雾、空气污染，绝对校准云雷达，湿/干延迟改正VLBI技术。
遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势
遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势一、引言土壤水分是农业生产中的关键因素之一，对作物的生长发育和产量具有重要影响。
传统的土壤水分监测方法需要大量人力物力，并且时间成本高，难以满足大范围、高精度、快速获取土壤水分信息的需求。
遥感技术手段在土壤水分监测中具有很大的应用潜力，近年来得到了广泛关注和研究。
二、遥感技术手段在土壤水分监测中的应用现状1. 遥感技术手段介绍遥感技术是指利用卫星、飞机等遥感平台获取地球表面信息并进行处理与应用的技术手段。
它具有覆盖面广、周期短、数据获取快捷等优点，可以实现对大范围地区进行全天候连续观测和监测。
2. 遥感技术在土壤水分监测中的应用（1）微波辐射计法微波辐射计法是通过卫星或飞机上安装的微波辐射计对地球表面进行微波辐射探测，并根据反射率与土壤水分含量之间的关系进行土壤水分监测。
该方法具有快速、高效、准确的优点，但对观测条件较为苛刻，需要较高的技术门槛和设备投入。
（2）热红外遥感法热红外遥感法是通过卫星或飞机上安装的热红外传感器对地球表面进行热辐射探测，并根据土壤温度与水分含量之间的关系进行土壤水分监测。
该方法具有操作简单、成本低廉等优点，但受气象条件影响较大。
（3）多光谱遥感法多光谱遥感法是通过卫星或飞机上安装的多光谱传感器对地球表面进行多波段光谱探测，并根据不同波段反射率与土壤水分含量之间的关系进行土壤水分监测。
该方法可以获取更为详细的土地信息，但需要较高的技术门槛和数据处理能力。
三、遥感技术手段在土壤水分监测中的发展趋势1. 多源数据融合随着卫星数量增多和遥感技术不断进步，多种遥感数据可以被获取。
将多种遥感数据进行融合，可以提高监测精度和准确性。
2. 机器学习算法机器学习算法可以通过训练数据自主学习土壤水分与遥感特征之间的关系，并快速准确地进行土壤水分监测。
3. 智能化应用智能化应用可以实现对土壤水分信息的实时监测和预警，为农业生产提供更加精细化、个性化的服务。
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。
微波遥感2
主要内容 • • • • 简介 天线 被动微波传感器 主动微波传感器
2.1 简介
In the microwave region the wavelength is often similar to that of major scatterers in the medium, and we can make physical models for their interactions. This helps in the understanding of the interactions and means that we are not primarily dependent on statistical aspects, which is often the case in the optical regime. This is the reason why models for electromagnetic waves and medium interactions are so important for microwave remote sensing.
350 100 200 400 1,000 3,000
75 x 43 51 x 29 27 x 16 32 x 18 14 x 8 6x4
JERS-1 日本
TMI (TRMM Microwave Imager) 热带降雨测量任务（Tropical Rainfall Measuring Mission）微波成像仪 WindSat
• 微波辐射计在海洋卫星上用来遥感海表面温度、海表面风速和风向
（sea surface wind vector）、海面上空水汽含量、降水率（total
column precipitable water vapor）等，在飞机上用来遥感海表面温度、 海表面盐度（sea surface salinity）等。
海洋卫星应用考核试卷
11.海洋卫星可以用于监测以下哪个环境参数？（）
A.大气湿度
B.水质污染
C.土壤湿度
D.森林火灾
12.以下哪个国家较早开展海洋卫星研究？（）
A.美国
B.俄罗斯
C.法国
D.日本
13.海洋卫星数据在渔业资源管理中的主要作用是什么？（）
A.监测鱼群分布
B.预报渔场环境
C.指导渔业捕捞
D.以上都是
1.海洋卫星按其应用的海洋环境类型，主要分为________和________两大类。
2.我国第一颗海洋卫星HY-1A的发射时间是________年。
3.海洋卫星的主要载荷之一是________，它能够探测海面温度等参数。
4.________是利用海洋卫星进行海洋监测的一种技术，可以获取海洋表面及次表层的物理和化学信息。
2. ABC
3. ABC
4. ABC
5. ABC
6. ABC
7. ABCD
8. ABCD
9. ABCD
10. ABCD
11. D
12. ABCD
13. ABCD
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
17. ABCD
18. ABCD
19. ABCD
20. ABCD
三、填空题
1.海洋动力环境卫星海洋水色卫星
A.载波接收机
B.信号处理器
C.高频发射机
D.地面接收站
10.海洋卫星可以用于监测以下哪些海洋现象？（）
A.海平面变化
B.海洋锋面
C.洋流
D.海底地震
11.以下哪些技术对提高海洋卫星遥感数据质量至关重要？（）
A.高分辨率成像技术
使用卫星遥感技术进行地表温度监测的方法
使用卫星遥感技术进行地表温度监测的方法地表温度是指地球表面的温度，它对于气候研究、环境监测以及农业生产等领域都具有重要的意义。
然而，传统的地表温度观测方法往往受制于地理位置、时间限制等因素，无法实时、全面地获取地表温度信息。
而随着卫星遥感技术的发展，使用卫星数据进行地表温度监测成为一种越来越被广泛采用的方法。
在使用卫星遥感技术进行地表温度监测时，首先需要选择合适的卫星传感器。
目前，常用的卫星传感器有热红外辐射计（TIR），它可以测量地表的热辐射能量，进而反推出地表温度。
还有微波辐射计（MW），它是通过测量地表微波辐射的强度来推导地表温度的。
同时，还可以利用可见光传感器（VIS）和红外传感器（IR）获取地表反射率和亮温等信息，进一步加以分析。
其次，在卫星遥感技术中，对于地表温度的监测常采用亮温法和辐射平衡法这两种方法。
亮温法是根据地表的亮温值来计算出地表温度的一种常用方法。
通过卫星传感器测量得到的地表亮温值可以反映地表散热能力，从而推算出地表的温度分布。
而辐射平衡法则是通过建立地表辐射收支平衡方程来计算地表温度的一种方法。
它主要是基于能量平衡原理，将地表的辐射能量、传导能量以及对流能量等各种能量进行计算，最终得到地表温度。
接下来，卫星遥感技术还可以利用多时相数据进行地表温度监测。
通过收集一段时间内的卫星遥感数据，可以获得不同时间点上的地表温度分布情况。
通过对这些时间序列数据进行分析，可以有效监测地表温度的变化趋势，如季节变化、日变化以及长期变化等。
这种方法不仅可以提供更加全面的地表温度信息，还可以帮助深入理解地表温度变化的影响因素。
同时，卫星遥感技术还可以结合地理信息系统（GIS）进行地表温度监测。
通过将卫星遥感数据与地理坐标信息相结合，可以对地表温度进行可视化展示和空间分析。
例如，可以绘制出地表温度分布图，以直观形式展示地表温度的空间变化情况。
同时，还可以与其他地理数据进行叠加分析，寻找地表温度与其他环境因素的相关性。
测微波辐射
测微波辐射
微波辐射是指电磁波频谱中的一种辐射，其波长介于射频电磁辐射和红外线之间，约为1毫米到1米之间。
微波辐射常用于通信、雷达、烹饪等领域，但高强度的微波辐射也可能对人体健康产生不良影响。
因此，测量微波辐射的强度对于保护人体健康至关重要。
测量微波辐射的强度需要使用专门的仪器，称为微波辐射计。
微波辐射计通常采用电场或热量测量的方法来测量微波辐射的强度。
电场测量方法利用感应电场的方法来测量微波辐射，而热量测量方法则是利用微波辐射对物体产生的热量进行测量。
要正确测量微波辐射的强度，需要注意以下几点。
首先，要选择合适的微波辐射计来进行测量。
不同的微波辐射计适用于不同频率范围和辐射强度的测量。
其次，要确保测量环境的条件符合标准。
微波辐射计的测量结果可能会受到近邻电子设备、建筑物等因素的影响，因此测量时应尽量消除这些干扰。
此外，还需要确保微波辐射计的使用方法正确，以获得准确和可靠的测量结果。
测量微波辐射的结果通常使用单位“瓦特/平方米”(W/m²)或“毫
瓦特/平方厘米”(mW/cm²)来表示。
根据不同的标准和指南，对于不同用途的区域，对微波辐射的允许强度有不同的限制。
一般来说，对于居民区、办公区等人口密集场所，微波辐射的限制较低，以确保人体健康不受到不良影响。
总之，测量微波辐射的强度是保护人体健康的重要措施之一。
通过选择合适的微波辐射计，确保测量环境符合标准，以及正确使用测量仪器，可以获得准确和可靠的测量结果。
这将有助于保护人体免受微波辐射的潜在危害。
热红外相机原理
热红外相机原理
热红外相机是一种能够捕捉和显示物体辐射热能的相机。
其原理是基于热红外辐射能力的差异。
物体在温度超过绝对零度时都会发射热辐射，而热红外相机专门用于捕捉这种热辐射。
热红外相机主要通过以下几个步骤来工作：
1. 接收热辐射：热红外相机使用一种称为热电偶或微波辐射计（bolometer）的传感器来接收热辐射。
这些传感器能够根据
热量的能量水平产生电信号。
2. 信号放大：从热电偶或微波辐射计传感器接收到的电信号被放大，以便能够更好地处理和分析。
3. 信号处理和分析：放大后的信号被送入一个电路板，电路板上的处理和分析器会将信号转换为可视的图像。
4. 图像显示：最后，转换后的信号被传送到显示屏上，形成一个可见的图像。
图像的颜色代表了物体的不同温度，通常采用彩色显示，例如热红外相机图像中比较热的区域呈现红色或白色，而较冷的区域呈现蓝色或黑色。
总之，热红外相机利用物体的热辐射能力来捕捉、放大和分析，最终生成一个可见的热红外图像，从而实现了非接触式的温度测量和热能检测。
热红外相机因此在许多领域，如医学、建筑、军事等具有广泛应用。
卫星海洋学试题[最终版]
![卫星海洋学试题[最终版]](https://img.taocdn.com/s3/m/3ec99cd4ed630b1c58eeb519.png)
问答题§11.1 复习题〔Questions for Review 〕第一套复习题1．请将以下电磁波按频率由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、红光、蓝光、绿光、紫外光、黄光、黄绿光、近红外、远红外、无线电波。
2．什么波长范围的电磁波称为可见光？其对应的频率范围是什么？3．菲涅耳反射率与发射率有何关系？与吸收率、透射率的关系？推导顶用了什么定律？举出两个例子a〕在海水可见光红外波段情况下b〕在海水微波波段情况下菲涅耳反射系数和反射率的数值。
4．写出德拜方程的表达式。
为什么L 波段的微波辐射计适于测海外表盐度？相对电容率的变化通过什么公式导致辐射计接收到的亮温etTs 也随之变化？5．写出普朗克定律的表达式，解释公式中呈现的每一个物理量和常数，并由此推导瑞利—金斯定律。
这两个定律别离适用于红外、可见光、微波波段三个波段中哪些波段的辐射度计算？6．简要阐述米氏散射和瑞利散射的适用条件。
大气层空气分子的散射属于那一种？气溶胶散射对可见光、红外和微波〔例如 5.3GHz〕波段各属于那一种？指出气溶胶粒径的主要分布范围和 5.3GHz微波波长。
7．别离写出兰伯—比尔定律的微分和积分形式，并指出衰减系数与复折射率的关系。
8．写出水色遥感大气校正的最根本方程，并介绍各项的物理意义。
指出在440 纳米和清洁水条件下，各项对卫星信号的奉献占多少？SeaWiFs为例，利10. 画出典型的一类水体叶绿素的离水辐射的光谱曲线图。
以用那两个波段〔用中心波长暗示〕的离水辐亮度的比值可以反演叶绿素浓度？该方法通常又叫什么名字？11. 别离写出镜面反射和布喇格共振理论计算尺度化雷达后向散射截面σ0 的公式。
二者通过什么函数与风速相联系？12. 解释概念：Range，Geoid，Topography，Dynamic height ，Geoid Undulation ，Reference Ellipsoid 。
大地水准面起伏主要是由什么原因引起〔答复一个最主要原因〕？其变化的范围是什么？海面地形是由什么原因引起〔答复三个最主要原因〕？其变化的范围是什么？13. 卫星到海面距离如何测得？Topex/Poseidon 测量海平面高度的精度精度可达多少？海面到地心的距离如何计算？海面地形异常可用什么公式计算？14. 写出合成孔径雷达的纵向距离分辨率。
红外和微波辐射计反演海表面温度的比较
面温 度 的遥感 监测 中 ，红外辐 射 计和微 波辐 射计 的遥 感精 度 受到 多种 因素影 响 。传感 器本 身 的噪音 、算 法反 演精度 、传 感器 分辨 率 、
搭载 卫星 的 全球 覆盖 率 等 自身 因 素使辐 射 计的 探测 资料 产 生差别 ；大气 状况 、海面风 速 、测 量海 洋不 同 深度海 水 的表 征温 度等 外 界
的辐 亮度 Ｌ Ｌｃ ， ， 。依据 普 朗克 黑体辐 射 定律 ，可 以 由辐 亮度 Ｌ Ｌｃ （ Ｏｐ ＢＡＫ（ Ｔ） ＢＡＫ ，ｒＴ）计 算海表 面温 度 。 ，， 实 际上 ，海 表面 温度 的反 演通 常使 用经验 方法 ，特别 是多通 道统 计算 法 。这 样 ，不但可 以回避海 水 的红外
遥感监测在海面的地面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地面分辨率12而当云的覆盖阻挡了可见光波段电磁波的透过时能够穿透云层的微波遥感又可弥补红外传感器的数据资料不足35
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第 ２ 卷 ６
第 ５ 期
海
率Ｉ引 ｌ ，而当云的覆盖阻挡 了可见光波段电磁波 的透过时能够穿透云层的微波遥感又可弥补红外传感器的 ・ 数据资料不足Ｌ Ｊ ３ 。由于卫星遥感能够获取长时间、 大范围、 近实时和近同步的监测资料 ，在海洋监测和研 究 中正在 发挥越 来越 大 的作用 。
１ 海 表 面温 度 的测 量 原理
１１ 红 外辐射 计测 量海 表面 温度 的原 理 ． 与 红外 波段 有关 的辐射 计种 类很 多 ，一般 可分 作两类 ：可 见光 和近 红外辐 射 计和热 红 外辐射 计 。可见 光和近 红外辐 射 计 的应 用 最广 ，它又 可分 为 宽带辐射 计和 窄 带辐 射计两 种 。例如 ，我 国 “ 云一 号 ”气 象 风 卫 星 装载 的多通 道 功 能可 见 光和 红 外 扫描 辐 射 计 ＭＶ Ｓ 和 美 国 ＮＯ ＩＲ ＡＡ 气 象 卫星 装 载 的改进 型 甚高 分 辨 率辐射 计 Ａ ＶＨＲ 都 属于 宽带辐 射 计 。可见 光和 红外波 段 的窄 带辐射 计 一般装 载在 水 色卫星 上 ，例如 ， Ｒ 我 国 “ 洋一 号 ”水色 卫星 装 载 了中 国水色 和温 度传 感器 Ｃ Ｔ ，美 国宇航 局卫星 Ｓ ａｔ 海 ＯＣ Ｓ ｅＳａ 载 了宽视 ｒ装 场海 洋观 测传 感器 Ｓａ Ｆ ，美 国宇 航局 卫星 Ｅ ＳＡＭ （ ｅｒ ）和 Ｅ ．Ｍ （ ｑ ａ ｅＷｉＳ Ｏ． Ｔｒａ ＯＳＰ Ａ ｕ ）装 载 了中等 分辨率 成像 光谱 仪 ＭＯ Ｉ 。 Ｄ Ｓ 根 据基 尔霍 夫 定律 ，海面 发射 的辐 亮度 可表 达为
热红外辐射计和微波辐射计
3.风速风向（平静海面和粗糙海面的发 射率模型）
3.热红外辐射计
3.1 分类与特点 可见光和近红外辐射计（6000K）
红外辐射计 热红外辐射计（300K）
可见光与近红外信号强
热红外信号波长大，易衍射，不易受烟尘、雾、 气溶胶的影响
89.0 5km 3,000
1.1K
AMSR-E观测的全球海表面温度
微波辐射计
微波辐射计
4.2微波波段辐射传输方程
辐射传输方程的微分形式
dL(z) dz
LB
(z)kab
L(z)kab
L（z）是在位置z处的辐亮度； kab是在传输路径上介质的吸收系数； L（z）kab是因大气中吸收气体的吸收而衰减的辐亮度； LB（z）是与吸收气体温度相同的黑体发射的辐亮度
代入 L(T、l) （e T、l）LB (T、l)
得：
TB eTSST TB : 海面亮温（Brightness Temperature) TSST : 海面真实温度（Sea Surface Temperature)
基本原理
TB eTSST 发射率e( , f , ,Ts , Ss ,U10,)
0.9 0.8
30℃ 0.7 0.6 0.5
实线--35‰ 盐水 虚线--纯水
30℃
0℃
ρ
H,V
0.4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 频率f (GHz)
微波辐射计
微波测量海表面盐度： 首选辐射计频率是L波段1.4GHz 首选极化状态是垂直极化 首选观测角是0～10度 在此条件下，天线探测的亮温几乎不受海面风速 和海浪的影响
主动式遥感知识点整理
主动式遥感知识点整理●微波遥感物理基础●Passtive Remote Sensing & Active Remote Sensing●主动遥感●传感器主动发射一定电磁能量并接受目标的后向散射信号●雷达、SAR、InSAR、LiDAR●被动遥感●传感器不向目标发射电磁波，仅被动地接受目标物的自身发射和对自然辐射的反射能量●微波辐射计、可见光相机、热红外相机●云层雾霾遮蔽影响严重●微波●定义：波长在1毫米到1米之间的电磁波●波段顺序●依次递减，普鲁士蔡徐坤坤卡●定律：●普朗克辐射定律：热辐射理论最基本定律，黑体辐射的辐射出射度（M），与温度（T）和波长（λ）的关系。
●斯玻定律：任一物体辐射能量的大小是物体温度的函数。
黑体总辐射能量随温度增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。
●维恩位移定律：随着黑体温度的增加，其产生的热辐射的峰值频率将变得更高（波长更小）●自然界所有物体●都可以发射和吸收微波●发射的微波能量较弱，等效亮度温度衡量●等效亮度温度是观测物体电磁辐射强度的度量值●特点：●波长较长的微波可以穿透大气层，云雾、干沙土等，但是不能穿透强降雨●影响目标和微波相互作用是物体的物理、结构特性，而不是颜色●关于波●相位：一次循环中所处的位置●极化：●纵波震荡方向和波的传播方向相同（声波）●横波震荡方向垂直于波的传播方向（电磁波）●极化是横波的特性！！●水平、垂直表明在直线进行震荡；此外还有圆极化和椭圆极化●非极化光可向极化光转换（偏振、反射折射散射）●干涉：波的叠加●相干性：具有不随时间变化的相位差●初始相位、频率相同时叠加：干涉增强●频率相同，初始相位相差半波长：反射干涉（相消或干涉条纹）●微波与离散目标的相互作用●衍射●波在穿过狭窄缝隙、小孔之类的障碍物后发生不同程度的弯散传播，即会偏离原来直线传播，波长与障碍物尺寸相当或大于时明显●重要性：用来收集雷达回波以供检测的单元是孔径，发射和接受波会被衍射扭曲；许多目标尺寸与微波波长相当●散射●目标对入射电磁能量的转向●分类：●瑞利散射（小于入射光波长）●米散射（接近或大于）●体散射（某些条件下，雪冰植被等都可以看成散射体）；离散目标和分布式目标●重要性：●微波雷达中对后向散射，即散射方向与入射方向相反更感兴趣●感兴趣目标的回波有可能会散射进入视场，也可能出视场●表面散射和体散射●思考：●蓝色天空、夕阳如血？●·天空颜色实际上是大气层中的气体分子将太阳光散射到了人眼●太阳光中的蓝色光与其他色光相比受到大气中的气体分子的散射作用更加明显（瑞利散射）●波长较短的蓝、紫光经过厚的大气层的重重散射，能到达我们眼中的所剩无几，剩下受到散射比较弱的红光●微波穿透云雨土，可见光不行？●因为微波波长适中，通常是微米量级的。
卫星概况
地球资源卫星数据一、Landsat卫星1.卫星概况美国NASA的陆地卫星(Landsat)计划(1975年前称为地球资源技术卫星—ERTS )，从1972年7月23日以来，已发射8颗（第6颗发射失败）。
目前Landsat1—4均相继失效，Landsat 5仍在超期运行（从1984年3月1日发射至今）。
Landsat7于1999年4月15日发射升空。
Landsat8于2013年2月11日发射升空，经过100天测试运行后开始获取影像。
ndsat卫星参数：陆地卫星的轨道设计为与太阳同步的近极地圆形轨道，以确保北半球中纬度地区获得中等太阳高度角(25°一30°)的上午成像，而且卫星以同一地方时、同一方向通过同一地点．保证遥感观测条件的基本一致，利于图像的对比。
如Landsat4、5轨道高度705km．轨道倾角98.2°，卫星由北向南运行，地球自西向东旋转，卫星每天绕地球14．5圈，每天在赤道西移159km，每16天重复覆盖一次，穿过赤道的地方时为9点45分，覆盖地球范围N81°—S81．5°。
ndsat卫星的传感器：(1) MSS：多光谱扫描仪，5个波段。
(2) TM ：主题绘图仪，7个波段。
(3) ETM+：增强主题绘图仪，8个波段.(4) OLI：陆地成像仪，9个波段.(5) TIRS：热红外传感器，2个波段.4. landsat数据系列4.各传感器的波谱分辨率(1)MSS传感器的波谱分辨率：(2)TM传感器的波谱分辨率：(3)ETM+传感器的波谱分辨率：(4)OLI传感器的波谱分辨率：(5)TIRS传感器的波谱分辨率：二、Spot卫星数据1. Spot卫星概况SPOT系列卫星是法国空间研究中心，（CNES）研制的一种地球观测卫星系统，至今已发射SPOT卫星1-6号，1986年已来，SPOT已经接受、存档超过7百万幅全球卫星数据，提供了准确、丰富、可靠、动态的地理信息源，满足了制图、农业、林业、土地利用、水利、国防、环保地质勘探等多个应用领域不断变化的需要。
遥感传感器的分类及应用
遥感传感器的分类及应用遥感传感器是遥感技术实现的关键设备，通过感知地球表面物体的辐射信息，将其转化为电信号，再经过信号处理和解译，获取地球表面物体的信息。
根据传感器获取的波段不同，遥感传感器可分为光学传感器、热红外传感器、微波传感器和辐射计传感器等。
下面将对这些传感器的分类和应用进行详细介绍。
1. 光学传感器：光学传感器是利用可见光、红外线和紫外线等电磁波进行观测的遥感传感器。
根据波长的不同，光学传感器可分为几何光学传感器和光谱光学传感器两类。
- 几何光学传感器：主要用于获取地表物体的几何信息，如高程、表面形态、形状等，常见的传感器有激光扫描仪、全球定位系统（GPS）等。
- 光谱光学传感器：通过感知不同波段的辐射能量，获取地表物体的光谱特征和反射率，常见的传感器有光电成像仪、多光谱仪、高光谱仪等。
光学传感器在土地利用、环境监测、农业生产、城市规划等领域具有广泛应用。
例如，农业生产中，利用多光谱仪对作物进行光谱测量，可以实现作物的生长监测、病虫害预警和施肥调控。
2. 热红外传感器：热红外传感器是使用地物自身辐射的热红外波段信息进行探测的遥感传感器，主要用于获取物体的温度信息和热特性。
常见的传感器有热像仪和红外测温仪等。
热红外传感器广泛应用于军事侦察、夜视系统、火灾监测、温室气体排放检测等领域。
例如，在环境监测中，利用热像仪可以检测热污染源，指导环境管理和污染治理。
3. 微波传感器：微波传感器利用地物对微波辐射的响应进行探测，主要用于获取地物的微波反射、散射和辐射特性。
根据工作波段的不同，微波传感器可分为多频雷达、合成孔径雷达（SAR）和微波亮温计等。
微波传感器广泛应用于地貌地貌、冰雪覆盖、测风雷达、大气科学等领域。
例如，在气象预测中，利用微波辐射计可以获取大气温度、湿度和降水等气象要素。
4. 辐射计传感器：辐射计传感器主要用于测量地球表面辐射通量，例如太阳辐射、热辐射、长波辐射等。
常见的传感器有太阳辐射计、红外辐射计和长波辐射计等。
智慧树答案海洋遥感知到课后答案章节测试2022年
第一章1.卫星海洋遥感的英文名称是Satellite-Oceanic Remote Sensing（）答案:对2.中国海洋卫星数据服务系统有海洋水色卫星数据，高分卫星数据。
（）答案:对3.欧洲空间局ESA的英文全称是European Space Agency（）答案:对4.在遥远距离通过放置在卫星平台上的传感器对海洋以电磁波探测方式获取海洋的有关信息，这个过程称为卫星海洋遥感。
（）答案:对5.卫星海洋学，是利用卫星遥感技术观测和研究海洋的一门分支学科。
它兴起于20世纪70年代，它是卫星技术、遥感技术、光电子技术、信息科学与海洋科学相结合的产物。
（）答案:对第二章1.可见光波段（visible light）的波长为（）。
答案:0.4～0.7μm2.近红外波长范围为（）答案:1.3～3μm3.遥感记录信息的表现形式可分为图像和非图像方式。
（）答案:对4.NOAA/ TIROS卫星载有的可用于海洋研究的传感器。
属于可见光和红外波段辐射计。
（）答案:对5.哪一年我国发射了第一颗气象卫星，即“风云一号”（FY-1A）太阳同步极轨气象卫星象卫星（）答案:1988第三章D相机在星下点的空间分辨率为19. 5 m，扫描幅宽为113 km，在可见光和近红外光谱范围内有4个波段和1个全色波段，它具有侧视功能，侧视范围为+-320，并带有内定标系统。
（）答案:对ndsat 8 是美国陆地卫星计划（Landsat）的第八颗卫星，2013年2月11号发射成功。
（）答案:对ndsat-8 OLI包括9个波段，空间分辨率为30米，包括一个10米的全色波段，成像宽幅为185x185km。
（）答案:错4.近红外波段图像用于绘制地图、国土资源普查、灾害监测、水系、城市规划、测量耕地、森林覆盖面积和地面植被分析;（）答案:错5.中巴地球资源卫星CBERS-01星和02星分别于1999年和2003年发射这两颗星是我国的第一代数字传输型地球资源卫星。
第四章海洋表面温度遥感-海洋遥感
2.微波辐射计海温测量的原理
（2）对微波辐射计测量结果产生影响的量及其计算
a. 天线的视在温度TAP
T 传感器
也称为表观温度，表示 入射到天线上的能量，不 仅包括地物的辐射，而且 包括大气的影响。应包括 主瓣和旁瓣的贡献之和。 T d
Tu
T sky
t
大气
Ts
e
海表
2020/7/25
T A P est ( T 1 e )T d t ( 1 e )t2 T sk T yu
2020/7/25
4.2 微波辐射计海表温度反演
2.微波辐射计海温测量的原理
（1）微波辐射计测量的亮度温度Ta
Sensor T0
T aTA(1)T0
2020/7/25
η为天线的辐射效率， TA 为天线的亮度温度， T0 为天线的物理温度。
区分几个参数 的不同意义
Ta,T0,TA,TAP
4.2 微波辐射计海表温度反演
测量精度与分辨 在无云区进行，需
缺点 率较低，对表面粗 进行精确的大气校正。
糙度和降雨敏感；
2020/7/25
4.2 微波辐射计海表温度反演
1.测量的原理基础
（1）海洋中各种参数的适合观测频段
海表温度：7GHz附近； 水汽影响：21GHz附近； 粗糙度影响：11GHz附近； 降雨影响：18GHz附近； 云影响：37GHz附近
4.2 微波辐射计海表温度反演
2.微波辐射计海温测量的原理
（2）对微波辐射计测量结果产生影响的量及其计算
b. 天线的亮度温度TA
即天线的辐射测量温度，应表示为主瓣贡献的 有效视在温度与旁瓣贡献的有效视在温度之和。
T Aam T M L(1am )T SL
测绘技术中的大气成像技术分享
测绘技术中的大气成像技术分享从古至今，人类对于地球的探索与认知一直是一个持续不断的过程。
随着科技的发展和人类对于地球环境的需求，测绘技术应运而生。
测绘技术是一门用来测量、描述和记录地球表面特征的学科，它在绘制地图、设计基础设施、城市规划等方面发挥着至关重要的作用。
而大气成像技术则是测绘技术中的一种重要方法，它可以在测绘的过程中提供准确的大气信息，从而使得测绘结果更加精确和可靠。
大气成像技术可以被广泛应用于多个领域，其中最为常见的就是气象预报和环境监测。
在气象预报方面，大气成像技术可以通过测量大气中的水汽含量、温度分布、云层覆盖等参数，来预测未来的天气情况。
这对于减少自然灾害的影响和优化农田灌溉等决策具有重要意义。
而在环境监测方面，大气成像技术可以帮助我们对大气污染物的排放和扩散过程进行实时监测，从而及时采取控制措施，保护生态环境。
大气成像技术的实现主要依赖于遥感技术。
遥感技术是一种通过无需直接接触目标，通过对目标所辐射的电磁波进行接收和分析，来获取目标特征和信息的技术。
在大气成像技术中，遥感技术可以通过接收大气中不同波段的辐射信息，从而获取到大气的光学和热力学参数。
具体来说，大气成像技术通过接收红外和可见光波段的辐射信息，来获取大气中的云层分布和温度分布；而通过接收微波波段的辐射信息，可以获取大气中的水汽含量。
大气成像技术的应用离不开精确的测量工具和仪器。
目前，常用的大气成像仪器主要包括红外辐射计、微波辐射计和光学测量仪器等。
红外辐射计是一种通过测量目标表面发射的红外辐射来获取目标的表面温度和辐射热力学特性的仪器。
微波辐射计则是一种通过测量目标所发射或反射的微波辐射，来获取目标的辐射特性和传输特性的仪器。
光学测量仪器主要用于测量可见光波段的辐射信息，例如通过摄像机获取云层的分布和形状等信息。
尽管大气成像技术在测绘领域的应用非常广泛，但是仍然面临一些挑战和限制。
首先，大气成像技术受到天气状况的影响较大。
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热红外辐射计
3.2 热红外辐射计对海表面温度的遥感
海表面温度反演依据普朗克黑体辐射定 律计算
L (l ) ? 2hc2l ?5
1
hc
e kl TB ? 1
e设定为接近 1的经验常数
TB ? eTSST
影响因素 1）大气的影响
多通道海表面温度（ MCSST）算法
热红外辐射计
在大气层中的不同大气成分的吸收率
? ( l , T ) ? ? ( l , T ) = 1 不透明材料
2.2热辐射，基尔霍夫定律
基本原理
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的 电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发 而发射电磁波的现象称为 热辐射
T<800K 红外光 T>800K 可见光
基本原理
基尔霍夫定律（黑体辐射定律）
2.基本原理
2.1 吸收率与反射率
物体接受辐射 — W入射 ? W反 ? W吸 ? W透
?
?
总吸收率 = 吸收总能量 ? ? (T )
入射总能量
t
总反射率 = 反射总能量 ? ? (T ) 入射总能量
单色吸收率 单色反射率
? ( l , T ) （ 波长l 附近） ? ( l , T ) （ 波长l 附近）
热红外辐射计
（2）：3.7~4.1μm(20 ，22和23通道)
SSTi ? a ? b ?Ti
Ti代表MODIS通道20、22 和23中的任意一个 单通道线性大气校正算法（ linear single band atmospheric correction algorithm ）
热红外辐射计
多通道SST算法 （MCSST：Multi-Channel SST algorithm ）
热红外辐射计和微波辐射计
主要内容
一、辐射计简介
二、基本原理
海表面温度的观测
三、热红外辐射计 反演温度的算法
海洋学的应用
四、微波辐射计
简介 传输方程 海面发射率模型和算法
五、D－矩阵法反演海表面温度和风速
六、雷达
七、风浪的方向谱
1.辐射计简介
1.1什么是辐射计
辐射计（radiometer ）是一种根据 被动遥感理论 而制作的传感器。
热红外辐射计
“迈阿密探路者”MPSST算法中的各个系数的估计值
大气条件的两 T32 - T31 ≤ 0.7 种情况
C1
1.228552
C2
0.9576555
பைடு நூலகம்
C3
0.1182196
C4
1.774631
T32 - T31 ≥ 0.7
1.692521 0.9558419 0.0873754 1.199584
? : 卫星观测角, f：微波频率 , ?：辐射计极化状态 , Ts：海表面温度 , Ss：海表面盐度 , ?：风向
U10：海面上10m高处风速
高频波段(>5GHz)，e对盐度不敏感，可反演 温度； L波段(1.4GHz)，e对盐度非常敏感，可反演 盐度
2.4 讨论：
基本原理
1.天线校正 （热衰减，方向系数）
2.大气校正 （大气粒子的吸收，大气自发 辐射，太阳辐射，宇宙背景辐射等）
3.风速风向 （平静海面和粗糙海面的发 射率模型）
3.热红外辐射计
3.1 分类与特点
可见光和近红外辐射计（ 6000K）
红外辐射计
热红外辐射计（ 300K）
可见光与近红外信号强
热红外信号波长大，易衍射，不易受烟尘、雾、 气溶胶的影响
?
2
f 2kb c2
T
代入 L(T、l ) ? （e T、l ）LB(T、l )
得：
TB ? eTSST TB : 海面亮温（ Brightness Temperature) TSST : 海面真实温度（ Sea Surface Temperature)
基本原理
TB ? eTSST 发射率e(? , f ,? ,Ts , Ss ,U10,? )
热红外 窗口
2）传感器本身噪声 增大积分时间，减小热噪声
热红外辐射计
3）物理海洋学订正
红外信号穿透海水的厚度只有 0.1mm（皮层）， 与海洋学中的表层（ 1m）温度有差异
热红外辐射计
3.3 MODIS 红外波段海表面温度算法
美国EOS系列卫星携带的中等分辨率成像光谱仪 MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectro-Radiometer ） (1) 11μm ，12μm两个通道 （通道序号 31，32） “迈阿密探路者” MPSST 算法
M (T、l ?（T、l
)? ）
M B (T、l
),
M (T、l )单色幅出度
遥感科学中，一般采用幅亮度参数
L(T、l ) ? ?（T、l ）LB (T、l ), L(T、l )单色幅亮度
基本原理
热平衡条件下，介质吸收能量的速率与 自发辐射能量的速率相等，即：
发射率e(l ,T) ? ? (l ,T) ? 1? ? (l ,T)
L(T、l ) ? （e T、l ）LB (T、l )
基本原理
2.3 普朗克公式和瑞利金斯公式
普朗克公式： L (l ) ? 2hc2l ?5
1
hc
e kl T ? 1
当 hc ?? 1,即f ? 600GHz时，
kl T
有瑞利金斯公式
L(
f
)
?
2
f 2kb c2
T
基本原理
将瑞利金斯公式
L(
f)
MODIS_ sst ? C1 ? C2 ?T31 ? C3 ?T(31)(32) ? C4[sec? ? 1]?T(31)(32)
热红外辐射计
MODIS_ sst ? C1 ? C2 ?T31 ? C3 ?T(31)(32) ? C4[sec ? ? 1]?T(31)(32)
注：
?θ是卫星天顶角； ?T31 代表MODIS通道31探测到的亮温； ? T(31)(32) 代表MODIS 通道32 亮温与通道 31亮 温之间的温差，通过 T (31)(32) 进行大气校正； ?亮温Ti需要依据普朗克定律（黑体辐射定律）从 该通道探测的辐亮度 Li计算获得
辐射计本身并不发射电磁波，它只接收地球表面 反 射和散射的太阳光，或者陆地、海面或大气的 自发辐 射，人们依靠 反演算法可以从辐射计测量数据中提取 有关地球表面、海洋和大气的物理信息。
辐射计简介
1.2 分类
?可见光和红外辐射计（ visible and infrared radiometer ） ?热红外辐射计（ thermal-infrared radiometer ） ?微波辐射计（ microwave radiometer ）