水色遥感应用
遥感技术在海洋生态监测中的应用
遥感技术在海洋生态监测中的应用在当今科技飞速发展的时代，遥感技术犹如一双“千里眼”，为我们深入了解海洋生态系统提供了强大的工具。
海洋覆盖了地球表面约70%的面积，其生态系统的健康对于全球的生态平衡、气候调节以及人类的可持续发展都具有至关重要的意义。
而遥感技术的出现，使得对海洋生态的大规模、长时间、高精度监测成为可能。
遥感技术是一种通过非接触式的手段获取目标物体信息的技术。
它利用传感器接收来自目标物体反射或发射的电磁波信号，并对这些信号进行处理和分析，从而获取关于目标物体的各种信息，如形状、大小、位置、温度、物质成分等。
在海洋生态监测中，常用的遥感技术包括光学遥感、微波遥感和红外遥感等。
光学遥感是利用可见光、近红外和短波红外等波段的电磁波进行监测。
它可以获取海洋的水色、透明度、浮游植物分布等信息。
例如，通过对海洋水色的监测，可以了解浮游植物的种类和数量。
浮游植物是海洋生态系统中的初级生产者，其数量和分布的变化直接影响着海洋食物链的基础环节。
此外，光学遥感还能够监测海洋中的悬浮颗粒物、有色溶解有机物等，这些信息对于评估海洋水质和生态环境质量具有重要意义。
微波遥感则利用微波波段的电磁波进行监测，具有穿透云雾、不受光照条件限制等优点。
在海洋生态监测中，微波遥感可以用于测量海面高度、海流速度、海浪方向和波长等。
海面高度的变化可以反映海洋的热容量和环流模式，对于研究海洋的能量平衡和气候变化具有重要价值。
海流速度和方向的信息对于了解海洋中的物质输送和生物迁移过程至关重要。
红外遥感主要用于测量海洋表面的温度。
海洋表面温度是反映海洋生态系统变化的重要指标之一。
温度的变化会影响海洋生物的生长、繁殖和分布，进而影响整个海洋生态系统的结构和功能。
例如，某些海洋生物对温度的适应范围较窄，温度的升高或降低可能导致其生存区域的改变甚至灭绝。
遥感技术在海洋生态监测中的应用领域十分广泛。
首先，在海洋污染监测方面，它可以及时发现石油泄漏、化学污染等突发事件，并对污染的范围和程度进行评估。
水环境遥感监测技术的应用研究
水环境遥感监测技术的应用研究水环境是指自然界中的河流、湖泊、水库、湿地、沿海海域等水体及其周围的环境要素。
由于人类社会的快速发展和人口的增长，水环境的污染与退化问题日益严重，给生态环境和人类健康带来了巨大威胁。
因此，对水环境进行及时、准确的监测是保护水资源、防治水环境污染的重要手段之一、而遥感技术因其能够提供广泛的空间、光谱、时间和极高分辨率的数据，为水环境的监测与评估提供了有效的工具。
首先，水环境遥感技术可以用于水质监测。
水质是指水体中溶解物质、浮游生物、水生植物以及各种营养盐等的含量和组成。
遥感技术能够获取水体的光谱信息，通过反演算法分析，可定量估算水质指标如水体总悬浮物浓度、叶绿素-a浓度、蓝藻浓度等，并结合地理信息系统（GIS）技术进行空间分布分析。
通过对水质指标进行监测和分析，可以及时发现水体的污染源，提供科学依据和数据支持，为水污染防治提供决策依据。
其次，水环境遥感技术可以用于水量监测。
水量是指水体的体积或质量，反映了水体的储量和供应能力。
利用雷达遥感技术，可以测量水体的水位、流速、波浪高度等水动力学过程；利用微波遥感技术，可以获取水体降雨量、蒸发散发等水量变化信息；利用激光雷达遥感技术，可以获取水体表层地形，为水流模拟和水资源管理提供基础数据。
此外，水环境遥感技术还能用于水生态系统监测。
水生态系统是指水环境中各种生物体群和非生物要素之间相互作用、协同发展的一个完整的系统。
遥感技术通过获取水域的生物光谱特征和类群识别信息，可以解决传统调查方式无法覆盖的大范围监测需求。
同时，结合定量遥感数据和地物调查结果，还可以建立水生态系统评价指标体系，对水生态系统的空间分布、生物多样性、生物量、结构特征等进行评估和监测。
综上所述，水环境遥感监测技术能够实现对水质、水量、水生态等关键参数的有效监测与评估，为水资源管理、水污染防治提供数据支持和科学依据。
然而，水环境遥感监测技术仍然存在一些难题和挑战，如遥感数据分辨率和准确性、光谱信息提取和反演算法的研发等，需要不断加强研究与应用，提高数据质量和分析能力，为水环境保护和可持续发展提供更好的支持。
遥感技术应用于水环境监测
遥感技术应用于水环境监测遥感技术是一种通过卫星、航空器和遥感平台等远距离无接触手段获取地球表面信息的技术。
在水环境监测中，遥感技术具有独特的优势和应用前景。
本文将介绍遥感技术在水环境监测中的应用，并探讨其优势和未来发展方向。
一、遥感技术在水质监测中的应用1. 水体传统监测方法的局限性传统的水质监测方法主要依赖于采样、分析和检测等手段，存在取样点有限、数据更新滞后等问题，且无法实现全面的、大范围的监测。
而遥感技术可以通过遥感影像获取水体的空间分布和时序变化信息，能够克服传统监测方法的局限性。
2. 遥感技术在水体富营养化监测中的应用富营养化是目前全球面临的重要水环境问题之一。
通过遥感技术可以获取水体中的蓝藻和浮游植物等生物参数，以及水体中的溶解有机物浓度等信息，可以实现对水体富营养化程度的监测和评估。
3. 遥感技术在水体污染监测中的应用水体污染是另一个需要重视的水环境问题。
遥感技术可以获取水体的反射光谱特征，从而实现对水体中悬浮物、有机物和重金属等污染物的快速监测和评估。
同时，遥感技术还可以通过红外遥感和高光谱遥感等手段，实现对水体中的湖沼水体蓝藻水华等问题的监测。
4. 遥感技术在水体水色监测中的应用水色是水体的一种外观属性，可以反映水体中溶解物质、悬浮物质和藻类等的浓度和组成。
遥感技术可以通过获取水体的遥感影像，提取水色特征参数，从而实现对水体水色的监测和分析。
二、遥感技术在水环境监测中的优势1. 可实现全面、大范围的监测遥感技术可以通过获取遥感影像，覆盖范围广泛，可以实现对较大范围水体的监测，从而获取全面的信息。
2. 高时空分辨率遥感技术可以实现对水体的高时空分辨率监测。
通过卫星遥感和航空摄影等手段，可以获取高分辨率的遥感影像，实现对水体的时序变化和空间分布的精细监测。
3. 监测成本低相比传统的采样、分析和检测等手段，遥感技术的监测成本相对较低。
通过遥感影像可以获取大范围的信息，并且可以实现数据的自动化处理和分析，提高监测效率。
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
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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。
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归一化离水反射率和归一化离水辐射度与入射光达
遥感技术在水质监测中的实践应用
遥感技术在水质监测中的实践应用正常情况下，清洁水体反射率较低，吸收光的能力较强，其在遥感影像中表现出的色调较暗，而且这一特征反映在红外谱段上时更为显著，因此可利用清洁水与污染水的反射光谱作为监测依据，运用遥感影像特征对水环境进行监测分析，将水色指标及光谱特征作为水体遥感技术监测的主要依据。
将卫星获取的像片或磁带数据中水面光谱资料正常水光谱资料作对比分析，然后利用微型电子计算机进行及时处理，即可探测到水源中各种污染情况；根据遥感技术监测范围广的特点，能够在水体扩散时及时监测到污染物排放源、影响范围和程度及其扩散方向，有利于尽快找出污染源。
水体中污染物种类多且繁杂，通常将水污染划分为废水污染、石油污染、泥沙污染等多种类型，分别进行遥感监测。
广西善图科技有限公司。
（1）废水污染监测。
废水中含有较多种类的悬浮物，而且废水水色差异较大，呈现的特征曲线上的强度也各不相同。
水体遭受废水污染后，可利用多光谱合成图像进行废水监测，也可依据废水中水温差异特性采用热红外作监测分析。
（2）泥沙污染监测。
随着水体中悬浮泥沙含量的增加，水体反射量增加，反射峰出现“红移现象”。
高光谱遥感技术科探测水体泥沙含量，判断悬浮泥沙浓度的最佳波段为0.65～0.85μm，含有各类土壤的水体在波长1 550～1 850nm、1 350～1 380nm的光谱反射率与泥沙含量呈明显的线性相关，而且采用蓝光波段和绿光波段反射率比值可判别两种水体的浑浊度。
（3）石油污染监测。
石油污染是港口和海洋常见的水污染现象，石油与海水存在较大的光谱特征差异，在很多光谱段上即可将石油与海水判别开。
因此可利用遥感技术进行石油污染监测，确定水体石油含量和污染区的实际范围，并能追踪到污染源。
基于遥感在海洋资源勘查中的应用
基于遥感在海洋资源勘查中的应用
遥感是一种以卫星、飞机等空中平台进行观测和测量的技术手段，通过获取地表和物体表面的电磁能谱信息，可以实现对海洋资源的勘查和监测。
遥感在海洋资源勘查中的应用包括海洋水色遥感、海洋温度遥感、海洋色素遥感、海洋浮游植物遥感、海洋浮游动物遥感、海洋沉积物遥感等多个方面。
海洋水色遥感是通过测量和分析海洋水体的反射光谱和吸收特性，来获取海洋水质信息的技术。
利用遥感技术可以实时监测水体体积浓度、浊度、营养盐含量等参数，从而评估海洋水质的变化和污染程度，为海洋环境保护提供科学依据。
海洋温度遥感是通过测量海水的辐射热能，来获取海洋温度分布和变化的技术。
利用遥感技术可以实时获取海洋表面温度和垂直温度剖面，并结合大气热力学模型，预测海洋环流和海气相互作用等海洋动力学过程，为海洋资源的合理开发和利用提供支持。
海洋浮游植物遥感是通过测量海水中浮游植物的荧光辐射和散射特性，来获取海洋光合作用和生态系统功能的技术。
利用遥感技术可以实时监测海洋中浮游植物的生理状态和生长速率，评估海洋碳循环和气候变化的影响，为海洋资源的可持续利用提供决策依据。
遥感在海洋资源勘查中的应用具有广阔的发展前景，可以为海洋环境保护、海洋资源管理和海洋经济发展提供可靠的技术支持。
随着遥感技术和数据处理方法的不断改进和发展，相信在未来会有更多有效的遥感技术应用于海洋资源勘查中。
水体固有光学特性和表观光学特性测量在水色遥感中应用
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HydroScat 光学结构
标定原理几何图形
标定得到的曲线 W(z) Weighting Function
140°的散射（单角度散射）
表示不同角度的散射分布 即体散射相函数
• S为 仪器测量的信号 • σ(Kbb) 是SIGMA校正因子，主要由光源和散射体 积间的衰减引起 • ρ是标定靶的反射率，为常数 • ∝与对W(z)从无穷远到0处的积分成反比 • Ψ是测量的角度，HS6采用的是固定角度140°
测量与计算的 存在误差 计算值 1.08 测量值1.13
HydroBeta 体散射相函数测量仪 美国NOAA 海军基金支持
•消偏振激光束532nm •12辐射计接收器从不同角度监测 •角度:0(beamtransmission),10,15,20, 30,50,70,90,120,140,160,and170 degrees •接收器固定，且角度可调 •高频脉冲激光，接收机同步到激光脉冲 •日光下使用，仪器自动消除背景光 •可迅速测量剖面体散射相函数 •前向接收器窄视场角FOV（<0.5°）和低 增益，以适应前向体散射函数的高信号 •背向接收器具有更宽接收器窄视场角FOV （高达2.2°）和高增益，以适应后向体散射 函数的低信号
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。
遥感技术在海洋资源开发中的应用
遥感技术在海洋资源开发中的应用海洋，这个占据了地球表面约71%的广阔领域，蕴藏着丰富的资源，如矿产、生物、能源等。
然而，海洋环境复杂多变，要对其进行有效的开发和利用并非易事。
在这样的背景下，遥感技术应运而生，成为了探索海洋资源的重要手段。
遥感技术，简单来说，就是不直接接触目标物体，通过传感器接收来自目标物体的电磁波信息，并对其进行分析和处理，从而获取有关目标物体的特征和性质的技术。
在海洋资源开发中，遥感技术发挥着不可或缺的作用。
首先，遥感技术在海洋矿产资源的探测方面表现出色。
海底蕴藏着各种矿产资源，如石油、天然气、锰结核、多金属硫化物等。
通过卫星遥感，可以获取大面积海域的地质构造和地形地貌信息，从而为寻找潜在的矿产资源提供线索。
例如，利用合成孔径雷达（SAR）可以探测到海底的断层和褶皱等构造，这些构造往往与油气藏的形成和分布有关。
同时，高光谱遥感能够识别出海底岩石和沉积物中的矿物质成分，帮助确定矿产资源的类型和分布范围。
其次，遥感技术在海洋生物资源的监测中也具有重要意义。
海洋中的鱼类、贝类、藻类等生物资源是人类重要的食物来源和经济资源。
通过遥感技术，可以监测海洋的水温、盐度、叶绿素浓度等环境参数，从而了解海洋生态系统的状况和变化趋势。
例如，利用海洋水色遥感可以获取叶绿素浓度的分布信息，叶绿素浓度的高低反映了浮游植物的生物量，而浮游植物是海洋食物链的基础，其分布情况可以间接反映鱼类等生物资源的分布和数量变化。
此外，遥感技术还可以监测海洋中的赤潮、绿潮等生态灾害，及时采取措施保护海洋生物资源。
再者，遥感技术在海洋能源资源的开发中也发挥着重要作用。
海洋能源主要包括潮汐能、波浪能、海流能等可再生能源。
通过遥感技术，可以对海洋的潮流、波浪等动力特征进行监测和分析，为海洋能源的开发和利用提供基础数据。
例如，利用雷达高度计可以测量海平面高度的变化，从而推算出潮流的速度和方向；利用微波散射计可以测量海面风场，为波浪能的评估提供依据。
水色遥感技术在海洋探测中的应用
水色遥感技术在海洋探测中的应用
水色遥感技术的原理
辐射传输是水色遥感技术的理论基础。
遥感技术关注的波段主要在可见光—近红外光线区域内，通过对于海面发出的辐射的频率和强度进行分析，计算及反演来获得海面的一些基本情况。
水色遥感技术为我们了解广阔无垠的海洋提供了一个可行的途径，能够极大的帮助我们了解海洋表面的一些生物及化学信息。
海面的光学特性是水色遥感技术的计算基础。
两种水体的划分
根据光学性质的不同，海水可以分为两类。
一类水体：其光学性质主要由浮游生物和其伴生物决定，例如深海大洋的开阔水体。
二类水体：其光学性质主要由悬浮物、黄色物质（即有色可溶有机物）决定，例如近岸、河口等受陆源物质排放影响较为严重的地方。
所以二类水体是我们最关注的水体，同时也是计算最复杂，最难以准确预测的水体。
水色遥感技术的应用
海洋是浩瀚而广阔的，同时也是最难以估料的。
传统中的“秀才不出门，便知天下事”在今日是否可以演化为秀才不出门，可知海洋事呢？这是水色遥感技术的一个重要的目的。
研究水色遥感，可以让我们方便的了解海面上的浮游生物及其他生物资源的情况，。
遥感在水体方面的应用
4、水体富营养化
生物体所需的磷、氧、钾等营养物质在湖泊、河 口、海湾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、水体溶解氧含量下降、水 质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象叫做水 体富营养化。当水体出现富营养化时，由于浮游 植物导致水中的叶绿素增加，使富营养化的水体 反射光谱特征发生变化：
2、水域界限的确定
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 着波长的增加逐渐降低，到0.6μm处约 2%～3%，过了0.75μm，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。为区分水路界线，确 定地面上有无水体覆盖，应选择近红外波 段的影像。
态
枯枝落叶污染 水质变腐 水面有漂浮物的形态
污
动物尸骸污染 水质变腐 水面有漂浮物的形态
染
二、遥感在水体的应用现状
1、石油污染
海上或港口的石油污染是一种常见的水体污染。 探测石油污染的方法有很多，一种是利用0.3～ 0.4μm波段探测，因为石油在这一波段反射较弱， 在紫外像片上油膜呈白色调。在可见光的蓝色范 围，石油反射率较海水高，还有闪烁现象，油污 的伪彩色密度分割片能很清楚的显示排油源和油 污范围。在水面测定油污厚度后还可估计油污量。 在热红外像片上，油膜呈深色调，据此也可测定 油污。
3、水温的探测
水体的热容量大，在热红外波段有明显特 征。白天，水体将太阳辐射能大量地吸收 储存，增温比陆地快，在遥感影像上表现 为热红外辐射低，呈暗色调；夜间，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。因此， 夜间热红外影像可用于寻找泉水，特别是 温泉。根据热红外传感器的温度定标，可 在热红外影像上反演出水体的温度。
我国海洋水色遥感应用工程技术的新进展
起步于 ２ ０世纪 ８ 年代 ， ０ 并于 ２０ 年成功发射 了第 ０２ 颗 海 洋 水 色 卫 星—— “ 洋 一 号 ” 星 （ 海 Ａ ＨＹ 一
一
１） ， Ａ Ｊ成为继美 国、 日本、 欧盟等之后第七个拥有
自主海 洋 水 色 卫 星 的 国家 。２ ０ ０ ７年 ４月 １ １日， 我
１ 中国工程科学 ４
维普资讯
水色遥感器获取 的光谱信息 中提取海洋水色信息 ， 必须对辐射在大气、 海洋介质 中的整个传输过程有 深入 了解 ， 并发展完备的海洋 一 大气耦合矢量辐射 传输模型， 为建立精确的大气校正算法和水色信息
反 演算法 提 供基 本 的工具 。 到 目前 为止 ， 国际 上 已开 发 了几 十 种 精 确 计算
国又成功 发射 了第二 颗 海 洋水 色 卫 星—— “ 洋一 海
洋水色遥感应用工程系统提供 了良好的技术支撑 ， 并极 大 地 促 进 了 我 国海 洋 水 色 卫 星 系 列 （ 如
Ｈ Ｙ一１ 资料 的业务 化服 务应 用 。 Ｂ） ２ １ 海洋 水 色遥感 辐射传 输 机理研 究 ． 辐射 传输是 海 洋 水 色遥 感 的理论 基 础 ， 了从 为
１ 前 言
海 洋水 色遥感 是 利 用 可见 光 、 近红 外 辐 射 计 在
也取得了较大的进展 ， 开展 了定量化水色遥感信息
提取 的深 化研究 ， 逐 渐 发展 成 为 各 种遥 感 监 测应 并 用服 务 系统 。文章将 详细 阐述 近几年 来 中国海洋 水 色遥 感应 用工 程技 术 的新 进 展 ， 以及 进一 步 发 展 的
和应 用 ， 目前 国际水 色 遥 感 技术 已基 本解 决 了全 球
基于卫星遥感技术的海洋水色遥感监测研究
基于卫星遥感技术的海洋水色遥感监测研究随着人类对自然环境的不断探索和了解，人们开始意识到海洋生态环境的重要性。
而海洋水色就是海洋生态环境中不可或缺的一个因素。
随着科技的不断进步，卫星遥感技术成为了海洋水色遥感监测的重要手段。
一、卫星遥感技术的基本原理卫星遥感技术是指利用卫星传感器采集地面、海面或大气的信息，再将这些信息传回地球进行处理和分析的技术。
其基本原理是遥感器在航行中时测量某一物理量，如海面水色、温度等，然后把测量结果转换成数字信号，通过遥感卫星传回地面，再进行处理、分析和提取有用信息。
不同波段的遥感数据就对应着不同的物理量，比如蓝色光波段的反射率与浊度相关，而红外波段的辐射与水温等因素有关。
二、海洋水色遥感监测的应用海洋水色遥感监测可以帮助我们了解海洋水质的状况，实现对海洋环境的可持续管理和保护。
具体的应用包括以下几个方面：1. 监测海洋水质利用卫星遥感技术可以实现对海水色的实时监测，获得大量的信息。
这些信息可以用于判断海洋水质的好坏，分析水体中的各种物质浓度和混杂物质的含量。
比如可以通过监测浮游植物的分布，来探测危害海洋生态环境的有害藻类的出现。
2. 预测和预警海洋灾害利用卫星遥感技术还可以对海洋灾害进行预测和预警。
通过对海洋水色数据的分析，可以提前获知海洋异常现象的出现，如海水变浑、海水变暗、水温异常等，为防范海洋灾害提供依据。
3. 监测海洋生态环境变化海洋生态环境的变化与海洋水色密切相关，可以通过卫星遥感技术进行监测和分析。
这样可以更全面地了解海洋生态环境的变化，为海洋生态环境保护提供依据。
4. 进行海洋资源勘探利用卫星遥感技术可以获得海洋水色图像，进而了解海底沉积物、海洋生态环境和生命资源。
这些信息可以用于海洋资源的勘探和开发，特别是石油、天然气等非可再生能源的勘探。
三、卫星遥感技术存在的问题和发展趋势虽然卫星遥感技术可以为海洋水色遥感监测提供有效手段，但是还存在一些问题。
1. 遥感数据精度不高卫星遥感技术对海洋水色的监测存在数据精度较低的问题。
遥感技术在海洋环境监测中的应用
遥感技术在海洋环境监测中的应用随着人类社会的发展，海洋环境的重要性被越来越多的人所认识到。
如今，海洋环境监测已经成为了国家和地区的重要任务之一。
而在这一领域中，遥感技术正扮演着越来越重要的角色。
所谓遥感技术，指的是利用航空、卫星等远距离直接观察和测量地球表面及信号的技术。
这种技术具有立体、宏观、动态、快速等特点，因此在海洋环境监测中具有广泛的应用前景。
首先，遥感技术可以被用来监测海水的变化。
在海洋环境中，水质的变化直接影响着海洋生态的状况。
而遥感技术可以通过观测海水表面的颜色、温度、透明度等参数，来推断海水中的藻类密度等指标，对海洋生态环境进行全面的监测和分析。
其次，遥感技术还可以被用来监测海洋气候变化。
海洋气候变化对地球气候、环境以及人类社会都有着深刻的影响。
而遥感技术可以通过对海洋气候要素的监测，如海面温度、表层风速等，对海洋气候变化的预测和分析提供有效支持，从而为全球气候的监测和调控提供数据支撑。
最后，遥感技术还可以被用于海洋环境灾害的监测。
海龙卷、海啸等自然灾害经常发生，给人类社会带来极大的损失。
而利用遥感技术进行海洋环境灾害的监测和预测，可以及时发现和预防灾害的发生，降低灾害对人民生命财产之间的损失。
综上所述，遥感技术在海洋环境监测中的应用是多方面的。
从海水质量的监测到气候变化的预测，再到海洋环境灾害的预测，遥感技术的应用都可以对全球环境做出有效的贡献。
无论是国家还是地区，都应该投入更多的人力、物力以及资金来加强遥感技术在海洋环境监测中的应用，从而促进海洋环境可持续发展的目标的实现。
概括国际水色遥感卫星的发展应用情况
概括国际水色遥感卫星的发展应用情况下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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海洋科学中的遥感技术应用
海洋科学中的遥感技术应用遥感技术是现代海洋科学中一项重要的应用技术，通过对海洋进行遥感观测和数据分析，可以了解海洋的动态变化、生态环境以及资源分布情况。
本文将从海洋遥感技术的原理、应用领域和前景等方面进行论述。
一、遥感技术在海洋科学中的原理遥感技术利用卫星或飞机等遥感平台，通过传感器获取海洋表面的辐射能量信息，进而进行数据分析与解译，获得有关海洋的各种参数和特征。
海洋遥感技术的主要原理包括电磁波辐射、传感器接收与测量、数据解译和处理等过程。
海洋遥感技术利用传感器对海洋的辐射能量进行探测，其中包括可见光、红外线、微波等电磁波的感知与测量。
通过分析不同波段的能量特征，可以获取海洋的温度、盐度、海表高度、浮游植物浓度、海洋溢油等信息。
二、海洋遥感技术的应用领域1. 海洋环境监测：利用遥感技术可以实时获取大范围内的海洋环境信息，如海洋水体温度、盐度、浮游植物种类和分布、水色等。
这些信息对于海洋生态环境评估、海洋生物资源调查、海洋环境保护等方面具有重要意义。
2. 海洋灾害监测与预测：遥感技术可以对海洋灾害（如台风、海洋风暴等）进行实时监测和预测。
通过对海洋表面风场、海浪高度等因素的监测，可以提前预警海洋灾害，为相关部门和航海人员提供决策支持。
3. 海洋资源勘探与利用：遥感技术可以对海洋资源进行快速、准确的勘探与评估。
例如，通过遥感技术，可以探测到海洋底部的矿产资源、海洋生物资源的分布情况等。
这为海洋资源的开发利用提供了重要依据。
4. 气候变化研究：海洋遥感技术可以对海洋表面温度、海流速度、海洋环流等进行长时间序列观测，揭示海洋对气候变化的响应及其反馈机制。
这对于推动气候变化研究及全球变暖等问题有着重要的意义。
三、海洋遥感技术的前景随着遥感技术的不断发展和卫星观测能力的提升，海洋遥感技术在海洋科学中的应用前景十分广阔。
未来，海洋遥感技术将在海洋环境监测、资源调查、灾害预警等方面发挥更加重要的作用。
此外，随着人工智能、大数据等技术的快速发展，海洋遥感技术在数据分析与处理方面也将有更多突破和创新。
水色遥感的原理及应用
水色遥感的原理及应用1. 水色遥感的基本概念水色遥感是一种利用遥感技术研究水体颜色、浊度和透明度等水色信息的方法。
它通过获取水体反射、散射、吸收光谱数据，进而分析水体的物理、化学和生物特性，实现对水体水质、营养盐含量、藻类浓度等参数的监测和评估。
2. 水色遥感的原理水体中各种溶解物质和浮游生物对光的吸收和散射作用是水色遥感的基础原理。
当光线穿过水体时，其能量会因为不同颜色的吸收和散射而发生改变。
水体中的溶解有机物、悬浮固体、藻类和浮游动物等都会对光线产生散射作用，吸收光的波长范围也会因水体中的溶解物质而有所变化。
利用水色遥感技术，可以通过测量不同波长光在水体中的反射光谱数据，获取水体中各种物质的浓度和分布信息。
例如，利用遥感数据可以判断水体中的营养盐含量，浮游藻类浓度，有机物质含量以及水体的透明度等参数。
3. 水色遥感的应用领域3.1 水环境监测采用水色遥感技术可以对水体中的各种物质进行快速、定量的监测。
这对于水环境的污染监测和评估具有重要意义。
通过分析遥感数据，可以确定水体中有害物质的浓度并及时发现水质异常情况，为做出相应的水处理和保护措施提供科学依据。
3.2 水资源管理水资源是人类生活和农业生产的重要基础，因此水资源管理至关重要。
利用水色遥感可以监测水体中的水质变化和水资源的分布情况，为水资源的合理开发和利用提供数据支持。
例如，在干旱地区，可以通过遥感技术监测水库和湖泊的水位和水质，及时调控供水以确保水资源的可持续利用。
3.3 水产养殖和渔业管理水色遥感技术可用于水产养殖和渔业管理。
通过监测水体中的藻类浓度、水温和盐度等参数，可以判断适宜的养殖条件，并提供养殖场的优化建议。
同时，通过遥感技术可以监测渔业资源的分布和季节变化，为渔业生产和管理提供科学依据。
3.4 海洋生态环境监测海洋生态环境的监测对于海洋生物资源的保护和可持续利用具有重要意义。
利用水色遥感可以监测海洋中的叶绿素、浮游生物等生物量浓度，判断海洋生态环境的健康状况。
八、高光谱遥感应用—水质参数反演
Lsky计算得到r值；Lsw = LW + r Lsky 4）根据Monte Carlo模拟来确定r值； 5）根据水体光学模型，将r和一些水质参数作为未知数，然后通过光谱优化
13
8.2 水体表观光学量 悬浮物的光谱特征分析
遥感反射率
8.2 水体表观光学量 叶绿素a的光谱特征分析
太湖夏季、秋季、冬季典型水体表面光谱
0.05
典型秋季水体
典型夏季水体
0.04
典型冬季水体
0.03
0.02
0.01
0 350 450 550 6பைடு நூலகம்0 750 850 950
波长（nm）
565nm附近是叶绿素的吸收谷，在 反射率曲线上形成反射峰； 685nm附近是叶绿素的吸收峰，在 反射率曲线上形成反射谷； 700nm附近是叶绿素荧光峰，在反 射率曲线上形成反射峰； 随着叶绿素浓度的增加，565nm和 700nm附近的反射峰都会变陡； 随着叶绿素浓度的增加，700nm附 近的反射峰的峰值波长位置会向 长波方向移动。
的方法同时计算得到r值和水质参数。
在内陆水体中，由于水体浑浊，离水辐射相对较高，因而r的误差带来的 Lw的误差较小。因而可以选择相当简便的确定的r的方法，如上面的方法 1、2、3。
10
8.2 水体表观光学量
刚好在水面以下的辐照度比R(0-) 是建立水体表观光学量和固 有光学量的关系也就是生物光学模型的重要参数。
t是大气漫射透过率；
r是气水界面反射率；
LP是大气程辐射； TLg 是太阳耀斑，T是大气直射透过率。
遥感技术在水质监测与评估中的应用
遥感技术在水质监测与评估中的应用在当今社会，随着人口的增长和工业化进程的加速，水资源的保护和管理变得日益重要。
水质的监测与评估是水资源保护的关键环节，而遥感技术作为一种先进的监测手段，正发挥着越来越重要的作用。
遥感技术，简单来说，就是通过非接触的方式获取物体或现象的信息。
在水质监测与评估中，它主要依靠传感器接收水体反射或辐射的电磁波信号，然后对这些信号进行分析和处理，从而获取有关水质的各种参数和信息。
那么，遥感技术在水质监测与评估中到底有哪些具体的应用呢？首先，它可以用于监测水体的物理参数。
比如说，通过遥感影像可以直观地了解水体的面积、形状和水深等信息。
这对于评估水库、湖泊等水体的容量和变化趋势非常有帮助。
而且，遥感技术还能够监测水体的温度分布。
水体温度的变化不仅会影响水生生物的生存环境，还与水体的生态系统平衡密切相关。
通过热红外遥感，我们能够快速、大面积地获取水体温度的空间分布情况，及时发现异常的温度变化区域。
其次，遥感技术在监测水体的化学参数方面也表现出色。
比如，叶绿素 a 的浓度是衡量水体富营养化程度的重要指标之一。
利用遥感技术，可以通过对特定波段的反射率进行分析，来估算叶绿素a 的浓度。
此外，总磷、总氮等营养物质的含量也可以通过遥感手段进行监测。
这些化学参数的监测对于了解水体的污染状况和生态系统的健康状况具有重要意义。
再者，遥感技术能够监测水体中的悬浮物质。
悬浮物质的含量和分布会影响水体的透明度和光学特性。
通过遥感影像的分析，可以大致了解悬浮物质的浓度和分布范围，进而评估水体的浑浊程度和泥沙含量。
这对于河流的泥沙运输、河口地区的冲淤变化等研究具有重要的参考价值。
在实际应用中，遥感技术具有许多显著的优势。
其一，它能够实现大面积同步观测。
与传统的实地采样监测方法相比，遥感技术可以在短时间内获取大范围的水体信息，大大提高了监测的效率和覆盖范围。
这对于监测大型水域，如海洋、大型湖泊和河流流域的水质状况尤为重要。
遥感物理4.1 第四章 水色遥感 第一节 自然界水体内部光场
bb
(z)
2
(z, ,
')d
2
0
/
(z, ,
2
')sin
d
为后向散射系数。
4/7
继续考虑方程：dL(z,)
dz
c(z)L(z,)
4(z,,')L(z,')d'
假设(1)辐射场各向同性，即L(z,Ω)=L(z)；(2)光学参数只是深 度的函数；(3)大颗粒散射占统治地位时前向散射系数远大于 后向散射系数，即bf>>bb。则方程可转换为：
大气路径辐射L0可以通过大气订正消除。
水色遥感最大的难点在于我们关心的离水辐射在接收的总辐
射中所占比例不足10%。
对遥感器、处理方法信噪比的要求高
遥感物理
第四章 水色遥感 第一节 自然界水体内部光场 §4.1.1 水色遥感简介 √ §4.1.2 离水辐射模型
1/7
水体中的辐射传输
水体中的辐射传输过程，决定了水体中的辐射场分布， 可以用辐射传输方程表述。
dEd(z) dz c(z)Ed(z) bb (z)Eu(z) bf (z)Ed(z)
c(z)Ed(z) bf (z)Ed(z) a(z) bb (z) Ed(z)
其中Ed(z)为前向（下行）的辐射通量密度。 设各层消光系数、吸收系数、散射系数不变（与z无关）， 求解后得： Ed(z) Ed(0)e[abb]z
将上式对z做积分，即得到所有各层总的贡献：
Eu(0)
48.75 90
0
b
b
Ed(0)e
2[abb
]z
dz
0.27
a
bb bb
Ed(0)
由于只有入射角小于48.75º的向上辐射才能穿出水面，其它辐
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海洋遥感应用技术实验指导书
测绘工程学院海洋技术系
2008-2
实验2 海洋水色遥感（应用篇）
--------------应用MODIS监测太湖水体叶绿素a浓度的研究
实验数据：
2003年10月28日 Aqua L1B 250m和500m数据（需要下载）
太湖矢量数据
目的和要求
1．经过前面的练习，大家应该对MODIS数据处理有了一定的认识，对海洋水色也有了一定的了解。
通过本实验的联系，能够培养学生应用遥感技术解决实际问题的能力。
2、本实验的基于“应用MODIS监测太湖水体叶绿素a浓度的研究”一文设计的，需要更加详尽的信息请阅读该文献。
内容
1、下载所需要的MODIS数据
2、采用矢量切图
3、提取叶绿素浓度
数据准备：
下载MODIS数据。
我们知道在Terra和Aqua卫星上都搭载有MODIS传感器，在这里我们采用Aqua/MODIS数据。
采用2003年10月28日Aqua L1B数据，在大家自己在NASA网上下载，请同学们将250m和500m 的数据都下载下来。
我们从文件的名字就可以看出来，和Terra/MODIS是不同的，一个是以MOD开头，另一个以MYD开头。
1、辐射定标
这一步是很多人在使用ENVI处理MODIS数据是最容易出现问题的地方。
通常大部分文献都会类似这样写：
辐射定标的目的是得到像元反射率，计算公式为：R=Scales*(DN Offsets)，
其中Scales为反射率缩放系数，DN为1B数据存储值，Offsets为反射率缩放截
距，R为所求反射率值。
如果不用ENVI直接打开HDF格式的方法打开MODIS L1B数据的话，通常默认是对打开的数据进行了辐射校正，所以不需要再做这一步。
大家可以通过以下步骤进行比较：
主菜单：File→Preferences，进入System Preferences对话框，选择Miscellaneous选项，将Auto-Correct ASTER/MODIS改成No。
再用File→Open Image Files方法打开，看看是否和过去的是一样的。
如何比较是不是二者是否相同呢，我们可以通过在Image或者Scroll、Zoom窗口点击右键，Cursor Location/Value，会弹出一个窗口，看其中的Data项是整数还是浮点数。
如果为整数，则说明没有进行辐射，反之如果为浮点型，则说明已经经过了辐射定标。
之所以出现这种情况，是因为为了节省存储数据的空间，将数据存成了整型，需要用2个字节。
而如果存成浮点型需要4个字节，如果是双精度的话，需要8个字节，会占用很大的空间。
大家可以注意一下原始的HDF文件，通常是170M左右，而进行了辐射定标和几何校正以后的文件，通常有600M以上。
2、几何校正和bow-tie校正
为了下面便于做大气校正，请大家对整幅影像进行几何校正和bow-tie校正。
由于我们在前面的实验中已经学会了如何使用MODIS Georeference功能，所以在这里不再详细说明。
不过要补充一点的是：几何校正和bow-tie校正其实是两个步骤，但是在ENVI软件放在同一个步骤中，即使如此，还是在设置的过程中可以选择是否进行bow-tie校正。
请大家注意：我们下载了两个数据，都要分别做bow-tie校正。
3、大气校正
为了削弱大气影响，本实验采用基于图像的直方图最小值去除法对MODIS影像进行大气纠正，其基本思想是：假设大气程辐射所导致的反射率增值△r在一幅图像的有限面积内是一个常数。
其值的大小只与波段有关，并且近似认为每一波段的反射率最小值r min就是△r。
这样，将图像中每个像元的反射率值都减去本波段的r min，就可以粗略去除大气影响。
在ENVI中如何得到最小辐射率值呢？在Image或者Scroll、Zoom窗口点击右键→Quick Stats，会出现Statistics Results窗口，要看整个列表，而不是仅仅看min项。
注意看DN和Npts，有时候会发现反射率（DN）尽然会出现负值，Npts是0。
请大家认真思考应该如何选择最小值。
4、切图
通过太湖的矢量文件获得太湖的研究区域
打开矢量文件有两种方法：
方法一主菜单：File→Open Vector File
方法二主菜单： Vector→Open Vector File
请注意：我们所给的太湖边界矢量文件是shp格式的，在打开文件窗口需要修改文件类型成Shapefile (*.shp)，进入Import Vector Files Parameters窗口以后，可以按照默认选项进行操作，点击OK进入下一步。
请大家好好看看这个对话框中的选项。
进入Available Vector List对话框，选择输入的图层，点击Load Selected，可以显示该矢量。
在Vector Window的窗口，点击File→Export Active Layer to ROIs，进入Select Data File to Association with new ROIs窗口，选择要切图的文件。
我们在前面的实验中已经做过了，在这里不再详细介绍。
5、建立模型
根据相关分析结果，选取250m数据的比值组合r2／r作为因子构建基于MODIS的叶绿素a浓度遥感监测模型。
通过一元线性回归分析，建立模型如下：
C chl-a=79.386(r2/r1)-16.092 （公式1）
其中C chl-a为叶绿素a浓度值；r1、r2为MODIS 250m分辨率波段1、2的反射率。
由于500m和1000m数据没有与叶绿素a浓度高度相关的因子。
因此对这两组数据进行多元回归建模尝试。
对500m数据1～7波段与叶绿素a浓度采用Backward法进行多
元回归分析，建立的模型如下：
C chl-a =-46824.4r1一6954.2r2+44719．6r4+11582.7r7-10.5 (公式2) 其中，r1、r2、r4、r7为MODIS 500m分辨率波段1、2、4、7的反射率。
6、模型应用
通过ENVI的波段运算功能，分别应用公式一、公式二。
7、成果图
前面的实验介绍如何进行成果图的生产，请大家按照同样的要求出图。