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➢雨云7号Nimbus-7 太阳同步极地轨道 ➢日本海洋观测卫星MOS1
太阳同步轨道
Nimbus7
MOS1
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➢欧空局ERS-1/2 太阳同步极地轨道
➢加拿大雷达卫星 RADARSAT-1/2
ERS RADARSAT
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11.2 海洋遥感的观测内容
遥感观测层次 ➢微波、红外遥感
➢观测海洋表面现象 ➢遥感海表温度与传统观测海表温度区别? ➢可见光遥感 ➢可观测海洋表面现象，如海洋污染等 ➢也可观测海洋内部特征，如水色等
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七、浅海测深 ➢原理
➢可见光遥感：阳光穿透深度内 ➢微波遥感：浅海地形对海面小尺度波的调制 ➢传感器 ➢摄影仪器 ➢真实孔径雷达、合成孔径雷达
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八、海冰 ➢确定不同类型的海冰及其分布 ➢传感器
➢光学传感器：摄像机 ➢微波传感器：合成孔径雷达
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九、溢油污染 ➢主要检测海面油膜 ➢原理
➢可见光遥感 •利用海水和油膜的反射和辐射特性不同
➢微波遥感 •油膜抑制海面小尺度波，使海面趋于平滑， 减弱散射信号
➢传感器 ➢光学传感器：摄像机 ➢微波传感器：合成孔径雷达
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海面油膜
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十、泥沙、叶绿素 ➢反演叶绿素，估计全球初级生产力 ➢监测河流入海口泥沙扩散 ➢传感器
➢光学传感器：水色计
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四、海浪 ➢主要为解决表面波场问题 ➢观测原理
➢表面波浪对海面上小尺度波的调制 ➢传感器：
➢高度计
•有效波高，范围1~20 m，准确度±1 m
➢合成孔径雷达
•通过海浪谱得到有效波高、传播方向
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高度计接收的回波波形
回波前沿上升时间与有效波高相关, 斜率近似反比
波谷反射
波峰反射
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海区天气
有云层或轻 度降水
传感器种类 微波0~20 m/s；风速准确度 ±2 m/s，风向准确度±20˚；
空间分辨率25 km
范围5~35 m/s；准确度 ±25%
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QuikSCAT产品－全球风场
产品日期： 2009/10/20 升轨时间：当地时间06:00 降轨时间：当地时间18:00
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二、潜标 1. 固定潜标 ➢布设于海面以下某深度，连续观测海洋内部海流、 水温、盐度、水下噪声、内波等 特点： ➢能在海面以下几十米至几千米的剖面上对海洋环 境进行长期连续的观测，具有全天候工作能力 ➢不受恶劣海况和人类海面活动的干扰
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二、潜标 2. 活动潜标(ARGO)
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全球海洋叶绿素分布
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十一、内波
合成孔径雷达图像
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十二、潮汐 十三、水团 十四、海洋水准面 ……
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11.3 浮标与潜标观测
一、浮标
➢锚定浮标 ➢水文气象资料浮标 ➢水质监测浮标 ➢波浪浮标
➢漂流浮标 ➢表面漂流浮标 ➢中性浮标 ➢小型漂流器
特点：在恶劣海况下全天候或全天时工作
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一、海表温度 ➢海洋中应用最广泛的一种，反演算法已很成熟， 形成业务化 ➢无云海区：遥感的绝对准确度可达到1˚C，相对 准确度±0.5˚C ➢主要遥感仪器：机载红外辐射计、海水温度扫描 仪、海洋水色扫描仪、高分辨率辐射计、可见光、 红外线扫描仪、微波辐射计等
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由TERRA 卫星的中等分辨率成像光谱辐射计 (MODIS)观测数据反演获得的全球海表面温度
➢可见光传感器
•被动遥感传感器 •只能在晴朗无云的白天得到有效观测 •分辨率高，可用于绘制海岸线，监视可见污染，估算 水面悬浮物浓度等
➢红外传感器
•被动遥感传感器 •可观测海面温度
➢微波传感器
•主动遥感传感器 •可全天时、全天候工作 •可获得全球海洋降雨率、海流、海浪、海表面风、海 冰等信息
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➢Seasat-1 太阳同步近极地近圆形 轨道 能覆盖全球95%的地区 五种传感器中的四种为 微波传感器
➢2011年8月16日发射，设计寿命3年 ➢海洋动力环境卫星 ➢装载雷达高度计、微波散射计、扫描微波辐射计和校正 微波辐射计等 ➢主要用于探测海面风场、温度场、海面高度、浪场、流 场等，以获取全球海洋风矢量场和表面风应力数据及全球 高分辨率大洋环流、海洋大地水准面、重力场和极地冰盖 数据
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三、海洋遥感传感器
C波段ERS SAR海浪参数反演
Sun and Kawamura, 2009 23
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五、海流 ➢观测表面流场 ➢原理
➢运动流体的表面相对于水准面产生倾斜，倾斜 坡度正比于流速－地转流 ➢传感器： ➢雷达高度计
•先测海面坡度再计算地转流速，准确度约±20 cm/s
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高度计观测示意图
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六、海表面高度异常
一、浮标 1. 锚定浮标 采集数据包括 ➢海面气象要素
•气温、气压、湿度、风速风向等 ➢海面状态要素
•海表温度、盐度、营养盐、表层海流、海浪等 ➢垂向海洋要素
•温度、盐度、海流
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美国NDBC浮标分布图
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一、浮标 2. 漂流浮标 重要测量要素为海流 特点：体积小、造价低、使用方便、适用范围广， 可在船上或飞机上投放
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二、海洋遥感发展历史 中国的海洋遥感卫星 ➢海洋一号
➢2002年5月15日发射，设计寿命2年 ➢配置海洋水色扫描仪和CCD成像仪 ➢用于观测海水光学特征、叶绿素浓度、海表温度、悬浮 泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质，并兼顾观测海水、 浅海地形、海流特征和海面上大气气溶胶等要素
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二、海洋遥感发展历史 中国的海洋遥感卫星 ➢海洋二号
AQUA/AMSR-E全球海表温度
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二、海表盐度 ➢观测原理
➢盐度能影响海水的介电常数，从而影响到海水 的微波发射率 ➢传感器：微波 ➢工作波段：21 cm L波段
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三、海面风场
➢观测原理
➢海面风导致海面粗糙度，影响微波后向散射信 号强度
➢传感器：微波散射计(专用)、高度计、微波辐射 计、合成孔径雷达
第十一海洋遥感和浮标观测
11.1 遥感概述
传统海洋观测方法不能得到大 面积、同时观测 遥感手段弥补了此空白
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二、海洋遥感发展历史 2. 卫星海洋遥感 ➢卫星遥感始于20世纪60年代 ➢最早用于气象研究 ➢20世纪70年代海洋学家从气象卫星数据中成功提 取海面温度等信息，开启卫星海洋遥感 ➢气象卫星、陆地卫星、海洋卫星均可用于海洋观 测 ➢1978年6月26日美国发射了世界上第一颗海洋卫 星Seasat-1