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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。

研究内容:海洋遥感物理机制、海洋卫星传感器方案、海洋参数反演理论和模型、海洋图象处理与信息提取方法、卫星数据海洋学应用2.海洋遥感发展回顾经历阶段(重点)起步阶段、探索阶段、海洋卫星与传感器的试验阶段、应用研究和业务使用阶段3.第一颗海洋实验卫星是SeasatA(重点)海洋一号(HY-1) 2002.5.15 试验性海洋水色卫星 10波段海洋水色仪4波段ccd成像仪4.海洋遥感传感器及其应用(重点)5.海洋遥感的应用(论述题)(重点)(1)海表温度遥感海表温度是重要的海洋环境参数,如在海洋渔业中的应用(利用海温与海况信息来分析渔场形成、渔期的迟早、渔场的稳定性等,可用于寻找渔场)。

主要采用热红外波段和微波波段的信息进行海表温度的遥感反演。

(2)海洋水色遥感利用海洋水色遥感图像得到的离水辐射率,来反映相关联的水色要素如叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、可溶有机物含量等信息。

利用可见光、红外多光谱辐射计就可给出赤潮全过程的位置、范围、水色类型、海面磷酸盐浓度变化以及赤潮扩散漂移方向等信息,以便及时采取措施加以控制。

(3)海洋动力遥感观测风力、波浪、潮流等是塑造海洋环境的动力,可以通过遥感技术获得。

海洋风力的监测有助于台风、大风预报和波浪预报;海浪观测可以通过SAR反演波浪方向谱,或通过动力模式来解决表面波场问题;采用雷达高度计可观测潮流或潮汐。

(4)海洋水准面、浅水地形与水深遥感测量可通过卫星高度计确定海洋水准面(±20cm),通过测量雷达发射脉冲与海面回波脉冲之间的延时而得到高度计天线离海面的距离;通过遥感绘制海图和测量近岸水深;水下地形的SAR图像为亮暗相间的条带,利用这个关系可定量获取水下地形信息。

(5)海洋污染监测利用遥感技术可以监测进入海洋中的陆源污染水体的迁移、扩散等动态变化,还能探测石油污染(如测定海面油膜的存在、油膜扩散的范围、油膜厚度及污染油的种类)。

(6)海冰监测海冰是海洋冬季比较严重的海洋灾害之一,海冰遥感能确定不同类型的冰及其分布,从而提供准确的海冰预报。

SAR具有区分海水和海冰的能力,可准确获得海冰的覆盖面积;并且可以区分不同类型的海冰以及海冰的运动信息。

热红外与其它的微波传感器也是获得海冰定量资料的有效手段。

(7)海洋盐度测量海水含盐量的变化,会改变海水的介电常数,从而影响海水的微波特性。

基本原理是基于微波频率上盐度对海表亮温的敏感度来进行测量的。

(8)船舶和尾迹探测船舶由于其制作原料的原因,在SAR 图像上会形成非常亮的目标(具有强烈的后向散射特征),如1978年首次在SeaSat 图像上发现延伸20km 的舰船及其尾迹。

第三章(全是重点)1.有效波高(H1/3):波阵列中全部波段的1/3最高波的波峰到波谷之间高度的平均值;2.均方根波高(hk ):波在平均海平面上的均方根高度(表达海面粗糙度);3.复折射率:Snell 折射定律: 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。

一般的,复折射率随温度升高而下降;而随盐度增加有所上升。

4.思考题:通常情况下,可以将海水的折射率近似为 1.34,那么,是否水体中的光都能穿出水面?具体情况如何?(自己手写)5.海面粗糙度判据:与波长和入射角有关6.辐射能量W:以电磁波形式向外辐射的能量,单位为焦耳(J )7.辐射通量(Radiant flux 、辐射功率)Φ:单位时间内通过某一面的辐射能量,单位是瓦/微米(W/μm ),表示为:Φ=d w /dt 。

8.总辐射通量:为各波段的和(积分)。

9.辐射通量密度E ′:单位时间内通过单位面积的辐射能量/通过单位面积的辐射通量,表示为: E ′=d Φ/dt ,单位是瓦/米2·微米(W/m 2·μm )。

10.立体角(Solid angle):为圆锥体所拦截的球面积σ与半径r 的平方之比,表示为: Ω =σ/r2。

(单位用球面度(Steradian ,简写为Sr )表示,球面面积为4πr2的球,其立体角为4π球面度。

)11,辐射强度(Radiant intensity )I :是描述点辐射源的辐射特性的,即指点辐射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量,单位是瓦/球面度·微米(W/Sr ·μm )。

表示为 : I=d Φ/d Ω。

(辐射强度I 具有方向性,因此I(θ)是θ的函数。

对于各向辐射同性辐射源, I=/4。

)12.辐射出射度M (Radiant emittance ):面辐射源从单位面积上发出的辐射通量,单位是瓦/米2 ·微米(W/m2·μm ),表示为 M=d Φ/dS 。

13.辐射照度E (Irradiance ):照射到物体表面,单位面积上所接收的辐射通量,单位是瓦/米2 ·微米(W/m2·μm ),表示为E=d Φ/dS 。

n i n n ''-'=vc n /sin /sin 21=='θθ14.辐射亮度(Radiance)L :具有方向性,指辐射源在某一方向、单位投影表面、在单位立体角内的辐射通量,单位是瓦/米2·球面度·微米(W/m2·Sr ·μm )。

表示为 L(θ)=Φ/Ω(Acos θ)。

15.水气辐射传输模型:简化模型:重要参量:①刚好处于水表面以下的辐亮度:符号 (0¯) ,表示刚好处于水表面以下的向上辐亮度,0¯含义为刚好处于水表面以下。

②水体剖面向上/向下辐亮度:符号 (z )表示水下z 深度处向上辐亮度;深度z 的单位是米(m )③离水辐亮度:符号 ,含义为经水-气界面反射和透射后的 (0¯),(公式) ④归一化离水辐:(公式)⑤遥感反射比:(公式)16.海洋辐照度模型:用来描述海洋辐照度信号构成(直射和漫射)17.大气校正: 目的:从传感器接收到的辐射率(度)中,将离水辐射率分离出来。

重要性:离水辐射率包含了海洋的许多信息,通过它几乎可以得到所有的海洋水色产品。

大气分子-瑞利散射,气溶胶-米氏散射大气透过率的计算 - 总透过率等于直接透过率和漫射透过率之和。

18.实际应用中的校正:以SeaWIFS (SeaStar )对一类水体探测为例, 设置了大气校正通道7(765nm ) 和8(865nm )。

这二个波段的离水辐射度近似为0。

第8波段气溶胶散射:path a w a s t Lt L t rL L ++=w L计算n19.大气对传输过程的影响主要发生在低对流层(9km 以下),其中大气的温度和水汽含量是最重要的影响因子。

(填空)20.海洋水体波谱特征: 海水的光学特性有:表观光学性质和固有光学性质。

表观光学性质由光场和水中的成分而定,而固有光学性质与光场无关,只与水中成分分布及其光学特性有关。

表征海水表观光学性质的表观光学量包括:向下辐照度、向上辐照度、辐亮度、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。

表征海水固有光学性质的固有光学量包括:吸收系数;散射系数;体散射函数等。

21.不同因素对海水反射波谱特征的影响:TSS ,叶绿素a 、b ,悬浮泥沙,溶解的有机物,(赤潮,油污水中物质组合)(括号中可不记) 22.(上式各量意义自记) ②散射系数:(上式各量意义自记) ③衰减系数:吸收系数与散射系数之和(上式各量意义自记)④体散射函数:每单位距离,每单位角度光谱散射比的极限。

(上式各量意义自记)1()()() ()c a b m λλλ-=+⑤前向散射系数:(上式各量意义自记) ⑥后向散射系数:(上式各量意义自记)⑦散射相函数:(上式各量意义自记)23.水体固有光学量的测量仪器主要有:AC9,AC-S,HS-6,BB924.黄质吸收系数的测定使用(孔径)0.22um 的millipore 滤膜过滤上面已经过滤过总悬浮物的水样。

(填空)25.水体的吸收系数(以下图记住关键点大概位置及数值) ①纯水的吸收:/20()2(;)sin fb d πλπβψλψψ=⎰/2()2(;)sin b b d ππλπβψλψψ=⎰-1(;)(;) (sr )()b βψλβψλλ=②CODM的吸收:(负指数)③悬浮颗粒:平均颗粒直径大于0.45微米,一部分是藻类颗粒物,另一部分是非藻类颗粒物。

(图不确定)26.水体的散射系数:(以下图记住关键点大概位置及数值)①纯水的散射:纯水总散射系数计算公式:1.海洋遥感卫星2.海洋遥感卫星名称(1)国外的海洋水色遥感卫星:NOAA系列气象卫星(美)、Nimbus-7雨云气象卫星(美) 、高级对地观测卫星(ADEOS)(日)、SeaSTAR海洋水色卫星(美)、Terra和Aqua极轨卫星(美)、IRS卫星(印度)(2)国外的海洋地形卫星:Geosat卫星(美)、Topex/Poseidon卫星(美、法)、JASON-1卫星(美、法)、JASON-2卫星、GRACE卫星(美、德)(3)国外的海洋动力环境卫星:Seasat卫星(美)、ERS卫星(欧空局)、Envisat-1卫星(欧空局)、RaderSat卫星(加)、QuikSCAT卫星(美)、SMOS卫星(欧空局)(4)中国的海洋遥感卫星:海洋一号卫星:2002年5月15日发射成功,卫星轨道798km,有效载荷为10波段海洋水色扫描仪(COCTS,用于海洋水色环境要素、水温)和4波段CCD (用于海岸带动态监测)、风云一号极轨气象卫星、风云二号静止气象卫星3.遥感传感器光谱范围分类(1)光学传感器:a。

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