衛(wèi)星海洋學(xué)-考試復(fù)習(xí)資料整理資料講解

§1

§1.1

衛(wèi)星海洋遙感的應(yīng)用

p1

衛(wèi)星海洋學(xué)涉及的詳細(xì)內(nèi)容有：

①海洋遙感的遠(yuǎn)離和方法：包括遙感信息形成的機(jī)理、各種波段的電磁波（可見(jiàn)光、紅外光、微波）在大氣和海洋介質(zhì)中傳輸?shù)囊?guī)律以及海洋的波譜特征；

②海洋信息的提?。喊ㄅc海洋參數(shù)相關(guān)的物理模型、從遙感數(shù)據(jù)到海洋參數(shù)的反演算法、遙感圖像處理和海洋學(xué)解釋、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與常規(guī)海洋數(shù)據(jù)在各類(lèi)海洋模式中的同化和融合。

③滿足海洋學(xué)研究和應(yīng)用的傳感器的最佳設(shè)計(jì)和工作模式：包括光譜波段和微波頻率的選擇、光譜分辨率和空間分辨率的要求、觀測(cè)周期和掃描方式的研究以及傳感器噪聲水平的要求。

④反演的海洋參數(shù)在海洋學(xué)各領(lǐng)域中的應(yīng)用。

衛(wèi)星遙感所獲得的海洋數(shù)據(jù)特點(diǎn)：

1.觀測(cè)區(qū)域大

2.時(shí)空同步

3.連續(xù)

*衛(wèi)星遙感資料和衛(wèi)星海洋學(xué)的研究成果在海洋天氣和海況預(yù)報(bào)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)、海洋資源的開(kāi)發(fā)和利用、海岸帶繪測(cè)、海洋工程建設(shè)、全牛氣候變化以及厄爾尼諾現(xiàn)象檢測(cè)等科學(xué)問(wèn)題上有著廣泛的應(yīng)用。（有問(wèn)答題時(shí)加上）

§1.2中國(guó)氣象衛(wèi)星的發(fā)展p6

我國(guó)氣象衛(wèi)星包括兩個(gè)主要系統(tǒng)：

1.極軌衛(wèi)星系統(tǒng)；2.地球靜止衛(wèi)星系統(tǒng)。

【了解】第一代極軌氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號(hào)”，第一代靜止氣象衛(wèi)星“風(fēng)云二號(hào)”，第二代太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云三號(hào)”，第二代靜止氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”。（風(fēng)云單號(hào)極軌，雙號(hào)靜止）

§1.3中國(guó)海洋遙感的進(jìn)步p8

2002年5月15日，我國(guó)第一顆海洋探測(cè)衛(wèi)星“海洋一號(hào)A”與“風(fēng)云一號(hào)”D氣象衛(wèi)星作為一箭雙星同時(shí)發(fā)射升空；

2007年4月11日，“海洋一號(hào)”B衛(wèi)星發(fā)射。

發(fā)射海洋一號(hào)衛(wèi)星的主要目的是：觀測(cè)海水光學(xué)特征、葉綠素濃度、海表面溫度、懸浮泥沙含量、可溶有機(jī)物和海洋污染物質(zhì)，并兼顧觀測(cè)淺海地形、海流特征、海面上空氣溶膠等要素，掌握海洋初級(jí)生產(chǎn)力分布、海洋漁業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)資源狀況和環(huán)境質(zhì)量，了解重點(diǎn)河口港灣的懸浮泥沙分布規(guī)律，為海洋生物資源合理開(kāi)發(fā)利用、沿岸海洋工程、河口港灣治理、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)和執(zhí)法管理等提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

我國(guó)計(jì)劃發(fā)展3個(gè)系列的海洋衛(wèi)星：

1.以可見(jiàn)光、紅外波段遙感探測(cè)海洋水色和水溫為主的“海洋一號(hào)”系列衛(wèi)星；

2.以微波遙感探測(cè)可全天候獲取海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度和海表面溫度場(chǎng)為主的“海洋二號(hào)”系列衛(wèi)星；

3.同時(shí)配備光學(xué)傳感器和微波傳感器的可對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)的“海洋三號(hào)”系列衛(wèi)星。

§2

氣象衛(wèi)星與水色衛(wèi)星

§2.1

遙感和遙感技術(shù)p30

遙感形式分類(lèi)p31

1.按照電磁波的光譜分為：可見(jiàn)光與紅外反射遙感、熱紅外遙感、微波遙感；

2.按照目標(biāo)能量來(lái)源分為：主動(dòng)式遙感、被動(dòng)式遙感；

3.按照空間尺度分為：全球遙感、區(qū)域遙感、城市遙感；

4.按照應(yīng)用領(lǐng)域分為：資源遙感、環(huán)境遙感；

5.按照研究對(duì)象分為：氣象遙感、海洋遙感、陸地遙感；

6.按照應(yīng)用目的分為：陸地水資源遙感、土地資源遙感、植被資源遙感、海洋環(huán)境遙感、海洋資源遙感、地質(zhì)調(diào)查遙感、城市規(guī)劃和管理遙感、繪測(cè)制圖遙感、考古調(diào)查遙感、綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感、規(guī)劃管理遙感等。

7.按照遙感器使用的平臺(tái)分為：航天或衛(wèi)星遙感、航空遙感、地面遙感

§2.2

氣象文星和主要傳感器

NOAA/TIROS系列衛(wèi)星載有改進(jìn)型甚高分辨率輻射計(jì)（AVHRR），還載有用于探測(cè)大氣層垂直空氣柱的剖面溫度和濕度等物理量的泰羅斯垂直探測(cè)裝置（TOVS）。P33

§2.4水色衛(wèi)星和主要傳感器p43

第一代水色掃描儀：海岸帶水色掃描儀（CZCS）；

第二代水色掃描儀：寬視場(chǎng)海洋觀測(cè)傳感器（SeaWiFS）和中國(guó)海洋水色和溫度掃描儀（COCTS）；第三代水色掃描儀：中等分辨率成像光譜儀（MODIS）。

水色傳感器與陸地資源或氣象傳感器的主要不同點(diǎn)：p43-44

①.信噪比（SNR）極高，在一般傳感器作為暗像元的水體目標(biāo)上，要求SNR>500以上，因此，如果不做自動(dòng)增益調(diào)整，其在陸地目標(biāo)上的信號(hào)將趨于飽和；

②.波段帶寬較窄，水色傳感器的可見(jiàn)光通道帶寬大雨10nm，近紅外通道帶寬大約20nm，光譜范圍一般在400~900nm；

③.時(shí)間窗一般要求在當(dāng)?shù)貢r(shí)間10：30—14：30之間過(guò)境，最好是中午12：00左右；

④.要求衛(wèi)星平臺(tái)具有傾斜功能，以避免太陽(yáng)直射光在海面的反射進(jìn)入視場(chǎng)；

⑤.再訪問(wèn)時(shí)間1~3天，空間集合分辨率500~1100m；

⑥.有絕對(duì)的精度指標(biāo)要求。

輻射計(jì)波段：p44

裝載于Nimbus-7上的延岸帶水色掃描儀（CZCS）是

波段輻射計(jì)；

裝載于SeaStar上的SeaWiFS是

波段輻射計(jì)；

裝載于EOS上的中等分辨率成像光譜儀(MODIS)是

波段輻射計(jì)。

中等分辨率成像光譜儀MODIS獲取的數(shù)據(jù)的三個(gè)特點(diǎn)：p47-48

1.NASA對(duì)MODIS數(shù)據(jù)實(shí)行全世界免費(fèi)接收的政策，這樣的政策對(duì)于目前我國(guó)大多數(shù)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是不可多得的數(shù)據(jù)資源；

2.MODIS數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)波段范圍廣（36個(gè)），數(shù)據(jù)分辨率高（250m、500m、1000m），對(duì)陸地、大氣和海洋的研究有較高的實(shí)用價(jià)值；

3.TERRA和AQUA衛(wèi)星都是太陽(yáng)同步極軌衛(wèi)星，TERRA在地方時(shí)上午過(guò)境，AQUA將在地方時(shí)下午過(guò)境。TERRA和AQUA上的MODIS數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)時(shí)間上相配合，可以得到每天最少2次白天和2次黑夜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

§3

海洋衛(wèi)星與陸地衛(wèi)星

§3.2

歐洲衛(wèi)星ERS-1/2和ENVISAT

圖見(jiàn)書(shū)P57

歐洲環(huán)境衛(wèi)星ENVISAT裝載的傳感器。

*高級(jí)合成孔徑雷達(dá)ASAR

*中等分辨率成像光譜輻射計(jì)MERIS

§3.3高度計(jì)衛(wèi)星p59

1992年8月發(fā)射的TOPEX/Poseidon

和

2001年12月發(fā)射的Jason-1

是特別為高度計(jì)軌道設(shè)計(jì)的專(zhuān)用衛(wèi)星。

§3.4裝載合成孔徑雷達(dá)的衛(wèi)星p59

加拿大的RADARSAT是1995年11加拿大空間局發(fā)射的合成孔徑雷達(dá)專(zhuān)用衛(wèi)星。

§3.6陸地和海岸帶觀測(cè)衛(wèi)星p63

HYPERION具有220個(gè)波段，地面分辨率可達(dá)30m，用于地物波譜測(cè)量和成像、海洋水色要素測(cè)量以及大氣水汽/氣溶膠/云參數(shù)測(cè)量等。*第四代

§3.7高分辨率商業(yè)和軍事衛(wèi)星p66

1.美國(guó)地球觀測(cè)公司在2001年發(fā)射了

QuickBird-2衛(wèi)星；（美國(guó)快鳥(niǎo)）

2.美國(guó)太空成像公司在1999年發(fā)射了高分辨商業(yè)衛(wèi)星

IKONOS-2（伊科諾斯-2）；

3.美國(guó)軌道成像公司在2003年發(fā)射了

OrbView-3（軌道觀測(cè)-3）；

4.美國(guó)地球之眼公司在2008年發(fā)射了最先進(jìn)、分辨率最高商業(yè)衛(wèi)星

GeoEye-1（地球之眼-1）。

§4

衛(wèi)星軌道與分辨率

§4.1

衛(wèi)星軌道p73

衛(wèi)星在地球表面的投影被稱為星下點(diǎn)或者衛(wèi)星的天底點(diǎn)，衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡與赤道的焦點(diǎn)被稱為節(jié)點(diǎn)。升軌：當(dāng)衛(wèi)星由南向北運(yùn)動(dòng)時(shí)；

降軌：當(dāng)衛(wèi)星由北向南運(yùn)動(dòng)時(shí)；

升軌點(diǎn)：衛(wèi)星由南向北運(yùn)動(dòng)穿過(guò)赤道時(shí)，衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡與赤道的交點(diǎn)；

降軌點(diǎn)：衛(wèi)星由北向南運(yùn)動(dòng)穿過(guò)赤道時(shí)，衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡與赤道的交點(diǎn)；

*升軌點(diǎn)和降軌點(diǎn)統(tǒng)稱節(jié)點(diǎn)。

太陽(yáng)同步軌道p73

用于地球觀測(cè)的四個(gè)主要軌道類(lèi)型包括：1.*太陽(yáng)同步軌道（對(duì)海洋遙感—水色遙感來(lái)說(shuō)用的最多）；

2.地球同步軌道；

3.高度計(jì)軌道；

4.近赤道低軌角軌道。

重復(fù)周期p76

衛(wèi)星的重復(fù)周期指：衛(wèi)星從某地上空開(kāi)始運(yùn)行，經(jīng)過(guò)若干時(shí)間的運(yùn)行后回到原地上空時(shí)所需要的天數(shù)。衛(wèi)星的重復(fù)周期也被成為衛(wèi)星地面軌跡的重復(fù)周期。對(duì)于采用循環(huán)軌道的衛(wèi)星，重復(fù)周期等于

循環(huán)周期。如：高度計(jì)衛(wèi)星的重復(fù)周期和循環(huán)周期經(jīng)常被等價(jià)使用。

傳感器的重復(fù)周期是衛(wèi)星裝載的傳感器對(duì)目標(biāo)完成一次全部或全球覆蓋的時(shí)間周期。

再訪問(wèn)時(shí)間指：地球上某一局部地點(diǎn)被傳感器先后兩次觀測(cè)的時(shí)間區(qū)間。再訪問(wèn)時(shí)間與觀測(cè)地點(diǎn)的緯度有關(guān)。對(duì)赤道地區(qū)的再訪問(wèn)時(shí)間

長(zhǎng)于

高緯度地區(qū)的再訪問(wèn)時(shí)間。

§4.2

分辨率

電磁波的相干條件是：p77

①.頻率相同的兩光波在相遇點(diǎn)有相同的振動(dòng)方向和固定的相位差；

②.兩光波在相遇點(diǎn)鎖產(chǎn)生的振動(dòng)的振幅相差不大；

③.兩光波在相遇點(diǎn)的光程差不能太大。

★★【計(jì)算】**p78-79

§5

電磁輻射

§5.1

電磁波的波段p83

C

波段、X

波段和Ku

波段常常被用于衛(wèi)星遙感，主要原因是：厘米量級(jí)波長(zhǎng)的微波能與海面上風(fēng)生毛細(xì)重力波發(fā)生布拉格共振，并通過(guò)共振帶回海面信息。

§5.3

輻射術(shù)語(yǔ)p86

極化狀態(tài)是根據(jù)電場(chǎng)方向與參考平面的關(guān)系來(lái)定義的。

水平極化和垂直極化

設(shè)一個(gè)參考平面由兩條直線確定，一條是入射或離開(kāi)海面的電磁波束所在的直線，另一條是海表面的垂線。對(duì)于線性極化的輻射，水平極化的電場(chǎng)與參考平面垂直，垂直極化的電場(chǎng)與參考平面平行。

輻亮度L

：(有方向的輻照度)

輻亮度有方向概念

表示沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量。它的定義是：

θ?θcos),(2ΩΦ

=

dAd

d

L

.光譜輻亮度：

“光譜的”或者“單色的”輻亮度表示輻亮度相對(duì)于波長(zhǎng)或頻率的能量分布，它的定義是：

λ?θ?θλd

dL

L),()，(=

光譜輻亮度代表在單位波段內(nèi)（單位波長(zhǎng)或單位頻率）沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量。

輻照度E

輻照度E

表示通過(guò)單位面積的輻射通量，它的定義是：

dA

d

E

Φ=

發(fā)射度M

：

在介質(zhì)內(nèi)部，吸收率a(λ)

+

r(λ)

+

t(λ)=1

根據(jù)基爾霍夫定律，在當(dāng)?shù)責(zé)釀?dòng)態(tài)平衡條件下，介質(zhì)洗手的能量全部被發(fā)射，發(fā)射率等于吸收率，因此，用發(fā)射率取代上式吸收率，得到：

()()()1=++λλλt

r

e

【理解】

對(duì)于透明玻璃板，入射光被全部透射過(guò)去，故：

t=1，r=0，e=0；

對(duì)于鏡子，入射光被全部反射回去，故：

r=1，t=0，e=0；

對(duì)于黑體，入射光被全部洗手，然后又全部被發(fā)射，故：

a=1，e=1，t=0，r=0.菲涅爾反射率ρ

兩介質(zhì)界面出的菲涅爾反射率()?θλρ，被定義為反射的輻亮度與入射的輻亮度之比：

()()()

?θλ?θλ?θλρ，，，i

r

L

L

=

反照率：定義為地面反射的和空氣中各種梨子后向散射的輻照度之和與入射的輻照度之比。

單次散射反照率：描述大氣層中的分子和氣溶膠粒子的光學(xué)效果。粒子對(duì)太陽(yáng)輻射的單次散射反照率被定義為粒子的散射系數(shù)與衰減系數(shù)之比。

朗伯表面

使用L

代表一個(gè)物體表面自發(fā)輻射或者反射的電磁波的輻亮度。如果L

不是?和θ的函數(shù)，這樣的表面被稱為朗伯表面。朗伯定律表達(dá)的事實(shí)是：朗伯表面從不同方向看是一樣亮的。

§5.5黑體輻射

黑體

科學(xué)家將發(fā)射率e

等于1的理想輻射體稱為黑體，黑體發(fā)射的輻亮度只與溫度有關(guān)。如果一個(gè)物體的發(fā)射率e

小于1，那么該物體就是灰體，它的發(fā)射率e

俗稱灰度。

當(dāng)微波頻率f

固定以后，物體發(fā)射的輻亮度L

（f）與該物體的溫度呈現(xiàn)一個(gè)線性關(guān)系。

亮溫

如果已知海面發(fā)射的輻亮度，那么直接代入普朗克輻射定律經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲得一個(gè)黑體等效輻射溫度。這樣獲得的溫度不是真實(shí)的海表面溫度（SST），它被稱為海面亮溫或稱為黑體溫度B

T。

§6

散射和吸收

§6.1

描述衰減的術(shù)語(yǔ)p117

如果在z=d

處的電場(chǎng)強(qiáng)度()d

E

X,ω衰減為初始值()0,ωX

E的1/e，那么我們定義從z=0到z=skin

d的距離為皮層深度。

n

f

c

n

c

k

d

e

skin

＇

＇=

＇＇==

πω21

其中

e

k

：電場(chǎng)強(qiáng)度的衰減系數(shù)，n

＇＇復(fù)折射率的虛部。

因?yàn)橹挥薪咏Ｃ娣浅１〉乃畬拥乃肿影l(fā)射的電磁波輻射能夠溢出水面，所以表面薄層水分子的平均溫度決定了海表面的輻射強(qiáng)度，代表了熱紅外輻射計(jì)或者微波輻射計(jì)探測(cè)的海表面溫度。該表面薄層的實(shí)際厚度是隨輻射波長(zhǎng)而變化的，一般的，人們稱這一表面薄層為皮層。

在微波范圍內(nèi)，在海水中微波隨波長(zhǎng)減小而衰減加劇，微波的皮層深度隨波長(zhǎng)減小而減小。

如果在z=

z

處的輻照度

()

90,Z

E

λ衰減為初始值()0,λE的1/e，那么我們定義從z=0到

z

z

=的距離為穿透深度。

在穿透深度

z

以上海水層粒子的后向散射對(duì)離水輻亮度()λL的貢獻(xiàn)占有90%的份額，所以人們使

用90作為穿透深度

z的下角標(biāo)。

一般的，490nm

藍(lán)綠光的穿透深度最大，波長(zhǎng)超過(guò)490nm的可見(jiàn)光在海水中的穿透深度隨可見(jiàn)光波長(zhǎng)的增加而減小。

將電磁波在純水中的穿透深度稱為吸收深度或者衰減深度。

穿透深度一般用于描述可見(jiàn)光和近紅外光在海水中的衰減，吸收深度多用于描述電磁波在純水中的穿透深度。皮層深度描述電場(chǎng)強(qiáng)度的衰減，它比穿透深度和吸收深度大一倍。

衰減系數(shù)和光學(xué)厚度p121

衰減系數(shù)()

λa

k

是

吸收系數(shù)

()

λab

k

和

散射系數(shù)

()

λsc

k的總和。

光學(xué)厚度

a

τ被定義為衰減系數(shù)沿傳播路徑上的積分。

*光學(xué)厚度

a

τ沒(méi)有量綱

當(dāng)光學(xué)厚度

()z

ab,λτ等于0時(shí)，吸收率()λa

等于0；當(dāng)光學(xué)厚度()z

ab,λτ等于無(wú)窮大時(shí)，吸收率()

λa

等于1。

體積散射函數(shù)

海水的散射主要集中在前向散射。前向散射一般占總散射的90%以上，后向散射只占小部分，通常小于10%。

米氏散射和瑞利散射p130-131

米氏散射理論用于描述：q

（粒子的周長(zhǎng)與電磁波波長(zhǎng)之比）小于1的球形粒子對(duì)電磁波的散射現(xiàn)象。

瑞利散射理論是用于描述q

遠(yuǎn)小于1的球形粒子對(duì)電磁波的散射現(xiàn)象。

【論述】實(shí)際發(fā)生的大氣對(duì)太陽(yáng)關(guān)的散射主要是兩種：

丁達(dá)爾散射和瑞利散射。

丁達(dá)爾散射屬于米氏散射，它描述尺度小于100nm的粒子對(duì)太陽(yáng)光的散射現(xiàn)象?！驹斠?jiàn)p130】

§6.2

輻射傳輸方程p135

在可見(jiàn)光波段，氣溶膠的散射經(jīng)常是構(gòu)成最主要衰減的因素。在熱紅外特別是微波波段，由于電磁波波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于大氣所含粒子的粒徑，大氣所含粒子的散射已經(jīng)不起明顯作用，大氣所含粒子的吸收變成了最主要的衰減因素。在紅外波段，水汽、二氧化碳和臭氧是主要的吸收氣體；在微波波段，水汽、氧氣和云中液態(tài)水是最主要的吸收物質(zhì)。

§6.3

大氣層和大氣窗

臭氧（D.U.意義）p137

【理解】如果在零攝氏的溫度下，沿著垂直于地表的方向?qū)⒋髿庵械某粞跞繅嚎s到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么臭氧層的總厚度只有3mm

左右。這種用從地面到高空垂直柱中臭氧的總厚度來(lái)反映大氣中臭氧含量的方法叫做

柱濃度法，采用多布森單位（D.U.）來(lái)表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300D.U.。1.0

D.U.相當(dāng)于在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和0℃的溫度下0.01mm的臭氧層厚度。

氣溶膠p138

氣溶膠對(duì)輻射的影響有

種方式：

一、直接影響，指氣溶膠直接散射和吸收電磁輻射；

二、間接影響，指氣溶膠作為凝結(jié)核，在大氣中改變?cè)频蔚臐舛群驮频卧诖髿庵写嬖跁r(shí)間，通過(guò)云滴影響電磁輻射。

氣溶膠對(duì)電磁輻射的影響是雙向的。它可以把太陽(yáng)輻射向太空中散射，造成衰減；也可以吸收由地面而來(lái)的長(zhǎng)波輻射，其作用與溫室氣體在作用相似，形成增益。

氣溶膠是氣體和在重力場(chǎng)中具有一定穩(wěn)定性和較小沉降速度的物質(zhì)顆粒組成的混合系統(tǒng)。一般地，氣溶膠是指懸浮在空氣中的、由固體和液體顆粒與氣體載體共同組成的多相體系。

大氣層空氣分子、臭氧和氣溶膠的光學(xué)厚度p140

在可見(jiàn)光和近紅外波段，空氣分子衰減作用對(duì)應(yīng)的光學(xué)厚度()λτa

主要是由空氣分子散射造成的，而與吸收關(guān)系不大。

在可見(jiàn)光和近紅外波段，氣溶膠的光學(xué)厚度主要是由氣溶膠對(duì)電磁波的散射引起的。

臭氧的光學(xué)厚度

()λτoz

是由臭氧吸收引起的。

水蒸氣和氧氣的吸收：在微波波段，因?yàn)榇髿馕障禂?shù)起主要作用，大氣散射的貢獻(xiàn)可以忽略，所以大氣衰減系數(shù)a

κ近似地等于大氣吸收系數(shù)ab

κ。在微波波段，大氣吸收系數(shù)ab

κ飽含三個(gè)主要組

成部分：

vap

oxy

liq

ab

κκκκ++=，liq

κ是云中液態(tài)水和降雨吸收系數(shù)，oxy

κ是氧氣的吸收系數(shù)，vap

κ是水汽的吸收系數(shù)。

大氣窗P145-146

有

種大氣成分對(duì)電磁波吸收起大小不等的作用，他們是：二氧化碳2CO、水蒸氣O

H2、臭氧

O、一氧化二氮02N、一氧化碳CO、甲烷4CH、氧氣2O

。比較而言，二氧化碳和水蒸氣對(duì)紅外波段的大氣透射率影響最大。

【選擇】大氣透射率依次按下列順序遞減：冬天亞北極區(qū)、冬天中緯度地區(qū)、夏天亞北極區(qū)、夏天

中緯度地區(qū)、熱帶地區(qū)。一般地說(shuō)，大氣對(duì)于太陽(yáng)入射輻射是比較透明的，對(duì)于地球發(fā)出的紅外輻射不太透明。

§7

可見(jiàn)光和近紅外輻射計(jì)與水色遙感

§7.1

輻射計(jì)p152

可見(jiàn)光和近紅外輻射計(jì)在水色衛(wèi)星上用來(lái)遙感海水葉綠素濃度、懸浮泥沙濃度以及海水漫衰減系數(shù)等，紅外輻射計(jì)在氣象衛(wèi)星和陸地衛(wèi)星上用來(lái)遙感雪、冰、氣溶膠和薄卷云等

熱紅外輻射計(jì)在氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星上用來(lái)遙感海面上空水汽含量、大氣剖面溫度和濕度以及海表面溫度等

微波輻射計(jì)在海洋衛(wèi)星上用于遙感海表面溫度、海面風(fēng)速和風(fēng)向、海面上空水汽含量、可降水量等，在飛機(jī)上用于遙感海表面溫度和海表面鹽度等

輻射計(jì)是一種根據(jù)被動(dòng)遙感理論研制的傳感器?！驹斠?jiàn)p152】

§7.2

水色遙感簡(jiǎn)介

衛(wèi)星和傳感器p153

所謂水色或海色是太陽(yáng)光經(jīng)水體或海水散射后，可見(jiàn)光和近紅外輻射計(jì)監(jiān)測(cè)到的散射光的顏色。

水色三要素指：1.浮游植物的葉綠素；2.無(wú)機(jī)的懸浮物；3.有機(jī)的黃色物質(zhì)。

水體類(lèi)型p157

一類(lèi)水體：浮游植物及其“伴生”腐殖質(zhì)對(duì)水體的光學(xué)特性起主要作用的水體

二類(lèi)水體：無(wú)機(jī)懸浮物或黃色物質(zhì)（又稱溶解的有色有機(jī)物）對(duì)水體的光學(xué)特性有不可忽視的明顯作用的水體

大多數(shù)開(kāi)闊海域的海水接近一類(lèi)水體，二類(lèi)水體位于與人類(lèi)關(guān)系最密切、受人類(lèi)活動(dòng)影響最強(qiáng)烈的近岸、河口等海域，其中懸浮泥沙（無(wú)機(jī)懸浮物）、葉綠素和黃色物質(zhì)是影響海洋水色的三要素。

黃色物質(zhì)

海水中的溶解有機(jī)物（DOM）包括：POC-顆粒狀有機(jī)碳；DOC

溶解的有機(jī)碳。

不能通過(guò)定量濾膜（網(wǎng)膜0.4~1.0μm

之間）的顆粒狀有機(jī)碳稱為POC

；能通過(guò)的稱為DOC。

有色溶解有機(jī)物（CDOM）是DOM

中的主要成分，它能吸收藍(lán)色的光而散射黃色的光，從而使水呈淺黃色，故被人們通俗地稱為黃色物質(zhì)。

人們通常使用只含有黃色物質(zhì)海水的吸收系數(shù)廣義的代表它的濃度，其單位是μm

-1。

§7.3

大氣校正和離水輻射

大氣透射率p161

水色衛(wèi)星遙感的大氣校正方程可表達(dá)為：

()()()()()()()λθλλθλλλλW

r

A

R

i

L

t

L

T

L

L

L，+++=

§7.4

水色遙感的科學(xué)術(shù)語(yǔ)p175

******【作圖題】p175

圖7-6

注意：反射峰的位置、高度、坐標(biāo)軸大小、曲線形狀

§8

熱紅外輻射計(jì)

§8.2

熱紅外輻射計(jì)

消除云的方法一般可采用：p194

①．最大溫度法：海表面溫度與云表面溫度相比要高，海表面溫度變化的時(shí)間梯度（或空間梯度）與云表面溫度變化的時(shí)間梯度（或空間梯度）相比要低。若條件滿足，則可認(rèn)為是海表面溫度值，否則可認(rèn)為是云。這種方法對(duì)穩(wěn)定薄云和不清晰云的情況不適用；

②．多波段方法：這種方法依賴于兩種不同的紅外波長(zhǎng)（一般為3.7μm

和10.5μm）上的亮度和溫度之間的非線性關(guān)系。如果在溫暖的海面上覆蓋分散的不清晰的云，則其圖像在兩個(gè)波段上將給出兩種不同的亮溫；若是均勻的云塊或海面，則其圖像上將有相同的亮溫；

③．圖像目測(cè)判斷法：雨云在可見(jiàn)光下的圖像是明顯的。

§9

微波輻射計(jì)

§9.1微波輻射計(jì)p202

微波輻射計(jì)可以全天候探測(cè)海表面溫度、鹽度、風(fēng)速、大氣垂直溫度和濕度剖面、大氣中水汽含量和可降水量。

§10

散射計(jì)

§10.1

衛(wèi)星和散射計(jì)

散射計(jì)：一種專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)全球海面風(fēng)場(chǎng)的主動(dòng)微波雷達(dá)。（輻射計(jì)是被動(dòng)）

§10.3

電磁波在粗糙海面的散射

布拉格共振散射

雷達(dá)發(fā)射的電磁波與海表面毛細(xì)重力波之間產(chǎn)生布拉格共振條件是：

當(dāng)

BC

AB

water

2sin

2sin

2==θλ

等于

雷達(dá)波長(zhǎng)radar

λ時(shí)，從海面上后向散射的電磁波有相同的相位，具有相同相位的電磁波相遇產(chǎn)生布拉格共振。

§11

高度計(jì)

§11.1

高度計(jì)和海表面地形幾何學(xué)p253

衛(wèi)星和高度計(jì)

高度計(jì)：測(cè)量地球表面相對(duì)高度的儀器。使用高度計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海表面高度SSH、有效波高SWH、海表面地形等動(dòng)力參數(shù)的測(cè)量，同時(shí)可以獲取海流、海浪、潮汐、海表面風(fēng)等動(dòng)力參數(shù)信息。此外，衛(wèi)星高度計(jì)探測(cè)數(shù)據(jù)還可應(yīng)用于地球結(jié)構(gòu)和海洋重力場(chǎng)的研究。

目前有兩種衛(wèi)星高度計(jì)應(yīng)用到遙感監(jiān)測(cè)中：

一是，雷達(dá)高度計(jì)，發(fā)射微波并接收地球表面返回的微波；

二是，激光高度計(jì)，發(fā)射激光并接收地球表面返回的激光。

海表面地形p256

海表面地形或海洋地形：定義為海表面相對(duì)于大地水準(zhǔn)面的距離。

海表面高度、海表面異常p257

海表面高度表示：海表面相對(duì)于參考橢球面的距離。

高度計(jì)的應(yīng)用p258

§11.4

風(fēng)速的觀測(cè)

高度計(jì)雖然只能測(cè)量海面風(fēng)速標(biāo)量，但在應(yīng)用中具有特殊意義：

①．高度計(jì)可以提供同步的風(fēng)、浪數(shù)據(jù)；

②.高度計(jì)星下點(diǎn)測(cè)量風(fēng)速的空間分辨率高于散射計(jì)；

③.在小于10m/s的風(fēng)速范圍內(nèi)，高度計(jì)測(cè)量的風(fēng)速誤差小于1m/s，優(yōu)于散射計(jì)；

④．可以將高度計(jì)、散射計(jì)、微波輻射計(jì)測(cè)量的風(fēng)速進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)同化。

§12

合成孔徑雷達(dá)

§12.3

合成孔徑雷達(dá)的應(yīng)用p295-296

合成孔徑雷達(dá)SAR是一種主動(dòng)式微波成像雷達(dá)，通過(guò)測(cè)量海面后向散射信號(hào)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚砗竽墚a(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)化后向散射截面（NRCS）的圖像。標(biāo)準(zhǔn)化后向散射截面攜帶著海面信息，它反映了雷達(dá)觀測(cè)到的海面粗糙度

合成孔徑雷達(dá)工作在微波階段，它可以測(cè)量出海浪的方向譜、海面風(fēng)場(chǎng)、內(nèi)波，還可以監(jiān)測(cè)海冰移動(dòng)和海面油膜。根據(jù)布拉格共振散射理論，合成孔徑雷達(dá)接收到的海面后向散射信號(hào)與海表面上滿足布拉格共振散射條件的毛細(xì)重力波的譜成正比，所以能夠觀測(cè)海面由毛細(xì)重力波代表的海面粗糙度，并可反演產(chǎn)生毛細(xì)重力波的海面風(fēng)速。