遙感基礎前沿課程結課作業(yè).doc

上海海洋大學遙感基礎前沿課程作業(yè)1. Describe ocean remote sensing instruments（sensors）used to derive sea surface temperature; sea surface height; and sea surface wind.答：I 海洋表面溫度（Sea Surface Temperature，SST）是一個重要的海洋環(huán)境參數，是海洋環(huán)境非常重要的基礎信息。從衛(wèi)星遙感來測定SST的方法通常有熱紅外測定和被動微波輻射測定，方法的異同即需要不同的傳感器來實現：熱紅外輻射計（Thermal Infrared Radiometer）是氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星上用來遙感海表溫度的最主要的傳感器，通常使用大約3.7m或接近10m的窗口波段來測定輻射，由于3.7m的波段對太陽輻照有相對較強的反射會產生較大的噪聲，所以主要用于夜間探測，且兩個波段均無法很好地穿透云層，但是由于紅外遙感受到云層的頻繁影響，微波遙感大洋海溫在時間和空間上都具有較高的采樣率。因為微波傳輸對紅外遙感產生冷偏差的大氣氣溶膠不敏感，微波遙感海溫具備深入了解氣候系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢。最優(yōu)全球海溫觀測將是客觀結合在晴空海區(qū)獲得的高分辨紅外海溫和全天候微波海溫。下圖所示為海洋中各種物理量的亮度溫度的感光度及適合的觀測波段和微波輻射計的測量原理示意圖；II海洋動力地形是海洋的一種重要屬性，海洋動力地形是海洋四大動力系統(tǒng)（海-氣界面動力系統(tǒng)、海洋表面動力系統(tǒng)、海洋內波動力系統(tǒng)、海洋環(huán)流動力系統(tǒng)）之一，我們可以通過測量波高和波譜來研究大尺度的海洋特性，在衛(wèi)星海洋遙感中，通常采用微波高度計來測量這些參數（Sea Surface Height，SSH），雷達高度計通過測量微波脈沖雙程傳輸時間并結合衛(wèi)星平臺位置和海洋基準面來確定海面高度。雷達測高最大的誤差是海洋表面狀況(波峰、波谷和波動引起的海面傾斜度)對測高引起的偏差。海面狀況誤差未被完全了解目前此誤差通過經驗校正暫時解決。最大數據損失來源于用來校正大氣折射的微波輻射計微波測高技術的最大限制是高度計只能推算衛(wèi)星星下點的海面高度。造成高度計在空間和時間采樣率的不足，極大限制了高度計數據在研究中小尺度海洋氣象過程的能力。下圖所示的就是衛(wèi)星高度計的測高原理，以及在后期反演中的誤差修正； III海面風場（Sea Surface Wind，SSW）是行星邊界層下的邊界條件之一，在氣候模式中占據重要地位，海面風是影響海浪、海流、水團等要素的活躍因子，衛(wèi)星微波遙感是目前唯一可以精確觀測全球海面矢量風的技術手段。主動式微波遙感(微波散射計)通過雷達發(fā)射回波信號的強弱以及不同角度的發(fā)射回波信號反演出風速和風向。主動式散射計實質上觀測的是海面的粗糙度。與風應力直接相關，傳統(tǒng)的散射計產品是假定中性大氣層結然后校正到lOm的風矢量。被動式微波遙感(極化微波輻射計)通過觀測不同極化方向的海面自然微波輻射推知風速和風向。目前，微波遙感的實踐證明這兩種方式都可以有效地觀測海面矢量風。我們可以采用微波散射計、微波高度計、微波輻射計和合成孔徑雷達來測量海面風場的相關參數，下圖所示為后向散射截面與風向及雷達極化方式的關系。2.What are the two types of environmental satellites? Explain their orbital characteristics.答：I人造地球衛(wèi)星的分類方式較多，按照軌道分類，如下圖所示按照軌道高度分類按照運行軌道分類備 注低軌道順行軌道中高軌道逆行軌道地球同步軌道赤道軌道地球靜止軌道極地軌道太陽同步軌道大橢圓軌道極地軌道II環(huán)境衛(wèi)星按照軌道劃分為“太陽同步軌道”和“地球同步軌道”兩種；III特點：太陽同步軌道，衛(wèi)星軌道平面東進角速度和太陽在黃道上運動的平均角速度相等的軌道，；地球同步軌道，又稱24小時軌道，衛(wèi)星的軌道周期等于地球在慣性空間中的自轉周期（23小時56分4秒），且方向亦與之一致，衛(wèi)星在每天同一時間的星下點軌跡相同,當軌道與赤道平面重合時叫做地球靜止軌道，即衛(wèi)星與地面的位置相對保持不變，有如下顯著特點，衛(wèi)星運行方向與地球自轉方向相同，軌道傾角為0軌道偏心率為0，即軌道是圓形的軌道周期等于等于地球自轉周期，靜止衛(wèi)星的高度為35786公里。由于軌道的差異，在業(yè)務使用中兩種軌道的衛(wèi)星便有很大的觀測范圍以及時空分辨率的巨大差異，地球同步衛(wèi)星無需贅述，定點觀測固定范圍，太陽同步軌道衛(wèi)星如下圖一 太陽同步軌道衛(wèi)星的星下點地面軌跡3.What is the difference between passive and active remote sensing method?答：I主動遙感（Active Remote Sensing）定義：運用人工產生的特定電磁波照射目標物，再根據接收到的從目標物反射回來的電磁波特征來分析目標物的性質、特征和狀態(tài)的遙感技術，如合成孔徑雷達(SAR)，激光雷達遙感技術等百度百科。II被動遙感（Passive Remote Sensing）定義：運用遙感器接收來自目標物的反射和輻射電磁波譜，并根據其特征對目標物探測的遙感技術百度百科。III二者不同點：主動遙感又稱有源遙感，也稱遙測，指從遙感臺上的人工輻射源，向目標物發(fā)射一定形式的電磁波，再由傳感器接收和記錄其反射波的遙感系統(tǒng)，其主要優(yōu)點是不依賴于太陽輻射，可以晝夜工作，并可根據探測目的的不同，主動選擇電磁波的波長和發(fā)射方式，主動遙感一般使用的電磁波是微波波段和激光，多用脈沖信號，也有的用連續(xù)波束，普通雷達、側視雷達、合成孔徑雷達、紅外雷達、激光雷達等都屬于主動遙感系統(tǒng)；被動遙感又稱無源遙感系