海洋遙感復(fù)習題

1、海洋遙感復(fù)習題1,緒論部分1, 遙感、海洋遙感遙感：高空或外層空間的各種平臺上，運用各種傳感器獲取目標的電磁波信息，通過數(shù)據(jù)處理和分析,研究目標的屬性與環(huán)境關(guān)系的一門現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)科學。利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀測電磁波信息達到識別物體及物體存在環(huán)境條件的技術(shù)。海洋遙感：利川電磁波與大氣和海洋的相互作用原理，從衛(wèi)星或具他空間平臺上觀測和研究海洋。2, 海洋遙感發(fā)展的幾個重要階段、其標志；傳統(tǒng)的海洋遙感：科學調(diào)查船20吐紀中葉：航空技術(shù)推動海洋遙感衛(wèi)星海洋遙感的三個階段：探索階段1970-1978,標志：載人飛船的搭載空間試驗和利用陸地氣象衛(wèi)星探測海洋。試驗階段1978-1985,

2、標志：seasat-a,nimbus-7,tiros-n微波傳感器、海色傳感器和紅外傳感器為海洋衛(wèi)星探測海洋奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用階段1985 至今，標志：多顆海洋研究衛(wèi)星發(fā)射，反演算法業(yè)務(wù)化，數(shù)據(jù)產(chǎn)品標準化。3, 主要的海洋遙感衛(wèi)星；海洋地形有關(guān)的衛(wèi)星：Geosat, TOPEX/POSEIDON海洋動力環(huán)境衛(wèi)星：ERS-1,2 Radarsat JERS-1 ALMAZ Quikscat Envisat海洋水色衛(wèi)星：Seastar IRS-p3 ROCSAT-1 HY-1 EOS-Terra EOS-Aqua氣彖觀測衛(wèi)星：DMSP TRMM Fengyu-1,2,3陸地觀測衛(wèi)星：SPOT Land

3、sat series中巴CERS4, 海洋遙感數(shù)據(jù)的特點、與常規(guī)觀測不同；特點：人面積同步觀測，搞空間分辨率；長期觀測；實時或準實時；船舶浮標不易抵達海區(qū)；微波 傳 感器數(shù)據(jù)全天時、全天候觀測。不同：海洋動態(tài)變化；比常規(guī)信息小 2? 3個量級。5, 主動傳感器、被動傳感器；主動傳感器：微I再高度計、微闊散射計、合成孔徑雷達、激光雷達被動傳感器：海色傳感器、可見紅外輻射計、微波輻射計2,海洋遙感基礎(chǔ)1,衛(wèi)星軌道(太陽同步軌道、靜地衛(wèi)星軌道)；靜地衛(wèi)星；極軌衛(wèi)星；2,遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)甜類型(Level 0,1,2 etc.);Level 0未經(jīng)處理的由傳感器直接輸出的數(shù)據(jù)Level 1未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)在一

4、片與附加文件格式Level 2地球物理數(shù)據(jù)產(chǎn)品如SST等等。3,遙感有關(guān)的兒個參數(shù)：刈幅寬度、極化、光譜分辨率、空間分辨率；刈幅寬度：刈幅就是衛(wèi)星掃過的寬度極化：水平極化的電場與參考平面垂直，垂直極化的電場與參考平面平行光譜分辨率：多光譜遙感器接收日標輻射信號時所能分辨的最小波長間隔。空間分辨率：遙感圖像每一個像素所覆蓋地血的長和寬。4,電磁輻射：(1)電磁波譜：遙感中常用的波段 紫外0.001-0.38um可見 0.38-0.76um紅外 0.76-1000um微波lmm-lm(2)黑體輻射：是指黑體的熱輻射，它是在一切方向上都均等的輻射普朗克輻射定律：黑體耦射通量密度和其溫度的關(guān)系以及按波

5、長分布的輻射定律(3)基爾崔夫定律：介質(zhì)處于局部熱動力平衡條件卜吸收熱量的速率和輻射能量的速率相等(4)朗伯面：對于漫反射面，當入射照度一定時，從任何角度觀察反射而，其反射亮度是一個常數(shù)，這種反射面稱朗伯面。把反射比為1的朗伯面叫做理想朗伯 面。(5)亮溫：衡量物體輻射特征的重要指標。指物體的輻射公里處等于某一黑體的輻射功率時，該黑休的絕對溫度即為亮度溫度。(6)比輻射率：發(fā)射率：觀測物體的輻射能量與同觀測物體具有相同熱力學溫度的黑體的輻射能量Z比，發(fā)射率也被稱為一個物體的灰度，以鑒別它距離黑體的靠近程度。吸收率：在局部熱動力平衡的條件下，介質(zhì)吸收的能量全部被發(fā)射，發(fā)射率等于吸收率。(7 )影

6、響比輻射率的因素及與海洋遙感的關(guān)系；(8)大氣窗口：電磁波通過人氣層較少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段成為人氣窗口。通常把太陽光透過人氣層時透過率高的光譜段稱為人氣窗口。人氣窗口的光譜段主要有：微波波段(300lGHz/0? 82? 5cm),熱紅外波段(814um ),中紅外波段(3. 5A5. 5um ),近紫外、可見 光和近紅外波段(0? 3l? 3um, l ? 5l? 8um)。(9)大氣對電磁波的影響因索；1、水汽是大氣吸收的主要成分，占大氣質(zhì)屋的0.3%2、大氣氣溶膠：懸浮在空氣中的來自地球表面的小的液體或者固體顆粒。3、臭氧：平流層中大氣的主要成分，吸收紫外光。4、電離

7、層的自山電子：分布在100-1000km高空，影響陸地無線電通訊密度存在強烈的FI變化。電子 密度對電磁場相對速度有影響。5,散射與吸收:(1) 穿透深度：是指某種頻率的電磁波向地下的穿透深度。(2)光學厚度：在計算輻射傳輸時，兩個給定高度層 Z間的單位截而鉛直氣柱內(nèi)特定的吸收或發(fā)射 物質(zhì) 的質(zhì)量。(3)人氣透射率：電磁波通過大氣中某個給定路徑氏度后的輻射能與入射輻射能體積散射函數(shù)：每單位輻照度、單位體積元沿給定方向上的輻射強度(4)米散射：當微粒的直徑與輻射波長差不多時的大氣散射。瑞利散射：當微粒的直徑比輻射波長小得多時，此時的散射稱為瑞利散射。(5)氣溶膠：懸浮在大氣中的固態(tài)粒子或液態(tài)小滴

8、物質(zhì)的統(tǒng)稱。(6)人氣輻射傳輸方程：%=-3譏("血路徑吸收部分iA "bSn 5 ('沁血路徑發(fā)射部分dL = dLi 4-dLgL (z) %b (z) dz + LB (z) *.bdz6,微波與海面相互作用影響海水輻射亮溫的因素：海面粗糙度、泡沫 表面散射強度隨介質(zhì)表面的復(fù)介電常數(shù)增加而增大，散射角特性由表面粗糙度決定。 風速較低，海而粗糙度為主風速較高 7m/s,海而泡沫影響為主發(fā)射率是觀測天頂介J、輻射計頻率、極化方式海面真實溫度、海面鹽度、海面摩擦風速和風向的數(shù)(1)布拉格散射；(2)鏡面散射；(3) SAR對海浪的成像機制；(4)歸一化散射截面；雷達

9、方程;(5)雙尺度散射模型3,海面溫度遙感與輻射計A海表溫J艾、皮溫、兄溫；海表溫度：海洋表而溫度。皮溫：皮膚表面的溫度亮溫(Brightnesstemperature) 如果已知每面發(fā)射的輻射率/輻亮度，那么利用普朗克黑體輻射 定律或者瑞 利-金斯定律可以計算黑體的等效海表面溫度。這個等效溫度不是海水的真實溫度，它被稱為海 表面的亮溫。指 物體的輻射功率等T-M -黑體的輻射功率時，該黑體的絕對溫度即為呢度溫度。 亮溫與實際溫度的關(guān)系；亮度溫度與實際溫度的關(guān)系：總小于實際溫度。紅外測溫的通道選擇；單通道直接反演；單通道統(tǒng)計方法；多通道海溫遙感反演；多通道統(tǒng)計模型法；多角度海溫遙感反演;多角度

10、與多通道相結(jié)合的反演方法。 主要海表溫度的傳感器；可見光和紅外輻射計，中紅外輻射計，熱紅外輻射計，微波輻射計。結(jié)合所學知識列舉SST的主要應(yīng)用(互聯(lián)網(wǎng)檢索)；El Nino, La Nina監(jiān)測；熱帶氣旋；海氣相互作用；海溫界常與海平面變化；海洋大氣熱通量研究；黑潮的變化；漁業(yè)資源調(diào)查；近海海洋熱污染。 SST反演中的難點問題；微波輻射計觀測SST的頻率選擇；主要使用7GHZ的通道進行，水汽影響MJ 21GHz的數(shù)據(jù)校正；海面粗糙度、降雨以及云對微波輻射影響通過11GHz,18GHZ,和37GHz通道數(shù)據(jù)消除。紅外輻射計測屋SST與微波輻射計測量SST的不同點；紅外輻射計：波段3.7,10-1

11、2微米，精度0.3K特點：分辨率高，精度較高，長時間數(shù)據(jù)，受云影響。微波輻射計：波段：6.5 GHZ,精度1K特點：可穿透云層，對大氣影響不敏感，精度和空間分辨率差，對降雨敏感4、海色遙感與主要傳感器> 水體類型；（一類、二類水體）一類水體：光學性質(zhì)主要由浮游植物及其附屬物決定。二類水體：光學性質(zhì)不僅受浮游植物及其附屬物的影響，也受其他物質(zhì)如外生的粒子、外牛有色可溶有機物。A初級牛產(chǎn)力；赤潮；初級牛產(chǎn)力：單位海面積浮游植物通過光合作用固定碳的凈速率。赤潮：海洋中一些微藻、原生動物或細菌在一定環(huán)境條件下爆發(fā)性增殖或聚集達到某一水平，引起水體 變 色或?qū)Ｑ笾衅渌锂a(chǎn)生危害的一種生態(tài)異?，F(xiàn)

12、象。> 黃色物質(zhì)；可溶物質(zhì)，植物腐爛的產(chǎn)物。對紅光吸收很少，隨波長減少，吸收增長很快。陸源CDOM：溶解的腐殖酸和棕黃酸，來白腐爛植被海洋CDOM :浮游植物或浮游動物的食物殘渣降解組成包括浮游植物和浮游動物細胞碎片等> 離水輻亮度；上行輻亮度經(jīng)海氣界面?zhèn)鬏數(shù)胶Ｃ嫔媳砻娴闹??？紤]水體的色素影響，離水輻亮度 L包括兩部分：1,太陽直射光經(jīng)水而向下傳輸受水色因子散射2, 葉綠素熒光> 遙感反射比；離水輻亮度與向上光譜輻照度的比。> 大氣校正算法及存在的主要問題；由傳感器接收到的輻亮度計算出離水輻亮度的過程：大氣校正人氣校正的難點：人氣中的氣溶膠影響的消除> 牛物光學算法；> 二類水體海色反演問題的難點；對于沿岸帶的二類水體，其水體的離水輻射度光譜響應(yīng)有多種水色因子如葉綠索、懸浮泥沙、黃色物質(zhì)等共同貢