海洋遥感复习知识点Word下载.docx

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对流层、平流层、中间层、热成层、外大气层

1）对流层：

有各种天气现象，强烈对流/温湿分布不均匀/航空活动区，对遥感最重要

2）平流层/同温层：

天气现象少/空气稳定/水汽、沙尘少，温度随高度增加而增加

3）中间层：

温度随高度增加而减少，对遥感的辐射传递几乎没影响

4）热成层：

温度随高度增加而增加，高度电离状态，短波电磁波被电离层折返回地面

6.一类水体：

浮游植物及其共变的碎屑主导海水光谱特性；

二类水体：

除浮游植物外的其他物质在海水光谱特性中起主导作用海洋初级生产力：

把无机碳变成有机碳的单位时间的速率，和叶绿素浓度、光照、光照时间、光穿透距离有关

7.遥感反射比（可见光、海色遥感）：

公式、向上辐亮度和向下辐照度之比，Rw和Ed之比

归一化离水辐亮度：

假设太阳在正上，把大气分子散射衰减消除的离水辐亮度

8.黄色物质：

有色可溶有机物，陆源（植被，棕黄酸），海洋（动物死亡分解）

9.生物光学算法：

通过离水辐亮度去推导海水中的各主分浓度的算法。

由海水上面的离水辐亮度推导叶绿素浓度、泥沙浓度、k490衰减系数、透明度等。

10.大气校正：

由传感器接收到的辐亮度计算出离水辐亮度的过程

Lt是卫星接收的总辐射；

第一项是离水辐亮度，接下来三项是大气路径辐射，分别是气溶胶的，分子的，两者都有的，Lwc是白冒，Lsr是太阳耀斑。

11.归一化雷达散射截面：

信号打在上面，考虑到雷达尺寸和距离的面积；

，→维基百科的散射截面，归一化可以描述目标属性

雷达散射截面：

散射能量与入射能量之比，

归一化雷达散射截面：

除以面积后的雷达散射截面，。

12.布拉格散射条件：

在弹性散射（elasticscattering）中:

入射光的能量没有损耗,但入射光的传播方向发生变化.当入射光之波长（如X光）与物质晶格间距接近时,为所谓布拉格散射.

共振条件：

或者：

，其中，是波数，是雷达波长，为海上波浪的波长，是入射角。

13.双尺度模型、组合模型（等价）：

组合是镜面和布拉格，双尺度是大尺度的海浪叠加小尺度滤波

短无线电波。

即小的不规则的短波长叠加在较长、较大波浪上，双尺度模型既考虑了短波长毛细波的布拉格散射，又考虑了长重力波的影响；

14.地球物理模式函数：

描述微波海面归一化散射系数（归一化雷达散射截面）与风向、风速、入射角之间关系的函数的叫做地球物理模式函数。

散射计、sar用它来进行风速、风向反演；

高度计进行风速反演。

高度计，反比

SAR（单次测量，须知风向）\散射计（多次测量），正比25min

15.高度计有关概念：

大地水准面：

接近地球表面的地球等势面

海平面高度：

大地水准面和海洋动力高度之和。

湾流、黑潮的地方比较大。

海面地形（动力高度）：

平均海面与大地水准面之差

海平面：

高潮时的海平面和低潮时海平面之间的中值

海平面异常：

海平面与平均海平面之差

参考椭球：

和地球表面最接近的椭球

16.空间分辨率：

空间分辨率是指像素所代表的的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

Hλ/D

17.基尔霍夫定律：

热平衡时，发射和吸收的相等

18.海色卫星：

生态、检测、动力

19.卫星平台分类：

1.简述海洋遥感极其主要研究内容

利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理，从卫星或其他空间平台上观测和研究海洋。

红外、微波、可见光

研究海洋温度、水色、动力地形、风场、盐度、海洋现象的技术

2.发展阶段

78~85之前是探索阶段，航天技术，seasat，雨云号，泰勒斯

85（geosat）-90实验阶段实验设备，传感器上天

90之后各种卫星成系列业务化运行，强调连续性、大量传感器

3.主动传感器：

高度ALT：

Joson/Posedion，Topex，Geosat，HY-2/ALT

散射SCAT：

Quikscat,ERS/AMI（即可做scat又可做SAR），HY-2/SCAT，ADEOS/Seawinds，　,NSCAT,Sea/SASS

合成孔径雷达（SAR）:

ERS/AMI,Radarsat-1,2,HJ,JERS/SAR,CSAR（L波段），GF-3/SAR

被动传感器

辐射计：

1）红外：

NOAA/AVHRR,ERS/ATSR,TerraAqua/MODIS,Aqua，COCTS

3.7μ，10μ，12μ

2）可见（海色）：

OCTS,SeaFS,CZCS,MERIS,MODIS,COCTS,VPP/VIIR

412，490，520，550，670，685

3）微波:

AMSR，SMMI，SMMR，SMOS

5~10HzSST

1.4Hz盐

大于10Hz风SSW

22Hz水汽

微波辐射计：

SSM,SMMR

温度：

AVHRRMODIS

海色：

merris，CZCS、MODIS

Hy1:

红外，cocts

散射计、高度计、合成孔径雷达主动

高度计被动

风速、海面高度、温度、盐度、降雨

4.与传统观测相比，简述卫星海洋遥感数据的主要特点。

作业有，大面积、大范围、长时间，经济，不能到达的地方（河口极地争议区），多传感器同时研究

微波的话全天候，不受天气影响

常规是接触性测量，有些地方无法到达，遥感是间接测量需要印证，数据都是反演出来的

5.在可见光和近红外波段，大气最主要的散射作用是什么？

6.最主要作用是散射

可见光，散射，改变能量传播方向，包括瑞利、气溶胶

红外（短波），水汽吸收和大气辐射

微波：

不考虑散射，水滴，电离层

分波段说

7.简述海洋遥感在海洋科学研究中的作用。

1）它是物理学、信息科学与海洋科学交叉学科，理论涉及电磁波与海洋大气的相互作用以及海洋/大气辐射传递；

2）为海洋科学研究、海洋环境、气候变化预测与预报提供数据集；

3）卫星海洋遥感的多传感器资料可促进海洋科学交叉学科发展；

4）可以发现新的海洋现象，大尺度观测；

如中尺度涡现象等

8.按波长从大到小排列P,X,C,Ku,L，可见光，红外，并举例说明各个波段主要用在哪些卫星传感器

P>

L>

S>

C>

X>

Ku

L:

盐sar一定穿透深度（军方）海洋不好用，不好散射、风很大才散射，主要微波辐射及测盐度。

Ku:

散射计，低风速就能散射，敏感。

S、P、X、C、L：

合成孔径雷达；

Ku、C、X：

散射计上，散射计主要是C；

L：

盐度，辐射计；

可见光：

海色传感器；

红外：

测温的传感器；

9.微波为什么有极强的穿透云层的作用

因为微波的高频的部分有散射，其他部分不考虑云

因为对微波来说，微波1mm-1m波长比粒子直径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被称为具有穿云透雾的能力。

衍射

10.简述影响海面发射率的主要因素，并分析说明海洋遥感反演的哪些海洋环境参数与海面发射率有关

观测条件：

频率、波长，极化，入射角、盐度、风、温度、海面粗糙度都有关系

盐度（小于1.4HzL波段）、风、温度和发射率有关‘

1.4GHZ：

和SSS有关；

6~10GHz：

和SST有关；

1>

10GHZ：

和SSW有关；

22GHz：

测水汽。

是水汽吸收的通道。

11.简述影响海色遥感反演的主要问题

1）解决大气矫正问题，分子、气溶胶散射，尤其是气溶胶的影响怎么消除，其影响是不固定的很多是人为影响，大气的辐射量占卫星接收到的辐射量的90到95，由卫星测量的幅亮度，计算到海面的

2）生物光学算法：

一二类水体的问题，对二类水体组分是变化的，甚至溢出的

12.简述卫星高度计测量海浪有效波高和风速的原理

前沿的斜率是海面波高标准差的函数（此函数可以通过拟合得到）。

有效波高是指再一次给定的观测中所测得的占波浪总个数三分之一的大波波高的平均值。

有效波高是海面波高标准差的4倍，即波高均方根的4倍。

测风速：

由于卫星高度计是天底视主动式传感器，海面平静时回波信号最强。

海面在风的作用下能够产生厘米尺度的波浪，从而引起海面粗糙度（海面均方斜率）的变化。

海面起伏随风增大时，把信号反射回传感器的镜面面积越来越少，回波也就越来越弱。

雷达散射计对于大于或等于其工作波长（2cm）的海面粗糙度变化有敏感反应。

风越大，越矮，风和σ成反比

13.写出海面散射的布拉格散射条件并解释各个参数的物理含义。

简述散射计测量海面风场的物理机制以及产生风向多解的原因和解决办法

物理机制：

布拉格共振。

原因：

因为风向和归一化雷达后向散射系数的关系是余弦，不是单值函数，一个后向散射系数最多可以对应四个风向解。

解决办法：

一般测4次，比如：

41

（2）、49

（2），如果还消不掉，通过场的方法：

求散度、旋度；

（粗）预报风场：

雷达的风向、散射计的风向，取和预报风向最接近的那个；

中值滤波。

14.简述合成孔径雷达对海浪成像的主要机制。

倾斜机制：

海浪波浪通常比较长，小尺度重力波在大尺度浪叠加，长波改变小尺度重力波入射角，雷达波和小尺度重力波相互作用

流体动力学：

小尺度波均匀分布在平面上，大浪的流体速度和小尺度作用，使得小尺度波分布不均匀，这个过程叫做流体动力学机制

15.简述合成孔径雷达的主要海洋应用并简要说明其物理机制

可用于观测波浪、涡流、风暴潮、内波扰动的海面、海面风及海冰。

现象产生幅聚、幅散，使得短尺度重力波分布改变，短尺度重力波和电磁波布拉格共振。

16.下图是有关大气衰减、黑体辐射随波长的关系，据此分析海色、海温和微波遥感的波段选择依据

可见光白天3.7会受太阳影响厉害

10.11.12测温用这个区，

微波一般用厘米以上，波长越长，大气就没影响

17.结合上图简要分析微波辐射计测量海面盐度的波段选择。

18.测盐度频率越小越好，用L波段，大于5的就不能用了因为变

化不受盐度影响

19.简述多通道微波辐射计测量海面风速的原理。

风速改变海面粗糙度，粗糙度影响比辐射率，通过测量微波辐射率可以测量风速，没有公式

20.合成空径雷达的空间分辨率

说明各参数物理意义并据此简要说明大气校正方法。

大气矫正方法：

找670波长，和低、高叶绿素浓度，仪器改变角度，忽略项，在风比较小时，只剩下三项

通过不同波长，再找一个波长假定离水辐亮度为0，瑞利产生的可以计算，气溶胶麻烦

21.海面皮温、海面亮温、海表温度以及三者之间的关系。

皮温：

skinT，海洋学上叫体温；

sst毫米、微米量级；

皮温一般比实际海表温度低，但有风时两者几乎一样。

亮温：

比辐射率小于一，不是真实海体温度，等价黑体温度。

海表温度：

是毫米、微米量级；

没有海浪海面下1m

当海表层混合比较厉害时三者比较一致

22.简述SAR内波观测的物理机制；

23.简述遥感测量海面盐度的物理机制以及影响盐度观测