海洋遙感復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

1、名詞解釋、填空1. 海面亮溫：低于實(shí)際物體的溫度指物體的輻射功率等于某一黑體的輻射功率時(shí)，該黑體的絕對(duì)溫度即為亮度溫度。2. 發(fā)射率：觀測(cè)物體的輻射能量與同觀測(cè)物體具有相同熱力學(xué)溫度的黑體的輻射能量之比根據(jù)發(fā)射率，=1黑體，01灰體3. 大氣氣溶膠：懸浮在空氣中的來(lái)自地球表面的小的液體或固體顆粒。氣溶膠類型：海洋型、陸地型、火山爆發(fā) 自然（陸地海洋火山）；人為（汽車尾氣、污染物）4. 瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)小得多時(shí)，此時(shí)的散射稱為瑞利散射。散射率與波長(zhǎng)的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長(zhǎng)變短而迅速增大。對(duì)可見(jiàn)光的影響較大。米散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長(zhǎng)差不多時(shí)的大氣散射。氣溶

2、膠引起的，對(duì)波長(zhǎng)依賴性很小無(wú)選擇散射：云，所有光都被散射回來(lái)5. 大氣層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答， 根據(jù)溫度分布，垂向劃分： 對(duì)流層、平流層、中間層、熱 成層、外大氣層1) 對(duì)流層：有各種天氣現(xiàn)象，強(qiáng)烈對(duì)流/溫濕分布不均勻/航空活動(dòng)區(qū)，對(duì)遙感最重要2) 平流層/同溫層： 天氣現(xiàn)象少/空氣穩(wěn)定/水汽、沙塵少，溫度隨高度增加而增加3) 中間層： 溫度隨高度增加而減少，對(duì)遙感的輻射傳遞幾乎沒(méi)影響4) 熱成層：溫度隨高度增加而增加，高度電離狀態(tài)，短波電磁波被電離層折返回 地面6. 一類水體：浮游植物及其共變的碎屑主導(dǎo)海水光譜特性； 二類水體：除浮游植物外的其他物質(zhì)在海水光譜特性中起主導(dǎo)作用海洋初級(jí)生產(chǎn)力：把無(wú)機(jī)碳變成

3、有機(jī)碳的單位時(shí)間的速率，和葉綠素濃度、光照、光照時(shí)間、光穿透距離有關(guān)7. 遙感反射比（可見(jiàn)光、海色遙感）：公式、向上輻亮度和向下輻照度之比，Rw和Ed之比歸一化離水輻亮度：假設(shè)太陽(yáng)在正上，把大氣分子散射衰減消除的離水輻亮度8. 黃色物質(zhì)：有色可溶有機(jī)物，陸源（植被，棕黃酸），海洋（動(dòng)物死亡分解）9. 生物光學(xué)算法：通過(guò)離水輻亮度去推導(dǎo)海水中的各主分濃度的算法。由海水上面的離水輻亮度推導(dǎo)葉綠素濃度、泥沙濃度、k490衰減系數(shù)、透明度等。10. 大氣校正：由傳感器接收到的輻亮度計(jì)算出離水輻亮度的過(guò)程Lt是衛(wèi)星接收的總輻射；第一項(xiàng)是離水輻亮度，接下來(lái)三項(xiàng)是大氣路徑輻射，分別是氣溶膠的，分子的，兩者都

4、有的，Lwc是白冒，Lsr是太陽(yáng)耀斑。11. 歸一化雷達(dá)散射截面：信號(hào)打在上面，考慮到雷達(dá)尺寸和距離的面積；，維基百科的散射截面，歸一化可以描述目標(biāo)屬性雷達(dá)散射截面：散射能量與入射能量之比， 歸一化雷達(dá)散射截面：除以面積后的雷達(dá)散射截面， 。12. 布拉格散射條件：在彈性散射(elastic scattering)中: 入射光的能量沒(méi)有損耗,但入射光的傳播方向發(fā)生變化. 當(dāng)入射光之波長(zhǎng)(如X光)與物質(zhì)晶格間距接近時(shí),為所謂布拉格散射 .共振條件：或者：，其中，是波數(shù)，是雷達(dá)波長(zhǎng)，為海上波浪的波長(zhǎng)，是入射角。13. 雙尺度模型、組合模型（等價(jià)）：組合是鏡面和布拉格，雙尺度是大尺度的海浪疊加小尺度

5、濾波短無(wú)線電波。即小的不規(guī)則的短波長(zhǎng)疊加在較長(zhǎng)、較大波浪上，雙尺度模型既考慮了短波長(zhǎng)毛細(xì)波的布拉格散射，又考慮了長(zhǎng)重力波的影響；14. 地球物理模式函數(shù)：描述微波海面歸一化散射系數(shù)（歸一化雷達(dá)散射截面）與風(fēng)向、風(fēng)速、入射角之間關(guān)系的函數(shù)的叫做地球物理模式函數(shù)。散射計(jì)、sar用它來(lái)進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)向反演；高度計(jì)進(jìn)行風(fēng)速反演。高度計(jì)，反比SAR（單次測(cè)量，須知風(fēng)向）散射計(jì)（多次測(cè)量），正比25min15. 高度計(jì)有關(guān)概念：大地水準(zhǔn)面：接近地球表面的地球等勢(shì)面海平面高度：大地水準(zhǔn)面和海洋動(dòng)力高度之和。灣流、黑潮的地方比較大。海面地形（動(dòng)力高度）：平均海面與大地水準(zhǔn)面之差海平面：高潮時(shí)的海平面和低潮時(shí)海平

6、面之間的中值海平面異常：海平面與平均海平面之差參考橢球：和地球表面最接近的橢球16. 空間分辨率：空間分辨率是指像素所代表的的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時(shí)視場(chǎng)，或地面物體能分辨的最小單元。H/D17. 基爾霍夫定律：熱平衡時(shí)，發(fā)射和吸收的相等18. 海色衛(wèi)星：生態(tài)、檢測(cè)、動(dòng)力19. 衛(wèi)星平臺(tái)分類：1. 簡(jiǎn)述海洋遙感極其主要研究?jī)?nèi)容利用電磁波與大氣和海洋的相互作用原理，從衛(wèi)星或其他空間平臺(tái)上觀測(cè)和研究海洋。紅外、微波、可見(jiàn)光研究海洋溫度、水色、動(dòng)力地形、風(fēng)場(chǎng)、鹽度、海洋現(xiàn)象的技術(shù)2. 發(fā)展階段7885之前是探索階段，航天技術(shù)，seasat，雨云號(hào)，泰勒斯85（geosat）-90 實(shí)驗(yàn)階段 實(shí)

7、驗(yàn)設(shè)備，傳感器上天90之后 各種衛(wèi)星成系列業(yè)務(wù)化運(yùn)行，強(qiáng)調(diào)連續(xù)性、大量傳感器3. 主動(dòng)傳感器：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合成孔徑雷達(dá)（SAR）: ERS/AMI, Radarsat-1,2, HJ, JERS/SAR, CSAR(L波段)， GF-3/SAR被動(dòng)傳感器輻射計(jì)：1） 紅外：NOAA/AVHRR, ERS/ATSR, Terra Aqua/MODIS, Aqua

8、，COCTS3.7，10，122）可見(jiàn)（海色）：OCTS, SeaFS, CZCS, MERIS, MODIS, COCTS, VPP/VIIR412，490，520，550，670，6853）微波: AMSR，SMMI，SMMR，SMOS510Hz SST 1.4Hz 鹽大于10 Hz風(fēng) SSW22Hz 水汽微波輻射計(jì)：SSM,SMMR溫度：AVHRR MODIS海色：merris，CZCS、MODISHy1:紅外，cocts散射計(jì)、高度計(jì)、合成孔徑雷達(dá)主動(dòng)高度計(jì)被動(dòng)風(fēng)速、海面高度、溫度、鹽度、降雨4. 與傳統(tǒng)觀測(cè)相比，簡(jiǎn)述衛(wèi)星海洋遙感數(shù)據(jù)的主要特點(diǎn)。作業(yè)有，大面積、大范圍、長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)濟(jì)，不

9、能到達(dá)的地方（河口極地爭(zhēng)議區(qū)），多傳感器同時(shí)研究微波的話全天候，不受天氣影響常規(guī)是接觸性測(cè)量，有些地方無(wú)法到達(dá)，遙感是間接測(cè)量需要印證，數(shù)據(jù)都是反演出來(lái)的5. 在可見(jiàn)光和近紅外波段，大氣最主要的散射作用是什么？最主要作用是散射可見(jiàn)光，散射，改變能量傳播方向，包括瑞利、氣溶膠紅外（短波），水汽吸收和大氣輻射微波：不考慮散射，水滴，電離層分波段說(shuō)6. 簡(jiǎn)述海洋遙感在海洋科學(xué)研究中的作用。1）它是物理學(xué)、信息科學(xué)與海洋科學(xué)交叉學(xué)科，理論涉及電磁波與海洋大氣的相互作用以及海洋/大氣輻射傳遞；2）為海洋科學(xué)研究、海洋環(huán)境、氣候變化預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)集； 3）衛(wèi)星海洋遙感的多傳感器資料可促進(jìn)海洋科學(xué)交叉學(xué)

10、科發(fā)展；4）可以發(fā)現(xiàn)新的海洋現(xiàn)象，大尺度觀測(cè)；如中尺度渦現(xiàn)象等7. 按波長(zhǎng)從大到小排列P,X,C,Ku,L，可見(jiàn)光，紅外，并舉例說(shuō)明各個(gè)波段主要用在哪些衛(wèi)星傳感器PLSCXKuL:鹽sar一定穿透深度（軍方）海洋不好用，不好散射、風(fēng)很大才散射，主要微波輻射及測(cè)鹽度。Ku:散射計(jì)，低風(fēng)速就能散射，敏感。S、P、X、C、L：合成孔徑雷達(dá)；Ku、C、X：散射計(jì)上，散射計(jì)主要是C；L：鹽度，輻射計(jì)；可見(jiàn)光：海色傳感器；紅外：測(cè)溫的傳感器；8. 微波為什么有極強(qiáng)的穿透云層的作用因?yàn)槲⒉ǖ母哳l的部分有散射，其他部分不考慮云因?yàn)閷?duì)微波來(lái)說(shuō)，微波1mm-1m波長(zhǎng)比粒子直徑大得多，則又屬于瑞利散射的類型，散射強(qiáng)

11、度與波長(zhǎng)四次方成反比，波長(zhǎng)越長(zhǎng)散射強(qiáng)度越小，所以微波才有可能有最小散射，最大透射，而被稱為具有穿云透霧的能力。衍射9. 簡(jiǎn)述影響海面發(fā)射率的主要因素，并分析說(shuō)明海洋遙感反演的哪些海洋環(huán)境參數(shù)與海面發(fā)射率有關(guān)觀測(cè)條件：頻率、波長(zhǎng)，極化，入射角、鹽度、風(fēng)、溫度、海面粗糙度都有關(guān)系鹽度（小于1.4Hz L波段）、風(fēng)、溫度和發(fā)射率有關(guān)1.4GHZ：和SSS有關(guān)；610GHz：和SST有關(guān)；110GHZ：和SSW有關(guān)；22GHz：測(cè)水汽。是水汽吸收的通道。10. 簡(jiǎn)述影響海色遙感反演的主要問(wèn)題1）解決大氣矯正問(wèn)題，分子、氣溶膠散射，尤其是氣溶膠的影響怎么消除，其影響是不固定的很多是人為影響，大氣的輻射量

12、占衛(wèi)星接收到的輻射量的90到95，由衛(wèi)星測(cè)量的幅亮度，計(jì)算到海面的2）生物光學(xué)算法：一二類水體的問(wèn)題，對(duì)二類水體組分是變化的，甚至溢出的11. 簡(jiǎn)述衛(wèi)星高度計(jì)測(cè)量海浪有效波高和風(fēng)速的原理前沿的斜率是海面波高標(biāo)準(zhǔn)差的函數(shù)（此函數(shù)可以通過(guò)擬合得到）。有效波高是指再一次給定的觀測(cè)中所測(cè)得的占波浪總個(gè)數(shù)三分之一的大波波高的平均值。有效波高是海面波高標(biāo)準(zhǔn)差的4倍，即波高均方根的4倍。測(cè)風(fēng)速：由于衛(wèi)星高度計(jì)是天底視主動(dòng)式傳感器，海面平靜時(shí)回波信號(hào)最強(qiáng)。海面在風(fēng)的作用下能夠產(chǎn)生厘米尺度的波浪，從而引起海面粗糙度（海面均方斜率）的變化。海面起伏隨風(fēng)增大時(shí)，把信號(hào)反射回傳感器的鏡面面積越來(lái)越少，回波也就越來(lái)越弱

13、。雷達(dá)散射計(jì)對(duì)于大于或等于其工作波長(zhǎng)（2cm）的海面粗糙度變化有敏感反應(yīng)。風(fēng)越大，越矮，風(fēng)和成反比12. 寫出海面散射的布拉格散射條件并解釋各個(gè)參數(shù)的物理含義。 簡(jiǎn)述散射計(jì)測(cè)量海面風(fēng)場(chǎng)的物理機(jī)制以及產(chǎn)生風(fēng)向多解的原因和解決辦法共振條件：或者：，其中，是波數(shù)，是雷達(dá)波長(zhǎng)，為海上波浪的波長(zhǎng)，是入射角。物理機(jī)制：布拉格共振。原因：因?yàn)轱L(fēng)向和歸一化雷達(dá)后向散射系數(shù)的關(guān)系是余弦，不是單值函數(shù)，一個(gè)后向散射系數(shù)最多可以對(duì)應(yīng)四個(gè)風(fēng)向解。解決辦法：一般測(cè)4次，比如：41（2）、49（2），如果還消不掉，通過(guò)場(chǎng)的方法：求散度、旋度；（粗）預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)：雷達(dá)的風(fēng)向、散射計(jì)的風(fēng)向，取和預(yù)報(bào)風(fēng)向最接近的那個(gè)；中值濾波。1

14、3. 簡(jiǎn)述合成孔徑雷達(dá)對(duì)海浪成像的主要機(jī)制。傾斜機(jī)制：海浪波浪通常比較長(zhǎng)，小尺度重力波在大尺度浪疊加，長(zhǎng)波改變小尺度重力波入射角，雷達(dá)波和小尺度重力波相互作用流體動(dòng)力學(xué)：小尺度波均勻分布在平面上，大浪的流體速度和小尺度作用，使得小尺度波分布不均勻，這個(gè)過(guò)程叫做流體動(dòng)力學(xué)機(jī)制14. 簡(jiǎn)述合成孔徑雷達(dá)的主要海洋應(yīng)用并簡(jiǎn)要說(shuō)明其物理機(jī)制可用于觀測(cè)波浪、渦流、風(fēng)暴潮、內(nèi)波擾動(dòng)的海面、海面風(fēng)及海冰?，F(xiàn)象產(chǎn)生幅聚、幅散，使得短尺度重力波分布改變，短尺度重力波和電磁波布拉格共振。15. 下圖是有關(guān)大氣衰減、黑體輻射隨波長(zhǎng)的關(guān)系，據(jù)此分析海色、海溫和微波遙感的波段選擇依據(jù)可見(jiàn)光白天3.7會(huì)受太陽(yáng) 影響厲害10

15、.11.12測(cè)溫用這個(gè)區(qū)，微波一般用厘米以上，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，大氣就沒(méi)影響16. 結(jié)合上圖簡(jiǎn)要分析微波輻射計(jì)測(cè)量海面鹽度的波段選擇。測(cè)鹽度頻率越小越好，用L波段，大于5的就不能用了因?yàn)樽兓皇茺}度影響17. 簡(jiǎn)述多通道微波輻射計(jì)測(cè)量海面風(fēng)速的原理。風(fēng)速改變海面粗糙度，粗糙度影響比輻射率，通過(guò)測(cè)量微波輻射率可以測(cè)量風(fēng)速，沒(méi)有公式18. 合成空徑雷達(dá)的空間分辨率說(shuō)明各參數(shù)物理意義并據(jù)此簡(jiǎn)要說(shuō)明大氣校正方法。大氣矯正方法：找670波長(zhǎng)，和低、高葉綠素濃度，儀器改變角度，忽略項(xiàng)，在風(fēng)比較小時(shí)，只剩下三項(xiàng)通過(guò)不同波長(zhǎng)，再找一個(gè)波長(zhǎng)假定離水輻亮度為0，瑞利產(chǎn)生的可以計(jì)算，氣溶膠麻煩19. 海面皮溫、海面亮溫、海

16、表溫度以及三者之間的關(guān)系。皮溫：skinT，海洋學(xué)上叫體溫；sst毫米、微米量級(jí)； 皮溫一般比實(shí)際海表溫度低，但有風(fēng)時(shí)兩者幾乎一樣。亮溫：比輻射率小于一，不是真實(shí)海體溫度，等價(jià)黑體溫度。海表溫度：是毫米、微米量級(jí)；沒(méi)有海浪海面下1m當(dāng)海表層混合比較厲害時(shí)三者比較一致20. 簡(jiǎn)述SAR內(nèi)波觀測(cè)的物理機(jī)制；21. 簡(jiǎn)述遙感測(cè)量海面鹽度的物理機(jī)制以及影響鹽度觀測(cè)的主要因素比輻射率和鹽度有關(guān)，鹽度變化會(huì)影響微波輻射發(fā)射，通過(guò)亮溫計(jì)算因?yàn)楸容椛渎释瑫r(shí)還受風(fēng)速、溫度影響，所以要精確知道溫度、風(fēng)，L波段是測(cè)量鹽度的最佳波段，該波段對(duì)SST，SSW敏感度低。U11. 傳感器、平臺(tái)、電磁波穿過(guò)大氣還海面相互作用

17、海洋遙感：相互作用對(duì)海面現(xiàn)象測(cè)量研究2. 發(fā)展歷史，航天技術(shù)實(shí)驗(yàn)階段業(yè)務(wù)化U21. 極軌: 太陽(yáng)同步（大部分），非太陽(yáng)同步（jonon，TRMM，T/P）2. 靜地（風(fēng)云偶數(shù)）3. 遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品：1級(jí)反演后，2級(jí)需要計(jì)算，0級(jí)原始數(shù)據(jù)4. 遙感參數(shù)：1） 幅寬度：2） 極化：電磁波振動(dòng)方向3） 光譜分辨率4） 空間分辨率：5） 輻射分辨率：最小到最大能量分多少份6） 時(shí)間分辨率5. 電磁輻射1） 可見(jiàn)光、紅外、微波由大氣窗口決定，對(duì)電磁波衰減少/通過(guò)最大的頻率范圍2） 黑體輻射：輻射只依賴于波長(zhǎng)和溫度，比輻射率為13） 基爾霍夫定律：在考慮到局部熱平衡狀態(tài)下，物體的吸收能量和輻射能量之比等于常

18、數(shù)4） 朗伯面：粗糙表面，輻亮度不依賴于入射角5） 亮溫：等效的黑體輻射溫度，來(lái)通過(guò)黑體輻射定律計(jì)算出來(lái)的溫度6） 比輻射率：表示物體輻射的能力，是物體輻射和黑體輻射之比，越大越高熱平衡下，發(fā)射率等于吸收率影響因素：電磁波入射角、波長(zhǎng)、偏振，海面溫度，海面鹽度7） 大氣對(duì)電磁波影響：從分子角度，瑞利，米6. 散射吸收1） 光學(xué)厚度2） 大氣透射率：01，大氣衰減情況，衰減系數(shù)和路徑積分3） 體積散射函數(shù)：?jiǎn)挝?） 氣溶膠：海洋、陸地5） 大氣傳輸方程：描述輻亮度在大氣、海洋dLdr=-cL+Lx7. 微波與海面相互作用1） 布拉格散射：入射角大于20kw=2kr sin2） 鏡面散射：電磁波垂

19、直入射，入射角10，對(duì)高度計(jì)3） SAR對(duì)海浪的成像機(jī)制：傾斜調(diào)制，電磁波在小尺度海浪疊加，使得大浪對(duì)小狼進(jìn)行調(diào)制流體力學(xué)調(diào)制：小尺度重力波本來(lái)均勻分布，大浪傳來(lái)引起波致流，作用并使其分布不再均勻速度調(diào)制多普勒，衛(wèi)星飛海浪運(yùn)動(dòng)，速度和加速度引起了速度拘束，引起多普勒頻移4） 歸一化散射截面：?jiǎn)挝幻娣e散射截面散射截面：通過(guò)雷達(dá)方程得到，和反射能量有關(guān)，描述散射目標(biāo)特性，wiki5） 雙尺度模型 3. 海表溫度遙感和輻射計(jì)1） 海表溫度：利用黑體輻射測(cè)得，又叫皮溫，微米毫米級(jí)，海洋學(xué)中是水下1米亮溫低于實(shí)際溫度2） 紅外用2個(gè)通道，3.7,1012兩個(gè)窗口海面輻射強(qiáng)，大氣有窗口3） Modis a

20、vhr4） 應(yīng)用：測(cè)溫度，熱污染檢測(cè)5） 難點(diǎn)：大氣校正，尤其水汽；云檢測(cè)，薄云薄霧和海水低溫很容易混合，可以用歷年的/長(zhǎng)時(shí)間消除6） 亮溫和頻率的微分，在6.9gHz最大，所以在此頻率用微波輻射計(jì)測(cè)，610之間7） 微波輻射計(jì)和天線有關(guān)系，增益可以差好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，波長(zhǎng)，分辨率（紅外高，微博低），精度（紅外0.51k之間，微波1K），原理（黑體輻射的不同部分）4. 海色遙感1） 一類水體：海洋離水輻亮度主要由葉綠素及其衍生物決定，大洋二類水體：葉綠素以及除葉綠素之外的懸浮物、黃色物質(zhì)，沿岸水體2） 赤潮：大量繁殖3） 黃色物質(zhì)：可溶有機(jī)物，陸地、海洋4） 離水輻亮度5） 遙感反射比：向上輻亮度

21、和向下輻照度之比6） 大氣矯正算法及其存在問(wèn)題：即由衛(wèi)星接收的輻亮度計(jì)算出海面之上的離水輻亮度，大氣氣溶膠、污染如何消除，海水中的泥沙濃度太大找不出一個(gè)通道使離水輻亮度等于07） 生物光學(xué)算法：二類水體問(wèn)題，因?yàn)槟嗌?、可溶有機(jī)物都變，光譜混在一起8） 二類水體難點(diǎn)：組分多，大氣中氣溶膠變化也大9） Sedseais，meris，modis，vriis，cocts，octs5. 海面風(fēng)場(chǎng)1） 布拉格散射條件及參數(shù)意義2） 雙尺度模型、組合模型3） 地球物理模式函數(shù)：sigma0和風(fēng)速風(fēng)向入射角（散射計(jì)）sigma0和風(fēng)速風(fēng)向入射角（高度散射計(jì)）4） Sass，ami，quicscat，HY-2/scat，oceansat5） 和地球物理模式函數(shù)有關(guān)，因?yàn)樗皇菃沃档?，需要多次觀測(cè)才能確