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第一部分　海洋遥感基础1

第一章　遥感的基础知识1

1.1　电磁波及电磁波谱2

1.1.1　电磁波的波段名称2

1.1.2　麦克斯韦方程及其解5

1.1.3　电磁波的基本特性6

1.2　基本概念和定律8

1.2.1　基本概念8

1.2.2　基本定律及公式12

1.3　太阳和地球的电磁辐射及其特性15

1.4　大气及其传输特性17

1.4.1　地球大气17

1.4.2　描述大气衰减的基本概念18

1.4.3　大气吸收20

1.4.4　电离层的影响23

1.4.5　大气散射25

第二章　辐射与海洋表面的相互作用30

2.1　海面的性质及描述30

2.1.1　海表建模31

2.1.2　海洋波浪谱32

2.2.1　复折射率33

2.2　几个基本概念33

2.2.2　菲涅耳公式及菲涅耳反射系数35

2.2.3　表面介电常数37

2.2.4　海面粗糙度39

2.3 电磁波与海面相互作用的机制41

2.3.1　太阳光与海面的相互作用机制42

2.3.2　海面热辐射的作用机制48

2.3.3　雷达波与海面的相互作用机制57

3.1　大气成分及其光谱吸收特性66

第三章　海洋遥感的光学基础66

3.2　可见光与近红外遥感大气传输67

3.2.1　海表反射辐射的大气传输67

3.2.2　海洋辐照度模型70

3.2.3　大气透过率72

3.2.4　大气路径辐射模式与太阳耀光模式74

3.2.5　大气校正方程75

3.2.6　大气短波辐射传输方程的求解75

3.8　热红外遥感基础77

3.3.1　热红外辐射的大气传输77

3.3.2　长波辐射的传输方程78

3.3.3　遥感传感器宽通道的热红外辐射传输方程80

3.3.4　大气长波辐射传输方程的求解83

第四章　海洋遥感的微波基础85

4.1　微波的特性85

4.1.1　微波的衰减85

4.1.2　微波的辐射86

4.1.3　微波的表面散射87

4.1.4　微波的体散射88

4.2　大气对微波遥感的影响89

4.2.2　大气中水汽和云中液态水的微波吸收90

4.2.1　大气中氧气分子的微波吸收90

4.2.3　云对微波的衰减92

4.2.4　大气中微波辐射传输模式92

4.3　微波遥感的天线93

4.3.1　微波遥感的天线93

4.3.2　天线的特性94

4.4　雷达方程和散射截面96

4.5　合成孔径雷达的基础99

4.5.1　基本概念100

4.5.2　海面合成孔径雷达成像的复杂性104

4.5.3　海面雷达散射及其成像模型106

第二部分　海洋遥感卫星与传感器117

第五章　海洋遥感卫星117

5.1 国外的海洋遥感卫星120

5.1.1　海洋水色卫星120

5.1.2　海洋地形卫星126

5.1.3　海洋动力环境卫星130

5.2 中国的海洋遥感卫星138

5.2.1　海洋卫星系列138

5.2.2　风云卫星系列139

第六章　海洋遥感传感器143

6.1　光学传感器144

6.1.1 MODIS中分辨率成像光谱仪145

6.1.2　MERIS中等分辨率成像光谱仪148

6.1.3　GLI全球成像仪149

6.1.4　MISR多角度成像光谱辐射计151

6.1.5　Sea WiFS传感器152

6.1.6　COCTS海洋水色扫描仪153

6.1.7　CCD成像仪154

6.1.8 HCMR热容量成像辐射计154

6.1.9　ATSR沿轨迹扫描辐射计155

6.2　微波传感器157

6.2.1　微波辐射计159

6.2.2　微波散射计163

6.2.3　雷达高度计168

6.2.4　成像雷达171

6.3　传感器数据的预处理175

6.3.1　地理定位方法175

6.3.2　传感器的辐射定标与验证182

第七章　海洋表面温度遥感192

第三部分 海洋参数的遥感反演192

7.1　微波辐射计海表温度测量193

7.1.1　微波辐射计测量海表温度的原理193

7.1.2　微波辐射测量的误差分析197

7.2　热红外辐射计海表温度测量200

7.2.1　热红外辐射计测量海表温度的原理200

7.2.2　海面温度反演算法201

7.2.3　热红外SST反演的过程204

第八章　海洋水色遥感206

8.1　海洋水色遥感的几个基本概念207

8.2　海洋水色遥感机理209

8.3.1　离水辐射度和归一化离水辐射度212

8.3　生物－光学算法的物理基础212

8.3.2　离水辐射度模式213

8.4　海洋水色要素浓度反演215

8.4.1　海洋表层叶绿素浓度反演216

8.4.2　悬浮泥沙含量反演220

8.4.3　多因子的水色反演224

第九章　海洋表面动力地形卫星测量227

9.1　高度计测高回顾227

9.2.1　高度计测高原理229

9.2　高度计测高原理229

9.2.2　高度计测高误差的原因及消除方法232

9.3　高度计测波（或浪）原理234

9.4　高度计的主要观测对象239

9.4.1　卫星高度计测量有效波高239

9.4.2　高度计测量海面地形及海洋表面流239

9.4.3　高度计测量大地水准面242

9.4.4　利用卫星高度计数据反演海底地形242

第十章　海面风场遥感245

10.1.1　散射计测量海面风场的回顾246

10.1　微波散射计测量海面风场246

10.1.2　微波散射计的测风原理247

10.1.3　微波散射计海面风场反演249

10.2　卫星高度计测量海面风速255

10.2.1　高度计测量海面风速的原理255

10.2.2　海面风速模型256

10.2.3　高度计测量海面风速的经验模型257

10.3　微波辐射计测量海面风速261

10.4　合成孔径雷达获取海面风场信息261

第十一章　卫星海洋盐度测量265

11.1　海水盐浓度遥感原理266

11.1.1　海表盐度遥感的物理基础266

11.1.2　数学模型270

11.2　影响海表微波辐射的地球物理误差源272

11.2.1 灵敏度的影响273

11.2.2　海洋表面温度的影响273

11.2.3　大气干空气和水蒸气的影响273

11.2.4　云的影响273

11.2.5　表面粗糙度的影响273

11.2.6　电离层的影响274

11.2.7　太阳系和宇宙辐射的影响275

11.2.8　卫星探测海面盐浓度的算法研究276

第十二章　海洋现象的卫星探测279

12.1　海冰和冰山的遥感探测279

12.1.1　海冰检测回顾280

12.1.2　海冰的微波检测原理281

12.1.3　检测海冰的方法283

12.2　海洋内波的遥感探测285

12.2.1 内波的物理海洋描述286

12.2.2　海洋内波的SAR探测287

12.3　海洋上升流的遥感探测290

12.3.2　SAR图像上的低后向散射291

12.3.1　遥感检测上升流的原理291

12.4　其他海洋现象的卫星探测293

12.4.1　海洋锋面探测293

12.4.2　船舶和尾迹探测293

12.4.3　海洋溢油污染监测293

附录297

附录1　主要的海洋遥感机构297

附录2　主要的传感器资源301

附录3　海洋卫星图像与数据资源302

参考文献304