海洋遥感导论PDF电子书下载

化学符号 1

数学符号 2

英文缩写词 10

1　绪论 17

1.1　概述 17

1.2　遥感的定义 18

1.3　卫星轨道 19

1.4　地球同步轨道卫星 23

1.5　美国太阳同步轨道卫星 23

1.6　成像技术 26

1.6.1　观察地球表面 26

1.6.2　交叉轨道或垂直轨道扫描仪 27

1.6.3　沿轨或推扫式扫描仪 29

1.6.4　混合垂直轨道扫描仪 29

1.6.5　分辨率 30

1.7　图像数据处理 31

1.8　过去、现在和将来的卫星计划 31

1.8.1　美国海洋卫星研究计划的发展 32

1.8.2　直到2007年的卫星计划 33

1.9　更多参考资料和致谢 37

2　海洋表面现象 38

2.1　概述 38

2.2　海洋表面的风和波 38

2.2.1 随着振幅的增加波浪外形的变化 41

2.2.2　波浪破碎、能量吸收和泡沫的特性 42

2.2.3　波浪的均方根振幅和有效波高 44

2.2.4　海表波面斜率的方位分布 45

2.2.5　表面油膜 46

2.3　洋流、地转流和海面高度 46

2.4　海冰 50

2.5　更多参考资料和致谢 51

3　电磁辐射 53

3.1 概述 53

3.2　电磁辐射的描述 53

3.2.1 电磁波谱的应用 54

3.2.2　色散关系和折射系数 56

3.2.3　立体几何回顾 57

3.3　描述电磁辐射的方法 60

3.3.1 朗伯面 62

3.3.2　光谱特性 62

3.4　理想发射体的辐射 63

3.4.1　普朗克公式的特性 64

3.4.2　普朗克公式的频率形式 65

3.4.3　普朗克公式的一些极限形式 66

3.4.4　吸收与发射 66

3.4.5　基尔霍夫（Kirchoff）定律 67

3.5　理想仪器 67

3.5.1　瑞利准则 68

3.5.2　简单望远镜 69

3.5.3　倾斜观察仪器 70

3.5.4　有限带宽仪器和噪声处理 72

3.6　更多参考材料和致谢 73

4　大气特性与辐射传输 74

4.1 概述 74

4.2　大气特性 74

4.2.1　大气中的水 76

4.2.2 云 77

4.2.3　大气气溶胶 77

4.2.4　臭氧 78

4.2.5 电离层的自由电子 78

4.3　分子吸收与发射特性 79

4.3.1　分子消光特性 80

4.3.2　光学厚度与透过率 82

4.3.3　发射特性 82

4.4　散射 83

4.4.1 各向同性散射与散射相函数 84

4.4.2　瑞利散射和气溶胶散射 84

4.4.3　分子散射或瑞利散射 85

4.4.4　气溶胶散射或米散射 86

4.5　大气衰减 86

4.6　对理想仪器的应用 90

4.7　辐射传输方程 91

4.7.1　热发射源项 92

4.7.2　散射源项 92

4.7.3　穿过大气层的辐亮度传输方程的普遍解 93

4.　8特定条件下的RTE求解 94

4.8.1 以吸收-发射为主的情形 95

4.8.2　单次散射近似 96

4.8.3　气溶胶单次散射 99

4.9　漫射透过率和天空光 99

4.9.1　漫射透过率 100

4.9.2　天空光 101

4.10　更多参考资料和致谢 101

5　大气／海洋界面处的反射、透射和吸收 102

5.1　概述 102

5.2　界面 103

5.2.1　一般情况下的散射 104

5.2.2　平面界面的镜面反射与透射 105

5.2.3　菲涅耳方程 106

5.2.4　毛细波表面的反射 107

5.3　穿过界面的透射 109

5.3.1　从水下入射的辐射 109

5.3.2　折射的汇聚与发散 110

5.4　海水的吸收和散射特性 112

5.4.1　纯海水的光学特性 113

5.4.2　辐照度反射率 114

5.4.3　离水辐亮度 116

5.5　两种遥感反射率 117

5.6　白帽反射 118

5.7　更多参考资料和致谢 118

6　海洋水色 119

6.1 概述 119

6.　2浮游植物，颗粒和溶解物的散射和吸收 121

6.2.1 散射 122

6.2.2　吸收 124

6.3　海洋水色卫星遥感器 127

6.3.1 SeaWiFS 131

6.3.2 MODIS 134

6.4　大气校正和离水辐亮度的反演 135

6.4.1 总辐亮度的贡献因子 135

6.4.2　气溶胶散射辐亮度的确定 139

6.4.3　海洋气溶胶的分布 141

6.4.4 CZCS大气校正算法 142

6.5　叶绿素反射与荧光 142

6.5.1 反射率 142

6.5.2　荧光 143

6.6　水色算法 144

6.6.1　两种算法及其反射率基础 144

6.6.2 SeaWiFS最大波段比值经验算法 145

6.6.3 MODIS经验算法 148

6.6.4　半分析算法 149

6.6.5　特定种类算法 150

6.7　卫星图像举例 150

6.7.1 OC4处理的SeaWiFS图像 151

6.7.2 MODIS反演举例 153

6.8　更多参考资料和致谢 155

7　红外遥感海表面温度 156

7.1　概述 156

7.2　什么是SST 158

7.3 用于SST反演的AVHRR和MODIS波段特征 160

7.3.1 AVHRR和MODIS热红外波段 160

7.3.2 AVHRR数据形式 162

7.4　大气和海洋的红外特性 162

7.4.1　热红外波段的发射和反射 163

7.4.2　太阳辐射反射的贡献 165

7.5 SST业务化算法 167

7.5.1 背景知识 167

7.5.2 AVHRR业务化SST算法 169

7.5.3　表面匹配数据集 170

7.5.4　误差的环境来源 171

7.5.5　雷诺兹SST产品 174

7.5.6 MODIS的SST算法 174

7.6　沿轨迹扫描辐射计 175

7.7　云检测算法 176

7.7.1 AVHRR云检测算法 176

7.7.2 MODIS云检测算法 178

7.8　图解和例子 179

7.8.1 AVHRR图像分析 180

7.8.2　厄尔尼诺到拉尼娜的转换 180

7.8.3　全球MODIS SST图像 182

7.9　更多的参考资料和致谢 182

8　微波影像介绍 183

8.1 概述 183

8.2　一般的天线特性 184

8.2.1 功率模式 185

8.2.2　与功率模式相关的立体角 187

8.2.3 Gain 187

8.3　用天线测量表面辐射量 187

8.4　圆锥扫描仪和微波表面发射 189

8.5　天线模式校正（APC） 190

8.6　被动微波成像仪 192

8.6.1　多光谱扫描微波辐射计（SMMR） 193

8.6.2　特殊传感器微波／成像仪（SMM/I） 194

8.6.3 TRMM微波成像仪（TMI） 197

8.6.4　高级微波扫描辐射计-EOS（AMSR-E） 198

8.6.5　未来的被动微波辐射计 199

8.7　更多参考资料和致谢 200

9　大气和海洋表面被动微波观测 201

9.1 概述 201

9.2　微波的大气吸收和透射 202

9.2.1 氧气和水蒸气的大气吸收 202

9.2.2　氧气和水蒸气的大气透过率 203

9.2.3　水滴的透射率 205

9.3　微波中的辐射传输 206

9.4　发射率对表面波和泡沫的依存关系 209

9.4.1 对海浪引起的发射率的贡献 209

9.4.2　无粗糙泡沫表面的平均方位发射率 210

9.4.3　泡沫的贡献 212

9.4.4　方位角与V极化和H极化发射率的依存关系 213

9.4.5 四个斯托克斯参数的方位角特性 214

9.5　温度和盐度 217

9.6　开阔海域算法 219

9.6.1 SSM/I算法 219

9.6.2 TMI和AMSR-E算法 220

9.7　海冰算法 221

9.8　更多参考资料和致谢 223

10　雷达 227

10.1 概述 227

10.2　雷达方程 227

10.2.1　点目标和面目标的雷达后向散射 228

10.2.2　极化 230

10.2.3　海洋和大气对雷达回波信号的影响 230

10.3 视场内σ0的确定 231

10.4　距离分辨 232

10.4.1　调频 234

10.4.2　脉冲重复频率 235

10.5　多普勒分辨 236

10.5.1 与观测角有关的多普勒频移 236

10.5.2　多普勒分辨率 239

10.5.3　地球的转动 239

10.6　海洋的后向散射 240

10.6.1　镜面和角反射 240

10.6.2　两种类型的海洋后向散射 241

10.6.3　机载观测实验 242

11　散射计 246

11.1 概述 246

11.2　背景知识 248

11.3　散射计反演海面风场的原理 251

11.3.1　地球物理模式函数 251

11.3.2　利用模式函数反演海面风矢量 254

11.4　NSCAT　散射计 255

11.5 AMI散射计 256

11.6 SeaWinds散射计 258

11.6.1　定标和噪声消除 261

11.6.2　大气透射率和降雨 261

11.7　散射计AMI、NSCAT和SeaWinds的性能比较 262

11.8　风场的反演精度 263

11.9　应用举例 266

11.9.1 锋面 266

11.9.2　半球风场 266

11.9.3　特旺特佩克海湾 266

11.9.4　极地海冰研究 267

11.10　更多参考资料和致谢 268

12　高度计 269

12.1　概述 269

12.2　地球的形状 270

12.3　卫星高度计的发展历程 274

12.4　TOPEX/POSEIDON高度计 274

12.4.1 TOPEX/POSEIDON高度计轨道 274

12.4.2 TOPEX微波辐射计（TMR） 276

12.4.3 电离层 278

12.4.4　精密定轨（POD） 278

12.4.5　海上定标 281

12.5 JASON-1 282

12.6　高度计脉冲与平坦海面的相互作用 283

12.6.1 天线指向角对测高反演的影响 283

12.6.2　脉冲有限的足印 284

12.6.3　脉冲往返时间的确定 286

12.7　波浪对高度计回波的影响 287

12.7.1　小尺度的粗糙度和U的确定 287

12.7.2 自动增益控制（AGC）和脉冲平均 288

12.7.3　波浪的影响 289

12.8　海面高度反演中的误差分析 290

12.8.1　高度计噪声 291

12.8.2　大气误差源 291

12.8.3　海况偏差 292

12.8.4　轨道误差 292

12.8.5　小结和误差讨论 293

12.8.6　环境误差源 2942

12.8.7　重力测量计划 294

12.9　卫星高度计数据的应用 295

12.9.1　大尺度的地转流 295

12.9.2　海面高度的季节变化 296

12.9.3 Rossby波的传播 297

12.10　更多参考资料和致谢 297

13　成像雷达 299

13.1　概述 299

13.2　背景 300

13.2.1 简要描述 300

13.2.2　分辨率以及像元大小 302

13.2.3　极化 302

13.2.4　干涉雷达 303

13.2.5　过去，现在和未来的SAR卫星的计划 303

13.3 SLR分辨率 305

13.4 SAR是如何达到其分辨率的 306

13.4.1 由多普勒波束锐化得到SAR的分辨率 306

13.4.2 PRF（脉冲重复频率）的约束 308

13.4.3　信噪比 310

13.4.4　斑点噪声 310

13.4.5　辐射平衡 310

13.4.6　距离徙动 310

13.5 Radarsat SAR 311

13.5.1　成像模式 313

13.5.2　数据的存储和码速率 314

13.6　应用实例 315

13.6.1 开阔海洋 316

13.6.2　海冰 320

13.7 2002—2005年间的星载SAR 325

13.7.1 ASAR 325

13.7.2 Radarsat-2 325

13.7.3 ALOS PALSAR 325

13.8　更多参考资料和致谢 326

14　未来海洋卫星系统：2004年到2019年 327

14.1　概述 327

14.2　从POES到NPOESS的过渡 328

14.2.1 IJPS和欧洲对POES的贡献 329

14.2.2 NPOESS的准备阶段 330

14.2.3 NPOESS 331

14.3 NPOESS的海洋学仪器 332

14.3.1　可见／红外成像仪／辐射计组合（VIIRS） 332

14.3.2 WinSat/Coriolis 335

14.3.3　圆锥扫描微波成像器／探测器（CMIS） 336

14.4 GLAS和SIRAL高度计 338

14.4.1 ICESat和GLAS 338

14.4.2　CryoSat 339

14.5 JASON-2／海面地形任务（OSTM） 340

14.6　海面盐度 342

14.6.1 SMOS 343

14.6.2 Aquarius 344

14.7 Argo：全球海洋观测浮标阵 344

14.8　全球变化观测任务-B（GCOM-B） 344

14.9　未来的任务 345

14.9.1　风矢量反演 345

14.9.2　海洋和冰面地形 346

14.9.3　海洋水色 347

14.9.4 SST 347

14.10　结论 348

14.11　更多参考资料和致谢 349

附件 350

参考文献 352