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第1章 空间海洋学的由来 1

1.1 是海洋科学的新领域吗？ 1

1.2 空间海洋观测25年 2

1.3　卫星资料在海洋学上的价值 4

1.4　本书的范围 8

第一部分　海洋遥感基础 12

第2章 航天遥感的可能性——空间硬件和数据传输 12

2.1　空间平台及其轨道 12

2.1.1　卫星载体 12

2.1.2　卫星轨道动力学 17

2.1.3　轨道的空间和时间取样特性 22

2.2.1　传感器与电磁波谱的关系 29

2.2　卫星传感器 29

2.2.2　传感器测量 32

2.2.3　传感器的空间取样能力 35

2.2.4 目前用于海洋学研究的卫星传感器和即将研制的传感器 40

2.3　数据的提取 42

2.3.1　卫星向地面的数据传输 42

2.3.2　数据的分发 46

第3章 遥感在海洋学上的应用 50

3.1　卫星传感器的海洋学性能 50

3.2　80年代的海洋科学 54

3.3 动力海洋学过程 57

3.3.1　大洋环流 57

3.3.2　潮汐 61

3.3.3　海洋锋 63

3.3.4　上升流 66

3.3.5　混合层动力学 67

3.3.6　沿海和河口的动力与地貌现象 68

3.4　海浪 70

3.5　与卫星采样有关的海洋现象的时空尺度 78

第4章 海洋遥感原理 83

4.1 引言 83

4.2 传感器校准 84

4.3 大气订正 87

4.4 方位配准 92

4.5 地球物理校正 95

4.6 海面实况海洋学取样 97

第5章　图像处理原理 104

5.1 图像处理与海洋学 104

5.2 卫星的数字图像数据 105

5.3 图像处理硬件 110

5.4 几何处理 112

5.5 屏蔽及重叠 118

5.6 平滑、滤波和噪声抑制 120

5.7 空间变量的测量 124

5.8 单谱段辐射测量信息的增强 125

5.9 多通道图像数据的显示 130

5.10 大气订正和地球物理校正 133

第二部分　卫星遥感在海洋上的应用 136

第6章　可见光波长的海洋水色传感器 136

6.1.1　范围 136

6.1.2　Landsat水色传感器 137

6.1　引言 139

6.1.3　Nimbus-7号CZCS 142

6.2　有关空间海洋水色观测的光学理论 143

6.2.1　某些光学量的定义 143

6.2.2　卫星传感器的测量 148

6.2.3　大气的光学轨迹 151

6.2.4 可见光波长资料大气校正的实用策略 156

6.2.5 海水中光的散射与吸收 159

6.2.6　海洋水色的海洋学解译 163

6.2.7　海面的光散 170

6.3　CZCS资料的校准及应用 172

6.3.1　传感器校准 172

6.3.2　大气订正 175

6.3.3　CZCS校准算法 180

6.3.4　在生物海洋学上的应用 183

6.3.5　在动力海洋学上的应用 189

6.4　LandsatMSS资料在海洋学上的应用 194

6.4.1　资料处理 194

6.4.2　Landsat泥沙和叶绿素资料的校正 196

6.4.3　应用Landsat资料研究泥沙的运动 199

6.4.4　Landsat观测的其他海洋过程 202

6.4.5　Landsat在水深测量上的应用 203

6.4.6　沿海地貌学 204

6.5　卫星其他可见光波长资料在海洋学上的应用 205

第7章　红外扫描辐射计遥感海面水温 207

7.1　引言 207

7.2 红外辐射的物理基础 212

7.2.1　热发射 212

7.2.2　大气吸收 215

7.2.3　红外传感器 217

7.2.4　AVHRR数据亮度温度校正 220

7.3 海洋表层的热结构 222

7.3.1　皮层温度 222

7.3.2　海洋温跃层结构 224

7.3.3　海面皮层温度偏差 226

7.3.4　海面油膜 231

7.4　大气订正与海面温度校准方法 232

7.4.1　大气订正方法 232

7.4.2 多光谱技术与多重观测技术 234

7.4.3　清除云的方法 238

7.4.4　海面温度业务性产品 240

7.5 卫星海面温度资料的潜在应用 243

7.5.2　全球海面温度的变化 244

7.5.1　气候学 244

7.5.3　大气对海面温度异常的响应 245

7.5.4　天气预报（1—10天） 245

7.5.5　海气界面上的气体交换 246

7.5.6　影响海洋热收支的海面热通量 247

7.5.7　深海对流与水团的形式 247

7.5.8　动力海洋学 248

7.5.9　污染研究 248

7.6 卫星海面温度资料应用实例 252

7.6.1　全球海面温度图和海面温度异常图 253

7.6.2　大洋涡旋 255

7.6.3　上升流 257

7.6.4　大洋锋 259

7.6.6　浅海海洋锋 263

7.6.5　地中海 263

7.6.7　沿海边缘锋 266

7.6.8　经济渔业 269

第8章 被动式微波辐射计 271

8.1 被动式微波辐射测量技术的物理基础 271

8.1.1　概述 271

8.1.2　微波的热发射 272

8.1.3　卫星天线接收的辐射 273

8.1.4　大气与太阳的辐射效应 276

8.1.5　海面发射率 279

8.1.6　海面发射的皮层深度 283

8.2 微波辐射计的设计 284

8.2.1　辐射计设计的约束条件 284

8.2.2　Seasat和Nim bus和SMMR 287

8.2.3　其他卫星的微波辐射计 289

8.3 被动式微波空间资料的海洋学解译 290

8.3.1　潜在的应用 290

8.3.2　SMMR海面温度及海面风的反演算法 292

8.4　红外辐？计与微波辐射计海面温度测量的比较 297

8.5 SMMR资料的应用 298

第9章 卫星海面地形的高度测量 305

9.1 引言 305

9.1.1　一种崭新的海洋仪器 305

9.1.2　卫星高度测量的原理 306

9.2 雷达高度计的距离测量 308

9.2.1　仪器设计 308

9.2.2　大气传输的订正 312

9.2.3　海面粗糙度误差 314

9.2.4　高度计技术指标 315

9.3　确立基准 316

9.3.1　轨道测定 316

9.3.2　相对于基准椭圆面的高度误差小结 318

9.3.3　大地水准面 319

9.4　高度测量技术在洋流研究上的应用 320

9.4.1　地转平衡 320

9.4.2　大洋环流测定的可能性 323

9.4.3　Seasat高度计大洋环流现象观测举例 324

9.5　高度计的潮汐观测 332

9.5.1　卫星高度测量技术对潮汐研究的价值 332

9.5.2　提取高度计资料的潮汐信息 333

9.5.3　高度计应用于大洋潮汐科学的实例 335

9.6　卫星高度计用于大洋水深测量 336

9.7　高度计对卫星轨道的选择 339

第10章　海面粗糙度主动式微波遥惑 344

10.1　引言——海面粗糙度遥感 344

10.2 海面的雷达反射 345

10.2.1　后向散射横截面 345

10.2.2　镜面反射和散射 345

10.2.3　布喇格谐振散射 346

10.2.4　极化 350

10.3　海面风生波的粗糙度 350

10.4 表面膜与油膜 352

10.5 海面粗糙度图型的动力学解译 355

10.6 海面粗糙度图型的人为原因 357

11.2.1　波浪对脉冲回波波形的影响 360

11.2 工作原理 360

第11章 高度计——一种海面粗糙度测量传惑器 360

11.1　天底视雷达 360

11.2.2　海面粗糙度对回波脉冲强度的影响 365

11.3 波高算法的性能 366

11.4 风速算法的性能 369

11.5 卫星高度计波高推算资料在海洋学上的应用 369

第12章 合成孔径雷达 381

12.1 高分辨率成像雷达 381

12.2 合成孔径雷达的工作原理 383

12.2.1　合成孔径雷达的几何原理 383

12.2.2　距离分辨率 385

12.2.3　采用合成孔径原理的方位分辨率 388

12.2.4　合成孔径雷达的数据处理 395

12.2.5　活动目标造成的合成孔径雷达图像误差 398

12.2.6　斑点引起的图像损失 402

12.3 合成孔径雷达的海浪成像 404

12.3.1　一个有争论的问题 404

12.3.2　流体力学调制 407

12.3.3　电磁调制作用 408

12.3.4　运动效应 409

12.3.5　高海况 413

12.3.6　合成孔径雷达图像的波向谱 414

12.4　Seasat合成孔径雷达的海浪观测 415

12.4.1　Seasat合成孔径雷达概述 415

12.4.2　海浪影像 417

12.4.3　Seasat合成孔径雷达的海浪谱 422

12.5.1　Seasat数据中的内波观测 427

12.5 合成孔径雷达拍摄的内波 427

12.5.2　内波理论 430

12.5.3　内波的海面粗糙度成像 434

12.5.4　合成孔径雷达内波图像的海洋学信息 435

12.6　合成孔径雷达成像的其他海洋现象 436

第13章 微波散射计 439

13.1 引言 439

13.2 测风散射测量技术 440

13.2.1　海面风应力及海面附近风速分布曲线 440

13.2.2　雷达后向散射测量风速和风应力算法的导出 443

13.3 Seasat散射计的经验 446

13.3.1　Seasat散射计的设计及工作方式 446

13.3.2　Seasat散射计的数据处理 450

13.3.3　Seasat散射计风矢量算法 452

13.3.4　消除风向多解现象 456

13.3.5　散射计算法的验证 461

13.4 风散射测量的应用 463

13.5 海浪散射测量技术 466

第14章 卫星海洋学的未来 468

14.1 未来在海洋学上应用的卫星传感器 468

14.1.1　引言 468

14.1.2　ERS-1有效载荷 470

14.1.3　TOPEX 472

14.2 资料分析的进展 474

14.3 海洋科学的发展趋势 476

14.4 结束语 477