第1章 海洋遥感技术简介 1
1.1 简介 2
1.2 遥感历史 5
1.3 测量原理 9
1.3.1 “多”的概念 10
1.3.2 遥感的实验室设计 14
1.4 轨道 15
1.4.1 轨道术语 15
1.4.2 基础轨道力学 17
1.4.3 精确的轨道参数 24
1.5 遥感平台 27
1.5.1 海洋卫星 28
1.5.2 海洋飞机 33
1.6 具有研究价值的数据示例 34
1.6.1 红外数据 36
1.6.2 多光谱数据 38
1.6.3 分光辐射计数据 39
1.6.4 摄影数据 41
1.6.5 成像雷达数据 41
1.6.6 微波数据 43
第2章 辐射物理学 46
2.1 辐射的性质 47
2.1.1 辐射能量 47
2.1.2 遥感使用的单位 49
2.2 黑体辐射 51
2.2.1 普朗克定律 51
2.2.2 维恩定律 53
2.2.3 瑞利-金斯定律 54
2.2.4 斯忒蕃-玻耳兹曼定律 55
2.2.5 来自太阳的总能量 56
2.3 麦克斯韦方程组 57
2.3.1 麦克斯韦方程组的波解 59
2.3.2 电磁波的性质 60
2.3.3 电磁波能量 63
2.4 电磁波与地物相互作用 64
2.4.1 均匀介质中的相互作用 65
2.4.2 复数参数化 67
2.4.3 均匀介质中的吸收 68
2.5 偏振 71
2.5.1 反射和平面偏振 71
2.5.2 圆偏振 72
2.6 与平面的相互作用 74
2.6.1 水平反射和透射系数 74
2.6.2 垂直反射和透射系数 77
2.6.3 穿过平面的能量 79
2.6.4 反射率和透射率 81
2.7 对菲涅尔反射率的解读 82
2.7.1 布儒斯特角 82
2.7.2 垂直入射时的反射率 83
2.7.3 全反射率 83
2.7.4 随机偏振反射率 84
2.7.5 反射率的复参数化 85
2.7.6 菲涅尔定律应用 87
2.8 辐射计 90
2.8.1 几何因素 90
2.8.2 辐亮度 91
2.8.3 光学辐射计基本原理 93
2.8.4 辐照度 94
2.8.5 微波辐射计基本原理 96
2.9 穿过界面的辐亮度 99
2.9.1 非吸收的平面界面 99
2.9.2 界面吸收的影响 100
2.10 辐射传输方程 101
2.10.1 固有光学量 101
2.10.2 辐射衰减 105
2.10.3 辐射散射 106
2.10.4 辐射发射 107
2.10.5 辐射传输方程 107
2.10.6 边界条件 109
第3章 红外遥感 115
3.1 红外遥感与仪器 116
3.1.1 光学机械扫描仪设计 119
3.1.2 S/N和NETD 122
3.2 水的红外特征 122
3.2.1 红外波段基尔霍夫定律 123
3.2.2 海洋上层几毫米 124
3.2.3 红外边界条件 126
3.3 大气红外光学特性 127
3.3.1 模拟大气吸收 128
3.3.2 吸收气体的计量单位 129
3.3.3 大气吸收光谱 131
3.4 辐射传输方程 133
3.4.1 大气红外辐射通量 134
3.4.2 红外辐亮度测量方程 136
3.5 大气对红外传感的影响 138
3.5.1 吸收和再发射的影响 138
3.5.2 几何效应 140
3.5.3 对表面温度梯度的影响 142
3.5.4 地理和季节影响 143
3.5.5 云的影响 144
3.5.6 天空温度 145
3.6 表面温度和垂直热量的红外测量 148
3.6.1 单通道大气校正 148
3.6.2 可见红外双通道技术 150
3.6.3 多光谱红外通道技术 153
3.6.4 双角单通道技术 156
3.6.5 垂向海洋的热通量 157
3.7 应用 160
3.7.1 机载成像 161
3.7.2 西边界流 163
3.7.3 海冰 165
3.7.4 赤道海洋学 166
第4章 可见光遥感 175
4.1 可见光遥感和仪器 176
4.1.1 搭载可见光传感器的航天器 176
4.1.2 信噪比和NE△ρ 179
4.1.3 海岸带彩色扫描 179
4.2 水和空气的可见光学特性 182
4.2.1 纯水特性 183
4.2.2 自然水体特性 185
4.2.3 大气特征 190
4.2.4 与红外特征比较 196
4.3 可见光辐射传输方程式 198
4.4 海面可见太阳辐照度 201
4.4.1 太阳 201
4.4.2 地球上的太阳能 203
4.5 来自海表以下的可见光反射比 205
4.5.1 反射比的单次散射模型 206
4.5.2 反射比的蒙特卡罗多次散射模型 210
4.5.3 粒子和色素对反射比的影响 216
4.6 海表反射率 219
4.6.1 粗糙海面反射 219
4.6.2 太阳的方向 222
4.6.3 来自海洋的太阳耀斑 224
4.6.4 风速对卫星可见光辐射测量的影响 229
4.7 水色遥感 231
4.7.1 色度 233
4.7.2 海洋反射光谱的变化 236
4.7.3 定量可见光辐射计的变化 238
4.7.4 大气校正的CZCS图像 242
4.8 摄影 245
4.8.1 用于航天器的摄像机和胶片 245
4.8.2 多光谱摄影 250
4.8.3 特征矢量分析 252
4.9 应用 256
4.9.1 云量 256
4.9.2 底地形 258
4.9.3 石油泄漏 260
4.9.4 风速变化 260
4.9.5 叶绿素＋褐色素浓度 262
4.9.6 内波 263
4.9.7 垃圾倾倒 263
第5章 微波遥感 268
5.1 微波遥感和仪表 269
5.1.1 SMMR——被动辐射计 270
5.1.2 ALT——主动传感器 273
5.1.3 天线辐射 274
5.2 水和空气的微波性质 279
5.2.1 微波与平静水表面的相互作用 280
5.2.2 微波与粗糙水面相互作用 285
5.2.3 微波大气影响 289
5.3 微波辐射传输方程式 295
5.4 被动微波辐射计 301
5.4.1 表面温度和盐度 302
5.4.2 冰覆盖 305
5.4.3 风速和表面粗糙度 308
5.4.4 SMMR多变量分析 315
5.5 主动微波遥感 318
5.5.1 卫星高度计 318
5.5.2 风速和应力 326
5.5.3 微波图像 331
5.6 应用 336
5.6.1 陆基微波遥感 337
5.6.2 拉格朗日示踪 338
5.6.3 溢油厚度和归宿 341
5.6.4 海洋表面流 342
参考文献 345
名词解释 395
符号表 406