卫星海洋学
海洋遥感技术
1、选择填空（20分）
2、名词解释（8个*2=16分）
3、简答题（5道，40分）
4、计算题、综合题。计算题好像说是一道题，分值老师讲的不是很清楚，我也听不清楚。
一、填空题
1、传感器的扫描方式：交叉轨道扫描，推扫式扫描，混合式扫描，圆锥式扫描等。
2、（第四章）1997年美国发射的装载着宽视场海洋观测传感器SeaWiFS的SeaStar 卫星，SeaStar卫星的循环周期（recurrent period）是③，传感器SeaWiFS完成全球覆盖的重复周期为②，每个重复周期（repeat period）包含29个轨道周期，每个轨道周期（orbit period）为1.648小时。在低纬度地区，SeaWiFS 的再访问时间（revisit period）是②；在高纬度地区，SeaWiFS的再访问时间（revisit period）是①。（选择：①1天；②2天；③16天；④35天）
3、（第八章）MODIS热红外通道辐亮度L i通过__③___ 与该通道的黑体温度T i相联系；MODIS热红外通道的黑体温度T i通过__④___ 与海表面温度相联系。（选择：①基尔霍夫定律，②经验公式，③普朗克定律，④瑞利-金斯定律）
4、（第九章）平静海面的微波亮温T通过_④+⑤__ 与海面发射率e相联系，海面发射率e通过__①__ 与菲涅耳反射率ρ相联系，菲涅耳反射率ρ通过__②__ 与相对电容率εr相联系，相对电容率εr 通过__③__ 与海表面温度和盐度相联系。（选择：①基尔霍夫定律，②菲涅耳公式，③德拜方程，④瑞利-金斯定律，⑤发射率定义）
5、（第九章）天线的半功率波束宽度与_②_成正比，与_①_成反比。（选择：
①天线的孔径D，②电磁波的波长λ，③观测的天顶角）
6、（第九章）微波辐射计SSM/I反演风速的两种算法（包括SSM/I-GSW算法和SSM/I-GSWP算法）在风速小于15m/s条件下反演精度达到_①_。（选择：①2m/s，②1m/s）
二、名词解释
1、卫星轨道周期：相邻两个升交点之间的时间区间被称为节点周期（nodal period）或者轨道周期（orbit period）。
2、一个“PASS”：最南端与最北端之间的星下点轨迹被称为一个“PASS”。
3、一个“CYCLE”：卫星环绕地球多圈后回到原来位置对应的星下轨迹被称为一个“CYCLE”。
4、传感器再访问时间（revisit time）指地球上某一地点被卫星装载的传感器先后两次观测的时间区间。
5、辐亮度（radiance）L表示沿辐射方向单位面积和单位立体角的辐射通量，它的定义是
Φ
Ω
=
φ
θ
(L2θ
dAd
,
)
/(
cos
)
d
式中dAcosθ是与波束方向垂直的面积元。辐亮度L的单位是W﹒m-2﹒sr-1。6、光谱辐亮度是指在单位波段或频率内沿辐射方向单位面积和单位立体角的辐射通量，
sec]
sr m W Hz sr m W [df /),(dL ),,f (L ]
m sr m W [d /),(dL ),,(L 12112112???=???φθ=φθμ???λφθ=φθλ--------
表示辐亮度相对于频率或波长的能量分布。
7、辐照度E 表示通过单位面积的辐射通量，它的定义是 ]m W [dA /d E 2-?Φ=。
8、朗伯表面：如果一个物体表面自发辐射或者反射的电磁波的辐亮度L 不是φ
和 θ的函数，这样的表面被称为朗伯表面（Lamber surface ）。
9、穿透深度是指辐照度衰减为原来初始值的1/e 时，电磁波经过的距离。
10、光学厚度是指衰减系数沿传播路径的积分，其定义
?λ=λz
z a a 0dz )(k )z ,(τ。
11、光学质量是描述太阳光在大气层内沿θ方向的传播路径与垂直传播路径之比。具体表达式是θ=θ=cos 1sec m 。
12、大气窗是指大气透过率较大的频段或波段，探测海面的传感器的波段必须
设计在大气窗口内。
13、水色三要素是指浮游植物的叶绿素（chlorophyll ）、无机的悬浮物（inorganic
suspended matter ）和有机的黄色物质（yellow substance 或gelbstoff ）；水色
三要素的种类和浓度决定了水体的颜色。
14、如果浮游植物及其“伴生”腐殖质对水体的光学特性起主要作用，则该水
体被称为第一类水体（Case I waters ）。
15如果无机悬浮物（如浅水区海底沉积物的再次悬浮物和河流带来的泥沙）或
黄色物质（又称溶解的有色有机物）对水体的光学特性有不可忽视的明显作用，
则该水体被称为第二类水体（Case II waters ）。
16、水准面起伏是指大地水准面相对于参考椭球面之间的距离。
17、海面地形或海洋地形是指海表面（sea surface ）相对于大地水准面（geoid ）
的距离。
18、海表面高度是指自由海表面相对参考椭球面之间的距离。
19、海表面异常是指海表面高度与平均海表面高度的偏差。
20、有效波高是指所有观测波浪中1/3最大波浪的波峰到波谷的平均长度， 对
于遥感， H1/3用来描述卫星高度计观测的海洋涌浪特性。
三、简答题
1、写出普朗克定律的表达式，解释公式中出现的每一个物理量和常数，并由此
推导瑞利—金斯定律。这两个定律分别适用于红外、可见光、微波波段三个波
段中哪些波段的辐亮度计算？
基于量子理论，1900年普朗克提出了辐射定律。该定律定量地描述了黑体
自发辐射的辐亮度（radiance ）L （λ），普朗克辐射定律是
1)]T k /(hc exp[1hc 2)(L b 52-λλ=λ （1）
式中在真空中的光速c=2.998×108 m ﹒s-1，普朗克常数（Planck’s
constant ）h = 6.626×10-34 J ﹒s ，玻尔兹曼常数kb =1.381×10-23J ﹒K-1，黑
体温度T 的单位是K 。
将f λ = c 、df =–（c ／λ2）dλ 以及L （λ）|dλ| = L （f ）|df| 代入（4-38），
可获得普朗克辐射定律（Planck Radiation Law ）的另一表达形式，即
1)]T k /(hf exp[1c hf 2)f (L b 23-= 一般地，地表物体以地表温度T （大约300K ）辐射。如果频率f 低于600GHz ，
那么不等式hf/(kbT)<<1成立。可获得泰勒公式的一阶展开式
)T /(hf 1]T k hf exp[b b k +?)/( （2） 把 (1) 代入 (2)，可获得瑞利-金斯定律（Rayleigh-Jeans Law ）
T )c /k f 2()f (L 2b 2?
红外、可见光适用于普朗克定律；微波适用于瑞利-金斯定律。
2、简要阐述米氏散射和瑞利散射的适用条件。大气层空气分子的散射属于哪一
种？气溶胶散射对可见光、红外和微波（例如5.3GHz ）波段各属于哪一种？
米氏散射适用于电磁波波长与粒子周长之比接近于于1的情况，而瑞利散射
适用于电磁波波长与粒子周长之比远远小于1的情况。
大气层中空气分子的散射属于瑞利散射；气溶胶对于可见光和红外属于米氏
散射，而对于微波属于瑞利散射。
3 、在微波波段的辐射传输方程（radiative transfer equation ）
)T T T (t tT )h ,(T etT )h ,(T sun
cos gal 2d u s ++ρ+ρ+θ+=θ
各项和每个字母代表什么意义？ 大气介质内部的基尔霍夫定律体现在何处？
第一项：海表面向上自发辐射；第二项：大气向上辐射；第三项：大气向
下辐射经海面后向上辐射；最后一项：银河系噪音、宇宙背景辐射和太阳辐射等。
式中T (θ,h)是微波辐射计观测的亮温（brightness temperature ）；T u 是大
气向上辐射的亮温；ρ是海面的菲涅耳反射率（Fresnel reflectance ）；T gal 和
T cos 分别是银河系噪音（galactic noise ）等效温度和宇宙黑体辐射（cosmic
blackbody radiation ）等效温度；T sun 是太阳表面温度，t 是大气透过率。
基尔霍夫定律体现在大气向上辐射上，)t 1(T T e T A A A u -==。
4、微波辐射计为什么能遥感测量海表面温度和盐度？
要点：a) 微波辐射计属于被动微波遥感传感器，被动微波遥感的关键在于正确
理解海面发射率。
b)根据瑞利-金斯定律，辐亮度在微波波段与海面亮温（brightness
temperature ）呈线性关系。在不考虑大气校正时，辐射计探测到的海面亮温T b
与（Sea Surface Temperature ）T S 有下列关系
s b eT T = 式中e （θ, f, ξ, T s , S s , U 10,φ）代表粗糙海面发射率（rough sea surface
emissivity ），它是卫星观测角θ、微波频率f 、辐射计极化状态ξ、海表面温度
T s 、海表面盐度S s 、海面10米高处的风速U 10和风向φ的函数。在微波的高频
波段（C 波段、X 波段、Ku 波段和Ka 波段），海面发射率对海表面盐度S S 很
不敏感；如果已知其它量，可由上述公式反演海表面温度T S 。在1.4GHz 的L
波段，海面发射率对海表面盐度S S 非常敏感，如果已知其它量，可由上述公式反演海表面盐度。因此微波辐射计能够反演海表面温度T S 、海表面盐度S S 和风速U 10。
5、高度计测量海面地形原理是什么？
要点：1）高度计轨道到地心的距离是已知的，设为H ；同时其大地水准面也是已知的E ；
2）高度计到海面距离可以通过高度计发射脉冲到接受后向散射时间间隔t 进行计算h=c*t/2； 3）海面地形d 是海面到大地水准面之间的距离，因此，d=H-h-E 。
6、微波辐射计和散射计为什么能遥感测量海表面风速和风向？有何不同？
要点：a ）微波辐射计接受来自海洋表面自发辐射，其发射率是海表面风速和风向的函数，我们可以建模求解得到其风速和风向。
b ）散射计发射电磁波向下传播，遇到海面发射后向散射的电磁波携带着海面信息，称为雷达后向散射截面；后向散射截面是风速和风向的函数。一般的散射计利用前、中、后三个天线对同一面元进行连续三次观测，求解后向散射截面关于风速、风向的方程组。
c ）微波辐射计是被动遥感，接受的是海面自发辐射 而散射计是主动遥感，接受的是其发射的后向散射。
四、计算题
1、（第四章）汽车两盏灯相距R=1.5m ，人眼瞳孔直径D=4mm ，问多少米时，人眼恰好能分辨出这两盏灯？（黄绿光λ=550nm ）
解：设最远为H 米 由夫琅禾费圆孔衍射：
D H R λ44.2= 解得：)(10*47.444.23m RD H ≈=λ
2、（第六章）已知400 nm 的紫光在纯净海水里的穿透深度大约是75米，700 nm 的红 光在纯净海水里的穿透深度大约是3米，请计算海水对于可见光和红外光的复折射率的虚部。将其与10 GHz 微波的复折射率的虚部n ″= 2.43比较，并阐述二者差别的物理意义。在某些2类水体海域，400 nm 紫光的穿透深度仅达10米，700 nm 红光的穿透深度仅达1米，它们各自的复折射率的虚部是多少？
解：由
n z ''=πλ490得，90''4z n πλ=，所以海水对于可见光的复折射率的虚部42.0754400''=?=πn
海水对于红外光的复折射率的虚部
6.
18
3
4
700
''=
?
=
π
n
二者差别的物理意义是海水对这两种电磁波的衰减不同
在某些2类水体海域, 海水对于紫光的复折射率的虚部
18
.3
10
4
400
''=
?
=
π
n
海水对
于可见光的复折射率的虚部
7.
55
1
4
700
''=
?
=
π
n
第一章
2、名词解释：El Ni?o、La Ni?a、ENSO、TOGA、TAO、NOAA/TIROS、TOPEX/Poseidon。
El Ni?o ：厄尔尼诺（El Ni?o）在西班牙语中的意思是“圣婴”。厄尔尼诺是指赤道太平洋东部和中部海表面温度持续异常偏高的现象，该现象首先发生在南美洲的厄瓜多尔和秘鲁太平洋沿岸附近，多发生在圣诞节前后，因此得名。
La Ni?a ：拉尼娜（La Ni?a）的意思是“小女孩”。拉尼娜现象表现为赤道太平洋东部和中部海表面温度持续异常偏低。
ENSO：赤道太平洋海面水温的变化与全球大气环流尤其是热带大气环流紧密相关。其中最直接的联系就是日界线以东的东南太平洋与日界线以西的西太平洋—印度洋之间海平面气压的反相关关系，即南方涛动现象（SO）。在拉尼娜期间，东南太平洋气压明显升高，印度尼西亚和澳大利亚的气压减弱。厄尔尼诺期间的情况正好相反。鉴于厄尔尼诺与南方涛动之间的密切关系，气象上把两者合称为ENSO。
TOGA：热带海洋和全球大气计划。为了研究热带海洋和全球大气的月际到年际变化，从而推动气候变化及异常气象问题的研究，提高和改善海洋环境和气候预报能力，政府间海洋学委员会和世界气象组织共同发起了热带海洋和全球大气研究计划(toga)。该计划分准备阶段、外业调查阶段和室内资料分析整理三个阶段，从1985年到1995年，共进行10年。其中，第一个5年为普查阶段，第二个5年为详查阶段，即所谓加强监视期。在第二个5年中，又设计了一个连续四个月的加密调查阶段，即所谓强化观测期。
NOAA/TIROS是太阳同步极轨气象卫星，也被称为极轨业务环境卫星，该卫星可为全球各国提供免费的当地数据接收服务。
TOPEX/Poseidon是在1992年8月，由美国宇航局（NASA）和法国国家空间研
究中心(CNES)联合发射的高度计专用卫星。
8、大作业（Project）
第二章
1、什么波长范围的电磁波称为紫外、可见光、红外和微波等波段？请分别用纳米（nm）和微米（um）作为单位叙述。在热红外范围的哪两个波段可应用于海表面温度遥感？微波遥感在哪个方面比可见光和红外遥感具有优势？可见光和红外遥感在哪个方面比微波遥感具有优势？并使用英文写出以上使用的专门名词。
紫外波段（ultraviolet）的波长为0.2～0.4um，即200～400nm。可见光波段（visible light）的波长为0.4～0.7μm，即400～700nm。红外波段（Infrared）的波长为0.7～1000μm，即700～1000000nm。微波（microwave）的波长为103～106μm，即106～109nm。
在热红外范围的3～5μm和10～14μm两个波段可应用于海表面温度遥感。
微波遥感在哪个方面比可见光和红外遥感具有优势：微波能穿透云雾，可以全天候工作。
可见光和红外遥感在哪个方面比微波遥感具有优势：可见光波段是进行自然资源与环境调查的主要波段；摄影红外传感器对探测植被和水体有特殊效果。热红外传感器可以探测物体的热辐射，然而，不能采用摄影方式探测地面的热红外辐射信息，需要采用光学机械通过扫描方式获取；热红外辐射计可以夜间成像，除用于军事侦察外，还可以用于调查海表面温度、浅层地下水、城市热岛、水污染、森林探火和区分岩石类型等，有广泛的应用价值。
紫外波段——ultraviolet
可见光波段——visible light
红外波段——Infrared
微波——microwave
微波遥感——Microwave Remote Sensing
可见光和红外遥感——Visible and infrared remote sensing
海表面温度——Sea surface temperature
10、名词解释：Argos、GPS、TOGA、TAO、NOAA/POES、Aqua、ADEOS、MOS-1。给出下列传感器AMSR、SeaWinds、AMSR-E、AMSU、MODIS的英文全名和装载它们的卫星名称。
Argo：为实时地转海洋学研究布放的漂流浮标阵列（Array for Real-time
Geostrophic Oceanography）
GPS：（美国）全球定位系统（Global Positioning System）
TOGA：热带海洋和全球大气计划（Tropical Ocean & Global Atmosphere program）TAO：热带大气海洋计划（Tropical Atmosphere Ocean project）
NOAA/POES：美国国家海洋大气局管理的诺阿/极轨环境卫星（NOAA /
Polar-orbiting Operational Environmental Satellites，亦即NOAA/TIROS卫星）Aqua ：美国2002年发射的地球观测系统卫星EOS- PM，别名AQUA ADEOS：（日本）高级地球观测卫星（ADvanced Earth Observing Satellite）[在非
学术性报刊上的俗名是“绿色”，例如，ADEOS-1是绿色一号，ADEOS-2是绿色二号]
MOS-1：（日本）海洋观测卫星（Marine Observation Satellite）
AMSR：（日本）高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer）装载卫星：日本的ADEOS-II卫星
SeaWinds：（美国）“海风”散射计装载卫星：QuikSCAT和ADEOS-II
AMSR-E：（美国）EOS卫星携带的[日本]高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS）装载卫星：美国EOS-PM (Aqua)卫星
AMSU：（测大气层垂直空气柱的）高级微波探测装置（Advanced Microwave Sounding Unit）装载卫星：美国的NOAA/TIROS系列卫星
MODIS：（美国）中等分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectro-Radiometer）装载卫星：美国宇航局发射的EOS-TERRA和EOS- AQUA卫星
第三章
2、哪一个卫星携带的什么传感器采用的C波段？如果一个雷达的频率是5.3GHz, 它的波长应是多少厘米？哪一个卫星和什么传感器采用的Ku波段？如果一个雷达的频率是13.4GHz, 它的波长应是多少厘米？(提示：电磁波的相速度等于光速)。
ENVISAT 卫星携带的高级合成孔径雷达ASAR （Advanced Synthetic Aperture Radar ）采用C 波段；ERS-1和ERS-2卫星携带的AMI (Active Microwave Instrument) 和雷达高度计RA (Radar Altimeter)也采用C 波段。
cm m f c 66.5103.510398
=??==λ
QuikSCAT 卫星上搭载的SeaWinds (“海风”散射计)采用13.4GHz/Ku 波段，ADEOS-1卫星上搭载的NSC AT (NASA’s Scatterometer)采用13.995GHz/Ku 波段，TOPEX/POSEIDON 卫星上搭载的SSALT(Solid State Altimeter) 采用13.65 GHz/Ku 波段，ENVISAT 卫星装载有13.5 GHz/Ku 波段的雷达高度计。
cm m f c 24.2104.1310398
=??==λ
3、举例介绍可见光和近红外辐射计、热红外辐射计、微波辐射计、合成孔径雷达、高度计、散射计的一至两项主要用途。指出属于被动（不辐射电磁波而只接受被检测体的辐射）还是主动（既辐射电磁波又接受其在被检测体的回波信号）遥感方式，并指出属于可见光、红外、微波三种波段类型中何种。如果一个雷达的频率是1.5GHz, 它的波长应是多少厘米？
可见光和近红外辐射计在水色卫星上用来遥感海水叶绿素浓度、悬浮泥沙浓度以及海水漫衰减系数等，属于被动遥感方式。
热红外辐射计在气象卫星和海洋卫星上用来遥感海面上空水汽含量、大气剖面温度和湿度以及海表面温度等。
微波辐射计是一个被动微波雷达，它可以测量海面反射、散射和自发辐射的辐亮度和微波亮温，并由此可估计风速、水蒸汽、可降水量、海表面温度、海表面盐度和冰覆盖量等。
合成孔径雷达是一个具有较高空间分辨率的主动雷达，它利用多普勒效应获得较高的空间分辨率，可测量涌浪、内波、降雨、海流边界、海冰位置及性质、大块浮冰的速度等。合成孔径雷达图像多用于国土调查、农林渔业、环境保护和灾害监测，还可应用于水灾监测、作物估产、油污调查、海冰监测和海洋内波研究等方面。
高度计是一个垂直探测的主动雷达，它可监测卫星与地球之间距离、海表面地形和粗糙度，并由此估计风速、表面海流和有效波高。2007年10月我国发射了首颗绕月探测卫星“嫦娥一号”，通过激光高度计获得了高分辨率的月球表面立体图像。
散射计是一个宽刈幅主动雷达，通过测量海表面粗糙度可以计算海表面风速和风向，属于微波波段。
cm m f c 20105.110398
=??==λ
第四章
4、填空：1997年美国发射的装载着宽视场海洋观测传感器SeaWiFS 的SeaStar 卫星，SeaStar 卫星的循环周期（recurrent period ）是 ③ ，传感器SeaWiFS 完成全球覆盖的重复周期为 ② ，每个重复周期（repeat period ）包含29个轨道周期，每个轨道周期（orbit period ）为1.648小时。在低纬度地区，SeaWiFS 的再访问时间（revisit period ）是 ② ；在高纬度地区，SeaWiFS 的再访问时间（revisit period ）是 ① 。（选择：①1天；②2天；③16天；④35天）
6、汽车两盏灯相距R=1.5m ，人眼瞳孔直径D=4mm ，问多少米时，人眼恰好能分辨出这两盏灯？（黄绿光λ=550nm ）
解：设最远为H 米 由夫琅禾费圆孔衍射：
D H R λ44.2= 解得：
)(10*47.444.23m RD H ≈=λ
第五章
1、请将下列电磁波按波长由小到大顺序排列：近红外，远红外，中红外，C 波段，Ku 波段，X 波段，红光，蓝光，绿光，紫外线，黄光，黄绿光，黄红光，热红外线。
紫外线、蓝光、绿光、黄绿光、黄光、黄红光、红光、近红外、中红外、热红外、远红外、Ku 波段、X 波段、C 波段
6、给出反射率、吸收率、发射率、透射率的定义和英文表述，它们的基本关系是什么？基尔霍夫（Kirchoff ）定律条件是什么？在条件满足的情况下该定律表达什么思想？
吸收率（absorptance ）a （λ）定义如下i a E E )(a =
λ
使用辐照度之比定义的吸收率也称为半球吸收率（hemispherical absorptance ）。 反射率（reflectance ）r （λ）定义如下 i r
E E )(r =λ
使用辐照度之比定义的反射率也称为半球反射率（hemispherical reflectance ）。 透射率（transmittance ）t （λ）定义如下
i t
E E )(t =λ 使用辐照度之比定义的透射率也称为半球透射率（hemispherical transmittance ）。 在介质内部，吸收率a （λ）、反射率r （λ）和透射率t （λ）之间存在一个守恒关系式
1)(t )(r )(a =λ+λ+λ
用发射率取代上式中的吸收率，获得了一个派生关系
1)(t )(r )(e =λ+λ+λ 基尔霍夫（Kirchoff ）定律条件是处于当地热动态平衡（local thermodynamic equilibrium ）条件下。
发射率e(λ) （Emissivity ）的定义是BLACK BLACK M()E()e()M ()E ()λλλ=
=λλ 式中M （λ）是与立体角无关的发射度，E （λ）是辐射源发射的辐照度，M BLACK （λ）是与辐射源具有相同温度的黑体的发射度，E BLACK （λ）是与辐射源具有相同温度的黑体发射的辐照度。
在条件满足的情况下，它表明吸收能量的速率和辐射能量的速率相等。
7、简要阐述普朗克定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律、瑞利-金斯定律、维恩位移定律的联系，并从普朗克定律推导其余三个定律。
基于量子理论，1900年普朗克提出了辐射定律。该定律定量地描述了黑体自发辐射的辐亮度L （λ），普朗克辐射定律（Planck Radiation Law ）是
1)]T k /(hc exp[1hc 2)(L b 52-λλ=λ
式中λ是电磁波的波长。这里，在真空中的光速c=2.998×108 m ﹒s -1，普朗克常数h = 6.626×10-34 J ﹒s ，玻尔兹曼常数k b =1.381×10-23J ﹒K -1，黑体温度（blackbody temperature ）T 的单位采用开氏温标（Kelvin degree ）。将f λ = c 、df =–（c ／λ2）dλ 以及L （λ）|dλ| = L （f ）|df| 代入（5-38），可获得普朗克辐射定律的另一表达形式，即
1)]T k /(hf exp[1c hf 2)f (L b 23-= (5-39)
式中光速c 的单位是m/s ，频率f 的单位是Hz （赫兹）。
利用普朗克定律（5-39），将辐照度E （f ）= π L （f ）对频率积分，获得斯忒藩-玻耳兹曼定律（Stefan-Boltzmann Law ），即
4043
25b T T h c 15k 2df )f (E E σ=π==?∞4
式中σ = 5.67×10-8 W ﹒m -2﹒K -4是常数。
普朗克辐射定律确定了黑体表面自发辐射的能量分布曲线，维恩位移定律指出了对应自发辐射最大值的波长位置。
一般地，地表物体以地表温度T （大约300K ）辐射。如果频率f 低于600GHz ，那么不等式hf/(k b T)<<1成立。可获得泰勒公式的一阶展开式 )T /(hf 1]T k hf exp[b b k +?)/( 把 上式代入 (5-39)，可获得瑞利-金斯定律（Rayleigh-Jeans Law ）
T )c /k f 2()f (L 2b 2?
在普朗克定律（5-38）中，令dL （λ）/dλ=0，可获得对应着辐亮度L （λ）极大值的波长
T /b m =λ 这个公式也称为维恩位移定律（Wiens Displacement Law ），式中b = 2.8978×10-3 m ﹒K 。
8、什么是海面亮温？在不考虑大气效应的情况下，微波辐射计探测到的海面亮温与海表面真实温度之间有什么关系？相对电容率的变化通过哪些公式导致微波辐射计探测到的海面亮温也随之变化？某处海水的真实温度为297.67K ，然而一个5GHz 微波辐射计探测的海表面亮温却是T=107.16K ，为什么相处如此之大？
海面亮温：如果已知海面发射的辐亮度（radiance ），那么利用普朗克辐射定律或者瑞利-金斯定律可以计算海表面温度（SST ）。 这样获得的温度不是海水的真实温度，它被称为海表面的亮温（brightness temperature ）。
海面亮温和海面真实温度的关系：
SST SST T(,,,T )e(,,)T λθ?=λθ?
T （λ,θ,φ,T SST ）为海面亮温，T SST 为海面真实温度，e （λ,θ,φ）代表海面的灰度亦即发射率。
相对电容率的变化通过菲涅尔公式影响菲涅尔反射率，通过基尔霍夫定律影响海面发射率，通过海面亮温和海面真实温度的关系公式影响海面亮温。
海水的真实温度为297.67K ，然而一个5GHz 微波辐射计探测的“海面亮温”却是T=107.16K ，这主要是因为对于微波，海水是弱发射体，海水发射率e 较小，
通过公式
SST SST T(,,,T )e(,,)T λθ?=λθ?
可知此时e 约为0.36。
第六章
1、写出复折射率的虚部n ″与穿透深度z90的关系式。
n z ''=πλ
490
2、朗伯-比尔透射定律的微分形式和积分形式是什么？
朗伯-比尔定律（Lambert-Beer Law ）的微分形式：
dz z dL k L a )
,(1)(λλλ）（-= 朗伯-比尔定律（Lambert-Beer Law ）的积分形式：0a L(,z)L(,z )exp[(,z)]λ=λ-τλ
3、写出衰减系数ka （λ）和光学厚度的定义。
衰减系数k a （λ）包括吸收系数k ab （λ）和散射系数k sc （λ），它们分别描述电磁波在传播中由于介质吸收和散射产生的衰减轻重程度。衰减系数描述介质的固有光学性质（IOP ：inherent optical properties ）；它的值是由介质内部各个组份的物理吸收特性、几何散射特性以及各个组份的浓度决定的，与外部光源（或电磁波源）本身的强度无关。
光学厚度（optical thickness ）τa 被定义为衰减系数沿传播路径上的积分
?λ=λz
z a a 0dz )(k )z ,(τ
式中τa （λ, z ）代表从位置z 0 =0到 z 之间介质在λ波长的光学厚度。
4、用公式表示粒子的尺度分布函数、单粒子衰减截面与衰减系数的关系，并叙述粒子的尺度分布函数、衰减系数和单粒子衰减截面的量纲。海雾粒子尺度分布函数的一般形式是什么？
?∞=0
)()(dr r r D k a a σ
式子中σa (r)表示单粒子衰减截面，D(r)表示粒子的尺度分布函数
尺度分布函数量纲是L 3，单粒子衰减截面量纲是L -12，衰减系数的量纲是L -1
海雾粒子尺度分布函数为：
5、简要阐述米氏散射和瑞利散射的使用条件。大气层空气分子的散射属于哪一种？气溶胶散射对可见光和微波各属于哪一种？为什么？
米氏散射（Mie Scatter ）理论适用于描述q （即粒子的周长与电磁波波长之比）小于1的球形粒子对电磁波的散射现象。瑞利散射（Rayleigh scatter ）理论适用于描述q 远小于1的球形粒子对电磁波的散射现象。
大气层空气分子的散射属于瑞利散射；气溶胶散射对可见光属于米氏散射，对微波的散射属于瑞利散射。
这是因为气溶胶粒子的尺度范围一般在10-3～10 μm 之间.对于微波（0.1～100 cm ），q<<1，满足瑞利散射条件；对于可见光(400～700nm)，某些气溶胶粒子满足q<1，这时属于米氏散射，某些气溶胶粒子满足q>1，这时米氏散射和瑞利散射的理论都不适用。
6、请阐述大气的透射率t 与大气的光学厚度的关系，并给出大气的透射率t 、大气的光学质量、太阳天顶角、大气的光学厚度之间的关系式，并给出光学厚度和光学质量的物理意义和单位。
大气透射率与大气的光学厚度的关系：
)
e x p (/1τ-==s L L t
大气透射率、大气的光学质量、太阳天顶角、大气的光学厚度之间的关系式：
光学厚度描述太阳光垂直传播时在大气层内的衰减程度；
光学质量描述太阳光在大气层内沿θ方向的传播路径与垂直传播路径之比，是太阳光倾斜入射时在大气层内传播路径的校正因子。
光学厚度和光学质量都是无量纲的物理量。
7、在有边界存在时的辐射传输下哪几项对传感器接收的信号做出贡献？请阐述下列方程右边三项的物理意义：]T )t 1)(e 1(T e [t )t 1(T T A s s s A --++-=。
方程右边三项的物理意义：第一部分是达到卫星辐射计的海表面发射的辐亮度，第二部分是卫星辐射计探测到的大气自发辐射的辐亮度；第三部分是卫星辐射计)exp()(r r r D ?-=γαβ
探测到的大气向下发射的、达到海表面后又经海表面反射的辐亮度。
8、欲探测海表面温度，还是大气窗外？为什么？
传感器应选在大气窗内。在可见光和红外波段，气溶胶散射是辐射衰减的第一因素，空气分子散射是衰减的第二因素，而臭氧吸收是次要因素。在微波波段，气溶胶散射引起的辐射衰减可忽略，水蒸汽吸收是辐射衰减的第一因素，而氧气吸收是第二因素。 大气窗指大气透射率比较大的波段，探测海面的传感器的波段必须设计在大气窗内。
9、已知400 nm 的紫光在纯净海水里的穿透深度大约是75米，700 nm 的红 光在纯净海水里的穿透深度大约是3米，请计算海水对于可见光和红外光的复折射率的虚部。将其与10 GHz 微波的复折射率的虚部n ″= 2.43比较，并阐述二者差别的物理意义。在某些2类水体海域，400 nm 紫光的穿透深度仅达10米，700 nm 红光的穿透深度仅达1米，它们各自的复折射率的虚部是多少？
由
n z ''=πλ490得，90''4z n πλ=，所以海水对于可见光的复折射率的虚部42.0754400''=?=πn 海水对于红外光的复折射率的虚部
6.1834700''=?=πn 二者差别的物理意义是海水对这两种电磁波的衰减不同
在某些2类水体海域, 海水对于紫光的复折射率的虚部
18.3104400''=?=πn 海水对于可见光的复折射率的虚部
7.5514700''=?=πn
12、光学厚度τ、衰减系数a k 以及复折射率的虚部,
,n 之间的关系是什么？
上式中第一项表示光学厚度，ｋａｂ（ｚ）表示衰减系数，它等于
ｋａｂ（ｚ）= 4πfn 〞／ｃ（n 〞表示复折射率的虚部）
第七章
?=h
ab dz
z k h 0)(),0(τ
3、写出水色遥感的大气校正方程，分别介绍各项的物理意义，并写出大气透射率与光学厚度的关系。
水色卫星遥感的大气校正方程（Atmospheric Correction Equation ）可表达为（Gordon 和V oss 1999）)(L ),(t )(L ),(T )(L )(L )(L w r A R i λθλ+λθλ+λ+λ=λ 式中L i (λ) 代表卫星探测的辐亮度(radiance)，下角标i 代表传感器第i 个通道。L R (λ) 代表大气中分子散射的辐亮度，下角标R 是Rayleigh 的英文首字母，大气层空气分子对所有波段电磁波的散射均属于瑞利散射（Rayleigh scatter ）。L A (λ) 代表气溶胶散射的辐亮度，下角标A 是气溶胶（aerosol ）的英文首字母；L r (λ) 代表海面的镜面反射（specular reflectance ），也称为太阳耀斑（sun glitter ），选择合适的观测角可以避免太阳耀斑。t(λ,θ) 是大气的漫透射率(diffuse transmittance)，T(λ,θ) 是大气的直接透射率（direct transmittance ），λ是传感器第i 个通道对应的波长（wavelength ）；θ是卫星天顶角（satellite zenith angle ），L w (λ) 是离水辐亮度（water-leaving radiance ）, t(λ,θ)是大气漫透射率（diffuse transmittance ） 根据Gordon 和Morel （1983），大气漫透射率（diffuse transmittance ）t(λ,θ) 可由下面公式表示R R R A A A oz (1f )()(1f )()()t(,)exp[]cos -ωτλ+-ωτλ+τλλθ=-θ 式中τR (λ)是大气层内空气分子的光学厚度（Rayleigh optical thickness of air molecules in the atmospheric ），τA (λ)是气溶胶的光学厚度（aerosol optical thickness ），τoz (λ)是臭氧的光学厚度（ozone optical thickness ），ωA 是气溶胶对太阳辐射的单次散射反照率（single scattering albedo ），ωR 是大气层空气分子对太阳辐射的单次散射反照率，f A 代表气溶胶前向散射的概率（forward scattering probability ），f R 代表大气层内空气分子前向散射的概率。单次散射反照率代表散射系数与衰减系数之比。
4、写出在离水辐射小节中离水辐射Lw （λ,θ）的光学算法表达式，说明各项特别是菲涅耳反射率、反照率、反射率和漫反射率的物理意义。
w w s s s 2(1)(1)R L ()L (,0)F ()cos t(,)(n )Q(1rR)-ρ-ρλ=λ=λθλθ'-
菲涅耳反射率是反射的辐亮度与入射的辐亮度之比，它描述了光束在界面的反射特性。反照率定义为地面反射的和空气中各种粒子后向散射的辐照度之和与入射的太阳辐照度之比，反照率原来是一个在天文学里描述星体光学性质的术语。某些遥感科学家用它描述太阳光在海-气界面的反射和在海面与某高度路径之间的气溶胶等粒子引起的太阳光散射之和在入射的太阳光占的份额。反射率既可以通过辐照度之比描述电磁波在界面上的反射特性，又可以通过辐亮度之比描述与立体角有关的光束在界面上的反射特性。漫反射率描述了介质内部的漫反射（“漫反射”代表多个粒子反射而不是面反射）特性。
10、什么是遥感反射率Rrs (λ)（remote sensing reflectance ）？什么是归一化离水辐亮度Lwn (λ)（normalized water-leaving radiance ）？为什么遥感反射率Rrs
(λ)表示太阳光离水辐亮度的标准化形式。
人们使用遥感反射率R rs (λ)表示太阳光离水辐亮度的标准化形式，归一化离水辐
亮度可以表示如下
]
Q
)
rR
1(
)'n(
R)
1
)(
1(
[
)
(
F
)
(
L
2
wn
-
ρ
-
ρ
-
?
λ
=
λ
式中L wn（λ）是归一化离水辐
亮度（normalized water-leaving radiance），
在水色遥感中，大气校正模式和水色反演模式是必须建立的两个基本模式。水色反演模式的作用是，通过对太阳光离水辐亮度的测量和标准化的换算，达到对海水内部主要粒子浓度的估计。人们使用遥感反射率R rs (λ)表示太阳光离水辐亮度的标准化形式。
第八章
2、为什么选择MODIS的31通道（10.780～11.280 μm）和32通道（11.770～12.270 μm），以及20通道（3.660～3.840 μm）、22通道（3.929～3.989 μm）和23通道（4.020～4.080 μm）探测海表面温度（sea surface temperature）？选择MODIS的24通道（4.433～4.498 μm）和25通道（4.482～4.549 μm）探测大气温度剖面（Atmospheric Temperature Profile）？选择MODIS的17通道（890～920 nm）、18通道（931～941 nm）和19通道（915～965 nm）探测大气中的水汽（Atmospheric Water Vapor）？
波段3.7～4.1μm和10～12μm是两个可用于星载辐射计探测海面物理要素的热红外窗，一般用于表面温度探测的星载辐射计通道都设计在这两个窗内。由于其波长比可见光波长要长，具有较大的绕射能力和穿透能力，不易受到雾、烟尘和气溶胶的影响，即使穿过大气层，热红外遥感也能够测到比较清晰的图像。
MODIS使用其它热红外通道监测大气垂直剖面的温度、湿度和臭氧含量，这些通道包括大气中气体成分（例如氮气、水蒸气、臭氧等）的吸收带，即非大气窗波段。所以，对应于海洋遥感大气窗是有利的波段，对应于大气遥感非大气窗可能是有利的波段。
17通道（890～920 nm）、18通道（931～941 nm）和19通道（915～965 nm）是近红外波段，6000K的太阳在此频率范围的辐亮度最大，地球表面对此频率范围的太阳光反射和后向散射比较显着。窄带可见光和近红外辐射计一般用于水色和气象遥感，宽带可见光和近红外辐射计一般用于陆地和气象遥感。
4、填空：MODIS热红外通道辐亮度L i通过__③___ 与该通道的黑体温度T i 相联系；MODIS热红外通道的黑体温度T i通过__④___ 与海表面温度相联系。（选择：①基尔霍夫定律，②经验公式，③普朗克定律，④瑞利-金斯定律）
第九章
1、 请回答在微波波段的辐射传输方程
2s u d gal cos sun T(,h)etT T (,h)tT t (T T T )
θ=+θ+ρ+ρ++
各项和每个字母代表什么意义？ 大气介质内部的基尔霍夫定律体现在何处？
T （θ,h ）是微波辐射计观测到的视在温度（apparent temperature ）或称亮温（brightness temperature ），T u （θ,h ）是大气向上辐射的亮温，h 是辐射计所在的高度，θ是观测角或卫星天顶角，e 是海表面的发射率，t 代表从海面0到高空h 之间大气层的透射率，T s 是海表面的温度，ρ是海面的菲涅耳反射率，ρ t T d 是大气向下辐射产生的亮温，T gal 和T cos 分别是银河系噪音（galactic noise ）等效温度（对于f>3GHz ，T gal <1K ）和宇宙黑体辐射（cosmic blackbody radiation ）等效温度（T cos ≈3K ）；T sun 是太阳表面温度，ρ t 2T gal 代表银河系噪音，ρ t 2T cos 代表宇宙黑体辐射，ρ t 2T sun 代表反射的太阳辐射。
大气向上辐射的亮温T u 还可以进一步被简化为)t 1(T T e T A A A u -== 式中T A 是某种加权平均大气温度，在估计AMSR 通道上水蒸汽引起的衰减系数时，某些文献采用了这种近似（Xia 2001）。在上面的公式中，e A 是大气的发射率。根据基尔霍夫定律，在大气内部大气的发射率e A 等于大气的吸收率a A ，大气的吸收率a A 与大气的透射率t 之和等于1。
2、填空：平静海面的微波亮温T 通过 _④+⑤__ 与海面发射率e 相联系，海面发射率e 通过 __①__ 与菲涅耳反射率ρ相联系，菲涅耳反射率ρ通过 __②__ 与相对电容率εr 相联系，相对电容率εr 通过 __③__ 与海表面温度和盐度相联系。（选择：①基尔霍夫定律，②菲涅耳公式，③德拜方程，④瑞利-金斯定律，⑤发射率定义）
3、填空：在1-40GHz 频率范围内，菲涅耳反射率ρ在 __③_ 随海表面盐度变化最大，在 __④_ 随海表面温度变化最大，在 __②_ 随海表面温度和盐度变化最小，（选择：①X 波段，②C 波段，③L 波段，④Ka 波段，⑤Ku 波段）
5、微波辐射计SSM/I 反演风速的两种算法（包括SSM/I-GSW 算法和SSM/I-GSWP 算法）在风速小于15m/s 条件下反演精度达到 _①_。（选择：①2m/s ，②1m/s ）
6、填空：天线的半功率波束宽度与 _②_ 成正比，与 _①_ 成反比。（选择：①天线的孔径D ，②电磁波的波长λ，③观测的天顶角）
第十章
1、已知σ0[dB]=10 log(σ0)，说明标准化后向散射截面σ0[dB]和σ0的单位。如果σ0增加到原来的100倍，σ0[dB]增加多少？
34
R 02T T R P (4)R P G G A πσ≈λ所以，σ0
是无量纲的，故一般地被称为标准化雷达后向散射截面NRCS （Normalized Radar -backscatter Cross Section ），通俗地也被称为散射系数（scattering coefficient ）。
由于σ0变化范围太大，我们经常用σ0[dB]表示标准化雷达后向散射截面NRCS ，即
0100[dB]10log ()σ=σ，式中左侧的σ0
[dB]代表用分贝（dB ）表达的NRCS ，右侧的σ0代表原始定义的NRCS 。 所以，标准化后向散射截面σ0[dB]的单位是分贝dB 。
σ0[dB]增加了20分贝。
2、给出布喇格共振条件和入射角θi 定义。如果使用5.3GHz 的C 波段散射计，当入射角是?45 时，水面上波长多少的水波与入射的电磁波共振？
布喇格共振（Bragg resonance ）或布喇格共振散射（Bragg resonant scattering ）条件是r a d a 2s i n λ=λ?θ 或 θ?=sin k 2k radar w ater 式中k 是波数（wavenumber ），λ是波长（wavelength ），θi 是入射角（incidence angle ），即雷达波束与垂直方向的夹角。
m 04.045sin 2==
f c λ
第十一章
1、解释概念：Range ，Geoid ，Topography ，Dynamic Height ，Geoid Undulation ，Reference Ellipsoid 。
Range ：高度计测量的距离（Range ）指卫星与海面之间的距离。
Geoid ：大地水准面（geoid ）指与平均海表面最接近的地球等势面（geop ），它反映了地球内部质量和密度分布的不均匀特性。
Topography ：海表面地形（sea surface topography ）或海洋地形（ocean topography ）被定义为海表面（sea surface ）相对于大地水准面（geoid ）的距离。
Dynamic Height ：因为海表面地形（sea surface topography ）是海洋动力过程引起的，所以在许多文献中也称之为海表面动力高度（sea surface dynamic height ）或者海表面动力地形（sea surface dynamic topography ）。
Geoid Undulation ：大地水准面起伏（geoid undulation ）指大地水准面（geoid ）相对于参考椭球面（reference ellipsoid ）的距离。
Reference Ellipsoid ：参考椭球面（reference ellipsoid ）是由一个双轴椭圆的旋转产生的，它是最接近地球表面形状的一个椭球面，它的赤道半径是6378.1363km ，偏心率（扁率）是1/298.257。
2、高度计能够观测哪几个物理量？TOPEX/Poseidon 高度计的水平分辨率（horizontal resolution ）是多少？
使用高度计（altimeter ）可以实现对海表面高度SSH （Sea Surface Height ）、有效波高SWH （Significant Wave Height ）、海表面地形（sea surface topography ）等动力参数的测量，同时可以获取海流（ocean currents ）、海浪（sea waves ）、潮汐（tides ）、海表面风（sea surface winds ）等动力参数信息。此外，卫星高度计资料还可应用于地球结构和海洋重力场的研究。
TOPEX/Poseidon 高度计的水平分辨率（horizontal resolution ）是2.2km 。
3、大地水准面起伏由什么原因引起？它的变化范围？
大地水准面起伏是由地球质量分布不匀引起的。我们用h g 表示大地水准面高，h g 的变化范围在﹣106m 和﹢83m 之间。
4、根据什么方程可以利用海表面动力高度（sea surface dynamic height ）hd 来计算海流速度？
根据方程
x h f g )y ,x (v d
s ??=
y h f g )y ,x (u d
s ??-=可以利用海表面动力高度（sea surface dynamic height ）h d
来计算海流速度。
第十二章
1、什么是真实孔径雷达，真实孔径雷达与合成孔径雷达有什么区别和联系？
一般地，不依赖于多普勒效应原理工作的雷达称之为真实孔径雷达。
合成孔径雷达与真实孔径雷达不同的是，这种雷达不但以多普勒频率为载波携带着地球表面粗糙度的信息，而且携带的信息具有更高的空间分辨率。所以，这种能够利用多普勒效应携带高分辨率地球表面信息的雷达被称为合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）
2、写出合成孔径雷达的距离分辨率、方位分辨率的表达式。哪一个分辨率与采样时间的卫星通过的距离有关？与真实孔径雷达的分辨率相比，哪一个量相当与“合成孔径”？合成孔径雷达在海洋遥感中有哪些具体应用？
合成孔径雷达的方位分辨率（azimuth resolution），即，式中X D = wt S表示在整个采样时间t S卫星移动的距离。
距离分辨率δy
，，中θ是入射角，c 是光速。
方位分辨率与采样时间的卫星通过的距离有关。
与真实孔径的雷达相比，2X D sinψ相当于“合成孔径”。
采样距离X D与卫星速度w，采样时间长度ts的关系是：X D = wt S
5、为什么合成孔径雷达能够监测海表面风速、海洋内波、海面油膜、海流、海浪方向谱、有效波高？
根据布喇格共振散射（Bragg Resonant Scattering）理论，合成孔径雷达（SAR）接收到的海面后向散射信号与海表面上满足布喇格共振散射条件的毛细重力波的谱成正比，所以它能够观测海表面有毛细重力波代表的海面粗糙度，并可反演产生毛细重力波的海表面风速。因为海面油膜改变了海表面张力，而海表面张力是毛细重力波的主要恢复力，所以在海面油膜出现的海域毛细重力波难以生成，表面粗糙度减少，合成孔径雷达接收到的信号将减弱，SAR图像将显示暗区域。在海流出现的海域，海流对毛细重力波的调制会使风生毛细重力波减弱，这样SAR图像也显示暗区域。当内波出现的时候，在辐聚带海面生物膜的聚集使海表面张力减弱，在辐散带深层干净海水的上升使海表面张力加强，这些都在SAR 图像产生或明或暗的条纹，从而显示出内波。海浪引起的海水流动（海水质点的长波轨道速度）对毛细重力波有调制作用，在SAR图像留下长波海浪的踪迹，所以合成孔径雷达还能够观测海浪方向谱。
§1
§1.1 卫星海洋遥感的应用 p1
卫星海洋学涉及的详细内容有：
①海洋遥感的远离和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见
光、红外光、微波）在大气和海洋介质中传输的规律以及海洋的波谱特征；
卫星海洋学复习题
1.太阳同步轨道定义、特点 太阳同步轨道：卫星的轨道平面以地球的公转速率围绕太阳旋转，卫星总在每天同一时间穿过赤道，太阳同步轨道卫星总在相同的当地时间飞越同一纬度地球表面上空，轨道平面与日地连线的交角不变，卫星轨道平面和太阳始终保持相对固定的方向 特点：卫星轨道平面倾角大约97~110度； 相对于地球西向逆行； 多数卫星高度约700~800 km； 轨道周期90~100min; 每天绕地球旋转14~16圈 地球同步轨道定义、特点 地球同步轨道定义：卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期（23小时56分4秒），且方向亦与之一致，卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同,当轨道与赤道平面重合时叫做地球静止轨道,即卫星与地面的位置相对保持不变。 特点：轨道倾角不为0； 轨道可为圆形或椭圆形； 每天在相同时间经过相同地点，相对地球运动； 星下点轨迹是“8”字形封闭曲线。 2.水平极化和垂直极化定义 极化（偏振）：电磁波电场振动的空间分布对于传播方向失去对称性（具有偏向性）的现象 极化状态：是根据电场方向和参考平面关系定义的 参考平面：由于电磁波所在波束和探测平面法线确定 水平极化：电磁波电场与参考平面垂直 垂直极化：电磁波电场与参考平面平行 极化方式在微波遥感中的重要作用
3. 标准化雷达后向散射截面的物理意义? 标准化后向散射截面：0100[]10log ()dB σσ= 4. 散射计中，电磁波在粗糙海面的后向散射机制? 电磁波在粗糙海面的散射的组成： 1、镜面反射（镜点散射）：当地入射角＝0度； 2、海面斜率的概率密度函数； 3、布拉格共振散射； 4、两尺度散射模：当地小面积元毛细重力波的布拉格散射，由于长波倾斜影响，海面斜率概率密度函数对当地小面积元积分 5. 布拉格共振的条件是什么? 如何推导、计算? 条件：雷达入射角：30~60度、 基于两尺度模型、 雷达波束仅与方位角方向上的毛细重力波共 振、 毛细重力波波长与电磁波波长相当 2sin radar water λλθ= 6. 高度计在海洋学中的应用，如大洋环流、厄尔尼诺现象等
卫星海洋学-考试复习资料整理
§1 §1.1 卫星海洋遥感的应用 p1 卫星海洋学涉及的详细内容有： ①海洋遥感的远离和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外光、微波）在大气和海洋介质中传输的规律以及海洋的波谱特征； ②海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反演算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。 ③满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究以及传感器噪声水平的要求。 ④反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。 卫星遥感所获得的海洋数据特点： 1.观测区域大 2.时空同步 3.连续 *卫星遥感资料和卫星海洋学的研究成果在海洋天气和海况预报、海洋环境监测和保护、海洋资源的开发和利用、海岸带绘测、海洋工程建设、全牛气候变化以及厄尔尼诺现象检测等科学问题上有着广泛的应用。（有问答题时加上） §1.2中国气象卫星的发展p6 我国气象卫星包括两个主要系统： 1.极轨卫星系统；2.地球静止卫星系统。 【了解】第一代极轨气象卫星“风云一号”，第一代静止气象卫星“风云二号”，第二代太阳同步轨道气象卫星“风云三号”，第二代静止气象卫星“风云四号”。（风云单号极轨，双号静止） §1.3中国海洋遥感的进步p8 2002年5月15日，我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号A”与“风云一号”D气象卫星作为一箭双星同时发射升空； 2007年4月11日，“海洋一号”B卫星发射。 发射海洋一号卫星的主要目的是：观测海水光学特征、叶绿素浓度、海表面温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质，并兼顾观测浅海地形、海流特征、海面上空气溶胶等要素，掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量，了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境保护和执法管理等提供科学依据和基础数据。 我国计划发展3个系列的海洋卫星： 1.以可见光、红外波段遥感探测海洋水色和水温为主的“海洋一号”系列卫星； 2.以微波遥感探测可全天候获取海面风场、海面高度和海表面温度场为主的“海洋二号”系列卫星； 3.同时配备光学传感器和微波传感器的可对海洋环境进行综合监测的“海洋三号”系列卫星。 §2 气象卫星与水色卫星 §2.1 遥感和遥感技术p30
卫星海洋学
97—98年热带太平洋地区海表面温度（SST）变化 与厄尔尼诺现象 姓名 单位 摘要： 1997-1998年全球发生大规模的El Ni?o现象，海表面温度（Sea Surface Temperature,缩写为SST）异常升高，全球气候系统随之改变，极具研究价值。本文通过对如何从相关网站上获取和分析SST数据以及根据所获数据绘制图像等问题的介绍，简要分析97-98年SST 所反映出的El Ni?o现象。本次课下作业拓展了我们的视野，提高了我们的实践能力，对以后的学习和工作益处良多。 关键字：AVHRR、SST、海表面温度厄尔尼诺 1、NOAA/TIROS卫星及A VHRR传感器简介 从六十年代后期开始，美国国家海洋大气局（NOAA）发射的泰洛思（TIROS）系列气象卫星使用可见光和红外波段的传感器直接为气象学急攻了大量有重大价值的图像．到70年代中期，海洋工作者开始从气象卫星的遥感数据中提取包括海表面温度和海水混浊度等有用信息，由此解开了卫星遥感技术在海洋学研究中应用的序幕． NOAA/TIROS是太阳同步极轨气象卫星，也被称为诺阿/极轨环境卫星，该卫星系列可为全球各国提供免费的当地数据接受服务。我国国家气象局自80年代初期以来已开展了20余年的NOAA/TIROS卫星的信号接受和资料分发工作。NOAA/TIROS卫星系统每天可输出全球范围的16000的大气探测数据，20000—40000个点的海表面温度数据。这些资料被广泛应用于天气预报以及海洋、渔业、水文、交通和地质等领域的研究，取得了越来越显著的社会经济效益。 NOAA/TIROS系列卫星装载有改进型甚高分辨率辐射计A VHRR，还有用于探测大气层垂直空气柱的剖面温度和湿度等物理量的泰罗斯垂直探测装置TOVS。 改进型甚高分辨率辐射计A VHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）是NOAA/TIROS卫星载有的可用于海洋研究的传感器．A VHRR属于可见光和红外波段辐射计；它可以用来遥感云量和表面温度，这里“表面”可以是地球表面、云层上表面或水体包括海洋表面，第一部四波段辐射计A VHRR最初在1978年发射的TIROS-N上使用；随后发展的五波段辐射计A VHRR/2开始在1981年发射的NOAA-7上使用．最新发展的六波段A VHRR/3开始在1998年5月发射的NOAA-15上使用。。 2、数据下载 首先可使用匿名FTP（anonymous File Transfer Protocol）进入美国宇航局JPL实验室物理海洋学现有档案分发中心：ftp://https://www.wendangku.net/doc/ea14940164.html,/pub/data_collections/monthly_mean_atlas/，该中心包括1987--2001年几个主要卫星或传感器(如：avhrr,ers1,topex等)所观测的数据资料和解读这些数据的各种程序（如：fortran程序,c语言程序等）。具体操作详见下面一系列图示。我选取的年份是1997年和1998年，将文件夹内的所有文件下载到本地硬盘上：（保存路径为:\sat，下载完毕再将文件夹重命名为avhrrsst97和avhrrsst98）
海洋科学导论试题(1-10)
试题一 一、填空题（2×10=20分） 1、理论上初一、十五为（）潮。 2、风海流的副效应是指（）和下降流。 3、海水运动方程，实际上就是（）在海洋中的具体应用。 4、海水混合过程就是海水各种特性逐渐趋于（）的过程。 5、海面海压为0，每下降10米，压力增加（）。 6、我们平日所见的“蔚蓝的大海”，蔚蓝指的是大海的（）色。 7、引起洋流西向强化的原因是（）。 8、开尔文波的恢复力为重力和（）。 9、风浪的成长与消衰主要取决于海面对（）摄取消耗的平衡关系。 10、根据潮汐涨落的周期和潮差情况，舟山属于（）潮。 二、名词解释（2×10=20分） 1、月球引潮力 2、波形传播的麦浪效应 3、黄道 4、浅水波 5、最小风时 6、回归潮 7、南极辐聚带 8、倾斜流 9、波群 10、海水透明度 三、判断题(对——T,错——F)（1×10=10分） 1、大洋深层水因为发源地影响而具有贫氧性质。 2、无限深海漂流的体积运输方向与风矢量垂直，在南半球指向风矢量的左方。 3、浅水波水质点运动轨迹随着深度增加，长轴保持不变。 4、埃克曼无限深海漂流理论中，海面风海流的流向右偏于风矢量方向45度。 5、以相同能量激发表面波与界面波，界面波的振幅比表面波大。 6、小振幅重力波所受的唯一恢复力是重力。 7、风浪的定常状态只与风时有关。 8、当波浪传到近岸海湾时，波向线会产生辐聚。 9、驻波波节处水质点没有运动所以被叫做驻波。 10、水下声道产生的原因是声线会向温度高的水层弯曲。 四、简答题（10×5=50分） 1、试从天文地理两方面解释钱塘潮成因。 2、试描述世界大洋表层水环流的主要特征。 3、有人说“无风不起浪”，可又有人反对说明明是“无风三尺浪”，你说呢？
卫星海洋学复习题(1)
1.为什么海洋表面在卫星海洋学中非常重要？ 2.概念理解：卫星轨道倾角、星下点、节点、升轨、降轨、升轨 点、降轨点 3.太阳同步轨道定义、特点 4.地球同步轨道和地球静止轨道区别 5.轨道周期、重复周期、传感器重复周期、再访问时间定义 6.光学仪器和微波雷达的角分辨率、空间分辨率 7.水平极化和垂直极化定义 8.立体角详细推导 9.天顶角、观测角 10.辐射通量、辐射强度、辐亮度、辐照度、发射率、菲涅耳反射率、朗伯表面 11.基尔霍夫定律、两介质界面处的基尔霍夫定律 12.黑体定义、瑞利-金斯定律成立条件及公式、维恩位移定律公式 13.太阳辐射和地球辐射特征(图5.5) 14.亮温定义 15.复折射率和复相对电容率关系、菲涅耳反射率和菲涅耳反射系数关系 16.从德拜方程出发如何求解海表温度？ 17.复折射率实部和虚部意义 18.皮层深度、穿透深度、吸收深度定义、使用范围 19.卫星遥感海表温度和传统观测海表温度区别 20.衰减系数和光学厚度、太阳倾斜入射的光学厚度
21. 辐射传输方程()()()ab B ab dL z L z k L z k dz +=各项含义 22. 可见光和微波波段在大气中衰减的主要因素 23. 气溶胶定义 24. 大气窗定义 25. 有边界存在时的辐射传输各项推导(P.149-150) 26. 水色定义、水色三要素 27. 一类水体、二类水体 28. 离水辐射率含义 29. 热红外遥感的海洋学应用 30. 影响微波辐射计接收海面辐亮度的因素有哪些？ 31. 填空：平静海面的微波亮温T 通过___与海面发射率e 相联系，海面发射率e 通过___与菲涅耳反射率ρ相联系，菲涅耳反射率ρ通过___与相对电容率εr 相联系，相对电容率εr 通过___与海表面温度和盐度相联系。 ①基尔霍夫定律 ②菲涅耳公式 ③德拜方程 ④瑞利-金斯定律 ⑤发射率定义 32. 为什么微波辐射计能够遥感海表面温度和海面风速？ 33. 散射计测量的海洋物理参数是什么？为什么可以观测这个参数？ 34. 给出雷达后向散射截面定义，什么是标准化雷达后向散射截面？如何用分贝表示？ 35. 布拉格共振的条件是什么？如何推导？计算：使用1.4GHz L 波段散射计，当入射角是60度时，与电磁波共振的海表面波的波长是多少？
环境遥感试卷
试卷一 一、填空题（共10题，每题２分） 1、“遥感”(Remote Sensing)，即“遥远的感知”。在一定距离以外感测目标物的信息，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间的相互关系。它是一种以_________、__________、___________为基础的综合性应用技术。 2、遥感信息的三个物理属性是：______________、_________________、____________________。 3、近红外波段在植物遥感中的重要作用，这是因为近红外区的反射是受叶内复杂的叶腔结构和腔内对近红外辐射的________控制，以及近红外光对叶片有近50%的____和_____的原因。 4、植物的发射特征主要表现在________和________谱段。植物在热红外谱段的发射特征，遵循__________定律，与植物温度直接相关。 5、土地覆盖是“地球陆地表层和近地面层的_____________，是自然过程和人类活动共同作用的结果”，而土地利用是指人类利用土地的___________和_________不断满足自身需求的行为过程。 6、遥感图像的分类有__________和___________两种。 7、土壤热通量指土壤_____________，与热流方向的土温梯度、土壤热容量、热扩散率成______，对土壤蒸发、地表能量交换均有影响。 8、水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定，同时又受到各种水状态的影响。水体可见光反射包含____________、__________及______________3方面的贡献。 9、海洋的微波辐射取决于2个主要因素：一是海面及一定深度的_____________，二是___________。 10、遥感区域地质调查填图的最大特点是充分利用遥感图像的__________，结合地面调查工作进行多层次的___________，在整体上提高对工作区区域地质特征的全面认识，解决突出的基础地质问题和与成矿有关的关键问题，加快填图速度，提高成图质量。 二、选择题（共10题，每题２分） 1、遥感信息，是指以__________为载体，经介质传输而由航空或航天遥感平台所收集到的反映地球表层系统现象的空间信息。 A 光 B 电磁波 C 光和电磁波 D 光或电磁波 2、遥感信息中最基本的几何单元是像元（pixel），每一个像元所载的信息是_________。 A 灰度 B 反射率 C 辐照度 D 辐亮度 3、____________是叶子健康状况最灵敏的标志，它对植被差异及植物长势反映敏感，指示着植物光合作用能否正常进行；_____________被植被叶绿素强吸收，进行光合作用制造干物质，它是光合作用的代表性波段。这两个波段数值的不同组合，是植被指数的核心。 A 紫外波段、可见光绿波段 B 近红外波段、可见光红波段 C 绿光波段、可见光黄波段 D 黄光波段、可见光红波段 4、作物在不同的生长期具有不同的光谱特征。叶子生长过程中，叶绿素含量_____，叶 肉细胞间隙数增加，可见光反射率_______，而近红外反射率__________。 A 增加、降低、升高 B 降低、增加、升高 C 升高、增加、降低 D 降低、降低、升高 5、可见光——红外力法，主要利用土壤及土壤上覆植被的光谱__________来估算土壤水分。 A 发射特性 B 散射特性 C 反射特性 D 光谱特性 6、水面入射光谱中，仅有____________才透射入水，其他波段的入射光或被大气吸收或被水体表层吸收. A 可见光 B 微波 C 红外C 紫外 7、微波谱段适合于海洋遥感主要是因为__________。 A 微波在水中穿透能力强 B 微波具有穿云破雾的能力 C 微波的辐射分辨率高 D 微波的光谱分辨率高 8、遥感探测范围由大到小依次是__________。 A 飞机、陆地卫星、宇宙飞船 B 宇宙飞船、陆地卫星、飞机 C 陆地卫星、飞机、宇宙飞船 D 陆地卫星、宇宙飞船、飞机 9、遥感探测的范围越大，则__________。 A 获得资料的速度越慢 B 获得资料的周期越长 C 对地物的分辨率越低 D 对地物的分辨率越高 10、在遥感影像上，湖泊、河流呈现的颜色是__________。 A 红色 B 灰白色 C 深蓝色或蓝黑色 D 浅蓝色 三、判断题（共１０题，每题２分） 1、遥感反映的土地信息仅仅是地表的综合特征。（） 2、在利用遥感方法进行土地利用/覆盖变化研究时，遥感图像的像元是随着地物的成分、纹理、状态、表面特征及所使用的电磁波段的不同而变化。（） 3、清水，在近红外、短波红外部分几乎吸收全部的入射能量，反射能量很小。这一持征与植被和土壤光谱形成十分明显的差异，因而在红外波段识别水体较容易。（） 4、海水的电学性质是由海水表层物质组成及温度所决定的。（） 5、声波可以使海洋遥测水深的范围有所扩大，激光在水中传播性能更好可以克服遥感在深度上的局限。
卫星海洋学试题
问答题 §11.1 复习题（Questions for Review） 第一套复习题 1．请将下列电磁波按频率由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、红光、蓝光、绿光、紫外光、黄光、黄绿光、近红外、远红外、无线电波。 2．什么波长范围的电磁波称为可见光？其对应的频率范围是什么？ 3．菲涅耳反射率与发射率有何关系？与吸收率、透射率的关系？推导中用了什么定律？举出两个例子a）在海水可见光红外波段情况下b）在海水微波波段情况下菲涅耳反射系数和反射率的数值。 4．写出德拜方程的表达式。为什么L波段的微波辐射计适于测海表面盐度？相对电容率的变化通过什么公式导致辐射计接收到的亮温etTs也随之变化？5．写出普朗克定律的表达式，解释公式中出现的每一个物理量和常数，并由此推导瑞利—金斯定律。这两个定律分别适用于红外、可见光、微波波段三个波段中哪些波段的辐射度计算？ 6．简要阐述米氏散射和瑞利散射的适用条件。大气层空气分子的散射属于那一种？气溶胶散射对可见光、红外和微波（例如5.3GHz）波段各属于那一种？指出气溶胶粒径的主要分布范围和5.3GHz微波波长。 7．分别写出兰伯—比尔定律的微分和积分形式，并指出衰减系数与复折射率的关系。 8．写出水色遥感大气校正的最基本方程，并介绍各项的物理意义。指出在440纳米和清洁水条件下，各项对卫星信号的贡献占多少？ 10. 画出典型的一类水体叶绿素的离水辐射的光谱曲线图。以SeaWiFs为例，利用那两个波段（用中心波长表示）的离水辐亮度的比值可以反演叶绿素浓度？该方法通常又叫什么名字？ 11. 分别写出镜面反射和布喇格共振理论计算标准化雷达后向散射截面σ0的公式。二者通过什么函数与风速相联系？ 12. 解释概念：Range，Geoid，Topography，Dynamic height，Geoid Undulation，Reference Ellipsoid。大地水准面起伏主要是由什么原因引起（回答一个最主要原因）？其变化的范围是什么？海面地形是由什么原因引起（回答三个最主要原因）？其变化的范围是什么？ 13. 卫星到海面距离如何测得？Topex/Poseidon测量海平面高度的精度精度可达多少？海面到地心的距离如何计算？海面地形异常可用什么公式计算？ 14. 写出合成孔径雷达的纵向距离分辨率。合成孔径雷达的采样距离与卫星速度、采样时间长度有什么关系？与真实孔径雷达有什么关系？与真实孔径雷达分辨率比较，采样距离与孔径有什么关系？ 第二套复习题 1．请将下列电磁波按波长由小到大排序：C波段、Ku波段、X波段、红光、蓝光、绿光、紫外线、黄光、黄绿光、近红外、远红外、热红外。 2．计算地球同步轨道卫星的近似高度和太阳同步轨道卫星（卫星绕地球旋转周期是100分钟）的近似高度。列出万有引力定律与牛顿第二定律的公式。并列出角速度与旋转周期的关系式。 3．在可见光和红外波段电磁波于海气界面的传递中，复折射率、菲涅耳反射率和发射率是多少？在10GHz的微波于20?C的海气界面的传递中，相对电容率、
卫星海洋学复习题
简介 卫星海洋学（satellite oceanography）是利用卫星遥感技术观测和研究海洋的一门分支学科。卫星海洋学兴起于20世纪70年代，它是卫星技术、遥感技术、光电子技术、信息科学与海洋科学相结合的产物。笼统地讲，它包括两个方面的研究，即卫星遥感的海洋学解释和卫星遥感的海洋学应用。卫星遥感的海洋学解释涉及到对各种海洋环境参量的反演机制和信息提取方法的研究，卫星遥感的海洋学应用涉及到运用卫星遥感资料在海洋学各个领域的研究。 涉猎内容 （l）海洋遥感的原理和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外和微波）在大气和海洋介质中传输的规律、以及海洋的波谱特征。 （2）海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。 （3）满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究、以及传感器噪音水平的要求。 （4）反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。卫星遥感所获得的海洋数据具有观测区域大、时空同步、连续的特点，可以从整体上研究海洋。这极大地深化了人们对各种海洋过程的认识，引起了海洋学研究的一次深刻变革。卫星遥感资料和卫星海洋学的研究成果在海洋天气和海况预报、海洋环境监测和保护、海洋资源的开发和利用、海岸带测绘、海洋工程建设、全球气候变化、以及厄尔尼诺现象监测等科学问题上有着广泛的应用。 原理 卫星在遥远距离通过放置在某一平台上的传感器对大气或者海洋以电磁波探测方 式获取大气或者海洋的有关信息，这个过程称为遥感。海面反射、散射或自发辐射的各个波段的电磁波携带着海表面温度、海平面高度、海表面粗糙度以及海水所含各种物质浓度的信息。传感器能够测量在各个不同波段的海面反射、散射或自发辐射的电磁波能量，通过对携带信息的电磁波能量的分析，人们可以反演某些海洋物理量。传感器的遥感精度随着卫星遥感技术的发展在不断地提高，目前正在接近、达到甚至超过现场观测数据的精度。 应用 海洋表面是一个非常重要的界面。海洋与大气的能量交换都是通过这个界面进行的；海洋内部的变化也会部分地透过这一表面表现出来。运用计算机三维数值模拟和卫星遥感数据同化技术，人们就可以通过获得的海洋表面遥感信息，了解海洋内部的海洋学特征和物理变化过程。遥感监测海面的空间分辨率与电磁波的波长有关，可见光与红外辐射计获得的遥感图像具有更好的空间分辨率。虽然云的覆盖阻挡了可见光波段电磁波的透过，但是能够穿透云层的微波遥感弥补了不足。总之，可见光和红外遥感满足了人们对较高的空间分辨率监
中国海洋大学 卫星海洋学 课程大纲(理论课程)
附件2： 中国海洋大学卫星海洋学课程大纲（理论课程） 英文名称: Satellite Oceanography 【开课单位】海洋环境学院海洋系【课程模块】专业知识 【课程编号】【课程类别】必修 【学时数】48 （理论实践）【学分数】 3 备注：课程模块为公共基础、通识教育、学科基础、专业知识或工作技能；课程类别为必修或选修。 一、课程描述 本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。 （一）教学对象 海洋科学专业本科生（必修），地学领域其他专业（可选修）。 （二）教学目标及修读要求 1、教学目标（课程结束后学生在知识、技能和态度三个层面达到的目标） 知识方面：使学生理解遥感原理及其卫星在海洋学观测中的应用，并且学会获取和实际使用卫星资料；了解国内外卫星遥感基本信息；掌握电磁波辐射与传播的基本理论；理解大气和海水的吸收和散射机理；理解可见光水色扫描仪、热红外与微波辐射计等仪器原理；掌握叶绿素、海面温度、盐度等物理要素的基本遥感机理。 技能方面：学会获取和读取卫星遥感资料、实际使用卫星遥感数据绘图和做简单的统计分析，并且学会撰写科学研究的技术报告。 态度：培养学生理论联系实际的科学研究态度 2、修读要求（简要说明课程的性质，与其他专业课程群的关系，学生应具备的基本专业素质和技能等） 《卫星海洋学》是海洋科学专业的专业必修课，属于理论课。该门课程是海洋科学专业7门核心课程之一，属于大学物理（光学、电磁学）在海洋学领域的延伸课程，可培养学生在海洋学领域的科研能力。与其他专业课程之间没有隶属关系，但是与《物理海洋学》联系比较密切。《物理海洋学》为海洋学研究提供理论基础，《卫星海洋学》为海洋学研究提供观测数据和方法。选课前学生应具备良好的数学物理基础，以及计算机使用、绘图和统计分析的技能。
广东海洋大学-卫星海洋学期末复习资料
这只是小生整理的资料，仅作参考~ 第一章 绪论 1.名词解释 ?⑴遥感：在一定距离以外获取目标的信息，通过对信息的分析研 究来确定目标物的属性以及目标物之间的相互关系的过程。 ⑵海洋遥感技术：利用传感器对海洋进行远距离非接触观测 而获取 描述海洋现象的信息技术。主要组成部分是电磁波为载体遥感技术和 声波为载体遥感技术。 2.概念掌握 ⑴遥感技术所使用的电磁波段主要为紫外、可见光、红外和微波等波 段。紫外（0.2~0.4m μ），可见光（0.4~0.7m μ，红橙黄绿青蓝紫）， 红外（0.7~1000m μ，近中热远），微波（0.1~100cm ）。 ?⑵遥感的分类（按照遥感方式） 主动式：雷达、散射计、高度计、激光雷达等； 被动式 ：照相机、可见光和红外扫描仪、微波辐射计。 ⑶气象卫星分为太阳同步轨道卫星和地球同步或地球静止轨道卫星。前者在大约800km 高空工作，缺点是对某一地区每天只能观测两次 （红外和微波传感器）。后者在大约35000km 的高空对地球表面近五 分之一的地区进行气象观测，实时将资料送回地面，但不能观测唯独 大于55O 的地区。 ?⑷卫星海洋遥感的应用： 风暴潮灾害的卫星遥感监测；巨浪灾害的卫星遥感监测；海冰灾害的
卫星遥感监测；海啸灾害的卫星遥感监测；海上溢油的卫星遥感监测；海洋赤潮的卫星遥感监测；海洋变异的卫星遥感监测（海平面上升、全球变暖、EL-NINO）。 ⑸卫星遥感的特征：能够获取长时间、大范围、近实时和近同步监测资料;全天时、全天候，如微波能够穿透云层。 分类：气象卫星，海洋卫星和陆地卫星。 ⑹海洋参数：海表面温度，海表面盐度，海平面异常，海流，海表面风，海浪，海洋内波，悬浮物浓度，叶绿素浓度，色素浓度，水色。 第二章 1.名词解释 ?⑴轨道倾角i:卫星轨道平面与赤道平面的夹角（使用i和Ω两个角可以确定卫星轨道平面的方位） ?⑵星下点：卫星在地球表面的投影； 星下点轨迹：卫星每绕地球完成一圈公转在地球表面上形成的一 个不闭合的轨迹。 ⑶节点：卫星星下点轨迹与此道的交点。 ?⑷升轨：卫星由南向北方运行 降轨：卫星由北向南运行 ?⑸节点周期（轨道周期）：相邻两个升轨点之间的时间间隔 ?⑹一个PASS：最南端和最北端之间的星下点轨迹，对应半个节点周期。
《卫星海洋学》学习指南
《卫星海洋学》学习指南 一、学习重点： 1）理解遥感原理及其卫星在海洋学观测中的应用； 2）了解国内外卫星遥感基本信息； 3）掌握电磁波辐射与传播的基本理论； 4）理解大气和海水的吸收和散射机理； 5）理解可见光水色扫描仪、热红外与微波辐射计等仪器原理； 6）掌握叶绿素、海面温度、盐度等物理要素的基本遥感机理； 7）学会获取和读取卫星遥感资料、实际使用卫星遥感数据绘图和做简单的统计分析；8）学会撰写科学研究的技术报告。 二、主要知识点： 第一章绪论 ●卫星海洋遥感的海洋学应用； ●中国卫星发展的现状和目标； ●卫星数据共享方式、数据格式、数据分级。 第二章气象卫星与水色卫星 ●遥感的定义和遥感类型的划分； ●气象卫星和主要传感器及其重要用途； ●中国卫星发展的现状和目标； ●水色卫星和主要传感器及其重要用途； ●中国“海洋一号”卫星及数据产品。 第三章海洋卫星与陆地卫星 ●携带微波传感器的海洋卫星及其主要用途； ●欧洲遥感卫星ERS-1/2和ENVISAT及其主要用途； ●携带高度计的卫星及其主要用途； ●携带合成孔径雷达的加拿大卫星RADARSAT及其主要用途； ●携带散射计的卫星及其主要用途；
●陆地和海岸带观测卫星及其主要用途。 第四章卫星轨道与分辨率 ●卫星轨道的基本要素； ●地球同步轨道、太阳同步轨道、高度计专用轨道的特征及其应用； ●卫星的重复周期、传感器的重复周期、传感器的再访问时间三个概念的意义及区分； ●光学分辨率和雷达分辨率的推导方法、异同及其物理意义； ●不同传感器分辨率差别的来源。 第五章电磁辐射 ●电磁波的波段及其在遥感中的应用； ●麦克斯韦方程组及其解的形式； ●基尔霍夫定律的物理意义、推广和应用； ●普朗克辐射定律及其衍生定律的关系、在遥感中的应用； ●菲涅耳公式、菲涅耳反射率的定义； ●相对电容率的物理意义及其遥感应用。 第六章散射和吸收 ●散射和吸收理论的相关概念，包括：复折射率、皮层深度、穿透深度、衰减系数、 光学厚度、光学质量等； ●米氏散射和瑞利散射的概念及应用； ●无边界存在时的辐射传输方程和大气校正原理； ●有边界存在时的辐射传输方程和大气校正原理； ●大气窗和大气吸收带的意义及应用。 第七章辐射计和水色遥感 ●水色的定义与理解，影响水色的要素及不同要素的散射、吸收特性； ●理解水色遥感的相关概念，包括水体类型、离水辐亮度、遥感反射率等； ●水色传感器的特点，常用水色传感器的特征与比较； ●水色传感器的测量原理和地物光谱仪现场测量原理； ●水色遥感大气校正的特点与步骤； ●叶绿素浓度的反演原理以及在一类和二类水体中的应用； 第八章热红外辐射计 ●红外遥感的特点，近红外和热红外遥感的区别；
卫星海洋学
第一章 2、名词解释：El Ni?o、La Ni?a、ENSO、TOGA、TAO、NOAA/TIROS、TOPEX/Poseidon。 El Ni?o ：厄尔尼诺（El Ni?o）在西班牙语中的意思是“圣婴”。厄尔尼诺是指赤道太平洋东部和中部海表面温度持续异常偏高的现象，该现象首先发生在南美洲的厄瓜多尔和秘鲁太平洋沿岸附近，多发生在圣诞节前后，因此得名。 La Ni?a ：拉尼娜（La Ni?a）的意思是“小女孩”。拉尼娜现象表现为赤道太平洋东部和中部海表面温度持续异常偏低。 ENSO：赤道太平洋海面水温的变化与全球大气环流尤其是热带大气环流紧密相关。其中最直接的联系就是日界线以东的东南太平洋与日界线以西的西太平洋—印度洋之间海平面气压的反相关关系，即南方涛动现象（SO）。在拉尼娜期间，东南太平洋气压明显升高，印度尼西亚和澳大利亚的气压减弱。厄尔尼诺期间的情况正好相反。鉴于厄尔尼诺与南方涛动之间的密切关系，气象上把两者合称为ENSO。 TOGA：热带海洋和全球大气计划。为了研究热带海洋和全球大气的月际到年际变化，从而推动气候变化及异常气象问题的研究，提高和改善海洋环境和气候预报能力，政府间海洋学委员会和世界气象组织共同发起了热带海洋和全球大气研究计划(toga)。该计划分准备阶段、外业调查阶段和室内资料分析整理三个阶段，从1985年到1995年，共进行10年。其中，第一个5年为普查阶段，第二个5年为详查阶段，即所谓加强监视期。在第二个5年中，又设计了一个连续四个月的加密调查阶段，即所谓强化观测期。 The Tropical Ocean Global Atmosphere program (TOGA) is evolving into an operational El Nino/Southern Oscillation (ENSO) observing system. TOGA started in January 1985 and ended in December 1994. The four major elements of this observing system are: 1) a volunteer observing ship expendable bathythermograph program; 2) an island and coastal tide gauge network; 3) a drifting buoy program; 4) a moored buoy program consisting of wind and thermal chain moorings and current meter moorings. The crowning achievement of TOGA was the development of the Tropical Atmosphere/Ocean (TAO) array。 TAO：热带大气海洋。The TAO array (renamed the TAO/TRITON array on 1 January 2000) consists of approximately 70 moorings in the Tropical Pacific Ocean, telemetering oceanographic and meteorological data to shore in real-time via the Argos satellite system. The array is a major component of the El Ni?o/Southern Oscillation (ENSO) Observing System, the Global Climate Observing System (GCOS) and the Global Ocean Observing System (GOOS). Support is provided primarily by the United States (National Oceanic and Atmospheric Administration) and Japan (Japan Marine Science and Technology Center) with additional contributions from
航海气象与海洋学精彩试题
实用文档 文案大全气象测试题1 1 对天气及气候变化具有重要影响的大气成分包括________。 A．二氧化碳、臭氧和惰性气体 B．氮气、二氧化碳和惰性气体 C．二氧化碳、臭氧和水汽 D．氧气、臭氧和惰性气体 2 气候是指某一特定区域________。 A．在较短时间内各种气象要素的综合表现 B．气象要素的多年平均特征（其中包括极值） C．气象要素的一年平均特征（其中包括极值） D．天气形势 3 通过不同温标关系换算14℉、10℃分别为________。 A．10℃、283K B．-10℃、283K C．-10℃、-263K D．10℃、263K 4形成海雾的主要冷却过程是________。 A．绝热上升 B．辐射冷却 C．平流冷却 D．接触冷却 5 气温年较差与纬度有关，最小年较差出现在________。 A．赤道地区 B．中纬地区 C．高纬地区 D．极地地区 6 气压的日较差与纬度的关系是________。 A．低纬大于中纬 B．高纬最大 C．中纬大于低纬 D．中纬最小 7 气压日较差随纬度的增加而________。 A．增大 B．不变 C．减小 D．与纬度无关 8 高压脊的空间等压面形状类似于________。 A．盆地 B．高山 C．山沟 D．山脊 9 图1-3-2中给出了地面气压场分布，高压出现在________。 A．A、N、H区 B．B、C、H区 C．A、C、H区 D．B、C、P区 10 饱和水汽压表示空气容纳水汽的能力，其能力的大小取决于________。A．气压高低 B．温度高低 C．风速大小 D．云量多少 11 当空气到达饱和时，气温（T）与露点（T d）的近似关系是________。A．T d＜T B．T－T d＝1 C．T d＞T D．T d=T
卫星海洋学
【P1】卫星海洋学涉及的详细内容有；①海洋遥感的原理和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外光和微波）在大气和海洋介质中传输的规律以及海洋的波谱特征。②海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反演算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。③满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波波段频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究以及传感器噪声水平的要求。④反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。卫星遥感所获得的海洋数据具有观测区域大、时空同步、连续的特点，可以从整体上研究海洋。 【P6】我国气象卫星包括两个主要系统：极轨卫星系统和地球静止卫星系统。 我国第一代极轨卫星系统“风云一号”系列 我国第一代地球静止气象卫星“风云二号”系列 我国研制的第二代太阳同步轨道气象卫星“风云三号” 【P8】2002年5月15日，我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号”A与“风云一号”D气象卫星作为一箭双星同时发射升空。 【P30】红外波段的波长为0.7-1000μm，位于可见光波段的红光以外。按波长可细分为近红外（15-1000μm）。 【P31】遥感按照电磁波的光谱可分为可见光与红外反射遥感、热红外遥感和微波遥感；按照目标的能量来源可分为主动式遥感和被动式遥感;按照传感器使用的平台可分为航天或卫星遥感、航空遥感、地面遥感;按照空间尺寸可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感;按照应用领域可分为资源遥感与环境遥感;按照研究对象可分为气象遥感、海洋遥感和陆地遥感;按照应用目的可分为陆地水资源遥感、土地资源遥感、植被资源遥感、海洋环境遥感、海洋资源遥感、地质调査遥感、城市规划和管理遥感、测绘制图遥感、考古调査遥感、综合环境监测遥感和规划管理遥感等。 【P33】NOAA/TIROS系列卫星载有改进型甚高分辨率辐射计（AVHRR） 【P37】“风云一号”的主要传感器是多通道可见光和红外扫描辐射计（MVISR）俗名十通道扫描辐射计。 【P43-44】海岸带水色扫描仪（CZCS）属于第一代水色扫描仪，宽视场海洋观测传感器（SeaWiFS）和中国海洋水色和温度扫描仪（COCTS）属于第二代水色扫描仪，中等分辨率成像光谱仪（MODIS）属于第三代水色扫描仪。 水色传感器与陆地资源或气象传感器的主要不同点是：①信噪比（SNR）极高，在一般传感器作为暗像元的水体目标上，要求SNR>500以上；因此，如果不作自动增益调整，其在陆地目标上的信号将趋于饱和。②波段带宽较窄，水色传感器的可见光通道带宽大约10 nm，近红外通道带宽大约20 nm，光谱范围一般在400~900 nm。③时间窗一般要求在当地时间10: 30-14: 30之间过境，最好是中午12 : 00左右。④要求卫星平台具有倾斜功能，以避免太阳直射光在海面的反射进入视场。⑤再访问时间1~3天，空间几何分辨率500~1 100m。 ⑥具有绝对的精度指标要求。 装载于Nimbus-7上的沿岸带水色扫描仪（CZCS）是6波段辐射计装载于SeaStar上的SeaWiFS是8波段辐射计，装载于1999年发射的EOS上的中等分辨率成像光谱仪（MODIS）是36波段辐射计。 【P47-49】安装在TERRA和AQUA两颗卫星上的MODIS获取的数据有三个特点：第一，NASA 对MODIS数据实行全世界免费接受的政策（TERRA卫星除MODIS外的其他传感器获取的数据均采取公开有偿接收和使用的政策），这样的政策对于目前我国大多数科学家来说是不可多得的数据资源；第二，MODIS数据涉及波段范围广（36个波段）、数据分辨率高（250m、500m、和1000m），对陆地、大气和海洋的研究有较高的实用价值；第三，TERRA和AQUA卫星都是
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气象测试题1 1 对天气及气候变化具有重要影响的大气成分包括________。 A．二氧化碳、臭氧和惰性气体 B．氮气、二氧化碳和惰性气体 C．二氧化碳、臭氧和水汽 D．氧气、臭氧和惰性气体 2 气候是指某一特定区域________。 A．在较短时间内各种气象要素的综合表现 B．气象要素的多年平均特征（其中包括极值）C．气象要素的一年平均特征（其中包括极值） D．天气形势 3 通过不同温标关系换算14℉、10℃分别为________。 A．10℃、283K B．-10℃、283K C．-10℃、-263K D．10℃、263K 4形成海雾的主要冷却过程是________。 A．绝热上升 B．辐射冷却 C．平流冷却 D．接触冷却 5 气温年较差与纬度有关，最小年较差出现在________。 A．赤道地区 B．中纬地区 C．高纬地区 D．极地地区 6 气压的日较差与纬度的关系是________。 A．低纬大于中纬 B．高纬最大 C．中纬大于低纬 D．中纬最小 7 气压日较差随纬度的增加而________。 A．增大 B．不变 C．减小 D．与纬度无关 8 高压脊的空间等压面形状类似于________。 A．盆地 B．高山 C．山沟 D．山脊 9 图1-3-2中给出了地面气压场分布，高压出现在________。 A．A、N、H区 B．B、C、H区 C．A、C、H区 D．B、C、P区 10 饱和水汽压表示空气容纳水汽的能力，其能力的大小取决于________。 A．气压高低 B．温度高低 C．风速大小 D．云量多少 11 当空气到达饱和时，气温（T）与露点（T d）的近似关系是________。 A．T d＜T B．T－T d＝1 C．T d＞T D．T d=T 12 在地面天气图中，等压线稀疏的地方，说明________。 A．地转偏向力小 B．惯性离心力小 C．摩擦力小 D．水平气压梯度力小 13 在地转风相同的情况下，比较不同纬度的水平气压梯度大小，会得出________。 A．高纬大于低纬 B．高纬小于低纬 C．高纬等于低纬 D．与纬度无关 14 图1-5-2为自由大气层中梯度风关系示意图，试指出北半球低压各力的平衡关系为________。
广东海洋大学-卫星海洋学期末复习资料
这只是小生整理的资料，仅作参考~ 第一章绪论 1.名词解释 ?⑴遥感：在一定距离以外获取目标的信息，通过对信息的分析研究来确定目标物的属性以及目标物之间的相互关系的过程。 ⑵海洋遥感技术：利用传感器对海洋进行远距离非接触观测而获取描述海洋现象的信息技术。主要组成部分是电磁波为载体遥感技术和声波为载体遥感技术。 2.概念掌握 ⑴遥感技术所使用的电磁波段主要为紫外、可见光、红外和微波等波段。紫外（0.2~0.4mμ），可见光（0.4~0.7mμ，红橙黄绿青蓝紫），红外（0.7~1000mμ，近中热远），微波（0.1~100cm）。 ?⑵遥感的分类（按照遥感方式） 主动式：雷达、散射计、高度计、激光雷达等； 被动式：照相机、可见光和红外扫描仪、微波辐射计。 ⑶气象卫星分为太阳同步轨道卫星和地球同步或地球静止轨道卫星。前者在大约800km高空工作，缺点是对某一地区每天只能观测两次（红外和微波传感器）。后者在大约35000km的高空对地球表面近五分之一的地区进行气象观测，实时将资料送回地面，但不能观测唯独大于55O的地区。 ?⑷卫星海洋遥感的应用： 风暴潮灾害的卫星遥感监测；巨浪灾害的卫星遥感监测；海冰灾害的卫星遥感监测；海啸灾害的卫星遥感监测；海上溢油的卫星遥感监测；海洋赤潮的卫星遥感监测；海洋变异的卫星遥感监测（海平面上升、全球变暖、EL-NINO）。 ⑸卫星遥感的特征：能够获取长时间、大范围、近实时和近同步监测资料;全天时、全天候，如微波能够穿透云层。
分类：气象卫星，海洋卫星和陆地卫星。 ⑹海洋参数：海表面温度，海表面盐度，海平面异常，海流，海表面风，海浪，海洋内波，悬浮物浓度，叶绿素浓度，色素浓度，水色。 第二章 1.名词解释 ?⑴轨道倾角i:卫星轨道平面与赤道平面的夹角（使用i和Ω两个角可以确定卫星轨道平面的方位） ?⑵星下点：卫星在地球表面的投影； 星下点轨迹：卫星每绕地球完成一圈公转在地球表面上形成的一 个不闭合的轨迹。 ⑶节点：卫星星下点轨迹与此道的交点。 ?⑷升轨：卫星由南向北方运行 降轨：卫星由北向南运行 ?⑸节点周期（轨道周期）：相邻两个升轨点之间的时间间隔 ?⑹一个PASS：最南端和最北端之间的星下点轨迹，对应半个节点周期。 ?⑺一个“CYCLE”（一个重复周期）：卫星环绕地球多圈后回到原来位置对应的星下轨迹。 ⑻精确的循环轨道或回归轨道：卫星环绕地球多圈后能恰好回到原来轨道位置的轨道。 ⑼准循环轨道或准回归轨道：星环绕地球多圈后不能正好回归到原来的轨道位置，但能近似地回归到原来的轨道位置。 ⑽重复周期：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后回到原地上空时所需的时间。 ?⑾再访问时间：地球上某一地点被卫星装载的传感器先后两次观测的时间区间。