卫星海洋学-考试复习资料整理
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卫星海洋学_河海大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.皮层深度是电场强度衰减为初始值的1/e所在的深度?参考答案:正确2.在可见光和近红外波段范围内,电磁波的穿透深度大小随波长的增加而减小。
参考答案:错误3.大气气溶胶是大气中的微量成分,在大气辐射收支平衡和全球气候模式中扮演着重要角色,在水色遥感的大气校正中也扮演着重要角色。
气溶胶对电磁辐射的影响包括以下哪些方面?参考答案:直接散射和吸收电磁辐射_作为凝结核,在大气中改变云滴的浓度和云滴在大气中存在的时间,通过云滴影响电磁辐射_可以把太阳辐射向太空中散射,造成衰减_可以吸收由地面而来的长波辐射,其作用与温室气体作用相似,形成增益4.如果使用5.3GHz的C波段散射计,当入射角是45°时,水面上波长多大的水波与入射的电磁波共振?参考答案:4 cm5.已知σ0[dB]=10 log10(σ0),如果σ0增加到原来的100倍,σ0[dB]增加多少?参考答案:206.复折射率包含了实部和虚部,下面哪些参数与复折射率的虚部有关系?参考答案:衰减系数_皮层厚度_穿透深度7.下面哪个深度参量常用于描述热红外和微波辐射在海水表层的电磁波衰减作用?参考答案:皮层深度8.与可见光和热红外波段相比,微波波段的海水发射率相对较()。
参考答案:低##%_YZPRLFH_%##小9.黑体的发射率等于1,所有非黑体的发射率都小于1。
参考答案:正确10.我国海洋二号(HY-2)系列卫星上未装载以下哪个微波传感器?参考答案:SAR11.热红外波段传感器测量海面亮温的理论依据是遵循哪一个定律?参考答案:普朗克定律12.按照目标的能量来源,遥感可分为哪几类?参考答案:被动遥感_主动遥感13.SAR可以探测以下哪些海洋要素或过程?参考答案:海洋上升流_海面风场_海洋内波14.在水色遥感中,二类水体的光学成分比较复杂,通常是指具有较高的(___)含量的水体。
名词解释、填空1.海面亮温:低于实际物体的温度指物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时,该黑体的绝对温度即为亮度温度。
2.发射率:观测物体的辐射能量与同观测物体具有相同热力学温度的黑体的辐射能量之比根据发射率,=1黑体,0~1灰体3.大气气溶胶:悬浮在空气中的来自地球表面的小的液体或固体颗粒。
气溶胶类型:海洋型、陆地型、火山爆发自然(陆地海洋火山);人为(汽车尾气、污染物)4.瑞利散射:当微粒的直径比辐射波长小得多时,此时的散射称为瑞利散射。
散射率与波长的四次方成反比,因此,瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。
对可见光的影响较大。
米散射:当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。
气溶胶引起的,对波长依赖性很小无选择散射:云,所有光都被散射回来5.大气层结构简答,根据温度分布,垂向划分:对流层、平流层、中间层、热成层、外大气层1)对流层:有各种天气现象,强烈对流/温湿分布不均匀/航空活动区,对遥感最重要2)平流层/同温层:天气现象少/空气稳定/水汽、沙尘少,温度随高度增加而增加3)中间层:温度随高度增加而减少,对遥感的辐射传递几乎没影响4)热成层:温度随高度增加而增加,高度电离状态,短波电磁波被电离层折返回地面6.一类水体:浮游植物及其共变的碎屑主导海水光谱特性;二类水体:除浮游植物外的其他物质在海水光谱特性中起主导作用海洋初级生产力:把无机碳变成有机碳的单位时间的速率,和叶绿素浓度、光照、光照时间、光穿透距离有关7.遥感反射比(可见光、海色遥感):公式、向上辐亮度和向下辐照度之比,Rw和Ed之比归一化离水辐亮度:假设太阳在正上,把大气分子散射衰减消除的离水辐亮度8.黄色物质:有色可溶有机物,陆源(植被,棕黄酸),海洋(动物死亡分解)9.生物光学算法:通过离水辐亮度去推导海水中的各主分浓度的算法。
由海水上面的离水辐亮度推导叶绿素浓度、泥沙浓度、k490衰减系数、透明度等。
10.大气校正:由传感器接收到的辐亮度计算出离水辐亮度的过程Lt是卫星接收的总辐射;第一项是离水辐亮度,接下来三项是大气路径辐射,分别是气溶胶的,分子的,两者都有的,Lwc是白冒,Lsr是太阳耀斑。
【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。
1数据:数据是指人类在认识世界过程中,定性或定量描述认识目标的直接记录或原始材料。
2信息:对人类认识有意义的消息或因素。
信息具有客观性、实用性、传输性和共享性。
3地理信息系统:是在计算机软硬件支持下,对地理空间数据进行采集、储存、显示、管理和分析的技术系统。
4概念模型:通常把对现实世界的第一层简化和抽象,称为概念模型。
概念模型给出所研究的主要事物的概念及其相互联系的框架。
5数据模型:实质上是一组为用户服务的规则,这些规则规定其数据结构如何组织,以及应当允许进行何种操作。
6数据表结构:具体指同一类数据元素中各元素之间的相互关系,包括三个组成成分:数据的逻辑结构,数据的存储结构和数据的运算。
7数据库:是以特定结构组织和存储,以便有效管理的相互关联的数据及数据文件的集合。
8数据库管理系统(DBMS):是进行数据库存取和各种管理控制软件,是数据库系统的中心枢纽,用户(及其应用程序)对数据库的操作全部通过DBMS进行。
9空间索引:就是依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系,按一定的顺序排列的一种数据结构,其中包括空间对象的概要信息,如对象的标识、外接矩形及指向对象实体的指针。
10元数据:是关于数据的描述性数据,它应当是现代数据库的组成部分,其作用和目的是促进数据集,特别是数据库中数据集的高效利用。
11数据层:集成到一起的面域分布空间数据集,它用于表示一个主体中的实体,或者有一公共属性或属性值的控件对象的联合。
12 VR GIS是一种专门用于研究地球科学,或以地球系统为对象的虚拟现实技术或计算机仿真技术或多媒体技术,是虚拟网络现实与地理信息系统相结合的产物。
⑵Data model: A data model is a set of constructs for describing and representing selected aspects of the real-world in a computer.⑶Raster data model: The raster data model uses an array of cells, or pixels, to represent real-world objects. The cells can hold any attribute values based on one of several encoding schemes including categories, and integer and floating-point numbers.⑷DBMS: A DBMS is a software application designed to organize the efficient and effective storage of and access to data.⑸Spatial analysis:spatial analysis is the process by which we turn raw data into useful information, in pursuit of scientific discovery, or more effective decision making.1数据和信息的关系:信息与数据密不可分,因为数据是信息的载体,但是数据本身并不是信息。
海洋学复习资料1、海洋平均深度:3795平均球面深度:2646。
陆半球、水半球:如果以经度0度,北纬38度的一点和经度180度,南纬47度的一点为两级,把地球分成两个半球,海陆面积的对比达到最大程度,两者分别称陆半球和水半球。
2、海的分类:按照海所处位置可将其分为陆间海、内海和边缘海。
陆间海是指位于大陆之间的海,面积和深度都较大,如地中海,加勒比海。
内海是深入大陆内部的海,面积较小,其水文特征受周围大陆的强烈影响,如渤海,波罗的海。
陆间海和内海一般只有狭窄的水道与大洋相通,其物理性质和化学成分与大洋样明显差别。
边缘海位于大陆边缘,以半岛、岛屿或群岛与大洋相隔,但水流交换畅通,如东海。
3、海岸带的构成:水位升高便被淹没,水位降低便露出的狭长地带即是海岸带。
现代海岸带一般包括海岸、海滩和水下岸坡三部分,三者又称潮上带,潮间带和潮下带。
大陆边缘的分类和构成:大路边缘是大陆与大洋之间的过渡带,按构造活动性分为稳定型和活动型两类。
稳定型大陆边缘由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成。
活动型大陆边缘与现代板块的汇聚型边界相一致,是全球最强烈的构造活动带,集中分布在太平洋东西两侧,又称太平洋型大陆边缘。
4、大洋中脊在各大洋中的展布特点:在大西洋,中脊位于中央,延伸方向与两岸平行,边坡较陡,称为大西洋中脊,印度洋中脊也大致位于大洋中部,但歧分三支,呈入字型展布,在太平洋,因中脊偏居东侧且边坡平缓,故称东太平洋海隆。
1、盐度定义的三个阶段:一、基于化学方法的盐度首次定义:1kg海水中的碳酸盐全部转换成氧化物,漠和碘以氯当量置换,有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数。
二、盐度的重新定义。
二、1978年实用盐度标度PSS78。
2、海水的主要热性质:一、海水的热膨胀:在海水温度高于最大密度温度时,若再吸收热量,除增加其内能使温度升高外,还会发生体积膨胀,其相对变化率称为海水的热膨胀系数。
二、压缩性:单位体积的海水,压力增加1P时,其体积的负增量称为压缩系数。
§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p82002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。
1雷达极化的作用,为什么用?(不太确定)电磁波的传播和散射都是矢量现象,而极化正是用来研究电磁波的这种矢量特征。
极化合成孔径雷达在不同收发极化组合下,测量地物目标的极化散射特性,并用极化散射矩阵的形式表示。
由于电磁波的极化对目标的介电常数、物理特性、几何形状和取向等比较敏感,因而极化测量可以大大提高成像雷达对目标各种信息的获取能力。
2由于海洋环境的复杂性,影响微波辐射的因素很多,其论述有哪些主要因素是会对微波辐射有比较大的因素,是如何影响的?答:取决于两个主要因素:(1)海面及一定深度的复介电常数①它反映海水的电学性质,由表层物质组成及温度所决定②海水是由各种盐类、有机质、悬浮粒等组成的复杂水体③从微波辐射角度,海水可视为含NaCl等盐类的导电溶液④海水的介电常数是海水温度、盐度的函数因而海洋微波遥感可以测得海面及水下一定深度的温度和含盐度等信息(2)海面粗糙度:海面至一定深度内的几何形状结构。
从这一角度可将海面分成4类:①平静海面:海面无风或风速很小,可用物理光学处理,当水面粗糙度较微波波长小得多时,可视为平坦海面,以静面反射为主。
②风浪海面:海面有波浪而成为一个随机起伏得粗糙面。
此时电磁波在界面上产生复杂多变的反射和散射,散射回波增强。
同时,大风浪海面往往伴有泡沫带(含大量气泡和水滴)。
它的特征除与辐射亮度温度有关外,还与海浪谱、海面风速等有关。
③污染海面:一般指油污染等形成两层介质,引起亮度温度的显著差异。
油膜使海面趋于平滑,减弱回波强度,而呈黑色。
④冻结海面:海面有海冰、冰山等,由于冰雪的介电常数较水体小,引起亮度温度的明显差异。
3海洋风速多组解的问题?P229因为散射计测量的直接要素并不是风,而是海面上风诱导的重力毛细波。
散射计发出的电磁波与这些风诱导的重力毛细波产生布拉格共振。
首先,在检测返回的电磁波信号时人们发现逆风和顺风方向的探测获得的返回信号的差别不明显。
其次,风速和风向不是一个未知量,它们构成两个未知量。
卫星海洋学复习题答案1. 卫星海洋学中,遥感技术的主要应用是什么?答:遥感技术在卫星海洋学中主要应用于监测海洋表面温度、海流、波浪、海冰覆盖、海洋颜色和浮游植物生物量等。
2. 卫星遥感如何测量海洋表面温度?答:卫星遥感通过红外传感器接收来自海洋表面的红外辐射,根据辐射强度计算海洋表面温度。
3. 描述卫星遥感在海流监测中的作用。
答:卫星遥感利用海面高度、温度和颜色等参数的变化来追踪海流,通过连续监测可以揭示海流的动态特征。
4. 卫星如何监测海洋波浪?答:卫星通过搭载的雷达高度计测量海面的微小高度变化,这些变化与波浪的动态有关,从而可以推断波浪的大小和方向。
5. 海冰覆盖的卫星监测有哪些重要性?答:海冰覆盖的卫星监测对于了解气候变化、海平面变化、航运安全以及生态系统的影响至关重要。
6. 卫星遥感在海洋颜色监测中的作用是什么?答:卫星遥感通过测量海洋颜色的变化来监测浮游植物的分布和生物量,这对于理解海洋生态系统和渔业资源具有重要意义。
7. 卫星遥感技术在海洋学研究中面临的挑战有哪些?答:卫星遥感技术面临的挑战包括云层遮挡、传感器精度、数据处理和解释的复杂性,以及长时间序列数据的获取和分析。
8. 卫星遥感数据如何帮助预测海洋灾害?答:卫星遥感数据通过提供实时的海洋环境信息,帮助科学家监测和预测飓风、海啸、赤潮等海洋灾害,从而减少灾害带来的损失。
9. 卫星遥感在海洋污染监测中的作用是什么?答:卫星遥感能够监测海洋表面的油膜、塑料垃圾和其他污染物的分布,为海洋环境保护和污染治理提供数据支持。
10. 卫星遥感技术在海洋学研究中的未来发展有哪些趋势?答:卫星遥感技术的未来发展将更加注重高分辨率、多传感器集成、实时数据处理和人工智能的应用,以提高监测的准确性和效率。
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?36.电磁波在粗糙海面的散射由几部分组成?什么是两尺度散射模型?37.概念解释:距离、地球等势面、大地水准面、参考椭球面、海表面地形、海表面高度、海表面高度异常、海平面、海平面高度、海平面高度异常38.高度计在海洋学中的应用39.高度计测风的原理及特殊意义40.合成孔径雷达的方位分辨率、距离分辨率公式、意义41.多普勒效应推导。
卫星气象学1、气象卫星按照其运行轨道可分为极轨卫星和静止卫星。
2、地球同步卫星轨道是赤道上空约36000公里高处的圆形轨道。
极轨卫星轨道约为890~900公里。
3、中国静止卫星的时间分辨率是每15分钟一张,空间分辨率:可见光1.25公里,红外云图5公里。
光谱分辨率:5个通道。
4、中国极轨卫星:FY1系列,FY3系列。
中国静止卫星:FY2系列。
5、风云2系列卫星通道数为5个,分别为:(1)可见光通道VIS:0.55~0.90 微米(2)长波红外通道IR1:10.3~11.3微米(3)长波红外分裂窗IR2:11.5~12.5微米(4)水汽通道IR3:6.3~7.6微米(5)短波红外通道(3.7微米通道):3.5~4.0微米6、大气吸收带与大气窗:通过大气的太阳辐射或地球,大气辐射将被大气中的某些气体所吸收,这些吸收随波长变化很大,在某些波段吸收很强,在某些波段段吸收很弱或没有吸收。
这些气体对大气的太阳辐射或地球大气辐射吸收很强的光谱波段就称为这种气体的吸收带;大气中所有气体在哪些吸收很弱或没有吸收的光谱波段称为大气窗(因为这些波段的辐射可以象光通过窗户那样透过大气)。
7、可见光(VIS)云图反映的是地球和云表面发射太阳辐射的状况,红外(IR)云图显示地球和云表面发射的红外辐射状况,水汽(WV)云图反映的是对流中上部水汽发射的辐射状况。
8、暗影只出现在可见光云图上。
通常低层云和雾可通过可见光云图辨别。
在可见光、红外、水汽三种云图上,可见光云图上反映云的纹理结构最清楚。
9、可见光云图的基本特征:云的厚度越大,云水(冰)含量越高,云滴尺度越小,则反照率越大,在可见光云图上越白(亮)。
10、红外云图的基本特征:云顶高度越高,云顶温度越低,则卫星收到的辐射越低,红外亮温越低,在红外云图上越白(亮)。
11、水汽云图的基本特征:(1)水汽云图上呈块状的白亮区为积云云顶,而非水汽大值区。
(2)无云的地方,水汽越多,亮温越低,水汽云图上越白(亮)。
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_。
卫星气象学期末复习重点 Jenny was compiled in January 2021倾角:这是指卫星轨道平面与赤道平面之间的夹角,单位度。
轨道周期:指卫星绕地球运行一周的时间。
星下点:指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点,用地理坐标的经纬度表示。
太阳同步卫星轨道:卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。
由于这一种卫星轨道的倾角接近900,卫星近乎通过极地,所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道,有时简称极地轨道。
为保持卫星的轨道平面始终与太阳保持固定的取向,必须使卫星的轨道平面每天自西向东旋转10(相对于太阳)。
截距:由于卫星绕地球公转的同时,地球不停地自西向东旋转,所以当卫星绕地球转一周后,地球相对卫星转过的度数,这个度数称之截距。
可见截距是两个升交点之间的经度差。
卫星的姿态:卫星的姿态是指卫星在空间相对于轨道平面、地球表面或任何坐标系的固定取向。
行星反照率:地球-大气系统的反照率称为行星反照率,它表示射入地球的太阳辐射被大气、云及地面反射回宇宙空间的总百分数。
亮度温度(Tb):在给定波长处,如果物体的辐射亮度Lλ(T)与温度为Tb的黑体辐射亮度相等,即Lλ(T)=Bλ(Tb)则称Tb为该物体的亮度温度。
亮度温度又称等效黑体温度或辐射温度。
空间分辨率:指卫星在某一时刻观测地球的最小面积。
相函数:综合方向上每单位立体角内的粒子散射能量与粒子所有方向平均的每单位立体角内的散射能量之比,记为p(θ),θ为散射角。
云带:带状云系宽度大于一个纬距称做云带。
纹理:纹理是指云顶表面或其它物像表面光滑程度的判据。
涡旋云系:涡旋云系是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中心辐合形成的,与大尺度涡旋相联系。
色调:也称亮度或灰度,指卫星云图上物像的明暗程度。
结构形式:指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物像点的分布式样。
单次反照率:表示在消光衰减中纯散射占的那部分。
表1可见光云图与红外云图的比较雹暴云团与暴雨云团的特点:雹暴云团特点:1.云团初生时表现为边界十分光滑的具有明显的长轴椭圆型,表明出现在强风垂直切变下,长轴与风垂直切变走向基本一致;在雹暴云团成熟时,云团的上风边界十分整齐光滑,下风边界出现长的卷云砧,拉长的卷云砧从活跃的风暴核的前部流出,强天气通常出现于云团西南方向的上风一侧,可见光云图上出现穿透云顶区(风暴核),红外云图上有一个伴有下风方增暖的冷v型。
§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p82002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遥感形式分类p311.按照电磁波的光谱分为:可见光与红外反射遥感、热红外遥感、微波遥感;2.按照目标能量来源分为:主动式遥感、被动式遥感;3.按照空间尺度分为:全球遥感、区域遥感、城市遥感;4.按照应用领域分为:资源遥感、环境遥感;5.按照研究对象分为:气象遥感、海洋遥感、陆地遥感;6.按照应用目的分为: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、地质调查遥感、城市规划和管理遥感、绘测制图遥感、考古调查遥感、综合环境监测遥感、规划管理遥感等。
7.按照遥感器使用的平台分为:航天或卫星遥感、航空遥感、地面遥感§2.2 气象文星和主要传感器NOAA/TIROS系列卫星载有改进型甚高分辨率辐射计(AVHRR),还载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)。
P33§2.4水色卫星和主要传感器p43第一代水色扫描仪:海岸带水色扫描仪(CZCS);第二代水色扫描仪: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);第三代水色扫描仪:中等分辨率成像光谱仪(MODIS)。
水色传感器与陆地资源或气象传感器的主要不同点:p43-44①.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,如果不做自动增益调整,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雨10nm,近红外通道带宽大约20nm,光谱范围一般在400~900nm;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,空间集合分辨率500~1100m;⑥.有绝对的精度指标要求。
辐射计波段:p44装载于Nimbus-7上的延岸带水色扫描仪(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EOS上的中等分辨率成像光谱仪(MODIS)是 36 波段辐射计。
中等分辨率成像光谱仪MODIS获取的数据的三个特点:p47-481.NASA对MODIS数据实行全世界免费接收的政策,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;2.MODIS数据设计波段范围广(36个),数据分辨率高(250m、500m、1000m),对陆地、大气和海洋的研究有较高的实用价值;3.TERRA和AQUA卫星都是太阳同步极轨卫星,TERRA在地方时上午过境,AQUA将在地方时下午过境。
TERRA和AQUA上的MODIS数据在监测时间上相配合,可以得到每天最少2次白天和2次黑夜监测数据。
§3 海洋卫星与陆地卫星§3.2 欧洲卫星ERS-1/2和ENVISAT图见书P57欧洲环境卫星ENVISAT装载的传感器。
*高级合成孔径雷达ASAR*中等分辨率成像光谱辐射计MERIS§3.3高度计卫星p591992年8月发射的TOPEX/Poseidon 和 2001年12月发射的Jason-1 是特别为高度计轨道设计的专用卫星。
§3.4装载合成孔径雷达的卫星p59加拿大的RADARSAT是1995年11加拿大空间局发射的合成孔径雷达专用卫星。
§3.6陆地和海岸带观测卫星p63HYPERION具有220个波段,地面分辨率可达30m,用于地物波谱测量和成像、海洋水色要素测量以及大气水汽/气溶胶/云参数测量等。
*第四代§3.7高分辨率商业和军事卫星p661.美国地球观测公司在 2001年发射了 QuickBird-2卫星;(美国快鸟)2.美国太空成像公司在 1999年发射了高分辨商业卫星 IKONOS-2(伊科诺斯-2);3.美国轨道成像公司在 2003年发射了 OrbView-3(轨道观测-3);4.美国地球之眼公司在 2008年发射了最先进、分辨率最高商业卫星 GeoEye-1(地球之眼-1)。
§4 卫星轨道与分辨率§4.1 卫星轨道p73卫星在地球表面的投影被称为星下点或者卫星的天底点,卫星星下点轨迹与赤道的焦点被称为节点。
升轨:当卫星由南向北运动时;降轨:当卫星由北向南运动时;升轨点:卫星由南向北运动穿过赤道时,卫星星下点轨迹与赤道的交点;降轨点:卫星由北向南运动穿过赤道时,卫星星下点轨迹与赤道的交点;*升轨点和降轨点统称节点。
太阳同步轨道p73用于地球观测的四个主要轨道类型包括:1.*太阳同步轨道(对海洋遥感—水色遥感来说用的最多);2.地球同步轨道;3.高度计轨道;4.近赤道低轨角轨道。
重复周期p76卫星的重复周期指: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要的天数。
卫星的重复周期也被成为卫星地面轨迹的重复周期。
对于采用循环轨道的卫星,重复周期等于循环周期。
如:高度计卫星的重复周期和循环周期经常被等价使用。
传感器的重复周期是卫星装载的传感器对目标完成一次全部或全球覆盖的时间周期。
再访问时间指:地球上某一局部地点被传感器先后两次观测的时间区间。
再访问时间与观测地点的纬度有关。
对赤道地区的再访问时间 长于 高纬度地区的再访问时间。
§4.2 分辨率电磁波的相干条件是:p77①.频率相同的两光波在相遇点有相同的振动方向和固定的相位差; ②.两光波在相遇点锁产生的振动的振幅相差不大; ③.两光波在相遇点的光程差不能太大。
★★【计算】**p78-79§5 电磁辐射§5.1 电磁波的波段p83C 波段、X 波段和Ku 波段常常被用于卫星遥感,主要原因是:厘米量级波长的微波能与海面上风生毛细重力波发生布拉格共振,并通过共振带回海面信息。
§5.3 辐射术语p86极化状态是根据电场方向与参考平面的关系来定义的。
水平极化和垂直极化设一个参考平面由两条直线确定,一条是入射或离开海面的电磁波束所在的直线,另一条是海表面的垂线。
对于线性极化的辐射,水平极化的电场与参考平面垂直,垂直极化的电场与参考平面平行。
辐亮度L :(有方向的辐照度) 辐亮度有方向概念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:θϕθcos ),(2ΩΦ=dAd d L .光谱辐亮度:“光谱的”或者“单色的”辐亮度表示辐亮度相对于波长或频率的能量分布,它的定义是:λϕθϕθλd dL L ),(),,(=光谱辐亮度代表在单位波段内(单位波长或单位频率)沿辐射方向单位面积和单位立体角的辐射通量。
辐照度E辐照度E 表示通过单位面积的辐射通量,它的定义是:dA d E Φ=发射度M :在介质内部,吸收率a(λ) + r(λ) + t(λ)=1根据基尔霍夫定律,在当地热动态平衡条件下,介质洗手的能量全部被发射,发射率等于吸收率,因此,用发射率取代上式吸收率,得到:()()()1=++λλλt r e【理解】对于透明玻璃板,入射光被全部透射过去,故: t=1,r=0,e=0;对于镜子,入射光被全部反射回去,故: r=1,t=0,e=0;对于黑体,入射光被全部洗手,然后又全部被发射,故: a=1,e=1,t=0,r=0.菲涅尔反射率ρ两介质界面出的菲涅尔反射率()ϕθλρ,,被定义为反射的辐亮度与入射的辐亮度之比:()()()ϕθλϕθλϕθλρ,,,,,,i r L L =反照率:定义为地面反射的和空气中各种梨子后向散射的辐照度之和与入射的辐照度之比。
单次散射反照率:描述大气层中的分子和气溶胶粒子的光学效果。
粒子对太阳辐射的单次散射反照率被定义为粒子的散射系数与衰减系数之比。
朗伯表面使用L 代表一个物体表面自发辐射或者反射的电磁波的辐亮度。
如果L 不是ϕ和θ的函数,这样的表面被称为朗伯表面。
朗伯定律表达的事实是:朗伯表面从不同方向看是一样亮的。
§5.5黑体辐射 黑体科学家将发射率e 等于1的理想辐射体称为黑体,黑体发射的辐亮度只与温度有关。
如果一个物体的发射率e 小于1,那么该物体就是灰体,它的发射率e 俗称灰度。
当微波频率f 固定以后,物体发射的辐亮度L (f )与该物体的温度呈现一个线性关系。