第七章海洋表面动力地形的卫星测量-海洋遥感教材

《海洋遥感》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介和教学目标1．课程简介（300-500字）海洋遥感课程主要讲述遥感及海洋遥感的基本理论、方法和基础知识。

主要内容有海洋遥感体系、分类及发展历史，海洋遥感物理基础、地物、海表与电磁波相互作用和遥感成像机理；不同遥感器特性与遥感平台；海洋遥感资料处理的方法与技术；海洋遥感定标技术、方法；海洋遥感技术应用领域及综合应用。

学生通过海洋遥感原理的学习，可以打牢海洋遥感的基础知识，进而可以运用到海洋研究中。

2.教学目标海洋遥感课程系统介绍了海洋遥感基本理论、方法和应用技术，是海洋技术专业海洋信息技术方向本科生的专业课之一。

通过该课程教学与实习，达到以下的教学目标：教学目标1：掌握海洋遥感的基本原理与方法，包括可见光遥感、红外遥感、微波遥感教学目标2：掌握海洋遥感的技术系统，数据处理流程和辐射定标的基本知识教学目标3：掌握海洋遥感常规产品的基本处理方法教学目标4：了解海洋遥感的应用领域，尤其是海洋遥感在海洋水色、水温和水动力等方面的应用教学目标5（课程思政）：树立海洋强国意识。

3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系三、理论教学表1 理论教学安排四、实验教学五、考核与成绩评定方法六、建议教材及相关教学资源1、建议教材[1] 刘玉光等编著.《卫星海洋学》，高等教育出版社，2009[2] 梅安新彭望琭秦其明刘慧平编著.《遥感导论》，高等教育出版社，2001 2、参考资料[1] 潘德炉等编著.《海洋遥感基础及应用》，海洋出版社，2017[2] 蒋兴伟等译.《海洋遥感导论》，海洋出版社，2008[3] 赵英时等编著.《遥感应用分析原理与方法》，科学出版社，2003。

海洋遥感知识点总结本文将从海洋遥感技术的基本原理、常用遥感技术和海洋遥感的应用领域等方面进行详细的介绍，并结合一些实际案例，希望可以为读者对海洋遥感技术有一个更全面的了解。

一、海洋遥感技术的基本原理海洋遥感技术是通过传感器对海洋进行观测和测量，然后将获取到的数据传输到地面处理系统进行分析，从而得到关于海洋的信息。

传感器可以是搭载在卫星上的遥感仪器，也可以是在飞机、船只等平台上安装的探测设备。

遥感技术主要依靠电磁波在大气和海洋中的传播和反射特性来获取海洋信息。

具体而言，通过用不同波段的电磁波对目标进行监测和探测，再利用电磁波与目标反射或散射作用时的特性来获取目标物体的信息。

遥感技术主要包括被动遥感和主动遥感两种方式。

被动遥感是指通过接收目标物体所发出的自然辐射或反射的电磁波，比较常用的是太阳辐射。

而主动遥感是指通过发送特定频率的电磁波到目标物体上，然后将目标物体发射的辐射或反射返回的信号进行分析。

被动遥感和主动遥感一般配合使用，可以获取更加全面的目标物体信息。

二、常用的海洋遥感技术1. 被动微波遥感被动微波遥感是通过接收海洋表面微波辐射来获取海洋信息的一种遥感技术。

微波辐射可以在大气中穿透，因此即使在云层遮挡的情况下，也可以对海洋进行探测。

被动微波遥感技术可以用来测量海洋表面温度、海洋表面风速、盐度等信息，对海洋动力学和大气海洋相互作用研究有着重要的意义。

2. 被动光学遥感被动光学遥感是通过接收海洋表面反射的太阳光来获取海洋信息的一种遥感技术。

光学遥感可以测量海洋表面的叶绿素浓度、海水透明度、沉积物含量等信息，可以用于海洋生态系统监测和海洋污染监测等方面。

3. 合成孔径雷达遥感合成孔径雷达（SAR）是一种主动遥感技术，通过发送微波信号到海洋表面，然后接收被海洋表面物体反射的信号，来获取海洋表面的信息。

SAR可以用来监测海洋表面风场、海洋表面粗糙度、海洋污染等信息，对海上风暴预警、海洋污染监测等具有重要的应用价值。

第五章卫星遥感地球陆地和海洋的基本原理和方法环境保护与可持续发展是当前世界的一大主题。

最先人们认为环境问题只是单纯的技术问题而未有足够的重视，但是很快人们就发现环境问题与人类社会发展息息相关。

在1972年联合国斯德哥尔摩第一届人类环境会议上，首次提出了‘只有一个地球’的口号，号召认为珍惜和善待人类居住的地球，把环境提到了国际议事日程。

1987年在联合国42届大会上世界环境和发展委员会发表了“我们共同的未来”的报告，提出了可持续发展的观点并得到各国的重视。

1992年联合国巴西立约热内卢召开了环境与发展会议，要求人们采取更加切实的行动，把环境秩序能力推想经济政策和决策中心。

卫星遥感技术所具有的快捷、大尺度等内在有点，使得卫星对地遥感逐渐成为环境遥感的中坚力量。

地球表面包括水体（包括海洋）岩石、土壤及其附着物和覆盖物构成。

卫星对地观测的重要内容之一就是确定表面物体的特征和变化趋势。

卫星对地遥感是在卫星大气遥感基础上发展而来，其基本原理是基于地表物体反射太阳短波辐射、微波辐射或者自身发射的长波辐射。

由于大气层时会对来自地表的辐射产生一定程度的影响，因此卫星对地观测大都选择在大气比较透明的窗区以及能够穿透大气的微波区域，主要有可见光/近红外（反射光谱特征）,红外（发射特征）,微波,尤其以雷达为代表的微波主动遥感技术在对地遥感中起着越来越重要的作用。

5.1 可见光/近红外反射光谱与地物识别电磁波谱中的可见光与近红外区在行星表面遥感中应用最为广泛，因为太阳在此区域中的照度最大，而且人多数探测器(光电的和光学报影的)部工作在这一区域。

传感器探测表面反射的电磁波并确定它们的波谱反射率，由此分析表面的物理和化学性质。

1 电磁波与表面的相互作用a 反射、透射与散射tttvtthnRRθθθθθθθθθθsinsin)(tan)(tan)(sin)(sin222222=+-=+-=显然，tanθ＝n时，垂直极化波出现零发射点，即brewster角。

海洋遥感技术与应用课程教学大纲课程代码：74120530课程中文名称：海洋遥感技术与应用课程英文名称：Technology and application of Oceanographic Remote Sensing学分：2.5 周学时：2.0-1.0面向对象：预修要求：大学物理、高等数学、海洋概论一、课程介绍（一）中文简介海洋卫星遥感属多学科交叉的新兴学科，其内容涉及物理学、海洋学和信息科学，与空间技术、光电子技术、微波技术、计算机技术、通讯技术密切相关。

本课程将讲授海洋卫星遥感基础、可见光/红外/微波卫星海洋遥感传感器技术及原理、海洋卫星遥感应用和前沿研究，使本科生熟悉海洋卫星遥感观测技术发展、原理和方法。

（二）英文简介Satellite ocean remote sensing, as an emerging multidisciplinary subject, includes physics, oceanography and information science, and is related to space technology, optoelectronics technology, microwave technology, computer technology, and communication technology. This course is an introduction to satellite ocean remote sensing, will focus on technology and basic principles of satellite ocean remote sensing using visible, infrared, and microwave sensors, related oceanic application and cutting-edge researches, which can help undergraduate students to understand the development of remote sensing technology, basics and methods for ocean observations and studies.二、教学目标（一）学习目标海洋卫星遥感是20世纪后期海洋科学取得重大进展的关键技术之一，它是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理从卫星平台观测和研究海洋的分支学科。

《海洋遥感与地理信息系统》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：117C98A2．课程类别：专业方向模块3．课程性质：模块必修课程4．学时/学分：51/25．先修课程：计算机原理、遥感导论、地理信息系统等课程6．适用专业：海洋资源与环境专业7．课程负责人：其他信息：8.开课学期：3.19.英文名称：Ocean Remote Sensing and Geographic Information Systems10.所属基层学术组织：地理信息技术研究所二、课程目标及学生应达到的能力2.1课程简介海洋遥感与地理信息系统是本专业学生的必修课程，是海洋资源与环境专业的基础应用课程。

课程采用理论讲授和实践教学的方式，要求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。

海洋遥感是海洋环境监测必不可少的手段，是海洋立体监测系统的重要组成部分。

利用卫星对海洋的监测具有全天时、全天候的工作能力和范围大、时效性高等特点，进行大面积、同步的海洋环境监测，可连续不断地提供全球海洋环境多频段、高时空分辨率的遥感资料，已成为探测海洋环境要素的主导手段。

2.2课程目标总目标：通过本课程的学习，使学生系统地全面了解海洋遥感与地理信息系统的基本内容和科学体系，了解其在海洋监测系统中的重要地位，以及在海洋环境监测领域中的重要作用，使学生懂得遥感技术机理的实际应用，使学生熟练掌握相关遥感、GIS软件的基本操作方法和技能。

知识目标：通过本课程学习，要求学生掌握遥感、地理信息系统的基本概念英语原理，掌握遥感、GIS软件如何应用于实际应用中。

能力目标：通过本课程学习，培养学生自主学习和研究性学习的能力，使学生具备获取最新海洋遥感最新资料和信息的初步技能以及锻炼缜密的逻辑能力，提高自主解决科学问题的能力。

素质目标：培养学生的科学思辨能力；培养学生热爱自然、保护环境、树立科学发展观；培养学生终生学习的意识和能力。

如何进行海洋测量与测绘引言：海洋覆盖地球表面的71%，其中99%的海洋尚未被测绘。

海洋测量与测绘是一项重要的科学任务，它不仅对人类认识海洋、保护海洋资源、开发海洋经济具有重要意义，而且为预测自然灾害如海啸和风暴潮等提供了基础数据。

本文将探讨如何进行海洋测量与测绘的方法和技术。

一、卫星遥感技术在海洋测量与测绘中的应用卫星遥感技术是现代海洋测量与测绘的主要手段之一。

通过卫星搭载的传感器，能够获取海洋表面的多种信息，包括海洋温度、盐度、水质、悬浮物浓度、海洋表面风速和波高等。

这些数据对于研究海洋环境、气候变化、海洋生态系统以及渔业资源分布等具有重要意义。

二、声学技术在海洋测量与测绘中的应用声学技术在海洋测量与测绘中起着重要作用，其中最典型的就是声纳技术。

声纳技术通过发射声波信号，利用声波在海洋中传播的速度和反射回来的时间来测量海底的深度和形态。

此外，声纳技术还能够探测海洋中的鱼群、海底矿产资源等，对于海洋资源的评估和保护具有重要意义。

三、多波束测深技术在海洋测量与测绘中的应用多波束测深技术是一种高精度的海底地形测量方法。

它通过发射多个声波束，覆盖较大的测区，并同时接收多个回波信号。

利用回波信号的相位差和时间延迟来计算海底的高程和形态。

多波束测深技术通常与全球定位系统（GPS）相结合，可以实现测量船舶的位置和航向，使得测绘结果更加准确。

四、卫星导航技术在海洋测量与测绘中的应用卫星导航技术在海洋测量与测绘中发挥着至关重要的作用。

利用全球定位系统（GPS）可以准确测量船舶的位置和航向，为海洋测绘提供重要的定位信息。

此外，卫星导航技术还可以用于测量海洋平台的位置、海水流速、海洋动力学等。

五、无人航行器在海洋测量与测绘中的应用无人航行器在海洋测量与测绘中的应用越来越广泛。

无人航行器可以携带各种传感器，在海洋中进行多种测量和观测，如海洋表面风速、波高和波向、海水温度和盐度、海洋生物分布等。

由于无人航行器具有较高的灵活性和自主性，能够在复杂的海洋环境中进行测量和观测，成为海洋测绘的重要工具之一。

测绘工程学院《海洋遥感应用技术》实验报告实验名称：实验四 海洋表面动力地形卫星测量姓 名： 管明雷学 号： 141003105班 级： 海洋101指导教师： 彭红春日 期：地理信息系统实验室2012-2013学年第二学期实验四海洋表面动力地形卫星测量一、实验目的1.掌握ENVI 雷达数据分析功能的使用二、实验数据使用的数据是加州Death Valley地区的Radar-C（SIR-C）雷达数据。

该数据是搭载在Space Shuttle Endeavor 飞行器上的SIR-C 传感器于1994 年4 月获取的。

三、实验步骤一、背景知识：SIR-C 和SARSIR-C是一个极化的合成孔径雷达（polarimetric synthetic aperture radar ），它使用两个微波波长：L- 波段（24cm）和C-波段（6cm ）。

SIR-C 雷达系统是作为科学试验，搭载在Space Shuttle Endeavor 飞行器上，分别在1994年四月（SRL-1 ）和八月（SRL-2 ）采集了全球许多地区高质量的SAR 影像数据（第二个雷达系统“X-SAR ”也搭载在该飞行器上，但是在这里我们不会讨论或者处理这些数据）。

1、分析SIR-C 数据本专题使用的数据是SIR-C 数据L- 波段“Single Look Complex （SLC ）”的子集，它覆盖了Death Valley地区的北部，包括Stovepipe Wells、一个活跃的沙丘地带以及山脉向外延伸的冲积扇（alluvial fans ）。

这些数据都经过了预先处理，从磁带上读取并提取子集，再多视（multilooking）处理成13m （平均而言）的矩形像元。

这些提供的数据都采用了ENVI 特定的“压缩数据产品（.cdp）”格式，该格式是非成像格式，同磁带格式有些相似，它们不能够直接被查看，除非“合成”为具体的极化影像。

2、读取SIR-C 的CEOS 磁带数据3、多视SIR-C 数据多视（Multilooking）是一种减少SAR 数据中斑点噪声，改变SAR 文件大小的方法。