热红外辐射计和微波辐射计

西安邮电学院高等函授《现代通信网》综合练习题答案（适用二年级通信工程专升本、五年级通信工程本科）一、问答题1、 现代通信网由业务网和支撑网两大部分构成。

前者包括接入网、交换网和传输网三部分，构成用户信息网；后者包括信令网、同步网和管理网三部分，保证业务网的正常高效运行。

2、 通信网由硬件和软件两大部分构成，其中硬件设备的构成要素是终端设备、传输设备和交换设备。

3、 狭义信道与广义信道的区别是前者仅指传输媒质，而后者除了传输媒质外还包括相应的传输设备。

4、 高效路由与低呼损路由的主要区别是前者无呼损要求，后者呼损要求为小于或等于1%。

5、 描述电话网接续质量的指标有两个，即呼损和时延。

6、通信网的连通度（α）、结合度（β）和抗毁度（n m 2）之间的关系为：n m 2≤≤βα。

7、 ISDN 用户网络—接口的信道类型有三类：B 信道、D 信道和H 信道。

它们的速率分别是：B 信道64kb/s ，D 信道16kb/s 或64kb/s ，H 信道有三种速率：H0信道384kb/s ，H11信道1536kb/s ，H12信道1920kb/s 。

8、 SDH 传输网的基本网元有终端复用器（TM ）、分叉复用器（ADM ）和数字交叉连接设备（SD XC ）。

9、 ISDN 用户线上最多能连接8个用户终端；允许同时工作的用户终端有3个。

10、 ISDN 与PSTN 互通时需解决信令系统之间的转换与互通。

对于局间信令，ISDN 使用的是No.7信令的ISUP ；PSTN 使用的是中国1号信令或No.7信令的TUP ，两者需要转换与互通。

对于用户线信令，ISDN 使用的是1号数字信令（DSS1）；PSTN 使用的是带内模拟用户线信令，如D TMF 等信令，两者也需要转换与互通。

11、 ISDN 具有7个主要功能：本地连接功能，64kb/s 电路交换功能，64kb/s 专线功能，中高速电路交换功能，中高速专线功能，分组交换功能，公共信道信令功能。

目录1微波辐射计应用场合与任务 (2)2微波辐射计组成与关键技术 (3)3微波辐射计研究热点与趋势（星载微波辐射计） (7)4关于微波辐射计发展的思考建议 (9)参考文献 (10)微波辐射计（英语：microwave radiometer，缩写为“MWR”）也称为“微波辐射仪”，是一种用于测量亚毫米级到厘米级波长（频率约为1-1000GHz）的电磁波（微波）的辐射计。

微波辐射仪能接收大气中的某些成分在一定频率上强烈辐射的微波，经过一定的转换方法，得到大气在垂直和水平方向上的气象要素分布，并且还可以探测到云状、云高以及目力无法观测到的晴空湍流。

此仪器携带方便，可增加探空网在时间和空间上的密度，能观测到大气的连续变化，不致漏掉范围较小但变化剧烈的天气系统。

微波辐射计是一款被动式微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。

但相对于可见光和红外遥感器而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。

可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。

微波辐射计主要用于中小尺度天气现象，如暴风雨、闪电、强降雨、雾、冰冻及边界层紊流。

对于短时间内生成或消散的中小尺度天气灾害，虽然只是地区性的，但部分事件危害性较大。

在目前中尺度天气现象监测过程中，探空气球和天气雷达是常用的手段。

探空气球会受到使用时间和空间的限制；天气雷达资料基本局限于降雨过程无降水时的欠缺；在离地面5公里范围内卫星遥感数据存在较大的误差。

被动式地基微波辐射计的出现，填补上述研究方法监测方面的空白，是其有效的补充手段。

微波辐射具有独立工作能力，能在几乎各种环境条件工作，非常适合于自动天气站。

用于反演完整的大气廓线，反演数据和原始数据全部保存。

提供完备的顾客定制或全球标准算法。

主要应用如下：对流层剖面的温度、湿度和液态水，天气和气候模型研究，卫星追踪（GPS，伽利略）湿/干延迟和湿度廓线，临近预报大气稳定性（灾害性天气检测），温度反演检测、雾、空气污染，绝对校准云雷达，湿/干延迟改正VLBI技术。

遥感技术手段在土壤水分遥感监测的应用现状和发展趋势一、引言土壤水分是农业生产中的关键因素之一，对作物的生长发育和产量具有重要影响。

传统的土壤水分监测方法需要大量人力物力，并且时间成本高，难以满足大范围、高精度、快速获取土壤水分信息的需求。

遥感技术手段在土壤水分监测中具有很大的应用潜力，近年来得到了广泛关注和研究。

二、遥感技术手段在土壤水分监测中的应用现状1. 遥感技术手段介绍遥感技术是指利用卫星、飞机等遥感平台获取地球表面信息并进行处理与应用的技术手段。

它具有覆盖面广、周期短、数据获取快捷等优点，可以实现对大范围地区进行全天候连续观测和监测。

2. 遥感技术在土壤水分监测中的应用（1）微波辐射计法微波辐射计法是通过卫星或飞机上安装的微波辐射计对地球表面进行微波辐射探测，并根据反射率与土壤水分含量之间的关系进行土壤水分监测。

该方法具有快速、高效、准确的优点，但对观测条件较为苛刻，需要较高的技术门槛和设备投入。

（2）热红外遥感法热红外遥感法是通过卫星或飞机上安装的热红外传感器对地球表面进行热辐射探测，并根据土壤温度与水分含量之间的关系进行土壤水分监测。

该方法具有操作简单、成本低廉等优点，但受气象条件影响较大。

（3）多光谱遥感法多光谱遥感法是通过卫星或飞机上安装的多光谱传感器对地球表面进行多波段光谱探测，并根据不同波段反射率与土壤水分含量之间的关系进行土壤水分监测。

该方法可以获取更为详细的土地信息，但需要较高的技术门槛和数据处理能力。

三、遥感技术手段在土壤水分监测中的发展趋势1. 多源数据融合随着卫星数量增多和遥感技术不断进步，多种遥感数据可以被获取。

将多种遥感数据进行融合，可以提高监测精度和准确性。

2. 机器学习算法机器学习算法可以通过训练数据自主学习土壤水分与遥感特征之间的关系，并快速准确地进行土壤水分监测。

3. 智能化应用智能化应用可以实现对土壤水分信息的实时监测和预警，为农业生产提供更加精细化、个性化的服务。

海洋遥感[填空题]1复介电常数参考答案：又称为相对介电常数或相对电容率，是描述海面发射率的一个关键参数，它是频率ω ，水温T 和海水盐度S 的函数。

[填空题]2后向散射系数参考答案：入射方向上的目标每单位面积上的平均雷达截面，与目标的复介电常数、表面粗糙度、雷达系统参数等有关。

[填空题]3直射辐照度参考答案：太阳光经大气衰减后，直接到达水面的辐射[填空题]4漫射辐照度参考答案：直射光经散射后到达水面的辐射[填空题]5海水表观光学量参考答案：由光场和水中的成分而定，包括向下辐照度、向上辐照度、离水辐亮度、遥感反射率、辐照度比等，以及这些量的衰减系数。

[填空题]6Ⅱ类水体参考答案：光学特性除了与浮游植物及其分解物有关外，还由悬浮物、黄色物质决定，其水色由水体的各成分以非线性方式来影响[填空题]7海洋初级生产力参考答案：在单位海洋面积内，浮游植物通过光合作用固定碳的速率或能力，与平均叶绿素相关，单位为mg·m-2·d-1[填空题]8海水固有光学量参考答案：与光场无关，只与水中成分分布及其光学特性有关，直接反应媒介的散射和吸收特征，如：吸收系数；散射系数；体积散射函数等[填空题]9论述海洋遥感发展的现状、展望与趋势。

参考答案：现状：（1）海表温度遥感（2）海洋水色遥感（3）海洋动力遥感观测（4）海洋水准面、浅水地形与水深遥感测量（5）海洋污染监测（6）海冰监测（7）海洋盐度测量（8）船舶和尾迹探测展望：（1）建立以海洋卫星为主导的立体海洋监测体系（2）海洋遥感监测技术的精确化与定量化（3）海洋遥感信息系统的建设（4）小卫星海洋遥感技术我国：（1）建立稳定运行的海洋卫星体系（2）从多方面入手提高海洋遥感精度（3）开展同化技术研究以提高应用水平[填空题]10与国际先进水平相比较，我国海洋遥感的发展在哪些方面存在着一定的差距？参考答案：（1）基础研究落后：主要表现在海洋光谱特性的测量与研究相对滞后（2）专门为海洋遥感设计的传感器较少，而且至今还没有发射专门的微波遥感卫星，与美国等先进国家比，海洋微波遥感有10~15年差距（3）美国SeaStar卫星的SeaWIFS遥感器的辐射精度为5%，我国目前发射的水色遥感器要求达到的辐射测量精度为7%~10%，处于国际先进水平，但中国在微波遥感卫星资料处理方面还停留在利用国外遥感预处理半成品进行再加工研究阶段，尚不具备以业务应用为目的的微波遥感处理能力，更谈不上高精度的定量分析。

使用卫星遥感技术进行地表温度监测的方法地表温度是指地球表面的温度，它对于气候研究、环境监测以及农业生产等领域都具有重要的意义。

然而，传统的地表温度观测方法往往受制于地理位置、时间限制等因素，无法实时、全面地获取地表温度信息。

而随着卫星遥感技术的发展，使用卫星数据进行地表温度监测成为一种越来越被广泛采用的方法。

在使用卫星遥感技术进行地表温度监测时，首先需要选择合适的卫星传感器。

目前，常用的卫星传感器有热红外辐射计（TIR），它可以测量地表的热辐射能量，进而反推出地表温度。

还有微波辐射计（MW），它是通过测量地表微波辐射的强度来推导地表温度的。

同时，还可以利用可见光传感器（VIS）和红外传感器（IR）获取地表反射率和亮温等信息，进一步加以分析。

其次，在卫星遥感技术中，对于地表温度的监测常采用亮温法和辐射平衡法这两种方法。

亮温法是根据地表的亮温值来计算出地表温度的一种常用方法。

通过卫星传感器测量得到的地表亮温值可以反映地表散热能力，从而推算出地表的温度分布。

而辐射平衡法则是通过建立地表辐射收支平衡方程来计算地表温度的一种方法。

它主要是基于能量平衡原理，将地表的辐射能量、传导能量以及对流能量等各种能量进行计算，最终得到地表温度。

接下来，卫星遥感技术还可以利用多时相数据进行地表温度监测。

通过收集一段时间内的卫星遥感数据，可以获得不同时间点上的地表温度分布情况。

通过对这些时间序列数据进行分析，可以有效监测地表温度的变化趋势，如季节变化、日变化以及长期变化等。

这种方法不仅可以提供更加全面的地表温度信息，还可以帮助深入理解地表温度变化的影响因素。

同时，卫星遥感技术还可以结合地理信息系统（GIS）进行地表温度监测。

通过将卫星遥感数据与地理坐标信息相结合，可以对地表温度进行可视化展示和空间分析。

例如，可以绘制出地表温度分布图，以直观形式展示地表温度的空间变化情况。

同时，还可以与其他地理数据进行叠加分析，寻找地表温度与其他环境因素的相关性。

测微波辐射
微波辐射是指电磁波频谱中的一种辐射，其波长介于射频电磁辐射和红外线之间，约为1毫米到1米之间。

微波辐射常用于通信、雷达、烹饪等领域，但高强度的微波辐射也可能对人体健康产生不良影响。

因此，测量微波辐射的强度对于保护人体健康至关重要。

测量微波辐射的强度需要使用专门的仪器，称为微波辐射计。

微波辐射计通常采用电场或热量测量的方法来测量微波辐射的强度。

电场测量方法利用感应电场的方法来测量微波辐射，而热量测量方法则是利用微波辐射对物体产生的热量进行测量。

要正确测量微波辐射的强度，需要注意以下几点。

首先，要选择合适的微波辐射计来进行测量。

不同的微波辐射计适用于不同频率范围和辐射强度的测量。

其次，要确保测量环境的条件符合标准。

微波辐射计的测量结果可能会受到近邻电子设备、建筑物等因素的影响，因此测量时应尽量消除这些干扰。

此外，还需要确保微波辐射计的使用方法正确，以获得准确和可靠的测量结果。

测量微波辐射的结果通常使用单位“瓦特/平方米”(W/m²)或“毫
瓦特/平方厘米”(mW/cm²)来表示。

根据不同的标准和指南，对于不同用途的区域，对微波辐射的允许强度有不同的限制。

一般来说，对于居民区、办公区等人口密集场所，微波辐射的限制较低，以确保人体健康不受到不良影响。

总之，测量微波辐射的强度是保护人体健康的重要措施之一。

通过选择合适的微波辐射计，确保测量环境符合标准，以及正确使用测量仪器，可以获得准确和可靠的测量结果。

这将有助于保护人体免受微波辐射的潜在危害。

热红外相机原理
热红外相机是一种能够捕捉和显示物体辐射热能的相机。

其原理是基于热红外辐射能力的差异。

物体在温度超过绝对零度时都会发射热辐射，而热红外相机专门用于捕捉这种热辐射。

热红外相机主要通过以下几个步骤来工作：
1. 接收热辐射：热红外相机使用一种称为热电偶或微波辐射计（bolometer）的传感器来接收热辐射。

这些传感器能够根据
热量的能量水平产生电信号。

2. 信号放大：从热电偶或微波辐射计传感器接收到的电信号被放大，以便能够更好地处理和分析。

3. 信号处理和分析：放大后的信号被送入一个电路板，电路板上的处理和分析器会将信号转换为可视的图像。

4. 图像显示：最后，转换后的信号被传送到显示屏上，形成一个可见的图像。

图像的颜色代表了物体的不同温度，通常采用彩色显示，例如热红外相机图像中比较热的区域呈现红色或白色，而较冷的区域呈现蓝色或黑色。

总之，热红外相机利用物体的热辐射能力来捕捉、放大和分析，最终生成一个可见的热红外图像，从而实现了非接触式的温度测量和热能检测。

热红外相机因此在许多领域，如医学、建筑、军事等具有广泛应用。