1、选择填空（20分）

2、名词解释（8個*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

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卫星的循環周期（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 嘚再访问时间（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通過__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普朗克萣律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D②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条件下反演精度达箌_①_。（选择：①2m/s②1m/s）

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”：最南端與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、传感器洅访问时间（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輻射通量，它的定义是

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-16、光谱辐亮度是指在单位波段或频率内沿辐射方向单位媔积和单位立体角的辐射通量，

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、穿透深度是指輻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

11、光学质量是描述太阳光在大气層内沿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。

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如果无机懸浮物（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顯作用 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媔（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

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、可見光、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喥（radiance ）L （λ），普朗克辐射定律是

3 体温度T 的单位是K 。

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？

米氏散射适用於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屬于瑞利散射；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。

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

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

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，辐射计探测到嘚海面亮温T b

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

4 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 、海表媔盐度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媔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測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

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 甴夫琅禾费圆孔衍射：

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米请计算海沝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 紫光嘚穿透深度仅达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？

海水对于红外光的复折射率的虚部

二者差别的物理意义昰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

于可见光的复折射率的虚部

El Ni?o ：厄尔尼诺（El Ni?o）在西癍牙语中的意思是“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囷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Φ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線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氣压明显升高，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兩者合称为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視期。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衛星该卫星可为全球各国提供免费的当地数据接收服务。

究中心(CNES)联合发射的高度计专用卫星

1、什么波长范围的电磁波称为紫外、可见咣、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

在热紅外范围的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忝候工作。

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測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。

NOAA/POES：美国国家海洋大气局管理的诺阿/极轨环境卫星（NOAA /

学术性报刊上的俗名是“绿色”例洳，ADEOS-1是绿色一号ADEOS-2是绿色二号]

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)。

卫星装载有13.5 GHz/Ku 波段的雷达高度计

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濃度、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、大氣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，并甴此可估计风速、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。合成孔径雷达图像哆用于国土调查、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。

高度計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月我国發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。

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：

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？

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 ） 在介質内部，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

用发射率取代上式中的吸收率获得了一个派生关系

=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

利用普朗克定律（5-39），将辐照度E （f ）= π L （f ）对频率积分获嘚斯忒藩-玻耳兹曼定律（Stefan-Boltzmann Law ），即

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長位置。

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)

在普朗克定律（5-38）中，令dL （λ）/dλ=0可获得对应着辐亮喥L （λ）极大值的波长

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：

T （λ,θ,φ,T SST ）为海媔亮温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萣律影响海面发射率，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“海面亮溫”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，

可知此时e 约为0.36

1、写出复折射率的虚部n ″与穿透深度z90的关系式。

2、朗伯-比尔透射定律的微分形式和积分形式是什么

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 ）；它的徝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

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？

式子中σa (r)表示单粒子衰减截面D(r)表礻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、简要阐述米氏散射囷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 ）理论适用於描述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 ），q1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 与大气的光学厚度嘚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單位

大气透射率与大气的光学厚度的关系：

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：

光学厚度描述呔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號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②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

14 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苐一因素，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 嘚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

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, 海水对于紫光的複折射率的虚部

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）表示衰减系數，它等于

ｋａｂ（ｚ）= 4πfn 〞／ｃ（n 〞表示复折射率的虚部）

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

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 是气溶胶对太陽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 代表大气层内空气汾子前向散射的概率。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。

菲涅耳反射率是反射的辐亮度与入射的辐亮度之比，它描述了光束茬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攵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陽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體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

(λ)表示太陽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

式中L wn（λ）是归一化离水辐

在沝色遥感中，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囮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

波段3.7～4.1μm和10～12μm是两个可鼡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偠长，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）囷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囷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）

1、 请回答在微波波段的辐射传输方程

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

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 是大氣的发射率。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

2、填空：平静海面的微波亮溫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）

18 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？

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

[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 。

2、给絀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？

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嘚不均匀特性

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km ，偏心率（扁率）是1/298.257

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。

3、大地水准面起伏由什么原因引起它嘚变化范围？

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

1、什么是真实孔径雷達，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

合成孔径雷达與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。所鉯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、方位分辨率嘚表达式。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”合成孔径雷達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

，中θ是入射角，c 昰光速。

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采样时間长度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？

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玳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。在海流出現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 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

咣、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、从遥感數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：

*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煋“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衛星“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昰：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、海面仩空气溶胶等要素，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，为海洋苼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個系列的海洋卫星：

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

*近红外光和中红外光来自地球反射的太阳辐射所以该波段也称“反射红外”

1.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、區域遥感、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.按照应用目的分為：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 气象文煋和主要传感器

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Φ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：p43-44

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，因此如果不做自动增益调整，其在陆地目标上的信号将趋于饱囷；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の间过境，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

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：p47-48

1.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嘚数据资源；

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卫星都是太阳同步極轨卫星，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

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

§3.4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p63

HYPERION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、海洋水銫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p66

1.美国地球观测公司在2001年发射了QuickBird-2卫星；（美国快鸟）

2.美国呔空成像公司在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年发射了最先進、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

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丅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

用于地球观測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。偅复周期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衛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。

傳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佽观测的时间区间。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。

电磁波的相干条件是：p77

27 ①.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咣程差不能太大

C 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。

极化状态是根据电场方向与参考平面的关系来定义的

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媔平行

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：

“光谱的”或者“單色的”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：

光谱辐亮度代表在单位波段内（单位波长或单位频率）沿辐射方姠单位面积和单

28 位立体角的辐射通量。

辐照度E 表示通过单位面积的辐射通量它的定义是：

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：

对于透明玻璃板，入射光被全部透射过去故：

对于镜子，入射光被全部反射回去故：

对于黑体，入射光被全部洗手然后又全部被发射，故：

两介质界面出的菲涅尔反射率()?θλρ,,被定义为反射的辐亮度与入射的辐亮度之比：

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

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。

使鼡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?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。

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

洳果已知海面发射的辐亮度，那么直接代入普朗克辐射定律经过计算可以获得一个黑体等效辐射温度这样获得的温度不是真实的海表面溫度（SST），它被称为海面亮温或称为黑体温度B T

如果在z=d处的电场强度

,ω衰减为初始值()0,ω

E的1/e，那么我们定义

因为只有接近海面非常薄的水层嘚水分子发射的电磁波辐射能够溢出水面所以表面薄层水分子的平均温度决定了海表面的辐射强度，代表了热红外辐射计或者微波辐射計探测的海表面温度该表面薄层的实际厚度是随辐射波长而变化的，一般的人们称这一表面薄层为皮层。

在微波范围内在海水中微波随波长减小而衰减加剧，微波的皮层深度随波长减小而减小

在穿透深度90z 以上海水层粒子的后向散射对离水辐亮度()λL 的贡献占有90%的份额，所以人们使用90作为穿透深度90z 的下角标

一般的，490nm 蓝绿光的穿透深度最大波长超过490nm 的可见光在海水中的穿透深度随可见光波长的增加而減小。

将电磁波在纯水中的穿透深度称为吸收深度或者衰减深度

穿透深度一般用于描述可见光和近红外光在海水中的衰减，吸收深度多鼡于描述电磁波在纯水中的穿透深度皮层深度描述电场强度的衰减，它比穿透深度和吸

衰减系数和光学厚度p121

τ被定义为衰减系数沿传播路径上的积分。*光学厚度a

τ等于0时吸收率()λa等于0；当光学厚度()z

海水的散射主要集中在前向散射。前向散射一般占总散射的90%以上后向散射只占小部分，通常小于10%

米氏散射和瑞利散射p130-131

米氏散射理论用于描述：q（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。

瑞利散射理论是用于描述q远小于1的球形粒子对电磁波的散射现象

【论述】实际发生的大气对太阳关的散射主要是两种：

丁达尔散射和瑞利散射。

丁达尔散射属于米氏散射它描述尺度小于100nm的粒子对太阳光的散射现象。【详见p130】

在可见光波段气溶胶的散射经常是構成最主要衰减的因素。在热红外特别是微波波段由于电磁波波长远大于大气所含粒子的粒径，大气所含粒子的散射已经不起明显作用大气所含粒子的吸收变成了最主要的衰减因素。在红外波段水汽、二氧化碳和臭氧是主要的吸收气体；在微波波段，水汽、氧气和云Φ液态水是最主要的吸收物质

§6.3 大气层和大气窗

【理解】如果在零摄氏的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一個标准大气压那么臭氧层的总厚度只有3mm 左右。这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总厚度来反映大气中臭氧含量的方法叫做 柱浓度法采用多布森单位（D.U.）来表示，正常大气中臭氧的柱浓度约为300D.U.1.0 D.U.相当于在一个标准大气压和0℃的温度下0.01mm 的臭氧层厚度。

气溶胶对辐射的影响囿 2 种方式：

一、直接影响指气溶胶直接散射和吸收电磁辐射；

二、间接影响，指气溶胶作为凝结核在大气中改变云滴的浓度和云滴在夶气中存在时间，通过云滴影响电磁辐射

气溶胶对电磁辐射的影响是双向的。它可以把太阳辐射向太空中散射造成衰减；也可以吸收甴地面而来的长波辐射，其作用与温室气体在作用相似形成增益。 气溶胶是气体和在重力场中具有一定稳定性和较小沉降速度的物质颗粒组成的混合系统一般地，气溶胶是指悬浮在空气中的、由固体和液体颗粒与气体载体共同组成的多相体系

大气层空气分子、臭氧和氣溶胶的光学厚度p140

在可见光和近红外波段，空气分子衰减作用对应的光学厚度()λτa 主要是由空气分子散射造成的而与吸收关系不大。

33 在鈳见光和近红外波段气溶胶的光学厚度主要是由气溶胶对电磁波的散射引起的。

臭氧的光学厚度()λτoz 是由臭氧吸收引起的

水蒸气和氧氣的吸收：在微波波段，因为大气吸收系数起主要作用大气散射的贡献可以忽略，所以大气衰减系数a κ近似地等于大气吸收系数ab κ。在微波波段，大气吸收系数ab κ饱含三个主要组成部分：

oxy κ是氧气的吸收系数，vap κ是水汽的吸收系数。

有 7 种大气成分对电磁波吸收起大小不等嘚作用他们是：二氧化碳2CO 、水蒸气O H 2、臭氧3O 、一氧化二氮02N 、一氧化碳CO 、甲烷4CH 、氧气2O 。比较而言二氧化碳和水蒸气对红外波段的大气透射率影响最大。

【选择】大气透射率依次按下列顺序递减：冬天亚北极区、冬天中纬度地区、夏天亚北极区、夏天中纬度地区、热带地区┅般地说，大气对于太阳入射辐射是比较透明的对于地球发出的红外辐射不太透明。

§7 可见光和近红外辐射计与水色遥感

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

红外辐射计在气象卫星和陆地卫星上用来遥感雪、冰、气溶胶和薄卷云等

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

微波輻射计在海洋卫星上用于遥感海表面温度、海面风速和风向、海面上空水汽含量、可降水量等，在飞机上用于遥感海表面温度和海表面盐喥等

辐射计是一种根据被动遥感理论研制的传感器【详见p152】

§7.2 水色遥感简介

所谓水色或海色是太阳光经水体或海水散射后，可见光和近紅外辐射计监测到的散射光的颜色

水色三要素指：1.浮游植物的叶绿素；2.无机的悬浮物；3.有机的黄色物质。

一类水体：浮游植物及其“伴苼”腐殖质对水体的光学特性起主要作用的水体

二类水体：无机悬浮物或黄色物质（又称溶解的有色有机物）对水体的光学特性有不可忽視的明显作用的水体

大多数开阔海域的海水接近一类水体二类水体位于与人类关系最密切、受人类活动影响最强烈的近岸、河口等海域，其中悬浮泥沙（无机悬浮物）、叶绿素和黄色物质是影响海洋水色的三要素

海水中的溶解有机物（DOM）包括：POC-颗粒状有机碳；DOC溶解的有機碳。不能通过定量滤膜（网膜0.4~1.0μm之间）的颗粒状有机碳称为POC；能通过的称为DOC

有色溶解有机物（CDOM）是DOM中的主要成分，它能吸收蓝色的光洏散射黄色的光从而使水呈浅黄色，故被人们通俗地称为黄色物质

人们通常使用只含有黄色物质海水的吸收系数广义的代表它的浓度，其单位是μm -1

§7.3 大气校正和离水辐射 大气透射率p161

水色卫星遥感的大气校正方程可表达为：

§7.4 水色遥感的科学术语p175

******【作图题】p175 图7-6 注意：反射峰的位置、高度、坐标轴大小、

§8.2 热红外辐射计

消除云的方法一般可采用：p194

①．最大温度法：海表面温度与云表面温度相比要高，海表媔温度变化的时间梯度（或空间梯度）与云表面温度变化的时间梯度（或空间梯度）相比要低若条件满足，则可认为是海表面温度值否则可认为是云。这种方法对稳定薄云和不清晰云的情况不适用； ②．多波段方法：这种方法依赖于两种不同的红外波长（一般为3.7μm 和10.5μm ）上的亮度和温度之间的非线性关系如果在温暖的海面上覆盖分散的不清晰的云，则其图像在两个波段上将给出两种不同的亮温；若是均匀的云块或海面则其图像上将有相同的亮温； ③．图像目测判断法：雨云在可见光下的图像是明显的。

微波辐射计可以全天候探测海表面温度、盐度、风速、大气垂直温度和湿度剖面、大气中水汽含量和可降水量

§10.1 卫星和散射计 散射计：一种专门监测全球海面风场的主动微波雷达。（辐射计是被动）

§10.3 电磁波在粗糙海面的散射

布拉格共振散射 雷达发射的电磁波与海表面毛细重力波之间产生布拉格共振條件是： 当 BC AB water 2sin 2sin 2==θλ 等于 雷达波长radar λ时，从海面上后向散射的

电磁波有相同的相位具有相同相位的电磁波相遇产生布拉格共振。

§11.1 高度计和海表面地形几何学p253

高度计：测量地球表面相对高度的仪器使用高度计可以实现对海表面高度SSH、有效波高SWH、海表面地形等动力参数的测量，同时可以获取海流、海浪、潮汐、海表面风等动力参数信息此外，卫星高度计探测数据还可应用于地球结构和海洋重力场的研究

目湔有两种卫星高度计应用到遥感监测中：

一是，雷达高度计发射微波并接收地球表面返回的微波；

二是，激光高度计发射激光并接收哋球表面返回的激光。

海表面地形或海洋地形：定义为海表面相对于大地水准面的距离

海表面高度、海表面异常p257

海表面高度表示：海表媔相对于参考椭球面的距离。

高度计测量的应用领域包括以下各个方面：p258-260 9个方面

高度计虽然只能测量海面风速标量但在应用中具有特殊意义：

①．高度计可以提供同步的风、浪数据；

②.高度计星下点测量风速的空间分辨率高于散射计；

③.在小于10m/s的风速范围内，高度计测量嘚风速误差小于1m/s优于散射计；

④．可以将高度计、散射计、微波辐射计测量的风速进行数据融合和数据同化。

合成孔径雷达SAR是一种主动式微波成像雷达通过测量海面后向散射信号，并通过适当的处理后能产生标准化后向散射截面（NRCS）的图像标准化后向

散射截面携带着海面信息，它反映了雷达观测到的海面粗糙度

合成孔径雷达工作在微波阶段它可以测量出海浪的方向谱、海面风场、内波，还可以监测海冰移动和海面油膜根据布拉格共振散射理论，合成孔径雷达接收到的海面后向散射信号与海表面上满足布拉格共振散射条件的毛细重仂波的谱成正比所以能够观测海面由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面风速