遥感讲座-1

1ForewordQuestions?21世纪是什么时代？3RelatedAnswers:Information信息Ocean海洋Biology生物……2卫星海洋遥感SATELLITEOCEANREMOTESENSING3I.IntroductionII.OverviewofSomeSatellites/sensorsIII.Applications4预设问题.请根据自己的理解1给遥感下个定义2试简述卫星遥感的一般过程3什么是大气窗口？海洋遥感常用的大气窗口有哪些？4海洋遥感技术和传统观测手段相比具有何种优势5传感器可分哪几种6遥感技术的作用5RemoteSensing遥远的感知遥感Generally泛指各种非接触、远距离的探测技术简介6Strictly现代化信息技术-远距离/高空/外层空间的遥感平台-紫外/可见光/红外/微波等探测仪器（传感器）记录目标的反射/散射能量-信息处理/分析/应用，提取识别遥感目标特征、状态、变化。卫星遥感=太空技术+信息技术+地球科学（物理手段）（数学方法）（地学规律）7大气，云，降水，波浪，风，海流，海洋浮游生物，海冰，海温，油/热污染，赤潮，沿岸带灾害，城市环境/空气污染，陆地利用信息，地表温度，植被生长分布，矿产资源，地理地图，火山活动，冰雪覆盖，水资源，气象预报……8•大面积同步观测机载航空遥感转向星载太空遥感；•多光谱波段观测超越人眼可见光探测限制，延伸了人的感官；•时效性强客观真实、快速反映现象和环境的动态变化•综合性广泛吸收激光、光纤、全息等技术成就，涉及天文、地学、生物等科学领域。遥感探测特点9卫星海洋遥感Oceanremotesensing从卫星平台上观测和研究海洋---------------------------------------------------------------------基本理论：电磁波与海洋/大气的相互作用，海洋/大气辐射传递。学科化：satelliteoceanography优势——与传统海洋学观测比较a.大面积同步测量，较高的空间分辨率;b.动态观测和长期监测;c.实时或准实时性;d.涉及船舶、浮标不易抵达的海区10卫星海洋遥感涉及研究内容物理机制(fundamentaltheory)传感器技术(hardware)反演理论和模型(retrievalmodel)图象处理与信号处理(imageprocessing)卫星数据的海洋学应用(applications)海洋地理信息系统（GIS）11前言：WhatMakesRemoteSensingWork?是什么使得遥感可行？任何物体（温度在绝对零度-273℃以上），均会反射或辐射不同波长的电磁波（包含目标物体的特征）电磁辐射被传感器接收记录12例：目标物与入射辐射相互作用132.遥感的原理、一般过程1)能量源:为目标物照明或者提供电磁能量2)辐射能量与大气相互作用：辐射能量经过大气到达卫星（可能有两次）3)辐射能量与目标物相互作用：与目标、辐射的特征有关。144)传感器记录电磁辐射能量5)数据传输，地面接收6)计算机处理，解译与分析7)应用15电磁波谱：gamma，x-rays长波(包括微波，无线电波).有用:1)Visible可见光,2)Infrared红外,3)Microwave微波16可见光谱段波长范围：0.4-0.7um.紫Violet:0.4-0.446蓝Blue:0.446-0.500绿Green:0.500-0.578黄Yellow:0.578-0.592桔Orange:0.592-0.620红Red:0.620-0.717红外波段波长范围：0.7umto100um（100倍宽）辐射特征：反射红外，0.7umto3.0um.（类似可见光）热红外18微波波段波长范围：1mm-1m.19气溶胶粒子（如烟尘、水汽、花粉等）/气体分子影响入射辐射分布：吸收和散射。吸收：大气分子在某些特定的波段吸收电磁辐射的能量。如：臭氧，二氧化碳，水汽。大气窗口：未受到强烈吸收的波段20大气窗口的位置可见光谱段，近红外和热红外，微波21散射：粒子/大气分子使入射辐射的方向偏离原来传播方向。散射能量分布与波长、粒子或气体的密度、在大气中经过的距离有关。1。瑞利散射：远小于波长的粒子：如氮/氧分子。特点：波长越短，散射越强。蓝天、日落2。米散射：粒子尺度同波长相近：特点：集中在大气下层，前向散射强，影响波长较长辐射。3。非选择散射：粒子尺度远大于波长：水滴，大的沙尘。特点：与波长无关（白云、白雾）。22不同目标的吸收、散射和反射光谱有很大差异。在不同波段测量目标的反射（辐射）能量，建立光谱响应曲线。根据光谱特征，识别不同目标。例：植物叶子；含有叶绿素、悬浮物的水23太阳：便利的能量来源。太阳能量可能被目标反射、或吸收后以热红外的形式重新辐射。被动式：测量反射/再辐射的太阳能量分布。反射：白天；辐射：白天/夜晚（只要能量大到足够被传感器记录下来）。主动式：传感器提供能量，对目标发射信号，探测被目标反射回来的回波信号。自由获取数据。主要用于1）太阳能量不足的波段，如微波；2）希望能够更好的控制辐射的方式，如激光荧光计或者合成孔径雷达24被动式（可见光）自然辐射源•易成像•受云覆盖影响•昼间观测；主动式（微波）人工辐射源•解译成像•不受云影响•昼夜观测2526静止卫星Oldnews：2006年８日，风云二号Ｄ星，西昌发射。静止卫星。特点：静止卫星是指轨道平面与赤道平面重合、轨道周期正好等于地球自转周期（２３小时５６分０４秒），且卫星公转方向与地球自转方向相同，地球同步。气象卫星、通信卫星和广播卫星常用。通常在地球赤道上空35786km公里的轨道上运行，效果不及极轨卫星，但它可以对某一地区进行连续观测27近极地太阳同步轨道卫星瞬时轨道平面与太阳保持固定取向，卫星所经过地点的地方时基本相同，高度低，观测效果好。每次观测可以得到近乎相同的光照条件，有利于资料对比分析。但每天对同一地区只能观测２次。28刈幅swath当卫星旋转时，传感器“看”（观测）到地球的一部分，表面从几十公里到上千公里不等。29II.OverviewofSelectSatellites/sensors卫星/传感器概况30卫星名称（在轨）轨道高度（km）重复周期（d）发射时间NOAA-1583311998Orbview-270521997TOPEX/Poseidon13351992QSCAT80321999TERRA70521999ERS-2785351995RADARSAT798241995Landsat-7705161999SPOT-4822261998Aqua2002…欧/日/印/韩…Platformandorbitinformation31我国海洋卫星运行情况：2002年5月，风云一号FY-1D气象卫星，多通道可见光红外自旋扫描辐射计2004年10月，风云二号04星（即FY-2C星）在轨业务运行。十一五期间，风云二号D星和E星计划发射风云三号/四号，研制中2007年4月11日，海洋一号B卫星正在研制“海洋二号”卫星，2009：海面风场、浪场、海洋重力场、大洋环流和海表温度场进行全面观测。32Glory：anadvancedpolarimetertoincreaseunderstandingofblackcarbonsootandotheraerosolsascausesofclimatechangeaswellastocontinuethemeasurementoftheTotalSolarIrradiance.GOES(GeostationaryOperationalEnvironmentalSatellite)：primarilyprovidelong-rangeweatherforecasting,ensuringthatnon-visibledata,foranyregionoftheEarth,arenomorethansixhoursold.GPM(GlobalPrecipitationManagement)Project:willimproveongoingeffortstopredictclimate,improvetheaccuracyofweatherandprecipitationforecastsandprovideMorefrequentandcompletesamplingoftheEarth'sprecipitation.LDCM(LandsatDataContinuityMission):willensurethecontinuityofLandsatdata.NPP(NPOESSPreparatoryProject)NPPwillprovideatmosphericandseasurfacetemperatures,humiditysounding,landandoceanbiologicalproductivity,andcloudandaerosolproperties.POES(PolarOperationalEnvironmentalSatellite)programbenefitsthatdirectlyenhancethequalityofhumanlifeandprotectionofEarth'senvironmentincludeweatherforecasts,monitoringseverestormmovement,ozonelevelsandanimalmigrationspatternstodetectingforestfires.………………………………与美国的差距是全方位的……………………33紫外、可见光、红外、微波海色遥感：海面上层叶绿素浓度、悬移质浓度、有机溶解物浓度、海水的光学性质、浅海地形、中尺度现象。红外遥感：海表海表温度、海流、中尺度现象。微波遥感：海表海浪、海平面高度、海面风场、海流、内波、浅海地形、重力异常、水下目标、中尺度现象。光在大气/海水中辐射传递热辐射微波辐射布拉格散射Classify遥感传感器分类：电磁波谱臭氧含量ozone34NOAA-15/AVHRR-SSTAdvancedVeryHighResolutionRadiometer高级甚高分辨率辐射计6波段，1公里2001，10，16，Typhoon，中心风力140公里/小时35Infraredremotesensing红外遥感海表温度SSTSea-surface-temperature，最早从卫星上获取的海洋环境参数，目前最为成熟且用户最为广泛的技术(中国风云系列卫星）海洋动力学、海气相互作用、渔业经济、污染监测物理基础：普朗克辐射定律，(温度为T的黑体的辐射能量谱）地球表面平均温度为300K左右，黑体辐射峰值波长在（814）m，大气存在两个窗口，（3~5）m和（8~13）m，11m、12m为海水辐射峰值区。3.7m水汽吸收弱，透射率高。36黑体辐射能量强度随光波波长分布(a)，辐射能量尖峰所对应波长为λ=2.9mm/T。图(b)为接收的太阳辐射以及地球辐射能量强度随着光波波长分布。3738SeaWiFS：Sea-viewingWideField-of-viewSensor宽视场海色传感器Orbview-2Visibleremotesensing可见光遥感海色遥感（叶绿素浓度等）反演生物光学参数、海洋初级生产力和海洋固碳能力，渔业遥感，海洋动力学，污染监测等。39波长(nm)应用方向1402-422黄色物质2433-453叶绿素3480-500色素4500-520叶绿素5545-565色素，光学性质，悬浮物6660-680大气校正，叶绿素7745-785大气校正，气溶胶8845-885大气校正，气溶胶SeaWiFS光谱波段光波可穿透海水之深度(光量衰减为50%之深度)随光波波长变化的情形，非常清的海水趋向于蓝绿色，近岸混浊海水则偏向黄绿色。40以海色传感器为例:接收