海洋遥感特点及应用.docx

(一)海洋及海洋遥感的特点

研究全球环境，脱离了占71%的海洋不行，海洋又是人类尚未开发的处女地，因而海洋遥感具有深远意义。海洋主要是由不断运动着的海水组成。大片的海水构成了一个庞大、完整的动力系统，.并有相当的深度。海洋现象具有范围广、幅度大，变化速度快的特点。常规的海上调查是通过穿航线、取样等来完成的。海洋如此辽阔、海洋实地调查无论规模、范围、频度均受到限制。它除了对海上航线及附近地区进行观测外，对其它大部分水域是无能为力的。而海洋遥感却是个最重要的探测手段。

从海洋光学的角度看，给海面辐射的光源有太阳直射光和天空漫射光。它们照射海面后约3.5%被海面直接反射回空中，为海面反射光。它的强度与海面性质有关（如海冰、海面粗糙度等)。其余的光则透射到海中，大部分被海水所吸收，部分被海水中的悬浮粒所散射产生水中散射光，它与海水的混浊度相关。衰减后的水中散射光部分到达海底形成海底反射光。水中反射光的向上部分以及浅海条件下的海底反射光，组成水中光。水中光、海面反射光、天空反射光以及大气散射光共同被空中探测器所接收。其中前两者内包含有水中信息，因而可以通过高空探测水中光和海面光以获得关于浮游生物、浊水污水等的质量和数量信息，以及海面性质的有关信息。

此外，海水对不同电磁波谱段有不同的透明度，即光对海水的穿透能力受海水混浊度的影响很大。光对不同混浊度海水的穿

透能力不同。水体对0.45-0.55微米波长的光的散射最弱，衰减系数最小，穿透能力最强。随着水的混浊度增大，衰减系数增大，穿透能力减弱，最大穿透深度的光谱段也由蓝变绿，所以海水颜色随其混浊度强大而由蓝一绿一黄逐渐过渡。

尽管海水由于叶绿素、浑浊度或表面形态不一而具有不同的波借特征，而且不同波谱段对海水有不同的穿透力，同一波谱段对不同类型的海水有不同的穿透力，但是，海洋的光谱特征差异与陆上地表物体相比要小得多，因而所成的图象反差很低。另外，海洋信息的获取还受到海洋环境的各种干扰因素的影响，如不同太阳入射角、不同观察高度、不同气候条件(云层影响)、不同海面条件(海面粗糙度、波浪及传播方向)、不同底质条件以及水体本身不同的生物、化学、物理因素等。因而，对于海洋遥感来说，除了采用可见光、红外光段外，必须开辟新的电磁波谱段—微波等。

海洋微波辐射取决于两个主要因素。一是海面及一定深度下的复介电常数。它是由表层物质组成及所处热力学温度决定的。海水虽成分复杂(有各种盐类、有机质、悬浮粒等)，但从微波辐射角度，则可以看成是含有Nacl等盐类的导电溶液。其介电常数是海水温度、盐度的函数。因而海洋微波遥感可测得海面温度和含盐度。二是海面至一定深度内的几何形状结构，即海面粗糙度。从这个角度可将海面分为：

平静海面—海面无风或风速很小，可用物理光学理论处理。风浪海面—海面有风浪而成为一个随机起伏的.租糙面。此

时电磁波在界面上产生复杂多变的多次反射和散射。大风浪在海面还形成白泡沫带（含大量气泡和水滴)，因而粗糙海面与平静海面的辐射亮度温度具有明显差异。通过建立辐射亮度温度与海浪谱、海面风速的关系以测定之。

污染海面—一般指石油污染等形成的两层介质。它引起亮度温度的显著差异。

冻结海面—海面有海冰、冰山等。由于冰雪介电常数较水体小，比辐射率大很多，因而可以根据亮度温度反差来确定海冰的位置、范围、结构、含水量、类型、质量和冰龄。

微波共有一定的云层穿透能力。对于云层它比可见光、热红外光段的能量衰减要小得多。

针对上述海洋特点，海洋遥感也需要有它自己独特的研究手段和传感器。归纳起来海洋遥感具备以一下特点:

(1)要有高空和宇宙空间的遥感平台，以进行大面积的同步覆盖。(2)以微波为主。微波可以在各种天气条件下，透过云层获取全天候、全天时的世界海洋信息。此外，海洋微波信息中包含有大量海面温度、海水含盐度以及海面形态结构等信息。

电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感深度的一条新路。遥感不能仅局限于海的表面，而要有一定的深度。海洋遥感从可见光到红外到微波虽都被利用，但仍局限于海表面很薄的一层。利用激光，遥感水层的深度有了扩大。而利用声波遥感则可以克服深度上的局限性，将遥感技术应用范围延伸到海底。

海洋遥感要有其它海洋调查手段和海面实测资料(海洋调查船、浮标、潜水器等海洋常规调查)作参考，方能有效地发挥作用。

海洋系列卫星的应用

海洋卫星系列可以提供大量信息，但因海洋卫星所获取的资料许多未被公开，我们真正可以得到的信息尚有限。这也就在一定程度上限制了它的应用。对于它的应用领域的研究，目前还处于试验阶段。但是，对海洋的开发利用，已是世界十分关注的问题，这将推动着海洋遥感的迅猛发展。下面举几方面的例子说明。

海面温度和水色的研究

利用微波和红外影像的色调差异，可绘制等温线图