1、這只是小生整理的資料，僅作參考第一章緒論1名詞解釋?遙感：在一定距離以外獲取目標的信息，通過對信息的分析研 究來確定目標物的屬性以及目標物之間的相互關系的過程。海洋遙感技術：利用傳感器對海洋進行遠距離非接觸觀測而獲取描述海洋現象的信息技術。主要組成部分是電磁波為載體遙感技術和 聲波為載體遙感技術。2.概念掌握遙感技術所使用的電磁波段主要為紫外、 可見光、紅外和微波等波 段。紫外（0.20.4 m），可見光（0.40.7 m，紅橙黃綠青藍紫）， 紅外（0.71000 m，近中熱遠），微波（0.1100cm）。?遙感的分類（按照遙感方式）主動式：雷達、散射計、高度計、激光雷達等；被動式：照相機、可

2、見光和紅外掃描儀、微波輻射計。氣象衛星分為太陽同步軌道衛星和地球同步或地球靜止軌道衛星。前者在大約800km高空工作，缺點是對某一地區每天只能觀測兩次（紅外和微波傳感器）。后者在大約35000km的高空對地球表面近五 分之一的地區進行氣象觀測，實時將資料送回地面，但不能觀測唯獨 大于55的地區。?衛星海洋遙感的應用：風暴潮災害的衛星遙感監測；巨浪災害的衛星遙感監測；海冰災害的 衛星遙感監測；海嘯災害的衛星遙感監測；海上溢油的衛星遙感監測； 海洋赤潮的衛星遙感監測；海洋變異的衛星遙感監測（海平面上升、 全球變暖、EL-NINO ）。衛星遙感的特征：能夠獲取長時間、大范圍、近實時和近同步監測 資料

3、;全天時、全天候，如微波能夠穿透云層。分類：氣象衛星，海洋衛星和陸地衛星。海洋參數：海表面溫度，海表面鹽度，海平面異常，海流，海表面風，海浪，海洋內波，懸浮物濃度，葉綠素濃度，色素濃度，水色。第二章1名詞解釋?軌道傾角i:衛星軌道平面與赤道平面的夾角（使用i和Q兩個角 可以確定衛星軌道平面的方位）?星下點：衛星在地球表面的投影；星下點軌跡：衛星每繞地球完成一圈公轉在地球表面上形成的一 個不閉合的軌跡。節點：衛星星下點軌跡與此道的交點。?升軌：衛星由南向北方運行降軌：衛星由北向南運行?節點周期（軌道周期）：相鄰兩個升軌點之間的時間間隔?一個PASS:最南端和最北端之間的星下點軌跡， 對應半個節點

4、 周期。?一個“CYCLE”(一個重復周期)：衛星環繞地球多圈后回到原 來位置對應的星下軌跡。精確的循環軌道或回歸軌道：衛星環繞地球多圈后能恰好回到原來 軌道位置的軌道。準循環軌道或準回歸軌道：星環繞地球多圈后不能正好回歸到原來 的軌道位置，但能近似地回歸到原來的軌道位置。重復周期：衛星從某地上空開始運行，經過若干時間的運行后回到 原地上空時所需的時間。? (11)再訪問時間：地球上某一地點被衛星裝載的傳感器先后兩次觀 測的時間區間。? (12)太陽同步極軌軌道：衛星在每天的同一當地時間穿過赤道的軌 道。軌道傾角i t90,這顆衛星就能經過南極和北極地區，也稱為近 極軌軌道。? (13)地球同

5、步軌道：衛星環繞地球角速度的緯向分量 二地球自轉角速 度，軌道傾角i=0的軌道。?圍高度計衛星軌道：為監測衛星與地球之間的距離、海表面地形 等而專門設計衛星軌道，略高于太陽同步軌道。? (15)光學分辨率：根據瑞利判據，能夠使兩個像元恰可分辨的兩個 物體的最小角距離。? (16)微波雷達的分辨率：相鄰兩個盲點的角距離之差。(P79)2.概念掌握（GMT2h:衛星高度，m：衛星質量，R :代表地球半徑,32T = 86164 s （秒）代表GM = 398,600km ?s代表地球引力常數,地球的一個太陽日運行周期 光學分辨率的最小分辨角:o 22 d，空間分辨率：d H 1.22H /D光的波

6、長D望遠鏡物鏡的孔徑H望遠鏡和地球表面的距離 微波雷達的分辨率:0空間分辨率：dH /DD接收天線的長度?三種掃描技術交叉軌道特點；沿軌或推掃式掃描；混合垂直軌道掃描無論是光學裝置還是微波雷達，它們的角分辨率由入/ D唯一確 定；它們的空間分辨率由入、D和r三個參數確定。第三章電磁輻射1名詞解釋?微波：微波也是一種無線電波；在無線電波范圍內，微波的波長最“微小”，所以被稱為微波極化：任何電磁波都可以分解成水平極化和垂直極化兩個部分水平極化的電場與參考平面垂直，垂直極化的電場與參考平面平行一個波束對應著一個立體角微分元。dQ dS sin 9 d 9 dR2?輻射能Q：表示輻射能量的多少，J。輻

7、射通量：單位時間里通過一個面積的能量， W。輻射強度I :點光源在特定方向上單位立體角的輻射通量， W*sr（-1） 輻亮度L （出射輻射）:沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量。亮度B（入射輻射）：沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量，主要被用來描述“亮溫”或“亮度溫度”。光譜輻亮度：代表在單位波段內沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量。輻照度E:表示通過單位面積的輻射通量。光譜輻照度E（入）:輻照度相對于頻率或波長的能量分布。根據能量守恒定律，對于入射的“光譜的”輻照度，我們有：Ei() E r () E a () Et()式中i表示入射，r表示反射，a表示吸收，t表示透射吸收

8、率a（入）反射率r（入）透射率t（入）r()EEia()EaEit()EtEi且有a （）r () t()發射率e（入）：也被稱為一個物體的灰度，以鑒別它距離黑體的靠 近程度。?菲涅耳反射率p：反射的輻亮度與入射的輻亮度之比。（P93）反射率r:反射的輻照度與入射的輻照度之比。?黑體：發射率e等于1的理想輻射體，黑體發射的輻亮度只與 溫度有關。e小于1的為灰體。黑體輻射定律：黑體發射的輻亮度是它的溫度和所輻射的電磁波波長的函數。?亮溫：如果已知海面發射的輻亮度，那么利用普朗克輻射定律 或者瑞利-金斯定律可以計算海表面溫度（SST）。這樣獲得的溫度不 是海水的真實溫度，它被稱為海表面的亮溫。基爾

9、霍夫定律：如果介質處于局部熱力學平衡條件下， 那么它吸收 能量的速率和輻射能量的速率相等。e（ ） a（）另種等價表達：M( ,T) a( )M( ,T)back? （11）普朗克輻射定律：黑體發射的輻亮度是它的溫度和所輻射的電 磁波波長的函數。公式：L( ) 2hc2 exphc；T ) 1將 f 入二 c、df 二-(c/ 入 2) d 入 以及 L (入)|d 入 | 二 L (f) |df|代入，可獲得另一表達形式:L(f)2hf31c2 exphf/(kJ) 1(P97)(12)瑞利-金斯定律：利用普朗克定律將輻照度 E (f) = n L (f)對頻率積分，獲得斯忒藩-玻耳茲曼定律

10、452 k b44EE ( f ) dfr 歹 TT015 c h式中。=5.67*10-8 W m-2 K-4 是常數。一般地，地表物體以地表溫度 T (大約300K)輻射。如果頻率f低 于600GHz,那么不等式hf/(kbT)v df = -(c/ 入 2) d 入 以及 L (入)|d 入 | 二 L (f) |df| 代入式，可獲得另一表達形式:L(f) 2hf3c2 exphf/(kbT)利用普朗克定律公式,將輻照度E(f)=n L (f)對頻率積分，獲得斯忒藩-玻耳茲曼定律式中。=5.67*10-8 W 0E(f)df 咅T4m-2 K-4是常數。T4般地，地表物體以地表溫度 T

11、 (大約300K)輻射。如果頻率f低于 600GHz,那么不等式hf/(kbT)1成立。可獲得泰勒公式的一階展開e)phf/(kbT)1 hf /(kbT)把此式代入普朗克定律公式，可獲得瑞利-金斯定律L(f) (2f 2kb/c2)T? c f ?頻率一般采用GHz作單位，1GHz 103MHz 109Hz波長一般采用nm作單位，1nm 10 3 m 10 9m第四章散射和吸收1名詞解釋?復折射率：n n in n是電磁波從空氣向海水傳播時在海 水的折射率，n表示電磁波在介質內部傳播的衰減程度、怙.jrT- Cg ft1?穿透深度：輻照度在海水中傳播衰減為初始值的1/e所經過的距 離。衰減系

12、數：衰減系數ka()包括吸收系數kab()和散射系數ksc()，它 們分別描述電磁波在傳播中由于介質吸收和散射產生的衰減輕重程 度。?光學深度：衰減系數沿傳播路徑上的積分。漫衰減系數、光束衰減系數：使用不同方法測量的衰減系數可分為漫衰減系數和光束衰減系數。前者是在自然光場下測量獲得；后者在人為設置的“準直光束”光 場條件下測量。?體積散射函數：單位長度、單位立體角內散射的輻射能與入射 的總輻射能之比。 注意：海水的散射主要集中在前向散射，前向散 射占 90%，后向 10%( Pi26)大氣窗：通過大氣的太陽輻射或地球大氣輻射將被大氣中某些氣 體所吸收，這些吸收隨波長的變化很大，在某些波段的吸

13、收很強，而在另一些波段的吸收則很弱，在這些吸收最弱 的波段，太陽輻射和地球大氣輻射可以象光通過窗戶那樣 透過大氣，這些波段稱做大氣窗。大氣窗主要出現在強吸 收帶或線之間。2.概念掌握輻射計探測的輻亮度L La(1 t) tesLs (1 es)(1 aL 輻亮度，La 與大氣溫度相同的黑體輻射，Ls 與海表面溫度相 同的黑體發射的輻亮度，t大氣的透射率，t(1 es)(1 t)LA 到達衛 星輻射計的輻亮度。?米氏散射條件：q (粒子的周長與電磁波波長之比)小于 1的球 形粒子對電磁波的散射。瑞利散射條件：q遠小于1的球形粒子對電磁波的散射。第五章水色遙感與輻射計1名詞解釋?輻射計：一種被動遙

14、感傳感器；根據波段大小的分類一一可見 光和近紅外輻射計、紅外輻射計、熱紅外輻射計、微波輻射計。?水色和海色：水色(water color)或海色(ocean color)是太陽 光經水體或海水散射后，可見光和近紅外輻射計監測到的散射光的顏?水色三要素：浮游植物的葉綠素、無機的懸浮物和有機的黃色 物質。水色三要素的種類和濃度決定了水體的顏色。初級生產力：單位面積（平方米）的海面在單位時間（小時、天、 年）內浮游植物中碳元素的增長量（毫克、克），單位mg?m 2?a 1 意義一初級生產力描述在單位面積海面以下的水柱浮游植物通過光 合作用固定碳的凈速率。?第一類水體：浮游植物及其“伴生”腐殖質對水體

15、的光學特性起主要作用的水體。第二類水體：無機懸浮物（如淺水區海底沉積物的再次懸浮物和河流 帶來的泥沙）或黃色物質（又稱溶解的有色有機物）對水體的光學特 性有不可忽視的明顯作用的水體。?離水輻亮度：被表層海水散射的太陽輻射，不是海水自發輻射， 與海水發射率無關。遙感反射率：太陽光離水輻亮度的標準化形式。Rrs（）的定義:Lw()Ed( ,0 )Lwn ()Fo()Lw （入）是太陽光在海面的離水輻亮度，E d （入，0+）是太陽光在海 面的下行輻照度，Fo（）代表平均日地距離處大氣層外垂直入射的太 陽輻照度。海洋水色的生物光學算法:分析算法；波段比值模型的分析基礎；基于藍綠比值的 SeaWiFS

16、 經驗算法；基于藍綠比值的MODIS經驗算法；基于藍綠比值的CZCS經驗算法 二類水體的水色反演算法：代數法和非線性最優化法；主成分分析法和人工神經網絡方法；經驗算法；葉綠素-a垂向最大值的經驗算法。2.概念掌握?可見光和近紅外輻射計（水色遙感）：遙感海水的葉綠素濃度、 懸浮泥沙濃度、海水漫衰減系數等。紅外輻射計：氣象和陸地衛星上，遙感雪、冰、氣溶膠、薄卷云等。 熱紅外輻射計：主要應用在氣象和海洋衛星上， 遙感海面上空水汽 含量、大氣剖面溫度和濕度、海表面溫度等。微波輻射計：主要應用在海洋衛星上，遙感海表面溫度、海面風速 和風向、海面上空水汽含量、可降水量等。?水色衛星遙感的大氣校正方程L（

17、） Lr（ ） La（ ） T（,山（）t（ , ）Lw（）式中Li（入）代表衛星探測的輻亮度，腳標i代表傳感器第i個通道； LR（入）代表大氣的分子散射的輻亮度，腳標 R是Rayleigh的英文首 字母，大氣分子對所有波段電磁波的散射均屬于瑞利散射；LA（入）代 表氣溶膠散射的輻亮度，腳標 A是氣溶膠的英文首字母；Lr （入）代 表海面的鏡面反射，也稱為太陽耀斑，太陽耀斑應該避免；t（入，B ）是 大氣的漫透射率，T（入,0 ）是大氣的直接透射率，入是傳感器第i個 通道對應的波長；B是衛星天頂角；Lw（入）是離水輻亮度。MODIS的大氣校正方程Li()Lr()La() Lra( )tLw()

18、%c()TLr()式中Li (入)是衛星能探測到的波長為的輻亮度，Lr()是大氣分子瑞 利散射的輻亮度，La()是氣溶膠散射的輻亮度，Lra()是大氣分子和 氣溶膠粒子多次散射的輻亮度，Lw()是離水輻亮度，Lwc()是海浪破 碎生成白冠(white caps)弓I起的輻亮度，Lr (入)是海表面的鏡面反 射，t是大氣的漫透射率，T是直接透射率。輻照度與輻亮度的關系：E( ) L( )cos d離水輻亮度Lw(入,0)與海面下的向上輻亮度的關系是Lw( ,0)(n)2式中Lu (入,0-)代表海面下的向上輻亮度，自變量“0”表示表示剛好處于水表面以下下角標“u”表示向上輻亮度；n是海-氣界面復

19、折射率的實部，它也稱為折射率；在可見光和近紅外波段，n1.33 ;在式子的分母中，(n)2表明光波由海水到大氣傳播時光束立體角的變化能夠帶來輻亮度的變化第六章熱紅外輻射計1名詞解釋（搵唔到）2.概念掌握熱紅外波段對應于300X的地球表面自發輻射的輻亮度最大的波 段。根據普朗克黑體輻射定律，在熱紅外波段輻射計接收到的輻射功 率代表著地球表面的“冷”或者“熱”，因此，地球表面自發輻射最 強的波段被稱為熱紅外波段。與地球反射的可見光相比，熱紅外信號 一般較弱；但是，由于其波長比可見光波長要長，具有較大的繞射能 力和穿透能力，不易受到霧、煙塵和氣溶膠的影響；即使穿過大氣層， 熱紅外遙感也能夠測到比較清

20、晰的圖像。?紅外輻射計在大氣、海洋、陸地環境和資源調查方面的應用日 益廣泛，主要用于探測云層、海水、陸地的表面溫度、葉綠素濃度和 植被構成。與紅外輻射計有關的輻射計一般分作兩類：可見光和近紅外輻射計、熱紅外輻射計。?大氣和海洋的紅外特性：接近黑體輻射的大氣3-4 m、8-9 m、 10-12 m、11 m窗口； 8 m窗口對水汽的改變非常敏感。整層大氣的傳輸方程L(譏日)Lo( i)ti fp(T, J(1 ti)衛星接受到的輻射=經大氣衰減的表面輻射+大氣路徑輻射根據普朗克函數重寫上式，同時假定海面為黑體，fp(Ti, i) fp(Ts, i)ti fp(T, i)(1 ti)可以看出，Ti

21、是T平均、Ts和ti的函數。利用泰勒級數的第一級，對 T的每個通道展開：fp(T4) fp(Ts) *Ts,4(T4 Ts)ti ex3( miV sec )M i 1 ti把上式帶入輻射傳輸方程，整理得到兩通道的方程 ：T4 Ts (T Ts)M4T5 Ts (T Ts)M5SST算法的分裂窗形式Ts T4(T4 T5)(1 t4)/(t4 t5)是從一組海洋上的溫度和濕度無線電探空數據中估算出來。第七章微波輻射計 1概念掌握 ?微波能夠穿透較薄的云層，故星載微波輻射計被稱為全天候衛 星探測器。微波輻射計可以全天候探測海表面溫度、鹽度、風速、大 氣垂直溫度和濕度剖面、大氣中的水汽含量和可降水

22、量。影響微波探測的因素：水汽和氧氣的吸收、海表面的粗糙度、電離層、宇宙背景微波輻射等。衛星觀測方向與垂線的夾角B被稱為衛星的天頂角( ze nith an gle) 或觀測角(view angle)，微波輻射計接收到的海面輻亮度的大小受觀 測角B影響很大。?按測量目的區分，微波輻射計可分為探測儀和成像儀：探測儀主要應用在氣象衛星上，波段多選擇在氧氣和水汽吸收帶和附 近頻率，用于測量大氣垂直溫度和濕度廓線，要求大尺度低分辨率， 通常采用垂直軌道掃描方式；成像儀主要應用在海洋衛星上，波段(C、X、K波段)頻率通常較低，分辨率要求較高，通常采用圓錐形掃描方式。衛星觀測方向與垂線的夾角B被稱為衛星的天

23、頂角( ze nith an gle) 或觀測角(view angle)，微波輻射計接收到的海面輻亮度的大小受觀 測角B影響很大。風向的180度不確定性：海浪在順風方向和逆風方向上的能量分布 完全不一樣。然而，當衛星傳感器沿順風方向或者逆風方向觀測海浪 時，它并不能有效地分辨波浪究竟是沿順風方向或者逆風方向傳播。在遙感監測中，這種現象被稱為風向的180度不確定性，即在逆風方 向(方位角 =0)和順風方向(方位角 =180)時，海表面亮溫Th,v的大小非常接近。因此，風向的180度不確定性也會導致L波 段(f=1.4GHz )微波輻射計對海表面鹽度反演的較大誤差。平靜海面的微波發射率：根據適合兩

24、介質界面處的基爾霍夫定律，海面發射率e與菲涅耳反射率p關系是eH( )1 h()ev( )1 v()式中右下角的“ H”和“V”分別表示水平極化和垂直極化，B是 觀測角。?使用微波輻射計可以遙感海表面溫度、海表面鹽度和海上風速等 物理海洋參數。目前提出的粗糙海面發射率模型包括兩尺度模型和直接發射模型兩類。?輻射計接收到的海面輻射用輻亮度 L表示。根據瑞利-金斯定律， 輻亮度在微波波段與溫度呈線性關系。 在不考慮大氣校正時，輻射計 探測到的海面亮溫Tb與海表面溫度Ts關系為：Tb eTs, e為粗糙海 面發射率。(11)現場測量和粗糙海面亮溫模型的理論計算結果均表明， 粗糙海面的 亮溫不僅是海表

25、面溫度和海表面鹽度的函數， 而且是海面風速和風向 的函數。(12)第八章散射計 1名詞解釋散射計：一種專門監測全球海表面風的主動微波雷達。主要是利用 后相散射系數與方位角之間的關系反演全球風場； 用衛星攜帶的散射 計可獲得全天候、高分辨率的全球海洋近表面風資料。例如：觀測極 地的浮冰和陸地冰。鏡面反射：海表面上許多像鏡子似的小平面對電磁波產生的反射， 這些小平面的尺度應大于被反射的電磁波的波長； 粗糙海面發生的反 射，也稱為鏡點反射。巳31?后向散射：在粗糙表面發生散射中，電磁波所有的入射方向上 的散射統稱為后向散射。2.概念掌握散射計反演風場原理歐空局ERS1/2衛星采用前、中、后三個天線依

26、次探測海洋上同一個25km x 25km的面積元，即同一個面積元被連續探測三次，三個天線 發出的電磁波束在海面的投影與衛星在海面的軌跡分別有45o、90o和135o的夾角。對同一個點元，三個天線探測的入射角也各不相同， 入射角的分布范圍是18。到580。依據反演的算法，每個天線的測量 給出一個方程，三個天線的測量給出的三個方程組成一個方程組。 odB 10log( o)如果0是100, odB就是20分貝；如果0是0.001, odB就 是-30分貝。對于無風平靜海面，入射電磁波將發生鏡面反射，反射特性由菲涅 爾系數確定。隨著風速和海面粗糙度的增加，鏡面反射減小，后向散 射增加fb)| 10.

27、13 KtfftXltlllKat.人4* 人ft人討上I?布喇格共振散射P233布喇格共振條件是radar 2 water sin 或kwater2kradar sin式中k是波數，入是波長，B是入射角，即雷達波束與海面垂線的夾 角。下圖給出了雷達發射的電磁波與海表面毛細重力波之間產生布喇格 共振條件的示意圖當2 waters in 2ABs 2BC，等于雷達波長入radar時，從海面 上后向散射的電磁波有相同的相位(phase,具有相同相位的電磁波 相遇產生布喇格共振。第九章高度計1名詞解釋高度計：高度計是通過向海面發射尖脈沖，并接受返回脈沖信號來 進行觀測，是一種主動遙感傳感器。使用高度

28、計(altimeter)可以實 現對海表面高度SSH、有效波高SWH、海面地形等動力參數的測量， 同時可以獲取海流、海浪、潮汐、海表面風等動力參數信息。高度計觀測的重點在于確定相對大地水準面的海面高度。地形幾何學：包括大地水準面、參考橢球面、大地準面起伏、海面 高度或者海表面地形、海表面高度、海表面異常、海平面、海平面高 度、海平面異常等。參考橢球面：僅在重力和離心力作用下質量均勻的地球形狀。?大地水準面起伏（波動）：大地水準面相對于參考橢球面的距離。?大氣水準面：沒有外力和內部運動時海面的形狀。?海面地形：海表面相對于大地水準面的距離；是由海流、潮汐 和中尺度渦等海水運動和大氣壓變化引起的，

29、幅度的量級為 1m。海表面高度、海表面異常：海表面高度是指海表面相對于參考橢球面的距離；海表面異常是指海表面相對于平均海表面的偏差。?海平面、海平面異常：海平面是指高潮時海表面和低潮時的海 表面之間的中值；海平面異常指海平面相對于平均海平面的高度。2.概念掌握 兩種衛星高度計：雷達高度計；激光高度計；前者發射和接收海面返回的微波，后者發射和接收海面返回的激 光。我國神舟飛船留軌艙攜帶的是激光高度計，國外衛星通常攜帶的 是雷達咼度計。海面地形反映了大氣和海洋現象導致的海面相對于大地水準面的 變化。大地水準面描繪了海洋的穩態部分， 海面地形描述的海面的動 態變化。海面地形包含了穩態和非穩態兩部分。

30、 穩態部分如灣流和黑 潮的平均流；非穩態部分如潮汐、與大氣高度相關的波動、與季節變化有關的海洋冷然變化、行波、流和渦等。高度計測量的距離指衛星與海面之間呃距離,地球等勢面指具有一個確定位勢的地球等勢面。R衛星和海表面之間的距離,c是電磁波的傳播速度， t發射和接收的時間間隔 海面地形另一種計算方法hdS R hge Hhge H hgIIS是衛星到參考橢球面的距離，R是衛星到海表面之間的距離，hg是 大地水準面起伏，H二(S-R)是海表面到參考橢球面的距離，hd(H-hg)是海表面到大地水準面的距離，e是第i個原因產生的誤差。 海面地形hd是包含海洋動力學信息的物理量。海表面高度：海表面高度表

31、示海表面相對于參考橢球面的距離。SSH S R hd hgei海表面異常：海表面高度與平均海表面高度的偏差SSA SSH SSH (hd hg) (hd hg) (e ei)i(hd hd)(e ei)hd hdi式中各物理量的字母之上加一橫杠分別代表在若干年內的平均值?高度計的應用 大洋環流：目前，利用衛星高度計資料推算大洋環流最簡單的方 法是將平均海平面與大地水準面相減， 得出動力高度，再利用地轉方 程，算出大洋環流。 海洋潮汐： 衛星高度計測量海平面高度本身需要進行潮汐修正， 同時，它能夠給出全球大洋的潮高空間分布。 中尺度海洋現象： 中尺度海洋現象包括渦旋、上升流和鋒面等。中尺度現象活

32、動頻繁的區域一般對應較顯著的海平面變化。利用衛星高度計觀測中尺度渦旋，首先計算一條重復軌跡上的平均海平面高度，再計算每次重復數據相對于這一平均高度的斜率， 然后利用地轉 方程算出垂直于軌跡方向的流速，進而計算其動能。 水準面與重力異常：大地測量的基本任務是確定大地水準面與重力 異常。 有效波高：衛星高度計測量的“有效波高”數據主要應用在兩個方 面，一是將其同化到海浪數值預報模式中，提供合理的初始場，并改 進和檢驗預報模式；二是用衛星高度計有效波高數據對全球的或區域 的海浪場進行特征分析，如海況、災害性大波要素和海浪場的時空結 構等。 海面風速：由于海面斜率分布是由海面風速引起的。風速增加，海

33、表面的“均方斜率”隨之增加，使得雷達脈沖的側向散射能量增加， 從而導致高度計后向散射截面。0下降。利用這個原理可以測量海面風速的大小。 海冰：利用雷達高度計能準確地測量冰面高度和冰的體積，因而能 跟蹤陸冰層，測量海上冰蓋的消長，監測海冰的分布和運動。這對全 球海平面和氣候變化的研究是至關重要的。 水深：根據衛星高度計數據可以繪出相對于基準橢球面的平均海平 面等咼線圖。 厄爾尼諾現象：利用星載高度計測量出赤道太平洋海域海面高度的 時間序列，可以分析出其大尺度波動傳播和變化的特征， 對厄爾尼諾 現象的出現和發展進行預報。目前，從海面動力高度反演大洋環流、赤道流、大洋潮汐以及從高 度計回波反演海面風

34、速、 有效波高的反演算法基本定型，由大地水 準面反演海洋重力場的算法也基本定型。全球大地水準面是基礎數 據，不論是民間或軍事上都是重要的，由大地水準面反演得到的海洋 重力場也是地球物理基礎數據，有助于了解海床地質結構例如含油氣 構造等。高度計測量的誤差 軌道：軌道誤差包括在軌道半徑測量上的誤差和在軌跡位置確定上 的誤差，時鐘的誤差也產生與軌道誤差等價的誤差。 坐標系誤差：坐標系誤差是采用多種不同坐標系使用帶來的。 電離層的折射率對電磁波傳播速度影響帶來的誤差。 對流層的折射率對電磁波傳播速度影響帶來的誤差：在對流層內， 大氣折射率對電磁波傳播速度帶來的影響也能帶來誤差。 海浪造成的粗糙海面帶來

35、的電磁波偏差海浪： 造成的粗糙海面也帶 來誤差。 雨吸收帶來的誤差：雨吸收來自海面的電磁波反射，減小了達到衛 星的信號水平。 激光測距儀的跟蹤偏差 極潮汐和逆氣壓等其它因素也產生偏差。第十章合成孔徑雷達合成孔徑雷達：一種主動式微波成像雷達，通過測量海面后向散射 信號的幅值及其時間相位，并通過適當的處理后，能產生標準化后向 散射截面的圖像。S y：由雷達脈沖寬度確定的海面的距離分辨率（單位是 m）S x：由多普勒效應產生的方位分辨率（單位是 m）r:從衛星到探測點的距離（單位是 m）c：電磁波的速度即光速（單位是 m s-1）T：雷達脈沖持續時間（單位是s） r = c t:雷達發出的脈沖寬度（

36、單位是 m）0:雷達波束與垂直方向之間的夾角，即入射角9：雷達波束與衛星飛行方向之間的夾角，即方位角3:方位角分辨率Q：被散射的雷達信號的多普勒頻率（單位是 Hz）D :天線的孔徑對于雷達，由脈沖持續時間T或者等價地說脈沖寬度確定的距離分辨率是cy 2sin由多普勒效應產生的方位分辨率是rx2Xd sin?多普勒效應：波源和觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率和波源發出的頻率會產生差別的現象。方位分辨率：S x:由多普勒效應產生的方位分辨率（單位是m） P292由相對運動所引起的接收頻率與發射頻率之間的“差頻”，通常被稱2w；c w為多普勒頻率。使用Q來表示多普勒頻率（單位是Hz）,則有(3

37、fo) foc w2w f0w 0c（1 -） c由于電磁波的傳播速度c遠大于衛星相對海表面被探測點的運動速度w，在公式（10-14）中w /c 1，所以可忽略不計。所以2w2w 2wf0 cosfo式中入是雷達發射的電磁波波長；是方位角(azimuth angle),即雷 達波束與衛星速度 w之間的夾角；衛星相對海面上探測點的運動速 度w = w cos 由圖10-4顯示的示意圖容易理解這個關系。這里 w是衛星相對于地球的速度，W是衛星相對于海面上探測點的速度。 公式表示了多普勒頻率Q與方位角之間的關系。使用方位角的微分來表示多普勒頻率的微分3Q,有2Wsi n如果我們使用3Q代表多普勒頻率

38、的分辨率， 使用代表方位角分辨率，那么，方位角分辨率可近似表示為2wsin根據離散數據的譜估計理論可知，頻率分辨率由采樣長度決定，頻率 分辨率等于采樣長度的倒數。因此，多普勒頻率的分辨率 |可以通過采樣時間長度ts近似地表示為1 | ts通過舉例可以對公式(10-18)做出物理解釋。例如，如果采樣時間 長度ts = 1秒，即我們只在1秒鐘的時間內采集了數據，那么，可分 辨波動的最大周期是1秒鐘；換句話說，可分辨波動的最小頻率是=1赫茲。因為我們僅僅采集了 1秒鐘的數據，我們不可能分辨出 更長周期的波動，譬如周期為10秒的、頻率為1/10赫茲的波動，因 為采樣時間長度確定了分辨率。將代入到，我們

39、獲得2wtssi n使用XD = wts表示在整個采樣時間ts內衛星移動的距離，則方位 角分辨率變為2Xd sin在推導的最后一步，我們獲得了合成孔徑雷達的方位分辨率，即rx2XDsin式中XD =w ts表示在整個采樣時間ts衛星移動的距離。比較兩個 公式（10-21）和（10-26），我們可以發現 2XDsin 和真實孔徑 D在 各自公式中的作用相同，這等同于通過合成孔徑技術取得了一個比較 大的天線孔徑。合成孔徑技術意味著依據多普勒效應，采用“混頻” 技術產生多普勒頻率，然后運用“低通濾波”技術剔除隨之產生的高 頻成分而只保留多普勒頻率成分。不但這些多普勒頻率的電磁波攜帶 著地球表面粗糙度的信息，而且這些地球表面信息具有比傳統雷達更 高的空間分辨率。所以，這種能夠利用多普勒效應攜帶高分辨率地球 表面信息的雷達被稱為合成孔徑雷達 SAR。S是衛星，B是入射角，線段 SC代表衛星與探測點之間的距離(range),線段AB代表沿雷達波束在地面的投影方向上能夠分辨的 最小距離，我們稱之為距離分辨率(range reso