第二章 海洋遙感原理與基礎(chǔ) - 海洋遙感

1、2022/10/5海洋遙感The Oceanic Remote Sensing2022/10/5第二章 海洋遙感原理與基礎(chǔ) 與海洋遙感相關(guān)的基本概念 電磁波與海水相互作用機(jī)制 海洋水體波譜特征2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念海面狀況：海面粗糙度狀況，與最大的海面波動高度有關(guān)；深水波：水深大于波長的1/2的波動（水底對波的影響忽略）；淺水波：水深小于波長的1/20的波動（長波）；波高（H）：從波峰到波谷之間的鉛直距離；有效波高（H1/3)：波陣列中全部波段的1/3最高波的波峰到波谷之間高度的平均值；均方根波高（hk）：波在平均海平面上的均方根高度（粗糙度）；1.海洋學(xué)上的專用名

2、詞2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念1.海洋學(xué)上的專用名詞長度（L）：海洋波從一個波峰到另一個波峰的距離；空間波數(shù)（N）：N=2/L；周期（T）：兩個連續(xù)波峰通過一固定點(diǎn)的時間（m）；時間波數(shù)（）： =2/T；風(fēng)區(qū)長度：穩(wěn)定的風(fēng)吹過的水平距離；持續(xù)時間：穩(wěn)定的風(fēng)所維持的時間間隔；2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念充分成長的波浪：在一定的風(fēng)速、足夠的持續(xù)時間和風(fēng)區(qū)長度條件下，海面達(dá)到平衡狀況（即振幅不變）；風(fēng)波：洋面上由局地風(fēng)激起的海洋波系統(tǒng)；重力波：作用在擾動水團(tuán)上的主要恢復(fù)力是重力的波動（L1.73cm）；表面張力波：作用在擾動水團(tuán)上的主要恢復(fù)力是表面張力的波

3、動（L n，因此有：2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（1）復(fù)折射率海水折射率隨溫度和鹽度的變化(波長=0.5893m)一般的，復(fù)折射率隨溫度升高而下降；而隨鹽度增加有所上升。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（2）菲涅耳反射率 菲涅耳反射系數(shù)：描述光滑介質(zhì)表面的反射與入射之間的關(guān)系，即反射電場與入射電場之比。 Fresnel反射公式2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（2）菲涅耳反射率 菲涅耳反射率（反射率）：描述輻射度的界面反射比。若入射角為0（即垂直入射），則

4、：可用于高度計、散射計鏡面反射的計算 注意菲涅耳反射率與漫反射率的區(qū)別：前者定義了界面的反射比；而后者為輻照度的內(nèi)部多個粒子的漫反射。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（2）菲涅耳反射率 適用情況 - 兩均勻的各向同性介質(zhì)之間有一個實(shí)際無限大的平滑邊界； - 入射到邊界上的波為平面波（非球面波）； - 單色或光譜的入射波適用（寬波段要進(jìn)行平均或積分計算）； - 在介質(zhì)中不會發(fā)生多次反射。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（3）復(fù)介電常數(shù) 又稱為相對介電常數(shù)或相對電容率，是描述海面發(fā)射率的一個關(guān)鍵參數(shù)，它是頻

5、率 ，水溫T 和海水鹽度S 的函數(shù)。復(fù)數(shù)定義德拜公式表示常用的介電常數(shù)模型較多，如Klein模型（P37）。與物質(zhì)特性有關(guān)虛部表示能量消耗與衰減程度2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（3）復(fù)介電常數(shù) 復(fù)介電常數(shù)反映水體的電學(xué)性質(zhì)，影響物體對電磁能量的反射（如雷達(dá)圖像上越大，則色調(diào)越淺）。 宏觀上可反映電磁波的輻射、散射、吸收、傳輸?shù)忍匦裕晃⒂^上表明介質(zhì)的化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（3）復(fù)介電常數(shù)小于20Ghz時，海水的虛部大于純水，說明海水中的能量消耗較快；大于20Ghz時，虛部

6、值超過了實(shí)部。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（3）復(fù)介電常數(shù)小于20Ghz時，海水的虛部大于純水，說明海水中的能量消耗較快；大于20Ghz時，虛部值超過了實(shí)部。不同溫度下，純水和海水介電常數(shù)的實(shí)部與虛部隨頻率的變化2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（4）海面粗糙度 判據(jù)與波長和入射角有關(guān) 判據(jù) 修改的瑞利準(zhǔn)則（Peake & Oliver，1971） - 光滑表面滿足： - 中等粗糙表面滿足： - 粗糙表面滿足： 2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（4）海面粗

7、糙度 對海面后向散射系數(shù)的影響 隨粗糙度的增加，雷達(dá)回波強(qiáng)度受入射角的影響程度減弱。 在接近垂直入射時，雷達(dá)回波強(qiáng)度非常強(qiáng)，隨入射角變大，信號變?nèi)酢?022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（4）海面粗糙度 示例粗糙度與波長和入射角的關(guān)系不同波長與入射角情況下，粗糙類型的判斷依據(jù)不同2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（4）海面粗糙度 示例同一粗糙度在不同波段上的粗糙類型2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（5）散射截面與散射系數(shù)a. 散射截面：指散射波的全功率與入射功率密度

8、之比，表示目標(biāo)截獲并散射入射能量的能力。 .后向散射截面：指入射方向上的散射截面，其值大小為散射截面的1/4倍。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（5）散射截面與散射系數(shù)b. 散射系數(shù)：單位截面積上雷達(dá)的反射率或單位照射面積上的雷達(dá)散射截面。 - 后向散射系數(shù)0：入射方向上的目標(biāo)每單位面積上的平均雷達(dá)截面，與目標(biāo)的復(fù)介電常數(shù)、表面粗糙度、雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)等有關(guān)。2022/10/52.1 與海洋遙感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（5）散射截面與散射系數(shù) 影響因素垂直入射時，回波強(qiáng)度（左）和后向散射截面（右）最大2022/10/52.1 與海洋遙

9、感相關(guān)的基本概念2.海洋遙感中常用的基本概念（5）散射截面與散射系數(shù) 影響因素斜坡較平或陡坡入射角較小，回波強(qiáng)度較大2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（1）水氣輻射傳輸模型a. 簡化模型b. a模型細(xì)化c. 考慮多次散射和白浪引起的散射水中物質(zhì)太陽傳感器大氣海表2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（）海洋遙感反射波段非常重要的參量： 離水輻射率：即表層海水散射的太陽輻射，由朗伯余弦定律可知其與衛(wèi)星天頂角無關(guān)。 離水反射率：海水的光譜反射率發(fā)生在水次表面上。平均日地距離處的大

10、氣層外的太陽輻照度2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（2）海洋輻照度模型太陽大氣海表直射輻照度：太陽光經(jīng)大氣衰減后，直接到達(dá)水面的輻射；漫射輻照度：直射光經(jīng)散射后到達(dá)水面的輻射； 不同因素對直射和漫射反射的影響不同。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（2）海洋輻照度模型太陽大氣海表海面上到達(dá)海面的下行輻照度模型2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（2）海洋輻照度模型 a.海面上到達(dá)海面的下行輻照度模型到達(dá)海面的瑞

11、利散射：到達(dá)海面的氣溶膠散射：各種透過率的計算可參考課本72-73.2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（2）海洋輻照度模型太陽大氣海表穿過海面的總下行輻照度模型2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制直射光譜反射率 對于平滑海面對于零度角入射：入射角與折射角之和為90度（入射角53.1度時出現(xiàn)）：與折射率和入射角有關(guān)（2）海洋輻照度模型 b.穿過海面的總下行輻照度模型2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制直射光譜反射率

12、與風(fēng)速和太陽天頂角有關(guān)（Gregg）太陽天頂角小于40度或風(fēng)速小于2m/s：太陽天頂角大于40度且風(fēng)速大于2m/s：（2）海洋輻照度模型 b.穿過海面的總下行輻照度模型2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制漫射光譜反射率 它與太陽天頂角無關(guān)。假定海面比較平滑，且大氣狀況均勻，通常取值6.6%，對于風(fēng)速大于4m/s的粗糙表面，則降為5.7%。（2）海洋輻照度模型 b.穿過海面的總下行輻照度模型2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制泡沫引起的反射率 （Gregg） u4m/s：4m/

13、s u7m/s：與風(fēng)速之間具有如下關(guān)系：u7m/s：a為空氣密度，CD為拖曳系數(shù)（2）海洋輻照度模型 b.穿過海面的總下行輻照度模型2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（2）海洋輻照度模型 b.穿過海面的總下行輻照度模型總反射率 m為漫射輻射與總輻射的比值2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（3）大氣校正目的 從傳感器接收到的輻射率（度）中，將離水輻射率 分離出來。重要性離水輻射率包含了海洋的許多信息，通過它幾乎可以得到所有的海洋水色產(chǎn)品。2022/10/52.2 電磁波與海

14、水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（3）大氣校正 - 過程對水色遙感影響的輻射量分級2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制 和 的計算 （p74） 要達(dá)到5%的離水輻射率的反演精度，要求瑞利散射計算精度達(dá)到1%。（3）大氣校正 - 過程 與到達(dá)海面的散射不同2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制 和 的計算 瑞利散射的計算（3）大氣校正 - 過程 國際上對瑞利散射的精確計算目前均采用查找表方式，但是這些查找表是針對特定遙感器生成的，不能直接用于一個新的水

15、色遙感器。何賢強(qiáng)提出了加倍法和通用的查找表。何賢強(qiáng)等，海洋水色及水溫掃描儀精確瑞利散射計算，光學(xué)學(xué)報，2005.2何賢強(qiáng)等，通用型海洋水色遙感精確瑞利散射查找表，海洋學(xué)報，2006.12022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（3）大氣校正 - 過程 的計算太陽大氣海表2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（3）大氣校正 - 過程大氣透過率的計算（p70-73） - 總透過率等于直接透過率和漫射透過率之和。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNI

16、R)的相互作用機(jī)制（3）大氣校正 - 實(shí)際應(yīng)用中的校正 實(shí)際應(yīng)用中的大氣校正過程常采用近似法（如對模型進(jìn)行合理的簡化）和數(shù)值法（如采用一些同步的大氣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算）。 即使如此，有些參量還是無法精確測量或計算，還需采用別的方法。如：由于氣溶膠的組分和光學(xué)特性的易變性，無法精確測量其散射的影響。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制1.反射波段(VIS-VNIR)的相互作用機(jī)制（3）大氣校正 - 實(shí)際應(yīng)用中的校正舉例 以SeaWIFS（SeaStar）對一類水體探測為例， 設(shè)置了大氣校正通道7（765nm） 和8（865nm）。這二個波段的離水輻射度近似為0。第8波段氣溶膠散射計算n值

17、其它波段氣溶膠散射2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（1）水汽輻射傳輸模型傳感器探測到的輻射為：太陽傳感器大氣海表2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算a. 熱紅外波段的大氣校正 - 傳感器的通道亮溫與海表溫度的差在15K。 - 校正過程是估算大氣上行輻射、下行輻射（路徑輻射）和大氣透過率。 - 實(shí)際校正方法：利用實(shí)測大氣數(shù)據(jù)；創(chuàng)建查找表；利用影像自身估計參數(shù)（如分裂窗方法和Gu提出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系）。2022/10/5. Gu提出的熱紅外波段大氣校正方法2點(diǎn)

18、成像的NOAA-16（05-02-01） 線性關(guān)系的斜率和截距可由成像時刻的大氣參數(shù)計算得出；反之，根據(jù)斜率和截距可以反算出每個通道上的大氣上行輻射和透過率。 2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算b. 海表熱紅外輻射 - 海表熱紅外輻射與海表比輻射率和海表溫度有關(guān)；海表熱輻射發(fā)生在海表以下0.02mm厚的表層內(nèi)（紅外輻射計測量的并不是較深水層的溫度，但它與表層溫度具有一定的關(guān)系）。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算.

19、海表溫度隨深度的變化長江口海水水溫隨深度的變化2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算. 海表溫度的影響因素- 是海水、太陽和大氣相互作用的結(jié)果 太陽照射 水汽和云的輻射 暖空氣的加熱 冷空氣的冷卻 海表蒸發(fā)冷卻 海表本身的熱輻射 風(fēng)對水平溫度的影響2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算. 水面的光譜發(fā)射率e、透過率t、反射率與吸收率a - 根據(jù)基爾霍夫定律，在局部熱平滑的條件下，透射進(jìn)入海面的輻射全部被吸收，被吸收的能量又全

20、部被發(fā)射出去，所以在海氣界面，有如下關(guān)系： 雪、冰與海水在次表面的反射與散射差別較大，前者表現(xiàn)的比較強(qiáng)烈。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(TIR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算c. 大氣對熱紅外輻射傳輸?shù)挠绊?- 熱紅外輻射在大氣中的傳輸，是一種漫射輻射，是在無散射但有吸收又有發(fā)射的介質(zhì)（大氣）中傳輸。 - 大氣對傳輸過程的影響主要發(fā)生在低對流層（9km以下），其中大氣的溫度和水汽含量是最重要的影響因子。2022/10/5大氣溫度垂直廓線 水汽垂直廓線 大氣垂直廓線示例 2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制2. 熱紅外波段(T

21、IR)的相互作用機(jī)制（2）輻射傳輸過程的理解與具體計算d. 長波輻射傳輸方程 可通過分層計算和Pade近似法計算得到大氣的上行、下行輻射。（可參考7880）2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（1）幾個重要概念回顧a. 極化：即電磁波的電場振動方向的變化趨勢。 - 水平極化：電場矢量與入射面垂直； - 垂直極化：電場矢量與入射面平行； 常用的4種極化方式：VV、HH、VH、HV。同向極化或參考極化異向極化或正交極化2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（1）幾個重要概念回顧b. 散射截面：指散射波的全功率與入射功

22、率密度之比，表示目標(biāo)截獲并散射入射能量的能力。c. 散射系數(shù)：單位截面積上雷達(dá)的反射率或單位照射面積上的雷達(dá)散射截面。 - 后向散射系數(shù)0：目標(biāo)在入射方向上單位面積的平均雷達(dá)截面，與目標(biāo)復(fù)介電常數(shù)、表面粗糙度、雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)等有關(guān)。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（2）微波的特性a. 在大氣中的衰減 由于大氣分子的吸收（水分子和氧分子）和散射（主要為水滴，波長較長時可忽略）的影響，微波強(qiáng)度與傳輸距離成指數(shù)關(guān)系衰減。 衰減程度與大氣成分及其物理性質(zhì)、電磁波波長有關(guān)。一般地，波長越短，大氣衰減作用越顯著。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制

23、3. 微波波段的相互作用機(jī)制. 吸收系數(shù)的計算 F為普帶型函數(shù)，吸收系數(shù)與頻率、氣壓、溫度有關(guān)。前者為共振吸收（在波段22.235GHz處的吸收），后者為剩余吸收。對水汽吸收的影響除頻率外，主要取決于水汽含量 。非降水云（直徑小于100um）可忽略散射氧氣水汽云滴2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（2）微波的特性b. 微波的輻射- 遵循瑞利-金斯定律 海水微波發(fā)射率是觀測天頂角、輻射計頻率v（成正比），輻射計極化方式、海面真實(shí)溫度、海面鹽度（波長小于8cm時與其成正比）、海面風(fēng)速和風(fēng)向的函數(shù)。發(fā)射率與散射系數(shù)之間的關(guān)系：Tb=e*Ts2022/10/

24、52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（2）微波的特性c. 微波的表面散射- 發(fā)生在海-氣分界面上的散射，強(qiáng)度與介質(zhì)表面復(fù)介電常數(shù)成正比，散射角特性由粗糙度決定。d. 微波的體散射 - 發(fā)生在介質(zhì)內(nèi)部的散射。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（3） 微波（被動）水汽輻射傳輸方程天線大氣海表為大氣頂部的微波輻射，由太陽輻射、銀河噪聲、宇宙背景輻射組成。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制1. 傳輸方程的計算與校正2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)

25、制2. 微分散射系數(shù)的計算單一表面模型：把海面看作由一些小面組成，小面會產(chǎn)生鏡面反射，而且海面的斜率近似高斯分布。Stogryn：參數(shù)的具體計算方法可參考教材52-53。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制2. 微分散射系數(shù)的計算組合（粗糙）表面模型：即把海表看成一種雙尺度的隨機(jī)粗糙面。海面的微分散射系數(shù)可分解為有泡沫和無泡沫覆蓋兩個部分。參數(shù)的具體計算方法可參考教材p53-56。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型 對于雷達(dá)波與海面的相互作用機(jī)制，可采用組合模型（二尺度模型）來近似描

26、述。 即入射角較小時，鏡面散射占主導(dǎo)，即雷達(dá)接收的能量來自于海面上成一直線的鏡面狀小面散射的雷達(dá)波；入射角較大時，Bragg散射占主導(dǎo)，產(chǎn)生共振散射。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型a. 鏡面散射模型- 適用于雷達(dá)波近似于垂直入射或海浪斜面垂直方向附近的小入射角范圍的情況；b. Bragg共振模型- 用于描述入射角較大時，海面的小擾動模型；c.組合表面模型（二尺度模型）- 前兩者模型的疊加，根據(jù)入射角的大小，決定哪種模型起主導(dǎo)作用。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的

27、海面散射模型- a. 鏡面散射模型 稍粗糙的海表可看作一系列的小平面元2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型- a. 鏡面散射模型 可采用正切平面近似法來計算0（具體可采用物理光學(xué)和幾何光學(xué)法） 。是x方向斜率和y方向斜率的聯(lián)合概率密度函數(shù)，與風(fēng)向、波浪在逆風(fēng)和測風(fēng)方向的均方根斜率有關(guān)，具體計算方法可參考p60-61。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型- b. Bragg共振模型 首先將隨機(jī)表面分解成一系列傅立葉分量譜分量，然后假設(shè)后向散射回波主要由這些分量表

28、面造成，它們構(gòu)成了入射波的Bragg諧振 。 滿足條件： 即兩個連續(xù)波峰回波信號的相位差為360度，產(chǎn)生Bragg共振。為海上波浪的波長。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型- b. Bragg共振模型一階近似條件下的后向散射系數(shù)具體計算過程（Wright）p62：Ke為雷達(dá)波數(shù)2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型- c.二尺度模型 二尺度粗糙表面：小的不規(guī)則的短波長波紋疊加在較長、較大的波浪上（即大起伏波浪） 。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用

29、機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型- c.二尺度模型 計算方法1：小區(qū)域的Bragg散射利用局部的小波浪場和表面的局部定向進(jìn)行計算；再根據(jù)表面斜率的概率密度分布函數(shù)，計算散射在整個區(qū)域上的積分。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制3. 微波波段的相互作用機(jī)制（4）雷達(dá)波的海面散射模型- c.二尺度模型 計算方法2：對二尺度模型進(jìn)行分解，即總的雷達(dá)散射截面由傾斜的Bragg散射貢獻(xiàn)和鏡面散射貢獻(xiàn)組成。此時，根據(jù)入射角度的大小，即可判斷哪種模型起主導(dǎo)作用。具體見教材p64。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制. 總結(jié) 可見光與近紅外（反射）波段的

30、相互作用機(jī)制 （1）理解并掌握反射波段的水氣輻射傳輸模型，通過模型了解離水輻射率的重要性； （2）理解海洋輻照度模型； （3）了解并掌握實(shí)際應(yīng)用中采用近紅外波段進(jìn)行大氣校正的方法過程。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制. 總結(jié) 熱紅外（輻射）波段的相互作用機(jī)制 （1）了解并掌握輻射波段的水氣輻射傳輸模型； （2）了解大氣對熱紅外輻射傳輸?shù)挠绊懞突趫D像的大氣校正方法； （3）了解對海表溫度產(chǎn)生影響的因素。2022/10/52.2 電磁波與海水相互作用機(jī)制. 總結(jié) 微波波段的相互作用機(jī)制 （1）掌握幾個重要的概念； （2）理解（被動）微波波段的水氣輻射傳輸模型，并了解微分散射系數(shù)

31、（單一表面和組合表面）的計算。 （3）了解雷達(dá)波的海面散射模型（鏡面散射模型、Bragg共振散射模型和二尺度模型。2022/10/52.3 海洋水體波譜特征 海水的光學(xué)特性有：表觀光學(xué)性質(zhì)和固有光學(xué)性質(zhì)。 表觀光學(xué)性質(zhì)由光場和水中的成分而定，而固有光學(xué)性質(zhì)與光場無關(guān)，只與水中成分分布及其光學(xué)特性有關(guān)。 表征海水表觀光學(xué)性質(zhì)的表觀光學(xué)量包括：向下輻照度、向上輻照度、輻亮度、離水輻亮度、遙感反射率、輻照度比等，以及這些量的衰減系數(shù)。 表征海水固有光學(xué)性質(zhì)的固有光學(xué)量包括：吸收系數(shù)；散射系數(shù)；體積散射函數(shù)等。2022/10/52.3 海洋水體波譜特征1. 正常海水的反射波譜特征正常海水的反射光譜曲線

32、2022/10/52.3 海洋水體波譜特征1.正常海水的反射波譜特征 對于清潔的海水樣本，即低TSS和低葉綠素a，而且低浮游植物生物量，則遙感反射率光譜曲線僅有1個位于560nm左右的反射峰，該反射峰坐落在綠光區(qū)域。2022/10/52.3 海洋水體波譜特征1.不同因素對海水反射波譜特征的影響-TSS 當(dāng)TSS 濃度增加，葉綠素a濃度仍保持低水平時，光譜曲線的形狀是一致的，但是遙感反射率在紅光和近紅外區(qū)域有所增加。2022/10/52.3 海洋水體波譜特征 對于葉綠素a濃度高的水體，位于560nm的反射峰變窄，但在667nm處產(chǎn)生吸收峰，而且吸收深度隨葉綠素濃度的增加而遞增。2.不同因素對海水反射波譜特征的影響-葉綠素a2022/10/52.3 海洋水體波譜特征2.不同因素對海水反射波譜特征的影響-葉綠素2022/10/52.3 海洋水體波譜特征3.不同因素對海水反射波譜特征的影響-懸浮泥沙2022/10/52.3 海洋水體波譜特征3.不同因素對海水反射波譜特征的影響-懸浮泥沙2022/10/52.3 海洋水體波譜特征歸一化的高光譜反射率4.不同因素對海水反射波譜特征的影響-赤潮 兩條曲線形狀的根本不同在于赤潮水體的光譜曲線在700nm左右存在反射峰。2022/10/52.3 海洋水體波譜特征5.不同因素對海水反射波譜特征的影響-赤潮 赤潮水