衛(wèi)星海洋學(xué)完整版本

衛(wèi)星海洋學(xué)海洋遙感技術(shù)1、選擇填空（20分）2、名詞解釋?zhuān)?個(gè)*2=16分）3、簡(jiǎn)答題（5道，40分）4、計(jì)算題、綜合題。計(jì)算題好像說(shuō)是一道題，分值老師講的不是很清楚，我也聽(tīng)不清楚。一、填空題1、傳感器的掃描方式：交叉軌道掃描，推掃式掃描，混合式掃描，圓錐式掃描等。2、（第四章）1997年美國(guó)發(fā)射的裝載著寬視場(chǎng)海洋觀測(cè)傳感器SeaWiFS的SeaStar衛(wèi)星，SeaStar衛(wèi)星的循環(huán)周期（recurrentperiod）是③，傳感器SeaWiFS完成全球覆蓋的重復(fù)周期為②，每個(gè)重復(fù)周期（repeatperiod）包含29個(gè)軌道周期，每個(gè)軌道周期（orbitperiod）為1.648小時(shí)。在低緯度地區(qū)，SeaWiFS的再訪問(wèn)時(shí)間（revisitperiod）是②；在高緯度地區(qū)，SeaWiFS的再訪問(wèn)時(shí)間（revisitperiod）是①。（選擇：①1天；②2天；③16天；④35天）3、（第八章）MODIS熱紅外通道輻亮度Li通過(guò)__③___與該通道的黑體溫度Ti相聯(lián)系；MODIS熱紅外通道的黑體溫度Ti通過(guò)__④___與海表面溫度相聯(lián)系。（選擇：①基爾霍夫定律，②經(jīng)驗(yàn)公式，③普朗克定律，④瑞利-金斯定律）4、（第九章）平靜海面的微波亮溫T通過(guò)_④+⑤__與海面發(fā)射率e相聯(lián)系，海面發(fā)射率e通過(guò)__①__與菲涅耳反射率ρ相聯(lián)系，菲涅耳反射率ρ通過(guò)__②__與相對(duì)電容率εr相聯(lián)系，相對(duì)電容率εr通過(guò)__③__與海表面溫度和鹽度相聯(lián)系。（選擇：①基爾霍夫定律，②菲涅耳公式，③德拜方程，④瑞利-金斯定律，⑤發(fā)射率定義）5、（第九章）天線的半功率波束寬度與_②_成正比，與_①_成反比。（選擇：①天線的孔徑D，②電磁波的波長(zhǎng)λ，③觀測(cè)的天頂角）6、（第九章）微波輻射計(jì)SSM/I反演風(fēng)速的兩種算法（包括SSM/I-GSW算法和SSM/I-GSWP算法）在風(fēng)速小于15m/s條件下反演精度達(dá)到_①_。（選擇：①2m/s，②1m/s）二、名詞解釋1、衛(wèi)星軌道周期：相鄰兩個(gè)升交點(diǎn)之間的時(shí)間區(qū)間被稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)周期（nodalperiod）或者軌道周期（orbitperiod）。2、一個(gè)“PASS”：最南端與最北端之間的星下點(diǎn)軌跡被稱(chēng)為一個(gè)“PASS”。3、一個(gè)“CYCLE”：衛(wèi)星環(huán)繞地球多圈后回到原來(lái)位置對(duì)應(yīng)的星下軌跡被稱(chēng)為一個(gè)“CYCLE”。4、傳感器再訪問(wèn)時(shí)間（revisittime）指地球上某一地點(diǎn)被衛(wèi)星裝載的傳感器先后兩次觀測(cè)的時(shí)間區(qū)間。5、輻亮度（radiance）L表示沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量，它的定義是)cosdAd/(d),(L2θΩΦ=φθ式中dAcosθ是與波束方向垂直的面積元。輻亮度L的單位是W﹒m-2﹒sr-1。6、光譜輻亮度是指在單位波段或頻率內(nèi)沿輻射方向單位面積和單位立體角的輻射通量，sec]srmWHzsrmW[df/),(dL),,f(L]msrmW[d/),(dL),,(L12112112???=???φθ=φθμ???λφθ=φθλ--------表示輻亮度相對(duì)于頻率或波長(zhǎng)的能量分布。7、輻照度E表示通過(guò)單位面積的輻射通量，它的定義是]mW[dA/dE2-?Φ=。8、朗伯表面：如果一個(gè)物體表面自發(fā)輻射或者反射的電磁波的輻亮度L不是φ和θ的函數(shù)，這樣的表面被稱(chēng)為朗伯表面（Lambersurface）。9、穿透深度是指輻照度衰減為原來(lái)初始值的1/e時(shí)，電磁波經(jīng)過(guò)的距離。10、光學(xué)厚度是指衰減系數(shù)沿傳播路徑的積分，其定義λ=λzzaa0dz)(k)z,(τ。11、光學(xué)質(zhì)量是描述太陽(yáng)光在大氣層內(nèi)沿θ方向的傳播路徑與垂直傳播路徑之比。具體表達(dá)式是θ=θ=cos1secm。12、大氣窗是指大氣透過(guò)率較大的頻段或波段，探測(cè)海面的傳感器的波段必須設(shè)計(jì)在大氣窗口內(nèi)。13、水色三要素是指浮游植物的葉綠素（chlorophyll）、無(wú)機(jī)的懸浮物（inorganicsuspendedmatter）和有機(jī)的黃色物質(zhì)（yellowsubstance或gelbstoff）；水色三要素的種類(lèi)和濃度決定了水體的顏色。14、如果浮游植物及其“伴生”腐殖質(zhì)對(duì)水體的光學(xué)特性起主要作用，則該水體被稱(chēng)為第一類(lèi)水體（CaseIwaters）。15如果無(wú)機(jī)懸浮物（如淺水區(qū)海底沉積物的再次懸浮物和河流帶來(lái)的泥沙）或黃色物質(zhì)（又稱(chēng)溶解的有色有機(jī)物）對(duì)水體的光學(xué)特性有不可忽視的明顯作用，則該水體被稱(chēng)為第二類(lèi)水體（CaseIIwaters）。16、水準(zhǔn)面起伏是指大地水準(zhǔn)面相對(duì)于參考橢球面之間的距離。17、海面地形或海洋地形是指海表面（seasurface）相對(duì)于大地水準(zhǔn)面（geoid）的距離。18、海表面高度是指自由海表面相對(duì)參考橢球面之間的距離。19、海表面異常是指海表面高度與平均海表面高度的偏差。20、有效波高是指所有觀測(cè)波浪中1/3最大波浪的波峰到波谷的平均長(zhǎng)度，對(duì)于遙感，H1/3用來(lái)描述衛(wèi)星高度計(jì)觀測(cè)的海洋涌浪特性。三、簡(jiǎn)答題1、寫(xiě)出普朗克定律的表達(dá)式，解釋公式中出現(xiàn)的每一個(gè)物理量和常數(shù)，并由此推導(dǎo)瑞利—金斯定律。這兩個(gè)定律分別適用于紅外、可見(jiàn)光、微波波段三個(gè)波段中哪些波段的輻亮度計(jì)算？基于量子理論，1900年普朗克提出了輻射定律。該定律定量地描述了黑體自發(fā)輻射的輻亮度（radiance）L（λ），普朗克輻射定律是1)]Tk/(hcexp[1hc2)(Lb52-λλ=λ（1）式中在真空中的光速c=2.998×108m﹒s-1，普朗克常數(shù)（Planck’sconstant）h=6.626×10-34J﹒s，玻爾茲曼常數(shù)kb=1.381×10-23J﹒K-1，黑體溫度T的單位是K。將fλ=c、df=–（c／λ2）dλ以及L（λ）|dλ|=L（f）|df|代入（4-38），可獲得普朗克輻射定律（PlanckRadiationLaw）的另一表達(dá)形式，即1)]Tk/(hfexp[1chf2)f(Lb23-=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)<<1成立。可獲得泰勒公式的一階展開(kāi)式)T/(hf1]Tkhfexp[bbk+?)/(（2）把(1)代入(2)，可獲得瑞利-金斯定律（Rayleigh-JeansLaw）T)c/kf2()f(L2b2?紅外、可見(jiàn)光適用于普朗克定律；微波適用于瑞利-金斯定律。2、簡(jiǎn)要闡述米氏散射和瑞利散射的適用條件。大氣層空氣分子的散射屬于哪一種？氣溶膠散射對(duì)可見(jiàn)光、紅外和微波（例如5.3GHz）波段各屬于哪一種？米氏散射適用于電磁波波長(zhǎng)與粒子周長(zhǎng)之比接近于于1的情況，而瑞利散射適用于電磁波波長(zhǎng)與粒子周長(zhǎng)之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1的情況。大氣層中空氣分子的散射屬于瑞利散射；氣溶膠對(duì)于可見(jiàn)光和紅外屬于米氏散射，而對(duì)于微波屬于瑞利散射。3、在微波波段的輻射傳輸方程（radiativetransferequation）)TTT(ttT)h,(TetT)h,(Tsuncosgal2dus++ρ+ρ+θ+=θ各項(xiàng)和每個(gè)字母代表什么意義？大氣介質(zhì)內(nèi)部的基爾霍夫定律體現(xiàn)在何處？第一項(xiàng)：海表面向上自發(fā)輻射；第二項(xiàng)：大氣向上輻射；第三項(xiàng)：大氣向下輻射經(jīng)海面后向上輻射；最后一項(xiàng)：銀河系噪音、宇宙背景輻射和太陽(yáng)輻射等。式中T(θ,h)是微波輻射計(jì)觀測(cè)的亮溫（brightnesstemperature）；Tu是大氣向上輻射的亮溫；ρ是海面的菲涅耳反射率（Fresnelreflectance）；Tgal和Tcos分別是銀河系噪音（galacticnoise）等效溫度和宇宙黑體輻射（cosmicblackbodyradiation）等效溫度；Tsun是太陽(yáng)表面溫度，t是大氣透過(guò)率。基爾霍夫定律體現(xiàn)在大氣向上輻射上，)t1(TTeTAAAu-==。4、微波輻射計(jì)為什么能遙感測(cè)量海表面溫度和鹽度？要點(diǎn)：a)微波輻射計(jì)屬于被動(dòng)微波遙感傳感器，被動(dòng)微波遙感的關(guān)鍵在于正確理解海面發(fā)射率。b)根據(jù)瑞利-金斯定律，輻亮度在微波波段與海面亮溫（brightnesstemperature）呈線性關(guān)系。在不考慮大氣校正時(shí)，輻射計(jì)探測(cè)到的海面亮溫Tb與（SeaSurfaceTemperature）TS有下列關(guān)系sbeTT=式中e（θ,f,ξ,Ts,Ss,U10,φ）代表粗糙海面發(fā)射率（roughseasurfaceemissivity），它是衛(wèi)星觀測(cè)角θ、微波頻率f、輻射計(jì)極化狀態(tài)ξ、海表面溫度Ts、海表面鹽度Ss、海面10米高處的風(fēng)速U10和風(fēng)向φ的函數(shù)。在微波的高頻波段（C波段、X波段、Ku波段和Ka波段），海面發(fā)射率對(duì)海表面鹽度SS很不敏感；如果已知其它量，可由上述公式反演海表面溫度TS。在1.4GHz的L波段，海面發(fā)射率對(duì)海表面鹽度SS非常敏感，如果已知其它量，可由上述公式反演海表面鹽度。因此微波輻射計(jì)能夠反演海表面溫度TS、海表面鹽度SS和風(fēng)速U10。5、高度計(jì)測(cè)量海面地形原理是什么？要點(diǎn)：1）高度計(jì)軌道到地心的距離是已知的，設(shè)為H；同時(shí)其大地水準(zhǔn)面也是已知的E；2）高度計(jì)到海面距離可以通過(guò)高度計(jì)發(fā)射脈沖到接受后向散射時(shí)間間隔t進(jìn)行計(jì)算h=c*t/2；3）海面地形d是海面到大地水準(zhǔn)面之間的距離，因此，d