海洋遙感導論（第二版）

《海洋遙感導論（第二版）》是2022年電子工業出版社出版圖書。

基本介紹

• 中文名：海洋遙感導論（第二版）
• 作者：李庶中 等 
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2022年1月1日
• 頁數：388 頁
• 定價：199 元 
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787121424502

內容簡介

本書論述了海洋遙感技術的基礎理論和專業知識，主要內容包括海洋表面性質、電磁理論、可見光和紅外譜段遙感、被動微波遙感、主動微波遙感、重力場和海面鹽度觀測以及海冰、極地冰蓋觀測等與海洋遙感相關的知識，並詳細介紹了大氣特性、海洋/大氣界面等基礎理論和可見光海洋水色反演、紅外海面溫度反演、海面與大氣被動微波反演等技術。本書內容系統覆蓋了海洋遙感的理論與方法，內容全面完整，列舉了許多研究實例，並回顧了1975―2013年間衛星海洋學的發展，描繪了未來的衛星發展計畫。本書可作為高等院校海洋遙感領域的高年級本科生和研究生參考教材，也可作為相關專業工程技術人員的參考書。

圖書目錄

第1章 緒論 1

1．1 引言 1

1．2 遙感的定義 2

1．3 衛星軌道 3

1．3．1 衛星軌道及其套用 3

1．3．2 衛星空間環境：太陽風暴、輻射壓、南大西洋異常、重力擾動、空間碎片、死亡軌道

和射頻干擾（RFI） 6

1．4 地球同步軌道衛星 8

1．5 太陽同步軌道衛星 9

1．6 成像技術 11

1．6．1 地球表面觀測幾何原理 11

1．6．2 交軌或擺掃式掃瞄器 11

1．6．3 沿軌或推掃式掃瞄器 13

1．6．4 混合式交軌掃瞄器 14

1．6．5 解析度 15

1．7 數據處理級別、存檔、記錄和處理 16

1．7．1 衛星影像數據的處理級別 16

1．7．2 數據存檔 17

1．7．3 數據記錄的格式類型 17

1．7．4 數據處理和存檔中心 18

1．8 過去、現在和將來的衛星計畫 18

1．8．1 美國的海洋衛星計畫 19

1．8．2 其他衛星計畫和衛星星座 20

1．8．3 2015年以前的衛星計畫 21

第2章 海洋表面現象 25

2．1 引言 25

2．2 海洋表面的風和浪 25

2．2．1 波剖面隨振幅的變化 27

2．2．2 波浪破碎、能量吸收和泡沫特性 28

2．2．3 均方根振幅和有效波高 31

2．2．4 海浪斜率 32

2．2．5 表面油膜 32

2．3 洋流、地轉流和海面高度 32

2．4 海冰 35

第3章 電磁輻射 38

3．1 引言 38

3．2 電磁輻射的描述 38

3．2．1 電磁波譜段的劃分 39

3．2．2 色散關係和折射係數 40

3．2．3 極化和斯托克斯參數 42

3．2．4 立體幾何回顧 43

3．3 描述電磁輻射的方法 44

3．3．1 朗伯面 46

3．3．2 光譜特性 47

3．4 理想發射體的輻射 47

3．4．1 普朗克方程的特性 48

3．4．2 普朗克方程的頻率形式 49

3．4．3 普朗克方程的一些極限形式 49

3．4．4 熱發射 50

3．4．5 基爾霍夫定律 50

3．5 理想儀器 51

3．5．1 瑞利準則 52

3．5．2 簡單望遠鏡 52

3．5．3 斜視觀測儀器 54

3．5．4 有限頻寬儀器和噪聲處理 55

第4章 大氣特性與輻射傳輸 57

4．1 引言 57

4．2 大氣成分 57

4．2．1 大氣中的水 59

4．2．2 雲 59

4．2．3 氣溶膠 60

4．2．4 臭氧 61

4．2．5 電離層自由電子 62

4．3 分子吸收與發射特性 62

4．3．1 分子消光 63

4．3．2 光學厚度與透過率 64

4．3．3 發射特性 65

4．4 散射 65

4．4．1 各向同性散射與散射相函式 66

4．4．2 瑞利散射和氣溶膠散射 67

4．4．3 分子散射或瑞利散射 67

4．4．4 氣溶膠散射或米氏散射 69

4．5 大氣衰減 69

4．6 在理想儀器中的套用 73

4．7 輻射傳輸方程 74

4．7．1 熱發射源項 74

4．7．2 散射源項 74

4．7．3 輻射傳輸方程的一般形式 76

4．8 特定條件下輻射傳輸方程的解 76

4．8．1 以吸收-發射為主的情形 77

4．8．2 單次散射近似 78

4．8．3 氣溶膠單次散射 80

4．9 漫射透過率和天空光 80

4．9．1 漫射透過率 80

4．9．2 天空光 81

第5章 海-氣界面的反射、透射和吸收 82

5．1 引言 82

5．2 海-氣界面 83

5．2．1 散射的一般考慮 84

5．2．2 鏡面反射與透射 85

5．2．3 毛細波表面的反射 86

5．3 穿過界面的透射 88

5．3．1 界面上下的入射輻射 88

5．3．2 折射收斂與發散 90

5．4 海水的吸收和散射特性 91

5．4．1 清潔海水的光學特性 92

5．4．2 輻照度反射率 94

5．4．3 離水輻亮度 95

5．4．4 兩種遙感反射率 96

5．4．5 漫衰減係數 97

5．5 泡沫反射 97

第6章 海洋水色 99

6．1 引言 99

6．2 浮游植物、顆粒物和溶解物的吸收和散射特性 101

6．2．1 吸收光譜特性 102

6．2．2 散射特性 105

6．3 海洋水色衛星載荷 107

6．4 SeaWiFS、MODIS、VIlRS載荷特點和定標方法 110

6．4．1 SeaWiFS 111

6．4．2 SeaWiFS定標 112

6．4．3 MODIS 113

6．4．4 VIIRS 115

6．5 大氣糾正和離水輻亮度反演 116

6．5．1 對總輻亮度的貢獻 116

6．5．2 氣溶膠程輻射的確定 120

6．5．3 CZCS大氣校正算法 123

6．6 海表驗證數據集與替代定標 123

6．6．1 海表驗證數據集 124

6．6．2 替代定標 124

6．7 葉綠素反射率與螢光 126

6．7．1 反射率 126

6．7．2 螢光 127

6．8 經驗算法、半解析算法與生物地球化學算法 127

6．8．1 NASA歸檔數據 128

6．8．2 生物光學經驗算法 128

6．8．3 Garver-Siegel-Maritorena（GSM）半解析算法 135

6．8．4 NASA海洋生物地球化學模式（NOBM） 138

6．9 PACE計畫 140

第7章 紅外遙感海表面溫度 143

7．1 引言 143

7．2 什麼是SST 145

7．3 AVHRR、MODIS和VIIRS用於SST反演的波段特徵 148

7．3．1 AVHRR、MODIS和VIIRS熱紅外波段 148

7．3．2 AVHRR數據形式 149

7．4 大氣和海洋的紅外特性 150

7．4．1 熱紅外波段的發射和反射 150

7．4．2 太陽輻射反射的貢獻率 152

7．5 SST算法 153

7．5．1 背景知識 154

7．5．2 AVHRR業務化SST算法 156

7．5．3 Pathfinder、MODIS和VIIRS算法 157

7．5．4 SST匹配數據集 158

7．5．5 Reynolds和OSTIA SST數據集 161

7．5．6 先進沿軌掃描輻射計（AATSR） 162

7．6 雲檢測和掩模算法 163

7．6．1 雲檢測算法的基礎知識 164

7．6．2 海洋先進晴空處理器（ACSPO）業務化算法 165

7．6．3 MODIS和VIIRS的雲檢測算法 167

7．7 數據的誤差和偏差 168

7．7．1 SST數據誤差分析 168

7．7．2 火山灰和沙塵暴的影響 169

7．8 其他GHRSST數據集和融合產品 170

7．8．1 數據產品和存檔 170

7．8．2 GHRSST多源數據產品集（GMPE） 171

7．9 圖解與實例 171

7．9．1 AVHRR圖像分析 171

7．9．2 全球MODIS SST圖像分析 173

7．9．3 從厄爾尼諾到拉尼娜的演變 173

第8章 微波成像儀簡介 175

8．1 引言 175

8．2 常規天線特性 176

8．2．1 功率方向圖 177

8．2．2 與功率方向圖有關的立體角 178

8．2．3 增益 179

8．3 天線對表面輻射的觀測 179

8．4 圓錐掃瞄器和表面發射率 181

8．5 天線方向圖校正（APC） 182

8．6 被動微波成像儀 184

8．6．1 多通道微波掃描輻射計（SMMR） 185

8．6．2 專用感測器/微波成像儀（SSM/I） 186

8．6．3 TRMM微波成像儀（TMI）和GPM微波成像儀（GMI） 188

8．6．4 先進微波掃描輻射計EOS（AMSR-E）及其後續者AMSR2 189

8．6．5 WindSat輻射計 191

第9章 大氣和海洋表面的被動微波觀測 193

9．1 引言 193

9．2 微波的大氣吸收和透射 193

9．2．1 大氣中氧氣和水汽的吸收特性 194

9．2．2 氧氣和水汽對大氣透射率的貢獻 195

9．2．3 水滴的透射率 196

9．3 微波輻射傳輸 198

9．3．1 輻射傳輸方程 198

9．3．2 太陽的影響 199

9．3．3 射頻干擾（RFI） 200

9．3．4 法拉第旋轉 201

9．3．5 反演的參量 202

9．4 表面波和泡沫對發射率的影響 202

9．4．1 海浪對發射率的貢獻 203

9．4．2 無泡沫風生粗糙海面的方位向平均發射率 204

9．4．3 泡沫對發射率的貢獻 205

9．4．4 方位角與垂直極化發射率和水平極化發射率的關係 207

9．4．5 4個斯托克斯參數與方位角的關係 209

9．5 溫度和鹽度 212

9．6 開闊海域算法 214

9．6．1 開闊海域算法的細節 214

9．6．2 SSMI算法 214

9．6．3 TMI、AMSR-E、AMSR2和WindSat算法 216

9．7 WindSat風速和風向反演 219

9．8 海冰算法 222

第10章 雷達 229

10．1 引言 229

10．2　雷達方程 229

10．2．1　點目標和面目標的雷達後向散射 230

10．2．2　極化 232

10．2．3　海洋和大氣對雷達回波信號的影響 232

10．3　視場內σ0的確定 233

10．4　距離分辨 234

10．4．1　線性調頻信號 236

10．4．2　脈衝重複頻率 236

10．5　都卜勒分辨 237

10．5．1　與觀測角有關的都卜勒頻移 237

10．5．2　都卜勒解析度 240

10．5．3　地球的自轉 240

10．6 海洋的後向散射 241

10．6．1　鏡面和角反射 241

10．6．2　兩種類型的海洋後向散射 241

10．6．3　機載觀測試驗 243

第11章　散射計 246

11．1　引言 246

11．2　背景 247

11．3　散射計風速反演 250

11．3．1　地球物理模式函式 251

11．3．2　用模式函式反演風速矢量 253

11．4　NSCAT散射計 254

11．5　AMI和ASCAT散射計 256

11．5．1　先進微波儀器（AMI） 256

11．5．2　METOP衛星搭載的高級散射計（ASCAT） 257

11．6　旋轉波束散射計 258

11．6．1　SeaWinds散射計 258

11．6．2　內定標和噪聲去除 261

11．6．3　大氣透射率和降雨 262

11．6．4　風速和風向的反演精度 262

11．7 不同散射計的優缺點 264

11．8　ISS-RapidScat散射計 265

11．9　交叉定標的多平颱風場 266

11．10 套用與實例 267

11．10．1　QuikSCAT觀測大氣鋒面 267

11．10．2　半球風場 268

11．10．3 特萬特佩克灣 269

11．10．4　極地冰研究 269

第12章 雷達高度計 271

12．1　引言 271

12．2 地球的形狀 272

12．3　衛星高度計的發展歷程 275

12．4　TOPEX/POSEIDON高度計 276

12．4．1　TOPEX/POSEIDON高度計軌道 276

12．4．2　TOPEX微波輻射計（TMR） 278

12．4．3　電離層 279

12．4．4　精密定軌（POD） 279

12．4．5 海上定標 281

12．5 JASON-1和JASON-2 283

12．5．1 JASON-1 283

12．5．2 JASON-2 283

12．5．3　在軌定標驗證階段 284

12．6 高度計脈衝與平坦海面的相互作用 284

12．6．1　可變指向角對測高的影響 284

12．6．2　脈衝有限覆蓋區域 285

12．6．3　脈衝傳播時間的確定 287

12．7 波浪對高度計回波的影響 288

12．7．1 小尺度粗糙度和風速U的確定 288

12．7．2　自動增益控制（AGC）和脈衝平均 288

12．7．3 涌浪的影響 289

12．8　海面高度反演中的誤差分析 291

12．8．1　高度計儀器噪聲 291

12．8．2　大氣誤差源 291

12．8．3　海況偏差 291

12．8．4 軌道誤差 292

12．8．5 小結和誤差討論 292

12．8．6 環境誤差源 293

12．9 套用與實例 294

12．9．1　大尺度的地轉流 294

12．9．2　海面高度的季節變化 295

12．9．3 20年全球海平面變化趨勢 297

12．9．4　渦流的西向傳播 298

第13章 成像雷達 300

13．1 引言 300

13．2　背景知識 301

13．2．1　概述 301

13．2．2　解析度和像元尺寸 302

13．2．3　極化 303

13．2．4　干涉雷達 303

13．2．5 過去、現在和將來的SAR衛星 305

13．3 SLR解析度 306

13．4 SAR如何達到它的解析度 306

13．4．1　由都卜勒波束銳化推導SAR的解析度 307

13．4．2　PRF的限制 308

13．4．3　信噪比限制 310

13．4．4　斑點噪聲 310

13．4．5　輻射平衡 310

13．4．6　距離走動 310

13．5 RADARSAT-2 SAR衛星 311

13．5．1　成像模式 313

13．5．2　數據的存儲和下傳 315

13．6　其他運行的SAR衛星 316

13．6．1　先進合成孔徑雷達（ASAR） 316

13．6．2 ALOS PALSAR 316

13．6．3 Sentinel-1A與Sentinel-1B 316

13．7 套用與實例 317

13．7．1　開闊海域 317

13．7．2　海冰 321

第14章　其他衛星任務：重力場測量任務、ICESat-1/2、CryoSat-2、SMOS和

Aquarius/SAC-D 326

14．1　引言 326

14．2　重力場測量任務 326

14．2．1　挑戰小衛星載荷任務（CHAMP） 327

14．2．2　重力恢復與氣候試驗任務（GRACE） 327

14．2．3　重力場與穩態海洋環流探測器（GOCE） 329

14．3　ICESat-1、ICESat-2和CryoSat-2任務 330

14．3．1　ICESat-1 330

14．3．2　ICESat-2 331

14．3．3　ICESat-1的觀測結果 332

14．3．4　CryoSat-2 335

14．4　SMOS和Aquarius/SAC-D 336

14．4．1　土壤濕度與海洋鹽度（SMOS） 337

14．4．2　Aquarius/SAC-D 337

參考文獻 341