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海洋遥感导论（第二版）

作者: [美] Seelye Martin(希利·马丁

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2022-01

版次: 1

ISBN: 9787121424502

定价: 199.00

装帧: 其他

页数: 388页

分类: 自然科学

4人买过

本书论述了海洋遥感技术的基础理论和专业知识，主要内容包括海洋表面性质、电磁理论、可见光和红外谱段遥感、被动微波遥感、主动微波遥感、重力场和海面盐度观测以及海冰、极地冰盖观测等与海洋遥感相关的知识，并详细介绍了大气特性、海洋/大气界面等基础理论和可见光海洋水色反演、红外海面温度反演、海面与大气被动微波反演等技术。本书内容系统覆盖了海洋遥感的理论与方法，内容全面完整，列举了许多研究实例，并回顾了1975—2013年间卫星海洋学的发展，描绘了未来的卫星发展计划。本书可作为高等院校海洋遥感领域的高年级本科生和研究生参考教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。 Swwlye Martin（希利·马丁），1967年在美国约翰斯霍普金斯大学获得工程力学士，随后两年在麻省理工大学气象系担任研究助理，1969年开始在华盛顿大学海洋学院工作。现任该学院物理海洋学教授。1987年开始讲授海洋遥感课程，1979年丌始潜心于被动微波遥感、可见光和红外和雷达等测冰技术的研究。

李庶中，高级工程师，长期从事雷达与导航方面的科研工作，海用雷达装备论证与技术研究工作等。主持和参与完成多项海用雷达论证研究课题，获得国家发明专利多项。翻译出版包括《雷达与APAR手册》（第3版）在内的雷达专业相关书籍和教材等。第1章  绪论1

1.1  引言1

1.2  遥感的定义2

1.3  卫星轨道3

1.3.1  卫星轨道及其应用3

1.3.2  卫星空间环境：太阳风暴、辐射压、南大西洋异常、重力扰动、空间碎片、死亡轨道

      和射频干扰（RFI）6

1.4  地球同步轨道卫星8

1.5  太阳同步轨道卫星9

1.6  成像技术11

1.6.1  地球表面观测几何原理11

1.6.2  交轨或摆扫式扫描仪11

1.6.3  沿轨或推扫式扫描仪13

1.6.4  混合式交轨扫描仪14

1.6.5  分辨率15

1.7  数据处理级别、存档、记录和处理16

1.7.1  卫星影像数据的处理级别16

1.7.2  数据存档17

1.7.3  数据记录的格式类型17

1.7.4  数据处理和存档中心18

1.8  过去、现在和将来的卫星计划18

1.8.1  美国的海洋卫星计划19

1.8.2  其他卫星计划和卫星星座20

1.8.3  2015年以前的卫星计划21

第2章  海洋表面现象25

2.1  引言25

2.2  海洋表面的风和浪25

2.2.1  波剖面随振幅的变化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、地转流和海面高度32

2.4  海冰35

第3章  电磁辐射38

3.1  引言38

3.2  电磁辐射的描述38

3.2.1  电磁波谱段的划分39

3.2.2  色散关系和折射系数40

3.2.3  极化和斯托克斯参数42

3.2.4  立体几何回顾43

3.3  描述电磁辐射的方法44

3.3.1  朗伯面46

3.3.2  光谱特性47

3.4  理想发射体的辐射47

3.4.1  普朗克方程的特性48

3.4.2  普朗克方程的频率形式49

3.4.3  普朗克方程的一些极限形式49

3.4.4  热发射50

3.4.5  基尔霍夫定律50

3.5  理想仪器51

3.5.1  瑞利准则52

3.5.2  简单望远镜52

3.5.3  斜视观测仪器54

3.5.4  有限带宽仪器和噪声处理55

第4章  大气特性与辐射传输57

4.1  引言57

4.2  大气成分57

4.2.1  大气中的水59

4.2.2  云59

4.2.3  气溶胶60

4.2.4  臭氧61

4.2.5  电离层自由电子62

4.3  分子吸收与发射特性62

4.3.1  分子消光63

4.3.2  光学厚度与透过率64

4.3.3  发射特性65

4.4  散射65

4.4.1  各向同性散射与散射相函数66

4.4.2  瑞利散射和气溶胶散射67

4.4.3  分子散射或瑞利散射67

4.4.4  气溶胶散射或米氏散射69

4.5  大气衰减69

4.6  在理想仪器中的应用73

4.7  辐射传输方程74

4.7.1  热发射源项74

4.7.2  散射源项74

4.7.3  辐射传输方程的一般形式76

4.8  特定条件下辐射传输方程的解76

4.8.1  以吸收-发射为主的情形77

4.8.2  单次散射近似78

4.8.3  气溶胶单次散射80

4.9  漫射透过率和天空光80

4.9.1  漫射透过率80

4.9.2  天空光81

第5章  海-气界面的反射、透射和吸收82

5.1  引言82

5.2  海-气界面83

5.2.1  散射的一般考虑84

5.2.2  镜面反射与透射85

5.2.3  毛细波表面的反射86

5.3  穿过界面的透射88

5.3.1  界面上下的入射辐射88

5.3.2  折射收敛与发散90

5.4  海水的吸收和散射特性91

5.4.1  清洁海水的光学特性92

5.4.2  辐照度反射率94

5.4.3  离水辐亮度95

5.4.4  两种遥感反射率96

5.4.5  漫衰减系数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、颗粒物和溶解物的吸收和散射特性101

6.2.1  吸收光谱特性102

6.2.2  散射特性105

6.3  海洋水色卫星载荷107

6.4  SeaWiFS、MODIS、VIlRS载荷特点和定标方法110

6.4.1  SeaWiFS111

6.4.2  SeaWiFS定标112

6.4.3  MODIS113

6.4.4  VIIRS115

6.5  大气纠正和离水辐亮度反演116

6.5.1  对总辐亮度的贡献116

6.5.2  气溶胶程辐射的确定120

6.5.3  CZCS大气校正算法123

6.6  海表验证数据集与替代定标123

6.6.1  海表验证数据集124

6.6.2  替代定标124

6.7  叶绿素反射率与荧光126

6.7.1  反射率126

6.7.2  荧光127

6.8  经验算法、半解析算法与生物地球化学算法127

6.8.1  NASA归档数据128

6.8.2  生物光学经验算法128

6.8.3  Garver-Siegel-Maritorena（GSM）半解析算法135

6.8.4  NASA海洋生物地球化学模式（NOBM）138

6.9  PACE计划140

第7章  红外遥感海表面温度143

7.1  引言143

7.2  什么是SST145

7.3  AVHRR、MODIS和VIIRS用于SST反演的波段特征148

7.3.1  AVHRR、MODIS和VIIRS热红外波段148

7.3.2  AVHRR数据形式149

7.4  大气和海洋的红外特性150

7.4.1  热红外波段的发射和反射150

7.4.2  太阳辐射反射的贡献率152

7.5  SST算法153

7.5.1  背景知识154

7.5.2  AVHRR业务化SST算法156

7.5.3  Pathfinder、MODIS和VIIRS算法157

7.5.4  SST匹配数据集158

7.5.5  Reynolds和OSTIA SST数据集161

7.5.6  先进沿轨扫描辐射计（AATSR）162

7.6  云检测和掩模算法163

7.6.1  云检测算法的基础知识164

7.6.2  海洋先进晴空处理器（ACSPO）业务化算法165

7.6.3  MODIS和VIIRS的云检测算法167

7.7  数据的误差和偏差168

7.7.1  SST数据误差分析168

7.7.2  火山灰和沙尘暴的影响169

7.8  其他GHRSST数据集和融合产品170

7.8.1  数据产品和存档170

7.8.2  GHRSST多源数据产品集（GMPE）171

7.9  图解与实例171

7.9.1  AVHRR图像分析171

7.9.2  全球MODIS SST图像分析173

7.9.3  从厄尔尼诺到拉尼娜的演变173

第8章  微波成像仪简介175

8.1  引言175

8.2  常规天线特性176

8.2.1  功率方向图177

8.2.2  与功率方向图有关的立体角178

8.2.3  增益179

8.3  天线对表面辐射的观测179

8.4  圆锥扫描仪和表面发射率181

8.5  天线方向图校正（APC）182

8.6  被动微波成像仪184

8.6.1  多通道微波扫描辐射计（SMMR）185

8.6.2  专用传感器/微波成像仪（SSM/I）186

8.6.3  TRMM微波成像仪（TMI）和GPM微波成像仪（GMI）188

8.6.4  先进微波扫描辐射计EOS（AMSR-E）及其后续者AMSR2189

8.6.5  WindSat辐射计191

第9章  大气和海洋表面的被动微波观测193

9.1  引言193

9.2  微波的大气吸收和透射193

9.2.1  大气中氧气和水汽的吸收特性194

9.2.2  氧气和水汽对大气透射率的贡献195

9.2.3  水滴的透射率196

9.3  微波辐射传输198

9.3.1  辐射传输方程198

9.3.2  太阳的影响199

9.3.3  射频干扰（RFI）200

9.3.4  法拉第旋转201

9.3.5  反演的参量202

9.4  表面波和泡沫对发射率的影响202

9.4.1  海浪对发射率的贡献203

9.4.2  无泡沫风生粗糙海面的方位向平均发射率204

9.4.3  泡沫对发射率的贡献205

9.4.4  方位角与垂直极化发射率和水平极化发射率的关系207

9.4.5  4个斯托克斯参数与方位角的关系209

9.5  温度和盐度212

9.6  开阔海域算法214

9.6.1  开阔海域算法的细节214

9.6.2  SSMI算法214

9.6.3  TMI、AMSR-E、AMSR2和WindSat算法216

9.7  WindSat风速和风向反演219

9.8  海冰算法222

第10章  雷达229

10.1  引言229

10.2　雷达方程229

10.2.1　点目标和面目标的雷达后向散射230

10.2.2　极化232

10.2.3　海洋和大气对雷达回波信号的影响232

10.3　视场内σ0的确定233

10.4　距离分辨234

10.4.1　线性调频信号236

10.4.2　脉冲重复频率236

10.5　多普勒分辨237

10.5.1　与观测角有关的多普勒频移237

10.5.2　多普勒分辨率240

10.5.3　地球的自转240

10.6  海洋的后向散射241

10.6.1　镜面和角反射241

10.6.2　两种类型的海洋后向散射241

10.6.3　机载观测试验243

第11章　散射计246

11.1　引言246

11.2　背景247

11.3　散射计风速反演250

11.3.1　地球物理模式函数251

11.3.2　用模式函数反演风速矢量253

11.4　NSCAT散射计254

11.5　AMI和ASCAT散射计256

11.5.1　先进微波仪器（AMI）256

11.5.2　METOP卫星搭载的高级散射计（ASCAT）257

11.6　旋转波束散射计258

11.6.1　SeaWinds散射计258

11.6.2　内定标和噪声去除261

11.6.3　大气透射率和降雨262

11.6.4　风速和风向的反演精度262

11.7  不同散射计的优缺点264

11.8　ISS-RapidScat散射计265

11.9　交叉定标的多平台风场266

11.10  应用与实例267

11.10.1　QuikSCAT观测大气锋面267

11.10.2　半球风场268

11.10.3  特万特佩克湾269

11.10.4　极地冰研究269

第12章  雷达高度计271

12.1　引言271

12.2  地球的形状272

12.3　卫星高度计的发展历程275

12.4　TOPEX/POSEIDON高度计276

12.4.1　TOPEX/POSEIDON高度计轨道276

12.4.2　TOPEX微波辐射计（TMR）278

12.4.3　电离层279

12.4.4　精密定轨（POD）279

12.4.5  海上定标281

12.5  JASON-1和JASON-2283

12.5.1  JASON-1283

12.5.2  JASON-2283

12.5.3　在轨定标验证阶段284

12.6  高度计脉冲与平坦海面的相互作用284

12.6.1　可变指向角对测高的影响284

12.6.2　脉冲有限覆盖区域285

12.6.3　脉冲传播时间的确1
内容简介:
本书论述了海洋遥感技术的基础理论和专业知识，主要内容包括海洋表面性质、电磁理论、可见光和红外谱段遥感、被动微波遥感、主动微波遥感、重力场和海面盐度观测以及海冰、极地冰盖观测等与海洋遥感相关的知识，并详细介绍了大气特性、海洋/大气界面等基础理论和可见光海洋水色反演、红外海面温度反演、海面与大气被动微波反演等技术。本书内容系统覆盖了海洋遥感的理论与方法，内容全面完整，列举了许多研究实例，并回顾了1975—2013年间卫星海洋学的发展，描绘了未来的卫星发展计划。本书可作为高等院校海洋遥感领域的高年级本科生和研究生参考教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。
作者简介:
Swwlye Martin（希利·马丁），1967年在美国约翰斯霍普金斯大学获得工程力学士，随后两年在麻省理工大学气象系担任研究助理，1969年开始在华盛顿大学海洋学院工作。现任该学院物理海洋学教授。1987年开始讲授海洋遥感课程，1979年丌始潜心于被动微波遥感、可见光和红外和雷达等测冰技术的研究。

李庶中，高级工程师，长期从事雷达与导航方面的科研工作，海用雷达装备论证与技术研究工作等。主持和参与完成多项海用雷达论证研究课题，获得国家发明专利多项。翻译出版包括《雷达与APAR手册》（第3版）在内的雷达专业相关书籍和教材等。
目录:
第1章  绪论1

1.1  引言1

1.2  遥感的定义2

1.3  卫星轨道3

1.3.1  卫星轨道及其应用3

1.3.2  卫星空间环境：太阳风暴、辐射压、南大西洋异常、重力扰动、空间碎片、死亡轨道

      和射频干扰（RFI）6

1.4  地球同步轨道卫星8

1.5  太阳同步轨道卫星9

1.6  成像技术11

1.6.1  地球表面观测几何原理11

1.6.2  交轨或摆扫式扫描仪11

1.6.3  沿轨或推扫式扫描仪13

1.6.4  混合式交轨扫描仪14

1.6.5  分辨率15

1.7  数据处理级别、存档、记录和处理16

1.7.1  卫星影像数据的处理级别16

1.7.2  数据存档17

1.7.3  数据记录的格式类型17

1.7.4  数据处理和存档中心18

1.8  过去、现在和将来的卫星计划18

1.8.1  美国的海洋卫星计划19

1.8.2  其他卫星计划和卫星星座20

1.8.3  2015年以前的卫星计划21

第2章  海洋表面现象25

2.1  引言25

2.2  海洋表面的风和浪25

2.2.1  波剖面随振幅的变化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、地转流和海面高度32

2.4  海冰35

第3章  电磁辐射38

3.1  引言38

3.2  电磁辐射的描述38

3.2.1  电磁波谱段的划分39

3.2.2  色散关系和折射系数40

3.2.3  极化和斯托克斯参数42

3.2.4  立体几何回顾43

3.3  描述电磁辐射的方法44

3.3.1  朗伯面46

3.3.2  光谱特性47

3.4  理想发射体的辐射47

3.4.1  普朗克方程的特性48

3.4.2  普朗克方程的频率形式49

3.4.3  普朗克方程的一些极限形式49

3.4.4  热发射50

3.4.5  基尔霍夫定律50

3.5  理想仪器51

3.5.1  瑞利准则52

3.5.2  简单望远镜52

3.5.3  斜视观测仪器54

3.5.4  有限带宽仪器和噪声处理55

第4章  大气特性与辐射传输57

4.1  引言57

4.2  大气成分57

4.2.1  大气中的水59

4.2.2  云59

4.2.3  气溶胶60

4.2.4  臭氧61

4.2.5  电离层自由电子62

4.3  分子吸收与发射特性62

4.3.1  分子消光63

4.3.2  光学厚度与透过率64

4.3.3  发射特性65

4.4  散射65

4.4.1  各向同性散射与散射相函数66

4.4.2  瑞利散射和气溶胶散射67

4.4.3  分子散射或瑞利散射67

4.4.4  气溶胶散射或米氏散射69

4.5  大气衰减69

4.6  在理想仪器中的应用73

4.7  辐射传输方程74

4.7.1  热发射源项74

4.7.2  散射源项74

4.7.3  辐射传输方程的一般形式76

4.8  特定条件下辐射传输方程的解76

4.8.1  以吸收-发射为主的情形77

4.8.2  单次散射近似78

4.8.3  气溶胶单次散射80

4.9  漫射透过率和天空光80

4.9.1  漫射透过率80

4.9.2  天空光81

第5章  海-气界面的反射、透射和吸收82

5.1  引言82

5.2  海-气界面83

5.2.1  散射的一般考虑84

5.2.2  镜面反射与透射85

5.2.3  毛细波表面的反射86

5.3  穿过界面的透射88

5.3.1  界面上下的入射辐射88

5.3.2  折射收敛与发散90

5.4  海水的吸收和散射特性91

5.4.1  清洁海水的光学特性92

5.4.2  辐照度反射率94

5.4.3  离水辐亮度95

5.4.4  两种遥感反射率96

5.4.5  漫衰减系数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、颗粒物和溶解物的吸收和散射特性101

6.2.1  吸收光谱特性102

6.2.2  散射特性105

6.3  海洋水色卫星载荷107

6.4  SeaWiFS、MODIS、VIlRS载荷特点和定标方法110

6.4.1  SeaWiFS111

6.4.2  SeaWiFS定标112

6.4.3  MODIS113

6.4.4  VIIRS115

6.5  大气纠正和离水辐亮度反演116

6.5.1  对总辐亮度的贡献116

6.5.2  气溶胶程辐射的确定120

6.5.3  CZCS大气校正算法123

6.6  海表验证数据集与替代定标123

6.6.1  海表验证数据集124

6.6.2  替代定标124

6.7  叶绿素反射率与荧光126

6.7.1  反射率126

6.7.2  荧光127

6.8  经验算法、半解析算法与生物地球化学算法127

6.8.1  NASA归档数据128

6.8.2  生物光学经验算法128

6.8.3  Garver-Siegel-Maritorena（GSM）半解析算法135

6.8.4  NASA海洋生物地球化学模式（NOBM）138

6.9  PACE计划140

第7章  红外遥感海表面温度143

7.1  引言143

7.2  什么是SST145

7.3  AVHRR、MODIS和VIIRS用于SST反演的波段特征148

7.3.1  AVHRR、MODIS和VIIRS热红外波段148

7.3.2  AVHRR数据形式149

7.4  大气和海洋的红外特性150

7.4.1  热红外波段的发射和反射150

7.4.2  太阳辐射反射的贡献率152

7.5  SST算法153

7.5.1  背景知识154

7.5.2  AVHRR业务化SST算法156

7.5.3  Pathfinder、MODIS和VIIRS算法157

7.5.4  SST匹配数据集158

7.5.5  Reynolds和OSTIA SST数据集161

7.5.6  先进沿轨扫描辐射计（AATSR）162

7.6  云检测和掩模算法163

7.6.1  云检测算法的基础知识164

7.6.2  海洋先进晴空处理器（ACSPO）业务化算法165

7.6.3  MODIS和VIIRS的云检测算法167

7.7  数据的误差和偏差168

7.7.1  SST数据误差分析168

7.7.2  火山灰和沙尘暴的影响169

7.8  其他GHRSST数据集和融合产品170

7.8.1  数据产品和存档170

7.8.2  GHRSST多源数据产品集（GMPE）171

7.9  图解与实例171

7.9.1  AVHRR图像分析171

7.9.2  全球MODIS SST图像分析173

7.9.3  从厄尔尼诺到拉尼娜的演变173

第8章  微波成像仪简介175

8.1  引言175

8.2  常规天线特性176

8.2.1  功率方向图177

8.2.2  与功率方向图有关的立体角178

8.2.3  增益179

8.3  天线对表面辐射的观测179

8.4  圆锥扫描仪和表面发射率181

8.5  天线方向图校正（APC）182

8.6  被动微波成像仪184

8.6.1  多通道微波扫描辐射计（SMMR）185

8.6.2  专用传感器/微波成像仪（SSM/I）186

8.6.3  TRMM微波成像仪（TMI）和GPM微波成像仪（GMI）188

8.6.4  先进微波扫描辐射计EOS（AMSR-E）及其后续者AMSR2189

8.6.5  WindSat辐射计191

第9章  大气和海洋表面的被动微波观测193

9.1  引言193

9.2  微波的大气吸收和透射193

9.2.1  大气中氧气和水汽的吸收特性194

9.2.2  氧气和水汽对大气透射率的贡献195

9.2.3  水滴的透射率196

9.3  微波辐射传输198

9.3.1  辐射传输方程198

9.3.2  太阳的影响199

9.3.3  射频干扰（RFI）200

9.3.4  法拉第旋转201

9.3.5  反演的参量202

9.4  表面波和泡沫对发射率的影响202

9.4.1  海浪对发射率的贡献203

9.4.2  无泡沫风生粗糙海面的方位向平均发射率204

9.4.3  泡沫对发射率的贡献205

9.4.4  方位角与垂直极化发射率和水平极化发射率的关系207

9.4.5  4个斯托克斯参数与方位角的关系209

9.5  温度和盐度212

9.6  开阔海域算法214

9.6.1  开阔海域算法的细节214

9.6.2  SSMI算法214

9.6.3  TMI、AMSR-E、AMSR2和WindSat算法216

9.7  WindSat风速和风向反演219

9.8  海冰算法222

第10章  雷达229

10.1  引言229

10.2　雷达方程229

10.2.1　点目标和面目标的雷达后向散射230

10.2.2　极化232

10.2.3　海洋和大气对雷达回波信号的影响232

10.3　视场内σ0的确定233

10.4　距离分辨234

10.4.1　线性调频信号236

10.4.2　脉冲重复频率236

10.5　多普勒分辨237

10.5.1　与观测角有关的多普勒频移237

10.5.2　多普勒分辨率240

10.5.3　地球的自转240

10.6  海洋的后向散射241

10.6.1　镜面和角反射241

10.6.2　两种类型的海洋后向散射241

10.6.3　机载观测试验243

第11章　散射计246

11.1　引言246

11.2　背景247

11.3　散射计风速反演250

11.3.1　地球物理模式函数251

11.3.2　用模式函数反演风速矢量253

11.4　NSCAT散射计254

11.5　AMI和ASCAT散射计256

11.5.1　先进微波仪器（AMI）256

11.5.2　METOP卫星搭载的高级散射计（ASCAT）257

11.6　旋转波束散射计258

11.6.1　SeaWinds散射计258

11.6.2　内定标和噪声去除261

11.6.3　大气透射率和降雨262

11.6.4　风速和风向的反演精度262

11.7  不同散射计的优缺点264

11.8　ISS-RapidScat散射计265

11.9　交叉定标的多平台风场266

11.10  应用与实例267

11.10.1　QuikSCAT观测大气锋面267

11.10.2　半球风场268

11.10.3  特万特佩克湾269

11.10.4　极地冰研究269

第12章  雷达高度计271

12.1　引言271

12.2  地球的形状272

12.3　卫星高度计的发展历程275

12.4　TOPEX/POSEIDON高度计276

12.4.1　TOPEX/POSEIDON高度计轨道276

12.4.2　TOPEX微波辐射计（TMR）278

12.4.3　电离层279

12.4.4　精密定轨（POD）279

12.4.5  海上定标281

12.5  JASON-1和JASON-2283

12.5.1  JASON-1283

12.5.2  JASON-2283

12.5.3　在轨定标验证阶段284

12.6  高度计脉冲与平坦海面的相互作用284

12.6.1　可变指向角对测高的影响284

12.6.2　脉冲有限覆盖区域285

12.6.3　脉冲传播时间的确1

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海洋遥感导论（第二版）

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