衛(wèi)星海洋學(xué)

前言

　　自1985年美國(guó)人R.H.Stewart編著的Methods of Satellite Oeanogm-phy和英國(guó)人I.S.Robinson編著的Satelliteoceanography問世以來(lái)，“衛(wèi)星海洋學(xué)”在高校已成為一門新興課程。隨著衛(wèi)星遙感和衛(wèi)星海洋學(xué)的迅速發(fā)展，上述教材已經(jīng)不能滿足我國(guó)高校對(duì)衛(wèi)星海洋學(xué)教材的需求。在這種形勢(shì)下，我們著手編寫了我國(guó)的《衛(wèi)星海洋學(xué)》教科書。本書編委會(huì)委員包括劉玉光、郭佩芳、殷曉斌、修鵬、徐青。　　本書的前身是中國(guó)海洋大學(xué)“衛(wèi)星海洋學(xué)”課程講義，講義的初稿由劉玉光于2002年春季完成。本書作為教材在中國(guó)海洋大學(xué)試用了八個(gè)學(xué)年，經(jīng)歷了八次修改。在修改過程中，郭佩芳提供了自編講義等素材，修鵬參加了第六章和第七章的編寫，殷曉斌參加了第八章和第九章的編寫，徐青參加了第十章和第十一章的編寫。全書最后的定稿由劉玉光于2008年完成?！　?004年春季，本書第三稿已在中國(guó)海洋大學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)向公眾提供。在本書試用期間，中國(guó)海洋大學(xué)海洋科學(xué)、海洋管理、軍事海洋學(xué)和大氣科學(xué)等專業(yè)的本科生，物理海洋學(xué)、流體力學(xué)、氣象學(xué)、海洋技術(shù)、地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)等專業(yè)的研究生提出了許多修改意見。本書許多插圖標(biāo)注了出處，凡是沒有標(biāo)注的插圖由作者和學(xué)生繪制。作為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，本書的出版獲得了教育部高等教育出版社的資助，謹(jǐn)此表示感謝。

內(nèi)容概要

　　借鑒了國(guó)內(nèi)外的最新文獻(xiàn)，在內(nèi)容的廣度、理論的深度以及最新信息的跟蹤方面比國(guó)外同類教材有明顯進(jìn)步。《衛(wèi)星海洋學(xué)》前三章介紹了衛(wèi)星遙感在海洋監(jiān)測(cè)和海洋學(xué)研究中的作用、現(xiàn)有各種衛(wèi)星和傳感器等常識(shí)性信息，以便對(duì)衛(wèi)星遙感有宏觀了解。第四章、第五章和第六章敘述了.海洋遙感的基本概念和基礎(chǔ)理論。第七章到第十二章闡述了與衛(wèi)星海洋學(xué)密切相關(guān)的各種衛(wèi)星傳感器的遙感原理、算法和產(chǎn)品以及在海洋學(xué)研究中的應(yīng)用。書后還給出r參考文獻(xiàn)、學(xué)習(xí)參考書、復(fù)習(xí)題和縮寫名詞。為培養(yǎng)學(xué)生從世界各國(guó)遙感網(wǎng)站查閱文獻(xiàn)和獲取數(shù)據(jù)資料的能力，書中給出了各國(guó)衛(wèi)星遙感網(wǎng)站和海洋大氣數(shù)據(jù)網(wǎng)站的地址?！缎l(wèi)星海洋學(xué)》可作為海洋科學(xué)、大氣科學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境學(xué)、海洋測(cè)繪、地理信息系統(tǒng)和其他相關(guān)學(xué)科本科生或研究生的教材，也可作為科研人員的參考書。讀者應(yīng)具備微積分、大學(xué)物理和概率統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。

書籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 衛(wèi)星海洋遙感的應(yīng)用第二節(jié) 中國(guó)氣象衛(wèi)星的發(fā)展第三節(jié) 中國(guó)海洋遙感的進(jìn)步第四節(jié) 中國(guó)衛(wèi)星發(fā)展的現(xiàn)狀與目標(biāo)第五節(jié) 數(shù)據(jù)分發(fā)第六節(jié) 海洋遙感信息和數(shù)據(jù)網(wǎng)站第七節(jié) 閱讀材料：厄爾尼諾和南方濤動(dòng)第八節(jié) 習(xí)題第二章 氣象衛(wèi)星與水色衛(wèi)星第一節(jié) 遙感和遙感技術(shù)第二節(jié) 氣象衛(wèi)星和主要傳感器第三節(jié) 中國(guó)風(fēng)云衛(wèi)星和傳感器第四節(jié) 水色衛(wèi)星和主要傳感器第五節(jié) 中國(guó)“海洋一號(hào)”衛(wèi)星及數(shù)據(jù)產(chǎn)品第六節(jié) 閱讀材料：Argos數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)播系統(tǒng)第七節(jié) 習(xí)題第三章 海洋衛(wèi)星與陸地衛(wèi)星第一節(jié) 裝載微波傳感器的海洋衛(wèi)星第二節(jié) 歐洲衛(wèi)星ERS-1／2和ENVISAT第三節(jié) 高度計(jì)衛(wèi)星第四節(jié) 裝載合成孔徑雷達(dá)的衛(wèi)星第五節(jié) 裝載散射計(jì)的衛(wèi)星第六節(jié) 陸地和海岸帶觀測(cè)衛(wèi)星第七節(jié) 高分辨率商業(yè)和軍事衛(wèi)星第八節(jié) 歷史上著名的海洋觀測(cè)衛(wèi)星習(xí)題第四章 衛(wèi)星軌道與分辨率第一節(jié) 衛(wèi)星軌道一、坐標(biāo)系二、太陽(yáng)同步軌道三、地球同步軌道或地球靜止軌道四、高度計(jì)衛(wèi)星軌道五、精確的循環(huán)軌道六、重復(fù)周期第二節(jié) 分辨率一、夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射二、光學(xué)分辨率三、微波雷達(dá)的分辨率第三節(jié) 習(xí)題第五章 電磁輻射第一節(jié) 電磁波的波段第二節(jié) 電磁波的波動(dòng)方程第三節(jié) 輻射術(shù)語(yǔ)一、水平極化和垂直極化二、立體角和觀測(cè)的天頂角三、輻射術(shù)語(yǔ)四、朗伯表面第四節(jié) 基爾霍夫定律第五節(jié) 黑體輻射一、黑體二、普朗克定律和瑞利一金斯定律三、亮溫第六節(jié) 菲涅耳公式第七節(jié) 菲涅耳反射率p的公式第八節(jié) 相對(duì)電容率的公式第九節(jié) 習(xí)題第六章 散射和吸收第一節(jié) 描述衰減的術(shù)語(yǔ)復(fù)折射率和穿透深度二、衰減系數(shù)和光學(xué)厚度三、漫衰減系數(shù)和光束衰減系數(shù)四、體積散射函數(shù)五、粒子的尺度分布函數(shù)和單粒子衰減截面六、米氏散射和瑞利散射第二節(jié) 輻射傳輸方程I一、大氣輻射傳輸方程二、光學(xué)質(zhì)量和光學(xué)厚度第三節(jié) 大氣層和大氣窗一、對(duì)流層、同溫層和電離層二、臭氧三、氣溶膠四、大氣層空氣分子、臭氧和氣溶膠的光學(xué)厚度五、水蒸氣和氧氣的吸收六、大氣窗第四節(jié) 輻射傳輸方程Ⅱ一、粒子的輻射傳輸方程二、有邊界存在時(shí)的輻射傳輸?shù)谖骞?jié) 習(xí)題第七章 可見光和近紅外輻射計(jì)與水色遙感第一節(jié) 輻射計(jì)第二節(jié) 水色遙感簡(jiǎn)介一、衛(wèi)星和傳感器二、初級(jí)生產(chǎn)力三、水體類型四、黃色物質(zhì)五、浮游植物色素第三節(jié) 大氣校正和離水輻射一、大氣透射率二、離水輻射的貢獻(xiàn)三、MODIs和SeawiFS的大氣校正四、氣溶膠散射的輻亮度第四節(jié) 水色遙感的科學(xué)術(shù)語(yǔ)離水輻亮度二、遙感反射率第五節(jié) 海洋水色要素的生物光學(xué)算法一、分析算法二、波段比值模型的分析基礎(chǔ)三、基于藍(lán)綠比值的SeaWiFs經(jīng)驗(yàn)算法四、基于藍(lán)綠比值的MOl3IS經(jīng)驗(yàn)算法五、基于藍(lán)綠比值的CZCS經(jīng)驗(yàn)算法第六節(jié) 二類水體水色反演算法一、代數(shù)法和非線性最優(yōu)化法二、主成分分析法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法三、海洋水色要素的經(jīng)驗(yàn)算法四、葉綠素-a垂向最大值的經(jīng)驗(yàn)算法五、赤潮第七節(jié) 習(xí)題第八章 熱紅外輻射計(jì)第一節(jié) 紅外輻射計(jì)第二節(jié) 熱紅外輻射計(jì)第三節(jié) 熱紅外遙感的海洋學(xué)應(yīng)用第四節(jié) 試驗(yàn)型MODIS紅外波段的海表面溫度算法第五節(jié) 習(xí)題第九章 微波輻射計(jì)第一節(jié) 微波輻射計(jì)一、微波輻射計(jì)簡(jiǎn)介二、在微波波段的輻射傳輸方程第二節(jié) 海面的微波發(fā)射率一、平靜海面的微波發(fā)射率二、粗糙海面的微波發(fā)射率三、基于小斜率近似的海面發(fā)射率模型四、海面發(fā)射率的SSM／I算法第三節(jié) 海面物理參數(shù)的遙感一、微波輻射計(jì)的海表面溫度反演算法二、微波輻射計(jì)的海面風(fēng)速反演算法第四節(jié) 雷達(dá)一、雷達(dá)的波束寬度二、天線的方向參數(shù)三、輻亮度與溫度的關(guān)系四、天線的傳輸函數(shù)第五節(jié) 習(xí)題第十章 散射計(jì)第一節(jié) 衛(wèi)星和散射計(jì)第二節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)化雷達(dá)后向散射截面第三節(jié) 電磁波在粗糙海面的散射一、鏡面反射二、海面斜率的概率密度函數(shù)三、布拉格共振散射四、兩尺度散射模型第四節(jié) 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵?、海面風(fēng)場(chǎng)反演的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ投蓚€(gè)模型之間的比較第五節(jié) 風(fēng)浪的方向譜一、深水風(fēng)浪方向譜二、重力毛細(xì)波譜三、風(fēng)浪的全方向曲率譜第六節(jié) 習(xí)題第十一章 高度計(jì)第一節(jié) 高度計(jì)和海表面地形幾何學(xué)一、衛(wèi)星和高度計(jì)二、地形幾何學(xué)三、高度計(jì)的應(yīng)用第二節(jié) 海面地形一、海平面異常和海表面異常二、動(dòng)力學(xué)過程對(duì)海面地形的影響三、海流的反演四、高度計(jì)對(duì)大地水準(zhǔn)面的觀測(cè)五、高度計(jì)對(duì)開爾文波的觀測(cè)第三節(jié) 有效波高第四節(jié) 風(fēng)速的觀測(cè)一、鏡面反射理論和風(fēng)速反演二、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谖骞?jié) 高度計(jì)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品一、高度計(jì)衛(wèi)星的地面軌跡I二、高度計(jì)測(cè)量的誤差三、T／P和Jason-1的數(shù)據(jù)產(chǎn)品第六節(jié) 習(xí)題第十二章 合成孔徑雷達(dá)第一節(jié) 合成孔徑雷達(dá)簡(jiǎn)介一、加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星和星載合成孑L徑雷達(dá)二、歐空局的環(huán)境衛(wèi)星和高級(jí)合成孔徑雷達(dá)三、合成孔徑雷達(dá)的分辨率第二節(jié) 合成孔徑雷達(dá)的原理一、多普勒效應(yīng)二、方位分辨率三、距離分辨率四、機(jī)載側(cè)視雷達(dá)第三節(jié) 合成孔徑雷達(dá)的應(yīng)用一、一般介紹二、海浪的方向譜三、海面風(fēng)場(chǎng)四、內(nèi)波第四節(jié) 習(xí)題參考文獻(xiàn)附錄一 學(xué)習(xí)參考書附錄二 復(fù)習(xí)題附錄三 縮寫名詞附錄四 彩色插圖

章節(jié)摘錄

　　第一節(jié) 衛(wèi)星海洋遙感的應(yīng)用　　衛(wèi)星海洋學(xué)（satellite oceanography）是利用衛(wèi)星遙感技術(shù)觀測(cè)和研究海洋的一門學(xué)科。衛(wèi)星海洋學(xué)興起于20世紀(jì)70年代，它是衛(wèi)星技術(shù)、遙感技術(shù)、光電子技術(shù)、信息科學(xué)與海洋科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物?；\統(tǒng)地講，它包括兩個(gè)方面的研究，即衛(wèi)星遙感的海洋學(xué)解釋和衛(wèi)星遙感的海洋學(xué)應(yīng)用。衛(wèi)星遙感的海洋學(xué)解釋涉及對(duì)各種海洋環(huán)境參量的反演機(jī)制和信息提取方法的研究，衛(wèi)星遙感的海洋學(xué)應(yīng)用涉及運(yùn)用衛(wèi)星遙感資料在海洋學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究?！　⌒l(wèi)星海洋學(xué)涉及的詳細(xì)內(nèi)容有：①海洋遙感的原理和方法：包括遙感信息形成的機(jī)理、各種波段的電磁波（可見光、紅外光和微波）在大氣和海洋介質(zhì)中傳輸?shù)囊?guī)律以及海洋的波譜特征。②海洋信息的提?。喊ㄅc海洋參數(shù)相關(guān)的物理模型、從遙感數(shù)據(jù)到海洋參數(shù)的反演算法、遙感圖像處理和海洋學(xué)解釋、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與常規(guī)海洋數(shù)據(jù)在各類海洋模式中的同化和融合。③滿足海洋學(xué)研究和應(yīng)用的傳感器的最佳設(shè)計(jì)和工作模式：包括光譜波段和微波頻率的選擇、光譜分辨率和空間分辨率的要求、觀測(cè)周期和掃描方式的研究以及傳感器噪聲水平的要求。④反演的海洋參數(shù)在海洋學(xué)各領(lǐng)域中的應(yīng)用。衛(wèi)星遙感所獲得的海洋數(shù)據(jù)具有觀測(cè)區(qū)域大、時(shí)空同步、連續(xù)的特點(diǎn)，可以從整體上研究海洋。這極大地深化了人們對(duì)各種海洋過程的認(rèn)識(shí)，引起了海洋學(xué)研究的一次深刻變革。衛(wèi)星遙感資料和衛(wèi)星海洋學(xué)的研究成果在海洋天氣和海況預(yù)報(bào)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)、海洋資源的開發(fā)和利用、海岸帶測(cè)繪、海洋工程建設(shè)、全球氣候變化以及厄爾尼諾現(xiàn)象監(jiān)測(cè)等科學(xué)問題上有著廣泛的應(yīng)用。

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