遥感浮标内波地质及声光调查PPT学习教案

1、会计学110.1 10.1 海洋遥感观测概况海洋遥感观测概况1010.2 .2 海洋遥感观测的主要对象海洋遥感观测的主要对象10.3浮标与潜标观测10.4内波调查10.5水下探测技术第1页/共54页五 说教学过程10.1 海洋遥感观测概况海洋遥感观测概况 遥感是收集物理信息的一种方法，这种方法使用遥感是收集物理信息的一种方法，这种方法使用的仪器放在被观测目标之外的某一位置，远距离接受的仪器放在被观测目标之外的某一位置，远距离接受研究对象的各种信息。这与传统的现场测量与直感方研究对象的各种信息。这与传统的现场测量与直感方法形成明显的对照。法形成明显的对照。 最熟悉的遥感方法是简单的照相机，它把目

2、标的最熟悉的遥感方法是简单的照相机，它把目标的可见光图像记录到一个像板或胶卷上，然后冲印出景可见光图像记录到一个像板或胶卷上，然后冲印出景观的像片。观的像片。 第2页/共54页五 说教学过程10.1 海洋遥感观测概况海洋遥感观测概况 遥感仪器必须依赖于遥感仪器必须依赖于辐射辐射(光、热光、热)或波或波(电磁波、声波电磁波、声波)把把研究区域的有用信息传递到观测仪器。电磁波辐射实际上研究区域的有用信息传递到观测仪器。电磁波辐射实际上不能穿透海洋，声波能在海洋中传播很远。不能穿透海洋，声波能在海洋中传播很远。 阳光入射到海面上，有一部分被反射，其余部分进入海阳光入射到海面上，有一部分被反射，其余部

3、分进入海水。从飞机或卫星上看去，平静的水面将产生一种很亮的水。从飞机或卫星上看去，平静的水面将产生一种很亮的太阳反射（称为镜面反射），波浪的出现将破坏这种镜面太阳反射（称为镜面反射），波浪的出现将破坏这种镜面反射，代之以舞动着的闪耀（称为太阳闪耀）。这些信息反射，代之以舞动着的闪耀（称为太阳闪耀）。这些信息都可传递海洋的信息。都可传递海洋的信息。第3页/共54页10.1 海洋遥感观测概况海洋遥感观测概况航空遥感和航天遥感航空遥感和航天遥感 航天遥感泛指利用各种航天遥感泛指利用各种空间飞行器空间飞行器为平台的遥感技术为平台的遥感技术系统。它以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞系统。它以地球

4、人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和空间站，有时也把各种行星探测器包括在内。机和空间站，有时也把各种行星探测器包括在内。 在航天遥感平台上采集信息的方式有四种：一是宇航在航天遥感平台上采集信息的方式有四种：一是宇航员操作；二是卫星舱体回收；三是通过扫描将图像转换成员操作；二是卫星舱体回收；三是通过扫描将图像转换成数字编码，传输到地面接收站；四是卫星数据采集系统收数字编码，传输到地面接收站；四是卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，中继传输到地面接受站。中继传输到地面接受站。 第4页/共54页航空遥感和航天遥感航

5、空遥感和航天遥感航空遥感泛指从飞机、气球、飞艇等空中平台对地面感测的遥感技术系统。按飞行高度，分为低空（6003000米）、中空（300010000米）、高空（10000米以上）三级，此外还有超高空（U2侦察机）和超低空的航空遥感。第5页/共54页航天遥感和航空遥感的区别主要是：一是使用的遥感平台不同，航天遥感使用的是空间飞行器，航空遥感使用的是空中飞行器，这是最主要的区别；二是遥感的高度不同，航天遥感使用的极地轨道卫星的高度一般约1000公里，静止气象卫星轨道的高度约3600公里，而航空遥感使用的飞行器的飞行高度只有几百米、几公里、几十公里。第6页/共54页 就海洋遥感来说，飞机可以使用一些

6、遥测仪器，进行直接就海洋遥感来说，飞机可以使用一些遥测仪器，进行直接的海洋测量，例如用空投的海洋测量，例如用空投XBT测量海温垂直剖面，进行海水测量海温垂直剖面，进行海水取样，用专门的浮标装置直接测量海流和海浪，投弃式声学取样，用专门的浮标装置直接测量海流和海浪，投弃式声学浮标探测海水声学特性和进行水下声学监测，机载气象传感浮标探测海水声学特性和进行水下声学监测，机载气象传感器可直接测量大气参数等，这些是卫星遥感目前做不到的。器可直接测量大气参数等，这些是卫星遥感目前做不到的。 同时，飞机上的海洋遥感器受大气和其他环境因素影响同时，飞机上的海洋遥感器受大气和其他环境因素影响小，测量结果比航天遥

7、感器准确可靠，是卫星遥感器试验、小，测量结果比航天遥感器准确可靠，是卫星遥感器试验、发展和地面校准所必不可少的。发展和地面校准所必不可少的。 1 航空海洋遥感航空海洋遥感第7页/共54页遥感方式除传统的航空摄影外，还有多波段摄影、彩色红外和红外摄影、多波段扫描和红外扫描、侧视雷达等成像遥感；也可进行激光测高、微波探测、地物波谱测试等非成像遥感。航空遥感所用的传感器多为航空摄影机、航空多谱段扫描仪和航空侧视雷达等。由航空摄影机获取的图像资料为多种形式的航空像片（如黑白片、黑白红外片、彩色片、彩红外片等）。图示是图示是1982年年10月黄委会航空拍摄的几幅红外图像拼接月黄委会航空拍摄的几幅红外图像

8、拼接而成，反映了黄河口泥沙运移特征。而成，反映了黄河口泥沙运移特征。 第8页/共54页2 卫星遥感卫星遥感一般遥感飞机的飞行高度在一般遥感飞机的飞行高度在10km左右，一张航空照片左右，一张航空照片复盖地面面积只有复盖地面面积只有1030平方公里，探测一遍全球表面需平方公里，探测一遍全球表面需要十几年时间；而地球资源卫星所复盖的面积可达要十几年时间；而地球资源卫星所复盖的面积可达34 000平方公里，每平方公里，每18天就可以复盖全球一遍，由于遥感范围广天就可以复盖全球一遍，由于遥感范围广，同步性强，资料提供及时，可以大大改善海洋预报和海，同步性强，资料提供及时，可以大大改善海洋预报和海洋资源

9、勘察能力。图洋资源勘察能力。图 为海洋卫星。为海洋卫星。 第9页/共54页（1）卫星的分类：）卫星的分类： 一类是太阳同步极轨卫星，它围绕地球运转，飞行高度一般在一类是太阳同步极轨卫星，它围绕地球运转，飞行高度一般在1 000km左右，周期约左右，周期约115min，卫星轨道平面与地球赤道平面夹角，卫星轨道平面与地球赤道平面夹角为为98 左右，每天经过同一地区上空两次。左右，每天经过同一地区上空两次。 另一类为地球同步卫星，它的飞行高度约另一类为地球同步卫星，它的飞行高度约36 000km，轨道平面，轨道平面与地球赤道平面基本重合，运行周期和地球自转周期相等，因此，与地球赤道平面基本重合，运行

10、周期和地球自转周期相等，因此，从地面看来它好象总是停悬在赤道某一点的上空，成为静止卫星。从地面看来它好象总是停悬在赤道某一点的上空，成为静止卫星。这种卫星通常每隔这种卫星通常每隔20min左右观测地球一次，视野为南、北左右观测地球一次，视野为南、北50个纬个纬距，经距距，经距100度左右。度左右。第10页/共54页包括许多海洋信息，如海冰、海面温度、海面粗糙度、海包括许多海洋信息，如海冰、海面温度、海面粗糙度、海水颜色等。水颜色等。 （2）航天海洋遥感的范围）航天海洋遥感的范围 通常，卫星上仪器是这样工作的：扫描一小块水域，通常，卫星上仪器是这样工作的：扫描一小块水域，把信息数字化，并发回地面

11、，然后再数字化下一块邻接把信息数字化，并发回地面，然后再数字化下一块邻接水域的信息。一次扫描的地面面积，即仪器的足印，称水域的信息。一次扫描的地面面积，即仪器的足印，称为为像元像元，而扫描线就是由一系列相邻像元构成的。，而扫描线就是由一系列相邻像元构成的。（3）卫星遥感工作过程：）卫星遥感工作过程：第11页/共54页（4）卫星传感器的种类：）卫星传感器的种类：工作在可见光波长内的卫星传感器只能在无云时播发有工作在可见光波长内的卫星传感器只能在无云时播发有用的海洋信息。利用可见光传感器的最著名系统是陆地卫星用的海洋信息。利用可见光传感器的最著名系统是陆地卫星系列装载的多光谱扫描仪。系列装载的多光

12、谱扫描仪。 鉴别特殊的庄稼，绘制海岸线，发现和监视能看得见的鉴别特殊的庄稼，绘制海岸线，发现和监视能看得见的污染、沉积与侵蚀，以及估算水面悬浮沉积物浓度。陆地卫污染、沉积与侵蚀，以及估算水面悬浮沉积物浓度。陆地卫星图像还被用于近岸水深制图。星图像还被用于近岸水深制图。A可见光传感器可见光传感器 （0.40.75m的可见光的可见光 ）第12页/共54页B红外传感器红外传感器 （814m的红外辐射的红外辐射 ）典型的红外传感器专门接受波长典型的红外传感器专门接受波长11微米左右的辐射。该微米左右的辐射。该波长不被任何大气成分所吸收；波长不被任何大气成分所吸收；11微米的辐射强度与发射物微米的辐射强

13、度与发射物体绝对温度的体绝对温度的4次方成正比，用它可以精确地测出物体温度次方成正比，用它可以精确地测出物体温度。 海洋专家广泛采用高分辨率红外图像用于监测海面温度海洋专家广泛采用高分辨率红外图像用于监测海面温度和沿岸海流。和沿岸海流。可见光可见光红外红外第13页/共54页C微波传感器微波传感器 （10cm量级的微波辐射量级的微波辐射 ） 微波是一种波长极短的电磁波，波长在微波是一种波长极短的电磁波，波长在1mm到到1m之间，之间，其相应频率在其相应频率在300GHz至至300MHz之间。微波的传播速度接近之间。微波的传播速度接近光速，它在传播过程中能够发生反射和折射。光速，它在传播过程中能够

14、发生反射和折射。 它有三个与加热相关的重要特性。微波遇到金属物体，它有三个与加热相关的重要特性。微波遇到金属物体，如银、铜、铝等会像镜子反射可见光一样被反射。微波遇到如银、铜、铝等会像镜子反射可见光一样被反射。微波遇到绝缘材料，例如玻璃、塑料、陶瓷、云母等，会像光透过玻绝缘材料，例如玻璃、塑料、陶瓷、云母等，会像光透过玻璃一样顺利通过。微波遇到含水或含脂肪的食品，能够被大璃一样顺利通过。微波遇到含水或含脂肪的食品，能够被大量吸收，并转化为热能。量吸收，并转化为热能。 （微波炉）（微波炉）第14页/共54页C微波传感器微波传感器 （10cm量级的微波辐射量级的微波辐射 ） 微波的主要优点是能透过

15、云微波的主要优点是能透过云“看到看到”目标。由于水本身目标。由于水本身对微波有强烈影响，所以活动的降雨区将得到清晰显示。依对微波有强烈影响，所以活动的降雨区将得到清晰显示。依据微波资料可以获得全球海洋降雨率，这在以前是做不到的据微波资料可以获得全球海洋降雨率，这在以前是做不到的。微波也使我们能够看到飓风区和其他猛烈天气过程引起的。微波也使我们能够看到飓风区和其他猛烈天气过程引起的详细降雨结构。详细降雨结构。 可见光与红外传感器都能探测湖面或海面上的冰，但微波可见光与红外传感器都能探测湖面或海面上的冰，但微波还能鉴别出这些冰是当年生成，还是已生成多年的老冰，这还能鉴别出这些冰是当年生成，还是已生

16、成多年的老冰，这在南、北极地探测出特别有用。在南、北极地探测出特别有用。 第15页/共54页10.2 海洋遥感观测的主要对象海洋遥感观测的主要对象太空和空中遥感技术可以提供同时性太空和空中遥感技术可以提供同时性(或准同时性或准同时性)、空间连、空间连续性和实时性都很好的大面积海洋的数据，并且可以不受恶续性和实时性都很好的大面积海洋的数据，并且可以不受恶劣天气条件的影响，有的项目甚至可全天候观测。劣天气条件的影响，有的项目甚至可全天候观测。 尽管探测的精确度目前还不尽如人意，有些内容还观测不尽管探测的精确度目前还不尽如人意，有些内容还观测不到，但先进的信息处理技术为我们展示了前所未见的新貌。到，

17、但先进的信息处理技术为我们展示了前所未见的新貌。 第16页/共54页10.2 海洋遥感观测的主要对象海洋遥感观测的主要对象 目前，卫星遥感海洋观测所提供的海表温度、海冰、目前，卫星遥感海洋观测所提供的海表温度、海冰、叶绿素、海面风、海浪、大洋环流、内波等海洋数据涵叶绿素、海面风、海浪、大洋环流、内波等海洋数据涵盖了盖了70的海洋要素，在海洋产业、海洋科学研究和海的海洋要素，在海洋产业、海洋科学研究和海洋管理等领域得到普遍应用。卫星遥感技术已列为全球洋管理等领域得到普遍应用。卫星遥感技术已列为全球海洋观测系统（海洋观测系统（GOOS）的重要技术构成。）的重要技术构成。 海表水温海表水温(SST)

18、、水位、波高、海冰及叶绿素等要素、水位、波高、海冰及叶绿素等要素属于遥感器的直接探测元属于遥感器的直接探测元 。第17页/共54页 海面温度遥感是海洋中应用最广泛的一种。海面温度遥感是海洋中应用最广泛的一种。 在无云海区，海面水温遥感的绝对精度可以达到在无云海区，海面水温遥感的绝对精度可以达到1，相，相对精度对精度0.5。目前所使用遥感仪器主要有：机载红外辐射。目前所使用遥感仪器主要有：机载红外辐射计，海水温度扫描仪，海洋水色扫描仪，高分辩率辐射计，计，海水温度扫描仪，海洋水色扫描仪，高分辩率辐射计，可见光、红外线扫描仪可见光、红外线扫描仪,GPS 遥感技术等。遥感技术等。海区天气海区天气传感

19、器种类传感器种类资料情况资料情况无云无云甚高分辩率辐射计；可见、甚高分辩率辐射计；可见、红外自旋扫描辐射计；改进红外自旋扫描辐射计；改进甚高分辨率辐射计。甚高分辨率辐射计。绝对温度精度绝对温度精度1，相对精度，相对精度0.5;沿沿岸水为岸水为4km和和1天的时空平均值；特天的时空平均值；特定区域为定区域为10km和太洋区为和太洋区为50km和若和若干天的时空平均值干天的时空平均值多云或轻雨多云或轻雨扫描多道微波辐射计扫描多道微波辐射计准确度准确度1.52.0，为，为100km和数天和数天的的A 海面温度遥感海面温度遥感第18页/共54页NCEP 资料资料第19页/共54页测温应尽可能辅助船舶表

20、面观测和垂直温度廓线观测。测温应尽可能辅助船舶表面观测和垂直温度廓线观测。海面红外图像经过一定处理可求得粗糙廓线海面红外图像经过一定处理可求得粗糙廓线(等温线分布等温线分布)，而连续多幅同一区域的红外图像可以消除大部分云盖的影而连续多幅同一区域的红外图像可以消除大部分云盖的影响而给出海区水温的详尽情况。由于海洋中不少动力现象响而给出海区水温的详尽情况。由于海洋中不少动力现象与水温密度相关，如中尺度涡多表现为冷核或热核而区别与水温密度相关，如中尺度涡多表现为冷核或热核而区别于周围海水，因此，海面温度场是重要的感测对象。于周围海水，因此，海面温度场是重要的感测对象。第20页/共54页B 盐度观测盐

21、度观测 海水盐度和水温一样是海洋动力学分析中主要考虑的特海水盐度和水温一样是海洋动力学分析中主要考虑的特征量。由于盐度能影响海水的介电常数，从而也影响到海征量。由于盐度能影响海水的介电常数，从而也影响到海水的微波辐射发射率。水的微波辐射发射率。 遥感测盐技术要求在遥感测盐技术要求在21cm波段测定发射率。并要求有关波段测定发射率。并要求有关现场的水温辅助观测值作为参照，由于现场的水温辅助观测值作为参照，由于8cm波段的微波辐波段的微波辐射极少受介电数影响，可以反映现场的温度，因此一个两射极少受介电数影响，可以反映现场的温度，因此一个两通道的微波传感器将能同时提供盐度和所需的水温观测值通道的微波

22、传感器将能同时提供盐度和所需的水温观测值。第21页/共54页C 海面风场观测海面风场观测 遥感所获得的海面风数据，一般是距海面遥感所获得的海面风数据，一般是距海面20m处的观测资处的观测资料。这些资料取得，有助于台风、大风预报和波浪预报。具料。这些资料取得，有助于台风、大风预报和波浪预报。具体精度列于下表中。体精度列于下表中。 海区天气海区天气传感器种类传感器种类资料情况资料情况有云或轻度有云或轻度降水降水雷达散射计雷达散射计范围范围020m/s;风速准确度风速准确度2m/s,风向精度风向精度20;空间分空间分辨率辨率25km。有云或轻度有云或轻度降水降水扫描多通道微波辐扫描多通道微波辐计计S

23、MMR范围范围5-35m/s;风向精度风向精度25;第22页/共54页 图示是利用图示是利用ERS-1/ALT的散射的散射计获取的南极极锋带计获取的南极极锋带(50 S)以以南风场资料。因为卫星每南风场资料。因为卫星每6天才天才能覆盖地球一周，卫星图片是南能覆盖地球一周，卫星图片是南极冬季时间从极冬季时间从1992年年7月月27日至日至1992年年8月月2日。由于南大洋气日。由于南大洋气候险恶，距离北半球又太远，派候险恶，距离北半球又太远，派船调查至为困难。这样一来，利船调查至为困难。这样一来，利用卫星遥感资料就极为重要了。用卫星遥感资料就极为重要了。利用利用ERS-1/ALT的卫星风场资料的

24、卫星风场资料, 来研究南极极锋带来研究南极极锋带(50 S)以以南风场特征南风场特征, 为海洋水文动力学为海洋水文动力学研究研究, 特别是为风海流研究提供特别是为风海流研究提供驱动力的背景场。驱动力的背景场。 第23页/共54页D 海浪观测海浪观测 主要是解决表面波场的问题。可以通过主要是解决表面波场的问题。可以通过SAR反演波浪方反演波浪方向谱向谱(主要表现为主波对微尺度波动的调制主要表现为主波对微尺度波动的调制)，另一类可以通，另一类可以通过动力模式过动力模式(海面风、海浪模式海面风、海浪模式)来实现。来实现。 海面状态的描述可以通过三种形式即：有效波高海面状态的描述可以通过三种形式即：有

25、效波高H1/3、表面波动率谱、实际图像。、表面波动率谱、实际图像。 第24页/共54页D 海浪观测海浪观测(1)有效波高：使用短脉冲雷达高度计沿星下路径全天候有效波高：使用短脉冲雷达高度计沿星下路径全天候地观测，能测地观测，能测120m范围的有效波高范围的有效波高H1/3，准确度，准确度1m有效波高的有效波高的25 (2)表面波功率谱：使用合成孔径雷达表面波功率谱：使用合成孔径雷达SAR全天候观测：波全天候观测：波长长50m以上，在以以上，在以10 为间隔的所有传播方向上的海浪平为间隔的所有传播方向上的海浪平方振幅值方振幅值,精度同精度同H1/3。经过二维付氏变换可以得到海浪的。经过二维付氏变

26、换可以得到海浪的斜率斜率 (3)图像：主要指海浪折射图，从应用角度看将比表面波图像：主要指海浪折射图，从应用角度看将比表面波功率谱更有用。也是采用合成孔径雷达功率谱更有用。也是采用合成孔径雷达(SAR)对大于对大于50m的波长在的波长在100km的扫视宽度上成像，这种观测也具有接的扫视宽度上成像，这种观测也具有接近全天候的能力。近全天候的能力。第25页/共54页E 海流观测海流观测 海洋中的海流主要受风力、引潮力和密度分布不均匀所驱动海洋中的海流主要受风力、引潮力和密度分布不均匀所驱动。 测流主要使用雷达高度计。先测海面坡度再算出地转流速，测流主要使用雷达高度计。先测海面坡度再算出地转流速，准

27、确度约为准确度约为20cm/s;而海流的位置误差约为几而海流的位置误差约为几km。目前已联。目前已联合使用卫星定位装置，数据采集系统和海流浮标，取得了有价合使用卫星定位装置，数据采集系统和海流浮标，取得了有价值的资料。值的资料。图示是测量海平面高度的图示是测量海平面高度的TOPEX卫星的工作示意图卫星的工作示意图第26页/共54页目前正在兴起的是利用高频雷达测量表层海流，分为天目前正在兴起的是利用高频雷达测量表层海流，分为天波雷达和地波雷达。波雷达和地波雷达。高频地波雷达高频地波雷达：直接向海面发射电磁波并接收回波：直接向海面发射电磁波并接收回波(利用地球表利用地球表面绕射面绕射)，通常采用双

28、站即同时设置两台雷达进行工作；也可以，通常采用双站即同时设置两台雷达进行工作；也可以采用单站，但分辨率和精度将相对降低。采用单站，但分辨率和精度将相对降低。 天波雷达天波雷达：发射器发出的电磁波射向天空，经电离层反：发射器发出的电磁波射向天空，经电离层反射到达海面，与海洋表面发生作用并反射回电离层，再次射到达海面，与海洋表面发生作用并反射回电离层，再次经电离层反射回来被接收，故得名天波雷达，显然天波雷经电离层反射回来被接收，故得名天波雷达，显然天波雷达需要较大的发射功率，通常天线阵达几百达需要较大的发射功率，通常天线阵达几百m，其探测的，其探测的范围也较大，而且雷达站可以建在离海面较远的地方。

29、范围也较大，而且雷达站可以建在离海面较远的地方。第27页/共54页F 潮汐观测潮汐观测 海洋潮汐以准确的规律产生，在大洋上的变化幅度在海洋潮汐以准确的规律产生，在大洋上的变化幅度在01m之间。大洋和陆架潮汐的观测极为困难，而其观测结之间。大洋和陆架潮汐的观测极为困难，而其观测结果却对研究沿岸潮汐和潮汐理论本身很有帮助。果却对研究沿岸潮汐和潮汐理论本身很有帮助。 采用雷达高度计的精确测高法，可在采用雷达高度计的精确测高法，可在25cm和和25 相角的范围内测定全日和半日周期的潮高。观测的间隔要求相角的范围内测定全日和半日周期的潮高。观测的间隔要求在陆架上为在陆架上为25km,在大洋中在大洋中10

30、0km。通常要有近一年的资料。通常要有近一年的资料才能完成全球潮汐观测。才能完成全球潮汐观测。第28页/共54页 海洋水团的分类识别是个复杂问题。作为水团特征海洋水团的分类识别是个复杂问题。作为水团特征的不仅有海水的物理、化学结构，而且要有动力学结构的不仅有海水的物理、化学结构，而且要有动力学结构乃至生物学结构。因此感测水团的乃至生物学结构。因此感测水团的“窗口窗口”包括红外、包括红外、可见光和微波；而且必须采取多种传感器以便进行综合可见光和微波；而且必须采取多种传感器以便进行综合分析。分析。 红外传感器比较重要，因温度是水团研究中主要考红外传感器比较重要，因温度是水团研究中主要考虑的特征。多

31、光谱摄影的图像分析有助于判断水团的初虑的特征。多光谱摄影的图像分析有助于判断水团的初级生产力、污染甚至内波的情况。级生产力、污染甚至内波的情况。 G 水团观测水团观测第29页/共54页 经过数据信息处理，可以得出各水团的配置、确定水经过数据信息处理，可以得出各水团的配置、确定水团的边界团的边界(锋锋)以及分辩与中尺度涡相联系的冷核和暖核。以及分辩与中尺度涡相联系的冷核和暖核。G 水团观测水团观测Infrared Sea Surface Temperature Autonomous Radiometer (ISAR) To provide sea-surface skin temperature

32、 (SSST) 第30页/共54页G 水团观测水团观测Sea surface temperature (AVHRR) imagery for June 9, 1994, showing warm water mass off leeward coast and cold water mass off windward coast of Santa Catalina Island第31页/共54页H 海洋水准面观测海洋水准面观测 海洋水准面是指仅受重力和地转偏向力作用的无运动海洋水准面是指仅受重力和地转偏向力作用的无运动的均匀海洋表面。显然由于地球水陆分布的不均匀，水准的均匀海洋表面。显然由于地

33、球水陆分布的不均匀，水准面并不是理想椭球面。面并不是理想椭球面。 如果有了水准面，则对海流、潮位、波高和风暴潮等如果有了水准面，则对海流、潮位、波高和风暴潮等都可以从实测水面与水准面的偏差算出。因此精确测出海都可以从实测水面与水准面的偏差算出。因此精确测出海洋水准面具有很重要的意义。洋水准面具有很重要的意义。第32页/共54页H 海洋水准面观测海洋水准面观测 测量水准面要使用卫星高度计和精确定位方法，以测量水准面要使用卫星高度计和精确定位方法，以25km间隔的空间网格间隔的空间网格(指星下点路径组成的网格指星下点路径组成的网格)进行。通进行。通过高度计资料、卫星轨迹的轨道分析联合海面常规潮位计

34、过高度计资料、卫星轨迹的轨道分析联合海面常规潮位计观测值，最后形成覆盖大洋的精确水位面观测值，最后形成覆盖大洋的精确水位面(20cm)，水准，水准面的高度是相对于地球理想的参考椭球面而言的。面的高度是相对于地球理想的参考椭球面而言的。星下点星下点：地球中心与天体的连线在地球表面上的交点。地球中心与天体的连线在地球表面上的交点。 在遥感中星下点在遥感中星下点指的是人造地球卫星在地面的投影点（或卫星和地心连线与地面的指的是人造地球卫星在地面的投影点（或卫星和地心连线与地面的交点），用地理经、纬度表示。当卫星在星下点进行摄像时，影像交点），用地理经、纬度表示。当卫星在星下点进行摄像时，影像的几何畸变

35、最小。的几何畸变最小。第33页/共54页I 浅海测深浅海测深1969年在年在NorthSea当用真实孔径的当用真实孔径的SLAR探测海波方向时，科研人探测海波方向时，科研人员就发现了一种奇怪的现象。在员就发现了一种奇怪的现象。在Rortterdam港口附近杂乱的海面影港口附近杂乱的海面影像中出现了几条明亮的条纹，接近低潮时，条纹效果增强了。经过解像中出现了几条明亮的条纹，接近低潮时，条纹效果增强了。经过解译发现这是潮流作用下的海底地形的影像。译发现这是潮流作用下的海底地形的影像。 SAR影像中的重力波折射图和水深有着密切的关系，因此利用这个影像中的重力波折射图和水深有着密切的关系，因此利用这个

36、关系可定量获取水下地形信息。关系可定量获取水下地形信息。SAR影像的浅水特征呈条纹状，对应着影像的浅水特征呈条纹状，对应着一般不超过一般不超过50m的水深，它们是浅水水下分布着的沙岸、沙脊和沙波的的水深，它们是浅水水下分布着的沙岸、沙脊和沙波的反映。在深水情形，许多反映。在深水情形，许多SeasatSAR图像显示出波状的纹理特征，它们图像显示出波状的纹理特征，它们的的“波长波长”一般是几一般是几km，与，与100m或或1000m甚至更深的水深变化有关。甚至更深的水深变化有关。第34页/共54页J 海冰遥感海冰遥感海冰遥感可以提供准确的海冰预报。海冰遥感可以提供准确的海冰预报。 机载的雷达装置和

37、星载的合成孔径雷达所取得的海冰图机载的雷达装置和星载的合成孔径雷达所取得的海冰图像均能分辨出一年冰、多年冰、速生冰、冰山、冰间水道像均能分辨出一年冰、多年冰、速生冰、冰山、冰间水道等冰的特性，这是冰情预报不可缺少的资料。此外，热红等冰的特性，这是冰情预报不可缺少的资料。此外，热红外传感器和微波传感器也是获得有关海冰定量资料的有效外传感器和微波传感器也是获得有关海冰定量资料的有效工具。工具。 第35页/共54页J 海冰遥感海冰遥感SAR image showing sea ice GreaseIce第36页/共54页l 溢油污染遥感溢油污染遥感 石油污染的遥感主要是检测海面油膜。石油污染的遥感主

38、要是检测海面油膜。 各种物体都具有其本身的反身和辐射能量的特性，海水各种物体都具有其本身的反身和辐射能量的特性，海水和油膜对外来辐射的反射和本身能量的辐射是各不相同的。和油膜对外来辐射的反射和本身能量的辐射是各不相同的。海面油膜的遥感正是利用了海水和油膜的这种不同的反射海面油膜的遥感正是利用了海水和油膜的这种不同的反射特性。目前，航天遥感不仅可以测定海面油膜的存在，而特性。目前，航天遥感不仅可以测定海面油膜的存在，而且可以测定油膜扩散的范围、油膜厚度及污染油的种类且可以测定油膜扩散的范围、油膜厚度及污染油的种类（如原油或机油等）。（如原油或机油等）。第37页/共54页l 溢油污染遥感溢油污染遥

39、感RADARSAT image of coastal oil spill Oil spills can destroy marine life as well as damage habitat for land animals and humans. 第38页/共54页M 泥沙、叶绿素观测泥沙、叶绿素观测 利用卫星的水色通道可以观测大河入海口泥沙的扩散和季节变化。利用卫星的水色通道可以观测大河入海口泥沙的扩散和季节变化。兰色的海洋标志着缺乏叶绿素，水生植物量低；绿色的海洋则反映那兰色的海洋标志着缺乏叶绿素，水生植物量低；绿色的海洋则反映那里水量植物旺盛。同时还可以确定海水中叶绿素浓度的分布，

40、借以寻里水量植物旺盛。同时还可以确定海水中叶绿素浓度的分布，借以寻找渔场。找渔场。 This false-color image shows concentrations of chlorophyll. Chlorophyll is the primary pigment found in phytoplankton, the microscopic marine plant that comprises the foundation of the ocean food chain. Red and yellow pixels show the highest concentrations,

41、green is an intermediate value , while light blues and dark blues show the lowest concentrations. Dark grey areas represent land; white areas show where no data were collected due to cloud cover. 第39页/共54页浮标应用技术是指以各类浮标为观测平台的海洋观测浮标应用技术是指以各类浮标为观测平台的海洋观测技术。技术。 根据用途和工作方式的不同，浮标可分为锚定浮标根据用途和工作方式的不同，浮标可分为锚定

42、浮标和漂流浮标。锚定浮标中有水文气象资料浮标、水质监和漂流浮标。锚定浮标中有水文气象资料浮标、水质监测浮标、波浪浮标；漂流浮标中有表面漂流浮标、中性测浮标、波浪浮标；漂流浮标中有表面漂流浮标、中性浮标、各种小型漂流器。浮标、各种小型漂流器。 10.3浮标与潜标观测第40页/共54页 应用浮标作为观测平台或传感系统的一部分，进行应用浮标作为观测平台或传感系统的一部分，进行海洋水文、气象、水质观测，是六十年代以来蓬勃发展海洋水文、气象、水质观测，是六十年代以来蓬勃发展的一项海洋观测技术。它的主要特点是能在恶劣海况下的一项海洋观测技术。它的主要特点是能在恶劣海况下全天候或全天时工作，获取海洋信息。全

43、天候或全天时工作，获取海洋信息。 第41页/共54页锚定浮标锚定浮标海上锚定浮标所采集的数据包括海面的气象要海上锚定浮标所采集的数据包括海面的气象要素（气温、气压、湿度、风速、风向等）和海面状态要素（气温、气压、湿度、风速、风向等）和海面状态要素（表层的温度、盐度、营养盐、表层海流、海浪等）素（表层的温度、盐度、营养盐、表层海流、海浪等）。有的浮标带有测温链，可以探测表层以下次表层等层。有的浮标带有测温链，可以探测表层以下次表层等层次的温度、盐度等；有的资料浮标还带有向下的次的温度、盐度等；有的资料浮标还带有向下的ADCP，可以探测海流。，可以探测海流。第42页/共54页漂流浮标漂流浮标漂流浮

44、标是根据各种科学试验和海洋环境监测计划漂流浮标是根据各种科学试验和海洋环境监测计划的需要发展起来的一种观测平台，其体积小、造价低、使用的需要发展起来的一种观测平台，其体积小、造价低、使用方便、适用范围广，可在船上或飞机上投放。方便、适用范围广，可在船上或飞机上投放。 漂流浮标重要的测量要素就是海流，要想客观地感应表层漂流浮标重要的测量要素就是海流，要想客观地感应表层流的状况，完全排除风对浮标移动的效应是不可能的，人所流的状况，完全排除风对浮标移动的效应是不可能的，人所能够做到的，就是把这种效应降低到最低限度。能够做到的，就是把这种效应降低到最低限度。第43页/共54页潜标应用技术是指利用潜标系

45、统作为观测平台的海洋潜标应用技术是指利用潜标系统作为观测平台的海洋观测技术观测技术. 它包括系留技术、应答释放技术、定位和寻找技术、它包括系留技术、应答释放技术、定位和寻找技术、布放回收技术、防护技术等。布放回收技术、防护技术等。 从目前使用情况看，潜标系统主要用于海流、水温从目前使用情况看，潜标系统主要用于海流、水温、盐度、水下噪声、内波、倾废等长期定点连续监测。潜、盐度、水下噪声、内波、倾废等长期定点连续监测。潜标系统是海洋浮标系统的一个分支。标系统是海洋浮标系统的一个分支。 第44页/共54页10.4 内波观测技术内波观测技术由各种原因引起的海水物理量垂向变化尺度介于由各种原因引起的海水

46、物理量垂向变化尺度介于 1 100m 的结构统称海洋细结构，小于的结构统称海洋细结构，小于1m则称海洋微结构。细则称海洋微结构。细结构和微结构合称海洋细微结构。内波引起的海水变形产生结构和微结构合称海洋细微结构。内波引起的海水变形产生的细结构称为可逆细结构，内波破碎以及不同物理性质的水的细结构称为可逆细结构，内波破碎以及不同物理性质的水体入侵等原因产生的细结构称为不可逆细结构。不可逆细结体入侵等原因产生的细结构称为不可逆细结构。不可逆细结构的寿命约为几天甚至更长。构的寿命约为几天甚至更长。 海洋细微结构：海洋细微结构：第45页/共54页10.4 内波观测技术内波观测技术海洋内波是一种发生在海水密度层结