海洋科学导论论文

1、卫星海洋遥感技术的应用价值及发展建议摘要:卫星海洋遥感，或称空间海洋学，是利用电磁波与大气和海洋的相互作用 原理， 从卫星平台观测和研究海洋的学科分支。它属于多学科紧密交叉的新兴 学科，其内容涉及物理学、海洋学和信息学科，并与空间技术、光电子技术、微 波技术、计算机技术、通讯技术密切相关。卫星海洋遥感是20 世纪后期海洋科学取得重大进展的关键技术之一。 与西方国家相比， 中国对卫星海洋遥感技术的 研发与应用起步较晚。 十八大以来， 国家对海洋资源开发日益重视， 卫星海洋遥 感技术在这方面将会起到重要作用。关键词： 卫星海洋遥感 应用价值 发展建议正文： 一、卫星海洋遥感系统1、空间平台及轨道装

2、载传感器的空间运载工具称为空间平台， 它包括人造卫星、 宇宙飞船、 天 空实验室等。 卫星作为海洋遥感的空间平台， 除安装传感器外， 还装备如设 备：电源、热控制器、方位控制器、数据处理系统等。电源通常采用太阳能电池 并与畜电池相连以提供夜间能源。 热控制器为保证传感器及其它电子装置正常工 作。方位控制器用于控制空间平台的方位。2、卫星传感器 目前用于海洋观测的所有卫星传感器，均根据电磁辐射原理获取海洋信息。遥感技术采用的电磁波包括可见光、红外、微波。其中，可见光谱范围在0.40.7卩m，红外波谱在1100卩m,微波波段在0.3-100GHz 传感器按工作方式 可分为主动式和被动式。 被动传感

3、器如可见红外扫描辐射计， 微波辐射计等； 主动式如微波高度计、 微波散射计、 合成孔径雷达等。 卫星传感器的种类很多， 目前用于海洋研究的传感器主要有：海色传感器： 主要用于探测海洋表层叶绿素浓度、 悬移质浓度、 海洋初级生产 力、漫射衰减系数以及其他海洋光学参数。红外传感器：主要用于测量海表温度。微波高度计：主要用于测量平均海平面高度、大地水准面、有效波高、海面风 速、海流、重力异常、降雨指数等。微波散射计：主要用于测量海面 10m处风场。合成孔径雷达： 主要用于探测波浪方向谱、 中尺度涡旋、 海洋内波、浅海地形、 海面污染以及海表特征信息等。微波辐射计：主要用于测量海面温度、海面风速以及海

4、冰、降雨、C02海-气交换等。3、数据传输星载传感器通常产生测量电压或频率信号， 然后进行数据编码。在采用二 进制编码中，一般用0255或01023或02047对辐射扫描数据进行数字化 处理，每个象元要求8bit、10bit或12bit。由于海洋信息往往比陆地低许多，因 此，对于专为海洋应用的传感器， 可将数字化数据的最大值和最小值限制在一定 范围内， 在给定数据传输率的条件下，提高传感器的输出准确度。对于非扫描 式传感器， 由于其测量频率较低， 可以在提高数据传输率的同时， 尽可能提高数 据分辨率。对于扫描式传感器，其数据几乎是连续产生，则须在采样率、数字化 间隔及数据传输率之间求得平衡。一

5、般情况下传感器自身还产生少量校准信号。 此外，卫星还提供相关的位置、 方位、 环境参数以及电源数字化数据作为测试扫 描信号的校准数据。 在扫描传感器中， 每个扫描数列都配有这种校准数据。 这些 信号都随数据流一起传输到地面接收站。4、海洋卫星资料的反演 所谓卫星资料的反演， 是指从卫星原始数据获得定量海洋环境参数的数学物 理方法，从电磁场到物质性质或地球物理性质的逆运算。从卫星平台观测海洋， 海洋信息经过复杂的海洋 / 大气系统而被星载传感器接收，然后再传输到卫星地 面站。被动遥感（可见、红外、微波）的反演问题，主要是消除信息传输过程中 海洋/大气的影响。主动遥感（微波为主）的反演问题，主要是

6、从微波与海面相 互作用中提取海洋信息。 海洋信息往往比陆地信息小 2-3个量级，并且海洋属 于动态环境， 因此，海洋卫星资料的反演问题更为复杂和重要。 反演方法有准解 析、数值模拟、统计回归或以上几种的结合。反演方法和模式有适用于全球的， 也有适用于区域的。 后者一般比前者有高的反演精度。 一般来说， 它是一个非线 性系统。海洋 / 大气传输过程由一个不可解的积微分方程描述。电磁波与海洋相 互作用的物理机制更为复杂。二、卫星遥感对海洋科学的价值洋科学三门学科交叉的产物， 其理论基础为电磁波与海洋、 大气的相互作用 以及海洋 /大气辐射传递。卫星海洋遥感涉及广阔的电磁波范围，包括可见光、 红外和

7、微波。 可见光遥感利用太阳光源， 红外遥感利用海面热辐射， 微波遥感分 为海面微波辐射被动源和星载微波雷达主动源。 将来，激光可能成为星载主动源。 卫生海洋遥感的研究内容包括物理机制、 海洋卫生传感器方案、 反演理论和模型、 图象处理与信号处理、卫生数据海洋学应用、海洋 GIS等。其次， 卫星海洋遥感为海洋观测和研究提供了一个崭新的数据集。 这个数 据集覆盖了相当部分海洋环境参数和信息， 包括海表温度、 大气水汽、 叶绿素浓 度、悬移质浓度、 DOM 浓度、海洋初级生产力、海洋光学参数、大气气溶胶、 海平面高度、 大地水准面、 海流、重力异常、 海洋降雨、 有效波高、 海浪方向谱、 海面白帽、

8、内波、浅海地形、海面风场、海面油膜、海面污染、C02海/气交换等方面。这个数据集的工作平台在离地球 8001000km的卫星上，与传统的船 舶、浮标数据相比，具有以下无可比拟的优点：（1）大面积同步测量，且具有很高或较高的空间分辨率。可满足区域海洋 学研究乃至全球变化研究的需求。（2） 可满足动态观测和长期监测的需求。 90年代，各国海洋卫星计划已构 成 10 20 年时间尺度的连续观测， 以满足海洋环境业务化监测和气候研究的迫 切要求。（3）实时或准实时性。 可满足海洋动力学观测和海洋环境预报的需求。 目前， 卫星对于同一海域的观测时间间隔为半小时至一个月。（4）卫星资料不仅具有大面积同步测

9、量的特点， 同时具有自动求面积平均值 的特点，尤其适用于数值模型的检验和改进。卫星资料在海洋数值模式中的数 据同化是当今的前沿研究课题之一。（5）卫星观测可以涉及船舶、浮标不易抵达的海区。 第三，卫星海洋遥感多传感器资料可推动海洋科学交叉学科研究的发展。卫星海洋遥感各种传感器所提供的海洋环境参数和信息， 涉及海洋动力学、 海洋生 物学、海岸带、全球变化、海气相互作用、海洋通量、海洋生态学等。 90 年代 以来，国际上的海洋卫星计划提供了多传感器同步应用的条件。 这样，不仅推动 了卫星海洋遥感自身的深入发展， 同时，推动了卫星海洋遥感与各海洋学分支的 交叉研究以及海洋学各分支学科的交叉研究。三、

10、对海洋遥感技术发展的建议 为使我国海洋遥感技术得到健康发展 , 特建议如下：1 ：拓宽投资渠道 , 尽早将海洋卫星列入国家航天计划 , 系统开展海洋卫星预研。 采取国内外多渠道的融资办法 , 建立海洋卫星发展基金 , 解决海洋卫星的经费间 题。2 ：尽快成立国家海洋遥感中心。此机构的设立可改善海洋遥感的管理状况 , 有 利于海洋遥感技术的健康发展。3： 有必要从国家遥感技术发展规划着手 ,：海上实验场应尽早建设 , 选址及其职：地面应用系统建设应统筹规划 , 充分考虑到海洋卫星与其他资源卫星的兼性 , 本着多方受益的原则 , 最大限度地发挥投资效益。：遥感器升级换代及遥感资料产品的开发应作出长

11、远规划 , 对海洋遥感特别有 效的微波仪器的研制及其资料的应用应摆在优先地位 , 在不太长的时间内 , 要有 不同层次、内容广泛、使用便利的海洋遥感资料产品供应市场,发挥它们在管理决策、抢险救灾、科学研究、生产指挥等方面的作用。：近期内要经过科学论证 , 选准一项对国家或地区社会经济发展有重大影响的 实际项目 , 做出成绩 , 显示海洋遥感技术不可替代的作用。：海洋遥感信息的开发可利用“ 信息高速公路” 的技术成就 , 加快海洋综合 管理信息系统和海洋地理信息系统的建设 , 使更多的实际工作者认识到海洋遥感信息 的实用价值。：要像计算机的普及推广那样 , 在全国普及推广海洋遥感技术。海洋遥感技术 只要像计算机技术那样 , 成为海洋各行各业得心应手的工具 , 其产业才能实现 10 ：有组织、有计划地做好海洋遥感技术科普宣传和教育作, 培养跨世纪海洋遥感技术人才 缩短与国际先进水平的差距。四、结语2l 世纪是海洋的世纪， 海洋经济是未来的朝阳产业， 如何把我国由海洋大国 变为海洋强国，是我们每个海洋人肩上的重任。以我国进行有史以来投入最大、 调查范围最广、调查技术最先进的近海海洋调查项目。充