§11.4遥感技术应用
一,遥感在海洋生态中的应用
海洋遥感技术的开发始于第二次世界大战,最早是用于河口海岸制图和近海水深 测量,随后在海洋环境监测,近海海洋调查,海岸带制图与资源勘测等方面开展了广 泛的应用.1960年美国发射了世界上第一颗气象卫星"泰罗斯-1"号,在获取气象资料 的同时,获得了无云海区的海面温度场资料,人类首次将卫星资料应用于海洋学研 究.随后的40年来,海洋遥感大致经历了三个阶段:第一阶段 (1970年 ~ 1978年 )是探 索阶段,该阶段主要利用载人飞船,气象卫星和陆地卫星探测海洋环境;第二阶段 (1978年 ~ 1985年 )为试验阶段,该阶段美国发射了海洋卫星(Seasat)和雨云卫星七号 (Nimbus-7)(星载海岸带水色扫描仪(CZCS)),这两颗卫星皆属实验研究性质;第三 阶段 (1985年至今 )是应用研究和业务使用阶段,该阶段世界上发射了多颗海洋卫星, 如海洋地形卫星,海洋动力环境卫星及海洋水色卫星等.此外,还在其它一些卫星上 搭载海洋探测器,开展了大量卓有成效的海洋应用研究.各海洋卫星类型及主要技术 性能见表11.1.早期卫星上装载的观测仪器主要是光学遥感器,其缺点是常常会受到天 气的影响,而微波遥感技术的发展实现了全天时,全天候工作,星载辐射计(Spaceborne Radiometer),雷达高度计(Radar Altimeter),雷达散射计(Radar Scatterometer), 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar)四种微波遥感器的相互有机结合构成了强大的 全天候综合海洋观测系统,为地球物理学,海洋动力学,气象学等理论研究以及海 浪,海流,海洋潮汐观测,航运,国防等领域的应用提供了极有价值的实验观测手 段.表11.2列出了微波遥感器的主要功能.
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表 11.1 卫星类别 海 洋 水色 卫 星 主要用途
各海洋卫星类型及主要技术性能 探测器 第十一章 水色仪 第十二章 CCD 相机 第十三章 中 分 辨 率 成 像光谱仪
探测叶绿素 ,悬浮泥 沙,可溶有机物,海表 温度(可选) ,污染, 海冰,海流
海 洋 地形 卫 星
探测海面高度, 有效波 高,海面风速,海洋重 力场,冰面拓扑,大地 水准面,潮汐洋流,大 气水汽
海 洋 动力 环 境卫星
探测海面风速,风向, 海面高度,冰面拓扑, 波高,波向及波谱,海 洋重力场, 大地水准 面,洋流海表温度,海 流潮汐,内波,岸带水 下地形,污染.
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卫星要求 一, 太阳同步轨道 二, 降交点地方时间为 中午 三, 全 球 覆 盖 周 期 为 2-3 天 四, 前后倾角可调 五, 姿控测轨要求较高 1, 雷达高度计 2, 微波辐射计 (一) 太阳同步轨道 (二) 精密轨道测定 (三) 姿控精度高 (四) 全 球 覆 盖 周 期 为 1-2 天 1, 太阳同步轨道 天 3, 精密轨道测定 4, 姿控精度高 1) 合成孔径雷 达 2) 微波散射计 3) 雷达高度计 4) 微波辐射计 5) 红外辐射计 2, 全球覆盖周期为 1-2
遥感器名称
功能 测海洋温度 1 0 ~ 3 0℃ 测海面风速 0 ~ 2 0 m/s 测海水盐度 测海面,湖面油污染 测海冰厚度,面积,冰山,冰龄 测雪覆盖面积,贮量
微波辐射计
测大气温度,云中水含量 大气剖面,雷暴台风活动 寻找矿藏,植被分类 海岸带测量,测土壤湿度 导弹制导,发现水下潜艇等 特殊微量气体的检测 海面风速 0 ~ 1 0 m/s 海面高度 海面浪高
微波高度计
海流方向 海流速度 海波方向
微波散射计
海面风速 4 ~ 2 6 m/s 海面风向 0 ~ 3 6 0° 陆地各种地物, 区域雷达散射系数, 为军事攻击, 反攻击服务 海流,海波,海高图 海冰方向图 地形图 (尤其森林地区 )
合成孔径侧视雷 达
寻找沙漠水源,考古,探矿 洪水监测,海上油污染监测 军事侦察,地质结构制图 土地利用,植被分类
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精度 1. 0 ~ 1. 4℃ ±1.5 ~ 2m/s ± 0 . 4% 15% 2 m/s 1 0 cm 10% 1 0° 5cm/ s 1 0° 1.3 m/s 1 6° 分辨率 2~ 30m
利用遥感手段对海洋生 态的监测与研究,主要 是利用水体中的物质, 特别是能进行光合作用 的飘浮有机物质(如浮 游植物),无机颗粒物 与入射光相互作用而产 生水色变化来进行工作 的.由于浮游植物中的 叶绿素对蓝光,红光有 较强的吸收作用,可用 来推算水体中的叶绿素 分布情况.此外,有 机,无机颗粒物质可吸 收入射光,影响水体的 透明度.美国,日本和 欧共体等国较早地开展 了海洋遥感工作,为海 洋初级生产力的研究, 全球变化,水色监测, 渔业资源的管理发挥了 巨大作用.

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