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海洋遥感
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  定义


    海洋遥感(ocean remote sensing)利用传感器对海洋进行远距离非接触观测 ,以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。

 

    简介

    海洋遥感这一术语现今用来描述收集大范围海洋信息的一种方法。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。

    最熟悉的遥感方法是简单的照相法,它把目标的可见光图像记录到一个底板或胶卷上,然后冲印出景观的照片。

    20世纪60年代以来,由于空间科学的蓬勃发展,遥感技术飞跃到一个崭新的阶段。而遥感技术特别是航天遥感在海洋上的应用,使海洋调查观测手段和方式发生了革命性的变化,有可能实现大范围、长期、反复的海洋监测,形成所谓“空间海洋学”时代。海洋学界对此评价很高,认为这是海洋科学由“气候式时代”向“天气式时代”转变的开端,必将产生深远的影响。

 

海洋遥感

 

   发展历史

 

    海洋遥感始于第二次世界大战期间。发展最早的是在河口海岸制图和近海水深测量中利用航空遥感技术。1950年美国使用飞机与多艘海洋调查船协同进行了一次系统的大规模湾流考察,这是第一次在物理海洋学研究中利用航空遥感技术。此后,航空遥感技术更多地应用于海洋环境监测、近海海洋调查、海岸带制图与资源勘测方面。从航天高度上探测海洋始于1960年。这一年美国成功地发射了世界第一颗气象卫星"泰罗斯-1”号。卫星在获取气象资料的同时,还获得了无云海区的海面温度场资料,从而开始把卫星资料应用于海洋学研究。美国1978年又发射了“海洋卫星-1”号(见海洋卫星)。苏联也于1979年和1980年先后发射了两颗海洋卫星“宇宙-1076”号和“宇宙-1151”号。


    中国从1977年开始海洋遥感技术的研究,并先后在海岸带与滩涂资源调查、海洋环境监测、海冰观测、海洋气象预报、海洋渔场分析、大尺度海洋现象研究和基础理论工作中进行了遥感技术的试验,其中台风跟踪、海冰遥感和海洋环境污染航空遥感监测已进入实用阶段。


    目前遥感技术已应用于海洋学各分支学科的各个方面。海洋遥感技术的应用,使得内波、中尺度涡、大洋潮汐、极地海冰观测、海-气相互作用等的研究取得了新的进展。如气象卫星红外图象,直接记录了海面温度的分布,海流和中尺度涡漩的边界在红外图象上非常清晰。利用这种图象可直接测量出这些海洋现象的位置和水平尺度,进行时间系列分析和动力学研究。但是,某些传感器的测量精度和空间分辨力还不能满足需要,很难做到定量测量;有的遥感资料不够直观,分析解译难度很大;传感器主要利用电磁波传递信息,穿透海水的能力较弱,很难直接获得海洋次表层以下的信息。因此,有待进一步改进。

 


   基本性能

     ①具有同步、大范围、实时获取资料的能力,观测频率高。这样可把大尺度海洋现象记录下来,并能进行动态观测和海况预报。

     ②测量精度和资料的空间分辨能力应达到定量分析的要求。

     ③具备全天时(昼夜)、全天候工作能力和穿云透雾的能力。

     ④具有一定的透视海水能力,以便取得海水较深部的信息。


   系统概括

 

    遥感仪器必须依赖于辐射(光、热)或微波(电磁波)等,把研究区域的有用信息传递到观测仪器。例如,当阳光入射到海面上,有一部分光被反射,其余部分光进入海水,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),由此可获得有关波浪的一些信息。

 

    海洋的太空遥感系统工作原理:太空飞行器装载着遥感器以轨道扫描方式透过电磁波的“大气窗”(0. 4~0. 75μm的可见光、8~14μm的红外辐射和10cm量级的微波辐射)监视大面积海洋表面(水面1mm以内)的某些海洋学特征以及透过“海洋窗”(可见光部分)监视海面以下到透明度深度内的某些海洋学特征;监视结果发送给地面站解调成像(或形成记录信息的磁带),交由数据信息系统处理分析,供海洋研究应用。为了对监测结果进行校正、分析、解释,还必须伴有事先的基础实验以及同时进行的现场辅助观测。


   主要应用对象
   
    卫星遥感海洋环境监测技术从1978年美国发射“海洋卫星”(Seasat) 和气象卫星(Nimbus-7)至今已20多年,经历了20世纪70年代卫星海洋遥感技术试验,20世纪80年代卫星遥感技术研究与应用,到20世纪90年代业务应用日趋成熟。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、内波等海洋数据涵盖了 70%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海洋观测系统(GOOS)的重要技术构成。

 

    卫星遥感海洋环境监测技术和应用依赖于卫星的运行状态,传感器的种类和信息获取技术。随着在天空运行的海洋卫星数量不断增加以及传感器准确度的不断提高,轨道重复周期的不断缩短,形成了一个高时空覆盖率、高准确度的多元遥感数据源;同时,随着对遥感成像机理的认识不断提髙,遥感信息提取和反演方法的不断改进,为海洋遥感业务化工作的开展奠定了重要的基础。

 

    最先开展研究的探测内容主要表现为海表特征及海面物质要素,如海表水温(SST)、水位、波高、海冰及叶绿素等。这些要素属于遥感器的直接探测元,以后则扩大到更多方面。事实上,海洋卫星遥感已成为人们了解海洋的一种重要手段。与常规观测手段相比,由于卫星遥感能够获取在空间上广泛的大量数据,在海洋环境监测方面,拥有巨大的优势及潜力。







更新者:舒克贝塔   更新时间:2014-03-06 09:21:47
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