第十三章水体和海洋遥感——王力、李朝艳24/12/24重庆交通大学2第十三章水体和海洋遥感§13.1概况§13.2水体遥感原理§13.3海洋卫星及遥感器24/12/24重庆交通大学3§13.1概况24/12/24重庆交通大学4§13.1概况地球表面面积100地表开放水体74全球海洋面积7124/12/24重庆交通大学5§13.1概况海洋是人类最大的资源宝库。它蕴藏极为丰富的矿物资源、生物、化学资源和能源，尤其在人口增长,陆上资源大量消耗的情况下,海洋将日益成为人类获得食品、能源、原材料的基地。24/12/24重庆交通大学6§13.1概况研究全球环境,不能脱离了占全球面积71%的海洋。遥感能提供大尺度、动态的观测，且不受地理位置、天气和认为条件限制，恰好适用于对茫茫大海的观测。遥感是研究海洋最重要的探测手段之一，所以美国、前苏联、欧洲空间局、日本、加拿大等均先后发射了海洋卫星，我国也发射了自己的海洋卫星。24/12/24重庆交通大学7§13.2水体遥感原理13.2.1水体光谱特征1.水体界限的确定2.水体光谱特征与水中叶绿素含量的关系3.水体光谱特征与悬浮泥沙含量的关系4.水体光谱特征与水深的关系5.水体光谱特征与水温的关系6.水体光谱特征与水体污染物的关系13.2.2水体的微波辐射特征24/12/24重庆交通大学813.2.1水体光谱特征对水体来说，水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定，同时又受到各种水状态的影响。0.76可见光波段近红外、短波红外可见光波段可见光波段3%～10%5%蓝青绿黄橙红对于清水，在蓝—绿波段反射率4%～5%,0.6μm以下的红光部分反射率降到2%～3%水的吸收少反射率较低大量透射可见光反射包含：水表面反射、水体底部物质反射、水中悬浮物质反射3个方面。几乎吸收全部入射能量水体在近红外、短波红外这两个波段的反射能量很小。这一特征与植被和土壤光谱有十分明显的差异，因而在红外波段识别水体是较容易的。0.8?24/12/24重庆交通大学913.2.1水体光谱特征图13.2反映了水的光谱递减规律，由于水在红外波段的强吸收，水体的光学特征集中表现在可见光在水体中的辐射传输过程。它包括界面的反射、折射、吸收、水中悬浮物质的多次散射（体散射特征）等。这些过程及水体“最终”表现出的光谱特征又是由以下因素决定的：水面的入射辐射、水的光学性质、表面粗糙度、日照角度与观测角度、气-水界面的相对折射率以及在某些情况下还涉及水底反射等。24/12/24重庆交通大学1013.2.1水体光谱特征到达水面的入射光（太阳光和天空光）它的强度与水面性质有关：表面粗糙度、水面浮游生物、水面冰层、泡沫带等。3.5%水面散射光Ls少量水体本身信息其余的光经折射、透射进入水中，大部分被水分子吸收和散射，以及被水中悬浮物质所散射、反射、衍射成水中散射光。它的强度与水的混浊度成正相关，与水的深度成正相关。部分衰减后的水中散射光到达水体底部形成底部反射光它的强度与水的混浊度成正相关，与水的深度成负相关水中散射光的向上部分及浅海条件下的底部反射光共同组成Lw水中光或称离水反射辐射。天空散射光Lp遥感器接收L=Lw+Ls+Lp24/12/24重庆交通大学1113.2.1水体光谱特征L(接收)=Lw(水中光)+Ls水面反射光)+Lp(天空散射光)它们是波长、高度、入射角、观测角的函数其中前两部分包含有水的信息，因而可以通过高空遥感手段探测水中光和水面反射光，以获取水色、水温、水面形态等信息，并由此推测有关浮游生物、浑浊水、污水等的质量和数量以及水面风、浪等有关信息。24/12/24重庆交通大学1213.2.1水体光谱特征说明1：上述的水体的散射和反射主要出现在一定深度的水体中，称之为“体散射”。水体的光谱特性主要是通过透射率,而不仅是通过表面特征确定的，它包含了一定深度水体的信息，且这个深度及反映的光谱特性是随时空而变化的。水色(水体的光谱特性)主要决定于水体中浮游生物含量(叶绿素浓度)、悬浮泥沙含量（混浊度）、营养盐含量（黄色物质、溶解有机物质、盐度指标）以及其他污染物、底部形态（水下地形）、水深等因素。24/12/24重庆交通大学1313.2.1水体光谱特征大量研究表明,叶绿素、悬浮泥沙等主要水色要素的垂直分布并非均匀的(见图13.4)。水体中的水分子和细小悬浮质(粒径<<波长)造成大部分短波...
