水体与海洋遥感_水体的回波强度

水体的光谱特征：对于水体来说，其光谱特征主要是由水本身物质组成对光谱吸收和散射性质决定的，同时又受到各种水状态的影响。在可见光波段0.6um之前，水的吸收少，反射率低，大量透射。其中水面反射率约为5%，并随着太阳高度角的变化呈3%-10%不等的变化；水体可见光反射包括水表面反射、水体底部物质反射及水中悬浮物质的反射共三个方面的贡献。对于清水，在蓝绿光波段的反射率为4%-5%，波长0.6um以下的红光反射率降到2%-3%，在近红外-短波红外部分几乎吸收全部的入射能量，因此水体在这两个波段的反射能量很小。这一特征与植被和土壤形成十分明显的差异，因而在红外波段识别水体是较容易的。
水体的微波辐射特征：
水体的微波辐射特征主要取决于两个主要因素：海面及一定深度的复介电常数和海面粗超度。
1.平静海面：海面无风或者风速很小，可用物理光学理论处理，当水面粗超度较微波波长小得多时，可视为平坦表面，以镜面反射为主。
2.风浪表面：海面有波浪而成为一个随机起伏的粗糙面。此时电磁波在界面上产生复杂多变的多次散射和反射，散射回波增强。同时，大风浪海面往往伴有泡沐带(含大量气泡和水滴)。它的特征除与辐射亮度温度有关外，还与海浪谱、海面风浪有关。
3.污染海面：一般指油污染等形成的两层介质，引起亮度温度的显著差异。油膜使海面趋于平滑，减弱回波强度，而呈黑色。
4.冻结海面：海面有海冰、冰山等，由于冰雪的介电常数较水体小，引起亮度温度的明显差异。
水体光谱特征与悬浮泥沙含量的关系：随着水中悬浮泥沙浓度的增加，即水的浑浊度的增加，水体在整个可见光谱段的反射亮度增加，水体由暗变得越来越亮，同时反射峰值波长向长波方向移动，即从蓝到绿到更长波段的移动，且移动峰值本身形态变得更宽。清水在0.75um处反射率接近于零，而含泥沙的浑浊水至0.93um处反射率才接近于零。
海洋遥感的特点：
1.大尺度、同步覆盖。由于海洋现象范围大、幅度大、变速快，因而海洋遥感需航天高平台的宏观大尺度、短周期同步观察。
2.在海洋遥感中，海洋向上反射的能量仅是陆地的5%-10%，且动态范围很小。海洋的光谱特征差异小，并受干扰因素大，因此要获得海洋环境的光学信息，其光学遥感器必须具有：
较高的的信噪比和数据量化等级，以保证数据精度；
较窄的光谱谱段，以捕捉有指示意义的特征波段；
较大的瞬时视场角，以保证有足够的接收能量，因而其空间分辨率较低；
3.在卫星遥感中，由于水体向上的反射辐射能太低，卫星探测器所接收的辐射能量中85%来自大气的干扰，即大气程辐射选大于离水反射辐射，因此对水体(海洋)遥感而言，排除大气的干扰尤为重要。
4.海洋微波遥感。一方面，海洋的光谱特征查一下小，且大气干扰大，使海洋光学遥感受到很大限制，需要具有穿云透雾能力的微波，来获取全天时、全天候的海洋信息；另一方面，海洋光学遥感对海面形态等海况研究已经显得无能为力，需要能提供大量海温、海水含盐度、海面形态结构等信息的海洋微波遥感，
5.海洋有一定的深度。海水对可见光波段具有一定的透明度，但微波在水中急速衰减，微波穿透海水的深度也仅有厘米级，这对海洋遥感显然是不够的，必须开拓新的探测途径。
6.海洋遥感需要海洋调查船、海洋浮标、海洋潜水器等海洋实测资料的支持，以作为海洋遥感探测器标定的依据。
合成孔径雷达SAR的主要应用：
1.海洋动力环境研究。
2.浅海水下地形和水深测绘。
3.海洋油膜污染等监测。
4.海岸带及陆地环境监测。
雷达高度计：是不成像主动微波遥感器。它通过测量仪向星下点发射脉冲经海面回波反射后的往返时间，可测得卫星平台至星下点海面的垂直距离，推导海面大地水准面与海面形态此参数等。
雷达散射计：雷达散射计是不成像主动式(斜视观测)微波遥感器，主要测量海面风场的风速与风向，它是根据风生成的浪和粗糙海面对对雷达信号的后向散射回波信号来估算的。也就是，把微波散射与波浪发展两个物理过程结合起来。一般说来，后向散射强度随风速的增加而增加，并与波速方向与风向的交角。
微波辐射计：微波辐射计是成像被动式微波遥感器，它接收的是地球表面的物质在微波波段的热辐射亮度。通过测量由海面发射的热辐射温度来反演海面温度、绘制等温线图、研究温度场、海冰、流冰的分布等。
***以上内容参考《遥感应用分析与原理》赵英时 第二版