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海水表面溫度、鹽度衛星遙感與業務應用

定 價: ¥ 198.00

會員價: ¥ 168.30

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瀏覽次數

作者:趙冬至 王祥 王新新 馬玉娟 編著

出版日期:2019-10-10

ISBN:978-7-5210-0284-3

裝幀:平裝

頁數:184

版次:B1

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內容簡介

本書是對近10余年來在國家”863專項”、”908專項”、財政部海洋公益專項、國家海洋局業務化專項、國家中長期發展規劃高分辨率對地觀測專項和浙江省、河北省海洋專項資金支持下所取得的研究成果系統全面的總結。這些內容始于赤潮衛星遙感探測的海溫研究并逐步形成了溫度對浮游植物的影響機制,遙感探測機制,自主衛星的SST模型、我國近海海區和省級SST產品的業務生產,其間完成了海洋行業標準SST技術規程的制定等,形成了科學研究。應用示范和業務化應用,以期為我國水體紅外遙感行業的發展提供有益的借鑒。

目錄

第1篇 海水表面溫度 (SST)衛星遙感與業務應用/1
第1章 緒 論…2
1.1 目的與意義…2
1.2 千米級空間分辨率衛星遙感 SST 的發展…3
1.3 百米級空間分辨率衛星遙感 SST 的發展…3
第2章 熱紅外遙感溫度反演基本理論…4
2.1 電磁波譜…4
2.2 熱輻射基本概念…5
2.2.1 黑體與灰體…5
2.2.2 發射率…5
2.2.3 反射率、吸收率和透射率…5
2.2.4 SST…6
2.2.5 亮度溫度…6
2.2.6 輻射強度…6
2.2.7 光譜輻亮度…7
2.3 熱輻射基本定律…7
2.3.1 基爾霍夫定律 (Kirchoff Law) …7
2.3.2 普朗克定律 (Planck Radiation Law) …7
2.3.3 斯忒藩-玻耳茲曼定律 (Stefan-Boltzmann Law) …8
2.3.4 維恩位移定律 (Wiens Displacement Law) …8
2.4 物體的熱紅外輻射特性…8
2.4.1 太陽的熱紅外輻射特性…8
2.4.2 地物的熱紅外輻射特性…9
2.4.3 大氣對熱紅外輻射的影響…9
2.5 海水的紅外特性…10
2.5.1 海水紅外特性的影響因素 11
2.5.2 相對反射率…11
第3章 海水表面溫度遙感反演方法…13
3.1 熱紅外遙感與大氣窗口…13
3.2 輻射傳輸方程法…14
3.3 單通道法…14
3.4 分裂窗法…15
3.5 多通道法…16
第4章 海表溫度遙感反演衛星與算法簡介…17
4.1 靜止軌道衛星…17
4.1.1 Meteosat氣象衛星系列…17
4.1.2 FY-2氣象衛星…18
4.1.3 MTSAT氣象衛星…18
4.2 極地軌道衛星…18
4.2.1 NOAA/AVHRR氣象衛星系列…18
4.2.2 MODIS傳感器…20
4.2.3 FY系列氣象衛星…21
4.2.4 HY系列衛星…21
4.3 陸地資源類衛星…23
4.3.1 Landsat系列衛星…23
4.3.2 ASTER 系列傳感器…24
4.3.3 中巴 CBERS-02 IRMSS…25
4.3.4 環境衛星 HJ-1B IRS…26
第5章 MODIS海表溫度遙感方法…28
5.1 概述…28
5.1.1 算法和產品標識…28
5.1.2 算法概述…28
5.1.3 文檔內容…28
5.1.4 相關文檔和出版物…29
5.2 實驗目標…29
5.2.1 概要與背景信息…29
5.2.2 實驗目標…29
5.2.3 歷史回顧…29
5.2.4 儀器特征…30
5.3 海表溫度算法…30
5.3.1 算法描述…30
5.3.2 評測…31
5.3.3 前發射算法與測試開發…32
5.3.4 后發射算法…38
5.3.5 前發射算法與試驗/ 開發活動…41
5.3.6 后發射活動…48
5.3.7 數據生產中真實性檢驗結果的完成情況…50
5.4 使用現場海表溫度開展的真實性檢驗…50
5.4.1 用現場SST測量數據開展的真實性檢驗…50
5.4.2 現場SST源和其他環境變量…50
5.4.3 MODIS數據提取…51
5.4.4 匹配數據庫含義…52
5.4.5 質量控制與診斷…52
5.4.6 特殊情況處理…53
5.4.7 數據變量…53
5.4.8 輸出產品…53
5.4.9 壓制因素…53
第6章 FY-3A衛星海表溫度業務化算法…54
6.1 引言…54
6.2 研究區域與數據…56
6.2.1 研究區域…56
6.2.2 數據…56
6.3 研究方法…59
6.3.1 技術路線…59
6.3.2 精度評價方法…60
6.4 FY-3A/VIRR非線性海表溫度反演算法研究…60
6.4.1 Tsfc參量的獲取…61
6.4.2 NMEMC_SSTFY-3A算法建立…62
6.5 算法應用與驗證…62
6.5.1 NMEMC_SSTFY-3A業務化算法實際應用…62
6.5.2 算法驗證…63
6.6 FY-3A/VIRR海表溫度專題產品…63
6.6.1 每日產品…63
6.6.2 月均產品…64
第7章 FY-3A衛星海洋大氣柱水汽含量遙感反演…65
7.1 引言…65
7.2 研究區域與數據…66
7.2.1 研究區域…66
7.2.2 數據…67
7.3 研究方法…69
7.3.1 技術路線…69
7.3.2 精度評價方法…70
7.4.1 基本原理…71
7.4.2 通道比值法…72
7.4.3 FY-3A/MERSI大氣水汽反演算法…72
7.5 實際應用與精度分析…73
7.6 FY-3A/MERSI大氣柱水汽含量專題產品…76
第8章 HJ-1B 衛星海表溫度反演算法…77
8.1 引言…77
8.2 研究區域與數據…79
8.2.1 研究區域…79
8.2.2 現場實測數據…79
8.2.3 衛星影像數據及預處理…80
8.2.4 數據匹配及質量控制…80
8.3 研究方法…81
8.3.1 技術路線…81
8.3.2 精度評價方法…82
8.4 HJ-1B/IRS SST反演業務化云檢測方法…82
8.4.1 衛星云檢測光譜基礎…83
8.4.2 真實性檢驗數據…84
8.4.3 云檢測方法…84
8.4.4 云檢測技術流程…85
8.4.5 云檢測結果與對比分析...85
8.5 改進Qin單窗算法的建立…88
8.5.1 算法的建立…88
8.5.2 算法驗證…89
8.5.3 關鍵參量敏感性分析…90
8.6 線性訂正Artis算法建立…92
8.6.1 Artis 算法簡介…92
8.6.2 線性修訂Artis算法的建立…93
8.6.4 關鍵參量敏感性分析…96
8.7 HJ-1B海表溫度專題產品…97
第9章 海表溫度衛星產品的業務化生產與質量控制…98
9.1 衛星遙感業務化監測的意義…98
9.2 技術依據…98
9.3 數據源…99
9.3.1 衛星數據…99
9.3.2 浮標數據…99
9.4 SST衛星產品生產…99
9.4.1 單軌SST產品…99
9.4.2 單軌衛星海表溫度產品的準確度檢驗…100
9.4.3 平均SST產品計算…100
9.4.4 評價結果的不確定性分析…101
9.5 SST業務化衛星產品…102
9.5.1 全國海水溫度狀況…102
9.5.2 海區 SST衛星產品…106
9.5.3 省級SST衛星產品…107
第10章 海水溫度的時空變化分析…108
10.1 長時序海水溫度變化趨勢分析…108
10.1.1 數據來源…108
10.1.2 分析方法…108
10.1.3 分析結果…109
10.2 2003 — 2013年海表溫度時空變化規律…111
10.2.1 數據來源…111
10.2.2 分析方法…113
第2篇 海水表面鹽度 (SSS)遙感/119
第11章 SSS微波遙感…120
11.1 研究背景及意義…120
11.2 觀測方式發展進程…120
11.2.1 SSS 微波遙感理論…122
11.2.2 SSS 衛星遙感方法…123
11.2.3 SSS 衛星遙感影響因子…123
第12章 SSS 衛星遙感…126
12.1 SMOS衛星…126
12.1.1 SMOS 衛星計劃…126
12.1.2 SMOS 衛星SSS 遙感方法…127
12.1.3 衛星產品…130
12.2 Aquarius/SAC-D衛星…130
12.2.1 Aquarius/SAC-D 衛星計劃…130
12.2.2 遙感方法…132
12.2.3 衛星產品…132
第13章 中國南海 SSS 衛星遙感準確度評估…133
13.1 SMOS衛星…133
13.1.1 評估數據與方法…133
13.1.2 評估結果…135
13.2 Aquarius/SAC-D衛星…136
13.2.1 評估數據與方法…136
13.2.2 評估結果…136
第14章 SMOS衛星RFI源檢測及算法修正…138
14.1 MIRAS成像儀的特征…138
14.2 RFI源檢測算法…139
14.2.1 角域檢測算法…139
14.2.2 Stokes參數檢測算法…139
14.3 RFI源檢測結果…140
14.3.1 Stokes參數檢測結果…140
14.3.2 角域檢測結果…141
14.3.3 結果分析…143
14.4 RFI減緩及算法參數修正…145
14.4.1 RFI減緩算法相關程序…145
14.4.3 RFI減緩算法參數修正…146
14.4.4 修正算法可行性分析…147
第15章 SSS衛星遙感業務化產品…150
15.1 產品生產流程…150
15.1.1 數據預處理…151
15.1.2 時空修正…151
15.1.3 最優插值法…151
15.2 產品真實性檢驗…152
參考文獻…154
附錄 A FY-3A_VIRR L1數據定標方法及相關參數…166
附錄 B FY-3A_MERSI L1數據定標方法及相關參數…169
附錄 C 環境減災星座A/B星各載荷在軌絕對輻射定標系數—2012…171

精彩書摘

經過近40 年的發展,海水溫度紅外遙感監測技術日臻成熟,形成了靜止和極軌兩大觀測模式,觀測時間分辨率達到每30 min 一次,空間分辨率最高達到了百米極,并生產出了全球全覆蓋的衛星產品,極大地提高了觀測能力,在應對全球氣候變化工作中發揮了重要作用。衛星的發射不在種類廣、數量多,而在質量精。質量的高低不僅在于星載遙感器等硬件本身,更在于數據接收后對于大氣、海表等各類影響開展的后處理以及定標和真實性檢驗工作,這是高精度產品持續性和穩定性的重要保障,才能使其時空可比性更好,可用性更廣,如LANDSAT,NOAA,AVHRR,MODIS 以及后續的NPP 等都為我們提供了很好的借鑒。我國的星載紅外遙感器較多,已形成了穩定的氣象、海洋和資源環境等衛星系列,但在硬件、產品方面與國外同類衛星相比還有較大的差距。近年來,隨著我國海洋活動范圍的日益擴大(由近岸向大洋)和活動類型的日益增加,對衛星產品的時空分辨率需求提升到小時級和百米級,同時在衛星利用目標由科學研究、應用示范轉向業務化應用的大背景下,建立基于自主衛星的SST/SSS 穩定的業務獲取能力,是擺在海洋遙感工作者面前的一項艱巨的首要任務,這不僅包括眾多前瞻性的工作,更重要的是包括大量基礎性的工作。

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