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　　经过近40年的发展，海水温度红外遥感监测技术日臻成熟，形成了静止和极轨两大观测模式，观测时间分辨率达到每30 min 一次，空间分辨率达到了百米极，并生产出了全球全覆盖的卫星产品，极大地提高了观测能力，在应对全球气候变化工作中发挥了重要作用。卫星的发射不在种类广、数量多，而在质量精。质量的高低不仅在于星载遥感器等硬件本身，更在于数据接收后对于大气、海表等各类影响开展的后处理以及定标和真实性检验工作，这是高精度产品持续性和稳定性的重要保障，才能使其时空可比性更好，可用性更广，如LANDSAT，NOAA，AVHRR，MODIS 以及后续的NPP 等都为我们提供了很好的借鉴。我国的星载红外遥感器较多，已形成了稳定的气象、海洋和资源环境等卫星系列，但在硬件、产品方面与国外同类卫星相比还有较大的差距。近年来，随着我国海洋活动范围的日益扩大（由近岸向大洋）和活动类型的日益增加，对卫星产品的时空分辨率需求提升到小时级和百米级，同时在卫星利用目标由科学研究、应用示范转向业务化应用的大背景下，建立基于自主卫星的SST/SSS 稳定的业务获取能力，是摆在海洋遥感工作者面前的一项艰巨的首要任务，这不仅包括众多前瞻性的工作，更重要的是包括大量基础性的工作。

　　内容简介

　　本书是对近10余年来在国家”863专项”、”908专项”、财政部海洋公益专项、国家海洋局业务化专项、国家中长期发展规划高分辨率对地观测专项和浙江省、河北省海洋专项资金支持下所取得的研究成果系统全面的总结。这些内容始于赤潮卫星遥感探测的海温研究并逐步形成了温度对浮游植物的影响机制，遥感探测机制，自主卫星的SST模型、我国近海海区和省级SST产品的业务生产，其间完成了海洋行业标准SST技术规程的制定等，形成了科学研究。应用示范和业务化应用，以期为我国水体红外遥感行业的发展提供有益的借鉴。

　　目录

　　第 1 篇 海水表面温度 (SST)卫星遥感与业务应用/1

　　第 1 章 绪 论… ……2

　　1.1 目的与意义……2

　　1.2 千米级空间分辨率卫星遥感 SST 的发展… ……3

　　1.3 百米级空间分辨率卫星遥感 SST 的发展… ……3

　　第 2 章 热红外遥感温度反演基本理论……4

　　2.1 电磁波谱……4

　　2.2 热辐射基本概念……5

　　2.2.1 黑体与灰体 ……5

　　2.2.2 发射率 ……5

　　2.2.3 反射率、吸收率和透射率 ……5

　　2.2.4 SST……6

　　2.2.5 亮度温度 …6

　　2.2.6 辐射强度 ……6

　　2.2.7 光谱辐亮度 ……7

　　2.3 热辐射基本定律……7

　　2.3.1 基尔霍夫定律 (Kirchoff Law) ……7

　　2.3.2 普朗克定律 (Planck Radiation Law) ……7

　　2.3.3 斯忒藩－玻耳兹曼定律 (Stefan-Boltzmann Law) ……8

　　2.3.4 维恩位移定律 (Wiens Displacement Law) ……8

　　2.4 物体的热红外辐射特性……8

　　2.4.1 太阳的热红外辐射特性 ……8

　　2.4.2 地物的热红外辐射特性 ……9

　　2.4.3 大气对热红外辐射的影响 …9

　　2.5 海水的红外特性……10

　　2.5.1 海水红外特性的影响因素 ……11

　　2.5.2 相对反射率 ……11

　　第 3 章 海水表面温度遥感反演方法……13

　　3.1 热红外遥感与大气窗口……13

　　3.2 辐射传输方程法……14

　　3.3 单通道法……14

　　3.4 分裂窗法……15

　　3.5 多通道法……16

　　第 4 章 海表温度遥感反演卫星与算法简介…17

　　4.1 静止轨道卫星……17

　　4.1.1 Meteosat 气象卫星系列 ……17

　　4.1.2 FY-2 气象卫星 ……18

　　4.1.3 MTSAT 气象卫星 ……18

　　4.2 极地轨道卫星……18

　　4.2.1 NOAA/AVHRR 气象卫星系列 ……18

　　4.2.2 MODIS 传感器 ……20

　　4.2.3 FY 系列气象卫星 ……21

　　4.2.4 HY 系列卫星 ……21

　　4.3 陆地资源类卫星……23

　　4.3.1 Landsat 系列卫星 ……23

　　4.3.2 ASTER 系列传感器 ……24

　　4.3.3 中巴 CBERS-02 IRMSS ……25

　　4.3.4 环境卫星 HJ-1B IRS ……26

　　第 5 章 MODIS 海表温度遥感方法… ……28

　　5.1 概述……28

　　5.1.1 算法和产品标识 ……28

　　5.1.2 算法概述 ……28

　　5.1.3 文档内容 ……28

　　5.1.4 相关文档和出版物 ……29

　　5.2 实验目标……29

　　5.2.1 概要与背景信息 ……29

　　5.2.2 实验目标 ……29

　　5.2.3 历史回顾 ……29

　　5.2.4 仪器特征 ……30

　　5.3 海表温度算法 … ……30

　　5.3.1 算法描述 ……30

　　5.3.2 评测 ……31

　　5.3.3 前发射算法与测试开发 …32

　　5.3.4 后发射算法 ……38

　　5.3.5 前发射算法与试验/ 开发活动 ……41

　　5.3.6 后发射活动 ……48

　　5.3.7 数据生产中真实性检验结果的完成情况 …50

　　5.4 使用现场海表温度开展的真实性检验……50

　　5.4.1 用现场 SST 测量数据开展的真实性检验 …50

　　5.4.2 现场 SST 源和其他环境变量 ……50

　　5.4.3 MODIS 数据提取 ……51

　　5.4.4 匹配数据库含义 ……52

　　5.4.5 质量控制与诊断 …52

　　5.4.6 特殊情况处理 ……53

　　5.4.7 数据变量 ……53

　　5.4.8 输出产品 ……53

　　5.4.9 压制因素 ……53

　　第 6 章 FY-3A 卫星海表温度业务化算法… ……54

　　6.1 引言……54

　　6.2 研究区域与数据……56

　　6.2.1 研究区域 ……56

　　6.2.2 数据 ……56

　　6.3 研究方法……59

　　6.3.1 技术路线 ……59

　　6.3.2 精度评价方法 ……60

　　6.4 FY-3A/VIRR 非线性海表温度反演算法研究……60

　　6.4.1 Tsfc 参量的获取 …61

　　6.4.2 NMEMC_SSTFY-3A 算法建立 ……62

　　6.5 算法应用与验证……62

　　6.5.1 NMEMC_SSTFY-3A 业务化算法实际应用 ……62

　　6.5.2 算法验证 ……63

　　6.6 FY-3A/VIRR 海表温度专题产品…63

　　6.6.1 每日产品 ……63

　　6.6.2 月均产品 ……64

　　第 7 章⋯ FY-3A卫星海洋大气柱水汽含量遥感反演……65

　　7.1 引言……65

　　7.2 研究区域与数据……66

　　7.2.1 研究区域 ……66

　　7.2.2 数据 ……67

　　⋯7.3 研究方法……69

　　7.3.1 技术路线 ……69

　　7.3.2 精度评价方法 ……70

　　7.4.1 基本原理 ……71

　　7.4.2 通道比值法 ……72

　　7.4.3 FY-3A/MERSI 大气水汽反演算法 ……72

　　7.5 实际应用与精度分析……73

　　7.6 FY-3A/MERSI 大气柱水汽含量专题产品… ……76

　　第 8 章 HJ-1B 卫星海表温度反演算法… ……77

　　8.1 引言…77

　　8.2 研究区域与数据…79

　　8.2.1 研究区域 ……79

　　8.2.2 现场实测数据 ……79

　　8.2.3 卫星影像数据及预处理 ……80

　　8.2.4 数据匹配及质量控制 ……80

　　8.3 研究方法……81

　　8.3.1 技术路线 ……81

　　8.3.2 精度评价方法 ……82

　　8.4 HJ-1B/IRS SST 反演业务化云检测方法… ……82

　　8.4.1 卫星云检测光谱基础 ……83

　　8.4.2 真实性检验数据 ……84

　　8.4.3 云检测方法 ……84

　　8.4.4 云检测技术流程 ……85

　　8.4.5 云检测结果与对比分析 ..85

　　8.5 改进Qin单窗算法的建立… …88

　　8.5.1 算法的建立 ……88

　　8.5.2 算法验证 ……89

　　8.5.3 关键参量敏感性分析 ……90

　　8.6 线性订正Artis算法建立……92

　　8.6.1 Artis 算法简介 ……92

　　8.6.2 线性修订Artis 算法的建立 ……93

　　8.6.4 关键参量敏感性分析 ……96

　　8.7 HJ-1B 海表温度专题产品……97

　　第 9 章 海表温度卫星产品的业务化生产与质量控制……98

　　9.1 卫星遥感业务化监测的意义……98

　　9.2 技术依据……98

　　9.3 数据源……99

　　9.3.1 卫星数据 ……99

　　9.3.2 浮标数据 ……99

　　⋯9.4 SST卫星产品生产……99

　　9.4.1 单轨SST 产品 ……99

　　9.4.2 单轨卫星海表温度产品的准确度检验 ……100

　　9.4.3 平均SST 产品计算 ……__________100

　　9.4.4 评价结果的不确定性分析 ……101

　　9.5 SST业务化卫星产品……102

　　9.5.1 全国海水温度状况 ……102

　　9.5.2 海区 SST 卫星产品 ……106

　　9.5.3 省级SST 卫星产品 …107

　　第 10 章 海水温度的时空变化分析… …108

　　⋯ 10.1 长时序海水温度变化趋势分析……108

　　10.1.1 数据来源 ……108

　　10.1.2 分析方法 ……108

　　10.1.3 分析结果 ……109

　　10.2 2003 — 2013 年海表温度时空变化规律……111

　　10.2.1 数据来源 ……111

　　10.2.2 分析方法 ……113

　　第 2 篇 海水表面盐度 (SSS) 遥感/119

　　第 11 章 SSS 微波遥感……120

　　11.1 研究背景及意义……120

　　11.2 观测方式发展进程……120

　　11.2.1 SSS 微波遥感理论 ……122

　　11.2.2 SSS 卫星遥感方法 ……123

　　11.2.3 SSS 卫星遥感影响因子 ……123

　　第 12 章 SSS 卫星遥感……126

　　12.1 SMOS卫星……126

　　12.1.1 SMOS 卫星计划 ……126

　　12.1.2 SMOS 卫星SSS 遥感方法 ……127

　　12.1.3 卫星产品 ……130

　　⋯ 12.2 Aquarius/SAC-D卫星… …130

　　12.2.1 Aquarius/SAC-D 卫星计划 …130

　　12.2.2 遥感方法 ……132

　　12.2.3 卫星产品 ……____4箪_4髙132

　　第 13 章 中国南海 SSS 卫星遥感准确度评估……133

　　13.1 SMOS卫星……133

　　13.1.1 评估数据与方法 ……133

　　13.1.2 评估结果 ……135

　　13.2 Aquarius/SAC-D卫星… ……136

　　13.2.1 评估数据与方法 …136

　　13.2.2 评估结果 ……136

　　第 14 章 SMOS 卫星 RFI 源检测及算法修正… ……138

　　14.1 MIRAS成像仪的特征… ……138

　　14.2 RFI 源检测算法……139

　　14.2.1 角域检测算法 ……139

　　14.2.2 Stokes 参数检测算法 ……139

　　14.3 RFI 源检测结果……140

　　14.3.1 Stokes 参数检测结果 ……140

　　14.3.2 角域检测结果 ……141

　　14.3.3 结果分析 ……143

　　14.4 RFI 减缓及算法参数修正…145

　　14.4.1 RFI 减缓算法相关程序 …… 145

　　14.4.3 RFI 减缓算法参数修正 ……146

　　14.4.4 修正算法可行性分析……147

　　第 15 章 SSS 卫星遥感业务化产品… ……150

　　15.1 产品生产流程……] 150

　　15.1.1 数据预处理……]151

　　]15.1.2 时空修正……] 151

　　15.1.3 最优插值法……]151

　　15.2 产品真实性检验……152

　　参考文献…154

　　附录 A FY-3A_VIRR L1 数据定标方法及相关参数… ……166

　　附录 B FY-3A_MERSI L1 数据定标方法及相关参数… ……169

　　附录 C 环境减灾星座A/B星各载荷在轨绝对辐射定标系数 — 2012…171