究中心(CNES)联合发射的高度计专用卫星。
8、大作业（Project）
第二章
1、什么波长范围的电磁波称为紫外、可见光、红外和微波等波段？请分别用纳米（nm）和微米（um）作为单位叙述。在热红外范围的哪两个波段可应用于海表面温度遥感？微波遥感在哪个方面比可见光和红外遥感具有优势？可见光和红外遥感在哪个方面比微波遥感具有优势？并使用英文写出以上使用的专门名词。
紫外波段（ultraviolet）的波长为0.2～0.4um，即200～400nm。可见光波段（visible light）的波长为0.4～0.7μm，即400～700nm。红外波段（Infrared）的波长为0.7～1000μm，即700～1000000nm。微波（microwave）的波长为103～106μm，即106～109nm。
在热红外范围的3～5μm和10～14μm两个波段可应用于海表面温度遥感。
微波遥感在哪个方面比可见光和红外遥感具有优势：微波能穿透云雾，可以全天候工作。
可见光和红外遥感在哪个方面比微波遥感具有优势：可见光波段是进行自然资源与环境调查的主要波段；摄影红外传感器对探测植被和水体有特殊效果。热红外传感器可以探测物体的热辐射，然而，不能采用摄影方式探测地面的热红外辐射信息，需要采用光学机械通过扫描方式获取；热红外辐射计可以夜间成像，除用于军事侦察外，还可以用于调查海表面温度、浅层地下水、城市热岛、水污染、森林探火和区分岩石类型等，有广泛的应用价值。
紫外波段——ultraviolet 可见光波段——visible light 红外波段——Infrared 微波——microwave
微波遥感——Microwave Remote Sensing
可见光和红外遥感——Visible and infrared remote sensing 海表面温度——Sea surface temperature
10、名词解释：Argos、GPS、TOGA、TAO、NOAA/POES、Aqua、ADEOS、MOS-1。给出下列传感器AMSR、SeaWinds、AMSR-E、AMSU、MODIS的英文全名和装载它们的卫星名称。
Argo：为实时地转海洋学研究布放的漂流浮标阵列（Array for Real-time
6
Geostrophic Oceanography）
GPS：（美国）全球定位系统（Global Positioning System）
TOGA：热带海洋和全球大气计划（Tropical Ocean & Global Atmosphere program）
TAO：热带大气海洋计划（Tropical Atmosphere Ocean project）
NOAA/POES：美国国家海洋大气局管理的诺阿/极轨环境卫星（NOAA / Polar-orbiting Operational Environmental Satellites，亦即NOAA/TIROS卫星）
Aqua ：美国2002年发射的地球观测系统卫星EOS- PM，别名AQUA
ADEOS：（日本）高级地球观测卫星（ADvanced Earth Observing Satellite）[在非学术性报刊上的俗名是“绿色”，例如，ADEOS-1是绿色一号，ADEOS-2是绿色二号]
MOS-1：（日本）海洋观测卫星（Marine Observation Satellite）
AMSR：（日本）高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer） 装载卫星：日本的ADEOS-II卫星
SeaWinds：（美国）“海风”散射计 装载卫星：QuikSCAT和ADEOS-II
AMSR-E：（美国）EOS卫星携带的[日本]高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS） 装载卫星：美国EOS-PM (Aqua)卫星
AMSU：（测大气层垂直空气柱的）高级微波探测装置（Advanced Microwave Sounding Unit） 装载卫星：美国的NOAA/TIROS系列卫星
MODIS：（美国）中等分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectro-Radiometer） 装载卫星：美国宇航局发射的EOS-TERRA和EOS- AQUA卫星
第三章
2、哪一个卫星携带的什么传感器采用的C波段？如果一个雷达的频率是5.3GHz, 它的波长应是多少厘米？哪一个卫星和什么传感器采用的Ku波段？如果一个雷达的频率是13.4GHz, 它的波长应是多少厘米？(提示：电磁波的相速度等于光速)。
7
ENVISAT卫星携带的高级合成孔径雷达ASAR（Advanced Synthetic Aperture Radar）采用C波段；ERS-1和ERS-2卫星携带的AMI (Active Microwave Instrument) 和雷达高度计RA (Radar Altimeter)也采用C波段。
c3?108???m?5.66cm9f5.3?10
QuikSCAT卫星上搭载的SeaWinds (“海风”散射计)采用13.4GHz/Ku波段，ADEOS-1卫星上搭载的NSCAT (NASA’s Scatterometer)采用13.995GHz/Ku波段，TOPEX/POSEIDON卫星上搭载的SSALT(Solid State Altimeter) 采用13.65 GHz/Ku波段，ENVISAT卫星装载有13.5 GHz/Ku波段的雷达高度计。
c3?108???m?2.24cm9f13.4?10
3、举例介绍可见光和近红外辐射计、热红外辐射计、微波辐射计、合成孔径雷达、高度计、散射计的一至两项主要用途。指出属于被动（不辐射电磁波而只接受被检测体的辐射）还是主动（既辐射电磁波又接受其在被检测体的回波信号）遥感方式，并指出属于可见光、红外、微波三种波段类型中何种。如果一个雷达的频率是1.5GHz, 它的波长应是多少厘米？
可见光和近红外辐射计在水色卫星上用来遥感海水叶绿素浓度、悬浮泥沙浓度以及海水漫衰减系数等，属于被动遥感方式。
热红外辐射计在气象卫星和海洋卫星上用来遥感海面上空水汽含量、大气剖面温度和湿度以及海表面温度等。
微波辐射计是一个被动微波雷达，它可以测量海面反射、散射和自发辐射的辐亮度和微波亮温，并由此可估计风速、水蒸汽、可降水量、海表面温度、海表面盐度和冰覆盖量等。
合成孔径雷达是一个具有较高空间分辨率的主动雷达，它利用多普勒效应获得较高的空间分辨率，可测量涌浪、内波、降雨、海流边界、海冰位置及性质、大块浮冰的速度等。合成孔径雷达图像多用于国土调查、农林渔业、环境保护和灾害监测，还可应用于水灾监测、作物估产、油污调查、海冰监测和海洋内波研究等方面。
高度计是一个垂直探测的主动雷达，它可监测卫星与地球之间距离、海表面地形和粗糙度，并由此估计风速、表面海流和有效波高。2007年10月我国发射了首颗绕月探测卫星“嫦娥一号”，通过激光高度计获得了高分辨率的月球表面立体图像。
散射计是一个宽刈幅主动雷达，通过测量海表面粗糙度可以计算海表面风速和风向，属于微波波段。
8
c3?108???m?20cmf1.5?109
第四章
4、填空：1997年美国发射的装载着宽视场海洋观测传感器SeaWiFS的SeaStar卫星，SeaStar卫星的循环周期（recurrent period）是 ③ ，传感器SeaWiFS完成全球覆盖的重复周期为 ② ，每个重复周期（repeat period）包含29个轨道周期，每个轨道周期（orbit period）为1.648小时。在低纬度地区，SeaWiFS的再访问时间（revisit period）是 ② ；在高纬度地区，SeaWiFS的再访问时间（revisit period）是 ① 。（选择：①1天；②2天；③16天；④35天）
6、汽车两盏灯相距R=1.5m，人眼瞳孔直径D=4mm，问多少米时，人眼恰好能分辨出这两盏灯？（黄绿光?=550nm）
解：设最远为H米 由夫琅禾费圆孔衍射：
H?R?2.44H?D
解得：
RD?4.47*103(m)2.44?
第五章
1、请将下列电磁波按波长由小到大顺序排列：近红外，远红外，中红外，C波段，Ku波段，X波段，红光，蓝光，绿光，紫外线，黄光，黄绿光，黄红光，热红外线。
紫外线、蓝光、绿光、黄绿光、黄光、黄红光、红光、近红外、中红外、热红外、远红外、Ku波段、X波段、C波段
6、给出反射率、吸收率、发射率、透射率的定义和英文表述，它们的基本关系是什么？基尔霍夫（Kirchoff）定律条件是什么？在条件满足的情况下该定律表达什么思想？
9
a(?)?吸收率（absorptance）a（λ）定义如下
EaEi ErEi
EtEi
使用辐照度之比定义的吸收率也称为半球吸收率（hemispherical absorptance）。
r(?)?反射率（reflectance）r（λ）定义如下
使用辐照度之比定义的反射率也称为半球反射率（hemispherical reflectance）。
t(?)?透射率（transmittance）t（λ）定义如下
使用辐照度之比定义的透射率也称为半球透射率（hemispherical transmittance）。 在介质内部，吸收率a（λ）、反射率r（λ）和透射率t（λ）之间存在一个守恒关系式
a(?)?r(?)?t(?)?1 e(?)?r(?)?t(?)?1
用发射率取代上式中的吸收率，获得了一个派生关系
基尔霍夫（Kirchoff）定律条件是处于当地热动态平衡（local thermodynamic equilibrium）条件下。
e(?)?发射率e(λ) （Emissivity）的定义是
M(?)E(?)?MBLACK(?)EBLACK(?)
式中M（λ）是与立体角无关的发射度，E（λ）是辐射源发射的辐照度，MBLACK（λ）是与辐射源具有相同温度的黑体的发射度，EBLACK（λ）是与辐射源具有相同温度的黑体发射的辐照度。
在条件满足的情况下，它表明吸收能量的速率和辐射能量的速率相等。
7、简要阐述普朗克定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律、瑞利-金斯定律、维恩位移定律的联系，并从普朗克定律推导其余三个定律。
基于量子理论，1900年普朗克提出了辐射定律。该定律定量地描述了黑体自发辐射的辐亮度L（λ），普朗克辐射定律（Planck Radiation Law）是
2hc21L(?)?5?exp[hc/(kbT?)]?1 式中λ是电磁波的波长。这里，在真空中的光速c=2.998×108 m﹒s-1，普朗克常数h = 6.626×10-34 J﹒s，玻尔兹曼常数kb =1.381×10-23J﹒K-1，黑体温度（blackbody temperature）T的单位采用开氏温标（Kelvin degree）。将f λ = c 、df =–（c／λ2）dλ 以及L（λ）|dλ| = L（f）|df| 代入（5-38），可获得普朗克辐射定律的另一表达形式，即
10