地面工作平台指的是地面上装载传感器的固定或可移动的装置,其中包括遥感观测塔、地面遥感站等。地面工作平台的特点是建造容易、寿命长、对传感器的重量、体积等要求不高、使用控制方便、测量精度高、可进行连续观测。弱点是“视野”狭窄,只能进行定点或局部海区的观测。
(二) 航空工作平台包括飞机、无人驾驶飞机、气球和探空火箭等。将传感器安装在航空平台上进行的遥感称为航空运感。航空遥感的特点是机动灵活、观测范围较宽、测量精度较高,特别适合于海岸带和局部海区的遥感观测和环境监测。 三) 航天工作平台包括人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等。在航天工作平台上进行的遥感称为航天遥感,它源于航空遥感,又高于航空遥感,是海洋遥感中的后起之秀。既不受严寒酷暑变化的影响.也不受地理条件的约束,能够随意跨越高山和海洋,乃至广阔无根的荒漠以及人迹罕至的北极和南极。如地球资源卫星所覆盖的由积rV达34枷阶,每18大就可覆盖地球一遍。所以航灭遥感的突出特点是“站得高,看得远”,观测范围大,因而可对传统方法无法观测或无法发现的现象进行观测.从而大大地开阔了人们的眼界,加深了对某些自然现象的认识。航天遥感的缺点是技术复杂、对伶感器的要求尚、测量精度比不上地面和航空运感。
遥感传感器遥感传感器是记录日标辐射、反射、散射的电磁波能量,以便识别日标特征的专用仪器。海洋遥感技术的发展,首先要归功于各种传感器的进步,正是依靠这些仪器实现了人类感官的扩展和延伸,因而称为“传感器”。
日前用于海洋遥感的传感器按其工作的电磁波诺段来划分.可分为可见光传感器、红外光传感器和微波传感器三类。
可见光传感器的特点是空间分辨能力高,如美国的“阿波罗”、“又空实验室”等航天器,通常都使用中等焦距如80咖或更大焦距的感光摄影机。如果摄像高度约加hn,地面授盖宽度约为xD km,其地面分辨率为50—100 m。如果采用457咖焦距,飞行高度111km,地面分辨率可达5m;对所获取的信息记录在相片上,比较直观、分析解译较容易、如在测量沿岸水深和水团混合带,海面石油污染时.可以获得比较精确的图像。其缺点是不具有全天时(只能在白天)、全天候(不能透过云雾)的工作能力。
可见光传感器特别适宜于拍摄云图、观测梅冰、海岸形态、沿岸流流向、波
浪折射、浅海测深、海岛和浅滩定位、测定海洋水色透明度及叶绿素含量等。 红外传感器
红外线也是电磁波的一部分,波长范围是o.78叩至1删c工作在这一波段的传感器称为红外传感器,其中最主要的有红外扫描仪。多光谱扫描仪和沿岸带水色扫描仪也包括一二个红外信
道。目前的红外传感器所使用的红外波长方法大体有两种:一种是反射红外,其特点与可见光差不多;另一种是热红外,这是根据物体辐射出来的红外线,其强度取决于物体的温度的方法。对于海洋表面温度来说,热红外传感器是最有前途的一种传感器。例如.机载的红外辐射温度计,测温绝对猪度可达*o.2宅;红外扫格仪可区别o.5—10c的温差,用于沿岸和河口热污染的监测。
红外传感器的特点是:空间分辨率高,大体上接近于可见光传感器的水平;照片较直观、解译不很难;热红外传感器具有全天时(即夜间也能工作)的工作能力。缺点是不能透过云盖、烟雾等。 微波传感器
波长在1M至30帅之间的电磁波称为微波,工作在这一波长范围内的传感器称为微波传感器。各种微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、微波侧视雷达和合成孔径雷达都属于微波传感器。
出f6J见光和红外传感器受大气利其它环境因素影响较大,使它的应用受到—定的限制。人们对微波传感器寄予很大的希望。微波有其特定的透射“商口”。对云层、冰雪、地表植被村一定的穿透能力;另一人面有水汽和氧的选样带,可以直接测量大气参数c微波传器特别适用于海洋,因为海水是一种导体,微波对海水的导电性能很敏感,可以用微波测量海水益度。微波能穿透诲冰,所以trJ以用微波测量海冰厚度。微波对海团粗糙度也十分敏感.因此可用微波测量海而风速、风向以及波浪的有关参数 微波传感2S还呵用来测定海团油膜的厚度,以上这些都是可见允和红外传感器很难胜任的。 微波遥感传感器有元源和有源之分 元源传感器
亦称被动微波动传感器。它本身没村电磁波发射源,只靠接受目标所辐射和反射的电磁波进行探测。如微波幅射计,它只测量海团自然发射或反射的辐射。在
棚—A海洋卫星上使用了扫描式多通道微波辐射计,能获取海面温度、海团风等大量信息,一天所得的海洋情报,就相当于20咖份船舶观测的资料。 有源传感器
也叫主动微波传感器。它本身可以向目标发射电磁波,然后通过接受目标的M波,来完成探测利识5Ij的任务。这类传感2S所获取的回波与日照的变化无关,所以图像稳定情晰,比较容易判读。目前海洋卫星上使用的雷达高度计、合成孔径雷达、微波散射计就属3有源传感器一类。使用雷达高度计可获取海洋水准而、重力异常、表面流流速、潮汐高度、波浪高度等,其中波高测量精度可达110 M,流速测量精度61达*20 cWs;使用合成7L径雷达可获取海而波、内波、海流等海洋特机资料;使用微波散射计可获取海面风的资料。风速测量精度为*1.7创s,风问测量精度为117。
微波传感器的特点是:具有全天时(昼夜都dT以工作)、全天候(能芽透云雾、降雨等)的工作能力;较易3实现主动式遥感。缺点是所获取的资料分析解译较复杂,空间分辨力较低。
遥感传感器获取的信息一般记录在照片亡或计算机用磁带上。这些信息往往很不明显,需要经过处理才能供用户使用,这就是遥感信息处理。目的是: (1)把用户看不值或很难懂的信息转换成用户很容易看懂的 形式,如把照片或计算机用磁带转换成图c (2)把照片中不明显的信息显示出来。 (3)把照片的灰阶(黑白程度)数字化和计算。
目前,遥感信息处理的方法—“般来说有二种:一是电子光学影像增强技术,即利用电子光学技术处理遥感照片,使照片中的信息更加突出明显;另一种是计算机信息处理技术。
遥感技术在海洋中的应用
(1)海洋气象学。海洋遥感最早的应用领域是海洋气象学。利用卫星观测台风的产生和运动规律,确定台风中心位置,大大提高了预报的准确性。
(2)海洋水文学。遥感在海洋水文学研究中的应用最广阔。海面温度、盐度、水团、海流、波浪和海冰等都可以用遥感技术来观测。
(3)海洋生物学。利用多光谱遥感技术,可以观词海水的水色和透明度,估计海
水中叶绿京的含量,有助于海洋初级生产力的研究。
(4)海洋渔业。遥感技术可用于侦察鱼群,帮助渔船增加渔获量。美国利用载人飞船与飞机和船舶相配合,在墨西哥湾开展了鱼群与海水参数之间关系的研究,在白令海开展了机载传感器遏感鱼群生物发光,从而确定鱼群位置的研究、取得了很多成果。
(5)海洋环境救测c利用卫星可以发现海样较大范围内的f5染,如石油话染、热污染、污水和固定垃圾污染及赤潮等。利用航空遥感监测近海海洋环境,具有机动灵活、分辨率高,特别适合于收测突发的污染事件,如船漏、海难、井喷、非法排污等。
(6)海洋航运c利用卫星可观测人面积悔区的海面风场、波浪场、海冰和冰山.这些资料有助于船舶的安全航行和寻找最佳航线。帆星被用于船舶导航系统,这种导航系统的定位精度超过了过去的所有定位方法。
(7)海洋工程。lJ见光遥感可用于观测海岸、海峡和河n的形怂、波浪折射、沿岸泥沙搬运等,还可以用于浅滩定位和浅海海底制图.这些都是港湾建设和保护、海岸和浅海施i介可缺少的资料。
海洋遥感技术发展趋势
海洋遥感技术的出现,使海洋观测系统有f根本性的转变,目前已逐步转向以贮星遥感为土,辅以航空遥感、调查船调杏、锚泊浮标和岸站系统的现代海洋观测系统c卫星遥感具钉许多优点.盗用低廉、覆盖面广、不受恶劣天气影响,rf获得实时堆连续资料
近20年米,海洋卫星遥感技术发展迅猛异常,并取得了举世瞩目的成就。现已从实验阶段发展到业务应用阶段。全世界共发射10多颗专用的海洋卫星。我国于108年发射“风云—1(凹)”卫尽.其中有3个半通道用于海洋通道;并已立项在删年前后发射我国专门的海洋卫星,其上装载有10个通道的海洋水色扫描仪和4个通道的ccD成像仅,并将通过这两部遥感器实施海洋水色的监测,以达到快速、全天候观察海洋的目的.故命名为海洋水色卫星c
当前,一个多层、立体、多角度、全方位和全天候的对地观测网正在形成。在今后的10年中,人们将看到高、中、低轨道结合;大、中、小卫星协同;粗、细、精分辨率互补的全球观测系统。在信息与数据处理方面,将加速技术整合,
实现遥感制图、地理信息系统和卫星定位系统一体化的“数字地球”或“数字国土”工程。在应用领域,将强调情息共享.逐步实现网络的国家自然资源与环境空间信息基础设施,提高综合分析能力,扩大空间信息使用的社会效益和经济效益 什么是水声技术?它包括哪些技术?通常,我们把研究和开发海洋所用的声学技术叫作水声技术。一般又把利用水下声波的传播特性来进行水中目标探测、识别、定位、导航和通讯的设备系统,都广义地称之为声纳(SONAR)系统,其类似于陆地上的雷达,有人把声纳称作“水下雷达”。
由于光波和各种电磁波在海水中被吸收得很厉害,衰减很快,只能传播很短的距离,而且波长愈短,衰减愈大。
而声波,特别是低频声波能在海洋中传播很远的距离。
水声技术已被广泛应用于水下探测等活动中。在军事上,民用航海上,渔业上,潜水活动,海底勘探等活动中发挥着不可替代的重要作用。 什么是声纳系统?它包括哪些内容?
一般又把利用水下声波的传播特性来进行水中目标探测、识别、定位、导航和通讯的设备系统,都广义地称之为声纳(SONAR)系统,其类似于陆地上的雷达,有人把声纳称作“水下雷达”。
声纳系统通常包括主动声纳、被动声纳、声纳重入系统、水声遥测遥控和水声通讯仪等。简述主动声纳、被动声纳工作原理?
一、主动声纳主动声纳是一种有源声纳,它利用一组换能器发射声信号,通过自身或另一组换能器从目标反射回来的信息来侧目标的参数和性质。 一个简单的主动声纳是由发射机、接收机、换能器和指示器等组成的。它的工作原理 声纳发射机的作用是产生功率足够大的声频或超声频电信号,通过安放在水中的发射换能器把它变成声信号辐射出去。声信号在水中以1500m/s左右的速度向前传播,一旦碰到目标就产生回波,反射回来的声信号通过接收换能器接收后,转换成电信号。
换能器的功能是进行能量转换,在声纳系统中普遍使用的是电声换能器。通常,把能将电能转换成声能的换能器称为发射换能器,而将声能转换成电能的换能器称为接收换能器或水听器。在主动声纳系统中,常使用一个换能器兼作声波的发射和接收。