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海表温度的被动微波遥感研究

作　者: 孙广轮
导　师: 关道明
学　校: 大连海事大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 海表温度微波辐射计微波遥感亮温反演算法
分类号: P731.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 73次
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内容摘要

海表温度是海洋表面一项重要参数,在海洋研究、气候研究、天气预报等多个领域都有着不可替代的位置。随着信息技术的快速发展,卫星遥感技术已经成为海表温度观测的主要手段。被动微波遥感的观测方式,有着全天时、全天候、连续观测的优势以及能够穿透云层的特点,受到了越来越多的关注。微波辐射计作为被动微波遥感的观测仪器,正逐步发展为结构更复杂、功能多样化、精益求精的综合性数据传输平台。因此,越来越多的专家学者们致力于如何简化数据处理、建立反演模型、输出业务化产品等方面的研究。本文的上半部分描述了被动微波遥感的理论基础、微波辐射计的工作原理、定标原理以及微波遥感观测海表温度的反演原理,详细介绍了目前先进微波传感器的设备参数和观测特性,并讨论分析了目前常用的反演算法,其中最有代表性就是多元线性回归算法。本文的下半部分对南海海域内的TMI海温数据产品及其融合数据产品进行了评估,并讨论分析其影响因素。主要方法是：将TMI海温数据分别与实测Argo海温数据和MODIS海温数据相匹配,并计算产品准确度,分析影响因素。评估结果表明：TMI海温数据与Argo海温数据和MODIS数据相比,线性关系显著,均有较好的一致性,无明显偏差。分析讨论得出,影响反演误差的主要因素有大气衰减、降雨衰减、海面风速和风向等。评估结果将有助于微波反演算法的改进,为尚处于研究阶段的FY-3、HY-2等国产卫星提供借鉴,并为海洋研究提供准确的数据资料,最终推动我国遥感事业的发展。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-15
  1.1 海表温度的研究背景及意义  11-12
  1.2 微波遥感技术的研究意义及发展  12-13
    1.2.1 微波遥感技术的应用特点  12
    1.2.2 微波辐射计的产生与发展  12-13
    1.2.3 反演算法的研究进展  13
  1.3 本文的研究内容  13-15
第2章被动微波遥感观测海表温度理论基础  15-29
  2.1 理论基础  15-20
    2.1.1 辐射能量  16
    2.1.2 基尔霍夫定律  16-17
    2.1.3 普朗克定律和瑞利-金斯定律  17-18
    2.1.4 亮温  18
    2.1.5 水平极化和垂直极化  18-19
    2.1.6 菲涅尔反射率  19
    2.1.7 相对电容率  19-20
  2.2 观测原理  20-29
    2.2.1 测量参数  20-21
    2.2.2 测量原理  21-22
    2.2.3 天线温度  22-24
    2.2.4 噪声温度  24-26
    2.2.5 大气辐射传递  26-29
第3章微波辐射计及算法讨论  29-48
  3.1 微波辐射计  29-43
    3.1.1 微波辐射计工作原理  29-31
    3.1.2 微波辐射计定标原理  31-35
    3.1.3 国内外先进微波辐射计  35-43
  3.2 反演算法  43-47
    3.2.1 D-矩阵算法  43
    3.2.2 多元线性回归计算法  43-44
    3.2.3 非线性迭代算法  44
    3.2.4 统计模型算法  44-45
    3.2.5 四通道反演算法  45
    3.2.6 神经网络算法  45-47
  3.3 小结  47-48
第4章数据评估  48-73
  4.1 概述  48
  4.2 TMI概况与算法  48-52
    4.2.1 TMI概况  48-51
    4.2.2 理论基础  51
    4.2.3 反演算法  51-52
  4.3 红外遥感技术  52-53
  4.4 数据融合技术  53-54
  4.5 数据材料与评估方法  54-57
    4.5.1 研究区  54
    4.5.2 数据源  54-55
    4.5.3 匹配方法  55-56
    4.5.4 评估方法  56-57
  4.6 评估结果与讨论  57-61
    4.6.1 TMI与Argo匹配分析结果  57-58
    4.6.2 TMI与MODIS匹配分析结果  58-59
    4.6.3 MW_IR与Argo匹配分析结果  59-61
  4.7 影响因素讨论  61-72
    4.7.1 大气衰减  61-67
    4.7.2 风场干扰  67-71
    4.7.3 其他因素  71-72
  4.8 小结  72-73
总结与展望  73-76
  1 总结  73-74
  2 展望  74-76
参考文献  76-80
攻读学位期间公开发表论文  80-81
致谢  81-83
作者简介  83

海表温度的被动微波遥感研究

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