针对我国海洋遥感定标检验技术, 提出海洋水体皮温-体温模型, 将海洋皮温测量精度提高至0.3℃.模型皮温数据来源于自主研制架设在南海北部PY-301石油平台上的无人值守自动多波段红外辐射系统, 通过标准黑体标定、光阑校正、天空光校正, 使海水皮温测量精度优于±0.5℃.基于模型分析了风速对海洋皮温和体温差值的影响, 并用所提模型与Donlon模型对海洋皮温测量值进行风速修正, 修正后两者偏差分别为－0.007 6±0.297 1℃和0.044 6±0.324 8℃.结果证明该模型有效且能够提高海洋皮温的测量精度.

星载激光测高仪的回波时间重心和脉冲宽度等系统参数对常见海态条件下的测距和反演精度有重要影响。本文根据菲涅尔衍射理论、海洋表面镜面反射理论、海洋波高和斜率统计特性以及激光测高仪回波误差理论, 推导并更正了激光测高仪海洋回波光子数表达式。首次完整推导出了影响海洋回波重心和脉宽因素的表达式, 证明了回波参数主要受发射脉冲宽度、测量天底角、指向角抖动和海洋表面上方风速的影响。除风速为表面特性影响外, 其余为系统参数影响。结合地球科学激光测高系统(GLAS)参数对其海洋回波的测距和脉宽精度做了定量分析, 得出不同风速GLAS的海洋表面单回波测距误差为2~15 cm, 脉宽标准差为0.5~3.5 ns。推导结果对优化设计用于海洋表面测量的星载激光测高仪系统参数、提高回波反演目标特性精度很有意义。

不同地表目标的模拟回波波形对测高仪系统参数设计具有重要意义，而海洋回波参数在Tsai之后很少被研究。根据菲涅耳衍射理论、海洋表面镜面反射性质以及海洋表面波高和斜率的统计规律，推导出与Tsai结果不同的近天顶方向入射时星载海洋测高仪探测器输出的回波解析表达式和回波总光子数；并用该推导结果建立了适用于激光测高仪亚毫弧度量级发散角的回波解析式。将模拟波形与地球科学激光测高系统(GLAS)真实海洋回波做对比，其能量、脉宽、振幅和形状都非常接近，误差均小于6%；分析得出海洋测高仪回波与测高系统参数和海平面上方平均风速有关，以GLAS参数为例，在风速大于12 m/s的条件下将很难收到有效海洋回波。该结论对海洋激光测高仪的系统设计参数及海平面上方风速的反演提供了重要的理论依据。

针对我国海洋遥感定标检验技术的研究，设计了一种能够自动测量海水表面温度的多波段红外辐射系统，其分辨率优于0.1 ℃，精度优于±0.5 ℃。系统采用了4个波段，即3.5~4.0 μm，8~13 μm，10.3~11.3 μm和11.5~12.3 μm。内部光学系统通过两个不同温度的参考黑体进行实时校正，保证光学系统被盐雾沉积后也不影响整个系统的精度。另外，为了防止恶劣天气对系统的影响，还设计了一个由雨量传感器触发的自动保护罩。通过实验室标定和岸边实验对系统精度和稳定性进行了实验验证。

由于镜面反射的原因, 海洋表面呈现反射强烈的太阳耀光。 水体本身属于低反射率的暗目标, 太阳耀光成为水体航空航天遥感图像中的噪声; 太阳耀光具有强偏振的特点, 经过计算可以作为评价在轨传感器偏振指标的替代定标标准光源; 也可以用来计算气体成分或者反演气溶胶参数。 无论是去除噪声还是获取标准光源, 都需要精确计算其辐射特性物理参数。 文章首先采用Cox&Munk模型建立真实海洋表面的三维场景, 根据考虑偏振的菲涅尔反射定律, 推导了太阳耀光偏振辐射模型, 并分析了天顶角、 太阳-观测相对方位角、 风速、 风向等参数对反射率及偏振度的影响规律。 通过太阳耀光偏振辐射特性分析为偏振定量遥感中计算太阳耀光相关参数提供了理论基础。

海浪极化SAR成像模拟对海面散射的研究有重要的意义。 基于海浪谱理论, 在考虑大、 小尺度海浪影响的基础上, 构建了双尺度的随机粗糙海面。 根据该海面模型, 利用Bragg散射模型, 小扰动模型与速度聚束理论, 模拟了不同状况下海浪的极化SAR图像。 并针对海浪参数对极化图像的影响进行了分析, 结果符合成像统计特性, 得出了一些有益于海浪信息提取的结论, 并可以为海洋卫星的设计与海洋研究提供一种行之有效的手段。