本书论述从遥感观测数据提取地表特征参量信息的定量遥感理念和算法技术，综合介绍近年来定量遥感研究的主要成果和最新进展。本书在绪论中通过概述遥感系统构成，综述全书内容、提示各章之间的联系，第一编介绍遥感辐射和几何信息的定量处理技术和重构高质量、时空连续遥感数据的方法，第二编至第四编分别针对地表辐射收支参量、生物物理和生物化学参数和水循环参量，重点讲解利用可见光、红外、微波波段和雷达遥感观测数据提取近20种地表参量的原理与方法，第五编主要介绍高级数据产品的集成估算方法、遥感数据产品生成系统与应用示例。全书包括了约500张图表、提供了近1700篇参考文献。
样章试读
目录
- 目录
序
前言
第1章 遥感系统综述 1
1.1 引言 1
1.2 遥感平台与传感器系统 2
1.2.1 地球静止卫星 2
1.2.2 极地轨道卫星 4
1.2.3 美国的业务运行卫星计划 5
1.2.4 遥感传感器 6
1.2.5 遥感数据特征 7
1.3 数据传输与地面接收系统 11
1.4 数据处理系统 11
1.4.1 辐射标定 12
1.4.2 几何处理 12
1.4.3 图像质量增强 14
1.4.4 大气校正 14
1.4.5 影像融合与产品集成 16
1.5 地表参量制图 17
1.6 地表参量的定量估算 18
1.6.1 前向辐射模型 18
1.6.2 反演方法 21
1.7 高级数据产品的生产、归档和分发 22
1.8 产品验证 23
1.9 遥感应用 24
1.10 本章小结 25
参考文献 25
第一编 歇据处理方峰和扶术
第2章 几何处理与定位技术 29
2.1 概述 29
2.2 卫星遥感影像几何检校 31
2.2.1 卫星遥感成像的系统误差源 31
2.2.2 卫星遥感影像试验场几何检校 37
2.3 单景遥感影像几何纠正 38
2.3.1 影像几何纠正模型 38
2.3.2 控制点布设 45
2.3.3 影像重采样 45
2.3.4 精度评定 47
2.4 遥感影像的几何配准 48
2.4.1 影像配准点的自动提取 48
2.4.2 影像配准的数学模型 53
2.5 数字地面模型的建立 54
2.5.1 DEM概念和结构模型 54
2.5.2 DEM数据预处理 55
2.5.3 DEM数据内插 57
2.6 正射影像的制作 58
2.6.1 框幅式中心投影影像的数字微分纠正 58
2.6.2 线阵列推扫遥感影像的数字微分纠正 60
2.6.3 正射影像镶嵌 61
2.7 本章小结 65
参考文献 65
第3章 数据合成、平滑和填补 68
3.1 多时相数据合成 68
3.1.1 植被指数的最大值舍成法 68
3.1.2 波段反射率的最小值合成方法 69
3.1.3 MODIS植被指数合成法 69
3.1.4 地表温度最大值舍成法 71
3.1.5 多种准则组合合成法 71
3.2 时间序列数据的平滑与填补 72
3.2.1 曲线拟合方法 73
3.2.2 基于生态分类的时间插值技术 75
3.2.3 时空滤波算法 76
3.2.4 基于小波变换的平滑与填补算法 78
3.3 本章小结 79
参考文献 79
第4章 遥感数据融合技术 82
4.1 遥感数据融合概述 82
4.1.1 多源数据融合模型与层次 82
4.1.2 综合评价标准 84
4.2 遥感像素级数据融合方法 84
4.2.1 基于变量替换技术融合方法 86
4.2.2 基于调制融合方法 87
4.2.3 基于多尺度分析的融合方法 89
4.3 遥感像素级数据融合统一模型 92
4.4 异构数据源融合技术 94
4.4.1 SAR影像与光学影像融合 94
4.4.2 LiDAR数据与光学影像融合 95
4.4.3 G1S数据与光学影像融合 95
4.5 本章小结 96
参考文献 97
第5章 光学影像的大气校正 100
5.1 大气效应概述 100
5.1.1 大气在定量遥感模型中的表征 100
5.1.2 大气的组成 100
5.1.3 电磁波与大气的相互作用 101
5.1.4 大气校正的主要内容 102
5.2 消除气溶胶参数影响的大气校正 103
5.2.1 基于光谱特征 103
5.2.2 基于时间序列影像 105
5.2.3 基于角度信息 106
5.2.4 基于空间特征匹配 108
5.2.5 基于偏振信息 108
5.3 消除水汽影响的校正算法 109
5.4 其他大气成分的影响 110
5.5 常用的大气校正模型和软件 110
5.5.1 MODTRAN模型 111
5.5.2 6S模型 111
5.5.3 FLAA5H 111
5.5.4 ACTOR 112
5.5.5 ACORN 112
5.6 本章小结 112
参考文献 113
第二编 地表辐射收支参量估算
第6章 太阳辐射 117
6.1 基本概念 117
6.1.1 太阳辐射光谱 117
6.1.2 太阳常数 117
6.1.3 短波辐射和光合有效辐射 118
6.1.4 太阳辐射的削弱 119
6.1.5 地表辐射收支平衡 119
6.2 地表辐射观测网 120
6.2.1 辐射观测仪器 120
6.2.2 全球能量平衡数据库（GEBA） 121
6.2.3 基准地表辐射网（BSRN） 121
6.2.4 地表辐射能量收支观测网（SURFRAD） 121
6.2.5 陆地生态系统通量观测网（FLUXNET） 123
6.3 卫星遥感及GCM模型估算地表辐射 125
6.3.1 统计回归方法 126
6.3.2 物理模型参数化方法 128
6.3.3 查找表方法 140
6.3.4 GCMs模型辐射产品 148
6.3.5 全球辐射产品比较 150
6.4 总结与讨论 152
6.4.1 太阳辐射的时空变化 152
6.4.2 地形和高程对于辐射估算的影响 155
6.4.3 小结 156
参考文献 156
第7章 露波段反照率 161
7.1 地表工向反射模型 161
7.1.1 地表二向反射与宽波段反照率的定义和关系 161
7.1.2 地表二向反射观测数据 166
7.1.3 地表二向反射模型 172
7.2 基于二向反射模型反演的反照率估算方法 177
7.2.1 二向反射模型反演及窄波段反照率计算 177
7.2.2 窄波段反照率向宽波段反照率转换 179
7.3 地表反照率直接估算方法 181
7.3.1 直接估算法概述 181
7.3.2 基于地表二向反射率数据的反照率估算方法 182
7.3.3 基于大气层顶反射率的方法 187
7.4 地表-大气参数联合优化方法 190
7.4.1 基于暗目标大气校正的地表反照率反演方法 190
7.4.2 地表反照率和气溶胶光学厚度的联合优化方法 192
7.5 全球地表反照率产品和验证 194
7.5.1 全球地表反照率卫星遥感产品 194
7.5.2 反照率遥感反演产品验证中的尺度问题 197
7.6 全球陆面反照率时空分析 198
7.6.1 区域平均和月平均反照率的计算方法 199
7.6.2 全球反照率的时间变化 199
7.6.3 不同纬向带的地表反照率 204
7.6.4 不同地表类型的地表反照率 205
7.7 宽波段反照率研究中的问题和展望 207
参考文献 208
第8章 地表温度和热红外发射率 214
8.1 地表温度和发射率的定义 214
8.1.1 地表温度的定义 214
8.1.2 地表发射率的定义 216
8.2 地表平均温度估计方法 217
8.2.1 单波段热红外算法 219
8.2.2 分裂窗热红外算法 220
8.2.3 多波段热红外方法 222
8.2.4 微波方法 224
8.3 地表发射率估计方法 225
8.3.1 发射率测量方法 225
8.3.2 基于分类的方法 226
8.3.3 基于NDVI的方法 226
8.3.4 多波段方法 227
8.3.5 高光谱数据反演算法 230
8.3.6 地面长被宽波段发射率计算 239
8.4 温度与发射率产品 241
8.5 本章小结 242
参考文献 243
第9章 地表长波辐射收支 248
9.1 地表下行长波辐射 248
9.1.1 背景 248
9.1.2 基于大气廓线的方法 249
9.1.3 混合模型方法 250
9.1.4 基于气象数据的方法 257
9.2 地表上行长波辐射 261
9.2.1 温度-发射率方法 261
9.2.2 混合模型 261
9.3 地表净长波辐射 265
9.4 地表辐射观测网络和现有的遥感地表长波辐射产品 265
9.4.1 地表长波辐射观测网络 266
9.4.2 现有地表长波辐射收支产品 267
9.5 本章小结 269
参考文献 269
第三编 生物物理和生物化学参数估算
第10章 冠层生化特性 275
10.1 遥感提取植被生化组分的原理与方法 275
10.1.1 植被生化组分遥感 275
10.1.2 遥感提取理论与方法简介 281
10.2 经验和半经验方法提取 285
10.2.1 叶片水平生化组分含量提取 285
10.2.2 叶绿素含量的半经验提取方法 294
10.3 理论模型反演 299
10.3.1 反演方法 299
10.3.2 叶片水平生化组分反演 301
10.3.3 冠层水平生化组分反演 307
10.3.4 光谱分辨率对反演生化组分含量的影响及波段选择 309
10.4 结论与讨论 312
参考文献 313
第11章 叶面积指数 317
11.1 LAI的定义与实测方法 317
11.1.1 LAI的直接测量法 318
11.1.2 LAI的间接估算法 318
11.2 统计方法 321
11.2.1 植被指数 321
11.2.2 基于植被指数的经验方法 322
11.3 冠层模型反演方法 322
11.3.1 辐射传输模型 322
11.3.2 优化技术 326
11.3.3 神经网络 328
11.3.4 遗传算法 331
11.3.5 贝叶斯网络 333
11.3.6 查找表方法 336
11.4 数据同化方法 338
11.4.1 四维变分数据同化方法 338
11.4.2 顺序同化算法方法 340
11.5 全球与区域LAI产品 342
11.5.1 MODIS LAI产品 342
11.5.2 CYCLOPES LAI产品 343
11.5.3 GLOBC皿BON LAI产品 343
11.5.4 ECOCLIMAP LAI产品 343
11.5.5 GLOBS LAI产品 344
11.5.6 CCRS LAI产品 344
11.6 LAI的时空变化 344
11.7 本章小结 346
参考文献 346
第12章 吸收光舍有效辐射比例 349
12.1 FAPAR及相关概念 349
12.2 FAPAR野外测量方法 351
12.3 冠层FAPAR 的Monte Carlo模拟 352
12.3.1 MC模拟原理 352
12.3.2 数据准备 354
12.3.3 MC模拟结果分析 354
12.4 FAPAR经验反演方法 358
12.4.1 基于LAI的经验算法 359
12.4.2 基于植被指数的经验算法 359
12.5 已有遥感FAPAR产品模型反演算法简介 361
12.5.1 MODIS FAPAR反演算法 362
12.5.2 JRC FPAR 反演方法 364
12.6 基于混合植被光谱模型的FAPAR 反演方法 365
12.6.1 出发方程 366
12.6.2 与蒙特卡罗模拟结果对比分析 367
12.6.3 地面实验验证 369
12.6.4 FAPAR 反演算法 370
12.7 案例研究 372
12.7.1 研究区与数据 372
12.7.2 基于多角度高光谱数据的FAPAR 反演 372
12.7.3 基于多波段数据FAPAR 遥感反演 375
12.8 本章小结 377
参考文献 378
第13章 植被覆盖度 382
13.1 简介 382
13.2 植被覆盖度地面测量 383
13.2.1 目估法 383
13.2.2 采样法 383
13.2.3 仪器测量法 384
13.2.4 地面实测样例和讨论 386
13.3 植被覆盖度的遥感估算 389
13.3.1 回归模型法 389
13.3.2 线性混合像元分解模型法 392
13.3.3 计算机学习法 395
13.4 现有植被覆盖度遥感产品 398
13.5 植被覆盖度估算面临的挑战和未来发展前景 399
参考文献 400
第14章 植被高度与垂直结构 404
14.1 植被高度与垂直结构的地面测量 404
14.1.1 单木高度的测量 404
14.1.2 林木高与胸径的关系 406
14.1.3 样地尺度平均树高的计算 407
14.2 基于小光斑Lidar的植被高度与垂直结构反演 408
14.2.1 小光斑Lidar林业遥感基本原理及森林参数反演 408
14.2.2 基于单木分割及参数估计 411
14.2.3 样地尺度参数估计 412
14.3 基于大光斑Lidar的植被高度与垂直结构反演 415
14.3.1 大光斑Lidar林业遥感基本原理及林业应用现状 415
14.3.2 大光斑Lidar森林参数反演方法 416
14.4 基于SAR数据的植被高度与垂直结构反演 417
14.4.1 雷达干涉测量原理 417
14.4.2 基于多频率干涉数据的植被高度提取 418
14.4.3 基于极化干涉技术的植被垂直结构提取 419
14.5 展望 428
参考文献 429
第15章 地上生物量 433
15.1 生物量 433
15.2 异速生长方法 434
15.3 光学遥感方法 437
15.3.1 植被指数方法 438
15.3.2 多元回归分析方法 439
15.3.3 最邻近方法 441
15.3.4 人工神经网络 443
15.4 激光雷达和雷达数据 445
15.4.1 激光雷达数据 445
15.4.2 雷达数据 448
15.5 基于多源数据的生物量反演 453
15.5.1 回归模型 454
15.5.2 非参数化算法 455
15.6 未来发展方向 457
参考文献 458
第16章 陆地生态系统植被生产力 466
16.1 植被生产力的概念 466
16.2 植被生产力的地面观测 467
16.2.1 生物学法 467
16.2.2 涡度相关通量方法 469
16.3 基于植被指数的统计模型 470
16.4 基于遥感资料的光能利用率模型 472
16.4.1 光能利用率模型原理 472
16.4.2 主要的光能利用率模型 472
16.4.3 不同光能利用率模型的差异 479
16.4.4 光能利用率模型的不足 480
16.5 动态全球植被模型 484
16.5.1 动态全球植被模型简介 485
16.5.2 遥感数据在动态全球植被模型中的作用 486
16.6 全球植被生产力的时空分布格局 488
16.7 本章小结 490
参考文献 490
第四编 水循坏参量估算
第17章 降水 497
17.1 地表降雨测量技术 497
17.1.1 雨量计和测量网络 497
17.1.2 地基雷达 498
17.2 星载传感器降水反演算法 500
17.2.1 VIS/IR降水反演算法 501
17.2.2 PMW降水反演算法 501
17.2.3 雷达降水反演算法 503
17.2.4 多传感器联合反演降水算法 503
17.3 全球和区域数据集 505
17.3.1 TRMM 505
17.3.2 GSMaP 510
17.3.3 GPCP 512
17.4 全球降水的时空变化 514
17.5 展望 517
参考文献 517
第18章 陆面蒸散 520
18.1 引言 520
18.2 E基础理论 524
18.2.1 莫宁-奥布霍夫相似理论 524
18.2.2 Penman-Monteith公式 525
18.3 E的遥感反演方法 527
18.3.1 单源模型 529
18.3.2 双源模型 530
18.3.3 Ts-VI特征空间方法 532
18.3.4 经验模型 534
18.3.5 经验Penman-Monteith （P-M）公式 536
18.3.6 数据同化方法 536
18.4 遥感模型的标定和检验 537
18.4.1 涡度相关（配）技术 537
18.4.2 波文比能量平衡方法（BR） 539
18.4.3 闪烁仪方法 540
18.5 结论与讨论 541
参考文献 542
第19章 土壤水分 551
19.1 简介 551
19.2 传统的SMC测量技术 552
19.3 微波遥感方法 554
19.3.1 被动微波遥感 554
19.3.2 主动微波遥感 559
19.4 光学和热红外遥感方法 561
19.4.1 三角法 562
19.4.2 梯形法 564
19.4.3 温度植被干旱指数法 564
19.4.4 热惯量（TI）法 565
19.5 土壤水分剖面估计 567
19.6 不同遥感技术的比较 568
19.7 可用的数据集及其时空变化 568
19.7.1 地康站点观测数据 568
19.7.2 微波遥感数据 569
19.7.3 基于观测数据驱动的陆表模型估计数据 571
19.8 本章小结 571
参考文献 572
第20章 雪水当量 574
20.1 被动微波雪水当量反演 574
20.1.1 辐射传输理论 575
20.1.2 被动微波雪水当量反演算法 581
20.2 主动微波积雪参数遥感反演 593
20.2.1 积雪覆盖地表微波后向散射模型 594
20.2.2 积雪水当量反演算法 596
20.3 可见光雪深反演研究 600
20.4 本章小结 602
参考文献 604
第21章 蓄水量 608
21.1 水量平衡法 608
21.2 水域面积-水位法 609
21.2.1 基于水域面积和水位的地表蓄水量估算原理 609
21.2.2 水域面积水位法在蓄水量研究中的应用 613
21.3 GRACE法 614
21.3.1 GRACE卫星简介 614
21.3.2 基于GRACE的蓄水量估算原理 615
21.3.3 GRACE数据集及其在蓄水量研究中的应用H 616
21.4 讨论与展望 617
参考文献 618
第五编 高级遥感数据产品生产和应用示例
第22章 高级陆地产晶融合方法 623
22.1 引言 623
22.1.1 高级产品融合综述 625
22.1.2 一个简单模型 626
22.2 地统计学方法 627
22.2.1 随机过程概述 627
22.2.2 最优插值方法 628
22.2.3 贝叶斯最大熵方法 633
22.3 多尺度树方法 635
22.3.1 方法 636
22.3.2 案例研究 637
22.4 基于经验正交函数的方法 638
22.4.1 DINEOF方法简介 638
22.4.2 DlNEOF在数据融合中的应用 640
22.4.3 案例研究 640
22.5 本章小结 642
参考文献 642
第23章 遥感高级产晶生产和鼓据管理系统 647
23.1 遥感产品生产和数据库管理概况 647
23.2 系统硬件 648
23.3 产品生产系统 649
23.3.1 生产任务管理 650
23.3.2 高性能计算 651
23.3.3 质量检测 52
23.3.4 系统监控 654
23.4 遥感数据管理系统 654
23.4.1 文件的命名、格式和科学数据集的结构 654
23.4.2 遥感数据的计算机存储和目录结构 656
23.4.3 遥感数据的元数据库 656
23.5 本章小结 657
参考文献 657
第24章 土地覆盖和土地利用变化 658
24.1 引言 658
24.2 城市化 659
24.2.1 城市区域绘制 659
24.2.2 监测城市扩展 663
24.2.3 城市热岛效应 665
24.2.4 城市化对净初级生产力的影响 667
24.2.5 城市化对空气质量的影响 668
24.3 集约农业 672
24.3.1 作物区提取 672
24.3.2 农田变化检测 673
24.3.3 灌溉农业区绘制 675
24.3.4 作物残茬覆盖度估算 678
24.3.5 农作物秸轩焚烧监测 681
24.3.6 农田变化的对地表参数和环境的影响 683
24.4 森林覆盖变化 688
24.4.1 森林变化制图 688
24.4.2 森林变化的气候效应 694
24.4.3 应用实例 700
24.5 本章小结 708
参考文献 709
彩图
京公网安备 11010102004214号