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內容簡介

針對當前遙感發展的現狀和趨勢，本書結閤中國的特點，係統闡述瞭熱紅外遙感基礎以及熱紅外信息探測、信息模型、定量反演和應用等方麵的發展狀況、學科前沿問題、發展趨勢和應用成果，包括熱紅外遙感在我國的攀登計劃和重大基礎研究計劃（G2000077900）中以及其他方麵取得的最新重要進展和重要成果。
　　全書共12章，其中第1至6章為熱紅外遙感基礎、儀器、模型和信息定量反演的理論和方法；第7至12章為熱紅外遙感的應用，分彆總結瞭熱紅外遙感在地錶淨輻射的遙感估算，農田蒸散的定量遙感監測，土壤水分與旱情的遙感監測，城市熱環境遙感監測，森林火災的遙感監測，以及其他領域中的應用。

作者簡介

田國良：中國科學院遙感應用研究所研究員、博士生導師，國傢遙感中心專傢委員會委員，《遙感學報》副主編。作為“八五”國傢科技攻關項目“遙感應用技術研究”及“九五”國傢科技攻關重中之重項目“遙感、地理信息係統、全球定位係統技術綜閤應用研究”項目總體組組長和首席專傢，主持承擔多項國傢重大基金、攀登、973、921和國傢科技攻關等課題和項目。先後獲得中國科學院科技進步一等奬1項、三等奬3項，自然科學一等奬1項。發錶論文110篇，專著3部。

目錄

目 錄
第1章 熱紅外遙感基礎 1
1．1 熱輻射的基本概念與定律 1
1．1．1 錶徵輻射特性的基本概念 1
1．1．2 熱輻射的基本定律 3
1．2 物體的熱紅外輻射特性 6
1．2．1 太陽熱紅外輻射特性 6
1．2．2 地錶熱紅外輻射特性 7
1．3 大氣熱紅外輻射傳輸方程 11
1．3．1 大氣成分及其分布 11
1．3．2 大氣的吸收、散射與輻射特性 12
1．3．3 大氣輻射傳輸方程 14
1．3．4 熱紅外輻射在大氣中的傳輸 15
1．3．5 遙感傳感器寬通道的熱紅外輻射傳輸方程 18
1．3．6 熱紅外輻射大氣傳輸計算軟件 20
1．4 熱紅外遙感研究前沿綜述 22
1．4．1 熱紅外遙感載荷發展簡介 22
1．4．2 熱紅外遙感輻射傳輸模型研究前沿 26
1．4．3 熱紅外遙感反演研究進展 28
1．4．4 熱紅外遙感應用領域展望 29
參考文獻 30
第2章 熱紅外遙感信息探測 32
2．1 熱紅外遙感係統 32
2．1．1 熱紅外遙感係統發展 32
2．1．2 熱紅外探測平颱 33
2．1．3 熱紅外遙感係統的成像特性和觀測試驗方法 36
2．1．4 熱紅外輻射方嚮特性4種野外測量方法比較 43
2．2 熱紅外設備定標 44
2．2．1 發射前的實驗室定標 44
2．2．2 星上黑體定標 48
2．2．3 在軌場地絕對輻射定標 52
2．2．4 交叉定標 61
2．2．5 小結 62
2．3 熱紅外圖像預處理 62
2．3．1 幾何校正 62
2．3．2 相對輻射校正 65
2．3．3 熱紅外遙感數據大氣校正 68
參考文獻 72
第3章 熱紅外遙感信息模型 75
3．1 熱紅外遙感信息模型概況 75
3．1．1 遙感信息模型與熱紅外遙感信息模型 75
3．1．2 熱紅外遙感信息模型的發展和認識過程 75
3．1．3 熱紅外遙感信息模型的影響因素與模型類型 78
3．2 比輻射率和溫度的概念與一般模型 78
3．2．1 有關溫度的基本概念 78
3．2．2 同溫均質錶麵比輻射率及其方嚮性 80
3．2．3 非同溫非均質錶麵的等效溫度與比輻射率 82
3．3 組分有效比輻射率及其矩陣錶達 84
3．3．1 二維平麵像元組分有效比輻射率 84
3．3．2 三維非同溫混閤像元組分有效比輻射率 85
3．3．3 組分有效比輻射率的矩陣錶達 87
3．4 考慮溫差的發射率的定義及普朗剋定律尺度效應 90
3．4．1 平麵混閤像元溫差導緻的發射率視在增量 90
3．4．2 三維結構像元多次散射導緻的發射率視在增量 90
3．5 普朗剋定律的尺度效應和地錶熱輻射公式的尺度校正 91
3．5．1 非同溫黑體平麵上普朗剋定律的尺度效應 91
3．5．2 非同溫黑體錶麵有效發射率大於1的物理意義 94
3．5．3 三維結構非同溫黑體錶麵普朗剋定律的尺度效應 95
3．5．4 真實地錶熱輻射公式的尺度校正 96
3．6 連續植被熱輻射模型 98
3．6．1 連續植被熱輻射參數與概念 98
3．6．2 連續植被冠層無散射模型 104
3．6．3 連續植被冠層一次散射熱輻射模型 105
3．6．4 作物冠層的熱紅外輻射傳輸模型的通量模型 107
3．7 行結構熱紅外遙感信息模型 113
3．7．1 行結構模型特點與簡介 113
3．7．2 行結構箱型模型 114
3．7．3 行結構孔隙率模型 115
3．7．4 行結構亮溫模型 122
3．8 熱紅外計算機模擬統計模型 136
3．8．1 濛特卡羅模擬方法簡介 137
3．8．2 植被冠層熱輻射的濛特卡羅模擬計算 139
3．8．3 連續植被熱輻射的濛特卡羅模擬結果與驗證[3] 143
參考文獻 148
第4章 熱紅外遙感計算機模擬模型 155
4．1 熱紅外輻射傳輸計算機模擬模型概述 155
4．1．1 地錶溫熱紅外輻射方嚮性計算機模擬的意義 155
4．1．2 熱輻射方嚮性模型研究現狀 157
4．1．3 植被冠層組分溫度分布模擬研究現狀 158
4．2 地錶真實場景計算機模擬 160
4．3 植被冠層組分溫度分布計算機模擬模型 161
4．3．1 ECUPID模型參數化方案 161
4．3．2 ECUPID模型敏感性分析 162
4．3．3 ECUPID模型的模擬驗證 162
4．4 植被冠層熱紅外輻射方嚮性計算機模擬模型 166
4．4．1 TRGM模型構建 166
4．4．2 TRGM模型參數化方案 168
4．4．3 TRGM模型軟件開發 169
4．4．4 TRGM模型敏感性分析 170
4．4．5 熱紅外輻射方嚮性模型的比較和驗證 176
4．5 植被冠層熱紅外輻射方嚮性計算機模擬係統及應用 181
4．5．1 模擬係統介紹 181
4．5．2 模擬係統敏感性分析 182
4．5．3 作物冠層內部溫度時空分布特徵的模擬與分析 187
4．5．4 典型農作物冠層方嚮亮溫的模擬與分析 191
參考文獻 196
第5章 地錶溫度遙感反演 200
5．1 地錶溫度遙感反演的基本理論 200
5．1．1 地錶參數遙感反演方法概述 200
5．1．2 地錶溫度反演的基本問題 203
5．1．3 地錶溫度遙感定量反演的發展 205
5．2 地錶溫度發射率分離算法 208
5．2．1 溫度發射率分離的典型算法 208
5．2．2 溫度發射率分離方法在遙感圖像數據中的應用 213
5．2．3 估算地錶發射率的其他方法 214
5．3 像元平均溫度的遙感反演 215
5．3．1 單通道法 215
5．3．2 多通道法（劈窗算法） 217
5．3．3 多時相法 223
5．4 組分溫度的遙感反演 232
5．4．1 組分溫度反演的意義和所依賴的條件 232
5．4．2 多角度基於大氣校正産品的組分溫度反演 233
5．4．3 多角度與劈窗算法結閤的組分溫度反演 239
5．4．4 其他組分溫度反演算法的可能性分析 240
5．4．5 組分溫度遙感反演的信息分析 243
5．5 地錶溫度和發射率反演的前沿問題與展望 245
參考文獻 245
第6章 熱紅外高光譜遙感反演 250
6．1 溫室氣體二氧化碳和甲烷的熱紅外高光譜遙感反演 250
6．1．1 基於熱紅外高光譜數據的CO2濃度反演 251
6．1．2 甲烷的熱紅外高光譜遙感反演 258
6．1．3 反演實驗和驗證 260
6．2 熱紅外高光譜數據的溫度和發射率分離 264
6．2．1 原理與方法 264
6．2．2 基於迭代的溫度與發射率分離 265
6．2．3 發射率測量 268
6．3 基於星載熱紅外高光譜數據的大氣地錶參數一體化反演 276
6．3．1 原理與方法 276
6．3．2 大氣窗口的選擇 278
6．3．3 基於星載高光譜數據的一體化反演方法 279
參考文獻 284
第7章 地錶淨輻射遙感估算 288
7．1 地錶淨輻射遙感估算概述 288
7．1．1 地錶淨輻射概念 288
7．1．2 地錶淨輻射Rn遙感估算原理 289
7．1．3 研究現狀與發展趨勢 291
7．1．4 Rn估算的不確定性分析 293
7．2 短波淨輻射遙感估算 294
7．2．1 直接估算法 294
7．2．2 下行短波輻射遙感估算 295
7．2．3 地錶反照率反演 298
7．2．4 短波淨輻射遙感估算不確定性分析 304
7．3 長波淨輻射遙感估算 305
7．3．1 長波輻射遙感估算原理 305
7．3．2 大氣下行長波輻射遙感估算模型 307
7．3．3 上行長波輻射遙感估算模型 312
7．3．4 長波輻射遙感估算的不確定性分析 313
7．4 實例分析 315
7．4．1 下行短波輻射估算 315
7．4．2 反照率反演 317
7．4．3 長波輻射估算 319
參考文獻 321

第8章 農田蒸散遙感定量監測 327
8．1 概述 327
8．1．1 自然界的蒸發與蒸散 327
8．1．2 蒸發測量與遙感蒸散估算的意義 328
8．1．3 相關的基本概念 330
8．2 農田蒸散遙感信息模型 333
8．2．1 單層模型 333
8．2．2 雙層模型 337
8．2．3 其他模型 341
8．3 遙感定量估算農田蒸散的方法 343
8．3．1 基本流程 343
8．3．2 遙感參數反演和數據準備 345
8．3．3 有效能量的計算 345
8．3．4 阻抗的計算 346
8．4 蒸散遙感的空間尺度問題 349
8．4．1 蒸散遙感的空間尺度效應分析 349
8．4．2 蒸散估算的空間尺度誤差糾正方法 356
8．5 蒸散遙感的時間尺度擴展方法 361
8．5．1 由瞬時到日蒸散的計算方法 361
8．5．2 陸麵數據同化的方法 364
8．6 驗證及不確定性分析 365
8．6．1 驗證 365
8．6．2 不確定性分析 367
參考文獻 370
第9章 土壤水分與旱情遙感監測 378
9．1 旱情概述 378
9．2 乾旱概念、指標與特徵 379
9．2．1 乾旱概念 379
9．2．2 乾旱指標 380
9．2．3 乾旱特徵 382
9．3 旱情分布特徵與旱情遙感監測概述 383
9．4 遙感與旱情監測 385
9．4．1 遙感與土壤濕度監測 385
9．4．2 遙感光譜波段與旱情監測 386
9．5 植被指數/地錶溫度與土壤濕度 388
9．5．1 地錶溫度與植被指數 388
9．5．2 LST/NDVI斜率與土壤濕度 389
9．5．3 地錶溫度與植被指數特徵空間 389
9．5．4 溫度植被乾旱指數 391
9．5．5 地錶溫度植被指數特徵空間模型 391
9．5．6 影響植被指數和地錶溫度關係的因素 394
9．5．7 空間土壤濕度概念 397
9．6 土壤水分與旱情的遙感監測模型和方法 397
9．6．1 熱慣量模型 397
9．6．2 基於能量平衡的土壤水分遙感監測模型 402
9．6．3 基於水量平衡的土壤水分遙感監測模型 404
9．6．4 作物缺水指數模型 405
9．6．5 其他方法和模型 405
9．7 旱情遙感監測係統設計與實驗 409
9．7．1 黃淮海平原地區旱情遙感監測係統 409
9．7．2 中國旱情的VCI法監測係統 410
9．7．3 中國旱情的Ts/NDVI法監測係統 418
9．7．4 中國旱情的健康指數法監測係統 419
9．8 乾旱監測與製圖 423
9．8．1 旱情監測與製圖示例 423
9．8．2 精度檢驗與評價 428
參考文獻 435
第10章 城市熱環境遙感監測 441
10．1 城市環境係統概述 441
10．2 城市熱環境特徵 443
10．2．1 基本概念 443
10．2．2 城市環境熱場的形成原因 445
10．2．3 城市熱環境特徵 446
10．3 城市熱環境遙感監測 448
10．3．1 熱紅外遙感監測主要研究內容 448
10．3．2 城市熱環境監測現狀與發展趨勢 448
10．3．3 城市熱環境模型和方法研究 451
10．3．4 城市熱環境主要參數測量和計算方法 458
10．3．5 城市熱景觀遙感監測 464
10．3．6 城市熱島遙感監測 467
10．3．7 城市熱汙染（熱異常）監測 469
10．4 城市人居熱環境評價 469
10．4．1 城市人居環境評價意義 469
10．4．2 城市人居熱環境評價原則與步驟 470
10．4．3 城市人居熱環境評價指標 471
10．4．4 城市熱環境景觀評價體係 471
參考文獻 472
第11章 森林火災遙感監測 478
11．1 森林火災的基本特徵 478
11．1．1 森林及其燃燒 478
11．1．2 中國森林火災的規律 479
11．1．3 中國森林防火監測體係 482
11．2 林火監測方法 486
11．2．1 圖像信息增強處理 487
11．2．2 閾值法 488
11．2．3 Lee和Tag技術 488
11．2．4 應用NDVI值監測火災 489
11．2．5 MODIS火點識彆算法 489
11．2．6 基於人工神經元網絡的林火監測方法 493
11．2．7 專傢係統方法 496
11．3 係統驗證 508
11．4 森林火災預警 511
11．4．1 森林火險預報研究概況 511
11．4．2 森林火險預報研究方法 512
11．4．3 森林火險預報發展趨勢 513
11．4．4 全國森林火險預報係統的研究 514
11．4．5 全國森林火險預報係統的運行 516
參考文獻 519
第12章 熱紅外遙感在其他領域中的應用 521
12．1 熱紅外遙感在地質領域的應用 521
12．1．1 熱紅外溫度地質填圖 521
12．1．2 水資源勘查 524
12．1．3 熱慣量地質填圖 525
12．1．4 熱紅外光譜地質填圖 525
12．1．5 熱紅外用於星際探測 528
12．2 紅外遙感在軍事方麵的應用 528
12．2．1 紅外偵察 529
12．2．2 紅外夜視 531
12．2．3 紅外製導 534
12．2．4 紅外隱身和紅外預警 538
12．3 秸稈焚燒熱紅外監測應用 541
12．3．1 秸稈焚燒監測的意義 541
12．3．2 秸稈焚燒像元亮溫的模擬 542
12．3．3 秸稈焚燒火點監測算法 543
12．3．4 秸稈焚燒監測結果與驗證 545
12．4 震前熱紅外溫度異常研究 547
12．4．1 震前熱異常現象 547
12．4．2 震前熱異常信息提取 549
12．4．3 應用實例和前景 553
參考文獻 562

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