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第1章 热红外遥感基础1

1.1热辐射的基本概念与定律1

1.1.1表征辐射特性的基本概念1

1.1.2热辐射的基本定律3

1.2物体的热红外辐射特性6

1.2.1太阳热红外辐射特性6

1.2.2地表热红外辐射特性7

1.3大气热红外辐射传输方程11

1.3.1大气成分及其分布11

1.3.2大气的吸收、散射与辐射特性12

1.3.3大气辐射传输方程14

1.3.4热红外辐射在大气中的传输15

1.3.5遥感传感器宽通道的热红外辐射传输方程18

1.3.6热红外辐射大气传输计算软件20

1.4热红外遥感研究前沿综述22

1.4.1热红外遥感载荷发展简介22

1.4.2热红外遥感辐射传输模型研究前沿26

1.4.3热红外遥感反演研究进展28

1.4.4热红外遥感应用领域展望29

参考文献30

第2章 热红外遥感信息探测32

2.1热红外遥感系统32

2.1.1热红外遥感系统发展32

2.1.2热红外探测平台33

2.1.3热红外遥感系统的成像特性和观测试验方法36

2.1.4热红外辐射方向特性4种野外测量方法比较43

2.2热红外设备定标44

2.2.1发射前的实验室定标44

2.2.2星上黑体定标48

2.2.3在轨场地绝对辐射定标52

2.2.4交叉定标61

2.2.5小结62

2.3热红外图像预处理62

2.3.1几何校正62

2.3.2相对辐射校正65

2.3.3热红外遥感数据大气校正68

参考文献72

第3章 热红外遥感信息模型75

3.1热红外遥感信息模型概况75

3.1.1遥感信息模型与热红外遥感信息模型75

3.1.2热红外遥感信息模型的发展和认识过程75

3.1.3热红外遥感信息模型的影响因素与模型类型78

3.2比辐射率和温度的概念与一般模型78

3.2.1有关温度的基本概念78

3.2.2同温均质表面比辐射率及其方向性80

3.2.3非同温非均质表面的等效温度与比辐射率82

3.3组分有效比辐射率及其矩阵表达84

3.3.1二维平面像元组分有效比辐射率84

3.3.2三维非同温混合像元组分有效比辐射率85

3.3.3组分有效比辐射率的矩阵表达87

3.4考虑温差的发射率的定义及普朗克定律尺度效应90

3.4.1平面混合像元温差导致的发射率视在增量90

3.4.2三维结构像元多次散射导致的发射率视在增量90

3.5普朗克定律的尺度效应和地表热辐射公式的尺度校正91

3.5.1非同温黑体平面上普朗克定律的尺度效应91

3.5.2非同温黑体表面有效发射率大于1的物理意义94

3.5.3三维结构非同温黑体表面普朗克定律的尺度效应95

3.5.4真实地表热辐射公式的尺度校正96

3.6连续植被热辐射模型98

3.6.1连续植被热辐射参数与概念98

3.6.2连续植被冠层无散射模型104

3.6.3连续植被冠层一次散射热辐射模型105

3.6.4作物冠层的热红外辐射传输模型的通量模型107

3.7行结构热红外遥感信息模型113

3.7.1行结构模型特点与简介113

3.7.2行结构箱型模型114

3.7.3行结构孔隙率模型115

3.7.4行结构亮温模型122

3.8热红外计算机模拟统计模型136

3.8.1蒙特卡罗模拟方法简介137

3.8.2植被冠层热辐射的蒙特卡罗模拟计算139

3.8.3连续植被热辐射的蒙特卡罗模拟结果与验证［3］143

参考文献148

第4章 热红外遥感计算机模拟模型155

4.1热红外辐射传输计算机模拟模型概述155

4.1.1地表温热红外辐射方向性计算机模拟的意义155

4.1.2热辐射方向性模型研究现状157

4.1.3植被冠层组分温度分布模拟研究现状158

4.2地表真实场景计算机模拟160

4.3植被冠层组分温度分布计算机模拟模型161

4.3.1 ECUPID模型参数化方案161

4.3.2 ECUPID模型敏感性分析162

4.3.3 ECUPID模型的模拟验证162

4.4植被冠层热红外辐射方向性计算机模拟模型166

4.4.1 TRGM模型构建166

4.4.2 TRGM模型参数化方案168

4.4.3 TRGM模型软件开发169

4.4.4 TRGM模型敏感性分析170

4.4.5热红外辐射方向性模型的比较和验证176

4.5植被冠层热红外辐射方向性计算机模拟系统及应用181

4.5.1模拟系统介绍181

4.5.2模拟系统敏感性分析182

4.5.3作物冠层内部温度时空分布特征的模拟与分析187

4.5.4典型农作物冠层方向亮温的模拟与分析191

参考文献196

第5章 地表温度遥感反演200

5.1地表温度遥感反演的基本理论200

5.1.1地表参数遥感反演方法概述200

5.1.2地表温度反演的基本问题203

5.1.3地表温度遥感定量反演的发展205

5.2地表温度发射率分离算法208

5.2.1温度发射率分离的典型算法208

5.2.2温度发射率分离方法在遥感图像数据中的应用213

5.2.3估算地表发射率的其他方法214

5.3像元平均温度的遥感反演215

5.3.1单通道法215

5.3.2多通道法（劈窗算法）217

5.3.3多时相法223

5.4组分温度的遥感反演232

5.4.1组分温度反演的意义和所依赖的条件232

5.4.2多角度基于大气校正产品的组分温度反演233

5.4.3多角度与劈窗算法结合的组分温度反演239

5.4.4其他组分温度反演算法的可能性分析240

5.4.5组分温度遥感反演的信息分析243

5.5地表温度和发射率反演的前沿问题与展望245

参考文献245

第6章 热红外高光谱遥感反演250

6.1温室气体二氧化碳和甲烷的热红外高光谱遥感反演250

6.1.1基于热红外高光谱数据的CO2浓度反演251

6.1.2甲烷的热红外高光谱遥感反演258

6.1.3反演实验和验证260

6.2热红外高光谱数据的温度和发射率分离264

6.2.1原理与方法264

6.2.2基于迭代的温度与发射率分离265

6.2.3发射率测量268

6.3基于星载热红外高光谱数据的大气地表参数一体化反演276

6.3.1原理与方法276

6.3.2大气窗口的选择278

6.3.3基于星载高光谱数据的一体化反演方法279

参考文献284

第7章 地表净辐射遥感估算288

7.1地表净辐射遥感估算概述288

7.1.1地表净辐射概念288

7.1.2地表净辐射Rn遥感估算原理289

7.1.3研究现状与发展趋势291

7.1.4 Rn估算的不确定性分析293

7.2短波净辐射遥感估算294

7.2.1直接估算法294

7.2.2下行短波辐射遥感估算295

7.2.3地表反照率反演298

7.2.4短波净辐射遥感估算不确定性分析304

7.3长波净辐射遥感估算305

7.3.1长波辐射遥感估算原理305

7.3.2大气下行长波辐射遥感估算模型307

7.3.3上行长波辐射遥感估算模型312

7.3.4长波辐射遥感估算的不确定性分析313

7.4实例分析315

7.4.1下行短波辐射估算315

7.4.2反照率反演317

7.4.3长波辐射估算319

参考文献321

第8章 农田蒸散遥感定量监测327

8.1概述327

8.1.1自然界的蒸发与蒸散327

8.1.2蒸发测量与遥感蒸散估算的意义328

8.1.3相关的基本概念330

8.2农田蒸散遥感信息模型333

8.2.1单层模型333

8.2.2双层模型337

8.2.3其他模型341

8.3遥感定量估算农田蒸散的方法343

8.3.1基本流程343

8.3.2遥感参数反演和数据准备345

8.3.3有效能量的计算345

8.3.4阻抗的计算346

8.4蒸散遥感的空间尺度问题349

8.4.1蒸散遥感的空间尺度效应分析349

8.4.2蒸散估算的空间尺度误差纠正方法356

8.5蒸散遥感的时间尺度扩展方法361

8.5.1由瞬时到日蒸散的计算方法361

8.5.2陆面数据同化的方法364

8.6验证及不确定性分析365

8.6.1验证365

8.6.2不确定性分析367

参考文献370

第9章 土壤水分与旱情遥感监测378

9.1旱情概述378

9.2干旱概念、指标与特征379

9.2.1干旱概念379

9.2.2干旱指标380

9.2.3干旱特征382

9.3旱情分布特征与旱情遥感监测概述383

9.4遥感与旱情监测385

9.4.1遥感与土壤湿度监测385

9.4.2遥感光谱波段与旱情监测386

9.5植被指数/地表温度与土壤湿度388

9.5.1地表温度与植被指数388

9.5.2 LST/NDVI斜率与土壤湿度389

9.5.3地表温度与植被指数特征空间389

9.5.4温度植被干旱指数391

9.5.5地表温度植被指数特征空间模型391

9.5.6影响植被指数和地表温度关系的因素394

9.5.7空间土壤湿度概念397

9.6土壤水分与旱情的遥感监测模型和方法397

9.6.1热惯量模型397

9.6.2基于能量平衡的土壤水分遥感监测模型402

9.6.3基于水量平衡的土壤水分遥感监测模型404

9.6.4作物缺水指数模型405

9.6.5其他方法和模型405

9.7旱情遥感监测系统设计与实验409

9.7.1黄淮海平原地区旱情遥感监测系统409

9.7.2中国旱情的VCI法监测系统410

9.7.3中国旱情的Ts/NDVI法监测系统418

9.7.4中国旱情的健康指数法监测系统419

9.8干旱监测与制图423

9.8.1旱情监测与制图示例423

9.8.2精度检验与评价428

参考文献435

第10章 城市热环境遥感监测441

10.1城市环境系统概述441

10.2城市热环境特征443

10.2.1基本概念443

10.2.2城市环境热场的形成原因445

10.2.3城市热环境特征446

10.3城市热环境遥感监测448

10.3.1热红外遥感监测主要研究内容448

10.3.2城市热环境监测现状与发展趋势448

10.3.3城市热环境模型和方法研究451

10.3.4城市热环境主要参数测量和计算方法458

10.3.5城市热景观遥感监测464

10.3.6城市热岛遥感监测467

10.3.7城市热污染（热异常）监测469

10.4城市人居热环境评价469

10.4.1城市人居环境评价意义469

10.4.2城市人居热环境评价原则与步骤470

10.4.3城市人居热环境评价指标471

10.4.4城市热环境景观评价体系471

参考文献472

第11章 森林火灾遥感监测478

11.1森林火灾的基本特征478

11.1.1森林及其燃烧478

11.1.2中国森林火灾的规律479

11.1.3中国森林防火监测体系482