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第1章　遥感试验场和遥感模拟试验1

1.1　科学实验与普朗克定律的诞生1

1.2　遥感试验场的意义及工作内容5

1.3　遥感试验场设置原则6

1.4　遥感试验场实例——禹城高塔遥感试验场7

1.4.1　自然条件概况7

1.4.2　高塔实验遥感的意义、特点及适用范围8

1.4.3　高塔遥感平台和试验场结构10

1.5　试验场的地面遥感仪器及其测量方法12

1.5.1　多光谱相机12

1.5.2　CCD光谱仪12

1.5.3　红外测温仪15

1.5.4　非制冷焦平面式的热像仪20

1.5.5　地面五波段CCD成像光谱测量系统20

1.6　试验场的非遥感地面辅助仪器23

1.7　地表通量测定仪器28

1.7.1　波文比测量系统28

1.7.2　涡度相关测量系统30

1.7.3　大孔径闪烁仪像元尺度地表通量测定33

1.8　多遥感平台的同步观测及地面定标35

1.8.1　同步观测及地面定标的意义和途径35

1.8.2　地表反射率的定标——卫星、地面同步观测实例37

1.8.3　地表温度的定标——飞机、地面同步观测实例40

1.9　星地同步观测及地表通量验证场实例——北京小汤山定量遥感地表通量产品验证试验场44

1.9.1　定量遥感地表通量产品验证场目的和意义44

1.9.2　试验场自然条件45

1.9.3　开展非均匀下垫面像元尺度地表通量验证的思路和步骤45

1.9.4　以LAS、涡度相关和波文比系统开展的地表通量对比试验48

参考文献51

第2章　地物对太阳的反射光谱及遥感模型53

2.1　辐射源53

2.1.1　大气顶的太阳辐射53

2.1.2　大气对太阳辐射的影响54

2.1.3　太阳辐射和天空辐射的光谱结构56

2.1.4　天空辐射率分布及大气向下反射比58

2.1.5　大气下行热红外辐射60

2.2　自然表面的反射理论62

2.2.1　粗粒反射模型63

2.2.2　细粒反射模型65

2.2.3　反射光谱的可预报性及其存在问题66

2.3　自然表面的光谱特征67

2.3.1　植物（含农作物）反射光谱特征67

2.3.2　土壤光谱特性71

2.3.3　水的光谱特性74

参考文献76

第3章　定量热红外遥感基础77

3.1　热红外遥感的基本问题77

3.1.1　定量热红外遥感的一些基本概念77

3.1.2　热红外信息及其干扰82

3.1.3　热红外遥感的复杂性85

3.2　假黑体现象及比辐射率封闭测定方法88

3.2.1　比辐射率的概念88

3.2.2　比辐射率的黑体筒测定法90

3.2.3　腔体等效比辐射率的计算方法93

3.2.4　一种便携式比辐射率测定仪及其测定方法97

3.2.5　漫射式方向比辐射率测定装置及其应用100

3.3　比辐射率的非封闭测定原理及其方法104

3.3.1　以碳化硅为红外辐射源的非封闭测定原理和方法105

3.3.2　利用CO2激光远距离测定比辐射率的原理和方法108

3.3.3　利用新型CO2激光仪测定地物的方向比辐射率113

3.3.4　机载和星载CO2激光地物方向比辐射率测定思路116

3.4　非同温系统中热辐射传输与比辐射率测量的补偿119

3.4.1　非同温系统中热辐射传输119

3.4.2　基尔霍夫定律的适用性分析123

3.4.3　非同温系统中比辐射率测定方法125

3.4.4　比辐射率测量中的外延法补偿试验129

3.5　真实地表温度的遥感原理134

3.5.1　环境辐射照度的测量及天空温度134

3.5.2　对非均匀地面的考虑136

3.5.3　地表温度反演中的简单大气纠正算法139

3.5.4　在地表温度反演中大气纠正的劈窗技术141

3.5.5　常规温度表所测的地表温度与真实地表温度143

3.6　以卫星数据反演陆面温度的方法146

3.6.1　查表法147

3.6.2　光谱信息法148

3.6.3　其他温度与比辐射率分解方法152

参考文献155

第4章　植被遥感应用模型158

4.1　作物遥感识别的特殊性158

4.1.1　作物光谱结构158

4.1.2　光谱时相分析方法160

4.2　作物光谱数据压缩的可能性163

4.3　植被覆盖率信息的提取166

4.3.1　基于遥感信息的植被覆盖率算法166

4.3.2　影响植被覆盖率的因素169

4.4　归一化（NDVI）及简单比（SRVI）植被指数的应用及其局限性170

4.5　土壤背景对植被指数的影响及调整176

4.5.1　垂直植被指数177

4.5.2　土壤调整植被指数179

4.5.3　转换土壤调整植被指数181

4.6　大气状态对植被指数的影响182

4.7　抗大气影响的植被指数184

4.8　植被指数的灵敏度分析189

4.8.1　植被指数表达叶面积的灵敏度分析189

4.8.2　植被指数表达吸收有效光合辐射的灵敏度190

参考文献190

第5章　双向反射模型的应用探索192

5.1　双向反射模型研究动态与思路192

5.2　实验在双向反射模型研究中的意义195

5.3　一种冠层双向反射模型的近似解析方法197

5.4　模型计算方法及其验证212

5.5　逆转模型及参数反演205

5.6　双向反射模型区域应用的过渡性试验207

5.7　自行研制的全方位多角度测定装置及其应用209

5.7.1　热辐射的方向性及其测量中的瓶颈问题209

5.7.2　多角度热辐射测定中空间非均匀“噪声”的消除途径210

5.7.3　多角度热辐射测定中时间差“噪声”的消除途径211

5.7.4　装置的测定方法及其试验效果检验212

5.8　地物热辐射方向性影响主因子的揭示213

5.9　像元尺度离散植被的双向反射发射热模型及其数字图像解215

5.9.1　模型的建立和模拟215

5.9.2　遥感模拟实验217

5.9.3　表面温度的反演217

5.9.4　结论和讨论219

5.10　一种热辐射多次反射测定仪器及其测定219

5.10.1　热辐射多次反射测定中的科学问题219

5.10.2　热辐射多次反射的装置与算法221

5.10.3　实验描述及数据分析224

5.10.4　总结226

参考文献226

第6章　裸地或稀疏植被下土壤水分遥感模型228

6.1　近红外波段的经验模型228

6.2　热红外波段的相对温差模型231

6.3　一种热惯量模型及其剖析237

6.3.1　表观热惯量模型的分析237

6.3.2　一种热惯量模型的演绎及其量纲分析238

6.3.3　演绎模型和表观模型的对比分析242

6.4　定量热惯量模型243

6.4.1　定量热惯量模型的目标243

6.4.2　定量模型的建立243

6.4.3　地面模拟试验及模型验证248

6.5　定量热惯量模型在航空遥感中的应用254

6.6　微分热惯量的概念、模型及其应用256

6.6.1　提出微分热惯量模型的学术背景256

6.6.2　土壤水分可供率与地表通量的波文比258

6.6.3　微分热惯量模型的建立与地表通量的波文比260

6.6.4　试验结果及模型的验证265

6.7.1　试验场地、土壤样本和试验方法269

6.7.2　基本原理和计算方法270

6.7.3　结果分析与讨论270

6.7.4　新测量方法的效果及其讨论274

6.7　一种新的热惯量测定方法269

6.8　广义热惯量的探讨274

6.9　以光照-阴影温差反演土壤水分279

6.9.1　土壤水分信息提取的新思维279

6.9.2　模型建立与算法推导280

6.9.3　遥感土壤水分新途径的实验验证282

6.9.4　近地面探测方法与野外试验283

6.9.5　反演及方法对比285

6.9.6　航空和航天遥感方法286

参考文献287

第7章　植被覆盖下土壤水分的热红外遥感模型289

7.1　植物温度、气孔阻力及水势289

7.2　信息链的实验证明292

7.3　表面温度变率与作物缺水状况294

7.4　估算作物缺水状况的定量模型299

7.5　风速、净辐射对作物缺水指标的影响306

7.6　模型的小区验证309

7.7　模型的灵敏度分析及最佳遥感条件311

参考文献313

第8章　地表净辐射通量的遥感方法314

8.1　遥感净辐射通量的意义及发展概况314

8.2　向下至地表的辐射分量的确定316

8.3　向上辐射分量的多波段遥感资料的确定方法218

8.4　以航空多光谱资料推算地表净辐射通量实例320

8.5　净辐射通量的地面模拟及误差分析324

8.6　专用卫星（ERBE）的地球辐射平衡试验328

参考文献330

第9章　遥感蒸散模型与方法332

9.1　一层遥感蒸散模型332

9.1.1　基于热量平衡的一层遥感蒸散模型333

9.1.2　非遥感方法确定的参数（非遥感参数）334

9.1.3　遥感信息在参数化中的作用340

9.1.4　遥感冠层阻力的探讨340

9.1.5　土壤热通量的遥感信息辅助确定341

9.1.6　遥感作物高度343

9.2　基于遥感信息的等效地表空气动力学粗糙度计算模型347

9.2.1　空气动力学粗糙度概念发展的三个阶段347

9.2.2　研究过程及野外试验348

9.2.3　确定SPM模型为SAR后向散射的理论模型349

9.2.4　SPM后向散射模型的计算351

9.2.5　地表空气动力学粗糙度微气象学确定方法353

9.2.6　TM像元尺度的等效几何粗糙度向空气动力学粗糙度的尺度转换模型354

9.3　基于表面温度-光谱的遥感蒸散模型357

9.3.1　表面温度-光谱蒸散模型的建立358

9.3.2　模拟试验效果及灵敏度分析360

9.3.3　两种模型的补偿363

9.4　定量遥感两层蒸散模型364

9.4.1　两层蒸散模型概论365

9.4.2　土壤、植物、大气的耦合效应368

9.4.3　遥感蒸散二层模型的几个关键370

9.5　以热惯量信息分解混合像元温度的二层遥感模型及其在反演区域土壤水分利用率中的应用372

9.5.1　土壤水分利用率与二层遥感蒸散模型372

9.5.2　土壤和冠层表面温差的理论分析及其简化373

9.5.3　模型中若干要素的参数化改进376

9.5.4　试验结果及其分析378

9.5.5　结论与讨论382

9.6　一种可操作的遥感蒸散二层模型的物理基础及其应用382

9.6.1　混合像元组分分解新算法的思路382

9.6.2　混合像元组分排序对比法383

9.6.3　干线和湿线的理论定位和获取方法386

9.6.4　以PCACA分解混合像元反照率和净辐射通量389

9.6.5　分层波文比切割法的建立及其理论依据390

9.7　二层地表通量遥感模型反演的其他关键点392

9.7.1　混合像元真实地表温度的获取和分解392

9.7.2　混合像元净辐射通量的获取和分解393

9.7.3　分层波文比和分层地表通量的获取394

9.7.4　地面支撑观测和卫星数据处理395

9.7.5　模型和算法的反演结果及其验证396

9.7.6　对可操作二层蒸散模型的总结、评价和展望401

9.8　可操作二层遥感蒸散模型的优化403

9.8.1　PCACA算法中绝对干线和绝对湿线的准确定位方法403

9.8.2　非土壤水分因素对地表温度影响的排除406

9.8.3　植被温度和土壤温度的现实还原409

9.8.4　算法优化后遥感蒸发二层模型的应用和验证411

9.8.5　可操作二层蒸散模型优化方法的总结与讨论416

9.9　遥感反演地表蒸散的精度提高途径417

9.9.1　定量遥感蒸散的环节和过程417

9.9.2　定量遥感反演参数精度的现状及其对遥感蒸散研究的影响418

9.9.3　地表蒸散的时间尺度转换研究进展422

9.9.4　关于加速推进遥感地表蒸散研究的思考426

9.10　遥感蒸散实践中水平平流问题及其对策427

9.10.1　地表热量平衡的瓶颈问题427

9.10.2　非均匀下垫面地表通量的水平平流及其定量遥感中的纠正方法428

9.10.3　不同条件下水平平流影响的模拟分析430

9.10.4　纠正模型的验证432

9.10.5　克服水平平流影响模型的评价435

参考文献436

第10章　遥感作物估产的理论与实践441

10.1　遥感信息与作物产量形成机制442

10.1.1　作物对碳的吸收及其阻力442

10.1.2　作物长势的最佳遥感条件448

10.2　光合作用中作物CO2同化通量的定量遥感机理及其应用451

10.2.1　模型的建立452

10.2.2　模型验证试验456

10.2.3　区域尺度的应用459

10.2.4　植被同化二氧化碳通量模型总结462

10.3　改进的SDD遥感估产模型462

10.4　复合遥感估产模型467

10.5　遥感估算作物面积472

10.5.1　成数抽样法472

10.5.2　逐点像元法473

10.6　遥感作物估产中大气影响的对策475

10.6.1　抗大气影响的植被指数的应用476

10.6.2　热红外波段的劈窗技术477

10.7　遥感在小麦估产中的实践478

10.7.1　植被指数与产量480

10.7.2　植被指数的测量误差及类型选择484

10.7.3　冠层表面温度及小麦受胁状态488

10.7.4　全遥感信息的小麦估产489

参考文献482

第11章　定量遥感产品尺度转换与真实性检验492

11.1　尺度转换和真实性检验在定量遥感中的作用492

11.1.1　定量遥感中的尺度转换492

11.1.2　定量遥感产品真实性检验的重要性494

11.2　以实验支持的非同温像元比辐射率的尺度转换495

11.2.1　问题的提出495

11.2.2　试验及其验证结果497

11.2.3　地表参数比辐射率的尺度转换规律502

11.3　定量遥感模型的函数及其结构对尺度转换的影响505

11.4　表征地物属性参数的相对性507

11.4.1　同温及地表参数同值的相对性507

11.4.2　遥感产品的相对真值和地物相对均匀度509

11.5　定量遥感产品的无标度现象、信息分形及其尺度转换513

11.6　一种定量遥感产品真实性检验的方法519

11.7　本章总结524

参考文献524

附录一　模型常用常数和参数526

附录二　常用度量衡、物理量和气象要素单位的换算531