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内容简介

针对当前遥感发展的现状和趋势，本书结合中国的特点，系统阐述了热红外遥感基础以及热红外信息探测、信息模型、定量反演和应用等方面的发展状况、学科前沿问题、发展趋势和应用成果，包括热红外遥感在我国的攀登计划和重大基础研究计划（G2000077900）中以及其他方面取得的最新重要进展和重要成果。
　　全书共12章，其中第1至6章为热红外遥感基础、仪器、模型和信息定量反演的理论和方法；第7至12章为热红外遥感的应用，分别总结了热红外遥感在地表净辐射的遥感估算，农田蒸散的定量遥感监测，土壤水分与旱情的遥感监测，城市热环境遥感监测，森林火灾的遥感监测，以及其他领域中的应用。

作者简介

田国良：中国科学院遥感应用研究所研究员、博士生导师，国家遥感中心专家委员会委员，《遥感学报》副主编。作为“八五”国家科技攻关项目“遥感应用技术研究”及“九五”国家科技攻关重中之重项目“遥感、地理信息系统、全球定位系统技术综合应用研究”项目总体组组长和首席专家，主持承担多项国家重大基金、攀登、973、921和国家科技攻关等课题和项目。先后获得中国科学院科技进步一等奖1项、三等奖3项，自然科学一等奖1项。发表论文110篇，专著3部。

目录

目 录
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
11．2 林火监测方法 486
11．2．1 图像信息增强处理 487
11．2．2 阈值法 488
11．2．3 Lee和Tag技术 488
11．2．4 应用NDVI值监测火灾 489
11．2．5 MODIS火点识别算法 489
11．2．6 基于人工神经元网络的林火监测方法 493
11．2．7 专家系统方法 496
11．3 系统验证 508
11．4 森林火灾预警 511
11．4．1 森林火险预报研究概况 511
11．4．2 森林火险预报研究方法 512
11．4．3 森林火险预报发展趋势 513
11．4．4 全国森林火险预报系统的研究 514
11．4．5 全国森林火险预报系统的运行 516
参考文献 519
第12章 热红外遥感在其他领域中的应用 521
12．1 热红外遥感在地质领域的应用 521
12．1．1 热红外温度地质填图 521
12．1．2 水资源勘查 524
12．1．3 热惯量地质填图 525
12．1．4 热红外光谱地质填图 525
12．1．5 热红外用于星际探测 528
12．2 红外遥感在军事方面的应用 528
12．2．1 红外侦察 529
12．2．2 红外夜视 531
12．2．3 红外制导 534
12．2．4 红外隐身和红外预警 538
12．3 秸秆焚烧热红外监测应用 541
12．3．1 秸秆焚烧监测的意义 541
12．3．2 秸秆焚烧像元亮温的模拟 542
12．3．3 秸秆焚烧火点监测算法 543
12．3．4 秸秆焚烧监测结果与验证 545
12．4 震前热红外温度异常研究 547
12．4．1 震前热异常现象 547
12．4．2 震前热异常信息提取 549
12．4．3 应用实例和前景 553
参考文献 562

前言/序言

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