定量遙感：理念與算法（第二版）

目錄
前言
第一版序
第一版前言
第1章 遙感系統(tǒng)綜述 1
1.1 引言 1
1.2 遙感平臺(tái)與傳感器系統(tǒng) 1
1.2.1 地球靜止衛(wèi)星 2
1.2.2 極地軌道衛(wèi)星 4
1.2.3 主要的衛(wèi)星計(jì)劃與項(xiàng)目概述 7
1.2.4 小衛(wèi)星與衛(wèi)星星座 11
1.2.5 傳感器類型 13
1.2.6 遙感數(shù)據(jù)特征 14
1.3 數(shù)據(jù)傳輸與地面接收系統(tǒng) 17
1.4 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 18
1.4.1 輻射標(biāo)定 18
1.4.2 幾何處理 19
1.4.3 圖像質(zhì)量增強(qiáng) 21
1.4.4 大氣校正 22
1.4.5 影像融合與產(chǎn)品集成 24
1.5 地表參量制圖 24
1.6 地表參量的定量估算 25
1.6.1 前向輻射模型 26
1.6.2 反演方法 29
1.7 高級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)、歸檔和分發(fā) 39
1.8 產(chǎn)品驗(yàn)證 42
1.9 遙感應(yīng)用 42
1.10小結(jié) 44
參考文獻(xiàn) 45
第一編 數(shù)據(jù)處理方法和技術(shù)
第2章 幾何處理與定位技術(shù) 61
2.1 概述 61
2.2 衛(wèi)星遙感影像在軌幾何標(biāo)定 63
2.2.1 衛(wèi)星遙感成像的系統(tǒng)誤差源 63
2.2.2 在軌幾何標(biāo)定模型 69
2.2.3 資源三號(hào)衛(wèi)星在軌幾何標(biāo)定 71
2.3 單景遙感影像幾何糾正 75
2.3.1 影像幾何糾正模型 75
2.3.2 控制點(diǎn)布設(shè) 81
2.3.3 影像重采樣 82
2.3.4 精度評(píng)定 84
2.4 遙感影像的幾何配準(zhǔn) 85
2.4.1 影像配準(zhǔn)點(diǎn)的自動(dòng)提取 85
2.4.2 影像配準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型 90
2.5 數(shù)字地面模型的建立 91
2.5.1 DEM概念和結(jié)構(gòu)模型 91
2.5.2 DEM數(shù)據(jù)預(yù)處理 92
2.5.3 DEM數(shù)據(jù)內(nèi)插 94
2.6 正射影像的制作 95
2.6.1 框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正 95
2.6.2 線陣列推掃遙感影像的數(shù)字微分糾正 97
2.6.3 正射影像鑲嵌 98
2.7 小結(jié) 102
參考文獻(xiàn) 103
第3章 數(shù)據(jù)合成、平滑和填補(bǔ) 106
3.1 多時(shí)相數(shù)據(jù)合成 106
3.1.1 植被指數(shù)的昀大值合成法 106
3.1.2 波段反射率的昀小值合成方法 107
3.1.3 地表溫度昀大值合成法 107
3.1.4 多種準(zhǔn)則組合合成法 108
3.1.5 MODIS植被指數(shù)合成法 108
3.2 時(shí)間序列數(shù)據(jù)的平滑與填補(bǔ) 111
3.2.1 曲線擬合方法 111
3.2.2 基于生態(tài)分類的時(shí)間插值技術(shù) 113
3.2.3 時(shí)空濾波算法 115
3.2.4 基于小波變換的平滑與填補(bǔ)算法 116
3.2.5 時(shí)間序列地表反射率重建方法 118
3.3 小結(jié) 124
參考文獻(xiàn) 125
第4章 光學(xué)影像的大氣校正 127
4.1 大氣效應(yīng)概述 127
4.1.1 大氣在定量遙感模型中的表征 127
4.1.2 大氣的組成 128
4.1.3 電磁波與大氣的相互作用 128
4.1.4 大氣校正的主要內(nèi)容及難點(diǎn) 130
4.2 氣溶膠影響的去除方法 132
4.2.1 基于光譜特征 132
4.2.2 基于時(shí)間序列影像 136
4.2.3 基于角度信息 138
4.2.4 基于空間特征匹配 138
4.2.5 基于偏振信息 138
4.2.6 多傳感器協(xié)同算法 139
4.2.7 地表-大氣參數(shù)聯(lián)合反演 139
4.3 水汽及其他氣體影響的去除方法 140
4.3.1 水汽影響的去除 140
4.3.2 其他大氣成分影響的去除 141
4.4 常用的大氣傳輸模型和大氣校正軟件 142
4.4.1 MODTRAN模型 142
4.4.2 6S模型 143
4.4.3 FLAASH 144
4.4.4 ACTOR 144
4.4.5 ACORN 144
4.4.6 ATREM 145
4.5 GF-1WFV大氣校正應(yīng)用 145
4.6 小結(jié) 149
參考文獻(xiàn) 149
第二編 地表輻射收支參量估算
第5章 太陽輻射 155
5.1 基本概念 155
5.1.1 太陽輻射光譜 155
5.1.2 太陽常數(shù) 155
5.1.3 短波輻射和光合有效輻射 156
5.1.4 太陽輻射的削弱 157
5.1.5 地表輻射收支平衡 157
5.2 地表輻射觀測(cè)網(wǎng) 158
5.2.1 輻射觀測(cè)儀器 158
5.2.2 全球能量平衡數(shù)據(jù)庫(GEBA) 159
5.2.3 基準(zhǔn)地表輻射網(wǎng)(BSRN) 159
5.2.4 地表輻射能量收支觀測(cè)網(wǎng)(SURFRAD) 160
5.2.5 陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測(cè)網(wǎng)(FLUXNET) 161
5.3 地表太陽輻射遙感估算方法 163
5.3.1 統(tǒng)計(jì)方法 164
5.3.2 物理模型參數(shù)化方法 166
5.3.3 查找表方法 177
5.3.4 混合算法 186
5.4 當(dāng)前全球地表短波輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品與時(shí)空變化分析 188
5.4.1 遙感地表短波輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品 189
5.4.2 再分析地表短波輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品 189
5.4.3 GCM地表短波輻射數(shù)據(jù)產(chǎn)品 190
5.4.4 地表短波輻射時(shí)空變化 192
5.5 小結(jié) 196
附錄術(shù)語 196
參考文獻(xiàn) 198
第6章 寬波段反照率 204
6.1 地表二向反射模型 204
6.1.1 地表二向反射與寬波段反照率的定義和關(guān)系 204
6.1.2 地表二向反射觀測(cè)數(shù)據(jù) 210
6.1.3 地表二向反射模型 215
6.2 基于二向反射模型反演的反照率估算方法 221
6.2.1 二向反射模型反演及窄波段反照率計(jì)算 221
6.2.2 窄波段反照率向?qū)挷ǘ畏凑章兽D(zhuǎn)換 223
6.3 地表反照率直接估算方法 224
6.3.1 直接估算法概述 224
6.3.2 基于地表二向反射率數(shù)據(jù)的反照率估算方法 226
6.3.3 基于大氣層頂反射率的方法 231
6.4 全球地表反照率產(chǎn)品和驗(yàn)證 234
6.4.1 全球地表反照率衛(wèi)星遙感產(chǎn)品 234
6.4.2 反照率遙感產(chǎn)品驗(yàn)證方法 237
6.5 全球地表反照率的時(shí)空分析 241
6.5.1 時(shí)間平均和區(qū)域平均反照率的計(jì)算方法 241
6.5.2 全球反照率的季節(jié)變化 242
6.5.3 不同緯度帶的反照率 244
6.5.4 反照率產(chǎn)品之間的比較 244
6.5.5 不同地表類型的地表反照率 248
6.5.6 反照率的多年變化趨勢(shì) 249
6.6 寬波段反照率研究中的問題和展望 252
參考文獻(xiàn) 254
第7章 地表溫度和發(fā)射率 260
7.1 地表溫度和發(fā)射率的定義 260
7.1.1 地表溫度的定義 260
7.1.2 地表發(fā)射率的定義 262
7.2 地表平均溫度估計(jì)方法 264
7.2.1 單波段熱紅外算法 265
7.2.2 分裂窗熱紅外算法 267
7.2.3 多波段熱紅外方法 269
7.2.4 微波方法 271
7.3 地表發(fā)射率估計(jì)方法 273
7.3.1 發(fā)射率測(cè)量方法 273
7.3.2 基于分類的方法 274
7.3.3 基于NDVI的方法 274
7.3.4 多波段方法 275
7.3.5 高光譜數(shù)據(jù)反演算法 278
7.3.6 地面長(zhǎng)波寬波段發(fā)射率計(jì)算 287
7.3.7 地面長(zhǎng)波寬波段發(fā)射率反演 291
7.4 溫度與發(fā)射率產(chǎn)品 295
7.5 地表溫度產(chǎn)品的融合 296
7.6 小結(jié) 297
縮略詞 297
關(guān)鍵詞 298
參考文獻(xiàn) 299
第8章 地表長(zhǎng)波輻射收支 305
8.1 地表下行長(zhǎng)波輻射 305
8.1.1 背景 305
8.1.2 基于大氣廓線的方法 306
8.1.3 混合模型方法 307
8.1.4 基于氣象數(shù)據(jù)的方法 316
8.2 地表上行長(zhǎng)波輻射 326
8.2.1 溫度-發(fā)射率方法 326
8.2.2 混合模型 327
8.3 地表長(zhǎng)波凈輻射 336
8.3.1 晴空下地表長(zhǎng)波凈輻射估算 336
8.3.2 陰天下長(zhǎng)波凈輻射估算 336
8.3.3 全球長(zhǎng)波輻射產(chǎn)品生成 343
8.4 現(xiàn)有的遙感地表長(zhǎng)波輻射產(chǎn)品 343
8.4.1 現(xiàn)有地表長(zhǎng)波輻射收支產(chǎn)品 344
8.4.2 地面下行長(zhǎng)波輻射時(shí)空變化分析 345
8.5 小結(jié) 348
參考文獻(xiàn) 349
第三編 生物物理和生物化學(xué)參量估算
第9章 冠層生化特性 355
9.1 遙感提取植被生化組分的原理與方法 355
9.1.1 植被生化組分遙感 355
9.1.2 遙感提取理論與方法簡(jiǎn)介 361
9.2 經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)方法提取 366
9.2.1 葉片水平生化組分含量提取 366
9.2.2 葉綠素含量的半經(jīng)驗(yàn)提取方法 374
9.3 理論模型反演 379
9.3.1 反演方法 379
9.3.2 葉片水平生化組分反演 382
9.3.3 冠層水平生化組分反演 387
9.3.4 光譜分辨率對(duì)反演生化組分含量的影響及波段選擇 389
9.4 高光譜激光雷達(dá)提取植被生化組分垂直分布 392
9.4.1 高光譜激光雷達(dá)植被特征垂直提取研究 392
9.4.2 高光譜激光雷達(dá)儀器試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理 394
9.4.3 植被生化組分垂直分布反演方法與結(jié)果 397
9.5 結(jié)論與討論 400
參考文獻(xiàn) 402
第10章 葉面積指數(shù) 407
10.1 LAI的定義與實(shí)測(cè)方法 407
10.1.1 LAI的直接測(cè)量法 408
10.1.2 LAI的間接估算法 409
10.2 統(tǒng)計(jì)方法 411
10.2.1 植被指數(shù) 411
10.2.2 基于植被指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方法 412
10.3 冠層模型反演方法 412
10.3.1 輻射傳輸模型 412
10.3.2 優(yōu)化技術(shù) 416
10.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 418
10.3.4 遺傳算法 422
10.3.5 貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 424
10.3.6 查找表方法 427
10.4 數(shù)據(jù)同化方法 429
10.4.1 四維變分?jǐn)?shù)據(jù)同化方法 430
10.4.2 順序同化算法方法 431
10.5 激光雷達(dá)森林回波模型反演方法 434