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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8

1.3 大气热红外辐射传输方程12

1.3.1 大气成分及其分布12

1.3.2 大气的吸收、散射与辐射特性13

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19

1.3.6 热红外辐射大气传输计算软件21

参考文献23

第2章 热红外遥感信息探测25

2.1 热红外遥感系统25

2.1.1 红外热成像技术的发展25

2.1.2 热红外探测平台26

2.1.3 热红外遥感探测传感器的FOV效应29

2.1.4 热红外辐射方向特性四种野外测量方法比较36

2.2 热红外设备定标38

2.2.1 发射前的实验室定标39

2.2.2 星上黑体定标43

2.2.3 在轨场地绝对辐射定标47

2.2.4 交叉定标56

2.3.1 几何校正57

2.3 热红外图像预处理57

2.2.5 小结57

2.3.2 相对辐射校正60

2.3.3 热红外遥感数据大气校正64

参考文献68

第3章 热红外遥感信息模型72

3.1 热红外遥感信息模型概况72

3.1.1 遥感信息模型与热红外遥感信息模型72

3.1.2 热红外遥感信息模型的发展和认识过程72

3.1.3 热红外遥感信息模型的影响因素与模型类型74

3.2 比辐射率和温度的概念与一般模型75

3.2.1 温度基本概念75

3.2.2 同温均质表面比辐射率及其方向性77

3.2.3 非同温非均质表面等效温度与比辐射率78

3.3.1 二维平面像元组分有效比辐射率81

3.3 组分有效比辐射率及其矩阵表达81

3.3.2 三维非同温混合像元组分有效比辐射率82

3.3.3 组分有效比辐射率的矩阵表达84

3.4 考虑温差的发射率的定义及普朗克定律尺度效应86

3.4.1 平面混合像元温差导致的发射率视在增量87

3.4.2 三维结构像元多次散射导致的发射率视在增量87

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88

3.5.1 非同温黑体平面上普朗克定律的尺度效应88

3.5.2 非同温黑体表面有效发射率大于1的物理意义91

3.5.3 三维结构非同温黑体表面普朗克定律的尺度效应91

3.5.4 真实地表热辐射公式的尺度校正92

3.6 连续植被热辐射模型95

3.6.1 连续植被热辐射参数与概念95

3.6.2 连续植被冠层无散射模型101

3.6.3 连续植被冠层一次散射热辐射模型102

3.6.4 作物冠层的热红外辐射传输模型的通量模型103

3.7 行结构热红外遥感信息模型111

3.7.1 行结构模型特点与简介111

3.7.2 行结构箱型模型112

3.7.3 行结构孔隙率模型113

3.7.4 行结构亮温模型120

3.8 热红外计算机模拟模型134

3.8.1 蒙特卡罗模拟方法简介135

3.8.2 植被冠层热辐射的蒙特卡罗模拟计算137

3.8.3 连续植被热辐射的蒙特卡罗模拟结果与验证141

3.8.4 热辐射真实结构模拟模型的主要方法147

3.8.5 植被与光相互作用的模型研究150

3.8.6 土壤—植被场景模拟与计算机系统的应用152

参考文献161

第4章 热红外遥感反演168

4.1 热红外遥感反演理论168

4.1.1 遥感反演的方法概述168

4.1.2 热红外遥感定量反演的基本问题171

4.1.3 热红外遥感定量反演的进展173

4.2 以发射率波谱为主要目标的反演方法176

4.2.1 温度发射率分离的几种典型算法原理176

4.2.2 温度发射率分离方法在发射率测量方面的应用182

4.2.3 温度发射率分离方法在遥感图像数据中的应用185

4.2.4 测量发射率的其他方法187

4.3 像元平均温度的遥感反演188

4.3.2 多通道法（劈窗算法）189

4.3.1 单通道法189

4.3.3 多时相法195

4.3.4 一体化反演方法204

4.4 组分温度的遥感反演209

4.4.1 组分温度反演的意义和所依赖的条件209

4.4.2 多角度基于大气校正产品的组分温度反演210

4.4.3 多角度与劈窗算法结合的组分温度反演217

4.4.4 其他组分温度反演算法的可能性分析218

4.5 遥感综合反演219

4.5.1 多源遥感信息综合反演的思想与展望219

4.5.2 例子一：AMTIS数据反演219

4.5.3 例子二：遥感反演系统软件229

参考文献232

5.1.1 什么是蒸发236

5.1.2 为什么要研究蒸发236

5.1 前言236

第5章 农田蒸散遥感定量监测236

5.1.3 传统研究的概况237

5.1.4 遥感监测方法的意义239

5.1.5 通量计算中的基本概念239

5.2 农田蒸散遥感信息模型242

5.2.1 单层模型242

5.2.2 双层模型246

5.2.3 其他模型250

5.3 遥感定量估算农田蒸散的方法253

5.3.1 基本流程253

5.3.2 遥感参数反演和数据准备254

5.3.3 有效能量的计算255

5.3.4 阻抗的计算256

5.3.5 时间尺度扩展258

5.4 实例介绍261

5.4.1 SEBAL模型262

5.4.2 SEBS模型262

5.4.3 用AMTIS实现双层模型263

5.5 验证及精度评价263

5.6 不确定性分析264

5.6.1 模型的不确定性264

5.6.2 数据的不确定性265

5.6.3 空间尺度的不确定性267

5.6.4 时间尺度的不确定性271

参考文献271

第6章 土壤水分与旱情遥感监测278

6.1 旱情概述278

6.2.1 干旱概念279

6.2 旱情概念、指标与特征279

6.2.2 干旱指标280

6.2.3 干旱特征282

6.3 旱情发生特点283

6.3.1 旱情时空分布特征283

6.3.2 旱情遥感监测应用分析284

6.3.3 旱情遥感监测时空特点284

6.3.4 旱情遥感监测与墒情观测结合285

6.4 遥感与旱情监测285

6.4.1 遥感与土壤湿度监测285

6.4.2 遥感光谱波段与旱情监测286

6.5 植被指数／地表温度与土壤湿度288

6.5.1 地表温度与植被指数288

6.5.3 地表温度与植被指数特征空间289

6.5.2 LST/NDVI斜率与土壤湿度289

6.5.4 温度植被干旱指数291

6.5.5 地表温度植被指数特征空间模型291

6.5.6 影响植被指数和地表温度关系的因素294

6.5.7 空间土壤湿度概念296

6.6 遥感监测模型297

6.6.1 热惯量模型297

6.6.2 基于能量平衡的土壤水分遥感监测模型302

6.6.3 基于水量平衡的土壤水分遥感监测模型304

6.6.4 作物缺水指数模型304

6.6.5 供水植被指数法305

6.6.6 植被状态指数法和温度状态指数法305

6.6.8 地表温度植被指数斜率法306

6.6.7 距平植被指数法306

6.6.9 温度植被干旱指数307

6.6.10 归一化温度指数（NDTI）和作物缺水指数（CWSI）模型307

6.6.11 归一化水分指数（NDWI）法308

6.6.12 SEBAL模型308

6.6.13 能量与水平衡监测系统（EWBMS模型）308

6.6.14 微波遥感方法308

6.7 旱情遥感监测系统设计与实验309

6.7.1 黄淮海平原地区旱情遥感监测系统309

6.7.2 中国旱情的VCI法监测系统310

6.7.3 中国旱情的Ts/NDVI法监测系统318

6.8 干旱监测与制图320

6.8.1 旱情监测与制图示例320

6.8.2 精度检验与评价324

参考文献331

第7章 城市热环境遥感监测338

7.1 城市环境系统概述338

7.2 城市热环境特征340

7.2.1 基本概念340

7.2.2 城市环境热场的形成原因342

7.2.3 城市热环境特征343

7.3 城市热环境遥感监测345

7.3.1 热红外遥感监测主要研究内容345

7.3.2 城市热环境监测现状与发展趋势345

7.3.3 城市热环境模型和方法研究348

7.3.4 城市热环境主要参数测量和计算方法352

7.3.5 城市热景观遥感监测357

7.3.6 城市热岛遥感监测360

7.3.7 城市热污染（热异常）监测361

7.4 城市人居热环境评价362

7.4.1 城市人居环境评价意义362

7.4.2 城市人居热环境评价原则与步骤363

7.4.3 城市人居热环境评价指标363

7.4.4 城市热环境景观评价体系364

参考文献364

第8章 森林火灾遥感监测369

8.1 森林火灾的基本特征369

8.1.1 森林及其燃烧369

8.1.2 中国森林火灾的规律370

8.1.3 森林火灾的热辐射373

8.2 燃烧信息提取与火灾监测方法375

8.2.2 阈值法376

8.2.1 图像信息增强处理376

8.2.3 Lee和Tag技术377

8.2.4 应用NDVI值监测火灾378

8.2.5 MODIS火点识别算法378

8.2.6 基于人工神经元网络林火监测方法382

8.2.7 专家系统方法385

8.3 系统验证397

8.3.1 测报林火的正确率397

8.3.2 测报小面积林火的分辨能力398

8.3.3 监测和评估森林火灾的能力398

8.4 森林火灾预警398

8.4.1 国内外森林火险预报研究现状398

8.4.2 国内外森林火险预报方法概述399

8.4.3 全国森林火险预报系统的研究401

8.4.4 全国森林火险预报系统的运行403

参考文献406

第9章 热红外遥感在其他领域中的应用408

9.1 热红外遥感在地质领域的应用408

9.1.1 热红外温度地质填图408

9.1.2 水资源勘查410

9.1.3 热惯量地质填图410

9.1.4 热红外光谱地质填图411

9.1.5 热红外用于星际探测414

9.2 红外遥感在军事方面的应用414

9.2.1 红外侦察415

9.2.2 红外夜视417

9.2.3 红外制导421

9.2.4 探测隐身飞行器和红外预警424

参考文献425