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第1章 绪论1

1.1光学遥感中的定量模型1

1.2基本概念2

1.2.1数字值2

1.2.2辐亮度2

1.2.3立体角3

1.2.4辐照度4

1.2.5二向性反射率及反照率5

1.2.6地球外的太阳辐照度5

1.3遥感建模系统7

1.3.1场景生成8

1.3.2场景辐射建模9

1.3.3大气辐射传输建模9

1.3.4导航建模10

1.3.5传感器建模10

1.3.6制图和面元划分15

1.4小结16

参考文献16

第2章 大气短波辐射传输建模18

2.1辐射传输方程18

2.2地表BRDF统计模型20

2.2.1Minnaert函数20

2.2.2Lommel-Seeliger函数21

2.2.3Walthall函数21

2.2.4Staylor-Suttles函数22

2.2.5Rahman函数22

2.2.6核函数23

2.3大气光学特性24

2.3.1瑞利散射25

2.3.2米氏散射25

2.3.3气溶胶粒子大小分布27

2.3.4气体吸收32

2.3.5气溶胶气候学35

2.4辐射传输方程求解36

2.4.1辐射场分解36

2.4.2数值解法37

2.4.3近似解：二流算法42

2.4.4辐射传输的代表性解法（软件包）44

2.5考虑表面BRDF的近似表达44

2.6小结49

参考文献50

第3章 植被冠层反射模型54

3.1冠层辐射传输方程54

3.1.1冠层结构54

3.1.2一维辐射传输公式57

3.1.3边界条件59

3.1.4热点效应59

3.1.5非均质冠层公式63

3.2叶片光学模型65

3.2.1“平板”模型66

3.2.2针叶模型69

3.2.3光线追踪模型70

3.2.4随机模型70

3.2.5混合介质模型70

3.3辐射传输方程的求解71

3.3.1近似解71

3.3.2数值解：高斯-塞德尔算法79

3.4几何光学模型82

3.5计算机模拟模型84

3.5.1蒙特卡罗光线追踪模型85

3.5.2辐射度模型91

3.6最新进展95

3.7小结96

参考文献96

第4章 土壤和雪的反射模型105

4.1雪和土壤单次散射的性质105

4.1.1雪的光学性质106

4.1.2土壤的光学性质107

4.2雪和土壤角反射率的多重散射解法108

4.2.1近似解法108

4.2.2数值解法117

4.3几何光学模型118

4.4雪参数的反演119

4.5实际问题121

4.5.1雪和土壤表面的粗糙度121

4.5.2混合雪像元122

4.5.3细雪与脏雪122

4.5.4借助辅助信息的土壤反演122

4.5.5土壤穿透深度123

4.5.6土壤湿度状况124

4.6小结125

参考文献125

第5章 卫星遥感辐射定标130

5.1背景130

5.2发射后定标方法131

5.2.1海洋定标131

5.2.2沙漠定标132

5.2.3云定标132

5.2.4其他133

5.3Landsat TM和AVHRR反射波段的定标系数134

5.3.1Landsat TM134

5.3.2NOAA AVHRR137

5.4小结141

参考文献142

第6章 光学图像的大气纠正144

6.1引言144

6.2单视角图像的纠正方法145

6.2.1基于定量的方法145

6.2.2直方图匹配法146

6.2.3暗目标法146

6.2.4对比度降低法148

6.2.5类型匹配法148

6.3多视角图像的纠正方法154

6.3.1通过多视角成像光谱辐射计（MISR）的数据估算气溶胶光学厚度155

6.3.2从MISR数据中反演地表方向反射率156

6.4估算整层大气水汽含量的方法158

6.4.1概述158

6.4.2差分吸收法160

6.4.3分裂窗算法162

6.4.4单位转换163

6.5最新进展163

6.6小结164

参考文献164

第7章 地形校正方法169

7.1引言169

7.2余弦校正法170

7.3IPW法171

7.4阴影函数运算法则173

7.5DEM数据及其生成175

7.6小结177

参考文献177

第8章 地表生物物理量的估计179

8.1统计方法179

8.1.1多光谱植被指数180

8.1.2高光谱植被指数198

8.1.3空间信号和应用205

8.1.4一种实用的统计方法208

8.2优化反演方法209

8.3遗传算法211

8.4查找表法211

8.5综合反演法213

8.5.1神经网络214

8.5.2投影追踪法215

8.5.3回归树215

8.6不同反演方法的比较217

8.7最新进展218

8.7.1统计算法218

8.7.2优化算法219

8.7.3查找表算法219

8.7.4应用219

8.8小结220

参考文献220

第9章 地面辐射平衡估算I：宽波段的反照率229

9.1引言229

9.2宽波段反照率特征231

9.3窄波段向宽波段的转换234

9.3.1ALI237

9.3.2ASTER237

9.3.3AVHRR238

9.3.4GOES238

9.3.5LANDSAT TM/ETM＋239

9.3.6MISR240

9.3.7MODIS240

9.3.8POLDER241

9.3.9VEGETATION241

9.4地表宽波段反照率的直接估算242

9.4.1方法243

9.4.2研究实例244

9.5日循环模型245

9.6最新进展249

9.7小结249

参考文献250

第10章 地表辐射平衡估算Ⅱ：长波255

10.1引言255

10.2单一波长的辐射传输方程解法256

10.2.1热红外辐射传输方程256

10.2.2近似解和数值解257

10.3逐线方法260

10.3.1谱线形状260

10.3.2光谱采样262

10.3.3连续光谱吸收263

10.3.4透过率和辐射亮度估算263

10.4波段模型264

10.4.1埃尔萨模型264

10.4.2统计模型265

10.5相关k分布算法265

10.6大气纠正方法268

10.7估算陆面温度的分裂窗算法269

10.7.1理论推导270

10.7.2代表算法272

10.7.3发射率专述275

10.8用于温度与发射率分离的多光谱算法276

10.8.1参考通道法277

10.8.2ADE算法277

10.8.3温度独立光谱指数算法278

10.8.4MODIS昼/夜算法278

10.8.5ASTER算法279

10.8.6一种优化算法281

10.9计算宽波段发射率283

10.10地表能量平衡模型284

10.11发射率和LST研究的最新进展286

10.12小结286

参考文献287

第11章 四维数据同化292

11.1引言292

11.2同化算法293

11.2.1背景293

11.2.2连续校正法294

11.2.3最优插值297

11.2.4变分算法298

11.2.5空间统计分析法301

11.2.6扩展卡尔曼滤波301

11.3最小化算法303

11.3.1最速下降法303

11.3.2共轭梯度法304

11.3.3牛顿-拉斐森法304

11.3.4拟牛顿法305

11.4水文学中的数据同化307

11.5作物生长模型中的数据同化308

11.5.1背景308

11.5.2实例分析309

11.6小结311

参考文献311

第12章 真实性检验与空间尺度转换314

12.1真实性检验的基本原理314

12.2真实性检验的方法315

12.2.1直接相关观测315

12.2.2算法与产品间的相互比较324

12.2.3NASA EOS的真实性检验计划325

12.3空间尺度转换技术326

12.3.1升尺度的方法326

12.3.2降尺度方法329

12.4小结338

参考文献339

第13章 遥感应用343

13.1遥感和生态过程模型相结合方法343

13.1.1策略1：遥感数据驱动生态过程模型344

13.1.2策略2：用遥感数据验证生态模型的预测值344

13.1.3策略3：通过遥感数据同化来限制生态过程模型345

13.1.4策略4：遥感数据辅助分析、理解生态模型346

13.2农业应用347

13.2.1遥感与精准农业347

13.2.2农业决策支持案例350

13.2.3干旱监测352

13.2.4作物估产357

13.3“城市热岛”效应363

13.4碳循环研究364

13.4.1背景364

13.4.2“自下而上”法365

13.4.3实证案例367

13.5地气相互作用369

13.6小结371

参考文献371

缩略词379