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序1

前言1

第1章 绪论1

1.1 冰冻圈遥感技术应用意义1

1.2 地球观测系统、冰冻圈遥感现状及发展趋势3

1.3 冰冻圈遥感发展简史8

1.4 冰冻圈组分分布10

1.5 冰冻圈遥感常用卫星平台及传感器16

1.5.1 可见光／热红外传感器16

1.5.2 微波传感器20

主要参考文献22

第2章 冰、雪及冻土与电磁波相互作用的辐射特性24

2.1 引言24

2.2 可见近红外区冰、雪和冻土的反射波谱25

2.2.1 冰的反射波谱25

2.2.2 积雪反射波谱27

2.2.3 冻土反射波谱30

2.2.4 最佳波段选择31

2.3 积雪反射波谱Wiscombe-Warren理论模式简介32

2.4 热红外区冰雪辐射特性35

2.5.1 冰的微波介电特性36

2.5 冰、雪及冻土微波介电特性36

2.5.2 积雪微波介电特性39

2.5.3 冻土微波介电特性40

2.5.4 相关函数及其相关长度41

2.6 冰、雪微波散射特性42

2.6.1 冰的微波散射特性42

2.6.2 积雪微波散射特性42

2.7 冰、雪及冻土微波热辐射特性45

2.7.1 冰微波热辐射特性45

2.7.2 积雪微波热辐射特性47

2.7.3 冻土微波热辐射特性48

2.8 矢量辐射传输方程在冰雪微波热辐射模式研究中的应用49

2.9 无线电波在冰层中的传输52

主要参考文献53

第3章 可见光、近红外和热红外积雪遥感55

3.1 雪在可见光和近红外波段的反射波谱特征55

3.2 雪盖制图原理与方法56

3.2.1 雪盖制图技术发展与综述57

3.2.2 卫星雪盖信息提取方法58

3.2.3 雪和云的鉴别61

3.2.4 雪混合像元分解66

3.3.1 反照率70

3.3 积雪参数的遥感测量70

3.3.2 粒径72

3.3.3 雪表面温度74

3.4 融雪径流模拟模型77

3.4.1 融雪径流模拟模型研究历史77

3.4.2 遥感技术与融雪径流模型78

3.4.3 SRM模型79

3.4.4 SRM融雪径流模型应用实例80

3.5 雪灾遥感84

3.5.1 雪灾遥感的一般技术过程85

主要参考文献86

3.5.2 雪灾预警系统中的遥感应用86

第4章 积雪的微波遥感92

4.1 理论基础92

4.1.1 雪的微波介电特性92

4.1.2 矢量辐射传输方程93

4.1.3 致密介质的辐射传输99

4.1.4 随机粗糙面的散射模型——IEM和AIEM101

4.2 雪的主动微波遥感102

4.2.1 雪的后向散射系数模型102

4.2.2 雪盖制图104

4.2.3 雪密度和雪深106

4.2.4 雪湿度107

4.3 积雪被动微波遥感108

4.3.1 积雪的被动微波遥感模型109

4.3.2 NASA算法的精度评价和改进113

4.3.3 积雪被动微波遥感数据产品117

4.4 我国积雪反演及其时空变化的初步分析119

4.4.1 我国积雪深度数据的被动微波遥感反演119

4.4.2 我国积雪深度数据分析121

4.4.3 目前存在的问题122

4.5 小结123

主要参考文献124

第5章 冰川与冰盖129

5.1 冰川冰盖影像图和冰川编目129

5.1.1 冰川冰盖影像图129

5.1.2 冰川编目131

5.2 冰川冰盖地形图测绘133

5.2.1 倾斜摄影测量法133

5.2.2 合成孔径雷达干涉测量法135

5.2.3 雷达高度计和激光高度计测量法138

5.3.1 冰川带及雪线143

5.3 冰川冰盖表层监测143

5.3.2 冰舌末端及冰盖前缘变化145

5.3.3 冰面湖及灰冰洞148

5.3.4 冰裂隙149

5.3.5 冰川表面冰碛150

5.4 冰川冰盖厚、冰床地形及冰层状况151

5.4.1 冰厚、冰下地形及无线电回波探测151

5.4.2 冰层及底冰状况155

5.5 冰面运动速度、应变率及冰力学参数157

5.5.2 最大互相关法158

5.5.1 目视追踪法158

5.5.3 InSAR法159

5.5.4 冰面应变率及其他冰体力学参数161

5.6 冰川冰盖表面温度、辐射与物质平衡162

5.6.1 表面温度与消融162

5.6.2 表面反照率与辐射平衡163

5.6.3 冰川冰盖年净物质平衡166

主要参考文献167

第6章 海冰遥感171

6.1 海冰图编制的遥感应用171

6.1.1 海冰类型171

6.1.2 海冰密集度177

6.1.3 海冰厚度182

6.1.4 冰间河与湖183

6.2 海冰表面温度、辐射与热流状况遥感186

6.2.1 海冰表面温度186

6.2.2 冰面首次融化出现日188

6.2.3 海冰区反照率188

6.2.4 海冰区表面辐射平衡190

6.2.5 海冰冰面热流交换192

6.3 海冰运动遥感192

6.3.1 最大互相关法193

6.3.2 子波变换法197

6.3.3 光流法199

6.3.4 合成孔径雷达干涉法200

主要参考文献201

第7章 河湖冰与冰湖204

7.1 河湖冰研究与应用概况204

7.1.1 河湖冰和冰湖研究的意义204

7.1.2 河湖冰的监测研究与应用205

7.2 河湖冰密集度与面积206

7.2.1 NOAA与Landsat卫星监测206

7.2.2 其他卫星监测湖冰影像实例207

7.3 河湖冰厚度208

7.3.1 被动微波遥感测量河湖冰厚度208

7.3.2 主动微波测量湖冰厚度210

7.3.3 河湖冰后向散射强度的特点210

7.3.4 湖冰厚度的RES探测216

7.4 封冻和解冻日期218

7.4.1 封冻和解冻日期与气候的关系218

7.4.2 封冻和解冻日期的监测218

7.4.3 封冻和解冻日期的监测实例219

7.4.4 综合应用多光谱和微波遥感监测湖冰解冻220

7.5 河湖冰其他要素221

7.5.1 河湖冰温度221

7.5.2 河湖冰粗糙度222

7.6 冰塞和凌汛灾害222

7.6.1 冰塞和凌汛灾害的形成222

7.6.2 冰塞和凌汛灾害监测223

7.6.3 冰塞与凌汛灾害信息的综合分析225

7.7 冰湖及其溃决226

7.7.1 冰湖及其溃决研究概况226

7.7.2 冰湖遥感监测227

7.7.3 潜在溃决危险冰湖的评价方法与标准229

主要参考文献232

第8章 冻土遥感235

8.1 理论基础235

8.1.1 冻土与遥感235

8.1.2 冻土的微波介电特性236

8.1.3 冻土的微波辐射和散射特性241

8.2 冻融循环244

8.2.1 被动微波传感器监测冻融循环244

8.2.2 SAR监测冻融循环247

8.2.3 散射计监测冻融循环248

8.3 多年冻土监测249

8.3.1 冻土制图250

8.3.2 遥感信息作为冻土模型的输入251

8.4 冻土形变253

8.4.1 冻土蠕变253

8.4.2 冻胀与融沉254

8.5 探地雷达冻土遥感256

8.5.1 探地雷达的原理256

8.5.2 探地雷达在冻土研究中的应用258

8.6 小结261

主要参考文献262