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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 TM 134

5.3.2NOAA AVHRR 137

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

9.3.1ALI 237

9.3.2ASTER 237

9.3.3AVHRR 238

9.3.4GOES 238

9.3.5LANDSAT TM/ETM＋ 239

9.3.6MISR 240

9.3.7MODIS 240

9.3.8POLDER 241

9.3.9VEGETATION 241

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