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第1章 绪论 1

1.1山地与山地研究 1

1.1.1山地典型特征 1

1.1.2山地分布 3

1.1.3山地研究范畴 5

1.1.4国际山地研究 6

1.2山地遥感概述 8

1.2.1遥感的起源与发展 8

1.2.2山地遥感基本内涵 10

1.2.3山地遥感的发展历程 14

1.3国内外研究进展 16

1.3.1山地遥感国内外相关研究计划 16

1.3.2山地遥感基础理论与方法研究进展 16

1.3.3山地遥感综合应用研究进展 21

1.3.4山地遥感发展新机遇 23

1.3.5山地遥感研究面临的挑战 25

1.4小结 26

参考文献 26

第2章 遥感基础知识 36

2.1遥感平台与传感器 36

2.1.1遥感平台 36

2.1.2传感器 37

2.1.3当前主要陆地卫星 41

2.2遥感基本原理 59

2.2.1遥感电磁辐射原理 59

2.2.2电磁辐射的传输与相互作用 63

2.3遥感信息应用基本流程 72

2.4小结 77

参考文献 77

第3章 山地光学遥感影像预处理方法 81

3.1概述 81

3.2光学遥感影像几何校正 81

3.2.1光学影像几何校正基本概念 81

3.2.2光学遥感影像几何误差源 83

3.2.3地面控制点的获取方法 87

3.2.4卫星影像几何校正数学模型 94

3.2.5山地光学遥感影像正射校正 97

3.2.6应用实例 102

3.3光学影像大气校正 107

3.3.1大气校正基本内容 107

3.3.2气溶胶影响的大气校正方法 108

3.3.3水汽影响的大气校正方法 116

3.3.4常用大气辐射传输模型 117

3.3.5山地光学遥感影像大气校正的特殊性 120

3.4光学遥感影像云及其阴影检测技术 122

3.4.1云的物理形态及其辐射特征 123

3.4.2光学遥感影像云检测方法 125

3.4.3云阴影检测及其在山区的特殊性 132

3.5小结 136

参考文献 137

第4章 山地光学遥感影像地形辐射校正 146

4.1概述 146

4.2理论基础 146

4.3典型地形辐射校正模型 148

4.3.1朗伯体假设模型 148

4.3.2非朗伯体假设模型 154

4.4应用实例 160

4.4.1几种地形辐射校正模型对比试验 160

4.4.2地形辐射校正在森林扰动遥感监测中的应用 165

4.4.3地形辐射校正在多时相影像合成中的应用 167

4.5小结 169

参考文献 169

第5章 山地土地利用/覆被遥感监测 174

5.1概述 174

5.2土地利用/覆被分类系统 175

5.2.1土地利用/覆被分类系统构建原则 176

5.2.2国际代表性土地利用/覆被分类系统 176

5.2.3国内代表性土地利用/覆被分类系统 180

5.2.4山地土地利用/覆被分类系统的特殊性 183

5.3土地利用/覆被遥感监测常用数据源 184

5.3.1遥感影像数据 184

5.3.2非遥感影像数据 187

5.3.3数据源选取原则 191

5.3.4山地土地利用/覆被遥感监测数据源的典型特征 192

5.4代表性土地利用/覆被产品 193

5.4.1全球尺度土地利用/覆被遥感产品 193

5.4.2区域与国家尺度土地利用/覆被遥感产品 200

5.5山地土地利用/覆被遥感制图 203

5.5.1土地利用/覆被遥感分类方法 204

5.5.2土地利用/覆被遥感制图的不确定性分析 212

5.5.3山地土地利用/覆被遥感制图的难点 213

5.5.4山地土地利用/覆被遥感自动制图应用实例 215

5.6山地土地利用/覆被遥感变化检测 221

5.6.1土地利用/覆被遥感变化检测方法 222

5.6.2山地土地利用/覆被变化检测的难点 227

5.6.3山地土地利用/覆被变化检测应用实例 228

5.7小结 231

参考文献 231

第6章 山地植被生物物理参数遥感反演 239

6.1概述 239

6.2基于经验关系的反演方法 240

6.3基于物理模型的反演方法 242

6.3.1前向模型 242

6.3.2反演算法 249

6.4典型生物物理参数反演算法 256

6.4.1叶面积指数和光合有效辐射吸收比 256

6.4.2地上生物量 260

6.4.3总初级生产力和净初级生产力 261

6.5当前主要生物物理参数遥感产品 264

6.5.1叶面积指数和光合有效辐射吸收比遥感产品 264

6.5.2植被覆盖度遥感产品 266

6.6山地生物物理参数反演的特殊性及策略 267

6.7应用实例 269

6.7.1山地植被叶面积指数遥感反演 269

6.7.2山地森林地上生物量遥感估算 270

6.7.3山地NPP/GPP遥感估算 272

6.8小结 278

参考文献 278

第7章 山地地表能量收支参量遥感估算 288

7.1概述 288

7.2地表辐射能量收支平衡 288

7.3地表温度遥感反演 290

7.3.1热红外遥感中涉及的温度定义 290

7.3.2地表温度热红外遥感反演方法概述 293

7.3.3山地地表温度反演与应用基本问题 299

7.4地表辐射收支参量遥感估算 302

7.4.1地表短波辐射反演 303

7.4.2地表长波辐射反演 315

7.5地表水热通量遥感估算 321

7.5.1土壤热通量 321

7.5.2显热通量 322

7.5.3潜热通量 323

7.5.4地表土壤水分 333

7.5.5山地地表水热通量遥感估算应用实例 336

7.6小结 339

参考文献 339

第8章 山地陆表参量多源数据同化反演 348

8.1数据同化相关理论 348

8.1.1观测与模型的不确定性 348

8.1.2观测与模型耦合 349

8.1.3数据同化方法的优缺点 351

8.2遥感中常用的数据同化算法 352

8.2.1变分算法 352

8.2.2序贯同化 355

8.3典型过程模型 356

8.3.1陆面过程模型 356

8.3.2水文模型 361

8.3.3生态模型 364

8.4典型数据同化系统介绍 369

8.4.1北美陆面数据同化系统和全球陆面数据同化系统 369

8.4.2欧洲陆面数据同化系统 370

8.4.3中国西部陆面数据同化系统 370

8.5山地陆表参量同化反演的特殊性 370

8.5.1山地陆面过程模型模拟面临的问题 370

8.5.2山地陆面过程模型模拟改进 372

8.6应用实例 374

8.6.1时间序列土壤湿度同化反演 374

8.6.2时间序列叶面积指数同化反演 377

8.7小结 379

参考文献 379

第9章 山地遥感产品地面验证 388

9.1遥感产品验证及研究现状 388

9.1.1基本概念 388

9.1.2遥感产品验证基本技术流程 389

9.1.3国际重要遥感产品地面验证网络 391

9.1.4遥感产品验证研究进展 396

9.2山地遥感产品验证的特殊性和可行途径 397

9.3地面测量采样技术 399

9.3.1地面采样方法介绍 400

9.3.2地面样方布设技术示例分析 402

9.3.3山地样方布设难点与解决途径 406

9.4地表关键参数测量方法 407

9.4.1地表反射率光谱测量 407

9.4.2叶面积指数测量 409

9.4.3森林结构参数测量 411

9.4.4生物量测量 412

9.4.5植被覆盖度测量 414

9.4.6土地覆被类型测量 418

9.5尺度效应与尺度转换方法 420

9.5.1尺度效应 420

9.5.2空间尺度转换 421

9.5.3时间尺度转换 429

9.5.4星-空-地多尺度同步观测 429

9.5.5山地空间尺度效应探讨 435

9.6应用实例 436

9.6.1山区GLASS下行短波辐射产品验证 436

9.6.2山区典型LAI产品验证 440

9.7小结 444

参考文献 444

第10章 山地灾害遥感应急调查 451

10.1山地灾害与遥感应急调查 451

10.1.1山地灾害的类型、危害与分布 452

10.1.2遥感技术在山地灾害应急调查中的优势 454

10.1.3山地灾害遥感应急调查一般流程 456

10.1.4空间和重大灾害国际宪章 458

10.2崩塌、滑坡遥感应急调查 459

10.2.1崩塌、滑坡影像特征 460

10.2.2汶川地震滑坡遥感调查 465

10.2.3芦山地震崩滑灾害遥感快速调查与评估 467

10.3泥石流遥感应急调查 473

10.3.1泥石流影像特征 473

10.3.2舟曲泥石流遥感调查 474

10.3.3汶川地震泥石流、崩滑灾害遥感快速提取 478

10.3.4映秀镇红椿沟泥石流遥感调查 481

10.4堰塞湖遥感应急调查 484

10.4.1堰塞湖影像特征 485

10.4.2易贡堰塞湖遥感调查 486

10.5小结 495

参考文献 496

第11章 无人机遥感及其山地应用 499

11.1无人机遥感概述 499

11.1.1无人机遥感系统构成 499

11.1.2无人机遥感平台 502

11.1.3无人机遥感发展历程 503

11.1.4无人机遥感在山地的应用优势 504

11.2无人机遥感影像处理 505

11.2.1无人机影像背景知识 505

11.2.2无人机影像匹配 509

11.2.3无人机影像质量评价方法 511

11.2.4无人机影像几何校正 515

11.2.5无人机影像空中三角测量 520

11.2.6无人机影像拼接 521

11.3应用实例 525

11.3.1基于无人机遥感的泥石流灾害信息提取及三维模拟 525

11.3.2基于无人机遥感的草地生物量估算 529

11.4小结 532

参考文献 533

第12章 数字山地大数据框架 535

12.1数字山地 535

12.1.1基本概念 535

12.1.2数字山地内涵与学科关系 538

12.1.3数字山地的研究内容 540

12.2山地科学大数据的层次 541

12.2.1核心数据——遥感信息 541

12.2.2重要补充——物联网与模型数据 542

12.2.3外围数据——大数据带来的机遇 543

12.3数字山地应用平台框架 544

12.3.1数字山地应用平台数据体系 544

12.3.2应用平台的参考标准 546

12.3.3应用平台的总体结构 548

12.3.4应用平台的关键技术 549

12.4数字山地建设与应用实例 552

12.4.1山地科学数据共享平台 552

12.4.2岷江上游流域可持续管理系统 558

12.5展望 567

参考文献 568

附录Ⅰ常用遥感数据、产品及相关开源工具下载网址 571

附录Ⅱ缩写词 573

附图Ⅰ中国数字山地图 580