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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AIEM 101

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