生态环境参数遥感协同反演与同化模拟

《地球观测与航术书》出版说明—?—

前言

第1章生态环境参数及其测量方法1

1.1生态环境参数及其意义1

1.1.1生态环境参数1

1.1.2研究参数测量的意义2

1.1.3常见生态环境参数及其意义4

1.2生态环境参数的地面测量方法6

1.2.1土壤水分含量测定6

1.2.2地温测量13

1.2.3地面光谱测量17

1.2.4太阳辐射测量19

1.2.5叶绿素含量测量20

1.2.6光合作用测量21

1.2.7叶面积指数测量22

1.2.8植被地表生物量测量23

1.3基于遥传感器的测量25

1.3.1遥感测量的优势与研究内容25

1.3.2生态环境参量遥感反演研究进展26

1.4遥感信息模型概述33

参考文献35

第2章陆面环境参数遥感估算模型41

2.1地表反照率遥感估算模型41

2.1.1基本原理41

2.1.2反照率遥感反演模型43

2.2比辐射率遥感估算模型47

2.2.1植被指数法48

2.2.2分类法49

2.3陆面温度遥感估算模型49

2.3.1基本原理49

2.3.2分裂窗算法50

2.3.3单通道算法51

2.3.4多通道算法55

2.4土壤水分遥感估算模型56

2.4.1基于可见光-近红外遥感土壤水分反演法56

2.4.2基于热红外遥感的温度法61

2.4.3微波遥感监测法64

2.4.4存在的问题与分析66

参考文献68

第3章植被指数与覆盖度遥感估算模型73

3.1植被光谱指数模型73

3.1.1植被光谱指数的含义73

3.1.2常用植被指数模型介绍74

3 1.3植被指数的应用77

3.2叶面积指数遥感估算模型81

3.2.1叶面积指数的含义81

3.2.2叶面积指数遥感估算模型82

3.2.3叶面积指数的应用90

3.3植被覆盖度遥感估算模型94

3.3.1植被覆盖度的含义94

3.3.2植被覆盖度遥感估算模型95

3.4植被覆盖度反演的实例103

3.4.1数据获取与预处理103

3.4.2像元二分模型的建立106

3.4.3多端元混合像元分解模型的建立109

3.4.4简单线性混合光谱分解112

3.4.5结果分析与精度验证114

参考文献117

第4章植被生产力与荒漠化遥感监测模型123

4.1植被净初生产力遥感估算模型123

4.1.1NPP估算模型123

4.1.2CASA模型实例130

4.2生态资产遥感信息模型136

4.2.1生态资产及其评估方法136

4.2.2生态资产遥感评估模型流程136

4.2.3模型实现与结果分析137

4.3荒漠化监测遥信息模型141

4.3.1荒漠化监测指标的确定141

4.3.2荒漠化遥感信息模型142

4.3.3荒漠化时空动态分析145

参考文献148

第5章多尺度太阳辐射潜能估算模型及系统150

5.1太阳辐射估算基础150

5.1.1地表太阳辐射估算方法150

5.1.2基本参数的介绍151

5.2区域尺度的地面太阳辐射估算153

5.2.1基于辐射传输的逐时地面太阳辐射估算153

5.2.2融合多源气溶胶产品161

5.3建筑物尺度的太阳能估算模型166

5.3.1阴影算法简介168

5.3.2对平面投射法的改进168

5.3.3计算建筑表面非阴影区面积171

5.3.4基于三维分析方法的太阳能估算与可视化173

5.4基于机载LiDAR的建筑和树冠三维建模及应用177

5.4.1方法与模型177

5 4.2实例研究181

5.5软件系统设计与开发183

5.5.1需求分析183

5.5.2系统分析与设计184

5.5.3系统开发方案与实现186

参考文献188

第6章积雪参数遥感反演模型与应用191

6.1积雪遥监测进展191

6.2积雪覆盖范围的遥感提取方法193

6.2.1雪盖遥感提取原理193

6.2.2基于MODIS与AMSR-E的积雪覆盖范围识别195

6.3基于微波遥感的雪贩演模型198

6.3.1雪深遥感反演原理198

6.3.2雪深经验反演模型的建立200

6.3.3基于MEMLS模型的雪深反演202

6.3.4地形修正以及结果与精度评价211

6.4积雪麵在雪灾评价中的应用——以新疆为例214

6.4.1雪灾灾害系统舰214

6.4.2新疆雪灾成因分析215

6.4.3雪灾遥感监测与评价216

6.4.4实例：2012年12月新疆雪灾危害度评价219

6.5雪灾灾情评价系统设计与开发227

6.5.1需求分析227

6.5.2系统设计228

6.5.3模块开发与系统实现229

6 5.4SPR&DAS系统应用实例231

参考文献234

第7章数据同化策略与陆面数据同化模拟方法236

7.1认识地球表层:观测还是模拟？236

7.1.1观测236

7.1.2模拟237

7.1.3数据同化的思想238

7.2数据同化的概念与应用238

7.2.1数据同化的含义239

7.2.2数据同化的特点240

7.2.3数据同化的应用领域241

73数据同化方法概述245

7.3.1数据同化方法的分类245

7.3.2主要数据同化方法248

74陆面数据同化系统254

7.4.1陆面数据同化系统的组成255

7.4.2陆面数据同化系统的建立258

7 4.3主要数据同化系统介绍258

参考文献264

第8章干旱区土壤水分遥感协同反演与同化模拟268

8.1基于微波与光学遥感数据的协同反演策略268

8.1.1问题的提出268

8.1.2协同反演策略与建模原理269

8.1.3土壤水分协同反演实例272

8.2TVDI模型及其改进278

8.2.1问题的提出278

8.2.2对TVDI模型的改进278

8.2.3改进的TVDI模型应用281

8 3基于VIC模型与卡尔曼滤波的同化模拟286

8.3.1问题的提出286

8.3.2基于VIC模型预测土壤水分287

8.3.3顺序同化——集合卡尔曼滤波方法288

8.3.4新疆地区土壤水分同化模拟290

8.4土壤水分遥感反演与同化模拟系统的设计与实现295

8.4.1系统总体结构295

8.4.2系统功能设计295

8.4.3系统开发与实现297

8.4.4SMIAS系统介绍301

参考文献302

第9章生态环境监测空间信息服务系统304

9.1研究区概况及需求分析305

9.2系统设计与实现306

9.2.1系统分析与设计306

9.2.2系统开发与实现309

9.2.3基本结论312

9.3ESISS系统主要功能模块介绍313

9.3.1系统概述313

9.3.2生态环境参数遥感反演314

9.3.3专题产品生成319

9.3.4产品发布模块330

9.4准噶尔南缘生态环境综合评价330

9 5主要空间信息产品介绍331

9.5.1系统应用实例331

9.5.2生态环境空间信息专题产品一览333

参考文献334

索引336

《生态环境参数遥感协同反演与同化模拟》以新疆为研究区域，系统介绍陆面生态与环境参数的遥感协同反演算法、模型以及同化模拟技术，共9章#主要内容包括重要生态环境参数的含义、地面测量方法及仪器、基于多源遥感数据的反演算法与模型；区域尺度与建筑物尺度的太阳辐射估算模型与系统；基于光学与微波遥感协同反演积雪覆盖分布与积雪深度的原理、方法与模型，并以新疆雪灾灾情应急监测为实例，探讨雪灾遥感应急监测的方法；陆面数据同化的基本概念，陆面数据同化模拟方法及其应用，以及当前主要的陆面数据同化模拟系统；基于光学与被动微波遥感的陆表土壤水分协同反演方法、基于VIC与Kalman滤波的同化模拟方法与系统，以及干旱区重要生态环境参数遥感反演模型与软件系统研发等。