碳循環(huán)遙感基礎(chǔ)與應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書系中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目“中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳收支研究”成果之一。書中重點(diǎn)介紹了陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量與碳循環(huán)觀測及過程研究中的定量遙感監(jiān)測和信息提取方法，涵蓋了遙感數(shù)據(jù)處理、地表參數(shù)定量遙感反演、土地覆蓋遙感分類、陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力定量遙感、海洋初級(jí)生產(chǎn)力遙感估算等與碳循環(huán)遙感監(jiān)測技術(shù)相關(guān)的多方面內(nèi)容。    本書可供遙感、生態(tài)、環(huán)境、全球變化等領(lǐng)域的研究人員及高等院校師生閱讀參考。

作者簡介

牛錚，男，研究員，博士生導(dǎo)師，1965年生。1988年獲北京大學(xué)地球物理系天體物理專業(yè)學(xué)士學(xué)位，1991年獲北京大學(xué)GIS與遙感技術(shù)應(yīng)用研究所地圖學(xué)與遙感專業(yè)碩士學(xué)位，1991年—1993年相繼任北京大學(xué)GIS與遙感技術(shù)應(yīng)用研究所助教、講師，1996年獲中國科學(xué)院地理研究所自然地理專業(yè)博士學(xué)位，1996年至今相繼任中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所助研、副研、研究員；目前負(fù)責(zé)所內(nèi)全球變化遙感方向的創(chuàng)新工作，任首席科學(xué)家。共發(fā)表論著30余篇（部），主持或參加國家和部門項(xiàng)目10余項(xiàng)。目前主要項(xiàng)目承擔(dān)中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目“中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳收支研究”課題負(fù)責(zé)人；973項(xiàng)目“地球表面時(shí)空多變要素的定量遙感理論及應(yīng)用”，項(xiàng)目專家，課題負(fù)責(zé)人。2003年承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。

書籍目錄

序一序二前言第一章　緒論  第一節(jié)　全球變化與碳循環(huán)遙感觀測    一、陸地碳觀測(TCO)    二、國際C02通量觀測網(wǎng)絡(luò)(FLUXNET)    三、BigFoot    四、中國碳通量觀測網(wǎng)絡(luò)(ChinaFlux)    五、地面觀測與遙感觀測間的有機(jī)融合  第二節(jié)　遙感在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的應(yīng)用    一、遙感技術(shù)前沿    二、尺度轉(zhuǎn)換研究    三、中分辨率成像光譜儀(MODIS)的應(yīng)用  第三節(jié)　陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)遙感模型    一、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?   二、過程模型    三、遙感參數(shù)模型    四、遙感應(yīng)用的幾個(gè)問題  第四節(jié)　陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)遙感模型中存在的不確定性    一、模型數(shù)據(jù)的不確定性    二、模型的不確定性  參考文獻(xiàn)第二章　遙感數(shù)據(jù)處理  第一節(jié)　MODIS影像數(shù)據(jù)預(yù)處理研究    一、MODIS影像幾何糾正方法研究    二、MODIS影像條帶噪聲去除方法研究    三、MODIS影像合成算法研究和實(shí)現(xiàn)  第二節(jié)　成像光譜影像數(shù)據(jù)處理研究    一、成像光譜數(shù)據(jù)的特點(diǎn)    二、光譜匹配技術(shù)    三、光譜導(dǎo)數(shù)信息挖掘    四、成像光譜技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)    五、遙感圖像的特征選擇  第三節(jié)　Hyperion影像數(shù)據(jù)大氣校正處理研究    一、Hyperion高光譜數(shù)據(jù)    二、經(jīng)驗(yàn)線性大氣校正方法    三、6S大氣校正模型  第四節(jié)　圖幅匹配方法的研究    一、算法思路    二、算法試驗(yàn)  參考文獻(xiàn)第三章　地表參數(shù)定量遙感反演  第一節(jié)　植被遙感模型    一、冠層反射率模型簡介    二、葉片模型簡介  第二節(jié)　遙感模型反演算法    一、反演中的代價(jià)函數(shù)    二、遙感反演的應(yīng)用實(shí)例  第三節(jié)　葉綠素含量反演    一、指數(shù)提取方法    二、葉片水平葉綠素含量的提取    三、冠層水平葉綠素含量的提取  第四節(jié)　植被水分含量反演    一、含水量的定義    二、葉片層次含水量估算模型的建立    三、冠層層次含水量估算模型的建立  第五節(jié)　葉面積指數(shù)反演    一、葉面積指數(shù)的定義    二、葉面積指數(shù)遙感反演算法    三、新型遙感技術(shù)的應(yīng)用  第六節(jié)　陸地表面溫度反演    一、陸地表面溫度反演的物理基礎(chǔ)    二、陸地表面溫度反演的進(jìn)展    三、比輻射率e的計(jì)算    四、反演中國陸面溫度的方法  第七節(jié)　地表反照率    一、反演地表反照率的原理    二、計(jì)算反照率的方法進(jìn)展  參考文獻(xiàn)第四章　土地覆蓋遙感分類第五章　陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力定量遙感第六章　海洋初級(jí)生產(chǎn)力遙感

章節(jié)摘錄

第一章　緒論第二節(jié)　遙感在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的應(yīng)用多時(shí)相多分辨率遙感數(shù)據(jù)被廣泛地應(yīng)用在景觀生態(tài)學(xué)、全球生態(tài)學(xué)的研究中。有學(xué)者認(rèn)為，遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用可以歸納為3類：植被和土地利用分類、生態(tài)系統(tǒng)和景觀特征的定量化、景觀動(dòng)態(tài)以及生態(tài)系統(tǒng)管理方面的研究。實(shí)際上，從遙感的功能而言，生態(tài)學(xué)研究從遙感中除獲得植被覆蓋類型外，還可以獲得生態(tài)系統(tǒng)的特征參數(shù)，從而可結(jié)合其他非遙感數(shù)據(jù)在較大尺度上研究生態(tài)系統(tǒng)演化過程及機(jī)制。最近20年，從遙感數(shù)據(jù)提取陸地表面生物物理信息的模型構(gòu)建工作獲得了很大進(jìn)展，通過遙感反演獲取地面物理參數(shù)，如地面反照率、葉面積指數(shù)、土壤濕度等，可直接作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型的驅(qū)動(dòng)變量或參量，利用植被指數(shù)或高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)獲取陸地生態(tài)系統(tǒng)植被碳庫、植被與大氣C02交換、陸地生物圈的碳流季節(jié)性變化特征等信息。隨著對(duì)全球變化研究中碳循環(huán)等問題的深入研究，遙感技術(shù)在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用空間將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。因此，研究利用遙感的功能解決生態(tài)學(xué)中存在的問題，尋求遙感技術(shù)與生態(tài)學(xué)結(jié)合的切人點(diǎn)，不僅是遙感應(yīng)用發(fā)展的需要，也是解決生態(tài)學(xué)問題的有益途徑。一、遙感技術(shù)前沿遙感發(fā)展到今天，相比傳統(tǒng)的被動(dòng)光學(xué)遙感技術(shù)，出現(xiàn)了許多新型的遙感技術(shù)，如多角度遙感、成像光譜遙感、雷達(dá)遙感、激光遙感等。這些遙感技術(shù)可以反演更多的地表參數(shù)，提高反演精度。綜合運(yùn)用上述遙感技術(shù)，將會(huì)促進(jìn)陸表生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳循環(huán)觀測及過程定量遙感研究的發(fā)展。但我們注意到，一些參數(shù)的反演難度仍很大，反演精度及不確定性也是當(dāng)前存在的問題。相比于傳統(tǒng)的單一角度測量方法，多角度遙感可以更加精確測量植被冠層結(jié)構(gòu)特征，如葉面積指數(shù)、葉傾角等，有效提高對(duì)植被冠層光合有效輻射、植被凈初級(jí)生產(chǎn)力、植被蒸散和水分平衡、冠層能量分布等的估算精度。同時(shí)，多角度熱紅外遙感的發(fā)展，使得我們有能力更細(xì)致地區(qū)分植被冠層內(nèi)部的組分溫度，如陰葉和陽葉，提高地表溫度測量的準(zhǔn)確度。目前，多角度遙感成為國際遙感界矚目的熱點(diǎn)之一。已經(jīng)發(fā)射或正在研制的專門用于多角度測量的遙感器達(dá)十幾種，如MISR，如何利用這類遙感信息高精度地反演地表特征參量，以及它與其他遙感信息的結(jié)合，是關(guān)注的焦點(diǎn)。此外，現(xiàn)有傳統(tǒng)遙感器中多角度信息提取和誤差訂正正在成為定量遙感亟待解決的問題。

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