地表定量遥感反演研究简介
遥感应用模型10-地表温度反演模型
大 气 对 热 辐 射 的 衰 减 很 严 重 ， 在 热 红 外 波 段 1012.5um的窗口，卫星与地面的差异可达到10K。 大气窗口有8-14um ， 10-11.5um ， 10-12.5um 等，劈 窗算法利用两个相邻热红外通道对大气吸收作用的 不同，通过两个通道测量值的各种组合来剔除大气 的பைடு நூலகம்响，进行大气和地表比辐射率的修正。
劈窗算法的一般表达式通常如下：
式中Ts是地表温度，A 和B是参数，T4和T5分别是 AVHRR 通道 4 和通道 5 的亮度温度，它们单位是绝 对温度（K）。 劈窗算法的另一常用表达式为：
其他表现形式
用NOAA9／AVHRR数据的局部劈窗算法
将视场角变化和大气水汽含量变化考虑在内，一 种适合于NOAA11/AVHRR和MODIS的劈窗算法
劈窗算法是当前热红外遥感反演地表温度中精度 较好、应用较广的算法，可以连续提供较高精度 、较高分辨率的海面温度场。
进一步提高劈窗算法的精度主要是通过修正大气 影响和地表发射率来进行的。
单窗算法所应用的数据 TM/ETM 与多通道 NOAA 、 MODIS 等数据相比，空间分辨率较高，并且对地 表发射率的敏感性较低，单从反演的技术及精度 来讲，具有较大优势，但如果反演大区域地表温 度则需要很大的资金投人。 劈窗算法是目前应用最广、最成熟的方法，精度 较高。相对而言，它不需要输入大气廓线值。但 是，劈窗算法还不完善，例如只限于晴空大气条 件下的反演，对于混合像元只能给出有效平均温 度，而没有考虑亚像元问题。
若物体的光谱发射率已知，那么就可以求解对应 黑体的光谱辐射亮度，从而求解温度T。
受环境辐射和大气辐射传输的影响，在星载传感 器上观测到的目标的辐射亮度为
遥感反演模型研究与应用
遥感反演模型研究与应用近年来随着遥感技术的发展，遥感反演模型的研究与应用成为了热门的研究方向。
遥感反演模型是指通过遥感数据来解释地面物象特征的模型，其主要目的是获取地面信息并能够对地面进行准确的识别和分类。
一、遥感反演模型的研究方法遥感反演模型的研究方法可以分为光学遥感和雷达遥感两种。
光学遥感主要利用地面上的反射与辐射特征，来推断地面物象信息，其研究方法主要是基于物理原理来建立模型，常用的有多光谱、高光谱和热红外等模型。
而雷达遥感主要是通过利用地面物件对雷达波的反射特征，来反演地面物象信息，其主要研究方法是基于散射原理来建立模型，常用的有SAR和INSAR等模型。
二、遥感反演模型的应用领域遥感反演模型在地球观测、资源调查、环境监测、气候变化等领域都具有广泛的应用。
具体来说，它可以用于农业、林业、水利、矿产、地质、城市规划、交通等领域中对地表状况的检测、分析和监测。
特别是在森林植被覆盖度与生态系统监测方面，具有非常重要的应用价值。
此外，在卫星遥感图像分类、智能交通系统、自动驾驶汽车等领域也可以应用到遥感反演模型，提供精准的地理信息。
三、遥感反演模型面临的挑战遥感反演模型在应用中也面临着许多挑战，例如数据质量不统一、数据获取成本较高、精度波动较大等。
此外，模型的建立也受到各种因素的影响，包括地表物象的多样性、遥感数据处理技术的先进性等。
为此，在研究和应用遥感反演模型时，需要对数据进行精细处理、多组数据交叉验证和不断改进算法模型等方法。
四、遥感反演模型的未来展望随着遥感技术的不断发展，遥感反演模型将会进一步提高精度和应用范围，同时也将会更加广泛地应用于各种领域。
例如，在交通领域中，遥感反演模型可以用于路面覆盖物的监测识别和交通流量态势的预测，为城市交通的提高和优化提供有力的支撑。
此外，随着人工智能技术的不断发展，遥感反演模型也可以更趋向智能化，提升自身的学习和适应能力，为我们提供更准确的地理信息。
结语遥感反演模型的研究和应用已经成为了现代信息化技术中不可缺少的一部分，可以为各行各业提供精准的地理信息。
土壤盐分遥感反演研究进展
土壤盐分遥感反演研究进展土壤盐渍化是盐分(以溶解性盐分为主)在土壤中不断累积的过程，常见于我国干旱半干旱和海涂区。
盐分累积通常伴随水分运移同步发生，与土壤盐渍化相关的水盐运移过程包括海水洪泛、海水渗漏和地下水补给等。
在干旱半干旱区，不合理的灌溉措施导致地下水水位抬升，进一步导致土壤次生盐渍化。
当土壤中的盐分达到较高的浓度时，则对农业生产造成负面影响。
自上世纪70年代以来，在地面采样数据的支持下，卫星遥感技术为长时间序列土壤盐分分级制图、定量反演和动态监测提供了全新的手段。
在汉斯出版社《土壤科学》期刊中，有论文以可见光近红外遥感为主，兼顾热红外和微波遥感，重点介绍我国典型土壤盐渍化区域遥感土壤盐分的主要方法，提出遥感土壤盐分的发展方向。
遥感反演的基础是电磁波与介质之间的相互作用。
用于土壤盐分遥感反演的电磁波谱以可见光近红外波段为主，近年来，热红外和微波波段也被用于土壤盐分反演。
在可见光近红外波段，土壤盐分存在若干特征吸收区域，在连续光谱上表现为显著的吸收峰。
研究发现，盐渍化土壤的发射率随含盐量的变化而变化，当土壤盐分增加时，发射率随之增大。
发射率增加意味着反射率降低，在可见光近红外和热红外波段，土壤盐分均与反射率成反比关系。
可见光近红外遥感是土壤盐分反演的主要手段。
可见光近红外遥感影像具有“所见即所得”的特点。
最初的土壤盐渍化研究以目视解译为主，通过图像变换、三波段彩色合成等方案突出盐渍化土壤，结合野外经验区分盐渍化和非盐渍化土壤。
随后，最大似然分类、光谱角制图、支持向量机、决策树分类等监督分类算法广泛应用于区分非盐渍土、轻度、中度和重度盐渍化土壤。
与多光谱遥感相比，高光谱遥感具有更高的光谱分辨率，更窄的光谱波段，。
陆地表面温度反演的研究现状及发展趋势
陆地表面温度反演的研究现状及发展趋势地球表面温度是一个重要参数，精确定量反演陆面温度，对旱灾预报和作物缺水研究、农作物产量估算、全球气候变化等领域的研究具有巨大的推动作用。
利用遥感资料进行地表温度的反演已成为目前遥感定量研究中的热点和难点之一。
近年来有关方法的研究非常多，主要反演方法可分为5类。
本文对各种方法所要解决的关键问题及优缺点做了评述。
如何提高反演的精度和模型的适用性是地表温度热红外遥感的未来发展趋势。
标签：陆地表面温度比辐射率热红外遥感组分温度反演在许多模型中，如大气与地表的能量与水汽交换、数字天气预报、气候变化等方面，地表温度都是一个不可或缺的重要参量[1]。
大多数地-气界面的通量都可参数化为温度的一个函数[2]。
遥感可以提供二维陆面温度分布信息[3]。
通过遥感技术，可获得区域性或全球性地表温度分布状况。
因此利用卫星数据演算地表温度，探讨卫星热通道的理论及其实际应用方法，已成为遥感科学的一个重要领域。
近年来许多方法被用于从热红外波段探测到的经大气影响的地表辐射，并结合其它辅助数据来估算地表温度。
1遥感反演地表温度的原理目前遥感反演地表温度的方法主要有传统的大气校正法、单窗算法等。
这些算法最基本的理论依据是维恩位移定律和普朗克定律。
根据Planck定理，黑体的光谱发射特性可以表示为：式中B（λ）T是黑体辐射强度，单位为W·m-2·sr-1·μm-1 ，λ是波长，C1和C2是辐射常数，C1=3.7418×W·m-2；C2=1.4387685×λm·K，T是温度，单位是K 。
Planck函数给出了黑体辐射的辐射强度与温度波长的定量关系。
从（1）式可以看出，温度确定后，由Planck函数可以确定辐射源的能量谱分布，进而可以推算出物体的能量谱峰值的波长[4]。
反之，从物体的能量谱分布及辐射强度也可计算出物体的实际温度。
这也是地表温度能被反演的理论基础。
遥感生物量反演反演原理-概述说明以及解释
遥感生物量反演反演原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述遥感生物量反演是利用遥感技术对地表物质进行监测与测量，通过反演算法来估算生物量密度的一种方法。
在生态环境监测、资源管理和气候变化研究等领域具有重要的应用价值。
本文旨在探讨遥感生物量反演的原理及其在环境研究中的应用，以期为相关研究提供参考和借鉴。
遥感技术为生物量反演提供了全新的视角和手段，可以实现对辽阔地域范围内生物量的遥感监测和评估。
通过对地表反射、辐射和散射数据的提取和分析，结合地面实测数据和数学模型，可以精确地反演出不同植被类型的生物量分布情况。
这种非接触式的监测方法极大地提高了生物量反演的效率和精度，同时也为科学研究和资源管理提供了更加便捷的工具和手段。
在未来的发展中，随着遥感技术的不断创新和完善，遥感生物量反演将更加深入到生态环境监测、碳汇评估和气候变化研究等领域。
同时，对于生物量反演算法和模型的进一步优化和改进也将成为未来研究的重点之一。
希望通过本文的探讨和总结，可以为遥感生物量反演的研究和应用提供一定的参考和指导。
1.2 文章结构:本文将分为三个主要部分，即引言、正文和结论。
在引言部分，将对遥感生物量反演的概念进行概述，介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将从遥感技术的概述开始，然后详细解释生物量反演的原理，最后探讨其应用与发展。
在结论部分，将总结生物量反演的原理，讨论其实际应用意义，并展望未来的发展方向。
通过这三个主要部分的论述，读者可以全面了解遥感生物量反演的反演原理及其在现实中的应用和未来的发展前景。
1.3 目的目的部分的内容：本文旨在深入探讨遥感生物量反演的反演原理，通过对遥感技术和生物量反演的基本概念进行介绍，进一步阐述生物量反演原理的相关理论与方法。
同时，通过对该技术在实际应用和发展趋势进行分析，探讨生物量反演在资源监测、环境保护和生态研究等领域的潜在意义。
最终，通过总结反演原理及其实际应用意义，展望未来遥感生物量反演技术的发展方向，为相关领域的研究提供参考和借鉴。
定量遥感_地表温度反演
可见光J 於L 外朋速大气^正地表真实温度反演魁1地表温度真实分布團Landsat TM 数据数据预处理可见光数据定标 热红外数抿定标工程区矢量数据地表正式温度反演熟红外液段辐射定标大气上行辐射热红外波段辐射亮度值四、具体步骤4.1、打开数据选择后缀为MTL的文件Eriiter Laridsdi MeLdDdt<± -ilendn es«Lang5flt4-1 7M • JOiOuglO导入后截图:3 Avaihbk Bard? list *=^ 回.File OptionsTM OddE T£t?lfFh|.rH4!?maO0t 1 JW1X 讣t9 Qiray Scal«RGB C□>!or■EM栄Mup Inf*同L51210J4_0 2 4201MSL i _HTL tztU TN IUI 削(B wid 1) (0. -labJ)口TN' Heta Osdl 凸(0 &&□□)口TN Ne-tn 3> OQ G5Q3]■- □ TW IU5 CBwid 4) OD 63035--□ TN Neia CBgdl 5J 〔1. G5EDJ-口TN Nftis. Ottj L d 7.) C2 2203)；；l 斷Nltp Txfvad BedridW 也让®^id 63 fLl 4509):1^1211134,Mg 01T1 K 7061 (JJytsJ LBSQJ4.2、数据辐射定标:Q Landsaft Calibration Input FileFile InformationFile ： FALan^at4-5 rM\£010Q910\L51?1034 Diifes ： 61T1 K 7061 x. B Si^: [Md 65,535 bytts Fil« Typ« : Luiditt Mtttctt*Sumnqr Typp ： Linds Tf Byte Order : Hast (Intel)Proj ection : ITU 」50 Hat thFinal: X Me i.ci >Datum ；帕S-&4Wavelength : 0- 4ES to E-茲 MicrcfnetersUpper Left Coa.ii.ei-:1, 1Bescriptioii ： GEOTIFF File Imf ortsd into ENVI LSur. Hw 30 21; 18: 49EOK]. <3E0W - LI METAIATA.FILE, ACQWISITTO1I_IWTE = SMCbDAll,SPACESRAfT_n )= Lands atS, SEESM_ID -TN, SUW_ELSVATION - El.366773^Spitid Sublet Full SctnsSpectral Subset6/6 Bands3K ] C&hcd. | hr ・vimai~| [“如―]Select Iiqyut File ：15121034 03^20100511 MTL. tit ISJ21034 03^01000.11 MTL. txt4.3、裁剪数据:定标后的数据需要进行影像裁剪处理， 选择需要分析的区域。
地表温度反演实验报告
地表温度反演实验报告一、引言地表温度是指地球表面的温度，它是地球气候系统的重要组成部分，对气候变化和生态系统具有重要影响。
因此，准确地测量和监测地表温度对于气候研究和环境保护至关重要。
然而，直接测量地表温度是困难且昂贵的，因此反演地表温度的方法应运而生。
二、反演地表温度的方法1. 热辐射测量法热辐射测量法是一种常用的反演地表温度的方法。
它利用地表辐射的热能来推算地表温度。
该方法需要使用红外辐射仪器来测量地表辐射的强度，并通过相关的算法将辐射强度转换为地表温度。
这种方法的优点是准确性高，可靠性好，但需要专业仪器和较高的技术水平。
2. 遥感卫星监测法遥感卫星监测法是一种广泛应用于地表温度反演的方法。
通过使用遥感卫星搭载的热红外传感器，可以获取全球范围内的地表温度数据。
这种方法具有测量范围广、周期性强、时效性好等优点，可以实时监测地表温度的变化。
但是，由于遥感数据的分辨率和精度限制，对于小尺度的地表温度反演可能存在一定的误差。
三、地表温度反演实验过程本实验使用了热辐射测量法来反演地表温度。
首先，选择了一个开阔的地面区域作为实验区域，并安装了红外辐射仪器。
然后，在不同时间段内进行了一系列的地表温度测量。
通过测量地表辐射的热能，利用相关的算法将辐射强度转换为地表温度。
最后，将测量得到的地表温度数据进行整理和分析。
四、实验结果与讨论通过实验测量和分析，得到了一系列地表温度数据。
根据这些数据，可以得出地表温度在不同时间段内的变化趋势和空间分布。
结果显示，在白天，地表温度较高，特别是在中午时段；而夜晚，地表温度较低，特别是在凌晨时段。
此外，地表温度在不同地理位置上也存在差异，如山区和平原地区的地表温度差异较大。
五、结论与展望通过热辐射测量法反演地表温度的实验，我们可以准确地获取地表温度数据，并分析其变化趋势和空间分布。
地表温度的变化对气候变化和生态系统具有重要影响，因此对地表温度的监测和研究具有重要意义。
未来，我们可以进一步完善地表温度反演的方法，提高测量精度和时效性，以更好地应对气候变化和环境保护的挑战。
地表温度遥感反演模型改进及其在城市规划中的应用思考
地表温度遥感反演模型改进及其在城市规划中的应用思考地表温度是指地表各点的温度值，它是地球能量平衡过程中重要的参数之一。
传统的地表温度观测方法包括气象站点观测和陆地表面观测，然而这些方法在时间和空间上存在一定的局限性。
近年来，利用遥感技术对地表温度进行反演成为一种重要的手段。
本文将通过改进地表温度遥感反演模型，并探讨其在城市规划中的应用思考。
首先，地表温度遥感反演模型的改进对于提高反演精度具有重要意义。
目前，一般采用黑体辐射模型和亮温-温度关系模型进行地表温度的反演。
然而，这些模型在复杂地表条件下存在一定的局限性，如城市地表由于城市热岛效应等因素造成的温度变化较大。
因此，我们可以通过引入辅助因子来改进地表温度遥感反演模型。
例如，可以利用土地利用/覆盖类型（Land Use/Cover Types，LULC）数据、高程数据和气象数据等，结合多源数据构建地表温度反演模型。
这样可以综合考虑不同因素对地表温度的影响，提高反演模型的准确性和稳定性。
其次，地表温度遥感反演模型在城市规划中有着广泛的应用前景。
城市规划是指通过合理的布局和设计，以实现城市的可持续发展和人民生活质量的提升。
地表温度作为城市热环境的重要参数，对城市规划具有重要的指导意义。
首先，地表温度反演模型可以为城市规划提供科学依据。
通过对地表温度的反演和分析，可以揭示城市热岛效应的空间分布特征，为城市规划提供热环境指导。
其次，地表温度反演模型可以辅助城市热环境评价。
通过对地表温度的反演和分析，可以评估城市热环境的状况，为城市规划和城市管理部门提供决策支持。
再次，地表温度反演模型可以为城市热环境治理提供科学依据。
通过对地表温度的反演和分析，可以研究城市热岛效应的形成机制，制定相应的治理措施，以改善城市热环境。
然而，地表温度遥感反演模型在应用过程中还面临一些挑战和问题。
首先，地表温度遥感反演模型对数据质量要求较高。
由于遥感数据本身具有一定的噪声和误差，因此对遥感数据进行预处理和校正是必不可少的。
地表温度反演实验报告
地表温度反演实验报告地表温度是指地球表面的温度，是一个重要的气象参数，对于气候变化、城市热岛效应等问题具有重要的影响。
地表温度反演是通过遥感技术获取地表温度信息的一种方法，可以有效地监测地表温度的变化情况。
本实验旨在利用卫星遥感数据，反演地表温度，并对结果进行分析和讨论。
实验方法：我们收集了MODIS卫星传感器获取的遥感数据，包括云量、地表温度等信息。
然后，利用反演算法对这些数据进行处理，得到地表温度的反演结果。
接着，我们将反演结果与实地观测数据进行对比分析，验证反演结果的准确性。
最后，我们对地表温度的空间分布特征进行研究，分析其与地形、植被覆盖等因素的关系。
实验结果：经过反演算法处理，我们得到了一幅地表温度的空间分布图。
从图中可以看出，地表温度在不同区域有明显的差异，一般来说，城市区域的地表温度要高于郊区和农田地区。
另外，我们还发现地形和植被覆盖对地表温度有一定的影响，高海拔地区的地表温度要低于低海拔地区，而植被茂密的地区地表温度相对较低。
实验分析：通过对地表温度的反演结果进行分析，我们可以发现地表温度的空间分布受到多种因素的影响，包括城市化程度、地形、植被覆盖等。
城市热岛效应导致城市区域地表温度升高，而高海拔地区地表温度较低，这些都是地表温度空间分布差异的原因之一。
植被覆盖可以降低地表温度，起到调节气候的作用。
结论：地表温度反演是一种有效的监测地表温度变化的方法，可以为气候研究、城市规划等领域提供重要的参考依据。
通过对地表温度的反演结果进行分析，可以更好地理解地表温度的空间分布特征，为环境保护和气候调控提供科学依据。
希望通过本实验的研究，能够更深入地探讨地表温度变化的规律，为未来的研究提供参考。
遥感模型与反演方法
(d)
(e)
(f)
Hale Waihona Puke 不同植被类型的BRDF(GOMS模型)
conifer(a,d) savanna(b,e) shrubland(c,f) 红光波段（a-c） 近红外波段（d-f）
=55º
Li-Strahler几何光学-辐射传输混合模型GORT 由于几何光学模型和辐射传输模型分别在不同的尺度上 具有各自的优势，李小文和 Strahler 充分利用几何光学模型 在解释阴影投射面积和地物表面空间相关性上的基本优势， 在纯 GO 模型和不连续植被间隙率模型的基础上，用辐射传输 方法求解多次散射对各面积分量亮度的贡献，分两个层次来 建立承照面与阴影区反射强度的辐射传输模型，并以间隙率 模型作为联系二者的关键。
（1）辐射传输模型
电磁波从辐射源到目标的传输过程，表示为观测方向 ｓ 上 关于辐亮度Ｉ的辐射传输方程：
dI ( s ) K (I J ) ds
K－消光系数，Ｊ－源函数。 将辐射传输方程写作微积分形式：
I ( , s ) I ( , s ) ( / 4 ) P( s, s' ) I ( , s' )d' ( r, s ) /
李一 Strahler(1985， 1986) 根据稀疏林的实际情况，抛 弃了“小几何体”假定，直接用森林结构参数计算四个分量随 太阳角和观察角变化，建立了遥感像元尺度的天然林BRDF模型。
典型的几何光学模型为景合成模型：
R(v) ki (v)Ri (v)
其中，R(v) 为冠层的反射率，v 表示为光照方向和观察方向的 函数，Ri(v) 为冠层组分的反射率，Ki(v)表示为冠层结构参数 的函数。
多角度遥感提供多个方向的观测数据，相比单一方向观测 提供了更多的信息，多角度观测信息的利用要求对植被冠层二 向性反射特征的描述 －冠层反射的BRDF 模型。
植被覆盖地表土壤水分遥感反演
植被覆盖地表土壤水分遥感反演一、概述植被覆盖地表土壤水分遥感反演是当前遥感科学与农业科学交叉领域的重要研究方向。
随着遥感技术的不断进步，利用遥感手段对植被覆盖地表下的土壤水分进行反演，已经成为监测土壤水分动态变化的有效手段。
本文旨在深入探讨植被覆盖地表土壤水分遥感反演的基本原理、方法进展及实际应用，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
植被覆盖地表土壤水分遥感反演的基本原理在于，通过遥感传感器获取地表植被和土壤的综合信息，进而利用特定的反演算法提取出土壤水分含量。
这一过程中，植被覆盖对遥感信号的影响不可忽视，如何有效去除植被覆盖的影响，成为植被覆盖地表土壤水分遥感反演的关键问题。
在方法进展方面，近年来国内外学者提出了多种植被覆盖地表土壤水分遥感反演方法，包括基于植被指数的反演方法、基于热惯量的反演方法、基于微波遥感的反演方法等。
这些方法各有特点，适用于不同的研究区域和植被类型。
随着深度学习等人工智能技术的快速发展，其在植被覆盖地表土壤水分遥感反演中的应用也逐渐受到关注。
在实际应用方面，植被覆盖地表土壤水分遥感反演在农业、生态、环境等领域具有广泛的应用前景。
通过实时监测土壤水分状况，可以为农业生产提供科学的灌溉指导，提高水资源的利用效率也可以为生态环境监测和评估提供重要的数据支持，有助于维护生态平衡和可持续发展。
植被覆盖地表土壤水分遥感反演是一项具有重要意义的研究工作。
随着遥感技术的不断进步和反演算法的不断优化，相信这一领域的研究将会取得更加丰硕的成果。
1. 背景介绍：植被覆盖地表土壤水分的重要性及其在农业、生态和环境监测中的应用。
植被覆盖地表的土壤水分是地球水循环的重要组成部分，它直接影响着植被的生长和生态系统的平衡。
在农业领域，土壤水分是作物生长的关键因素之一，其含量和分布直接影响着作物的产量和品质。
准确获取植被覆盖地表的土壤水分信息，对于指导农业生产、优化水资源管理具有重要意义。
在生态方面，土壤水分与植被覆盖度之间存在着密切的相互作用关系。
热红外地表温度遥感反演方法研究进展
热红外地表温度遥感反演方法研究进展一、概述随着遥感技术的快速发展，热红外遥感已成为获取地表温度信息的重要手段。
地表温度，作为反映地球表面热状况的关键物理量，不仅影响着大气、海洋、陆地等环境物理过程，还是研究土壤含水量、作物干旱程度、地表蒸散等生态要素以及城市热环境等环境要素的关键参数。
热红外遥感地表温度反演方法的研究与应用，对于全球气候变化监测、城市规划、农业管理等多个领域具有重要意义。
热红外遥感地表温度反演方法主要包括利用红外辐射温度表探测地表温度的方法，星载传感器的红外通道反演地表温度的单窗、分裂窗等反演方法，组份温度的反演方法，以及在微波波段遥感反演地表温度的方法等。
这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景。
对热红外遥感地表温度反演方法的研究进展进行综述，不仅有助于理解各种方法的原理和应用，还能为实际应用中选择合适的方法提供指导。
近年来，随着遥感技术的发展和数据处理技术的进步，热红外遥感地表温度反演方法的研究取得了显著成果。
一方面，传统的反演方法如辐射传输模型法、单窗算法等不断得到优化和完善，提高了反演的精度和稳定性另一方面，新的反演方法如基于机器学习的反演算法等也逐渐崭露头角，为地表温度反演提供了新的思路。
热红外遥感地表温度反演方法仍存在一些挑战和问题。
例如，大气条件对地表温度反演的影响仍是一个难点问题不同地表类型的发射率差异也会对反演结果产生影响遥感数据的获取和处理也是制约反演精度和效率的重要因素。
未来的研究需要在提高反演精度和稳定性的同时，更加注重解决这些挑战和问题。
本文将对热红外遥感地表温度反演方法的研究进展进行综述，重点介绍各种反演方法的原理、优缺点以及应用情况。
同时，还将对未来的研究方向进行展望，以期为热红外遥感地表温度反演方法的发展和应用提供参考和借鉴。
1. 介绍热红外地表温度遥感反演的重要性。
随着全球气候变化和环境问题的日益凸显，对地表温度的准确监测和评估变得至关重要。
热红外地表温度遥感反演技术作为一种非接触、大范围、快速的地表温度获取方法，其重要性日益凸显。
地表温度反演原理
地表温度反演原理
地表温度反演是通过遥感技术获取地表温度信息的一种方法。
它基于热辐射原理，利用地表辐射特征与温度之间的关系来反演地表温度。
地表的热辐射主要是通过红外波段的电磁辐射来表现的。
根据斯特凡-波尔兹曼定理，物体辐射出的热辐射功率与物体表面的温度的四次方成正比。
因此，可以通过测量地表辐射能量的强度来估算地表的温度。
在遥感技术中，常用的地表温度反演方法包括亮温法和辐射率方法。
亮温法主要是通过测量地球表面辐射出的红外辐射的亮温值，然后使用辐射传输模型和大气校正来推算地表温度。
辐射率方法则是通过测量可见光和红外波段的辐射强度，并结合地表辐射率的特性来推算地表温度。
地表温度反演的过程中需要考虑大气的影响，因为大气对地表辐射的吸收和散射会引起测量误差。
因此，地表温度反演需要进行大气校正，将测量值与大气影响进行分离，得到地表温度的真实值。
总的来说，地表温度反演原理是基于地表热辐射特征与温度之间的关系，通过遥感技术测量地表辐射能量的强度，并结合辐射传输模型和大气校正方法来推算地表温度。
利用遥感定量反演的参数
利用遥感定量反演的参数遥感技术是一种通过卫星、飞机等遥感平台获取地球表面信息的技术，可以获取大量的地球表面信息，包括地形、植被、土壤、水文等参数。
这些参数对于环境监测、资源管理、灾害预警等方面都有着重要的意义。
其中，利用遥感定量反演的参数有以下几种：1. 植被指数（Vegetation Index，VI）：植被指数是通过遥感技术获取的植被反射率数据计算得出的参数，常用的植被指数包括归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）、简化植被指数（Simple Ratio，SR）等。
植被指数可以反映植被的生长状况，对于农业生产、生态环境保护等方面都有着重要的作用。
2. 土壤湿度（Soil Moisture，SM）：土壤湿度是指土壤中的水分含量，通过遥感技术获取土壤表面的微波辐射数据可以反演土壤湿度。
土壤湿度对于农业生产、水资源管理等方面都有着重要的意义。
3. 土地覆盖类型（Land Cover Type，LCT）：土地覆盖类型是指地表被不同类型的植被、裸地、水体等覆盖的情况，通过遥感技术获取的地表反射率数据可以反演土地覆盖类型。
土地覆盖类型对于生态环境保护、资源管理等方面都有着重要的作用。
4. 土地利用类型（Land Use Type，LUT）：土地利用类型是指人类对土地资源的利用方式，包括农业、林业、城市建设等。
通过遥感技术获取的地表反射率数据可以反演土地利用类型，对于土地资源管理、城市规划等方面都有着重要的意义。
5. 水体叶绿素浓度（Chlorophyll-a Concentration，Chl-a）：水体叶绿素浓度是指水体中的藻类叶绿素含量，通过遥感技术获取的水体反射率数据可以反演水体叶绿素浓度。
水体叶绿素浓度对于水环境监测、水资源管理等方面都有着重要的作用。
以上是利用遥感定量反演的一些常见参数，这些参数在环境监测、资源管理、灾害预警等方面都有着广泛的应用。
地表不透水面比例遥感反演研究综述
地表不透水面比例遥感反演研究综述左家旗;王泽根;边金虎;李爱农;雷光斌;张正健【摘要】城市化造成的城市扩张给社会和生态环境带来诸多问题,监测城市变化是解决这一系列问题的重要切入点.不透水面数据作为表征城市扩张的重要指标已成为城市化研究的热点.不透水面数据获取及其时间序列变化分析是现阶段研究的核心.相比于早期基于平面地图的不透水面提取,遥感因其能够连续、快速、大范围对地观测而被广泛应用于不透水面的研究.多源数据融合和多种反演方法的提出使不透水面的遥感反演取得不断进步,研究的重心也逐渐由不透水面分类制图转移到亚像元不透水面比例的定量反演.本文从单时相和时间序列2个角度对不透水面比例遥感反演方法进行总结,详细分析了各种方法的优势和不足,并简述和对比了常用精度验证方法;最后总结了现阶段不透水面比例遥感反演方法中存在的问题并提出了解决思路,展望了未来的发展方向.【期刊名称】《国土资源遥感》【年(卷),期】2019(031)003【总页数】9页(P20-28)【关键词】不透水面比例;定量遥感反演;时间序列;城市化【作者】左家旗;王泽根;边金虎;李爱农;雷光斌;张正健【作者单位】西南石油大学土木工程与建筑学院,成都 610500;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都 610041;西南石油大学土木工程与建筑学院,成都610500;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都 610041;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都 610041;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都 610041;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都610041【正文语种】中文【中图分类】TP790 引言城市化是21世纪的一个显著特征，全球已有超过一半的人口居住于城市，预计到2050年将有2/3的人口居住于城市[1-2]。
城市化是全球一体化和社会现代化的必由之路，在带来经济增长和生活便利的同时，也将带来住房紧张、交通拥挤和生态环境污染等诸多问题。
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“尺度效应”研究示例
互易原理是电磁学、光学的基本假设之一，曾被 物理学家当作检验遥感数据质量的标准，受到地学 测量界的强烈反对。我们给出了象元尺度上互易原 理失效的条件：在象元尺度上，空间均匀的入照产生空间
不均匀的反射，且明暗两区之间串线不对称，则互易原理在 象元尺度上失效。 我们用一个简单 几何光学模型说 明上述条件，基 A 本上解决了地理 凸面镜 学家和物理学家 长达20年的争论 ，说明了学科交 凹面镜 黑体表面 叉的必要性。
定量遥感的病态反演问题
定量遥感的反演问题，就是根据观测信息和前向物理模型，求 解或推算描述地面实况的应用参数(或目标参数)。 困难在于应用参数往往不是控制遥感信息的主导因子，或者 说是非敏感参数，只能为遥感信息提供弱信号。 国际上坚持“定量遥感反演的必要条件是独立观测的个数大于 未知数的个数”(简称“第三公设”)。 地表是一个复杂的开放的巨系统，未知的参数几乎是无穷的， 而遥感数据总是有限的，并且这几个参数往往不包括应用所需 的时空多变要素，导致了定量遥感与应用需求之间巨大的缺 口。
十多年来，国际遥感界经常出现synergy这个 词。可惜这个词没有较好的中译，常译作“协 同”，不能很好反映其“分别用两种药都不行；得 同时用”。即1加1大于2”的本意。 协同遥感反演研究进展主要体现在建立各类遥 感机理模型及其地学描述中的尺度问题、参数反演 理论与方法、反演结果的真实性检验等方面。
PD (d obs | S ) Ps ( S ) P( S | d obs ) PD (d obs )
单一方向观测条件下, 先验知识支持提高参数反演信息量。
病态反演需要知识
定量遥感反演必须基于先验知识， 很自然就会开始知识库的建设。 我们在863支持下开始建设“地物波谱知识库”。但 新东西要在夹缝中发芽，也不容易。评审专家们强 烈要求用“数据库”；我们也让步了。但还是加进了 测量条件、一点尺度的知识，一点地表过程的知识。 国外几乎同步也在开始建设知识库。
太阳
被动遥感
主动遥感
可见光反射 近红外反射
热红外辐射 被动微波辐射
合成孔径雷达(SAR) 干涉SAR (InSAR) 极化SAR （POL-SAR) 极化干涉SAR (POL-InSAR) 激光雷达（LIDAR） ……
主被动遥感协同反演
多源数据的协同反演（例）
若干年前，辽河大水，遥感估算的受灾面积只有民政部门 上报数的十分之一，中央采信了遥感估算面积。去年参加了环 境减灾卫星（HJ）减灾地面系统的初步设计，才知道减灾委的 同志迄今不服： （1）按受灾面积发放的救灾款还是老标准，老百姓苦，都骂 遥感“乱摇笔杆”（这不能怪遥感）。 （2）遥感图像是洪峰以后获取的，洪峰时过水面积更大，图 像上反映不出来。 如果有洪峰前后的多时相主被动遥感数据结合，加上数字 高程模型、洪水淹没过程模型、地面水文数据，估算最大过水 面积，淹没深度和淹没时间，就可以得到更准确的灾情评估信 息，这就是要从瞬间到过程，从二维到四维。
地表定量遥感反演研究简介
李小文
北京师范大学 遥感科学国家重点实验室
我们所指的遥感就是从卫星观测地球表 面，是20世纪末发展最为迅速的科技领域之一，其 优势 在于能够频繁持久地提供地表的 面状信息 ， 具有 宏观、动态、精确地监测地表环境的变化的 特点。由于人类的信息需求有80%与地理空间位 置有关，而我国正面临着日益严重的资源环境问 题 ， 遥感在 国民经济、社会发展和国防安全 中 起着越来越重要的作用：
多源数据的同化
前述先验知识库可以用于某次遥感图像的反演。 为了充分利用时间序列遥感数据，我们可以一次一次地 反演，早些数据反演的结果作为先验知识用于晚些数 据的反演。但这样误差会积累。 解决的办法是同化。就是把所有的，不同时空尺度，不 同来源的数据都利用起来，估计待求参数的最合理的 值（序列值）
多源数据的协同反演
病态反演需要知识
夕阳正照桃花坞， -- 入照光谱 柳絮飞来片片红。 -- 下垫面反射光谱、 气溶胶散射光谱。
提出基于先验知识的遥感定量反演理论
哲学：“知之为知之，不知为不知，是知也。” -- Our knowledge consists of two parts: what we know, and what we know we do not know. (Li, et al. JGR, 2001.) 针对遥感信息量的有限性，我们明确提出了对地 遥感反演必须基于先验知识的积累这一思想，发展 了并验证了解决病态反演问题的方法。将Bayes定 理用于反演：
“我们淹没在数据的海洋中，渴求着信息的淡水”
EOS 2000G / 天 ( 2×1012Bytes/天)
海量遥感数据 办法 2： 遥感数据的
办法1：多发卫星
提高分辨率(1m)， 2nm 高光谱、600波段
这个办法，我们 暂时没有优势： 牵涉到大量的经 费和相当的工作 积累
？
地学理解、 定性到定量
多学科交 叉
古人早就意识到登高望远的重要性，所以孔子说
“登东山而小鲁，登泰山而小天下”
这还只是空间尺度上的，发展到
“不识庐山真面目，只缘身在此山中”
这方面的认识，算到了顶。 陈子昂则从另一方面更进一步，还想从高处观察大地和人 间的时空过程。可惜幽州台不够高、上面又没有农家 乐，前不见古人，后不见来者，坚持不下去，只好
水既是资源，又影响环境，可以说是我们 遥感最重要的应用舞台之一
遥感的重要应用
★ 为国民经济持续稳定发展提供动态基础数据和 科学决策依据 ★ 为国家重大自然灾害提供及时准确的监测评估 数据及图件，在这次汶川地震救灾中发挥了不可替 代的作用。(guihua?) ★ 持续不断地开展可再生资源的监测、预测和评估 ★ 地质矿产资源调查与大型工程评价 ★ 天气预报和气候预测 ★ 海洋监测和海洋开发
应用—动态基础数据和科学决策依据
利用遥感和地理信息系统技术恢复重建了我国20世纪80年代末 期的土地利用状况，全面掌握了近10余年来全国土地利用的变化特 点，构成了完整的多期全国1:10万比例尺土地利用时空数据库。
1990
1992
1995
2000
应用—灾害监测（洪灾监测）
2004年6月在我国西藏连续发生了山体滑 坡，堵塞帕里河，构成对下游印度的洪水灾 害威胁 。为了回应印方关切，中央下文给 国土资源部、水利部等六部委 ，要求使用 遥感进行监测。遥感人应急响应，对水情进 行遥感持续监测。
遥感的发展已从定性到定量，从技术到科学
美国1980年代就设立了遥感科学计划 我们也在2004年建立了遥感科学国家重点实验室
遥感建模型的尺度问题 遥感的病态反演问题 海量遥感数据自动转化为有用信息 －协同反 演
遥感建模型的尺度问题
“尺度效应”问题的提出
为什么我们跑那么大老远到卫星上观察地球表面，反而 比我们在地上“眼见为实”竟然还有优势呢？这里牵涉到一 个尺度问题。 不同的自然现象有不同的最佳观测距离和尺度，并不一 定是距离越近越好，观测越细微越好,而是需要适当的距离 和比例尺，才能有效、完整地观察。 遥感具有多种不同的分辨率，遥感与应用学科（如农 业、大气、水文等）的尺度往往是有差异的，这已成为制约 定量遥感发展的重要因素之一。
遥感科学发展趋势
遥感科学的发展由 技术驱动、需求牵引 ， 提出定量遥感基础研究的科学问题。
技术驱动 随着人类对遥感技术的逐渐认识，观测技术 的进步和社会需求的增加，遥感正经历着技术不 断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发 展过程。 需求牵引 全球变化需要一个全球的视野。地球科学研 究目的是获得更深入的对地球系统的组分、它们 的相互作用以及对生命的影响变化的科学理解。
遥感在多学科交叉中的定位
高新技术(传感器、遥感平台设计制造)
遥感:高新技术驱动的对地观测的一场革命
生态学 化学 物理学 定律、定理 尺度效应
观测时空 尺度 计算机科学
定量地学描述 遥感科学 定量遥感
分形、分维... 反演、优化...
数学
国民经济持续发展，社会需求， 环境保护，全球变化，减灾防灾
基础科学、应用基础科学
“念天地之悠悠，独沧然而涕下 ”
“尺度效应”研究示例
• 物理定律、原理用在遥感像元尺度时是否需要修正、 如何修正 例如:
地表非朗伯特征 - 几何光学模型解释微观处处朗伯，而具有3维 结构像元反射整体上可能非朗伯。(过去工作基础) 互易原理 – 当空间均匀的入照因像元内的多次散射造成空间不 均一的反射时，互易原理在像元尺度上可能失效。(延续到2000年后) 普朗克定律 – 适用于同温黑体表面的公式用在具有3维结构的非 同温像元表面时需要尺度纠正。 (延续到2000年后)
目前在国际上，越来越多的学者们认识到遥感 科学在地学从传统定点观测数据到不同空间范围多 尺度空间转换和地球系统科学研究中的不可替代作 用。而遥感科学能够在多源数据综合集成及地学应 用方面对地球系统科学研究发挥决定性作用。 然而，相对快速发展的遥感技术而言，定量遥 感的基础研究仍严重不足。这对全世界遥感科学界 都是一个挑战,对我们来说则更多的是一种跨越发 展的机遇.
学术意义和影响
尺度效应不是一个新的概念，但定量地学描述是地学与其它 学科交叉的基础，是遥感科学的关键。我们用几何光学模型来解 释不同尺度上量的内涵的变化、量的性质的改变、以及物理定律 的适用性，这些都是原创性的。 从 “973”项目尺度效应、尺度转换及建模验证的角度，我 们发现：波谱测量的同时必须测量地物的结构、环境等配套参数 ，波谱数据才能更好地用于不同观测尺度的地面目标。从模型反 演地表参数，需要积累大量的背景测量数据的支持。这是后来在 国家863计划中立项建立的“我国典型地物标准波谱数据库”。
应用—灾害监测（地震次生灾害监测）
应用—地质矿产资源调查
新疆哈密地区 1：5万 岩矿填图结果