定量热红外遥感模型及地面实验基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张仁华

出品人:

页数:533

译者:

出版时间:2009-8

价格:98.00元

装帧:

isbn号码:9787030254382

丛书系列:

图书标签:

• 遥感
• 热红外遥感
• 定量遥感
• 模型
• 地面实验
• 地球科学
• 环境科学
• 图像处理
• 数据分析
• 算法

《地球能量平衡与地表热状况》 本书深入探讨了地球能量平衡的复杂机制及其在地表热状况中的具体体现。作为一门跨学科的科学，本书融合了物理学、地理学、气象学和遥感科学的最新研究成果，旨在为读者提供一个全面而系统的理解框架。 第一章 能量平衡的基本原理 本章首先介绍地球作为一个开放的热力学系统的概念，阐述了太阳辐射作为地球最主要的能量来源。我们将详细分析太阳常数、地球轨道参数变化对到达地球的太阳辐射通量的影响。随后，重点讲解地球表面不同组分（陆地、海洋、大气、冰雪）对太阳辐射的吸收、反射和散射过程，以及这些过程如何受到地表覆盖类型、大气透明度、云层覆盖等因素的影响。 接下来，本书将深入讨论地球向外发射的长波辐射（红外辐射）。我们将解析普朗克定律和斯特藩-玻尔兹曼定律在描述黑体和灰体辐射特性中的应用，并详细介绍大气窗区、温室效应气体（如水汽、二氧化碳、甲烷等）对地球长波辐射传输的影响。通过对这些基本原理的梳理，读者将能够理解地球能量收支的宏观构成。 第二章 地表热力学过程与能量交换 本章聚焦于地球表面能量平衡的具体实现过程。我们将详细解析地表与大气之间进行能量交换的四大过程：感热通量、潜热通量、长波辐射交换和地表热通量。 感热通量（Sensible Heat Flux, SHF）：本书将详细阐述感热通量是由温度梯度驱动的能量传输过程。我们会介绍描述感热通量的普适性模型，如Monin-Obukhov相似性理论，并探讨风速、大气稳定度、粗糙度等因素对感热通量大小和方向的影响。实际应用中，我们将以干旱地区土壤蒸发降温和城市热岛效应为例，说明感热通量在塑造地表温度分布中的重要作用。 潜热通量（Latent Heat Flux, LHF）：潜热通量是与相变（蒸发、蒸腾、凝结）相关的能量交换过程。本书将重点分析水分在土壤、植被和大气之间的循环，并详细介绍蒸发蒸腾（Evapotranspiration, ET）的驱动因子，包括太阳辐射、空气湿度、风速、土壤水分等。我们将深入讲解ET的估算模型，例如Penman-Monteith方程，并分析其在农业灌溉、水资源管理和生态系统能量平衡研究中的应用。 地表长波辐射交换（Surface Longwave Radiation Exchange）：地表与大气之间存在着复杂的长波辐射交换。本章将详细分析地表自身发射的长波辐射以及大气向下逆辐射，并引入地表辐射温度与实际温度的关系，探讨发射率的概念及其对地表能量平衡计算的影响。 地表热通量（Ground Heat Flux, G）：地表热通量是指能量向地表下储存或从地表下释放的过程。我们将介绍描述地表热通量的物理模型，重点关注土壤的热扩散率、土壤水分含量等参数对其的影响。通过分析不同土壤类型和不同地表覆盖下的地表热通量日变化和年变化特征，读者将能理解其在地表温度波动中的贡献。 第三章 地表热状况的遥感观测基础 本章将聚焦于如何利用遥感技术来监测和分析地表热状况。我们将首先介绍地球科学领域中常用的遥感传感器类型，包括可见光-近红外传感器和热红外传感器。 热红外遥感原理：我们将详细阐述热红外遥感器探测的是地表发射的红外辐射，而这种辐射的强度与地表的真实温度（或称亮温）密切相关。本书将深入解析热红外波段的电磁波传输过程，重点关注大气对热红外辐射的影响，包括大气透过率、大气向上和向下辐射，以及这些因素如何影响地表真实温度的反演。我们将详细介绍热红外遥感数据在进行地表温度反演时，需要考虑的各种校正方法。 地表温度（Land Surface Temperature, LST）：地表温度是地表热状况最直观的体现。本书将重点介绍地表温度的定义、测量方法以及其在地表能量平衡研究中的重要性。我们将讨论影响地表温度的多种因素，包括太阳辐射、地表覆盖类型、土壤水分、大气条件等。 发射率（Emissivity）：发射率是地表热红外辐射特性的重要参数，它描述了地表发射红外辐射的能力与同温度下黑体的比值。本书将详细介绍不同地表类型（如植被、土壤、水体、建筑材料）的发射率特征，并探讨发射率的非黑体特性及其对地表温度反演精度的影响。我们将介绍几种常用的发射率估算方法，包括经验方法、物理模型方法以及基于多光谱数据的反演方法。 第四章 地表能量平衡的估算模型与应用 本章将介绍当前地表能量平衡估算的主流模型，并展示其在不同领域的应用。 基于遥感的地表能量平衡模型：我们将重点介绍几种广泛应用的基于遥感的地表能量平衡模型，例如SSEBop（Surface Energy Balance Algorithm for Land）、SEBAL（Surface Energy Balance for Land）、METRIC（Mapping Evapotranspiration at high Resolution with Internalized Calibration）等。这些模型能够综合利用遥感数据（如LST、NDVI、地表反照率等）和气象数据，估算出感热通量、潜热通量、净辐射和地表热通量。我们将详细解析这些模型的算法流程、输入数据要求以及模型参数的选取。 蒸散发（ET）的估算与应用：作为地表能量平衡的重要组成部分，ET的精确估算对于水资源管理、农业生产和气候变化研究至关重要。本书将详细介绍如何利用地表能量平衡模型来估算ET，并探讨ET估算结果在农业节水灌溉、干旱监测、区域水文过程模拟等方面的具体应用。 地表温度（LST）的应用：地表温度的监测和分析在地表能量平衡研究中具有重要意义。本书将展示LST数据在城市热岛效应研究、火灾隐患监测、作物健康评估、地质灾害预警等领域的应用案例。 地表能量平衡研究的挑战与展望：最后，本章将总结当前地表能量平衡研究中存在的挑战，例如数据不确定性、模型精度限制、参数化方案的优化等，并展望未来的研究方向，包括高分辨率遥感数据应用、新型地表能量平衡模型开发、多源数据融合等。 本书适合高等院校地理学、遥感科学、气象学、农学、水利学等相关专业的本科生、研究生以及从事相关研究的科研人员阅读。通过阅读本书，读者将能够深刻理解地球能量平衡的物理过程，掌握利用遥感技术分析地表热状况的方法，并能够将相关理论知识应用于实际问题的解决。

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这本书的装帧和排版真的让人眼前一亮，那种沉稳大气的风格，一看就知道是下了功夫的。我作为一个常年和各种专业书籍打交道的读者，对书籍的物理质感要求其实挺高的，这本书的纸张厚实度适中，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的公式和图表，也看得非常清楚，不会有那种廉价的油墨味或者模糊不清的感觉。封面设计上，那种抽象的色块组合，似乎在暗示着某种光谱的交织与能量的传递，很有设计感，让人在书架上看到就会忍不住想拿起来翻阅。特别是那些章节过渡页的设计，恰到好处地运用了负空间和留白，让长时间阅读的眼睛得到了很好的休息，这在技术类书籍中是难得的细节体现。整体来看，这本实体书的制作水平，完全达到了收藏级的标准，拿在手里沉甸甸的，让人感觉内容也必然是分量十足的干货。对于那些注重阅读体验的读者来说，光是翻阅的过程就是一种享受，这绝对不是那种随便印印就拿来应付读者的作品，看得出出版方在提升用户体验上的用心。

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这本书在对基础理论进行阐述时，逻辑链条构建得极其严密，对于初学者来说，它提供了一个非常扎实、不跳跃的学习路径。我记得我在学习热红外辐射传输理论的早期阶段，经常因为一个关键公式的推导过程太过跳跃而卡住，很多教材往往直接给出结果，让人不明白背后的物理意义。但这本书不同，它会把每一个变量的引入、每一步简化假设的合理性都讲得非常透彻，甚至会追溯到早期的先驱者的工作基础。举例来说，它对黑体辐射定律在特定波段下的修正探讨，就比我之前看的任何一本教材都要细致入微，它不仅仅是告诉你“要用这个公式”，而是告诉你“为什么现在用这个公式比以前的更精确”。这种追本溯源的讲解方式，极大地提升了我对整个物理图像的理解深度，而不是停留在死记硬背的层面。

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从学术前沿性和未来展望的角度来看，这本书的视野非常开阔，它没有将自己局限在已有的成熟理论框架内。在接近尾声的几个章节中，作者巧妙地将当前遥感领域的一些热点，如“地表温度反演中的多源数据融合趋势”与传统的辐射传输模型进行了对话。这种跨学科的视角非常具有启发性，它促使读者去思考，在数据爆炸的时代，我们该如何利用更丰富的信息源来优化和迭代那些经典的物理模型。尤其是在讨论了未来传感器精度提升对模型参数敏感度的潜在影响时，我感到自己的研究思路一下子被拓宽了，不再是单纯地修补旧模型，而是开始思考如何构建一个更具鲁棒性的下一代模型框架。这本书成功地做到了“承古开今”，既是对经典理论的系统梳理，也是对未来研究方向的精准导航，读完后让人充满干劲，想要投身到更深层次的探索之中。

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我最近在尝试将一些理论模型应用到实际的野外数据采集项目中，遇到的最大瓶颈就是模型与实际环境的耦合问题。这本书的章节结构安排得非常巧妙，它没有仅仅停留在抽象的公式推导上，而是花了大量的篇幅去探讨那些在实际操作中经常被忽略的“环境因子”。比如，它对大气校正参数的选择依据进行了深入的剖析，对比了不同地理区域内，模型参数敏感度的差异性，这一点对于我这种需要跨区域部署模型的工程师来说，简直是及时雨。我印象最深的是其中关于“地表波谱特征的非均质性对辐射传输模型影响”的那一节，作者用大量详实的案例数据展示了模型在面对复杂植被覆盖时的局限性，并给出了修正模型的思路，而不是一味地鼓吹模型的普适性。这种务实的态度，让我感觉作者是真正经历过从实验室到田间地头的过程的，书里的每一句话都带着实战的温度，而不是纸上谈兵的空泛理论。

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坦率地说，我对许多国内出版的技术著作的“实验基础”部分常常感到失望，要么是实验设计过于理想化，要么是数据展示过于简单化。然而，这本书在地面实验部分的详尽描述，彻底颠覆了我的刻板印象。它不仅仅罗列了实验设备清单，更深入地探讨了设备选型背后的权衡考量——比如为什么选择某种特定精度的辐射计，以及在实际野外架设过程中如何校准以消除支架晃动带来的误差。我特别欣赏其中关于“同步观测数据质量控制”的章节，它详细列举了不同天气条件下，哪些数据点应该被剔除，以及剔除的标准是什么，甚至给出了不同时间段内温度漂移的允许范围。这种对“细节中的魔鬼”的关注，使得书中所介绍的实验方法具有极高的可重复性和可靠性，对于任何想要开展严谨地面验证工作的研究人员来说，这部分内容简直是无价之宝。

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