书籍详情
陆地生态系统高光谱观测方法与应用
作者：王绍强等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2020-12-01
ISBN：9787030673671
定价：¥129.00
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内容简介
高光谱遥感作为监测植被碳动态的新手段已得到高度重视并逐步发展，利用地基和卫星高光谱观测技术，可以快速识别陆地植被光合动态变化以及陆地生态系统对气候变化的响应，为准确估算陆地碳源汇提供科学支撑和理论参考。《陆地生态系统高光谱观测方法与应用》详细介绍了陆地生态系统高光谱观测的方法、技术及规范，重点阐述了近地面和卫星水平日光诱导叶绿素荧光的观测技术、反演算法、数据处理及生态应用，为改进植被动态变化的遥感监测、深入认识生态系统碳循环提供重要的理论和技术支撑，推动生态遥感和生态学基本理论的发展，同时有助于拓宽我国自主研制高光谱观测系统的应用面，提高仪器设备的国有化率，提升我国自主研发能力的国际地位。
作者简介
暂缺《陆地生态系统高光谱观测方法与应用》作者简介
目录
目录
前言
第1章 陆地生态系统光谱观测与光合作用 1
1.1 生态系统光合作用 1
1.2 生态系统光合作用观测与模拟 2
1.2.1 叶片尺度光合作用观测 2
1.2.2 涡度相关通量观测 3
1.2.3 光合作用模拟模型 6
1.3 生态系统光谱观测 8
参考文献 12
第2章 陆地生态系统光能利用效率观测与模拟 15
2.1 生态系统光能利用效率概念 15
2.1.1 表观量子效率 15
2.1.2 辐射利用效率 15
2.1.3 光能利用效率 16
2.2 光能利用效率的测定与计算方法 17
2.2.1 生物量收获法 17
2.2.2 涡度相关实测法 17
2.2.3 便携式光合仪测定法 18
2.2.4 量子效率修正法 18
2.2.5 模型反演法 19
2.2.6 间接估测法 20
2.3 光能利用效率影响因素及其模型 21
2.3.1 光能利用效率影响因素 21
2.3.2 生态系统光能利用效率变异特征 26
2.3.3 光能利用效率模型 30
参考文献 36
第3章 植被冠层多角度高光谱观测：多角度观测和PRI 47
3.1 冠层光谱多角度观测必要性 47
3.2 冠层光谱多角度观测方法 47
3.2.1 自动多角度光谱观测系统 47
3.2.2 双光谱仪自动多角度观测系统 52
3.3 基于多角度观测的PRI角度效应 53
3.3.1 PRI的角度效应分析 53
3.3.2 多角度观测PRI与LUE 53
3.3.3 角度校正的PRI与LUE 61
参考文献 63
第4章 植被冠层日光诱导叶绿素荧光近地面观测技术及规范 64
4.1 植被叶绿素荧光遥感原理介绍 64
4.2 近地面植被冠层叶绿素荧光观测 65
4.2.1 植被冠层叶绿素荧光观测原理及方法 65
4.2.2 塔基植被叶绿素荧光遥感自动观测系统 66
4.2.3 植被叶绿素荧光多角度观测 68
4.2.4 地面叶绿素荧光联网观测 68
4.3 近地面叶绿素荧光观测技术规范 70
4.3.1 叶绿素荧光自动观测系统仪器标准 70
4.3.2 植被叶绿素荧光观测系统野外安装规范 71
4.3.3 植被冠层叶绿素荧光观测方式规范 72
4.3.4 植被叶绿素荧光野外观测系统辐射定标规范 73
参考文献 75
第5章 植被日光诱导叶绿素荧光遥感反演方法 77
5.1 吸收波段的叶绿素荧光填充效应 77
5.2 单波段叶绿素荧光反演算法 77
5.2.1 标准FLD反演算法 77
5.2.2 3FLD反演算法 78
5.2.3 iFLD反演算法 79
5.2.4 pFLD反演算法 81
5.3 全波段叶绿素荧光反演算法 82
5.3.1 用于荧光信号分离的吸收波段选择 83
5.3.2 基于主成分分析的反射率与叶绿素荧光光谱重建 83
5.3.3 吸收波段反射率与荧光光谱的*小二乘拟合 84
5.4 基于数据驱动的叶绿素荧光反演算法 86
参考文献 88
第6章 近地面高光谱及叶绿素荧光数据处理方法 90
6.1 近地面高光谱及叶绿素荧光数据处理基本流程 90
6.2 植被冠层高频观测光谱的数据质量控制 91
6.3 近地面叶绿素荧光反演的大气校正 92
6.3.1 塔基平台上下行大气辐射传输过程分析 92
6.3.2 基于查找表的塔基平台上下行大气透过率估算方法 93
6.3.3 温度与气压对大气透过率影响的校正 96
6.3.4 基于光谱数据的气溶胶光学厚度估算方法 98
6.3.5 近地面叶绿素荧光反演的大气校正效果验证 99
6.4 数据预处理与反演方法选择 101
6.4.1 暗电流与非线性校正、波长校正、绝对辐射定标 101
6.4.2 光谱数据质量控制 102
6.4.3 SIF反演算法选择 103
6.4.4 SIF反演不确定性 103
参考文献 104
第7章 日光诱导叶绿素荧光方向校正与尺度转换 107
7.1 叶绿素荧光方向性测量与建模 107
7.1.1 叶绿素荧光方向性物理机制 107
7.1.2 叶绿素荧光方向性测量与特征 108
7.1.3 叶绿素荧光方向性校正模型与方法 115
7.2 光系统水平叶绿素荧光降尺度模型与方法 120
7.2.1 叶绿素荧光的冠层辐射传输原理 120
7.2.2 基于随机森林方法的荧光冠层逃逸系数估算 122
7.2.3 光系统水平叶绿素荧光降尺度结果验证 124
7.3 叶绿素荧光时间升尺度模型与方法 127
7.3.1 叶绿素荧光时序变化的驱动变量分析 127
7.3.2 叶绿素荧光的时间尺度扩展模型与验证 130
7.3.3 GOME-2叶绿素荧光时间升尺度产品 132
参考文献 133
第8章 卫星日光诱导叶绿素荧光遥感观测与数据处理 137
8.1 全球卫星叶绿素荧光遥感反演介绍 137
8.2 全球主要卫星叶绿素荧光遥感数据 140
8.2.1 日本GOSAT及GOSAT-2卫星叶绿素荧光数据 140
8.2.2 欧盟SCIAMACHY、GOME-2及TROPOMI卫星叶绿素荧光遥感数据 141
8.2.3 美国OCO-2及OCO-3卫星叶绿素荧光遥感数据 142
8.2.4 中国TanSat卫星叶绿素荧光遥感反演及验证 144
参考文献 150
第9章 日光诱导叶绿素荧光遥感生态应用 154
9.1 植被叶绿素荧光遥感探测光合作用原理 154
9.2 基于叶绿素荧光的生态系统总初级生产力模拟 155
9.2.1 不同生态系统叶绿素荧光与GPP的关系 155
9.2.2 植被冠层结构对叶绿素荧光的影响 156
9.2.3 植被冠层SIF与GPP不同时间尺度耦合特征 158
9.3 植被叶绿素荧光遥感在农业监测中的应用 166
9.3.1 基于叶绿素荧光遥感的农业生产力及产量监测 166
9.3.2 卫星叶绿素荧光遥感在农业气象灾害监测中的应用 170
参考文献 178
前言
第1章 陆地生态系统光谱观测与光合作用 1
1.1 生态系统光合作用 1
1.2 生态系统光合作用观测与模拟 2
1.2.1 叶片尺度光合作用观测 2
1.2.2 涡度相关通量观测 3
1.2.3 光合作用模拟模型 6
1.3 生态系统光谱观测 8
参考文献 12
第2章 陆地生态系统光能利用效率观测与模拟 15
2.1 生态系统光能利用效率概念 15
2.1.1 表观量子效率 15
2.1.2 辐射利用效率 15
2.1.3 光能利用效率 16
2.2 光能利用效率的测定与计算方法 17
2.2.1 生物量收获法 17
2.2.2 涡度相关实测法 17
2.2.3 便携式光合仪测定法 18
2.2.4 量子效率修正法 18
2.2.5 模型反演法 19
2.2.6 间接估测法 20
2.3 光能利用效率影响因素及其模型 21
2.3.1 光能利用效率影响因素 21
2.3.2 生态系统光能利用效率变异特征 26
2.3.3 光能利用效率模型 30
参考文献 36
第3章 植被冠层多角度高光谱观测：多角度观测和PRI 47
3.1 冠层光谱多角度观测必要性 47
3.2 冠层光谱多角度观测方法 47
3.2.1 自动多角度光谱观测系统 47
3.2.2 双光谱仪自动多角度观测系统 52
3.3 基于多角度观测的PRI角度效应 53
3.3.1 PRI的角度效应分析 53
3.3.2 多角度观测PRI与LUE 53
3.3.3 角度校正的PRI与LUE 61
参考文献 63
第4章 植被冠层日光诱导叶绿素荧光近地面观测技术及规范 64
4.1 植被叶绿素荧光遥感原理介绍 64
4.2 近地面植被冠层叶绿素荧光观测 65
4.2.1 植被冠层叶绿素荧光观测原理及方法 65
4.2.2 塔基植被叶绿素荧光遥感自动观测系统 66
4.2.3 植被叶绿素荧光多角度观测 68
4.2.4 地面叶绿素荧光联网观测 68
4.3 近地面叶绿素荧光观测技术规范 70
4.3.1 叶绿素荧光自动观测系统仪器标准 70
4.3.2 植被叶绿素荧光观测系统野外安装规范 71
4.3.3 植被冠层叶绿素荧光观测方式规范 72
4.3.4 植被叶绿素荧光野外观测系统辐射定标规范 73
参考文献 75
第5章 植被日光诱导叶绿素荧光遥感反演方法 77
5.1 吸收波段的叶绿素荧光填充效应 77
5.2 单波段叶绿素荧光反演算法 77
5.2.1 标准FLD反演算法 77
5.2.2 3FLD反演算法 78
5.2.3 iFLD反演算法 79
5.2.4 pFLD反演算法 81
5.3 全波段叶绿素荧光反演算法 82
5.3.1 用于荧光信号分离的吸收波段选择 83
5.3.2 基于主成分分析的反射率与叶绿素荧光光谱重建 83
5.3.3 吸收波段反射率与荧光光谱的*小二乘拟合 84
5.4 基于数据驱动的叶绿素荧光反演算法 86
参考文献 88
第6章 近地面高光谱及叶绿素荧光数据处理方法 90
6.1 近地面高光谱及叶绿素荧光数据处理基本流程 90
6.2 植被冠层高频观测光谱的数据质量控制 91
6.3 近地面叶绿素荧光反演的大气校正 92
6.3.1 塔基平台上下行大气辐射传输过程分析 92
6.3.2 基于查找表的塔基平台上下行大气透过率估算方法 93
6.3.3 温度与气压对大气透过率影响的校正 96
6.3.4 基于光谱数据的气溶胶光学厚度估算方法 98
6.3.5 近地面叶绿素荧光反演的大气校正效果验证 99
6.4 数据预处理与反演方法选择 101
6.4.1 暗电流与非线性校正、波长校正、绝对辐射定标 101
6.4.2 光谱数据质量控制 102
6.4.3 SIF反演算法选择 103
6.4.4 SIF反演不确定性 103
参考文献 104
第7章 日光诱导叶绿素荧光方向校正与尺度转换 107
7.1 叶绿素荧光方向性测量与建模 107
7.1.1 叶绿素荧光方向性物理机制 107
7.1.2 叶绿素荧光方向性测量与特征 108
7.1.3 叶绿素荧光方向性校正模型与方法 115
7.2 光系统水平叶绿素荧光降尺度模型与方法 120
7.2.1 叶绿素荧光的冠层辐射传输原理 120
7.2.2 基于随机森林方法的荧光冠层逃逸系数估算 122
7.2.3 光系统水平叶绿素荧光降尺度结果验证 124
7.3 叶绿素荧光时间升尺度模型与方法 127
7.3.1 叶绿素荧光时序变化的驱动变量分析 127
7.3.2 叶绿素荧光的时间尺度扩展模型与验证 130
7.3.3 GOME-2叶绿素荧光时间升尺度产品 132
参考文献 133
第8章 卫星日光诱导叶绿素荧光遥感观测与数据处理 137
8.1 全球卫星叶绿素荧光遥感反演介绍 137
8.2 全球主要卫星叶绿素荧光遥感数据 140
8.2.1 日本GOSAT及GOSAT-2卫星叶绿素荧光数据 140
8.2.2 欧盟SCIAMACHY、GOME-2及TROPOMI卫星叶绿素荧光遥感数据 141
8.2.3 美国OCO-2及OCO-3卫星叶绿素荧光遥感数据 142
8.2.4 中国TanSat卫星叶绿素荧光遥感反演及验证 144
参考文献 150
第9章 日光诱导叶绿素荧光遥感生态应用 154
9.1 植被叶绿素荧光遥感探测光合作用原理 154
9.2 基于叶绿素荧光的生态系统总初级生产力模拟 155
9.2.1 不同生态系统叶绿素荧光与GPP的关系 155
9.2.2 植被冠层结构对叶绿素荧光的影响 156
9.2.3 植被冠层SIF与GPP不同时间尺度耦合特征 158
9.3 植被叶绿素荧光遥感在农业监测中的应用 166
9.3.1 基于叶绿素荧光遥感的农业生产力及产量监测 166
9.3.2 卫星叶绿素荧光遥感在农业气象灾害监测中的应用 170
参考文献 178
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