人口、資源、環境已成為影響中國經濟可持續發
展的重大問題。本書作者針對環境與減災小衛星紅外
相機數據的定量研究和應用需求，以大氣水汽和地表
溫度反演為主要研究內容，根據紅外相機數據的特點
，研究了利用多種數據源反演提供大氣和地表參數的
方法，開發了適合中國區域的針對環境與減災小衛星
的寬通道地表溫度反演算法。
大氣水汽在環境監測和氣候變化研究中有重要意
義。也是環境與減災小衛星地表溫度產品的重要輸入
參數。筆者對多種數據源的大氣水汽反演方法進行了
研究：①利用改進的Langlcy法對地基光度計進行定
標，反演了大氣可降水量；②分析了Hypcrion反演大
氣水汽的通道選擇，提出了改進的多波段聯合反演大
氣可降水量，誤差分析表明，儀器特性對於高光譜數
據反演大氣水汽有重要影響。該方法可應用於環境與
減災小衛星超光譜成像儀的水汽反演：③MODIS分辨
率較粗，地表反射率的非線性變化是影響水汽反演的
主要誤差源，本研究在Terra-MODIS水汽算法的基礎
上，提出區分水體、植被和其他地物，考慮通道響應
函數差異，得到了適合Tcrra和Aqua MODIS數據的水
汽反演方法；④本研究比較了多種數據源反演水汽的
結果，分析了水汽反演的誤差源，表明大氣模式對近
紅外水汽反演影響很小。MODIS水汽數據可以達到環
境與減災小衛星地表溫度反演精度要求；⑤利用地基
和MODIS反演結果，分析了水汽日變化特征以及北京
市大氣水汽空間分布特征。
地表溫度是研究陸面過程和地表能量平衡的關鍵
參數。筆者針對環境與減災小衛星紅外數據寬通道單
波段以及寬視場的特點，提出了利用地面臺站和遙感
數據結合提供大氣參數，以及紅外光譜庫結合可見光
近紅外數據估算比輻射率。並改進了已有的單窗算法
和普適性單通道算法，進而提出了環境與減災小衛星
地表溫度反演的寬通道算法。首先，該方法利用標準
大氣、TlCR數據、中國平均大氣模式和中國區域氣像
臺站廓線數據進行輻射傳輸模擬，研究發現，如果考
慮氣溫的影響．可以提高熱帶和中緯度地區透過率和
大氣輻射計算的精度；其次，該算法改進了單窗算法
，考慮大氣上行輻射和下行輻射的差異，通過建立中
國不同區域大氣下行和上行輻射的關繫，對大氣效應
進行參數化，得到天底點地表溫度反演的寬通道算法
；再次，分析了大氣透過率和大氣輻射的角度變化規
律，解決了傾斜角度下大氣校正問題；最後，通過建
立考慮光譜響應函數的寬通道輻亮度模型反演出地表
溫度。經過分析傳感器光譜響應特性對溫度反演結果
影響，發現儀器光譜特性測量和儀器定標對紅外定量
研究有重要意義。通過算法的參數敏感性分析，結合
氣像臺站廓線數據驗證，並以Landsat：ETM+數據為
例利用順義實驗同步大氣探空數據和地面溫度測量數
據，與單窗算法和普適性單通道算法進行比較．表明
本研究提出的寬通道地表溫度反演算法具有更高精度
，更適合於中國地區地表溫度反演。

紅外遙感數據在環境和災害研究中有重要應用價
值。MODIS數據通道較多，結合Terra和Aqua兩顆衛星
一天可以獲取同一地區多景數據。本研究提出了利用
雙星MODIS紅外通道亮溫差的方法來監測沙塵暴，對
於研究中國北方沙塵暴的發生、起源以及動態變化有
重要的意義。高分辨率紅外數據對城市熱環境研究有
重要意義，本研究以特大城市北京市和西北干旱區的
張掖綠洲為研究區，用TM／ETM+數據研究了城市熱島
效應，分析了地表溫度和下墊面的關繫。本研究表明
．環境與減災衛星的紅外相機數據產品在環境和減災
監測等應用領域具有廣闊前景。

由劉三超、高懋芳著的《多源遙感反演大氣水汽
和地表溫度研究》出版得到國家自然科學基金項目“
基於時間序列多源遙感數據的旱災損失精細評估模型
研究”(基金編號41401606)資助。

第一章 緒 論
一、研究背景
二、紅外傳感器的發展歷程
三、**外相關研究進展
四、環境與減災小衛星光學傳感器的技術參數
五、本研究主要內容和技術路線
第二章 紅外遙感和大氣輻射傳輸理論
一、熱輻射基本理論
二、比輻射率和地物比輻射率曲線
三、溫度的含義
四、大氣輻射傳輸
五、大氣輻射傳輸軟件簡介
第三章 遙感反演大氣水汽研究
一、水汽研究的意義
二、地基數據反演大氣水汽方法研究
三、Hypcrion數據反演大氣水汽算法研究
四、MODIS反演大氣水汽方法研究
五、多源遙感數據水汽反演結果對比分析
第四章 環境與減災小衛星地表溫度反演算法研究
一、單通道算法簡介
二、波段響應函數對地表溫度反演影響
三、改進的環境與減災小衛星寬通道算法
第五章 紅外數據用於沙塵暴與城市熱島效應研究
一、利用Tcna和Aqua雙星MODIS數據研究沙塵暴
二、城市熱島效應研究
第六章 結論和展望
一、主要結論和創新點
二、展 望
參考文獻