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基于热红外和微波数据的地表温度和土壤水分

反演算法研究                                                       

                                         毛 克 彪 著

The Study of Algorithm for Retrieving Land Surface

Temperature and Soil Moisture from Thermal and

Microwave Data

                                    Kebiao Mao

                                                                                      前     言

地面温度和土壤水分是反映土壤—植被—大气系统能量流动与物质交换以及土地资源和环境管理的重要参数，也是地球表面能量平衡和温室效应的两个重要指标，是区域和全球尺度地表物理过程的一个关键因子。因此，地面温度和土壤水分在气候、水文、生态学和生地化学等许多领域中是非常重要的。但是依靠地面观测站的观测来大面积地获取地表温度和土壤水分参数是不现实的。然而借助于热红外遥感、微波遥感影像 ，可以方便快捷地获得大面积 ，甚至全球的地温和土壤水分资料，且数据更新快，成本低廉。

地表温度和土壤水分是陆地植物、土壤生物赖以生存的重要物质源泉。陆地植物赖以生存的水分、各种矿物质等主要来源于土壤水和溶解在土壤水中的各种营养物质。土壤中的水分可以直接被植物的根系吸收。土壤水是植物所需的各种营养物的主要载体，土壤水分的适量增加有利于各种营养物质的溶解和移动，有利于磷酸盐的水解和有机磷的矿化，这些都能改善植物的营养状况，促进营养物的循环。地表温度和土壤水分可以作为干旱预报、农作物估产等的两个重要指标。在干旱半干旱地区，监测地表土壤水分和地表温度的时空变化特性对理解土壤－植被相互作用过程，提高土壤和植被的有效利用率尤为必要。在干旱半干旱地区土壤水分蒸发一般是一种及其不利的过程，可使土壤干旱缺水、导致土壤盐渍化等，从而引起土壤沙化、水土流失、植被退化等生态环境恶化现象。在绿洲和沙漠的交错地带由于干旱少雨，土壤水分低，荒漠化的现象比较严重。同时，土壤水分和地表温度是农作物长势监测和估产的主要参数，准确、快速、大范围的土壤水分测量是作物生长状态监测和估产模型所必需的。

本书汇集了作者近六年多的研究工作，其中大部分内容已经在国际权威遥感刊物（International Journal of Remote Sensing），地球物理研究（Journal of Geophysical Research-atmosphere），IEEE（IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing）等国际刊物和国际会议，以及中国科学和国内核心刊物上发表。特别是在地表温度上，作者从高分辨率的ASTER数据，中分辨率的MODIS数据，到低分辨率的被动微波AMSR-E都提出了自己算法（至少有7个算法）。

到2020前,中国计划发射100颗卫星，作者希望得到国内有关部门的支持，将我们的算法应用到我们国家的卫星上去。衷心希望进一步得到科技部、农业部、教育部、国家自然科学基金委、国防科工委、中国农业科学院、中国气象局等相关单位的支持，使得我们的研究能够更好地进行和推广到实际应用中去，为农业生产和灾害监测提供准确的数据。

                                                                                           作者：毛克彪

                                                                                              2007-11

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