復(fù)雜地形區(qū)遙感建模與參數(shù)估算

本書首先介紹單一坡和復(fù)合坡地形條件下的輻射傳輸建模思路，并分析地形效應(yīng)對(duì)建模的影響；其次介紹考慮地形效應(yīng)的地氣輻射傳輸耦合方案；然后以葉面積指數(shù)為例，分析不同空間尺度下地形效應(yīng)對(duì)反演結(jié)果的影響，并介紹一種考慮地形效應(yīng)的葉面積指數(shù)遙感反演方法；最后介紹考慮地形效應(yīng)的多參數(shù)聯(lián)合反演方案。書末附有4SAIL模型、地氣輻射傳輸模型耦合框架推導(dǎo)過(guò)程、不同地形近似方法的誤差分析附錄3篇。

過(guò)去幾十年，衛(wèi)星遙感技術(shù)早已成為解碼地球系統(tǒng)的“天眼”，中低空間分辨率衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，更是撐起了全球地球科學(xué)研究的半壁江山。

依托這類數(shù)據(jù)，科研人員在全球氣候變化、水循環(huán)與碳循環(huán)監(jiān)測(cè)、植被物候研究、土地覆蓋與土地利用變遷等關(guān)鍵領(lǐng)域，取得了無(wú)數(shù)突破性成果。我們熟知的云與地球輻射能系統(tǒng)（CERES）、先進(jìn)甚高分辨率輻射儀（AVHRR）、中分辨率成像光譜儀（MODIS）等數(shù)據(jù)產(chǎn)品，早已成為行業(yè)內(nèi)的經(jīng)典支撐，為宏觀尺度的地球系統(tǒng)研究提供了源源不斷的數(shù)據(jù)動(dòng)力。

隨著各領(lǐng)域研究的不斷深入，市場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的要求也愈發(fā)嚴(yán)苛，高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。

不同于中低分辨率數(shù)據(jù)的宏觀觀測(cè)視角，高分辨率數(shù)據(jù)能直擊細(xì)節(jié)，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、森林資源詳查、生態(tài)系統(tǒng)精細(xì)刻畫、城市規(guī)劃研究等場(chǎng)景中，發(fā)揮著不可替代的作用。

行業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)也隨之而來(lái)：2008年Landsat陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)免費(fèi)開放后，全球數(shù)據(jù)下載量、相關(guān)科研文獻(xiàn)數(shù)量直線飆升；近些年歐空局發(fā)射的哨兵2號(hào)（Sentinel-2）衛(wèi)星，更是帶來(lái)了全球覆蓋、免費(fèi)開源的海量高分辨率觀測(cè)數(shù)據(jù)，徹底填補(bǔ)了精細(xì)應(yīng)用的數(shù)據(jù)缺口，讓更多科研與應(yīng)用項(xiàng)目得以落地。

數(shù)據(jù)供給日益充足，配套技術(shù)卻沒能跟上腳步，一個(gè)行業(yè)痛點(diǎn)愈發(fā)凸顯：適配高分辨率遙感數(shù)據(jù)的參數(shù)估算算法，發(fā)展嚴(yán)重滯后。

時(shí)至今日，全球高空間分辨率衛(wèi)星參數(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)仍處于起步階段，遠(yuǎn)沒有形成像MODIS那樣體系完備、覆蓋全面的全球高分辨率參數(shù)數(shù)據(jù)集。究其根源，核心在于缺乏成熟的、針對(duì)高分辨率數(shù)據(jù)的前向模擬模型與專屬參數(shù)估算算法。

不僅如此，看似成熟的中低分辨率遙感參數(shù)產(chǎn)品，也暗藏算法漏洞：絕大多數(shù)現(xiàn)有算法，都忽略了地形效應(yīng)的影響。

中低分辨率衛(wèi)星像元范圍廣，內(nèi)部地形起伏的影響或許會(huì)相互抵消，難以簡(jiǎn)單量化，相關(guān)完備研究也始終空白；但換到高分辨率數(shù)據(jù)場(chǎng)景，尤其是在山地、丘陵等復(fù)雜地形區(qū)域，忽略地形因素帶來(lái)的觀測(cè)誤差，會(huì)被無(wú)限放大，直接影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。圍繞地形效應(yīng)這一主題，本書對(duì)復(fù)雜地形輻射傳輸建模以及考慮地形效應(yīng)的參數(shù)估算開展一系列探索。

全書共包含6 章，第1 章對(duì)地形效應(yīng)相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)與介紹；第2～4 章分別針對(duì)單一坡建模、復(fù)合坡建模和地氣耦合建模進(jìn)行探究；第5 章分析不同空間尺度下地形效應(yīng)對(duì)葉面積指數(shù)反演的影響，并介紹一種考慮地形效應(yīng)的高分辨率葉面積指數(shù)反演方法；第6 章介紹考慮地形效應(yīng)的多參數(shù)聯(lián)合反演方案。

ISBN 978-7-03-083356-3

本文摘編自《復(fù)雜地形區(qū)遙感建模與參數(shù)估算》（石涵予 肖志強(qiáng) 鄭亞潔--著. 北京：科學(xué)出版社，2025.12）一書“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

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