陆-气圈层物质与能量交换的核心过程是植物的光合作用，而光合有效辐射则是影响光合作用过程的关键因子，在不同的陆地生态系统模型中，都是重要的输入参数。作者以MODIS卫星数据为基础，反演晴空下影响光合有效辐射的大气因子参数大气可降水量、气溶胶，根据辐射传输方程从大气顶层光合有效辐射反演高分辨率陆地光合有效辐射。算法采用查找表替换辐射传输模型，使其能够对大批量、像元级的数据进行处理。将该算法应用于对华北平原的部分区域进行反演，并使用中国生态网络禹城试验站的自动测量数据对结果进行检验，最大误差在10%以内。

利用青藏高原贡嘎山、海北、五道梁、拉萨等4个野外台站2000~2002年的观测数据、陆地生态系统模型与2001年MODIS遥感数据相结合的方法来估算青藏高原区域的净初级生产力。结果表明：青藏高原区域的净初级生产力空间分布趋势表现出由东南向西北逐渐递减的梯度，该趋势也与水热梯度表现基本一致；整个青藏高原的净初级生产力为302.44×1012 gC yr^-1，其中森林的净初级生产力最高，120.11×1012 gC yr^-1，占整个高原净初级生产力的39.7％；全年中夏季 (6~8月) 的净初级生产力最高，246.7×1012 gC yr^-1，约占全年总净初级生产力的80%。用实测数据验证模拟结果表明，二者非常相符。

作者介绍了使用遥感、GIS数据和BEPS生态过程模型推算植被净初级生产力 (NPP)的方法。为了准确推算北海道地区NPP，我们改进了BEPS模型，而且使用了高质量GIS数据作为模型的输入数据。通过计算得出1998年北海道NPP的平均值为644 g C/m²，总量为0.078 Gt C。我们还进行了模型输入数据质量对应用生态过程模型推算NPP的精度影响测试。结果表明，高质量的GIS输入数据可以提高NPP推算精度16.6%~39.7%。

以洞庭湖为例，利用2002年的美国Terra/MODIS卫星数据，以16天为周期将全年划分为23个时段,分别对湖区水位和蓄水量分布特征和变化规律进行动态监测和综合分析。具体测算方法包括以下4个步骤: (1) 根据湖区特性，将整个洞庭湖分为3个部分：自西向东依此是西洞庭湖 (WDL), 南洞庭湖 (SDL) 和东洞庭湖 (EDL)。这3个部分的蓄水量之和就是整个洞庭湖的总蓄水量。(2) 以水体和陆地的光谱差异为基础，使用Terra/MODIS卫星的NDVI 数据识别并量测湖区水面积。(3) 将湖区水面影像同湖区数字高程模型DEM相叠加,以被监测的湖区水面的平均高度值作为水面高度。水面高度与湖底高度的差即为相应点的水深。(4) 按50 m×50 m网格大小和相应位置的水深的乘积来计算每个水柱体积。最后，将整个湖内的所有水柱的体积值累加便得到洞庭湖的总蓄水量。用上述方法测算的水位和蓄水量与实测资料进行了比较表明，两者具有很好的一致性。

TOPEX/Poseidon卫星的原始目的是测量海面高度变化信息，为海洋监测服务。作者通过假设基准面的方法，将由TOPEX/Poseidon卫星数据估算的下垫面水位相对变化信息转化为”水位”系列并建立了由TOPEX/Poseidon 得出的“水位”与相邻水文站实测流量间的相关关系，进而实现了由TOPEX/Poseidon卫星数据估算河道流量的目的。利用1998~1999年TOPEX/Poseidon在长江下游大通附近的过境数据和对应年份大通水文站实测流量数据，验证了本方法的可行性。研究结果表明：在长江下游河道地区，由TOPEX/Poseidon卫星数据可定量估算出河流流量信息。

针对日益增多的多传感器不同分辨率的遥感数字图像数据，提出其综合利用和尺度转换的有效方法。其中，作为尺度上推 (scaling-up) 技术，本研究选择IHS和小波分解变换两种数据融合方法，应用Landsat ETM+数据和IRS-1C数据进行了实例研究。发现: IHS方法操作简单，对两种待融合的图像的像元大小和像元数 (bit数) 的依赖不是很高，而对原始图像光谱信息的依赖很高，因此适用于不同传感器之间的数据融合上，其缺点就是不能够更多的保留原始多光谱数据的光谱信息。小波分解变换 (WD) 方法可以很好地保留多光谱传感器的所有光谱信息，但是在重采样中对两种待融合的图像的像元配准的要求很高，因此比较适合于对同一传感器的多光谱数据与全色光谱数据的融合上。作为尺度下退 (scaling-down) 技术，通过探讨将札幌野外实验站点数据镶嵌到高时间分辨率遥感图像的问题，提出像元级尺度扩展的具体操作方法和对NDVI图像进行扩展时出现混合像元的识别方法。应用AVHRR, MODIS, ETM+和ASTER的NDVI图像数据进行了像元尺度的扩展研究。得出: 对不同传感器的不同分辨率的数据之间进行像元级的尺度扩展后，能够较好地识别出不同地物的分布边界，较好的分辨混合像元，因此其结果可用于对不同地物分布特征的分类研究或土地覆盖变化中的时间序列变化的研究中。