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出版者:

作者:华北电网有限公司电力调度通信中心 编

出品人:

页数:124

译者:

出版时间:2009-4

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787508383873

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 实时监测
• 动态分析
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• 电力自动化
• 信息安全

《遥感技术在城市环境监测中的应用：理论与实践》 内容概要： 本书系统性地探讨了遥感技术在现代城市环境监测领域中的前沿应用。全书共分八个章节，旨在为环境科学研究人员、城市规划师以及遥感技术工程师提供一套全面且深入的理论框架和实用的操作指南。我们聚焦于如何利用高分辨率卫星图像、无人机（UAV）搭载的多光谱及高光谱传感器，以及激光雷达（LiDAR）数据，对城市热岛效应、空气质量变化、水体污染、植被健康状况及城市形态演变进行高精度、大尺度的实时或准实时监测与分析。 第一章：遥感技术基础及其在环境科学中的角色转型 本章首先回顾了遥感技术的基本原理，包括电磁波谱的相互作用、遥感系统的组成与分类（如被动遥感与主动遥感、光学遥感与微波遥感）。随后，重点分析了当前遥感技术在城市环境监测中所扮演的关键角色——从传统的定性分析向定量化、时序化监测的重大转变。详细阐述了高空间分辨率（如亚米级）和高光谱分辨率数据获取能力的提升，如何为城市精细化管理提供了前所未有的数据基础。本章还对城市环境监测中对数据时效性和空间精度的具体需求进行了量化描述。 第二章：城市热环境遥感监测与热岛效应分析 城市热岛效应是全球城市化进程中面临的重大环境问题。本章深入剖析了利用热红外遥感数据反演地表温度（LST）的各种算法，包括单通道、双通道法及其在复杂城市地表条件下的适用性与误差分析。我们详述了如何结合建筑形态参数（如建筑高宽比、铺装率），利用遥感影像提取的几何特征，构建更精确的城市热环境三维模型。此外，本章还展示了利用中分辨率红外数据进行区域尺度热力结构的时空演变分析案例，并探讨了绿色基础设施（如屋顶绿化、透水铺装）对缓解热岛效应的量化评估方法。 第三章：城市空气质量遥感反演与污染源识别 城市空气污染监测对公众健康至关重要。本章聚焦于利用大气遥感技术对关键污染物（如$ ext{PM}_{2.5}$、$ ext{NO}_2$、$ ext{SO}_2$和臭氧）进行反演。详细介绍了基于气溶胶光学厚度（AOD）的$ ext{PM}_{2.5}$反演模型，包括统计回归模型、数据融合模型及深度学习方法的应用。本章特别强调了地基遥感（如TROPOMI、OMI）与地表监测站数据的协同反演策略，以克服单一数据源的局限性。针对污染源识别，我们探讨了如何通过对高时间分辨率遥感数据中污染物浓度异常波动的追踪分析，结合风场数据，进行污染扩散路径的模拟和溯源分析。 第四章：城市水环境遥感监测与水质评估 城市水体的健康状况直接反映了区域生态系统的质量。本章系统介绍了光学遥感技术在内陆水体监测中的应用，包括浊度、叶绿素-a浓度、水体悬浮物（SS）和蓝藻水华的遥感定量提取方法。针对城市河道和湖泊，本章详细讨论了如何利用特定波段的光谱特征识别富营养化等级，并评估污染负荷。此外，还引入了合成孔径雷达（SAR）技术在城市内涝监测、洪泛区识别及水体覆冰监测方面的独特优势，并对比了光学和微波数据在应对云雨天气时的互补性。 第五章：城市植被健康与绿色空间动态监测 城市绿地是生态系统服务的重要载体。本章深入阐述了基于多光谱遥感的植被指数（如NDVI、EVI）在评估城市森林、公园和街道绿化带的生长状态和健康程度中的应用。重点讲解了如何利用高光谱遥感获取的精细光谱信息，反演叶绿素含量、水分胁迫指数，从而实现对病虫害的早期预警。本章还介绍了如何结合LiDAR数据构建城市冠层高度模型（CHM），精确计算城市树木的生物量、冠层密度和三维结构参数，为城市“蓝绿基础设施”的科学管理提供量化依据。 第六章：城市变化检测与不透水面提取 城市扩张和土地利用/覆盖（LULC）的变化是驱动环境问题的核心因素。本章详细比较了多种城市变化检测方法，包括图像配准法、像元级变化检测（如CVA、$ ext{NDVI}$差值法）和面向对象（OBIA）的变化分析。重点探讨了利用时序遥感数据进行自动、多分类别的LULC分类与更新，特别是在识别城市扩张前沿的“斑块化”变化方面的有效性。此外，本章还提供了高精度不透水面（IMPERVIOUS SURFACES）提取的各种混合像元分解模型与机器学习分类器的综合应用案例。 第七章：数据融合、深度学习与不确定性分析 本章面向前沿技术，探讨了如何通过数据融合提升环境监测的精度与可靠性。详细介绍了空间域融合（如Pan-sharpening）、光谱域融合和时空域融合（如STARFM、ESTARFM）技术，以克服单一传感器分辨率的限制。随后，本章系统介绍了卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等深度学习模型在遥感图像分类、特征提取和参数反演中的最新进展及其优势。最后，对遥感监测结果的误差来源、模型参数敏感性及不确定性量化方法进行了深入讨论，强调了科学评估监测可靠性的重要性。 第八章：实际案例研究与系统构建的挑战 本章通过多个真实的城市环境监测项目案例，展示了前述理论和技术的集成应用。案例涵盖了区域尺度大气颗粒物输送路径分析、特定区域水体污染的长期趋势追踪、以及精细尺度建筑能耗评估所需的表面参数提取。本章的最后部分，讨论了在实际构建大规模、实时城市环境监测系统中面临的关键挑战，包括海量数据的存储与管理（大数据架构）、数据标准化与质量控制流程、以及如何将遥感反演结果有效地嵌入到城市管理决策支持系统中（GIS集成）。 本书内容力求理论与实践并重，技术细节详实，旨在为读者提供一套扎实的、可应用于复杂城市环境监测项目的综合技术指南。

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