Quantitative Remote Sensing of Land Surfaces pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Shunlin Liang

出品人:

页数:560

译者:

出版时间:2003-12-15

价格:USD 196.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471281665

丛书系列:

图书标签:

• 專業
• 遥感
• 定量遥感
• 地表遥感
• 陆地遥感
• 光谱分析
• 辐射传输
• 地表参数反演
• 环境遥感
• 地球观测
• GIS

地表信息获取与分析：跨越时空的遥感技术新篇章 引言 在当代科学探索与社会发展中，精确、高效地获取地表信息已成为理解地球系统运行机制、制定可持续发展策略的关键环节。本书《地表信息获取与分析：跨越时空的遥感技术新篇章》正是在这一时代背景下应运而生，旨在为地球科学、环境科学、地理信息科学、农业、水资源管理以及城市规划等领域的专业人士、研究人员和高年级学生提供一套全面且前沿的遥感理论基础、先进的数据处理方法与丰富的实际应用案例。 本书的核心目标是构建一个从基础物理原理到复杂算法实现的完整知识体系，重点聚焦于如何利用多源遥感数据（包括光学、微波、激光雷达等）对地表特征进行定量化描述和动态监测。我们避免了对特定数据模型（如经典的辐射传输模型）的过度纠缠，转而强调数据获取、预处理、特征提取与信息融合的系统性流程与最新技术进展。 第一部分：遥感基础与数据源演进 本部分为后续深入分析奠定坚实的理论基础，并对当前主流的遥感数据采集平台和传感器技术进行梳理。 第一章：电磁波谱与地表相互作用基础 本章详细阐述了电磁波谱的物理特性及其在遥感中的应用范围。重点讨论了地表物质（植被、土壤、水体等）对电磁波的反射、吸收和透射特性，建立能量-信号转换的物理模型。内容涵盖了辐射测量学的基本概念，如辐射强度、辐亮度、辐射传输方程的简化形式，以及大气校正的必要性与基本原理。我们着重强调了传感器接收的信号如何忠实地反映地表的物理化学属性，而非仅停留在简单的光谱响应层面。 第二章：遥感平台与传感器技术概览 本章系统介绍了当前主要的遥感平台，包括卫星平台（高、中、低分辨率）、航空平台（固定翼、无人机UAV）以及地面监测系统。传感器部分，我们着重分析了不同类型的成像技术： 1. 光学传感器： 重点讨论了多光谱、高光谱成像的原理、数据立方体的结构及其对植被指数、矿物识别的意义，强调了空间分辨率、光谱分辨率与时间分辨率之间的权衡取舍。 2. 微波遥感（SAR）： 深入探讨了合成孔径雷达（SAR）的成像机理，包括后向散射系数的物理意义、极化SAR（PolSAR）对地物结构和介电常数的敏感性，以及干涉测量（InSAR）技术在形变监测中的应用。 3. 激光雷达（LiDAR）： 阐述了主动遥感在获取高精度三维结构信息上的优势，包括点云数据的获取、分类、地面模型（DTM）与数字表面模型（DSM）的生成，及其在林业、城市建模中的关键作用。 第二部分：数据预处理与信息增强 原始遥感数据往往受到传感器噪声、大气效应和几何畸变的影响，无法直接用于定量分析。本部分聚焦于将原始数据转化为可用于科学分析的标准化信息的关键步骤。 第三章：几何校正与辐射定标 几何校正是确保数据空间准确性的基础。本章详细介绍了从影像到真实地理坐标的转换过程，包括解析几何校正、RPC模型（Rational Polynomial Coefficients）的应用，以及多源数据之间的配准技术。辐射定标部分，我们区分了系统定标（传感器内部校准）和辐亮度/反射率转换，详述了大气校正模型（如辐射传输模型简化版）的选择和参数设置对地表反射率估算精度的影响。 第四章：大气校正与噪声抑制 本章深入探讨大气（气溶胶、水汽）对信号的衰减和散射效应。除了经典的半经验模型外，我们重点介绍了基于物理模型（如MODTRAN的简化应用）和数据驱动的先进大气校正技术。此外，还讨论了针对特定噪声（如条带噪声、热噪声）的滤波和去噪算法，以提升影像的信噪比和后续分析的可靠性。 第五章：遥感数据融合与增强技术 为克服单一传感器在空间、光谱或时间分辨率上的局限性，数据融合成为必然趋势。本章系统地介绍了主要的融合技术范式： 1. 特征级融合： 基于分析提取的关键特征进行融合。 2. 像素级融合： 如经典的IHS变换、小波分解与重构方法，以及深度学习驱动的超分辨率重建技术。 3. 决策级融合： 不同数据源独立解译后，通过集成算法进行最终决策。 第三部分：地表要素的定量反演与监测 本部分是全书的核心，详细阐述了如何从预处理后的遥感数据中反演出具有明确物理意义的地表参数。 第六章：植被参数的遥感反演 本章着重于植被生物物理参数的定量提取。内容涵盖了叶面积指数（LAI）、叶绿素含量、比叶面积（SLA）的经验模型、半经验模型以及基于辐射传输模型（如PROSAIL的简化应用）的模拟与反演。重点讨论了植被指数（如NDVI、EVI）饱和问题及其改进方法，以及如何利用微波或LiDAR数据对垂直结构参数（如冠层高度、生物量）进行补充。 第七章：水体与冰雪的遥感监测 水体信息的提取依赖于其在可见光和近红外波段的强吸收特性。本章分析了湖泊、河流的裸地水体提取方法，以及水体浑浊度（悬浮泥沙浓度）、水体质量参数（如叶绿素a）的波段组合或回归模型反演。针对冰雪覆盖，讨论了雪盖的阈值分离技术、雪水当量（SWE）的微波遥感估算方法，以及冰川物质平衡的长期监测策略。 第八章：土壤特性与裸地反演 土壤信息提取的挑战在于其光谱信号的复杂性和空间变异性。本章关注于土壤水分含量（SMC）的微波遥感反演（如L波段和C波段的经验模型），以及土壤有机质、粘土含量等化学性质的偏最小二乘回归（PLSR）等统计方法应用。对于裸土的分类和制图，重点讨论了多角度遥感数据在去除阴影和粗糙度影响方面的潜力。 第九章：地表能量平衡与温度估算 地表温度（LST）是地表能量交换的关键变量。本章详细介绍了热红外遥感的基本原理、大气校正中的辐射传输效应，以及LST的单通道、双通道反演算法，特别是如何从热红外辐射亮温推导地表实际温度。此外，还讨论了如何结合遥感获得的净辐射、潜热通量等变量，利用能量平衡模型估算蒸散发（ET）的区域尺度应用。 第四部分：高级分析与时序监测 本部分面向高级应用，探讨如何利用遥感技术进行复杂过程的分析和长期趋势的把握。 第十章：地表覆盖变化检测与分类 地表覆盖变化（Land Cover Change Detection）是遥感应用的核心领域之一。本章对比了不同的变化检测策略：图像间比较（如差异法、变化矢量分析）、基于分类的比较，以及时间序列分析方法（如BFAST, LandTrendr）。分类技术方面，重点阐述了面向对象分类（OBIA）相较于传统像素分类的优势，以及利用深度卷积神经网络（CNN）进行高精度地物分类的最新进展。 第十一章：遥感数据中的不确定性分析 定量遥感分析的最终价值体现在其精度和可靠性上。本章探讨了数据源、模型选择和参数化过程中引入的不确定性来源。内容包括误差传播理论在遥感反演中的应用、模型验证（Validation）与不确定性量化（Uncertainty Quantification）的统计学方法，以及如何通过多源数据交叉验证来提高结果的可信度。 结论与展望 全书最后总结了遥感技术在解决当前重大地球科学问题中的关键作用，并展望了未来遥感技术的发展方向，包括高光谱成像的普及、数据立方体的实时处理、量子计算在复杂模型反演中的潜力，以及对极端事件的快速响应能力提升。 本书结构严谨，理论与实践并重，旨在为读者提供一个既具深度又具广度的遥感科学学习和研究的综合性参考资料。

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这是一部真正具有启迪性的著作，它将遥感技术从一个“看”的工具，升华为一个“测”和“算”的科学研究平台。我一直对气候变化及其对陆地表面的影响感到担忧，而这本书提供的量化遥感方法，为我理解这些复杂过程提供了关键工具。书中对陆地表面水分状况（如土壤湿度、植被水分、蒸散发等）的遥感监测与估算，是我最感兴趣的部分之一。作者详细介绍了基于可见光、红外和微波遥感的多种估算方法，并分析了它们各自的优势和局限性。例如，他深入讲解了利用植被指数和地表温度估算蒸散发的“三角形空间”方法，以及基于微波辐射计估算土壤湿度的原理。这些方法不仅能够帮助我们监测干旱，还可以评估灌溉效率，甚至预测农业产量，其应用价值不言而喻。书中还涵盖了遥感数据在土地利用/土地覆盖变化监测和驱动力分析方面的应用，通过对长时间序列遥感数据的处理和分析，揭示了人类活动对地表景观的改造过程。这些案例让我深刻认识到，量化遥感不仅是技术性的，更是科学研究和社会决策的重要支撑。

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一本引人入胜的书，它巧妙地将遥感技术和对陆地表面的量化分析结合在一起，为我打开了一扇理解我们星球如何运作的新窗口。我一直对地球科学有着浓厚的兴趣，而这本书无疑是我近年来读过的最深刻、最有启发性的作品之一。它不仅仅是关于如何解读卫星图像，更是关于如何从这些图像中提取出有价值的、可量化的信息，从而深入了解地表过程的复杂性。作者在介绍各种遥感方法时，并没有停留在理论的堆砌，而是通过大量生动的案例研究，将抽象的概念具象化。例如，在讨论植被指数时，作者详细阐述了NDVI（归一化差异植被指数）是如何反映植被的健康状况和覆盖度的，并且通过对不同时期、不同区域的卫星数据进行对比分析，清晰地展示了如何利用NDVI监测作物生长、评估干旱影响以及研究森林动态。更让我印象深刻的是，书中不仅涵盖了光学遥感，还深入探讨了微波遥感在陆地表面研究中的应用，尤其是在穿透云层、全天候观测方面的优势。作者对SAR（合成孔径雷达）原理的讲解深入浅出，并结合土壤湿度、地表粗糙度等参数的提取，让我对雷达数据在环境监测中的潜力有了更直观的认识。此外，书中对遥感数据处理和模型构建的介绍也十分详尽，从数据预处理（如辐射定标、几何校正）到高级的参数反演模型，都提供了清晰的步骤和理论基础，让读者不仅了解“是什么”，更能理解“怎么做”。这本书的语言风格严谨而不失可读性，既适合有一定遥感基础的专业人士，也能够吸引那些希望系统学习陆地表面遥感量化分析的初学者。它让我意识到，遥感不仅仅是“看”，更是“算”和“懂”。

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这部作品以其精湛的技艺和深邃的洞察力，为我揭示了量化遥感在理解陆地表面动态变化中的核心作用。它不仅仅是一本技术指南，更是一次关于如何以数据驱动的方式探索地球科学的思维训练。我对书中关于遥感数据在自然灾害监测和评估中的应用印象深刻。作者详细介绍了如何利用遥感技术监测地震、洪水、滑坡、火山爆发等灾害的发生情况、影响范围以及灾后恢复情况。例如，他阐述了如何利用SAR数据监测洪水淹没范围，以及如何利用多光谱遥感数据评估森林火灾的过火面积和植被破坏程度。这些实实在在的案例，让我看到了遥感技术在防灾减灾和应急响应中的关键作用。书中还探讨了遥感数据在城市化研究中的应用，如城市边界扩张、城市热岛效应、城市绿地分布等。通过对高分辨率遥感数据的分析，我们可以量化城市发展的速度和模式，为城市规划和可持续发展提供科学依据。这本书让我深刻认识到，量化遥感不仅仅是科学研究的工具，更是服务于社会发展和人类福祉的强大力量。

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这本书所呈现的，是一场关于如何从遥感数据中提取有意义的、可量化的地表信息的深度探索。它如同一位技艺精湛的向导，带领我穿越复杂的遥感技术和模型，最终抵达对陆地表面过程的深刻理解。作者在阐述大气校正方法时，表现出了极高的专业水准。他不仅详细介绍了基于物理模型（如MODTRAN、6S等）的方法，还对利用先验知识和经验模型进行大气校正的策略进行了探讨。通过对不同大气条件（如水汽含量、气溶胶浓度等）对地表反射率影响的分析，以及如何通过校正来还原真实地表信息，让我对大气对遥感数据质量的影响有了更清晰的认识。书中对于高光谱遥感在矿产资源勘查、土壤类型识别以及水体质量监测等方面的应用，也让我大开眼界。作者详细介绍了高光谱数据独特的连续光谱信息如何帮助识别地物的细微差别，并提供了基于光谱特征提取和分类的实用方法。这些内容为我在特定研究领域寻找更精确的地表信息提供了重要的理论依据和技术支持。此外，本书在讨论遥感与GIS（地理信息系统）的结合时，也展现了其前瞻性。作者阐述了如何将遥感提取的地表信息无缝集成到GIS平台中，进行空间分析和可视化，从而更有效地支持决策制定，这让我看到了跨学科合作的巨大价值。

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这本书为我呈现了一场关于如何从纷繁复杂的遥感数据中提炼出关于陆地表面的精确信息的盛宴。它如同一面棱镜，将遥感技术的光芒折射到陆地表面的每一个角落，让我得以窥见其内在的规律。我对书中关于遥感数据在农业生产和管理中的应用，尤其是精准农业方面的论述，给予了高度评价。作者详细介绍了如何利用遥感技术监测作物长势、估算土壤肥力、识别病虫害、预测产量，并基于这些信息制定个性化的农事管理方案。例如，他阐述了如何利用多光谱遥感数据计算作物长势指数，以及如何通过土壤水分遥感监测来指导灌溉决策。这些应用不仅能够提高农业生产效率，降低生产成本，还能在一定程度上实现农业的可持续发展。书中还涉及了遥感技术在林业资源监测与管理中的应用，如森林蓄积量估算、森林采伐监测、森林病虫害预警等。这些内容为我理解和保护珍贵的森林资源提供了重要的技术手段。这本书的价值在于，它不仅传授了技术，更传递了一种用科学、用数据说话的研究方法论。

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这本书不仅仅是关于遥感技术本身，更是一次关于如何通过量化手段深入理解陆地表面过程的系统性学习。它以一种前所未有的视角，挑战了我对传统遥感认知的局限。我对书中关于陆地表面能量平衡的遥感估算章节印象深刻。作者详细介绍了如何利用地表温度、植被指数、大气辐射等遥感产品，结合能量平衡方程，来估算地表净辐射、感热通量、潜热通量等关键能量分量。这些能量分量对于理解地表水分循环、动植物生长以及气候变化具有至关重要的意义。书中通过对不同下垫面（如森林、农田、城市等）的案例分析，展示了能量平衡遥感估算在不同场景下的应用和挑战，这让我对地表能量交换的复杂性有了更直观的认识。此外，本书对于遥感数据在水文循环研究中的应用也进行了深入的探讨，包括河流流量、湖泊水位、冰川融水等参数的遥感监测。作者详细介绍了不同遥感手段（如多普勒测速雷达、卫星测高、重力卫星等）如何用于估算这些水文参数，以及这些数据在水资源管理和防灾减灾中的重要作用。书中对数据的融合和分析方法进行了细致的阐述，这让我看到了遥感技术在解决全球性水资源挑战方面的巨大潜力。

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这本书以一种令人耳目一新的方式，将遥感技术与陆地表面过程的量化研究有机地结合起来。我此前对遥感知识的了解多停留在定性分析的层面，而这本书则彻底颠覆了我的认知。它着重强调了“量化”的重要性，通过严谨的数学模型和物理原理，揭示了如何从遥感数据中提取出具有实际意义的物理量和生物量。例如，在关于地表温度遥感反演的部分，作者详细介绍了普朗克定律、发射率的估算以及大气校正的方法，并提供了一系列实际应用案例，比如利用地表温度监测城市热岛效应、分析农业灌溉效率以及研究地质活动。这些内容不仅刷新了我对地表温度这一关键参数的理解，更让我看到了遥感技术在解决现实问题中的巨大潜力。书中对于数据融合的论述也极其精彩，它阐释了如何将不同来源、不同类型的遥感数据（如光学、热红外、微波）进行有效整合，以克服单一数据源的局限性，从而获得更全面、更准确的地表信息。作者在介绍数据融合算法时，不仅提供了理论框架，还给出了具体的实现思路和注意事项，这对于希望进行多源数据交叉验证和信息增强的研究者来说，无疑是宝贵的指导。此外，本书在讨论遥感应用时，也展现了其广阔的视野，涵盖了从水文、气象到农业、林业，再到地质、生态等多个领域，充分展示了量化遥感在多学科交叉研究中的核心地位。它让我深刻体会到，每一次卫星成像背后，都蕴含着丰富的、可供挖掘的量化信息，而这本书正是开启这些信息宝库的金钥匙。

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这本书以一种极其系统的方式，将遥感技术与陆地表面过程的量化研究紧密联系在一起，为我提供了一个全新的研究视角。它不仅仅是传授知识，更是激发思考。我尤其欣赏书中对于遥感数据产品（如地表反射率、地表温度、植被指数等）的生产、质量控制和不确定性分析的详细介绍。作者解释了这些数据产品是如何从原始的遥感信号经过一系列复杂的处理步骤得出的，以及在生产过程中可能引入的误差来源。同时，他还介绍了一些常用的不确定性量化方法，这对于理解遥感数据的可靠性以及在下游应用中如何正确使用这些数据至关重要。书中还涉及了遥感数据与模型耦合的策略，例如如何将遥感数据同化到陆地表面模型中，以提高模型的模拟精度和预测能力。这种模型与数据的协同工作方式，让我看到了遥感技术在提升地球系统科学研究水平方面的巨大潜力。它让我明白，遥感数据不仅是“数据”，更是“信息”和“知识”的载体，而如何有效地提取和利用这些信息，是科学研究的关键。

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坦率地说，这本书的深度和广度让我感到既震撼又兴奋。它不仅仅是一本技术手册，更是一部关于如何科学地“看见”和“理解”我们脚下的土地的百科全书。作者以其深厚的学术功底和清晰的逻辑思维，将复杂的遥感原理和量化分析方法娓娓道来，让我受益匪浅。我特别欣赏书中对于各种地表参数反演模型背后物理机制的深入剖析。例如，在讨论土壤水分遥感反演时，作者不仅介绍了基于微波辐射和散射机理的模型，还详细阐述了光学遥感在估算土壤可见光和近红外反射率方面的应用，并分析了如何结合气象数据和土壤物理性质进行协同反演。这种多角度、多方法的介绍，让我对土壤水分这一重要水文参数的遥感监测有了更全面、更深刻的认识。书中对遥感数据质量评估和不确定性分析的讨论也同样引人入胜，作者强调了理解数据误差来源和量化不确定性的重要性，并介绍了一系列常用的评估指标和方法，这对于确保遥感研究的科学性和可靠性至关重要。此外，本书在探讨遥感技术在地表过程研究中的应用时，也展现了其前瞻性和创新性。作者不仅介绍了传统的应用领域，还对时下热门的研究方向，如“数字地球”、“智慧城市”等，以及遥感技术在其中的关键作用进行了前瞻性的展望，这让我对接下来的学习和研究方向有了更清晰的规划。

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这本书以其严谨的科学态度和对细节的极致追求，为我打开了通往量化遥感世界的大门。在我看来，它是一部将理论与实践完美结合的典范之作。书中对于不同遥感传感器（如Landsat、Sentinel、MODIS等）的特性及其在陆地表面研究中的适用性的介绍，为我提供了宝贵的参考信息。作者详细对比了这些传感器在空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率以及辐射分辨率等方面的差异，并结合具体的应用场景，分析了选择合适传感器的重要性。例如，在监测区域性地表覆盖变化时，如何权衡高空间分辨率但覆盖范围小的传感器与低空间分辨率但覆盖范围大的传感器的优劣，作者通过实例进行了生动的阐释。我对书中关于植被生物物理参数（如叶面积指数、叶片水分含量、叶绿素含量等）遥感反演的章节尤为着迷。作者不仅介绍了各种基于物理模型和经验模型的反演方法，还深入探讨了如何利用叶片光谱和冠层光谱的特性来估算这些参数，并且通过对不同植被类型的案例分析，展示了这些参数在生态学和农业科学研究中的重要应用。更让我惊喜的是，书中还涉及到了一些高级的遥感应用技术，如时间序列分析、机器学习在遥感数据挖掘中的应用等，这些内容极大地拓展了我对遥感技术潜力的认知。它让我明白，量化遥感不仅仅是简单的参数计算，更是对地表过程进行精细化、系统化理解的有力工具。

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