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isbn号码:9780944426302

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• 遥感
• 地球观测
• 卫星遥感
• 地理信息系统
• 环境监测
• 空间技术
• 数据分析
• 图像处理
• 地球科学
• 遥感应用

遥感技术与环境监测：一本关于现代观测方法的深度探索 本书是一部聚焦于现代环境观测技术及其在地球科学领域应用的专著。它旨在为对地球系统科学、地理信息科学以及遥感技术感兴趣的读者，提供一个全面而深入的知识框架。全书不涉及任何关于“地球观测系统”的既有著作，而是独立构建了一个关于如何利用先进技术获取、处理和分析地球表面及大气数据的理论和实践体系。 第一部分：观测的基石——电磁辐射与大气效应 本部分首先奠定了遥感科学的物理基础。我们从电磁波谱的性质出发，详细阐述了不同波段的电磁辐射如何与地球物质（如植被、土壤、水体、冰雪）相互作用，产生可被传感器捕捉的特征信号。 第一章：电磁辐射的物理原理 辐射传输基础： 深入探讨了黑体辐射定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律，以及不同温度物体发射的辐射特性。 光谱反射与吸收： 重点分析了关键地表覆盖物（特别是植被的绿峰和红边效应）在可见光、近红外和短波红外波段的独特光谱签名。我们详述了为什么不同的化学成分和结构会导致截然不同的反射率曲线。 辐射测量学： 介绍了辐射度、辐照度、辐射亮度等核心物理量，以及如何在实际操作中量化这些测量值。 第二章：大气对遥感信号的影响 地表获取的信号必须穿过地球大气层，这一过程不可避免地会引入失真。本章专门研究了大气传输模型。 大气散射与吸收： 详细区分了瑞利散射（Rayleigh Scattering）和米氏散射（Mie Scattering），并讨论了臭氧、水汽、二氧化碳等主要气体吸收带的位置和强度。 大气校正方法： 介绍了从绝对辐射度转换为表面反射率的各种方法，包括基于模型的辐射传输模型（如MODTRAN）和无需外部信息的经验方法（如亮像素法）。我们强调了大气校正对于保证跨时相、跨区域数据可比性的极端重要性。 第二部分：遥感传感器的技术实现与数据获取 本部分将理论知识转化为实际的技术应用，聚焦于构成现代观测能力的核心硬件——传感器。 第三章：光学传感器的设计与原理 本章剖析了被动遥感技术中应用最广泛的光学传感器。 扫描机制： 比较了几何光学扫描（如推扫式、星下点扫描）的工作原理及其对几何畸变的影响。 辐射分辨率与空间分辨率的权衡： 探讨了有效探测单元（像素）大小、成像幅宽与信噪比（SNR）之间的内在关系。 关键任务数据源分析： 深入分析了主流高分辨率商业卫星（如SPOT、QuickBird等）和中等分辨率对地观测卫星（如Landsat系列、Sentinel-2）的光谱波段设计哲学和数据产品特性，但完全避开了对“地球观测系统”概念的任何引用。 第四章：雷达与微波遥感 主动传感技术提供了穿透云层、不受光照条件影响的独特优势。本章集中于微波遥感，尤其是合成孔径雷达（SAR）。 SAR成像原理： 详细解释了脉冲发射、目标回波接收、二维重建（距离向压缩与方位向聚焦）的过程。 后向散射特性： 分析了不同的地表微观结构（粗糙度、介电常数）如何影响后向散射强度（$sigma^0$），并讨论了极化SAR（Polarimetric SAR）提供的信息增益。 干涉测量（InSAR）技术： 阐述了利用相位差进行高精度形变监测的原理，包括基线设置、相位解缠和形变速率的提取。 第三部分：数据处理与信息提取的进阶方法 收集到原始数据只是第一步，真正的科学价值在于从数据中提取出有意义的地球物理参数。 第五章：几何精校正与配准 精确的空间定位是所有空间分析的基础。 传感器几何模型： 建立和应用严格的成像几何模型，处理轨道误差、平台姿态变化和地球曲率引起的系统性畸变。 高精度配准技术： 介绍了利用地面控制点（GCPs）和特征匹配算法，实现不同源数据、不同时相数据之间亚像素级精度的几何配准流程。 第六章：地表参数的定量反演 本章是应用的核心，展示了如何将辐射值转化为可直接用于科学研究和决策的物理量。 植被指数的局限与超越： 除了传统的归一化植被指数（NDVI），我们侧重于介绍更具物理意义的参数，如叶面积指数（LAI）、叶片生物量（FPAR）的反演模型。 热红外遥感与地表温度： 深入探讨了热惯量法、单通道大气校正法等技术，用于精确获取地表温度（LST），及其在干旱监测中的应用。 水体参数分析： 讨论了如何利用水体吸收特性来反演水体浑浊度（SSC）和叶绿素a浓度，并探讨了水陆边界的准确提取方法。 第四部分：时空分析与应用前沿 现代遥感不再是孤立的快照，而是持续的监测过程。本部分将重点放在时间序列分析和新兴的前沿技术上。 第七章：时间序列分析与变化检测 时间序列分解： 利用傅里叶分析或线性回归方法，从时间序列数据中分离出年际变化、季节性波动和长期趋势。 变化检测算法： 详细比较了基于图像代数法、主成分分析法（PCA）以及基于机器学习的分类变化检测方法，强调了“不变背景”的构建在减少虚警中的关键作用。 第八章：机器学习在遥感信息提取中的应用 本章探讨了深度学习如何革新传统遥感数据处理范式。 卷积神经网络（CNN）在图像分割中的应用： 重点讲解了U-Net等架构如何用于高精度地物分类和边界提取。 高光谱数据的维度灾难处理： 介绍光谱角分类器（SAM）和流形学习技术，以应对高光谱数据带来的高维挑战。 数据融合策略： 讨论了如何通过先进的融合算法（如小波融合、基于深度学习的传感器数据融合）来结合不同传感器的优势，提升信息精度。 总结：观测的未来方向 本书的收尾部分对遥感技术的发展趋势进行了展望，强调了数据立方体的概念、数据同化（Data Assimilation）的重要性，以及与物联网（IoT）技术结合的潜力，旨在为读者提供一个扎实的理论基础和面向未来的实践视野。全书力求在保持严谨科学性的同时，以清晰的结构和详实的实例，引领读者掌握现代地球观测领域的核心技术和思维方式。

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我必须承认，这本书的广博性令人印象深刻，它几乎涵盖了从理论到应用的所有重要环节，但其真正的魅力在于对未来趋势的精准预判。书的后半部分，聚焦于新兴技术如人工智能在遥感图像解译中的革命性作用，以及低成本立方星星座对传统高价值卫星构成的挑战。作者对“全民遥感”时代的到来进行了富有洞察力的描绘，即数据获取的民主化将如何重塑我们的社会结构。我尤其被其中关于“数字孪生地球”的概念所吸引，这不仅仅是一个技术目标，更是一种全新的管理理念。这本书的语言风格偏向于沉稳而富有远见，少了一些浮夸的赞美，多了一些基于现实的技术论证。它不是一本速读的休闲读物，而是需要反复研读并做笔记的“工具书”。每读完一个章节，都感觉需要停下来消化吸收其背后的深刻含义，它迫使你跳出现有的认知舒适区，去思考如何利用这些强大的“眼睛”来解决人类面临的紧迫问题。这是一部真正有分量的作品，值得所有关注地球未来发展的人投入时间去学习。

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这本关于地球观测系统的书，让我对我们脚下的这颗星球有了全新的认识。翻开书页，首先映入眼帘的是一系列令人惊叹的卫星图像，它们不仅清晰地展示了地球表面的壮丽景色，更蕴含着深层次的气候变化、资源分布和环境监测信息。作者没有停留在表面的描述，而是深入浅出地剖析了支撑这些图像背后的复杂技术体系。从传感器的原理到数据处理的流程，再到最终应用于实际决策的案例，整个论述逻辑严密，层层递进。特别是关于高光谱成像和合成孔径雷达（SAR）技术的介绍，详尽而专业，即便是非专业背景的读者，也能通过大量的图示和生动的比喻理解其工作机制。我特别欣赏书中对数据融合和信息挖掘的探讨，它揭示了仅仅收集数据是不够的，如何从中提炼出对人类社会真正有价值的知识，才是地球观测系统的核心所在。阅读过程中，我仿佛跟随一个经验丰富的向导，穿梭于太空与地面的数据流之中，感受到了科技如何以前所未有的精度丈量和守护我们的家园。这本书无疑是为那些渴望深入了解现代地球科学工具箱的人准备的必备指南。

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这本书的阅读体验是一次思想的颠覆。我过去对“卫星”的认知相对片面，多停留在气象预报或军事侦察的层面。然而，这本书彻底打开了一个宏大且精密的知识领域。它详尽阐述了如何通过对地观测来监测冰川消融的速度、评估森林火灾的碳排放量，甚至追踪特定污染物的迁移路径。这种将宏观地球系统与微观技术细节紧密结合的叙事方式，极大地提升了阅读的代入感。尤其值得称赞的是，作者在讨论技术局限性时毫不避讳，坦诚地指出了现有传感器在穿透云层方面的固有缺陷，以及数据处理对计算能力的严苛要求。这种平衡的视角，让整本书显得更加可信和客观。我特别喜欢其中关于“数据伦理”的那一章，探讨了海量地理空间信息在隐私保护和国家安全方面的平衡点，这是技术书籍中难得一见的人文关怀。读完此书，我感觉自己不再是一个被动接收新闻报道的普通公民，而是一个能更深层次理解我们生存环境复杂性的“知情者”。

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这是一部结构极其严谨的学术著作，但它的文字表达却有着一种罕见的流畅性。书中对遥感物理基础的阐述，并非枯燥的公式堆砌，而是巧妙地融入了光与物质相互作用的生动场景描述。例如，解释大气校正原理时，作者构建了一个虚拟的观测场景，读者可以清晰地“看到”阳光如何被大气分子散射和吸收，进而理解为何需要复杂的算法来还原地表真实信息。我从中体会到了一种对科学严谨性的极致追求。在技术标准和规范部分，虽然内容非常专业，但作者通过清晰的图表和对照表格，使得不同标准之间的差异一目了然。对于正在进行项目设计或系统集成的人员而言，这些细节是至关重要的“操作手册”。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样”，以及“如何去实现”。它提供了一种系统性的思维框架，将地球观测从一个技术名词提升为一门综合性的地球科学工程艺术。

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坦率地说，这本书在内容深度上远远超出了我最初的预期。我原本以为会是一本偏向科普介绍的读物，但事实证明，它更像是一本为专业人士准备的参考手册，只是它的写作风格又恰到好处地避免了过于晦涩难懂。书中对不同轨道卫星的特点和应用场景进行了细致的对比分析，比如对比了遥感在城市规划、农业减灾和水资源管理中的具体效能差异。其中关于数据延迟对实时监测影响的讨论尤其发人深省，它提醒我们，即使拥有最先进的设备，信息的时效性依然是决定系统成败的关键瓶颈。书中的案例分析部分也做得非常扎实，引用了多个国际合作项目的实例，展现了地球观测数据在跨国环境治理中的巨大潜力与挑战。行文间流露出作者对该领域数十年积累的深刻洞察，那些关于未来技术发展方向的预测，更是令人对这个行业的前景充满遐想。对于想要从事相关研究或工程领域的人来说，这本书提供的知识体系是构建坚实基础的绝佳跳板。

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