湖泊水环境遥感 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:536

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出版时间:2010-9

价格:148.00元

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isbn号码:9787030287762

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• 遥感
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• 湖沼学

湖泊水环境遥感：挑战、机遇与未来展望 图书简介 本书旨在全面梳理和深入探讨湖泊水环境遥感领域的最新进展、核心理论、关键技术以及未来发展趋势。 湖泊作为淡水资源的重要载体，其水环境质量直接关系到区域生态安全与可持续发展。传统的地面监测手段在空间覆盖度和时序连续性上存在天然局限，而遥感技术以其大范围、高效率、多参数的监测优势，正日益成为理解和管理湖泊水环境不可或缺的工具。 本书并非专注于某一特定湖泊或单一技术，而是构建了一个宏大且细致的知识体系框架，涵盖了从基础原理到前沿应用的各个环节。 --- 第一部分：理论基石与遥感原理 本部分聚焦于支撑湖泊水环境遥感研究的物理学基础和传感器技术。 1. 湖水光学特性与辐射传输模型： 深入剖析了水体自身的固有光学特性（如吸收、后向散射）与水体中悬浮物（如泥沙、藻类、溶解性有机物）之间的复杂关系。详细介绍了大气校正的理论模型，特别针对湖泊水面复杂的背景（如浅水区的底质反射、水陆交界处的混合信号）进行修正的必要性和方法论。强调了水体遥感反射率的“指纹”效应，即不同水质参数如何通过特定的光谱信号被捕获。 2. 传感器技术与数据获取： 系统回顾了主流遥感平台——包括卫星、航空和无人机载传感器——在水环境监测中的应用潜力与局限。重点讨论了可见光/近红外（VNIR/SWIR）多光谱、高光谱成像（Hyperspectral Imaging）的原理及其对水华、叶绿素浓度的敏感性。此外，还探讨了热红外传感器在监测湖面温度、识别热污染源方面的作用，以及雷达遥感在获取水面粗糙度、提取水体边界信息上的独特价值。 3. 数据的时空分辨率与尺度效应： 分析了不同空间分辨率数据（从数百米到亚米级）在湖泊尺度（小型湖泊、中型水库、大型湖群）监测中的适用性。探讨了时间序列分析（Time Series Analysis）在捕捉湖泊季节性变化、突发污染事件以及长期趋势中的重要地位，并讨论了尺度效应（Scale Effect）如何影响参数反演的精度和模型的普适性。 --- 第二部分：关键水环境参数的反演与监测 本部分是本书的核心，系统阐述了利用遥感数据反演湖泊关键水环境要素的算法、模型与验证方法。 1. 浑浊度与悬浮物（Turbidity and Suspended Solids）： 详细介绍了基于单波段、双波段、三波段模型的浑浊度反演方法。着重分析了不同类型悬浮物（粘土、有机碎屑、浮游生物）对光谱特征的影响差异，并介绍了针对高浊度水体和浅水区底质影响的去卷积技术。讨论了如何利用时间序列数据构建水体透明度（Secchi Depth）的估算模型。 2. 富营养化与藻华监测（Eutrophication and Algal Blooms）： 系统梳理了叶绿素a（Chl-a）的反演算法，包括基于经验公式、半解析模型和机器学习方法的对比。重点探讨了藻华事件的识别、扩散范围的实时提取技术。内容涉及蓝藻水华的特征光谱识别，以及如何利用生物物理模型（如光合作用效率）来评估藻华的生物量和潜在毒性风险。 3. 水体生化组分识别： 深入研究了溶解性有机物（CDOM）、颗粒有机碳（POC）等重要生化指标的光谱特征。通过高光谱数据，探讨了区分不同来源（陆源输入或内源产生）有机物的方法。同时，也涉及了对水色特征参数（如水体固有光学性质）的反演与应用。 4. 水体边界与形态变化监测： 侧重于利用高空间分辨率影像，结合先进的图像处理技术（如面向对象的分类），精确提取湖泊岸线、水域面积、湿地植被边界。讨论了这些信息在评估湖泊萎缩、扩张以及水资源承载力变化中的作用。 --- 第三部分：高级应用、挑战与未来技术 本部分着眼于前沿研究方向、实际工程应用中遇到的瓶颈，以及遥感技术未来的发展前景。 1. 湖泊水质模型与数据融合： 探讨了如何将遥感反演的参数作为水动力模型、水质扩散模型的驱动因子或初始条件，实现从“描述”到“预测”的跨越。重点介绍了多源数据融合技术（如将遥感数据与实测数据、气象数据、地形数据结合），以提高模型精度和泛化能力。 2. 机器学习与深度学习在水质反演中的应用： 系统介绍了传统统计模型（如多元线性回归）向先进的非线性模型（如支持向量机、随机森林、卷积神经网络CNN）的演进过程。重点分析了深度学习模型如何有效学习复杂的光谱-环境关系，尤其是在处理复杂水体（如多组分混合水体）时展现出的优势。同时，也指出了训练数据依赖性强、模型可解释性较弱等挑战。 3. 关键挑战与不确定性分析： 坦诚地讨论了当前湖泊遥感面临的固有挑战，包括：大气校正残余误差、水体组分间的强烈耦合效应（如高藻与高悬浮物的混淆）、传感器亮温反演在小尺度湖泊上的局限性、以及缺乏大范围、高质量的同步地面验证数据。强调了不确定性量化在确保遥感产品可靠性中的重要性。 4. 新兴技术与应用展望： 展望了未来湖泊水环境遥感的发展方向，包括：高光谱传感器在识别微量污染物质（如特定藻毒素）上的潜力、立方星（CubeSat）星座带来的高频次监测能力、以及无人机低空遥感在应急响应和精细化监测中的快速部署能力。同时，探讨了利用人工智能和云计算平台进行大规模、自动化水环境信息提取和服务的可能性。 --- 本书特点： 本书兼具理论深度和应用广度，内容组织逻辑清晰，由基础光学原理逐步深入到复杂模型的构建与前沿技术的探索，为从事水资源管理、环境科学、地理信息科学、以及水利工程领域的科研人员、工程师和研究生提供了一部系统、前沿的参考著作。它不仅阐述了“如何做”，更深入探讨了“为什么这样做”以及“未来可以怎样做得更好”。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，仿佛就能感受到书中蕴含的知识的厚重感。我是在一家老牌书店的角落里偶然发现它的，当时就被那种低调的专业气息所吸引。翻开扉页，纸张的质感也相当出色，墨迹清晰，排版疏朗有致，即便是初次接触这类专业书籍，阅读起来也不会感到压抑。作者的序言部分，简练而有力地阐述了该领域研究的时代背景与未来潜力，这为接下来的深入阅读打下了很好的铺垫。我特别欣赏它在细节处理上的用心，比如书中配图的清晰度和图例的详尽性，这对于理解复杂的遥感数据处理流程至关重要。整体而言，这本书从外在到内在都散发着一种严谨的学术气质，让人有信心投入时间去研读其中的奥秘。它绝不仅仅是一本工具书，更像是一份精心打磨的知识馈赠。

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坦白说，我带着一种近乎挑剔的眼光来审视这本著作的理论深度。在导论部分，作者对现有遥感技术在水环境监测中的局限性进行了深刻剖析，这一点我非常赞同。他没有停留在对高新技术的一味追捧，而是尖锐地指出了数据反演模型中常见的误差来源和不确定性分析的不足。后续章节中，对于光学传感器数据的辐射校正和大气校正的数学推导过程，展现了作者扎实的物理基础和严密的逻辑思维。我惊喜地发现，书中对一些前沿的机器学习算法如何融入遥感反演模型进行了非常细致的探讨，这远超出了我之前阅读的同类书籍的广度和深度。这种结合了传统物理模型与现代计算方法的叙事方式，使得全书的理论体系既有根有基，又不失创新活力。对于希望从“知道是什么”跃升到“理解为什么”的读者来说，这本书提供了极佳的阶梯。

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阅读体验是检验一本好书的试金石，而这本书的行文风格则像是一位经验丰富、循循善诱的导师在耳边低语。作者的叙述口吻非常平易近人，即便是面对那些晦涩难懂的参数化方程，他也能用生动的比喻或简洁的类比将其阐释清楚，让人茅塞顿开。书中穿插了大量的历史回顾和案例分析，这些小故事不仅丰富了内容，更重要的是，它们帮助读者理解了某些技术或理论是如何在历史的迭代中被逐步完善和确立的，极大地增强了阅读的代入感和趣味性。不同于那些冷冰冰的教科书，这本书似乎在努力搭建一座连接理论与实践、过去与未来的桥梁。我甚至觉得，这本书的节奏把握得很好，张弛有度，让人在紧张的学习过程中也能享受到知识带来的愉悦。

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从宏观视角来看，这本书的视野非常开阔，它不仅仅局限于单一技术或某一区域的案例研究，而是将水环境遥感置于整个地球环境监测的大背景下进行审视。书中深入探讨了跨学科合作的重要性，比如如何结合水文模型、生态学指标来提升遥感反演结果的生态学意义。更令人印象深刻的是，作者对未来技术趋势的预判相当精准和审慎，他探讨了高光谱遥感、无人机载传感器以及未来低轨卫星星座可能带来的变革，同时保持了一种批判性的思考，没有盲目乐观。这种对行业未来走向的深刻洞察，使得这本书的价值超越了时效性，成为了一部具有前瞻性的参考典籍。它不仅解答了我们“现在能做什么”，更重要的是引导我们思考“未来我们应该如何做”。

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我最近在做一项关于特定水域富营养化程度的课题研究，急需一本能够提供实际操作指导的参考书。这本书在这方面的表现可以说是超乎预期。它专门辟出了一整个章节，详尽地介绍了从卫星数据获取、预处理到最终生成水质参数图谱的全套流程。书中给出的每一步操作都有对应的软件截图和参数设置说明，详尽到连初学者都能依葫芦画瓢地进行尝试。我尤其欣赏它对“实地验证”（Ground Truthing）环节的重视，作者反复强调了野外采样数据质量对遥感结果可靠性的决定性影响。跟随书中的案例进行模拟操作时，我发现自己之前遇到的很多数据处理瓶颈，如云雾遮挡和地物混合像元问题，都在书中找到了行之有效的解决方案。这本书的实用性，使得它迅速从书架上的摆设，变成了我案头上随时翻阅的“工作手册”。

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