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遙感技術導論 版權信息
- ISBN:9787030125002
- 條形碼:9787030125002 ; 978-7-03-012500-2
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
遙感技術導論 內容簡介
本書以遙感信息的獲取、傳輸、記錄、處理和分析應用為紐帶,系統闡述了遙感技術的基本理論、方法和應用技術,重點論述了遙感技術的理論基礎,圖像獲取的原理與方法,不同成像方式的影像特點和本質差異;遙感信息資料的分析、處理技術和解譯方法;概括介紹了遙感在農業、林業、地球科學、資源與環境中的應用情況,特別是結合遙感技術的近期新發展和研究成果,對高光譜遙感、合成孔徑雷達、多角度遙感和多源遙感信息復合,以及地理住處系統和3S集成都有專門論述。主要內容包括:遙感的基本概念,電磁輻射與物體的波譜特性,彩色基本原理,遙感技術構成體系,成像原理與方法,遙感圖像基本特征,分析處理方法與解譯技術,遙感在地球科學、水土資源、環境監測、農業和林業等領域的應用,同時簡要介紹了地理信息系統的概念、空間數據和結構,系統建立,以及3S集成與應用等新成果。
遙感技術導論 目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 遙感的基本概念 1
1.1.1 遙感概述 1
1.1.2 遙感技術系統 2
1.1.3 遙感的分類 3
1.2 遙感技術的形成與發展 5
1.2.1 遙感發展歷史 5
1.2.2 中國遙感技術發展概況 7
1.2.3 遙感技術發展趨勢 7
1.3 遙感技術應用簡介 8
1.3.1 在軍事方面的應用 8
1.3.2 在地學方面的應用 8
1.3.3 在環境方面的應用 9
1.3.4 在測繪方面的應用 10
1.3.5 在農林方面的應用 10
第2章 電磁輻射及物體的波譜特性 12
2.1 電磁輻射 12
2.1.1 電磁輻射的本質 12
2.1.2 電磁波譜 14
2.1.3 電磁輻射的基本性質 18
2.2 電磁輻射與物體的相互作用 21
2.2.1 電磁輻射的反射 22
2.2.2 電磁輻射的發射 23
2.2.3 物體的波譜特性 29
2.3 電磁輻射的大氣傳輸 35
2.3.1 地球大氣概況 36
2.3.2 大氣傳輸特性 37
2.3.3 大氣透射和大氣窗口 40
第3章 彩色基本原理 42
3.1 光與色覺 42
3.1.1 可見光與色彩 42
3.1.2 視覺 45
3.1.3 顏色視覺 47
3.2 顏色的光學合成 49
3.2.1 顏色合成的基本原理 49
3.2.2 顏色匹配方程 50
3.2.3 顏色光學合成的方法 52
3.3 顏色的表示與度量方法 54
3.3.1 孟塞爾顏色系統 54
3.3.2 CIE標準色度學系統 57
第4章 遙感技術系統 63
4.1 遙感平臺 63
4.1.1 地面平臺 63
4.1.2 航空平臺 64
4.1.3 航天平臺 65
4.2 遙感傳感器 67
4.2.1 傳感器組成 67
4.2.2 傳感器的分類 70
4.2.3 傳感器的性能 71
4.3 遙感數據的接收記錄與處理系統 74
4.3.1 地面接收站 74
4.3.2 遙感數據處理中心 75
4.3.3 遙感基礎研究與應用中心 76
第5章 攝影成像 78
5.1 攝影成像過程及基本原理 78
5.1.1 攝影成像過程 78
5.1.2 攝影機成像原理 79
5.1.3 感光片工作原理 81
5.2 感光片的基本特性 84
5.2.1 感光片的主要性質 84
5.2.2 感色性和膠片分類 89
5.2.3 分辨力和清晰度 89
5.3 多波段攝影 90
5.3.1 濾光鏡 90
5.3.2 分波段攝影 91
5.3.3 彩色攝影 91
5.3.4 假彩色攝影與影像獲取 97
第6章 掃描成像 100
6.1 掃描探測器工作原理 100
6.1.1 探測器主要性能參數 100
6.1.2 半導體導電機理 102
6.1.3 掃描探測器的工作原理 104
6.2 電子掃描成像 106
6.2.1 電視攝像機基本構造 106
6.2.2 電子掃描成像過程 107
6.3 光學機械掃描成像 108
6.3.1 光機掃描儀的結構組成 108
6.3.2 光機掃描儀的成像過程 111
6.4 固體自掃描成像 114
6.4.1 CCD的基本結構與工作原理 114
6.4.2 CCD成像原理 115
6.4.3 CCD探測器類型 116
第7章 航攝像片及其航測知識 118
7.1 航空攝影及其資料 118
7.1.1 航空攝影 118
7.1.2 航空攝影資料 122
7.2 航攝像片的幾何特征 124
7.2.1 投影性質 124
7.2.2 航攝像片的特征點線 126
7.2.3 航攝像片的像點位移 128
7.2.4 航攝像片的方向偏差 132
7.2.5 航攝像片的比例尺 133
7.3 航攝像片的立體觀測與糾正轉繪 136
7.3.1 航攝像片的立體觀察 136
7.3.2 航攝像片的立體量測 139
7.3.3 航攝像片的糾正與轉繪 142
第8章 衛星遙感及其影像 148
8.1 衛星遙感技術系統簡介 148
8.1.1 遙感測試系統 149
8.1.2 星載系統 149
8.1.3 地面控制處理系統 151
8.2 Landsat衛星及其影像 153
8.2.1 Landsat的運行特征 154
8.2.2 Landsat圖像的空間信息 157
8.2.3 Landsat圖像的光譜特性 162
8.3 SPOT衛星及其影像 165
8.3.1 SPOT的軌道特征 165
8.3.2 SPOT的成像方式 167
8.3.3 SPOT的影像特征 168
8.4 CBERS衛星及其影像 171
8.4.1 CBERS的遙感系統 171
8.4.2 CBERS的傳感器 172
8.4.3 CBERS衛星圖像的特點 173
8.5 氣象衛星 174
8.5.1 靜止軌道氣象衛星 175
8.5.2 極地軌道氣象衛星 178
8.5.3 中國氣象衛星 180
第9章 遙感圖像的分析解譯 187
9.1 遙感圖像的解譯原理 187
9.2 遙感資料概述 188
9.2.1 遙感資料的種類 188
9.2.2 遙感影像的一般性質 194
9.2.3 數字圖像的性質與特點 197
9.3 遙感影像的解譯標志 201
9.3.1 直接解譯標志 201
9.3.2 間接解譯標志 205
9.3.3 解譯標志的可變性 205
9.4 遙感圖像的目視解譯方法 206
9.4.1 遙感資料的選擇及影像處理 206
9.4.2 目視解譯的原則和方法 207
9.4.3 目視解譯的程序 209
第10章 遙感數字圖像處理 211
10.1 數字圖像處理系統概述 211
10.1.1 遙感數字圖像處理的特點 211
10.1.2 遙感數字圖像處理過程 213
10.1.3 遙感數字圖像處理設備系統 214
10.2 遙感圖像復原 215
10.2.1 遙感圖像退化 215
10.2.2 遙感圖像的幾何校正 216
10.2.3 遙感圖像的輻射校正 218
10.3 遙感圖像增強 219
10.3.1 反差增強與密度分割 219
10.3.2 多光譜圖像增強處理 224
10.3.3 圖像濾波處理 230
10.4 遙感圖像分類 235
10.4.1 數字圖像分類基本原理 235
10.4.2 監督分類 237
10.4.3 非監督分類 240
10.4.4 數字圖像分類新技術 241
10.5 遙感信息復合 244
10.5.1 多時相遙感圖像復合 245
10.5.2 不同傳感器遙感圖像復合 246
10.5.3 遙感數據與地理數據的復合 248
第11章 遙感技術在地學方面的應用 250
11.1 遙感影像的地貌解譯 250
11.1.1 遙感影像地貌解譯的標志 250
11.1.2 遙感影像地貌類型的解譯 252
11.2 遙感影像的地質解譯 258
11.2.1 巖性的識別 258
11.2.2 地質構造的識別 263
11.2.3 構造運動的分析 266
11.2.4 遙感地質找礦 267
11.3 遙感影像的土壤解譯 268
11.3.1 土壤遙感解譯的基本理論與方法 268
11.3.2 土壤遙感解譯的標志 270
11.3.3 遙感影像土壤解譯的過程 272
11.4 遙感影像的土地資源解譯 273
11.4.1 土地覆蓋/利用遙感調查 273
11.4.2 土地資源遙感動態監測 276
11.4.3 土地資源的遙感標志及分析實例 277
第12章 遙感技術在農業方面的應用 282
12.1 農作物遙感估產 282
12.1.1 農作物遙感估產的理論與方法 282
12.1.2 估產實例 285
12.2 植物病蟲害遙感解譯 292
12.2.1 遙感病蟲害調查的原理 293
12.2.2 植物蟲害遙感監測 294
12.2.3 植物病害遙感監測 296
12.3 遙感影像草地資源解譯 298
12.3.1 草地資源遙感調查與監測 299
12.3.2 草地生物量估算 303
12.3.3 草地資源遙感監測 305
12.4 森林立地類型調查 306
12.4.1 立地遙感調查的可行性 306
12.4.2 立地類型的遙感分析與解譯 307
12.4.3 森林立地區域結構系統分析 310
第13章 遙感技術在環境科學中的應用 313
13.1 大氣環境遙感監測 314
13.1.1 大氣環境遙感監測項目與方法 314
13.1.2 城市熱島效應監測 316
13.2 水環境遙感監測 318
13.2.1 水體遙感 318
13.2.2 水污染遙感監測 320
13.2.3 遙感技術用于防汛救災 322
13.3 城市污染的遙感監測 325
13.3.1 污染植物的波譜特性 325
13.3.2 污染植物的遙感解譯 327
13.3.3 城市污染的遙感定量分析 328
13.4 土壤侵蝕遙感定量分析 329
13.4.1 土壤侵蝕的遙感解譯 329
13.4.2 土壤侵蝕遙感定量分析 330
13.4.3 土壤侵蝕遙感解譯實例 331
第14章 高光譜遙感與微波遙感 332
14.1 高光譜遙感 332
14.1.1 高光譜遙感的基本概念 332
14.1.2 高光譜遙感的應用 333
14.1.3 高光譜遙感的發展前景 336
14.2 多角度遙感 338
14.2.1 雙向反射概念 338
14.2.2 雙向反射模型 339
14.2.3 雙向反射模型反演方法 341
14.3 微波遙感 342
14.3.1 微波遙感概述 342
14.3.2 微波遙感特性 342
14.3.3 微波傳感器及其分類 345
14.3.4 側視雷達及其圖像 348
第15章 地理信息系統與3S技術 358
15.1 地理信息系統概述 358
15.1.1 地理信息系統基本概念 358
15.1.2 地理信息系統的構成 360
15.1.3 地理信息系統基本功能 363
15.2 空間數據及其結構 366
15.2.1 數據采集 366
15.2.2 空間數據的編輯與處理 369
15.2.3 數據質量及其控制 370
15.2.4 空間數據結構與編碼 373
15.2.5 空間實體的關系表達與數據模型 377
15.3 地理信息系統設計與建設 379
15.3.1 系統設計建設指導思想 379
15.3.2 系統設計與建立過程
遙感技術導論 節選
第1章 緒論 遙感技術是近年來蓬勃發展起來的一門綜合性的空間信息科學。它的功能和價值引起了許多學科和部門的重視,特別在資源勘測、環境管理、全球變化、動態監測等方面,顯示了無與倫比的優越性,獲得愈來愈廣泛的應用,是地球科學和資源環境學科開展研究的基本技術,并成為信息科學的主要組成部分。 1.遙感概念 1.1 遙感的基本概念 1.1.1 遙感概述 遙感的英文是remote sensing,意即遙遠的感知,在日本叫遠隔探知或遠隔探查。其科學含義一般理解為:在遙遠的地方,感測目標物的信息,通過對信息的分析研究,確定目標物的屬性及目標物之間的關系。也就是說:不與目標物接觸,憑借其發出的某些信息識別目標。所以有人將遙感技術作為一種偵察技術。 根據遙感的這一概念,人和動物都具有一定的遙感本領。例如,人的眼睛識別物體的過程就是一種遙感過程,它是靠物體的色調、亮度,以及物體的形狀、大小等信息,來判定物體的屬性。蝙蝠能發射超聲波,并用接收到的回波來判斷障礙物的距離、方位和屬性。現代遙感技術就是模仿自然界中的遙感現象和過程而產生的。 目前,對遙感比較一致的定義是:在遠離被測物體或現象的位置上,使用一定的儀器設備,接收、記錄物體或現象反射或發射的電磁波信息,經過對信息的傳輸、加工處理及分析與解譯,對物體及現象的性質及其變化進行探測和識別的理論與技術。 2.遙感基本過程 現代遙感技術的基本過程是:在距目標物幾米至幾千公里的距離以外,以汽車、飛機和衛星等為觀測平臺,使用光學、電子學或電子光學等探測儀器,接收目標物反射、散射和發射來的電磁輻射能量,以圖像膠片或數字磁帶形式進行記錄;然后把這些信息傳送到地面接收站,接收站把這些遙感數據和膠片進一步加工成遙感資料產品;*后結合已知物體的波譜特征,從中提取有用信息,識別目標和確定目標物間的相互關系。因此說遙感是一個接收、傳送、處理和分析遙感信息,并*后識別目標的復雜技術過程。如圖1-1所示。 圖1-1遙感過程與技術系統 1.1.2 遙感技術系統 現代遙感技術系統一般由四部分組成:遙感平臺、傳感器、遙感數據接收與處理系統、遙感資料分析解譯系統,其中遙感平臺、傳感器和數據接收與處理系統是決定遙感技術應用成敗的三個主要技術因素,遙感分析應用工作者必須對它們有所了解和掌握。 1.遙感平臺(platform) 在遙感中搭載遙感儀器的工具稱為平臺或載體,它既是遙感儀器賴以工作的場所,又是遙感中“遙”字的具體表現。平臺的運行特征及其姿態穩定狀況直接影響遙感儀器的性能和遙感資料的質量。目前遙感平臺主要有飛機、火箭和衛星等。 2.傳感器(remote sensor) 在遙感中,收集、記錄和傳送遙感信息的裝置稱為傳感器,它是遙感的核心,“感”字的體現。目前應用的傳感器主要有:攝影機、攝像儀、掃描儀、雷達、光譜輻射計等。平臺和傳感器代表著遙感技術的水平。 3.遙感數據接收處理系統 為了接收從遙感平臺傳送來的圖像膠片和數字磁帶數據,必須建立地面接收站。地面接收站由地面數據接收和記錄系統(TRRS),圖像數據處理系統(IDPS)兩部分組成,地面數據接收和記錄系統的大型拋物天線,能夠接收遙感平臺發回的數據,這些數據是以電信號的形式傳來的,經檢波后,被記錄在視頻磁帶上。然后把這些視頻磁帶,數據磁帶或其他形式的圖像資料等,送往圖像數據處理機構。圖像處理機構的任務是將數據接收和記錄系統記錄在磁帶上的視頻圖像信息和數據,進行加工處理和貯存。*后根據用戶的要求,制成一定規格的圖像膠片和數據產品,作為商品提供給用戶。 4.分析解譯系統 用戶得到的遙感資料,是經過預處理的圖像膠片或數據,然后再根據各自的應用目的,對這些資料進行分析、研究、判斷解釋,從中提取有用信息,并將其翻譯成為我們所用的文字資料或圖件,這一工作稱為解譯飛目前,解譯已經形成一些規范的技術路線和方法。 (1)常規目視解譯技術。所謂常規目視解譯是指人們用手持放大鏡或立體鏡等簡單工具,憑借解譯人員的經驗,來識別目標物的性質和變化規律的方法。由于目視解譯所用的儀器設備簡單,在野外和室內都可進行。既能獲得一定的效果,還可驗證儀器方法的準確程度,所以它是一種*基本的解譯方法。但是,目視解譯既受解譯人員專業水平和經驗的影響,也受眼睛視覺功能的限制,并且速度慢,不夠精確。 (2)電子計算機解譯技術。電子計算機解譯是20世紀發展起來的一種解譯方法,它利用電子計算機對遙感影像數據進行分析處理,提取有用信息,進而對待判目標實行自動識別和分類。該技術既快速、客觀、準確,又能直接得到解譯結果,是遙感分析解譯的發展方向。 1.1.3 遙感的分類 自從遙感問世以來,由于其應用領域廣,涉及學科多,各界學者所站的立場不同,所以對遙感的提法很不統一,諸如航空與航天遙感,主動與被動遙感,紅外與多光譜遙感,農業、地質遙感等。迫其原因主要是各人對遙感分類所持根據不同。 1.根據遙感平臺的分類 遙感技術根據所使用的平臺不同,可分為三種: (1)地面遙感。平臺與地面接觸,對地面、地下或水下所進行的遙感和測試,常用平臺為汽車、船艦、三角架、塔等。地面遙感是遙感的基礎。 (2)航空遙感。平臺為飛機或氣球,是從空中對地面目標的遙感。它的特點是靈活性大,圖像清晰,分辨力高,并且歷史悠久,形成了較完整的理論和應用體系。它還可進行各種遙感試驗和校正工作。 (3)航天遙感。以衛星、火箭和航天飛機為平臺,從外層空間對地球目標物所進行的遙感。它是20世紀70年代發展起來的一種現代遙感技術。其特點是在數百公里的高度上對地觀測,系統收集地表及其周圍環境的各種信息,形成影像,便于宏觀地研究各種自然現象和規律:能對同一地區周期性地重復成像,發現和掌握自然界的動態變化和運動規律;能迅速地獲得所覆蓋地區的各種自然現象的*新資料;不受沙漠、冰雪、高山、海洋和國界等現象和條件的限制,對任何地區都能成像。 2.根據電磁波譜的分類 根據傳感器所接收的電磁波譜,遙感技術可分為五種: (1)可見光遙感。只收集與記錄目標物反射的可見光輻射能量,所用傳感器有攝影機、掃描儀、攝像儀等。 (2)紅外遙感。收集與記錄目標物發射或反射的紅外輻射能量,所用傳感器有攝影機、掃描儀等。 (3)微波遙感。收集與高錄目標物發射或反射的微波能量,所用傳感器有掃描儀、微波輻射計、霄達、高度計等。 (4)多光譜遙感。把目標物輻射來的電磁輻射分割成若干個窄的光譜帶,然后同步探測,同時得到一個目標物不同波段的多幅圖像。現在使用的多光譜遙感傳感器有多光譜攝影機、多光譜掃描儀和反束光導管攝像儀等。 (5)紫外遙感。收集與記錄目標物的紫外輻射能,目前還在探索階段。 3.根據電磁輯射能源的分類 根據傳感器所接收的能量來源,可把遙感技術分為主動和被動遙感兩種: (1)被動遙感。指不利用人工輻射源,而是直接接收與記錄目標物反射的太陽輻射或者目標物本身發射的熱輻射和微波遙感。其中目標物反射的電磁波來源不在目標物本身,而是太陽,所以也有人將這種遙感方式稱他動遙感。 (2)主動遙感。是指使用人工輻射源從平臺上先向目標發射電磁輻射,然后接收和記錄目標物反射或酣才回來的電磁波的遙感。如雷達、閃光攝影等屬此類。 4.根據應用目的的分類 根據用戶的具體應用情況,可將遙感分為地質遙感、農業遙感、林業遙感、水利遙感、環境遙感等。 5.根據遙感資料的顯示形式,獲得方式和波長范圍的分類 根據遙感資料的顯示形式,獲得方式和波長范圍等綜合指標,遙感技術可分成以下類型體系:圖像方式遙感和非圖像方式遙感。 (1)圖像方式遙感。圖像方式遙感是把目標物發射或反射的電磁波能量分布以圖像色調深淺來表示,如圖1-2所示。 (2)非圖像方式遙感。非圖像方式遙感是記錄目標物發射或反射的電磁輻射的各種物理參數,*后資料為數據或曲線圖,主要包括以下方式:光譜輻射計、散射計、高度計等。 圖1-2圖像方式遙感分類 1.2 遙感技術的形成與發展 1.2.1 遙感發展歷史 任何一門科學和技術的形成與發展,總是和時代的發展和要求相一致,不可能超越時代,遙感技術當然也不例外。它的形成是與傳感技術、宇航技術、通訊技術以及電子計算機技術的發展相聯系,與軍事偵察、環境監測、資源開發利用和全球變化的需要相適應的。 20世紀50年代以來,隨著科學技術的發展,在普通照相機和飛機的基礎上,一些新的信息探測系統相繼出現。人類觀測電磁輻射的能力從可見光擴展到了紫外、紅外、微波等,對目標物信息的收集方式從攝影到非攝影;資料由像片到數據(非圖像);平臺由汽車、飛機發展到了衛星、火箭;應用研究從軍事、測繪領域擴展到了農、林、水、氣象、地質、地理、環境和工程等部門。這就需要引進一個新的術語,以便概括這種信息探測系統及其過程。1960年美國學者伊林L.布魯伊特(Evelyn L. Pruitt)提出遙感這一科學術語,1962年在美國密執安大學召開的《國際環境科學遙感討論會》上,這一名詞被正式通過,從此就標志著遙感這門新學科的形成。 但是,在遙感一詞出現以前,就已產生了遙感技術。發展至今,大體經歷了三個階段:常規航空攝影階段、航空遙感階段和航天遙感階段。 1.常規航空攝影階段(20世紀30年代以前) 根據遙感的概念,1826年攝影技術的發明就標志著遙感技術的誕生。但在
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