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遙感過程控制與智能化專題
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遙感過程控制與智能化專題 版權信息
- ISBN：9787030743503
- 條形碼：9787030743503 ; 978-7-03-074350-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：
遙感過程控制與智能化專題 本書特色
點介紹了當前國內學術界和產業界的研究熱點以及已經取得的亮點成果
遙感過程控制與智能化專題 內容簡介
本書全面概括了全球操作系統領域的發展脈絡和關鍵技術，從傳統的桌面、服務器和移動端操作系統，到如今面向人機物泛在融合、云原生、量子計算、機器學習等新場景的新型操作系統。在此基礎上，本書系統性地梳理了我國在各個操作系統子領域的前期布局和發展現狀，并重點介紹了當前國內學術界和產業界的研究熱點以及已經取得的亮點成果。*后，本書結合操作系統的發展規律和現實國情，展望了我國在該領域的未來研究方向和產業推進策略。
遙感過程控制與智能化專題 目錄
目錄
《中國電子信息工程科技發展研究》編寫說明
前言
第1章 緒論 1
1.1 遙感過程定義與系統控制分類 1
1.2 遙感過程物理基礎：電磁參數與分辨率 9
1.3 遙感過程技術基礎：輸入源與級聯環節 12
1.4 遙感過程控制論范疇及與智能化關系 14
1.4.1 遙感過程控制的內涵分解及智能化基礎 14
1.4.2 慣性時空域地球觀測的控制論方法本質 17
1.4.3 遙感過程控制論的技術實現 20
1.4.4 遙感過程控制與尺度效應不確定度的思考 21
第2章 遙感的全球發展特點與現狀 23
2.1 基于全球地理地貌特征的遙感發展特點 24
2.2 遙感定量化全球發展前沿與重要指標 25
2.3 遙感傳感器標志性成果與工程問題 31
2.4 遙感處理新概念架構與系統工具算法 39
2.5 **學術機構的代表性進展與科技問題 46
2.6 **學術會議及專家學者的遙感新觀點 54
2.7 全球遙感前沿發展水平對國內的啟迪 58
第3章 中國遙感的特點與現狀 66
3.1 中國遙感發展的里程碑事件及學科格局 66
3.2 中國遙感需求牽引與航空航天并舉戰略 68
3.3 遙感電磁波輻射傳輸的定量化解譯體系 71
3.4 面向全球觀測需求的航天遙感過程體系 76
3.5 面向局部實時應用的航空遙感過程體系 82
3.6 面向靈活機動應用的地面遙感過程體系 89
3.7 空-天-地遙感的一體化應用過程特點 91
3.8 遙感科學與技術學科建設的一體化格局 93
第4章 遙感過程控制與關鍵技術 97
4.1 辨識地物When，Where的通導遙基礎 98
4.2 辨識地物What，Why的入射光波矢量場 105
4.2.1 太陽入射場軸：大氣偏振中性區探測規律 106
4.2.2 太陽場力線：天空偏振模式圖探測規律 108
4.2.3 場軸：力線組合的天空偏振矢量場規律 110
4.3 遙感對象-地表信息傳遞貫通控制技術 113
4.3.1 以土壤為例的自然資源控制模型結構 114
4.3.2 環境要素調控流圖與遙感穩健系統構建 117
4.3.3 生態金字塔與狀態空間方程復頻域求解 119
4.4 遙感手段1：光機電模型貫通控制技術 124
4.4.1 航空載荷通用物理模型與對偶技術特征 125
4.4.2 儀器平臺可變基高比精度模型與有效性 126
4.4.3 航空單剛體折反同光路與航天手段貫通 129
4.5 遙感手段2：遙感對象誤差傳遞控制 131
4.5.1 真實地表觀測的定標基尺 131
4.5.2 空間-光譜-輻射分辨率的貫通定標基準 133
4.5.3 中紅外光學反射-發射寬譜段交匯基準 135
4.6 遙感處理1：動態極坐標矢量體系構建 136
4.6.1 遙感錐體構像本質與四個經緯弧角特征 137
4.6.2 動態處理下直角坐標體系面臨的四項挑戰 138
4.6.3 動態處理極坐標矢量體系創建的四項突破 139
4.6.4 源頭規避空天平臺動態誤差的極坐標方法 142
4.6.5 極坐標矢量體系下遙感實時處理過程基礎 144
4.7 遙感處理2：數字影像處理過程控制基礎 148
4.7.1 遙感影像處理性能整體提升的數物基礎 149
4.7.2 遙感影像處理核心：像元處理過程理論 151
4.7.3 遙感影像處理變換過程的技術實現方法 154
第5章 遙感過程控制研究的熱點難點 157
5.1 尺度效應不確定性和通導遙的控制基礎 158
5.1.1 不同時空尺度影像融合的遙感過程分析 158
5.1.2 尺度效應等不確定性問題破解的控制手段 160
5.1.3 通導遙技術一體化的過程控制實現方法 163
5.1.4 遙感過程控制的七項工程四項技術方法 165
5.2 光波場精度極限評估的相對論效應驗證 167
5.2.1 靜電陀螺ESG基準下光波場相對論效應 168
5.2.2 ESG衛星下光波場極限精度中國驗證基礎 170
5.3 遙感對象與電磁光波相互作用新特征 172
5.3.1 多角度物理特征下被動光學主動微波關系 173
5.3.2 多光譜化學特征下矢量橫波標量縱波統一 175
5.3.3 粗糙度-密度結構特征下材質辨識力 176
5.3.4 高信號-背景反差比特征下亮暗辨識力 177
5.3.5 非均衡輻射傳輸特征下三維量子微觀性 179
5.4 遙感手段核心基礎：芯片與成像傳感器 181
5.5 遙感對象-手段貫通：破解天-地斷點 184
5.6 遙感手段-處理貫通：實時動態控制 187
5.7 遙感處理-對象反饋：定量基準控制 194
5.7.1 時間分辨率基準創建與控制方法 194
5.7.2 月球光10-8輻亮度基準創建的偏振驗證 197
5.7.3 光譜重構理論下的光譜分辨率基準控制 200
5.8 遙感輸入-輸出貫通：偏振矢量控制 201
5.9 遙感*后一公里：時空理化信息融合 205
5.9.1 遙感對象What解析：時空矢量三維重建 206
5.9.2 遙感對象Why解析：地表語義信息解譯 207
5.9.3 遙感*后一公里落地：三維-語義相融合 209
第6章 “四個面向”的遙感過程智能化體系構建與展望 212
6.1 面向世界科技前沿的遙感智能控制體系 212
6.2 面向國民經濟主戰場的自動化智能遙感 214
6.3 面向國家重大需求的定量化智能遙感 217
6.3.1 基于低碳減排監測的傳感器光譜智能擴展 217
6.3.2 基于能源安全監測的傳感器探測智能融合 219
6.3.3 服務于遙感智能定量化的技術標準體系 221
6.4 面向人民生命健康的實時化智能遙感 222
6.4.1 基于群體安全事故的遙感智能信息獲取 222
6.4.2 基于COVID-19病毒傳播的空地監測 224
6.4.3 基于地震應急救援的姿態平臺實時監測 226
6.4.4 服務于遙感過程智能實時化的組網體系 228
6.5 服務于國家四個面向的遙感智能產業 229
致謝 231
參考文獻 233
《中國電子信息工程科技發展研究》編寫說明
前言
第1章 緒論 1
1.1 遙感過程定義與系統控制分類 1
1.2 遙感過程物理基礎：電磁參數與分辨率 9
1.3 遙感過程技術基礎：輸入源與級聯環節 12
1.4 遙感過程控制論范疇及與智能化關系 14
1.4.1 遙感過程控制的內涵分解及智能化基礎 14
1.4.2 慣性時空域地球觀測的控制論方法本質 17
1.4.3 遙感過程控制論的技術實現 20
1.4.4 遙感過程控制與尺度效應不確定度的思考 21
第2章 遙感的全球發展特點與現狀 23
2.1 基于全球地理地貌特征的遙感發展特點 24
2.2 遙感定量化全球發展前沿與重要指標 25
2.3 遙感傳感器標志性成果與工程問題 31
2.4 遙感處理新概念架構與系統工具算法 39
2.5 **學術機構的代表性進展與科技問題 46
2.6 **學術會議及專家學者的遙感新觀點 54
2.7 全球遙感前沿發展水平對國內的啟迪 58
第3章 中國遙感的特點與現狀 66
3.1 中國遙感發展的里程碑事件及學科格局 66
3.2 中國遙感需求牽引與航空航天并舉戰略 68
3.3 遙感電磁波輻射傳輸的定量化解譯體系 71
3.4 面向全球觀測需求的航天遙感過程體系 76
3.5 面向局部實時應用的航空遙感過程體系 82
3.6 面向靈活機動應用的地面遙感過程體系 89
3.7 空-天-地遙感的一體化應用過程特點 91
3.8 遙感科學與技術學科建設的一體化格局 93
第4章 遙感過程控制與關鍵技術 97
4.1 辨識地物When，Where的通導遙基礎 98
4.2 辨識地物What，Why的入射光波矢量場 105
4.2.1 太陽入射場軸：大氣偏振中性區探測規律 106
4.2.2 太陽場力線：天空偏振模式圖探測規律 108
4.2.3 場軸：力線組合的天空偏振矢量場規律 110
4.3 遙感對象-地表信息傳遞貫通控制技術 113
4.3.1 以土壤為例的自然資源控制模型結構 114
4.3.2 環境要素調控流圖與遙感穩健系統構建 117
4.3.3 生態金字塔與狀態空間方程復頻域求解 119
4.4 遙感手段1：光機電模型貫通控制技術 124
4.4.1 航空載荷通用物理模型與對偶技術特征 125
4.4.2 儀器平臺可變基高比精度模型與有效性 126
4.4.3 航空單剛體折反同光路與航天手段貫通 129
4.5 遙感手段2：遙感對象誤差傳遞控制 131
4.5.1 真實地表觀測的定標基尺 131
4.5.2 空間-光譜-輻射分辨率的貫通定標基準 133
4.5.3 中紅外光學反射-發射寬譜段交匯基準 135
4.6 遙感處理1：動態極坐標矢量體系構建 136
4.6.1 遙感錐體構像本質與四個經緯弧角特征 137
4.6.2 動態處理下直角坐標體系面臨的四項挑戰 138
4.6.3 動態處理極坐標矢量體系創建的四項突破 139
4.6.4 源頭規避空天平臺動態誤差的極坐標方法 142
4.6.5 極坐標矢量體系下遙感實時處理過程基礎 144
4.7 遙感處理2：數字影像處理過程控制基礎 148
4.7.1 遙感影像處理性能整體提升的數物基礎 149
4.7.2 遙感影像處理核心：像元處理過程理論 151
4.7.3 遙感影像處理變換過程的技術實現方法 154
第5章 遙感過程控制研究的熱點難點 157
5.1 尺度效應不確定性和通導遙的控制基礎 158
5.1.1 不同時空尺度影像融合的遙感過程分析 158
5.1.2 尺度效應等不確定性問題破解的控制手段 160
5.1.3 通導遙技術一體化的過程控制實現方法 163
5.1.4 遙感過程控制的七項工程四項技術方法 165
5.2 光波場精度極限評估的相對論效應驗證 167
5.2.1 靜電陀螺ESG基準下光波場相對論效應 168
5.2.2 ESG衛星下光波場極限精度中國驗證基礎 170
5.3 遙感對象與電磁光波相互作用新特征 172
5.3.1 多角度物理特征下被動光學主動微波關系 173
5.3.2 多光譜化學特征下矢量橫波標量縱波統一 175
5.3.3 粗糙度-密度結構特征下材質辨識力 176
5.3.4 高信號-背景反差比特征下亮暗辨識力 177
5.3.5 非均衡輻射傳輸特征下三維量子微觀性 179
5.4 遙感手段核心基礎：芯片與成像傳感器 181
5.5 遙感對象-手段貫通：破解天-地斷點 184
5.6 遙感手段-處理貫通：實時動態控制 187
5.7 遙感處理-對象反饋：定量基準控制 194
5.7.1 時間分辨率基準創建與控制方法 194
5.7.2 月球光10-8輻亮度基準創建的偏振驗證 197
5.7.3 光譜重構理論下的光譜分辨率基準控制 200
5.8 遙感輸入-輸出貫通：偏振矢量控制 201
5.9 遙感*后一公里：時空理化信息融合 205
5.9.1 遙感對象What解析：時空矢量三維重建 206
5.9.2 遙感對象Why解析：地表語義信息解譯 207
5.9.3 遙感*后一公里落地：三維-語義相融合 209
第6章 “四個面向”的遙感過程智能化體系構建與展望 212
6.1 面向世界科技前沿的遙感智能控制體系 212
6.2 面向國民經濟主戰場的自動化智能遙感 214
6.3 面向國家重大需求的定量化智能遙感 217
6.3.1 基于低碳減排監測的傳感器光譜智能擴展 217
6.3.2 基于能源安全監測的傳感器探測智能融合 219
6.3.3 服務于遙感智能定量化的技術標準體系 221
6.4 面向人民生命健康的實時化智能遙感 222
6.4.1 基于群體安全事故的遙感智能信息獲取 222
6.4.2 基于COVID-19病毒傳播的空地監測 224
6.4.3 基于地震應急救援的姿態平臺實時監測 226
6.4.4 服務于遙感過程智能實時化的組網體系 228
6.5 服務于國家四個面向的遙感智能產業 229
致謝 231
參考文獻 233
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遙感過程控制與智能化專題 節選
第1章緒論 遙感是國家社會經濟發展、國家安全的眼睛，在創新型國家建設中占有重要戰略地位。 在《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》中提出：構建星座和專題衛星組成的遙感衛星系統，形成“高中低”分辨率合理配置、空天地一體多層觀測的全球數據獲取能力；加強地面系統建設，匯集高精度、全要素、體系化的地球觀測信息，構建“大數據地球”。在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》中提出：打造全球覆蓋、高效運行的通信、導航、遙感空間基礎設施體系。 總之，遙感是國家須臾不可或缺的戰略領域，是解決西方卡脖子技術的國之重器、必須獨立自主建設發展的高科技戰略產業。本書重點以變化比較復雜多樣、使用*為廣泛的光學被動（光源為自然太陽光）遙感為主要研究分析對象，少量涉及紅外及 LiDAR，SAR等主動（光源為人工）遙感，相關過程控制和智能化成果可以為不同遙感方式提供有效參考。 1.1遙感過程定義與系統控制分類 本節引入遙感過程的概念、定義，并對遙感過程的系統控制各環節進行分類。 1） 遙感過程的概念與定義 遙感（Remote Sensing，RS），即遙遠的感知，就對地觀測而言，可謂碧空慧眼、縱覽寰球。遙感的經典定義為：利用影像裝置，通過非接觸手段觀測或獲取目標相關現象的特征信息。國內通用的定義為：通過探測儀器的非接觸探測，接收來自目標對象的電磁波信息，經過數據處理，識別目標的屬性信息。而遙感的廣義理解是：利用電磁場、力場、機械波 （聲波、地震波）等，對所有無接觸的目標進行遠距離探測。 遙感可被視為一個照相并理解相片內容的過程，當然遙感要比普通照相復雜得多。人類通過大量的實踐發現：發射、反射和吸收信息和能量是所有物質的共同特點，電磁波即為其中一種形式。遙感就是依據“不同物質的電磁波特性不同”這一原理來探測地表，刻畫地表不同物質的屬性信息。為了實現遙遠的感知，衛星和飛機等平臺必不可少，用于搭載觀測儀器。當在地面進行觀測時，還會用到地面相關平臺，如車載平臺等。各類傳感器可以針對不同應用和波段范圍探測并接收地表對象在不同波長范圍內的電磁輻射 （例如可見光0.38～0.76μm、紅外0.76～1000μm、微波1～1000mm等），按一定物理方式轉換成電子信號[3]；電子信號被地面站接收后轉換為原始圖像或非成像信息，再經過一系列不同層次的處理，才能形成不同等級的產品提供給用戶使用。 遙感過程是通過人或無人的控制實現的。應用遙感手段觀測分析對象很有優勢，如可從遙感圖像上解譯不同地物的分布模式和空間關系，進而可監視地物的動態變化情況等。因此，通過遙感手段獲取的觀測對象信息，可以真實客觀、多尺度、多維度地記錄某一時刻傳感器觀測范圍內的觀測對象狀況。遙感圖像蘊涵了豐富的對象信息，與我們常見的普通相片有很大不同，必須學習并掌握遙感圖像的處理、解譯等技術 （如幾何校正、輻射校正、重采樣、圖像增強、監督與非監督分類等 ），才能更好地應用遙感圖像[4]。 因此，對遙感過程進行有效控制并追溯時空觀測對象物理化學性狀是遙感的本質。從技術實現上看，遙感過程可定義為：利用電磁波等，探測獲取可觀測對象的 When、Where、What、Why性狀；前兩者結合導航定位實現，后兩者通過電磁波與觀測對象的相互作用，反射或輻射后被航空航天地基光電平臺捕獲其信息，經處理反映觀測對象的幾何、輻射、物理、化學等屬性。因此，遙感信息是具有時間加空間四維時空參量下觀測對象的理化特征。 2）遙感觀測手段的過程控制 遙感觀測手段包括入射能量從傳感器-儀器-平臺-傳輸的全鏈路過程控制，根據傳感器與地面距離的遠近，遙感可劃分為航天遙感、平流層遙感、航空遙感及地面遙感等主要方式。 （1）航天遙感過程及控制航天遙感過程是指入射能量從傳感器—儀器—衛星平臺—傳輸的全鏈路自動化過程，又稱為衛星遙感過程。因為傳感器搭載在衛星之上，離地面高度至少為200km，其廣泛的應用始于20世紀70年代。1957年10月4日，**顆人造地球衛星在蘇聯發射成功，為航空遙感向航天遙感發展提供了可能性。1958年2月1日，美國發射了**顆人造衛星“探險者1號”。我國發射的**顆人造衛星是“東方紅1號”，時間是1970年4月24日。目前，人造衛星已經成為發射數量*多、用途*廣、發展*快的航天平臺。而在衛星上安裝各種傳感器，可以用于不同的科學探測，服務于地球對象觀測，如自然資源調查、環境監測、生態保護等。 美國 1966年發起的“地球資源衛星計劃（Earth Resources Technology Satellites Program）”于 1969年在 HSBR研究中心（Hughes Santa Barbara Research Center）正式啟動，是目前運行時間*長的地球觀測計劃。1970年秋，陸地衛星的主要載荷完成研制，并在測試中成功運作[5]。 1972年美國發射了第1顆地球資源技術衛星 ERTS-1，從1975年的第2顆地球資源技術衛星起，更名為Landsat系列，直至2021年發射的Landsat-9。 在美國推行陸地衛星計劃之后的1980年起，其他國家也開展了自己的對地觀測系統研究，如法國的 SPOT和 Pleiades系列衛星[8]，歐洲空間局的 ERS和哨兵系列衛星[9]，日本的JERS和ALOS系列衛星[10]，印度的IRS系列衛星[11]，俄羅斯的ALMA22和 RESOURSO2衛星[12]。 緊追和趕超西方國家航天遙感發展的步伐，我國從1970年發射了**顆人造衛星起，形成了多種用途的衛星系列以及后續的“北斗”導航定位和高分系列遙感衛星，使得我國躍入了航天大國的行列[13]。 （2）平流層遙感過程及控制平流層遙感過程是指入射能量從傳感器—儀器—飛艇平臺—傳輸的全鏈路過程，只能自動化實現。 飛艇平臺介于航空近地層（借助空氣浮力）和航天低軌道（無阻凈空借助慣性空間軌道）之間的平流層，主要指距離地面的20～50km區間。相比航天/航空遙感而言，平流層遙感是地球觀測領域中較為空白的平臺區間，人類已經開啟了對平流層遙感的技術原理和方法探索，目前的平流層研究和試驗主要在17～20km。平流層遙感可全天候、全天時對地觀測，獲取遙感數據。平流層遙感一般采用飛艇作為遙感平臺，與航天/航空遙感平臺的差別如表1.1所示。 （3）航空遙感過程及控制 航空遙感過程是指入射能量從傳感器—儀器—航空平臺—傳輸的全鏈路過程。航空遙感主要依賴有人機和無人機平臺：①對于載人機平臺，前面三個環節已經實現了自動化，但傳輸環節必須等待載人機返回地面后進行手動拷貝數據來實現。②而對于無人機平臺，基本實現了四個環節的自動化過程控制，但傳輸環節分為兩種，一種是直接下傳影像的快視圖，另一種是等待無人機返回地面后進行手動拷貝數據。 航空平臺主要指近地 20km以下借助飛機、飛艇等航空平臺搭載傳感器的系統。1915年世界出現了**臺航空攝影相機，并服務于兩次世界大戰。在此之前，人類還用氣球、鴿子、風箏等作為平臺進行攝影；1858年，Gaspard Felix Tournachon用氣球拍攝了巴黎的“鳥瞰”照片，可以說是*早的航空攝影。**次世界大戰結束后，航空攝影方法開始在地質和土木工程領域廣泛應用，主要用于勘察和制圖。此外，還應用于牧場和土地調查等。隨后，多光譜、RGB等其他成像技術應運而生[14]。 中國的航空遙感攝影測量始于 1902年，北洋大學曾用進口的攝影經緯儀做建筑攝影測量試驗。
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