遙感技術與農業(yè)應用

前言

　　1957年第一顆人造地球衛(wèi)星升空標志著人類進入了太空時代，人類開始以全新的視角和手段認識自身賴以生存的地球，開啟了信息時代的序幕。社會需求是科學與技術發(fā)展的主要驅動力。幾十年來，遙感技術在強烈的社會需求驅動下獲得長足的發(fā)展。隨著應用領域的拓寬與應用需求的深入，對遙感技術的要求也在相應提高。為使遙感技術在現(xiàn)有狀況下有所突破，就必須解決一系列相關遙感基礎研究的問題，以提高遙感的定量反演精度，使之能夠最大限度地滿足各部門、各領域遙感應用的需求?！　∞r業(yè)是遙感技術的重要應用領域。我國農業(yè)遙感應用工作起步較早，從20世紀70年代末開始，原北京農業(yè)大學（中國農業(yè)大學的前身）根據全國土壤普查和農業(yè)區(qū)劃工作的要求，在國家計委、國家科委和農業(yè)部的支持下，由聯(lián)合國糧農組織（FAO）和聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）提供資助，聘請國外遙感專家，組織多期培訓班，培訓了一批遙感應用科技人員，并于1983年5月成立了全國農業(yè)遙感培訓與應用中心。此后，遙感在農作物估產、農業(yè)氣象、國土資源調查、災情監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境變遷等諸多領域的應用全面展開。目前我國的遙感技術應用已初步進入到實用化和國際化階段，具備了為國民經濟建設服務的實用化能力，在作物長　　勢以及農業(yè)災情監(jiān)測、國土資源調查等重要領域提供基礎信息和技術支持，為國民經濟可持續(xù)發(fā)展提供科學管理決策依據。我國遙感工作者全方位開展國際合作，研究探索遙感技術前沿，使我國在國際上已經成為遙感領域技術先進的國家之一?！　∮蓢捞﹣砗屯貔i新為主編編寫的《遙感技術與農業(yè)應用》教材包括了遙感的基本內容，全書可分為兩部分，即遙感理論與技術基礎和遙感應用。在遙感理論與技術基礎部分，編者主要對遙感概論、遙感物理基礎、航空航天遙感和遙感數(shù)字圖像處理等進行較為詳盡的介紹和論述。在遙感應用部分，編者從農業(yè)生產的實際出發(fā)主要對作物長勢及旱情監(jiān)測、國土資源監(jiān)測、精確農業(yè)生產以及遙感發(fā)展前沿等進行了講解。

內容概要

本書系統(tǒng)、全面地闡述了遙感原理及其在農業(yè)的應用。第1章對遙感技術進行綜述；第2章至第5章分別敘述遙感的物理基礎以及航空遙感、衛(wèi)星遙感、微波遙感的原理；第6章、第7章從色度學開始對于遙感圖像處理以及遙感圖像識別與分類技術進行闡述；第8章對遙感反演理論及其前沿問題和綜合分析方法等進行論述；第9章闡述農情包括水、旱災情以及作物長勢監(jiān)測的原理及方法；第10章介紹地物光譜測試技術；第11章和第12章分別敘述遙感在精確農業(yè)租國土資源調查領域的應用。
本書力求理論系統(tǒng)，敘述深入淺出，應用方法貼近實際，具有一定的前瞻性。讀者對象設定為農業(yè)高等院校、科研院所的研究生，也可以作為綜合大學相關專業(yè)研究生、本科生教學參考書，并為遙感、特別是農業(yè)以及國土資源管理的信息科技工作者提供技術參考。

作者簡介

　　嚴泰來，男，1944年3月出生，1968年畢業(yè)于中國科技大學原子核物理系。1983年10月至1987年3月、1994年4月至10月曾先后赴加拿大、美國、德國進修，合作研究與講學。主要研究方向為：土地/地理信息系統(tǒng)、遙感應用基礎。近年來，承擔國家863-308遙感對地觀測技術、農業(yè)部農業(yè)遙感、國土資源部土地信息系統(tǒng)、國土大調查、國家973——北京市環(huán)境污染機理與治理等多項國家攻關課題與技術咨詢工作。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  遙感的概念
  1.2  遙感分類體系
  1.3  遙感對于推動科技進步、國民經濟發(fā)展的重大意義
  1.4  遙感與全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)的關系
  1.5  遙感工作模型
  1.6  遙感應用技術研究方法論
  1.7  遙感應用技術的前沿問題
  小結
  思考題
  參考文獻
第2章  遙感物理基礎
  2.1  輻射與反射
  2.2  大氣效應
  2.3  地物反射光譜特性
  2.4  遙感影像的4種分辨率
  小結
  思考題
  參考文獻
第3章  航空遙感
  3.1  航空遙感概述
  3.2  航空遙感影像
  3.3  中心投影
  3.4  航空遙感影像的內、外方位元素  
  3.5  像點坐標及共線方程
  3.6  航空遙感影像的像點位移及比例尺
  3.7  航空遙感影像的立體觀察與量測
  3.8  航空遙感影像的目視解譯
  小結
  思考題
  參考文獻
第4章  衛(wèi)星遙感
  4.1  衛(wèi)星遙感基本知識
  4.2  衛(wèi)星遙感成像的基本概念以及相關參數(shù)的計算
  4.3  低空間分辨率衛(wèi)星遙感
  4.4  中空間分辨率衛(wèi)星遙感
  4.5  高空間分辨率衛(wèi)星遙感
  4.6  中國的遙感衛(wèi)星介紹
  小結
  思考題
  參考文獻
第5章  微波遙感
  5.1  微波遙感概述
  5.2  微波傳感器
  5.3  真實孔徑與合成孔徑雷達遙感的成像機理
  5.4  雷達波散射與雷達波后向散射系數(shù)
  5.5  雷達遙感的極化方式及雷達效應
  5.6  雷達遙感影像的投影誤差與圖像解譯
  5.7  干涉雷達
  5.8  被動微波遙感
  5.9  雷達遙感與可見光-多光譜遙感的比較
  小結
  思考題
  參考文獻
第6章  遙感數(shù)字圖像處理基礎
  6.1  遙感圖像處理綜述
  6.2  色度學基本知識
  6.3  遙感圖像的數(shù)據格式
  6.4  遙感數(shù)字圖像的預處理
  6.5  影像增強
  6.6  主成分分析與纓帽變換
  6.7  遙感圖像鑲嵌
  6.8  數(shù)據融合
  6.9  紋理分析
  小結
  思考題
  參考文獻
第7章  圖像識別與分類
  7.1  圖像分類概述
  7.2  非監(jiān)督分類
  7.3  監(jiān)督分類
  7.4  其他形式的監(jiān)督分類法
  7.5  分類精度
  小結
  思考題
  參考文獻
第8章  遙感影像綜合分析方法
  8.1  定量遙感反演
  8.2  混合像元分解
  8.3  尺度效應與尺度轉換
  8.4  地學相關分析方法
  8.5  分層分類方法
  8.6  變化檢測
  小結
  思考題
  參考文獻
第9章  農情遙感監(jiān)測
  9.1  概論
  9.2  基于土壤熱慣量模型的土壤表層含水量的反演
  9.3  基于植被指數(shù)與土地表面溫度的旱情監(jiān)測
  9.4  基于微波遙感數(shù)據的土壤水分反演
  9.5  水災監(jiān)測
  9.6  農情遙感監(jiān)測
  小結
  思考題
  參考文獻
第10章  地物光譜測試
  10.1  測試原理
  10.2  地物光譜特征
  10.3  測試儀器
  10.4  熱紅外以及微波波段的地物光譜特性及測量
  10.5  測試數(shù)據處理以及地物光譜數(shù)據庫
  小結
  思考題
  參考文獻
第11章  精確農業(yè)
  11.1  概述
  11.2  植物不同營養(yǎng)狀態(tài)的反射光譜特性曲線數(shù)據分析
  11.3  高光譜遙感
  11.4  遙感技術與其他信息獲取技術的集成
  11.5  精確農業(yè)中“3S”技術的綜合應用
  小結
  思考題
  參考文獻
第12章  國土資源遙感監(jiān)測
  12.1  土地利用和土地覆蓋調查
  12.2  海洋污染監(jiān)測
  12.3  遙感地質災害監(jiān)測
  12.4  土地荒漠化遙感監(jiān)測
  12.5  沙塵暴遙感監(jiān)測
  12.6  遙感在景觀生態(tài)研究的應用
  12.7  林業(yè)遙感監(jiān)測
  小結
  思考題
  參考文獻
附錄
  附錄1  遙感圖像處理軟件ENVI介紹
  附錄2  遙感主要名詞術語

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 遙感學科內容組成　　遙感在學科內容上，大致可劃分為遙感物理基礎、遙感技術基礎、遙感圖像處理、遙感技術應用等4大組成部分。遙感物理基礎包括輻射理論、物理光學、幾何光學、天體運動學、微波電磁場理論（雷達理論）等相關內容。遙感技術基礎包括遙感平臺及傳感器技術。遙感物理基礎和遙感技術基礎為遙感圖像的生成過程分析、遙感圖像的幾何誤差與輻射誤差的產生機理分析、遙感圖像的目視解譯與計算機解譯奠定了理論與技術的基礎，同時又為界定遙感圖像處理的工作目標與工作任務創(chuàng)造了條件。遙感圖像處理包括光學圖像處理與數(shù)字圖像處理，包含色度學、圖像幾何校正、圖像增強、數(shù)字濾波、數(shù)字圖像融合、紋理分析、圖像分類與識別等內容，這一部分是為遙感技術的各種應用做好前期的準備，是將遙感數(shù)據轉化為遙感信息的必經途徑。遙感技術的主要應用范圍有農業(yè)、林業(yè)、地質、氣象、水利、國土資源管理、環(huán)境、海洋以及國防等領域。這些領域各有不同的應用需求，因而在技術上各有其特點，涉及的理論及技術也各有所不同。本教材主要針對遙感在農林、國土資源管理方面的應用展開敘述。遙感多方面的應用提高了遙感在諸多學科中的地位，同時也促進了遙感理論與技術的發(fā)展。　　1.2 遙感分類體系　　遙感有多種分類技術體系?！　倪b感成像機理劃分，可分為被動遙感與主動遙感。被動遙感一般使用的是自然光源，包括太陽光（可見光及近、中、遠紅外光）以及地物自身的輻射光（熱紅外光），個別情況下使用微波，前者被稱作可見光一多光譜遙感，后者被稱為被動微波遙感。主動遙感使用的是人工發(fā)射的光源，即雷達電磁波，波長處于微波（0.3～100 cm）范圍。微波可以穿透云層，又是人工發(fā)射，因而這種遙感技術不分白天夜晚、晴天雨天都可以成像，主動遙感的這種技術特點稱之為全天時、全天候。可見光一多光譜遙感的工作波段設定在可見光至遠紅外波長（0.3～14um）范圍內，由于常溫的地物在遠紅外波長下輻射電磁波能量達到峰值，紅外遙感截獲　　這一波長范圍的電磁波成像，因而工作在這一波段的遙感傳感器可以夜間成像?！　〉牵梢姽庖约凹t外光不能穿透云層，因而，可見光一多光譜遙感不能做到全天候成像被動遙感多用于農業(yè)、林業(yè)、地質、國土資源管理、氣象、海洋等領域；主動遙感因其具有全天時、全天候的技術優(yōu)勢，又有一些特殊的技術性能，如對干燥土壤有一定穿透能力，對金屬地物、地形起伏敏感等，多用于水利、地質、海洋、考古、國防等領域，而在農業(yè)、林業(yè)、國土資源管理等領域目前還只是作為動搖感的數(shù)據補充。

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