遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用

前言

　　1957年第一顆人造地球衛(wèi)星升空標(biāo)志著人類進(jìn)入了太空時(shí)代，人類開始以全新的視角和手段認(rèn)識(shí)自身賴以生存的地球，開啟了信息時(shí)代的序幕。社會(huì)需求是科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。幾十年來，遙感技術(shù)在強(qiáng)烈的社會(huì)需求驅(qū)動(dòng)下獲得長足的發(fā)展。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬與應(yīng)用需求的深入，對(duì)遙感技術(shù)的要求也在相應(yīng)提高。為使遙感技術(shù)在現(xiàn)有狀況下有所突破，就必須解決一系列相關(guān)遙感基礎(chǔ)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(lǐng)域遙感應(yīng)用的需求?！　∞r(nóng)業(yè)是遙感技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。我國農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用工作起步較早，從20世紀(jì)70年代末開始，原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的前身）根據(jù)全國土壤普查和農(nóng)業(yè)區(qū)劃工作的要求，在國家計(jì)委、國家科委和農(nóng)業(yè)部的支持下，由聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）提供資助，聘請(qǐng)國外遙感專家，組織多期培訓(xùn)班，培訓(xùn)了一批遙感應(yīng)用科技人員，并于1983年5月成立了全國農(nóng)業(yè)遙感培訓(xùn)與應(yīng)用中心。此后，遙感在農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)氣象、國土資源調(diào)查、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境變遷等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用全面展開。目前我國的遙感技術(shù)應(yīng)用已初步進(jìn)入到實(shí)用化和國際化階段，具備了為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的實(shí)用化能力，在作物長　　勢(shì)以及農(nóng)業(yè)災(zāi)情監(jiān)測(cè)、國土資源調(diào)查等重要領(lǐng)域提供基礎(chǔ)信息和技術(shù)支持，為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)管理決策依據(jù)。我國遙感工作者全方位開展國際合作，研究探索遙感技術(shù)前沿，使我國在國際上已經(jīng)成為遙感領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)的國家之一?！　∮蓢?yán)泰來和王鵬新為主編編寫的《遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用》教材包括了遙感的基本內(nèi)容，全書可分為兩部分，即遙感理論與技術(shù)基礎(chǔ)和遙感應(yīng)用。在遙感理論與技術(shù)基礎(chǔ)部分，編者主要對(duì)遙感概論、遙感物理基礎(chǔ)、航空航天遙感和遙感數(shù)字圖像處理等進(jìn)行較為詳盡的介紹和論述。在遙感應(yīng)用部分，編者從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際出發(fā)主要對(duì)作物長勢(shì)及旱情監(jiān)測(cè)、國土資源監(jiān)測(cè)、精確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及遙感發(fā)展前沿等進(jìn)行了講解。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)、全面地闡述了遙感原理及其在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用。第1章對(duì)遙感技術(shù)進(jìn)行綜述；第2章至第5章分別敘述遙感的物理基礎(chǔ)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(xué)開始對(duì)于遙感圖像處理以及遙感圖像識(shí)別與分類技術(shù)進(jìn)行闡述；第8章對(duì)遙感反演理論及其前沿問題和綜合分析方法等進(jìn)行論述；第9章闡述農(nóng)情包括水、旱災(zāi)情以及作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)的原理及方法；第10章介紹地物光譜測(cè)試技術(shù)；第11章和第12章分別敘述遙感在精確農(nóng)業(yè)租國土資源調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用。
本書力求理論系統(tǒng)，敘述深入淺出，應(yīng)用方法貼近實(shí)際，具有一定的前瞻性。讀者對(duì)象設(shè)定為農(nóng)業(yè)高等院校、科研院所的研究生，也可以作為綜合大學(xué)相關(guān)專業(yè)研究生、本科生教學(xué)參考書，并為遙感、特別是農(nóng)業(yè)以及國土資源管理的信息科技工作者提供技術(shù)參考。

作者簡介

　　嚴(yán)泰來，男，1944年3月出生，1968年畢業(yè)于中國科技大學(xué)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(jìn)修，合作研究與講學(xué)。主要研究方向?yàn)椋和恋?地理信息系統(tǒng)、遙感應(yīng)用基礎(chǔ)。近年來，承擔(dān)國家863-308遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)、農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)遙感、國土資源部土地信息系統(tǒng)、國土大調(diào)查、國家973——北京市環(huán)境污染機(jī)理與治理等多項(xiàng)國家攻關(guān)課題與技術(shù)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(duì)于推動(dòng)科技進(jìn)步、國民經(jīng)濟(jì)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(guān)系
  1.5  遙感工作模型
  1.6  遙感應(yīng)用技術(shù)研究方法論
  1.7  遙感應(yīng)用技術(shù)的前沿問題
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第2章  遙感物理基礎(chǔ)
  2.1  輻射與反射
  2.2  大氣效應(yīng)
  2.3  地物反射光譜特性
  2.4  遙感影像的4種分辨率
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
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(nèi)、外方位元素  
  3.5  像點(diǎn)坐標(biāo)及共線方程
  3.6  航空遙感影像的像點(diǎn)位移及比例尺
  3.7  航空遙感影像的立體觀察與量測(cè)
  3.8  航空遙感影像的目視解譯
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第4章  衛(wèi)星遙感
  4.1  衛(wèi)星遙感基本知識(shí)
  4.2  衛(wèi)星遙感成像的基本概念以及相關(guān)參數(shù)的計(jì)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(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
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(shí)孔徑與合成孔徑雷達(dá)遙感的成像機(jī)理
  5.4  雷達(dá)波散射與雷達(dá)波后向散射系數(shù)
  5.5  雷達(dá)遙感的極化方式及雷達(dá)效應(yīng)
  5.6  雷達(dá)遙感影像的投影誤差與圖像解譯
  5.7  干涉雷達(dá)
  5.8  被動(dòng)微波遙感
  5.9  雷達(dá)遙感與可見光-多光譜遙感的比較
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第6章  遙感數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)
  6.1  遙感圖像處理綜述
  6.2  色度學(xué)基本知識(shí)
  6.3  遙感圖像的數(shù)據(jù)格式
  6.4  遙感數(shù)字圖像的預(yù)處理
  6.5  影像增強(qiáng)
  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(jù)融合
  6.9  紋理分析
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第7章  圖像識(shí)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(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
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(yīng)與尺度轉(zhuǎn)換
  8.4  地學(xué)相關(guān)分析方法
  8.5  分層分類方法
  8.6  變化檢測(cè)
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第9章  農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)
  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(cè)
  9.4  基于微波遙感數(shù)據(jù)的土壤水分反演
  9.5  水災(zāi)監(jiān)測(cè)
  9.6  農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第10章  地物光譜測(cè)試
  10.1  測(cè)試原理
  10.2  地物光譜特征
  10.3  測(cè)試儀器
  10.4  熱紅外以及微波波段的地物光譜特性及測(cè)量
  10.5  測(cè)試數(shù)據(jù)處理以及地物光譜數(shù)據(jù)庫
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第11章  精確農(nóng)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(jù)分析
  11.3  高光譜遙感
  11.4  遙感技術(shù)與其他信息獲取技術(shù)的集成
  11.5  精確農(nóng)業(yè)中“3S”技術(shù)的綜合應(yīng)用
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
第12章  國土資源遙感監(jiān)測(cè)
  12.1  土地利用和土地覆蓋調(diào)查
  12.2  海洋污染監(jiān)測(cè)
  12.3  遙感地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)
  12.4  土地荒漠化遙感監(jiān)測(cè)
  12.5  沙塵暴遙感監(jiān)測(cè)
  12.6  遙感在景觀生態(tài)研究的應(yīng)用
  12.7  林業(yè)遙感監(jiān)測(cè)
  小結(jié)
  思考題
  參考文獻(xiàn)
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(shù)語

章節(jié)摘錄

　　1.1.3 遙感學(xué)科內(nèi)容組成　　遙感在學(xué)科內(nèi)容上，大致可劃分為遙感物理基礎(chǔ)、遙感技術(shù)基礎(chǔ)、遙感圖像處理、遙感技術(shù)應(yīng)用等4大組成部分。遙感物理基礎(chǔ)包括輻射理論、物理光學(xué)、幾何光學(xué)、天體運(yùn)動(dòng)學(xué)、微波電磁場(chǎng)理論（雷達(dá)理論）等相關(guān)內(nèi)容。遙感技術(shù)基礎(chǔ)包括遙感平臺(tái)及傳感器技術(shù)。遙感物理基礎(chǔ)和遙感技術(shù)基礎(chǔ)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(chǎn)生機(jī)理分析、遙感圖像的目視解譯與計(jì)算機(jī)解譯奠定了理論與技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)又為界定遙感圖像處理的工作目標(biāo)與工作任務(wù)創(chuàng)造了條件。遙感圖像處理包括光學(xué)圖像處理與數(shù)字圖像處理，包含色度學(xué)、圖像幾何校正、圖像增強(qiáng)、數(shù)字濾波、數(shù)字圖像融合、紋理分析、圖像分類與識(shí)別等內(nèi)容，這一部分是為遙感技術(shù)的各種應(yīng)用做好前期的準(zhǔn)備，是將遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為遙感信息的必經(jīng)途徑。遙感技術(shù)的主要應(yīng)用范圍有農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、氣象、水利、國土資源管理、環(huán)境、海洋以及國防等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域各有不同的應(yīng)用需求，因而在技術(shù)上各有其特點(diǎn)，涉及的理論及技術(shù)也各有所不同。本教材主要針對(duì)遙感在農(nóng)林、國土資源管理方面的應(yīng)用展開敘述。遙感多方面的應(yīng)用提高了遙感在諸多學(xué)科中的地位，同時(shí)也促進(jìn)了遙感理論與技術(shù)的發(fā)展?！　?.2 遙感分類體系　　遙感有多種分類技術(shù)體系。　　從遙感成像機(jī)理劃分，可分為被動(dòng)遙感與主動(dòng)遙感。被動(dòng)遙感一般使用的是自然光源，包括太陽光（可見光及近、中、遠(yuǎn)紅外光）以及地物自身的輻射光（熱紅外光），個(gè)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(dòng)微波遙感。主動(dòng)遙感使用的是人工發(fā)射的光源，即雷達(dá)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(shù)不分白天夜晚、晴天雨天都可以成像，主動(dòng)遙感的這種技術(shù)特點(diǎn)稱之為全天時(shí)、全天候?？梢姽庖欢喙庾V遙感的工作波段設(shè)定在可見光至遠(yuǎn)紅外波長（0.3～14um）范圍內(nèi)，由于常溫的地物在遠(yuǎn)紅外波長下輻射電磁波能量達(dá)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。　　但是，可見光以及紅外光不能穿透云層，因而，可見光一多光譜遙感不能做到全天候成像被動(dòng)遙感多用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、國土資源管理、氣象、海洋等領(lǐng)域；主動(dòng)遙感因其具有全天時(shí)、全天候的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又有一些特殊的技術(shù)性能，如對(duì)干燥土壤有一定穿透能力，對(duì)金屬地物、地形起伏敏感等，多用于水利、地質(zhì)、海洋、考古、國防等領(lǐng)域，而在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土資源管理等領(lǐng)域目前還只是作為動(dòng)搖感的數(shù)據(jù)補(bǔ)充。

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無

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