环境遥感原理与应用（第2版）
1环境遥感概述
1.1环境空间数据的采集
1.1.1引言
1.1.2基于地面的空间数据采集方法
1.1.3基于遥感的空间数据采集方法
1.2遥感技术的发展
1.2.1遥感的定义
1.2.2遥感技术的特征
1.2.3遥感的分类及应用领域
1.3环境遥感的应用
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1.1环境空间数据的采集
1.1.1引言
1.1.2基于地面的空间数据采集方法
1.1.3基于遥感的空间数据采集方法
1.2遥感技术的发展
1.2.1遥感的定义
1.2.2遥感技术的特征
1.2.3遥感的分类及应用领域
1.3环境遥感的应用
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贾海峰，教授、博士生导师、清华大学环境学院。长期以来从事城市水环境规划与管理、城市径流控制与海绵城市、城市水环境修复、环境模拟、环境信息技术应用等方面的科研和教学工作。作为中国大陆首位学者获得美国水资源工程院（AAWRE）颁发的资深水资源师（DWRE）荣誉证书。担任国家重大水专项苏州项目首席科学家、国家重大水专项标志性成果责任专家、住建部海绵城市建设技术指导专家委员会委员。此外还担任城市排水国际水利与环境工程学会/国际水协（IWA/IAHR）联合专家委员会委员、美国国际城市流域管理常委会核心组成员等。在国内外核心期刊和国际学术会议等上公开发表科研论文在国内外核心期刊和国际学术会议等上公开发表科研论文200余篇，100余篇被SCI和EI收录。出版了《城市河流环境修复技术原理及实践》等9部著作，科研成果获省部级科技进步奖8次。
本书主要讲解了环境遥感的原理及其在生态环境领域中的应用。包括基础原理和方法的理论部分，和实际环境遥感应用的案例分析部分。基础理论部分主要讲述环境遥感的基本原理、遥感图像处理和分类的基本技术和方法; 环境遥感的应用和案例部分主要介绍水环境遥感、大气环境遥感、植被生态遥感、土壤遥感、土地覆被/土地利用遥感、生境调查遥感,并结合实际研究工作给出了案例分析。 本书可作为高等院校环境、生态类专业的本科生和研究生的教材,也可用作相关专业科技工作者的参考书。
1环境遥感概述
1.1环境空间数据的采集
1.1.1引言
1.1.2基于地面的空间数据采集方法
1.1.3基于遥感的空间数据采集方法
1.2遥感技术的发展
1.2.1遥感的定义
1.2.2遥感技术的特征
1.2.3遥感的分类及应用领域
1.3环境遥感的应用
1.3.1大气环境遥感
1.3.2水环境遥感
1.3.3城市环境遥感
1.3.4植被生态监测
习题
2环境遥感基础
2.1电磁波辐射与地物光谱特征
2.1.1电磁波辐射与电磁波谱
2.1.2太阳辐射及大气对辐射的影响
2.1.3能量与地球表面特征的相互作用
2.1.4彩色合成的原理
2.2遥感传感器与平台
2.2.1传感器
2.2.2平台
2.2.3常用的环境遥感卫星数据
2.3遥感图像特征及其选择原则
2.3.1遥感图像特征
2.3.2遥感图像的选择原则
习题
3遥感图像处理
3.1遥感数据存储格式
3.1.1BSQ格式
3.1.2BIL格式
3.1.3HDF格式
3.2遥感图像校正
3.2.1图像辐射校正
3.2.2图像几何校正
3.3遥感图像的增强
3.3.1辐射增强处理
3.3.2空间增强处理
3.3.3光谱增强处理
3.4图像数据的融合
3.4.1概况
3.4.2遥感信息的融合
3.4.3遥感信息与地理信息的融合
习题
4遥感图像专题分类
4.1人工解译
4.2计算机非监督分类
4.2.1K均值算法
4.2.2ISODATA算法
4.3计算机监督分类
4.3.1似然分类法
4.3.2小距离分类法
4.3.3马氏距离分类法
4.3.4平行六面体分类法
4.3.5KNN分类法
4.4神经网络分类
4.4.1概述
4.4.2神经网络分类器的结构
4.4.3后向传播训练算法和学习机制
4.4.4神经网络系统的结构参数和训练参数
4.5专家系统分类
4.5.1专家系统结构
4.5.2专家知识的表达
4.5.3推理机制
4.5.4基于贝叶斯概率的分类计算
习题
5遥感分类中的不确定性和尺度问题
5.1遥感数据专题分类的不确定性问题
5.1.1基本概念
5.1.2遥感信息中的不确定性来源
5.2遥感数据分类精度及不确定性评价方法
5.2.1基于误差矩阵的分类精度评价方法
5.2.2基于模糊集理论的精度评价方法
5.2.3像元尺度上遥感数据分类的不确定性
5.2.4其他分类不确定性评价方法
5.3遥感信息提取中的尺度问题
5.3.1尺度问题
5.3.2遥感信息与遥感模型的尺度效应
5.3.3遥感应用中合适空间分辨率的选取
5.3.4遥感信息尺度转换方法
5.4遥感信息提取中不确定性和尺度的关系
习题
6环境遥感的应用
6.1水环境遥感
6.1.1概述
6.1.2水体的光谱特征
6.1.3水体界线的确定
6.1.4水深的探测
6.1.5水体悬沙的反演
6.1.6叶绿素的反演
6.1.7水温的探测
6．1．8海洋溢油监测
6．1．9黑臭水体监测
6.1.10水体其他综合水质指数的反演
6.2大气环境遥感
6.2.1气溶胶监测
6.2.2臭氧监测
6.2.3城市热岛监测
6.2.4沙尘暴监测
6.2.5酸沉降监测
6.3植被生态遥感
6.3.1植物的光谱特征
6.3.2植被指数
6.3.3植被生态遥感的应用
6.4土壤遥感
6.4.1土壤的光谱特征
6.4.2土壤类型的确定
6.5土地覆被/土地利用遥感
6.5.1土地覆被/土地利用
6.5.2土地覆被/土地利用分类系统
6.5.3土地覆被/土地利用遥感信息源的选取
6.5.4土地覆被/土地利用信息的遥感提取方法
6.6生境遥感
6.6.1生境的概念
6.6.2生境调查和监测
6.6.3生境评价与制图
6.6.4生境评价遥感
6．7生态环境状况遥感
6．7．1生态环境状况
6．7．2基于遥感技术的生态环境状况评价
习题
7城市热岛遥感分析案例
7.1研究区域概况
7.2研究技术路线
7.2.1研究方法
7.2.2技术路线
7.3遥感影像预处理
7.3.1遥感数据源及相关资料
7.3.2数据准备
7.3.3图像几何校正
7.3.4空间建模
7.4地表辐射温度的反演
7.4.1地表辐射温度的反演方法
7.4.2地表辐射温度的反演结果
7.4.3地表辐射温度、NDVI与土地覆被类型的关系
7.5城市热岛等级空间分布
7.5.1地表辐射温度的相对标准
7.5.2城市热岛等级空间分布结果
7.6城市热岛分布解析
7.6.1城市热岛分布与演变
7.6.2热岛等级分布与演变
7.6.3城市热岛增长潜力
7.7热岛因素分析与缓解措施
7.7.1热岛效应影响因素分析
7.7.2城市热岛生态评价
7.7.3城市热岛缓解措施分析
8流域非点源负荷识别案例
8.1概述
8.1.1研究内容
8.1.2遥感解译技术路线
8.1.3数据源
8.1.4遥感解译研究内容
8.2流域土地利用环境遥感
8.2.1流域野外勘查
8.2.2遥感影像预处理
8.2.3室内计算机解译
8.2.4目视解译与纠错
8.2.5解译成果与精度评价
8.3流域土地利用现状分析
8.3.1流域覆盖范围
8.3.2流域土地利用面积及构成
8.3.3流域的土地利用类型划分及空间分布
8.4RS与GIS支持下的非点源数据建库
8.4.1非点源模型
8.4.2数字高程模型构建
8.4.3土壤数据建库
8.4.4流域调研
8.5流域非点源研究
8.5.1非点源试验与模型验证
8.5.2流域非点源负荷识别
9沿海水域水环境遥感案例
9.1概述
9.2沿海水域悬浮泥沙研究
9.2.1近海悬浮泥沙遥感研究现状
9.2.2悬浮泥沙研究技术路线
9.2.3悬浮泥沙分布规律与海岸线变迁的关系
9.2.4悬浮泥沙分布与填海区规划及港口建设探讨
9.3叶绿素的水色遥感识别
9.3.1概述
9.3.2技术路线
9.3.3数据准备
9.3.4图像预处理
9.3.5叶绿素识别的经验模型研究
10大熊猫生境分类及适宜性评价案例
10.1背景
10.2研究区域
10.2.1佛坪保护区的位置
10.2.2佛坪保护区内的自然植被、社会情况
10.3生境调查和制图方法
10.3.1技术路线
10.3.2主要技术方法
10.3.3现场调查和样本采集
10.4大熊猫生境分类及适宜性评价
10.4.1基于土地覆被/土地利用的大熊猫生境分类
10．4．2大熊猫生境适宜性评价
10.4.3各种分类方法的精度分析
10.5大熊猫生境类型和适宜性制图
10.5.1大熊猫生境类型制图
10．5．2大熊猫生境适宜性格局图
11流域土地覆被变化特征解析及生态服务评价案例
11．1研究区域概况
11．2技术路线和方法
11．2．1技术路线
11．2．2研究方法
11．3遥感影像解译
11．3．1数据预处理
11．3．2非监督分类
11．3．3监督分类
11．3．4数据后处理
11．3．5精度检验
11．4土地覆被变化特征识别
11．4．1土地覆被地理分布特征
11．4．2土地覆被动态变化特征
11．4．3土地覆被转移特征
11．5土地覆被景观格局变化分析
11．5．1景观格局指数选择
11．5．2景观格局变化分析
11．6流域生态系统服务价值评估
11．6．1生态系统服务功能分类
11．6．2生态系统服务价值评估
12城市空气典型污染物空间分布遥感研究
12．1研究概述
12．1．1案例区概况
12．1．2研究内容与技术思路
12．1．3数据源
12．2空间建模与分析方法学
12．2．1城市用地结构异质性测度方法
12．2．2地理加权土地利用回归建模方法
12．2．3空间嵌套分层建模方法
12．2．4城市用地结构调控分析方法
12．3卫星遥感用地结构空间异质性特征解析
12．3．1佛山市域土地利用类型的构成特征
12．3．2佛山市域土地利用的地理分布特征
12．4卫星遥感气溶胶光学厚度时空变化特征解析
12．5城市建成区NO2空间分布精细化模拟
12．6基于卫星遥感高精度地面PM2．5时空分布估算
12.7城市用地结构管控改善空气质量潜力分析
13内陆水体水质的高光谱遥感监测案例
13．1研究背景和研究区域概况
13．2研究技术路线、设备软件及数据
13．2．1技术路线
13．2．2设备和软件
13．2．3研究数据
13．3水库水质监测分析
13．4水库水体的高光谱测定与分析
13．5水库水质卫星遥感高光谱反演
13．5．1官厅水库水体区域的遥感数据处理
13．5．2基于高光谱卫星数据和反演模型的官厅水库水质反演
参考文献
^ 收 起
1.1环境空间数据的采集
1.1.1引言
1.1.2基于地面的空间数据采集方法
1.1.3基于遥感的空间数据采集方法
1.2遥感技术的发展
1.2.1遥感的定义
1.2.2遥感技术的特征
1.2.3遥感的分类及应用领域
1.3环境遥感的应用
1.3.1大气环境遥感
1.3.2水环境遥感
1.3.3城市环境遥感
1.3.4植被生态监测
习题
2环境遥感基础
2.1电磁波辐射与地物光谱特征
2.1.1电磁波辐射与电磁波谱
2.1.2太阳辐射及大气对辐射的影响
2.1.3能量与地球表面特征的相互作用
2.1.4彩色合成的原理
2.2遥感传感器与平台
2.2.1传感器
2.2.2平台
2.2.3常用的环境遥感卫星数据
2.3遥感图像特征及其选择原则
2.3.1遥感图像特征
2.3.2遥感图像的选择原则
习题
3遥感图像处理
3.1遥感数据存储格式
3.1.1BSQ格式
3.1.2BIL格式
3.1.3HDF格式
3.2遥感图像校正
3.2.1图像辐射校正
3.2.2图像几何校正
3.3遥感图像的增强
3.3.1辐射增强处理
3.3.2空间增强处理
3.3.3光谱增强处理
3.4图像数据的融合
3.4.1概况
3.4.2遥感信息的融合
3.4.3遥感信息与地理信息的融合
习题
4遥感图像专题分类
4.1人工解译
4.2计算机非监督分类
4.2.1K均值算法
4.2.2ISODATA算法
4.3计算机监督分类
4.3.1似然分类法
4.3.2小距离分类法
4.3.3马氏距离分类法
4.3.4平行六面体分类法
4.3.5KNN分类法
4.4神经网络分类
4.4.1概述
4.4.2神经网络分类器的结构
4.4.3后向传播训练算法和学习机制
4.4.4神经网络系统的结构参数和训练参数
4.5专家系统分类
4.5.1专家系统结构
4.5.2专家知识的表达
4.5.3推理机制
4.5.4基于贝叶斯概率的分类计算
习题
5遥感分类中的不确定性和尺度问题
5.1遥感数据专题分类的不确定性问题
5.1.1基本概念
5.1.2遥感信息中的不确定性来源
5.2遥感数据分类精度及不确定性评价方法
5.2.1基于误差矩阵的分类精度评价方法
5.2.2基于模糊集理论的精度评价方法
5.2.3像元尺度上遥感数据分类的不确定性
5.2.4其他分类不确定性评价方法
5.3遥感信息提取中的尺度问题
5.3.1尺度问题
5.3.2遥感信息与遥感模型的尺度效应
5.3.3遥感应用中合适空间分辨率的选取
5.3.4遥感信息尺度转换方法
5.4遥感信息提取中不确定性和尺度的关系
习题
6环境遥感的应用
6.1水环境遥感
6.1.1概述
6.1.2水体的光谱特征
6.1.3水体界线的确定
6.1.4水深的探测
6.1.5水体悬沙的反演
6.1.6叶绿素的反演
6.1.7水温的探测
6．1．8海洋溢油监测
6．1．9黑臭水体监测
6.1.10水体其他综合水质指数的反演
6.2大气环境遥感
6.2.1气溶胶监测
6.2.2臭氧监测
6.2.3城市热岛监测
6.2.4沙尘暴监测
6.2.5酸沉降监测
6.3植被生态遥感
6.3.1植物的光谱特征
6.3.2植被指数
6.3.3植被生态遥感的应用
6.4土壤遥感
6.4.1土壤的光谱特征
6.4.2土壤类型的确定
6.5土地覆被/土地利用遥感
6.5.1土地覆被/土地利用
6.5.2土地覆被/土地利用分类系统
6.5.3土地覆被/土地利用遥感信息源的选取
6.5.4土地覆被/土地利用信息的遥感提取方法
6.6生境遥感
6.6.1生境的概念
6.6.2生境调查和监测
6.6.3生境评价与制图
6.6.4生境评价遥感
6．7生态环境状况遥感
6．7．1生态环境状况
6．7．2基于遥感技术的生态环境状况评价
习题
7城市热岛遥感分析案例
7.1研究区域概况
7.2研究技术路线
7.2.1研究方法
7.2.2技术路线
7.3遥感影像预处理
7.3.1遥感数据源及相关资料
7.3.2数据准备
7.3.3图像几何校正
7.3.4空间建模
7.4地表辐射温度的反演
7.4.1地表辐射温度的反演方法
7.4.2地表辐射温度的反演结果
7.4.3地表辐射温度、NDVI与土地覆被类型的关系
7.5城市热岛等级空间分布
7.5.1地表辐射温度的相对标准
7.5.2城市热岛等级空间分布结果
7.6城市热岛分布解析
7.6.1城市热岛分布与演变
7.6.2热岛等级分布与演变
7.6.3城市热岛增长潜力
7.7热岛因素分析与缓解措施
7.7.1热岛效应影响因素分析
7.7.2城市热岛生态评价
7.7.3城市热岛缓解措施分析
8流域非点源负荷识别案例
8.1概述
8.1.1研究内容
8.1.2遥感解译技术路线
8.1.3数据源
8.1.4遥感解译研究内容
8.2流域土地利用环境遥感
8.2.1流域野外勘查
8.2.2遥感影像预处理
8.2.3室内计算机解译
8.2.4目视解译与纠错
8.2.5解译成果与精度评价
8.3流域土地利用现状分析
8.3.1流域覆盖范围
8.3.2流域土地利用面积及构成
8.3.3流域的土地利用类型划分及空间分布
8.4RS与GIS支持下的非点源数据建库
8.4.1非点源模型
8.4.2数字高程模型构建
8.4.3土壤数据建库
8.4.4流域调研
8.5流域非点源研究
8.5.1非点源试验与模型验证
8.5.2流域非点源负荷识别
9沿海水域水环境遥感案例
9.1概述
9.2沿海水域悬浮泥沙研究
9.2.1近海悬浮泥沙遥感研究现状
9.2.2悬浮泥沙研究技术路线
9.2.3悬浮泥沙分布规律与海岸线变迁的关系
9.2.4悬浮泥沙分布与填海区规划及港口建设探讨
9.3叶绿素的水色遥感识别
9.3.1概述
9.3.2技术路线
9.3.3数据准备
9.3.4图像预处理
9.3.5叶绿素识别的经验模型研究
10大熊猫生境分类及适宜性评价案例
10.1背景
10.2研究区域
10.2.1佛坪保护区的位置
10.2.2佛坪保护区内的自然植被、社会情况
10.3生境调查和制图方法
10.3.1技术路线
10.3.2主要技术方法
10.3.3现场调查和样本采集
10.4大熊猫生境分类及适宜性评价
10.4.1基于土地覆被/土地利用的大熊猫生境分类
10．4．2大熊猫生境适宜性评价
10.4.3各种分类方法的精度分析
10.5大熊猫生境类型和适宜性制图
10.5.1大熊猫生境类型制图
10．5．2大熊猫生境适宜性格局图
11流域土地覆被变化特征解析及生态服务评价案例
11．1研究区域概况
11．2技术路线和方法
11．2．1技术路线
11．2．2研究方法
11．3遥感影像解译
11．3．1数据预处理
11．3．2非监督分类
11．3．3监督分类
11．3．4数据后处理
11．3．5精度检验
11．4土地覆被变化特征识别
11．4．1土地覆被地理分布特征
11．4．2土地覆被动态变化特征
11．4．3土地覆被转移特征
11．5土地覆被景观格局变化分析
11．5．1景观格局指数选择
11．5．2景观格局变化分析
11．6流域生态系统服务价值评估
11．6．1生态系统服务功能分类
11．6．2生态系统服务价值评估
12城市空气典型污染物空间分布遥感研究
12．1研究概述
12．1．1案例区概况
12．1．2研究内容与技术思路
12．1．3数据源
12．2空间建模与分析方法学
12．2．1城市用地结构异质性测度方法
12．2．2地理加权土地利用回归建模方法
12．2．3空间嵌套分层建模方法
12．2．4城市用地结构调控分析方法
12．3卫星遥感用地结构空间异质性特征解析
12．3．1佛山市域土地利用类型的构成特征
12．3．2佛山市域土地利用的地理分布特征
12．4卫星遥感气溶胶光学厚度时空变化特征解析
12．5城市建成区NO2空间分布精细化模拟
12．6基于卫星遥感高精度地面PM2．5时空分布估算
12.7城市用地结构管控改善空气质量潜力分析
13内陆水体水质的高光谱遥感监测案例
13．1研究背景和研究区域概况
13．2研究技术路线、设备软件及数据
13．2．1技术路线
13．2．2设备和软件
13．2．3研究数据
13．3水库水质监测分析
13．4水库水体的高光谱测定与分析
13．5水库水质卫星遥感高光谱反演
13．5．1官厅水库水体区域的遥感数据处理
13．5．2基于高光谱卫星数据和反演模型的官厅水库水质反演
参考文献
^ 收 起
贾海峰，教授、博士生导师、清华大学环境学院。长期以来从事城市水环境规划与管理、城市径流控制与海绵城市、城市水环境修复、环境模拟、环境信息技术应用等方面的科研和教学工作。作为中国大陆首位学者获得美国水资源工程院（AAWRE）颁发的资深水资源师（DWRE）荣誉证书。担任国家重大水专项苏州项目首席科学家、国家重大水专项标志性成果责任专家、住建部海绵城市建设技术指导专家委员会委员。此外还担任城市排水国际水利与环境工程学会/国际水协（IWA/IAHR）联合专家委员会委员、美国国际城市流域管理常委会核心组成员等。在国内外核心期刊和国际学术会议等上公开发表科研论文在国内外核心期刊和国际学术会议等上公开发表科研论文200余篇，100余篇被SCI和EI收录。出版了《城市河流环境修复技术原理及实践》等9部著作，科研成果获省部级科技进步奖8次。
本书主要讲解了环境遥感的原理及其在生态环境领域中的应用。包括基础原理和方法的理论部分，和实际环境遥感应用的案例分析部分。基础理论部分主要讲述环境遥感的基本原理、遥感图像处理和分类的基本技术和方法; 环境遥感的应用和案例部分主要介绍水环境遥感、大气环境遥感、植被生态遥感、土壤遥感、土地覆被/土地利用遥感、生境调查遥感,并结合实际研究工作给出了案例分析。 本书可作为高等院校环境、生态类专业的本科生和研究生的教材,也可用作相关专业科技工作者的参考书。
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