遥感与图像解译(原书第7版)

目 录 第1章 遥感的概念和基础 1 1.1 引言 1 1.1.1 电磁遥感过程概述 1 1.1.2 本书的组织 1 1.2 能源和辐射原理 3 1.3 大气中能量的相互作用 5 1.3.1 散射 5 1.3.2 吸收 6 1.4 能量与地物的相互作用 7 1.4.1 地物的光谱反射率 10 1.4.2 光谱响应模式 13 1.4.3 大气对光谱响应模式的影响 13 1.4.4 几何因素对光谱响应模式的 影响 15 1.5 数据获取和数字图像概念 18 1.5.1 高程数据 21 1.6 参考数据 24 1.7 全球定位系统和其他全球导航 卫星系统 26 1.7.1 GNSS的国际发展状态 26 1.7.2 GNSS数据处理和校正 26 1.8 遥感系统的特点 27 1.9 遥感的成功应用 30 1.10 地理信息系统 31 1.11 GIS和遥感的空间数据框架 34 1.12 图像目视解译 35 1.12.1 图像解译的要素 35 1.12.2 图像解译策略 37 1.12.3 图像解译标志 40 1.12.4 遥感波长 41 1.12.5 色彩感知和颜色混合 41 1.12.6 图像解译的时间因素 42 1.12.7 图像空间分辨率和地面采样距离 42 1.12.8 图像解译中的其他重要分辨率 45 1.12.9 图像比例尺 46 1.12.10 图像解译过程 46 1.12.11 目视解译的基本设备 47 1.12.12 目视图像解译与计算机图像处理的关系 51 第2章 摄影系统原理 52 2.1 引言 52 2.2 航空摄影的早期历史 52 2.3 摄影基础 54 2.3.1 简单摄影机 54 2.3.2 聚焦 55 2.3.3 曝光 55 2.3.4 几何因素对胶片曝光的影响 56 2.3.5 滤色片 57 2.4 胶片摄影 59 2.4.1 胶片密度和特征曲线 60 2.4.2 黑白胶片 63 2.4.3 彩色胶片 65 2.4.4 彩红外胶片 66 2.5 数字摄影 69 2.5.1 数字和模拟摄影对比 69 2.5.2 数字摄影的优点 71 2.6 航空摄影机 71 2.6.1 单镜头分幅摄影机 71 2.6.2 全景摄影机 73 2.6.3 数字相机幅面尺寸 74 2.6.4 小幅面数字摄影机 75 2.6.5 中幅面数字摄影机 76 2.6.6 大幅面数字摄影机 77 2.6.7 面阵数字摄影机的几何要素 78 2.7 摄影系统的空间分辨率 79 2.7.1 胶片摄影系统 79 2.7.2 数字摄影系统 82 2.7.3 物体的探测、识别和鉴定 83 2.8 航空摄像 83 2.9 小结 85 第3章 摄影测量的基本原理 86 3.1 引言 86 3.2 航空相片的基本几何特征 88 3.2.1 航空相片的几何类型 88 3.2.2 垂直航空相片拍摄 89 3.2.3 垂直相片的几何要素 92 3.2.4 像平面坐标测量 93 3.3 相片比例尺 93 3.4 航空相片的地面覆盖 95 3.5 面积测量 98 3.6 垂直地物的投影差 99 3.6.1 投影差的特性 99 3.6.2 由投影差测量确定物体的高度 101 3.6.3 投影差的校正 101 3.7 影像视差 102 3.7.1 影像视差的特性 102 3.7.2 由视差测量得到物体的高度和地面坐标位置 103 3.7.3 视差测量 105 3.8 航空摄影的地面控制 107 3.9 确定航空摄影的外方位元素 108 3.9.1 间接地理参照 108 3.9.2 直接地理参照 111 3.10 从航空相片生产制图产品 111 3.10.1 基础平面制图 111 3.10.2 从硬拷贝到软拷贝的显示与制图系统的演化 112 3.10.3 空间交会与DEM制作 113 3.10.4 数字/正射影像制作 114 3.10.5 多光束摄影测量 119 3.11 飞行计划 121 3.12 小结 125 第4章 多光谱、热红外和高光谱遥感 126 4.1 引言 126 4.2 垂直航迹扫描 126 4.3 沿航迹扫描（推帚式扫描） 130 4.4 垂直航迹多光谱扫描仪和影像实例 131 4.5 沿航迹多光谱扫描仪和影像实例 134 4.6 垂直航迹扫描仪影像的几何特性 135 4.6.1 空间分辨率和地面覆盖 135 4.6.2 比例尺切向畸变 136 4.6.3 分辨单元大小的变化 138 4.6.4 一维投影差 139 4.6.5 飞行参数畸变 140 4.7 沿航迹扫描仪影像的几何特性 140 4.8 热红外成像 141 4.9 热辐射原理 143 4.9.1 辐射与动力学温度 143 4.9.2 黑体辐射 143 4.9.3 实体辐射 144 4.9.4 大气影响 145 4.9.5 热辐射和地面要素的相互作用 146 4.10 热红外影像解译 147 4.11 热红外影像辐射校准和温度制图 154 4.11.1 黑体校准源的内标校准 154 4.11.2 空地相关 155 4.11.3 用热红外图像制作温度图 155 4.12 FLIR系统 156 4.13 高光谱遥感 156 4.14 小结 163 第5章 地球资源卫星的光谱应用 164 5.1 引言 164 5.2 卫星遥感系统的光谱特征 165 5.2.1 卫星平台和任务子系统 165 5.2.2 卫星轨道设计 167 5.2.3 传感器设计参数 167 5.2.4 其他系统注意事项 170 5.3 中等分辨率系统 170 5.4 陆地卫星1～7 171 5.5 陆地卫星8 179 5.6 未来的陆地卫星任务和全球对地观测系统 188 5.7 SPOT 1～5 189 5.8 SPOT 6和7 195 5.9 其他中等分辨率卫星的演化 197 5.10 1999年以前发射的中等分辨率系统 198 5.11 1999年以后发射的中等分辨率系统 200 5.12 高分辨率系统 204 5.13 高光谱卫星系统 208 5.14 观察常规地表特征的气象卫星 210 5.15 NOAA POES卫星 210 5.16 JPSS卫星 212 5.17 GOES卫星 214 5.18 海洋监测卫星 216 5.19 对地观测系统 217 5.19.1 MODIS 218 5.19.2 ASTER 220 5.19.3 MISR 222 5.20 空间站遥感 222 5.21 太空碎片 225 第6章 微波和激光雷达遥感 227 6.1 引言 227 6.2 雷达的发展 227 6.3 成像雷达系统的工作原理 229 6.3.1 距离分辨率 233 6.3.2 方位分辨率 234 6.4 合成孔径雷达 235 6.5 雷达图像的几何特性 237 6.5.1 斜距比例失真 237 6.5.2 地形起伏的偏移影响 238 6.5.3 视差 240 6.6 雷达信号的传输特性 241 6.7 其他雷达图像特征 243 6.7.1 雷达图像光斑 243 6.7.2 雷达图像距离亮度变化 245 6.8 雷达图像解译 246 6.8.1 几何特性 246 6.8.2 电特性 248 6.8.3 极化作用 249 6.8.4 土壤响应 250 6.8.5 植被响应 251 6.8.6 水和冰的响应 254 6.8.7 城市区域响应 256 6.8.8 小结 257 6.9 干涉测量雷达 257 6.10 空间雷达遥感 261 6.11 Seasat-1和航天飞机成像雷达任务 262 6.11.1 SIR-A 263 6.11.2 SIR-B 263 6.11.3 SIR-C 265 6.12 Almaz-1 266 6.13 ERS、Envisat和Sentinel-1 266 6.14 JERS-1、ALOS和ALOS-2 267 6.15 Radarsat 268 6.16 TerraSAR-X、TanDEM-X和PAZ 270 6.17 COSMO-SkyMed星座 272 6.18 其他高分辨率星载雷达系统 272 6.19 航天飞机雷达地形测绘任务 273 6.20 航天雷达系统小结 275 6.21 雷达测高法 276 6.22 被动微波遥感 277 6.22.1 微波辐射计 278 6.22.2 被动微波扫描仪 278 6.23 Lidar的基本原理 280 6.24 Lidar数据分析和应用 282 6.25 航天Lidar 287 第7章 数字图像分析 289 7.1 引言 289 7.2 图像预处理 291 7.2.1 去噪 291 7.2.2 辐射校正 292 7.2.3 几何校正 295 7.2.4 子图、图层堆叠和镶嵌 297 7.3 图像增强 298 7.4 对比度处理 298 7.4.1 灰度级阈值处理 298 7.4.2 灰度分割 298 7.4.3 对比度拉伸 299 7.5 空间特征处理 302 7.5.1 空间滤波 302 7.5.2 卷积 303 7.5.3 边缘增强 305 7.5.4 傅里叶分析 307 7.6 多图像处理 309 7.6.1 光谱比值 309 7.6.2 归一化差值比和其他指数 311 7.6.3 主成分与典型成分 313 7.6.4 植被成分 317 7.6.5 明度-色调-饱和度彩色空间变换 319 7.6.6 去相关拉伸 321 7.7 图像分类 321 7.8 监督分类 322 7.9 分类阶段 323 7.9.1 距平均值*小距离分类法 324 7.9.2 平行六面体分类法 324 7.9.3 高斯*大似然分类法 325 7.10 训练阶段 326 7.11 非监督分类 333 7.12 混合分类 336 7.13 混合像元分类 337 7.13.1 光谱混合分析 338 7.13.2 模糊分类 340 7.14 输出阶段和分类后平滑 341 7.15 基于对象分类 342 7.16 神经网络分类 344 7.17 分类精度评价 345 7.17.1 分类误差矩阵 345 7.17.2 分类误差矩阵评价 347 7.17.3 取样需要考虑的事项 348 7.17.4 关于精度评价的*后思考 349 7.18 变化检测 349 7.19 图像时间序列分析 352 7.20 数据融合与GIS集成 354 7.20.1 多时相数据融合 355 7.20.2 多传感器图像融合 355 7.20.3 图像数据与辅助数据的合并 356 7.20.4 自动土地覆盖分类与GIS 数据集成 357 7.21 高光谱图像分析 359 7.21.1 高光谱图像的大气校正 359 7.21.2 高光谱图像分析技术 359 7.22 生物物理建模 361 7.22.1 尺度效应 362 7.23 小结 364 第8章 遥感应用 365 8.1 引言 365 8.2 土地利用/覆盖制图 366 8.3 地质和土壤制图 370 8.3.1 地质制图 370 8.3.2 土壤制图 373 8.4 农业应用 375 8.5 林业应用 378 8.6 牧场应用 381 8.7 水资源应用 382 8.7.1 水体数量及分布 382 8.7.2 水质 386 8.8 冰雪应用 388 8.9 城市和区域规划应用 390 8.10 湿地制图 391 8.11 野生动物生态学应用 393 8.12 考古学应用 396 8.13 环境评价与保护 398 8.14 自然灾害评价 400 8.14.1 野火 401 8.14.2 强风暴 401 8.14.3 洪水 403 8.14.4 火山爆发 403 8.14.5 灰埃和烟雾 404 8.14.6 地震 404 8.14.7 海啸 405 8.14.8 海岸线侵蚀 405 8.14.9 滑坡 405 8.15 地貌识别和评价原理 407 8.15.1 土壤特征 407 8.15.2 土地利用适宜性评价 408 8.15.3 地貌识别和评价的图像解译要素 408 8.15.4 影像解译过程 411 8.16 小结 417 附录A 辐射度的概念、术语和单位 418 附录B 样本坐标变换和重采样过程 420 附录C 雷达信号的概念、术语和单位 423 遥感常用国际单位 426 术语表 427 参考文献 441