高光谱遥感 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:童庆禧

出品人:

页数:415

译者:

出版时间:2006-6

价格:55.00元

装帧:

isbn号码:9787040192773

丛书系列:中国科学院研究生院教材

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《星辰大海的低语：看不见的色彩与世界的奥秘》 一、 引言：解锁视觉的边界，探索隐藏的真相 我们所熟知的世界，是眼睛所能捕捉的七彩斑斓。然而，在可见光的背后，隐藏着一个更为广阔、信息更为丰富的电磁波谱。它们以不同的能量形式穿梭于宇宙，承载着万物生命、地质变迁、环境演化的无数秘密。本书并非一本关于遥感技术的学术专著，它是一次思想的旅行，一次对“看见”与“理解”边界的探索，一次关于如何从那些肉眼无法辨识的光线中，解读出自然与生命深层逻辑的尝试。我们将一同潜入那些“看不见”的色彩之中，揭示它们所诉说的关于地球、生命乃至宇宙的迷人故事。 二、 无尽的光谱：超越可见的维度 想象一下，如果我们只能听到高亢的尖叫，却无法感知低沉的轰鸣；如果我们只能看到明亮的红色，却无从得知阴暗的蓝色。这恰似人类在可见光波段的视觉局限。事实上，电磁波谱是一个庞大的家族，从穿透一切的伽马射线，到温和的无线电波，可见光不过是其中一个狭窄的区间。而本书关注的，正是那些隐藏在可见光两侧，以及它们之间的，更为丰富的“色彩”。 红外线的温暖与生命迹象： 红外线，我们常将它与热量联系在一起。但它的意义远不止于此。动植物的生理活动都会产生特定的红外辐射，温室效应、土壤水分、植被健康状况，都能通过红外波段的细微变化被揭示。从监控森林火灾的早期预警，到追踪全球气候变暖的足迹，红外线都是不可或缺的“体温计”。 紫外线的能量与物质变化： 紫外线虽然肉眼不可见，却拥有着强大的能量。它能引发化学反应，影响物质结构。例如，紫外线的强度变化与臭氧层厚度息息相关，是监测大气环境健康的重要指标。同时，紫外线也是许多生物体的生命活动所必需的，但过量则会带来破坏。 微波的穿透与物质的“指纹”： 微波拥有强大的穿透能力，能够穿透云层、雨雾，甚至一些地表覆盖物。这使得它在气象观测、地质研究中具有独特的优势。更重要的是，不同物质对微波的反射和吸收特性是独一无二的，就像生物的指纹一样，可以用来识别地表物质的成分和状态。 可见光之外的“更多色彩”： 即使在可见光范围内，不同物体对不同波长的光线的反射率也存在差异。一棵健康的树叶与一棵枯萎的树叶，即使在肉眼看来颜色相近，但它们在不同可见光波段的反射谱会显著不同。这种差异，才是解读物质本质的关键。 三、 大地的“皮肤”：从光谱信号中读取信息 地球，这个我们赖以生存的蓝色星球，正以其独特的光谱语言，向我们诉说着无尽的故事。本书将带领读者，学习如何“听懂”这些语言，如何从遥远的天际，窥探大地每一个角落的细微变化。 植被的生命密码： 绿色，是植物生长的标志。但健康的植被，其叶绿素、类胡萝卜素等色素对特定波长光的吸收和反射，会形成独特的光谱曲线。科学家们通过分析这些曲线，可以判断植被的生长状况、健康程度，监测病虫害的发生，甚至预测农作物的产量。一抹鲜亮的绿色，在光谱分析者眼中，可能是一份丰收的预告，也可能是一个健康警报。 水体的秘密与海洋的脉搏： 清澈的河流、浩瀚的海洋，它们在光谱中的表现同样丰富多彩。水体对不同波长光的吸收和散射能力不同，可以用来监测水体污染、悬浮物含量、叶绿素浓度，甚至海洋中的浮游生物活动。研究水体光谱，就是探寻海洋的健康状况，监测其对全球气候的影响。 岩石与土壤的“矿物名片”： 组成我们脚下土地的岩石和土壤，也拥有着各自独特的光谱特征。不同的矿物质、不同的土壤成分，在不同波长光的反射率上表现出差异，这如同它们的“矿物名片”。通过分析这些“名片”，我们可以识别矿产资源、了解土壤的肥力、监测土地退化，为资源勘探和环境保护提供关键依据。 大气的“呼吸”与环境的“体温”： 大气层，这个保护地球的柔软外衣，也对不同波长的电磁波有着复杂的互动。云层、水汽、气溶胶、温室气体等，都会吸收和散射光线，形成独特的光谱信号。通过监测这些信号，我们可以追踪大气环流、了解云的形成与消散、监测空气质量、预测天气变化，甚至量化温室气体的排放，揭示全球气候变化的趋势。 四、 超越“看见”的智慧：应用与展望 对光谱信号的深度解读，已经远远超出了单纯的科学研究范畴，它正在深刻地改变着我们认识世界、改造世界的方式。 精准农业： 想象一下，农田不再是模糊的绿色，而是被细致地划分成一个个单元，每个单元的健康状况、水分需求、养分状况都被精确掌握。这得益于光谱分析技术，它能够指导农民进行精准施肥、精准灌溉、精准病虫害防治，大幅提高作物产量，减少资源浪费。 环境监测与保护： 从监测森林砍伐的范围，到评估湿地的生态健康；从追踪石油泄漏的扩散，到评估工业污染对地表的影响，光谱技术为环境保护提供了强大的“火眼金睛”。它能够让我们更早、更准确地发现环境问题，为决策者提供科学依据。 城市规划与资源管理： 城市的地表覆盖类型、建筑物的热量散失、绿地的分布状况，都可以通过光谱分析来获取。这为城市规划、能源管理、灾害风险评估提供了宝贵的信息。对于自然资源的管理，如水资源、土地资源、矿产资源，光谱分析更是不可或缺的工具。 灾害预警与应急响应： 地震前的地表温度异常、火山喷发前的气体排放变化、洪水前的地表湿度分布，这些细微的光谱信号都可能成为灾害预警的先兆。在灾害发生后，光谱分析也能帮助我们快速评估灾情、规划救援路线。 古文明的遗迹与历史的痕迹： 即使是埋藏在地下的古老遗迹，有时也会在特定光谱下留下痕迹。通过分析地表反射率的微小变化，科学家们有时能找到被沙尘掩埋的城市遗址，甚至分析出古代农业活动的痕迹。 五、 结语：与自然对话，用光线聆听 本书并非要将读者变成专业的光谱学家，而是希望开启一扇新的窗口，让我们重新审视我们所处的这个世界。在浩瀚的电磁波谱中，隐藏着理解自然运行规律、洞察生命演化奥秘的钥匙。通过对那些“看不见的色彩”的探索，我们不仅能更深刻地理解地球的过去、现在与未来，更能找到与自然和谐共处、可持续发展的智慧。 这是一场关于“看见”的革命，它教会我们用超越肉眼的视角去观察，用更广阔的思维去理解。当我们将目光投向星辰大海，当我们将心灵沉浸于万物生灵，我们终将明白，这个世界，远比我们以为的，要更加精彩和充满生机。而这一切，都蕴藏在那无尽的光谱之中，等待着我们去倾听，去解读。

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这本关于大气光学和辐射传输的专著，简直是为我这种理论派读者量身定做的。它没有过多纠缠于具体的遥感设备制造细节，而是深入到电磁波在复杂介质中传播的本质。作者对傅里叶变换在光谱反演中的应用讲解得极其透彻，尤其是关于散射核函数的推导，逻辑严密，层层递进，让我这个搞了好几年信号处理的人都感到豁然开朗。书中对瑞利散射和米氏散射的量化描述非常到位，表格数据翔实可靠，甚至连不同气溶胶类型对特定波段的消光系数都有详细的对比。我尤其欣赏它在“逆问题求解”部分所采用的正则化方法讨论，从经典的Tikhonov到更现代的迭代重构算法，都给出了清晰的数学框架和算法流程。读完感觉自己对获取地表真实反射率的物理基础有了更扎实的认识，完全脱离了那种停留在应用层面的“点一下鼠标出结果”的肤浅理解，它真正教会了我如何“理解”数据背后的物理过程。对于想要深耕于遥感反演模型构建的学生和研究人员来说，这本书无疑是一份宝贵的参考资料，其严谨的学术态度值得所有科研工作者学习。

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这份读物，与其说是一本技术手册，不如说是一份详尽的“地质学工具箱”。它将遥感技术作为一种无损、大尺度的地质勘探手段进行了全方位的展示。书中详细介绍了如何利用植被指数、水体指数等传统遥感产品的衍生应用，来辅助推断地表物质成分的变化，这一点对于矿物勘探和土壤墒情监测的同行来说，极具参考价值。其中关于岩石光谱特征库的构建部分，描绘了不同矿物（如碳酸盐、硅酸盐）在特定波段的吸收和反射特征，并配有大量实测图谱对比。我特别关注了其中关于“热红外波段对地表热惯量和水分含量的反演模型”，这个模型结合了边界层物理学和土壤热力学，提供了一种全新的、非侵入性的地质调查途径。这本书的优势在于，它成功地将高精度的物理测量与实际的地球科学问题紧密地结合起来，提供了一套行之有效的，可以直接用于野外工作的分析流程，使得抽象的“光谱信息”落地为具体的“地质信息”。

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我本以为这是一本面向操作层面的实践指南，结果完全出乎我的意料，它更像是一本关于“色彩科学”的哲学探讨。书中的大部分篇幅都在讨论“信息丢失”和“感知差异”的问题，而不是如何去获取数据。它用大量的篇幅去论证，任何通过仪器捕捉到的“真实世界”都是一种人为的、有偏见的重构。例如，书中对人眼视觉函数（CIE标准观察者）的引入，以及如何用这些函数去定义和量化“颜色恒常性”，这些内容虽然与传统的遥感数据处理看似相去甚远，却深刻地揭示了我们解读所有电磁波谱信息时潜藏的认知陷阱。作者似乎在不断地提醒读者：你看到的光谱曲线，只是信息链条中的一环，而真正具有意义的，是如何将这些“光信号”转化为对人类有用的“认知信号”。这种从物理测量转向认知科学的跨界思考，极大地拓宽了我的视野，让我开始重新审视遥感数据产品的“客观性”和“真实性”。对于那些对遥感数据哲学和信息论感兴趣的读者来说，这本书提供了一个非常新颖且富有启发性的视角。

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这本书的结构安排简直是灾难性的，对于一个追求清晰脉络的读者来说，简直是一种折磨。开篇花了整整四章在讲述历史沿革和政策制定，内容涉及了上世纪七八十年代国际空间机构间的政治角力以及各国家对频谱资源分配的博弈，这些内容与核心的科学原理似乎关系不大，读起来冗长乏味，充满了非技术性的叙述。更要命的是，当真正讲到数据处理技术时，比如像快速傅里叶变换（FFT）的应用环节，作者却采取了跳跃式的讲解，直接给出结论性的公式，完全没有中间的推导过程，这对于需要追溯源头来理解算法细节的学习者来说，简直是无法接受的“黑箱操作”。我不得不翻到附录去寻找那些本应在正文中出现的关键证明。这种编排上的严重失衡，使得全书的阅读体验非常碎片化，让人感觉作者似乎更热衷于讲述“谁干了什么”而非“如何做成”或“为什么是这样”。如果不是我对这个领域有极强的兴趣支撑，我可能早就放弃了。

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读完这本书后，最大的感受是它对于“数据质量控制与误差分析”的执着与深度。在如今各种商业化平台可以轻易生成“信息产品”的时代，这本书如同一个警钟，时刻提醒我们，没有经过严格校验的数据是何等危险。它详尽地描述了从传感器噪声、大气校正误差到目标辐射亮度估计中的系统性和随机性误差来源，并且给出了针对性的误差传播模型。作者甚至专门开辟了一个章节讨论了“非平稳噪声”的处理方法，这在很多标准教材中都是一笔带过的。书中对不同校正算法（如FLAASH, ATCOR等）的内在假设和适用边界进行了细致的剖析，指出了它们在面对特定气候条件（如高纬度、低太阳高度角）时可能出现的性能下降。这种对“不完美数据”的深刻洞察和严谨处理态度，是这本书最宝贵的财富。它教会了我，任何先进的分析技术都依赖于高质量的输入，而高质量的输入是需要付出巨大努力去审视和维护的。这本书的价值，不在于教人如何“快速出图”，而在于教人如何“负责任地得出结论”。

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