遥感技术在森林资源清查中的应用研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国林业

作者:王祝雄

出品人:

页数:170

译者:

出版时间:2007-6

价格:49.00元

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isbn号码:9787503848018

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• 遥感
• 森林资源
• 林业
• 清查
• 遥感技术
• GIS
• 资源管理
• 生态学
• 环境科学
• 遥感应用

《遥感技术在森林资源清查中的应用研究》 摘要 本书深入探讨了遥感技术在森林资源清查领域的最新进展与核心应用。通过详实的案例分析和理论阐释，本书系统梳理了不同类型遥感数据（如光学遥感、雷达遥感、激光雷达等）在森林覆盖度监测、树种识别、生物量估算、森林结构分析、森林健康评估以及森林火灾监测等方面的独特优势与局限性。本书着重介绍了遥感影像解译、目标探测、数据融合、时序分析以及机器学习和深度学习等关键技术在提升森林资源清查精度、效率和时效性方面的作用。此外，本书还就遥感数据在森林经营管理、生态环境保护和气候变化影响评估等方面的应用前景进行了展望，旨在为相关领域的研究人员、技术人员和决策者提供一本具有高度参考价值的专业读物。 引言 森林是地球重要的生态系统，其健康状况直接关系到全球生态平衡、生物多样性以及人类可持续发展。准确、及时地掌握森林资源的数量、质量、分布和动态变化，是制定科学的林业政策、实施有效的森林经营管理、应对气候变化挑战以及保障国家生态安全的基础。然而，传统的森林资源清查方法，如地面调查，因其耗时耗力、成本高昂、覆盖范围有限等缺点，难以满足现代林业发展对精细化、时效性管理的需求。 近年来，以卫星、航空器和无人机为平台的遥感技术取得了突飞猛进的发展，其强大的空间覆盖能力、连续观测能力和多光谱、多时相、多尺度的数据获取能力，为森林资源清查提供了前所未有的机遇。遥感技术能够突破时间和空间的限制，以非接触、高效的方式获取大范围、多层次的森林信息，极大地提高了森林资源清查的效率和精度，并为森林动态监测和管理提供了强有力的数据支撑。 本书正是基于这一时代背景，聚焦遥感技术在森林资源清查这一核心应用场景，力求系统性地展现该领域的研究现状、技术方法、应用实践和未来发展趋势。本书不追求面面俱到，而是侧重于对核心技术和关键应用的深入剖析，以期为读者构建一个清晰、完整的认知框架。 第一章 遥感技术概述及其在林业中的应用基础 本章将为读者构建一个关于遥感技术的基础知识体系，并初步勾勒其在林业领域应用的广阔前景。 1.1 遥感的基本原理与发展历程 我们将从电磁波谱与地物相互作用的基本原理出发，介绍遥感技术的定义、关键组成部分（平台、传感器、数据处理等）。 追溯遥感技术的发展脉络，从早期的光学成像到如今多维度、多参数的探测能力，重点梳理其在林业监测领域的演进历程。 1.2 森林资源清查的需求与挑战 深入分析当前森林资源清查面临的科学问题和实际挑战，包括但不限于：传统清查方法的局限性、精细化管理的需求、应对环境变化（如森林病虫害、火灾、采伐等）的紧迫性。 强调高精度、高时效性、大范围森林信息获取的重要性，为后续遥感技术应用的引入奠定基础。 1.3 常用遥感传感器及其特点 详细介绍不同类型的遥感传感器，并重点阐述其对森林信息提取的适用性： 光学遥感传感器： 包括多光谱、高光谱传感器，如Landsat、Sentinel、MODIS、HJ系列卫星，以及航空和无人机搭载的光学相机。分析其在植被指数计算、地物分类等方面的优势。 雷达遥感传感器（SAR）： 介绍微波遥感原理，重点阐述SAR数据在穿透云层、全天候观测方面的独特性，以及其在森林生物量、结构参数估算中的潜力。 激光雷达（LiDAR）： 讲解LiDAR的工作原理，以及其在获取森林三维结构信息（如树高、冠幅、密度、叶面积指数等）方面的绝对优势。 1.4 遥感数据在林业应用中的初步探索 简要回顾遥感技术在林业早期应用的一些经典案例，为读者建立遥感技术与森林信息之间的初步联系。 第二章 遥感影像数据预处理与特征提取 高质量的预处理是有效利用遥感数据的前提，本章将聚焦于确保数据的可用性和信息提取的基础。 2.1 影像几何校正与辐射定标 阐述几何校正的目的（消除畸变、实现地理配准）和常用方法（RPC模型、控制点法等）。 讲解辐射定标的意义（将原始DN值转化为具有物理意义的反射率或辐射亮度）及其常用方法。 2.2 大气校正与地形校正 重点介绍大气对遥感信号的影响（吸收、散射），以及常用的几种大气校正模型（如FLAASH、MODTRAN）。 分析地形对遥感影像的影响（阴影、坡度效应），并介绍地形校正的方法。 2.3 影像增强与变换 介绍各种影像增强技术，如拉伸、滤波等，以改善影像的视觉效果，突出森林特征。 讲解常用影像变换技术，如主成分分析（PCA）、缨调变换（Brovey Transform）等，以提取更具信息量的波段组合。 2.4 关键森林信息特征的提取 植被指数（VI）： 深入介绍多种植被指数（如NDVI, EVI, SAVI等）的计算方法、物理意义，以及它们与森林健康、覆盖度等指标的关系。 纹理特征： 介绍纹理分析在区分不同林分类型、评估森林结构复杂性方面的应用。 光谱特征： 讨论特定波段的反射率、吸收特征以及光谱曲线形状等在识别树种、判断植被物候等方面的作用。 多时相特征： 讲解通过时间序列影像分析，提取森林动态变化信息（如生长速率、季节性变化、扰动检测等）。 第三章 基于遥感技术的森林资源参数遥感估算 本章将深入探讨如何利用遥感数据定量估算森林资源的关键参数，这是实现精细化管理的核心环节。 3.1 森林覆盖度与冠层密度估算 介绍基于遥感影像的分类方法（监督分类、非监督分类）在划分森林与非森林区域中的应用。 探讨如何利用植被指数、光谱特征等估算森林冠层密度和遮蔽度。 3.2 树高与单木参数遥感提取 重点介绍LiDAR数据在精确测量树高、冠幅、树木位置等单木参数方面的优势。 讨论基于高分辨率光学影像的单木分割与识别技术。 初步介绍结合多源数据（如光学+LiDAR）提升单木参数提取精度的可能性。 3.3 森林生物量估算 阐述生物量估算的重要性，并介绍不同尺度（单木、小班、区域）的估算策略。 探讨利用光学遥感（植被指数、光谱特征）与SAR/LiDAR数据（后向散射系数、结构参数）建立生物量估算模型的方法。 重点介绍统计模型、半经验模型以及基于机器学习的估算方法。 3.4 森林蓄积量遥感估算 分析森林蓄积量与生物量、材积等参数的关系。 介绍结合森林调查数据与遥感数据，构建蓄积量遥感估算模型（如回归模型、席位法等）。 3.5 森林树种识别与分类 讨论高光谱遥感在区分光谱特性差异较小的树种方面的潜力。 介绍基于影像分类技术（如支持向量机、随机森林、神经网络）的树种识别方法。 分析结合多时相、多传感器数据提升树种识别精度的策略。 第四章 遥感技术在森林动态监测与变化检测中的应用 森林资源并非静态，及时准确地监测其动态变化对于森林经营和保护至关重要。 4.1 森林采伐与更新监测 介绍利用多时相遥感影像进行变化检测的技术，如图像差值法、变化向量分析、Post-classification Comparison等。 重点分析如何利用SAR数据在阴雨天气下监测森林采伐活动。 4.2 森林病虫害与灾害监测 讲解如何利用植被指数、光谱特征的变化来监测森林健康状况，早期识别病虫害的发生。 分析遥感技术在森林火灾监测（热异常探测、火点定位）和火灾影响范围评估中的作用。 探讨遥感在识别和评估风倒、水淹等自然灾害对森林造成影响的应用。 4.3 森林退化与恢复监测 分析遥感影像时序变化特征，以识别森林退化趋势（如过度放牧、土壤侵蚀等）。 探讨利用遥感数据评估森林恢复项目的成效，监测森林生态系统的恢复进程。 4.4 森林碳汇监测 结合生物量估算和生长速率监测，介绍如何利用遥感数据估算森林碳储量变化，为碳汇计量提供依据。 第五章 机器学习与深度学习在森林遥感中的应用 人工智能技术的崛起为森林遥感应用注入了新的活力，本章将重点介绍其应用。 5.1 机器学习算法在森林遥感中的应用 介绍常用的机器学习算法，如随机森林（Random Forest）、支持向量机（SVM）、极限学习机（ELM）等。 阐述这些算法在森林覆盖分类、树种识别、生物量估算等任务中的应用原理和优势。 5.2 深度学习在森林遥感中的应用 介绍卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等深度学习模型。 重点分析CNN在影像特征提取、目标检测（如单木识别、病灶识别）方面的强大能力。 探讨RNN（如LSTM）在处理时间序列遥感数据，进行森林动态变化预测方面的潜力。 5.3 深度学习模型的设计与训练 讲解如何构建适用于森林遥感的深度学习模型架构。 讨论训练数据的重要性（标注数据、数据增强），以及模型优化的策略。 5.4 深度学习与传统方法的结合 探讨将深度学习作为特征提取器，与传统分类器结合的应用。 分析深度学习在提升遥感影像解译精度、自动化程度方面的优势。 第六章 遥感技术在森林经营管理与可持续发展中的作用 本章将视角拓展到遥感技术如何支撑更广泛的森林经营管理目标。 6.1 精准森林经营管理 介绍遥感数据在辅助制定采伐计划、抚育间伐、林分优化等方面的应用。 利用高分辨率影像和LiDAR数据进行精细化林分调查，为精准经营提供数据基础。 6.2 森林生态系统服务评估 讨论如何利用遥感数据估算森林的固碳、释氧、水源涵养等生态系统服务功能。 将遥感信息与模型相结合，评估森林健康状况对生态系统服务的影响。 6.3 气候变化对森林影响的监测与适应 利用遥感监测森林范围、结构、生长状况对气候变化的响应。 评估干旱、极端高温等气候事件对森林的影响，为森林适应气候变化提供科学依据。 6.4 森林资源信息系统的构建与应用 介绍如何将遥感获取的森林资源信息整合到地理信息系统（GIS）中。 探讨构建集成了遥感数据、调查数据和模型预测的综合性森林资源信息管理平台。 第七章 遥感技术在森林资源清查中的挑战与未来展望 在肯定遥感技术巨大成就的同时，也需要正视其面临的挑战，并展望未来发展方向。 7.1 当前面临的挑战 数据获取成本与可及性： 高分辨率、多源数据获取成本较高，部分地区数据获取受限。 数据处理复杂度： 大量、多源数据的预处理、分析和融合技术要求较高。 模型精度与验证： 遥感估算模型的精度依赖于地面验证数据的质量和代表性，验证工作依然是瓶颈。 地表复杂性与同谱异物/异谱同物现象： 复杂地形、植被类型多样性可能导致解译困难。 技术更新换代快： 新传感器、新算法层出不穷，如何有效整合与应用是挑战。 7.2 未来发展趋势 多源、多尺度、多时相数据融合： 充分发挥不同传感器（光学、SAR、LiDAR）、不同平台（卫星、航空、无人机）和不同时间尺度的优势，实现信息互补。 智能化与自动化： 深度学习等AI技术的广泛应用，将进一步提升森林信息提取的自动化和智能化水平。 时空协同分析： 更加注重森林的时空动态变化，实现对森林过程的连续监测和预测。 地基遥感与航空/天基遥感的结合： 发展地面监测网络，为遥感数据提供更精确的验证和校准。 云平台与大数据技术： 利用云计算和大数据技术，构建高效的森林遥感数据处理和分析平台。 向精细化、过程化、生态化发展： 不仅关注数量，更关注森林的结构、功能、过程及其与环境的相互作用。 服务于生态文明建设与可持续发展目标： 遥感技术将更加紧密地服务于国家生态安全、生物多样性保护、应对气候变化等重大战略需求。 参考文献 （此处列出相关的学术文献，作为本书内容支撑。） 致谢 （感谢在本书编撰过程中给予支持和帮助的单位和个人。）

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这部著作的问世，无疑为地学和生态学领域的研究者们提供了一份极具参考价值的蓝图。我最近翻阅了一本关于**气候变化对极地冰盖影响**的专著，其深度和广度都令人印象深刻。作者并没有停留在对宏观现象的简单描述，而是深入剖析了数十年来的卫星遥感数据与实地勘测结果之间的复杂关联。书中对于冰川物质平衡模型的建立过程，详尽到每一个数学公式的推导，即便是初次接触该领域的人，也能通过其清晰的逻辑链条逐步领悟其精髓。尤其值得称赞的是，它引入了最新的耦合大气-海洋环流模式，用以预测未来不同温室气体排放情景下冰盖的消融速率。书中插图精美且信息密度极高，图表注释详尽，使得原本抽象的物理过程变得直观易懂。特别是关于冰下水动力系统如何加速冰川流动的章节，提出了几个颇具争议性但基于扎实数据支持的新观点，引发了我对现有主流理论的重新审视。这本书的视野非常开阔，不仅仅局限于科学模型的展示，还穿插了对国际政策制定者如何利用这些科学证据来协商减排目标的案例分析，展现了基础研究如何转化为实际的全球治理行动，整体阅读体验酣畅淋漓，知识的汲取是系统且富有启发性的。

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不得不提的是，我最近沉迷于一本探讨**量子纠缠态在新型加密通信中的理论极限**的物理学专著。这本书的难度系数相当高，它几乎是为理论物理博士生量身定做的教材。作者没有采用传统的线性叙事，而是从量子信息论的基础公理出发，层层递进地构建起对Bell不等式、GHZ态以及更复杂的簇态的深入理解。最令人称奇的是，书中对“量子隐形传态”在提高密钥分发效率上的瓶颈进行了极富创造性的数学建模，提出了一个至今尚未被实验证实的、基于高维希尔伯特空间的优化方案。阅读过程中，我需要频繁地查阅傅里叶变换和群论的相关知识才能跟上作者的思路，但那种智力上的挑战感和最终豁然开朗的满足感是无与伦比的。它不关注应用层面的具体实现，而是坚守在基础理论的探索前沿，试图描绘出信息传输在物理定律允许范围内的终极边界，文字的精准度达到了吹毛求疵的地步，真正体现了理论物理的纯粹之美。

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最近偶然接触到一本聚焦于**古代文献数字化修复与语义分析**的专业书籍，它的叙事手法和侧重点与我预期中那种严谨的学术论述大相径庭，反而更像是一部融合了计算机科学、历史学与艺术鉴赏的跨界之作。这本书并没有过多纠缠于底层的算法细节，而是将笔墨重点放在了“人机协同”的艺术性上。比如，它详尽阐述了如何利用深度学习网络来识别和重建受损卷轴上模糊不清的笔迹特征，并结合历史语言学的知识库进行上下文推断，从而恢复出接近原貌的文本内容。其中一个章节专门探讨了在处理那些仅存残片的数字化过程中，如何平衡“准确还原”与“合理想象”之间的伦理边界，这一点触动很深。作者引用了多个具体的文物修复案例，从敦煌壁画的色彩还原到早期手稿的版式重构，配有大量的对比图，直观展示了技术介入前后文本或图像的生命力变化。阅读过程中，我能清晰地感受到作者对文化遗产保护事业发自内心的敬畏与热情，文字间流淌着一种对“逝去文明”的温柔关怀，而非冷冰冰的技术手册，是一次非常触动心灵的阅读之旅。

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我最近在研读一本关于**城市地下空间精细化管理与韧性城市构建**的报告汇编，它所采用的视角是极其务实且面向工程实践的。这本书的核心价值在于它打破了传统土木工程学中对地下结构孤立分析的局限性，转而采用“系统集成”的思维模式。它详细描述了一套基于BIM（建筑信息模型）和GIS（地理信息系统）深度融合的“数字孪生”平台，如何实时监测地铁隧道、管廊、地下停车场乃至深基坑的安全状态。书中对于传感器网络的部署密度、数据传输的延迟容忍度以及突发事件（如管线破裂或小范围地面沉降）的预警阈值设定，都给出了详细的行业标准和操作指南。特别是关于地下水文条件变化对结构长期稳定性的影响分析部分，引入了先进的有限元模拟技术，并辅以大量的现场监测数据进行验证，严谨得令人信服。这本书的语言风格非常直接，充满了工程术语和规范引用，没有多余的修饰，完全是为一线规划师和工程师量身打造的工具书，读完后感觉手上立刻多了一套解决复杂地下工程难题的“武器库”。

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近期阅读的一本关于**全球供应链中劳动力迁移与社会保障体系重构**的研究报告，其内容视角之宏大与洞察力之细腻令人叹服。这本书并非传统的经济学论文集，而更像是一份深刻的社会人类学观察报告。作者团队走访了亚洲、欧洲和南美的多个跨国制造基地，通过大量的深度访谈，构建了从底层工人到跨国企业高管的完整利益图谱。书中对“数字游民”的出现如何模糊了劳动合同的地域界限，以及各国税收和福利体系如何滞后于这种新型工作形态的讨论，极具前瞻性。特别是一个关于东南亚季节性建筑工人通过区块链技术建立“可携带工时证明”的案例研究，展现了底层个体如何利用新兴技术来对抗制度性障碍，情节引人入胜。这本书的叙事节奏把握得极好，时而从宏观的全球贸易数据跳跃到某个工厂门口的一段日常对话，这种微观与宏观的交织，使得报告充满了人性化的温度，让人在思考全球化冰冷逻辑的同时，也感受到了个体命运的坚韧与复杂。

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