Infrared and Raman Spectroscopic Imaging pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Salzer, Reiner (EDT)/ Siesler, Heinz W. (EDT)

出品人:

页数:530

译者:

出版时间:2009-06-15

价格:USD 190.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527319930

丛书系列:

图书标签:

• 光谱学
• 红外光谱
• 拉曼光谱
• 成像
• 光谱成像
• 化学分析
• 材料科学
• 生物医学
• 分析化学
• 振动光谱学

好的，这是一本关于高分辨率大气遥感与光谱测量的图书简介，其内容将集中于利用先进光谱技术对地球大气成分、气溶胶、云层及辐射传输过程进行精确、定性和定量分析，完全不涉及红外（Infrared）和拉曼（Raman）光谱成像的具体技术或应用。 --- 书名：高分辨率大气遥感与光谱测量：原理、系统与前沿应用 导言：地球系统的复杂性与遥感的需求 地球大气是一个高度动态且相互关联的复杂系统，其状态直接影响着气候变化、天气预报、空气质量以及人类的生存环境。理解大气中痕量气体（如温室气体、臭氧、水蒸气）、气溶胶的垂直分布、云层的微物理结构以及太阳与地球辐射的传输过程，是现代地球科学的核心任务。传统的气象观测手段，如探空气球和地面站，虽然提供了精确的点位数据，但缺乏时空连续性。因此，发展高分辨率、高灵敏度的遥感技术成为获取全球和区域大气信息不可或缺的手段。 本书旨在系统阐述用于大气遥感和原位测量的关键光谱技术、辐射传输模型以及先进仪器系统的设计与应用。重点聚焦于可见光（Visible）、近红外（Near-Infrared，特指不含中长波红外波段的区域）以及短波红外（Short-Wave Infrared, SWIR）波段内，如何通过高分辨率光谱学原理，实现对大气组分和物理参数的精确反演。 第一部分：大气光学基础与辐射传输理论 本部分奠定理解大气遥感的物理基础，详细解析光与大气的相互作用过程。 第一章：大气介质的光学特性 深入探讨大气中主要的散射和吸收机制。重点分析瑞利散射（Rayleigh Scattering）在气体分子间的分布规律，以及米氏散射（Mie Scattering）在气溶胶颗粒尺度上的依赖性。详细阐述水蒸气、二氧化碳、甲烷等关键气体的吸收谱线结构，包括多普勒展宽、洛伦兹展宽和压力展宽的理论模型。讨论大气光学厚度、单次散射反照率和相函数在不同波段内的变化规律。 第二章：大气辐射传输方程的数值求解 辐射传输方程（RTE）是连接大气状态与观测信号的桥梁。本章详细介绍辐射传输的经典模型，如离散坐标法（DISORT）、离散传输法（DTM）和叠加法。重点分析多重散射在可见光和近红外波段的重要性，以及如何高效地计算穿过云层和复杂气溶胶层时的辐射场。讨论如何将地表反射特性（BRDF/BSDF）纳入RTE求解，以适应地表背景的复杂性。 第三章：仪器光谱响应与系统误差分析 阐述传感器光谱仪器的理想响应函数与实际响应函数之间的差异。讨论仪器的光谱分辨率、波长标定精度和定标不确定性如何影响最终的反演结果。引入噪声等效辐射度（NE$Delta$R）的概念，并分析探测器本底噪声、散粒噪声和系统噪声对遥感灵敏度的限制。 第二部分：高分辨率光谱测量系统与技术 本部分深入探讨实现高光谱测量的关键仪器技术，侧重于可见光、近红外和短波红外波段的成像光谱仪和傅里叶变换光谱仪的应用。 第四章：高分辨率成像光谱仪（Imaging Spectrometers） 系统介绍基于普勒斯（Prism）分离或衍射光栅色散原理的成像光谱仪设计。重点分析了扫描式、推扫式（Whiskbroom）和凝视式（Stare）成像模式在大气遥感中的优缺点。详细阐述了如何设计高扫描频率和高空间分辨率的系统，以捕捉快速变化的大气现象，如沙尘暴或火山灰羽流的传播。 第五章：傅里叶变换光谱仪（FTS）在大气测量中的应用 聚焦于傅里叶变换原理在高分辨率大气测量的优势，特别是其高波波数分辨率和“Fellgett增益”。详细介绍如何进行干涉图的获取、校准以及快速傅里叶逆变换（FFT）的优化算法。讨论地基FTS（如NDSC网络）在监测全球大气痕量气体柱浓度中的关键作用及其数据处理流程。 第六章：激光雷达（LIDAR）技术与差分吸收原理（DOAS） 介绍基于激光的垂直廓线探测技术。着重讨论利用脉冲激光在可见光和短波红外波段进行大气成分探测的原理。详细阐述差分吸收光谱技术（DOAS），包括其在处理仪器漂移和背景信号方面的鲁棒性，以及如何利用多波长组合实现对NO2、O3等关键气体的痕量检测。 第三部分：大气参数的高效反演算法 实现从原始辐射数据到精确大气参数的转换是遥感的核心。本部分专注于先进的反演技术。 第七章：最优估计（Optimal Estimation, OE）与贝叶斯反演框架 详细介绍最优估计方法作为一阶反演技术的核心地位。构建大气参数（如温度、水汽、气溶胶光学深度）的先验知识库和协方差矩阵。阐述如何通过迭代过程，最小化观测残差与先验信息的加权和，以获得最优后验解，并量化反演结果的不确定性。 第八章：机器学习在光谱反演中的前沿应用 探讨深度学习（如卷积神经网络CNN和循环神经网络RNN）在加速复杂辐射传输计算和提高反演精度方面的潜力。讨论如何利用大规模模拟数据集训练模型，以实现对多参数、高非线性大气问题的实时或近实时反演。关注模型的可解释性与泛化能力。 第九章：气溶胶光学特性与垂直廓线的反演 专门针对气溶胶的复杂散射和吸收特性进行讨论。介绍如何利用多角度/多波长观测结合RTE模型，反演出气溶胶的单次散射反照率、不对称因子及粒径谱分布。阐述利用云层顶部信息和云下背景辐射场来分离气溶胶层与云层贡献的方法。 第四部分：系统集成与前沿观测案例 本部分将理论与实践相结合，展示先进光谱系统在实际大气观测任务中的应用成果。 第十章：卫星载荷的系统设计与在轨标定 探讨面向未来卫星任务（如高光谱大气成分监测星座）对光谱分辨率、信噪比和数据吞吐量的要求。重点分析在轨定标技术，包括对深空背景、内部标准源以及高动态范围辐射源的精确校准流程，确保数据长期稳定性和跨平台一致性。 第十一章：地基观测网络的协同与数据同化 展示全球地基光谱观测网络（如TCCON）如何通过高精度测量，为卫星遥感提供关键的地面验证数据（Validation）。讨论将高分辨率光谱数据同化到数值天气预报（NWP）和化学传输模型（CTM）中的方法论，以提高短期预报和长期气候模拟的准确性。 第十二章：极端大气事件的瞬态光谱监测 通过案例研究，展示高分辨率光谱系统对瞬态大气事件的有效应对。分析从太阳耀斑引发的电离层变化、火山爆发后的平流层硫酸盐气溶胶监测，到城市复杂排放源（如工业区）的痕量气体污染羽流的快速追踪与量化。 --- 总结 本书是为大气科学、遥感工程、光学物理以及环境科学领域的研究人员、工程师和高年级研究生量身打造的专业参考书。它不仅提供了理解大气光学和辐射传输的坚实理论基础，更详细阐述了如何将这些理论转化为高精度、高可靠性的光谱测量系统，并最终有效地反演出全球大气变化的科学指标。本书致力于推动下一代高分辨率大气遥感技术的发展与应用。

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