基本信息
水文與水管理中的遙感技術出版社：中國水利水電出版社
定價：58
條形碼：9787508435824
ISBN：ISBN7-5084-3582-6
作者：[德]GertA.Schultz[美]EdwinT.Engman
印刷日期：2006-4-1
出版日期：2006-4-1
精裝平裝_開本_頁數：平裝16開,456頁
中圖法：
中圖法一級分類：
中圖法二級分類：
簡介
前言一些諮詢工程師曾經告訴本書的作者："如果你了解遙感，你就可以在不存在數據，甚至是在不具備地面測量條件的地方獲得水文數據。因此，在開發中國家就能夠根據需要的容量設計出一個飲用水供水水庫。"另一方面，作者被告知："由於不可能通過遙感數據估計地面水資源和地表徑流，因此遙感並不是十分有用的。"本書的主要目的是給讀者提供一些關於遙感在水文和水管理領域的潛能和局限性的正確信息，來糾正這類未被證明正確性的猜想，以及言過其實的批評。
本書可以用作參考書籍或教科書，而非會議論文的匯總。本書旨在提供一些方法，幫助讀者解決在水文和水管理中遇到的問題。因此，所提出的科學問題只是遙感套用中所必需的。讀者將會在一些領域中看到(如蒸散發量、工壤含水量和水文模型等)。儘管已經可以使用一些可操作技術(如融雪徑流模型、工地利用分類、土地利用變化檢測、洪水預報與控制)，但這些科學問題仍舊處於發展階段。此外，讀者將會通過本書認識到，在許多情況下，遙感數據僅僅是其它數據的輔助信息，例如：數字地圖、數字高程模型、現代液體比重計數據等。在大多數情況下，遙感不能替代傳統數據，但是可以擴大傳統數據。
在水文和水管理中遙感的套用不僅要求大量遙感數據，而且要求存取到要求的硬體或軟體中。希望讀者意識到這樣一點，近幾年使用和操作遙感數據已經大大地簡化，並且價格低廉。前幾年需要在昂貴的專用計算機上才能夠完成的任務，現在採用台式機就可以完成，以合理的價格就可以獲得高性能的計算機系統和功能強大的軟體。我們也看到，儘管遙感數據到水文信息的轉化算法變得越來越多，越來越複雜(可以處理多個衛星的數據，或者將衛星數據與傳統數據融合)，但是它們分布在良好的用戶操作界面中，易於使用。而且，遙感數據、地面真實情況(例如來自現代液體比重測量設備的信息)和功能強大的軟體的結合占據著主導地位，例如GIS(地理信息系統)對水文學者和水管理者的研究來說是相當有用的工具，可幫助他們解決遇到的問題。
本書期望針對的讀者包括水文學者和水管理者，即土木王程師、環境工程師、地球學家和農業工程師。提供的這些信息強調了在水文監測、建模以及水資源管理決策中遙感數據可能的套用。
由於遙感數據獨有的特性，出現了許多新的技術，它們具有與傳統水文和水管理數據和模型不同的結構。而且，這些結構可以提供新穎和獨特的信息，這一般是不可能從傳統的測量方法和模型中獲得的。
此外，我們發現越來越多的大學院系(例如土木工程、農業和地球科學)開設了遙感理論和套用的課程。這本書對這些專業的學生也是有價值的，因為本書提供了遙感在水文和水資源管理中套用的最新綱要。
這是一個自然科學和技術科學領域中的知識增長給人們留下深刻印象的時代，也是一個相關技術快速變化的時代。編輯們意識到這些信息中的絕大部分分散在以學科為導向的刊物和出版物中。基於編輯們自身的科學研究工作和長期的國際交流活動，他們意識到如果能夠將這些信息收集編輯成一本書，對水文和水管理學術團體將是十分有益的。編輯從9個不同國家的許多學術團體中精選出25人作為本書的作者。雖然本書將近500頁，但並不是全面的，因此書中給出詳盡的參考文獻，總計有700多篇，這對幫助讀者理解本書所講述的內容是十分重要的。
不僅要感謝合作了四年多的所有作者，而且感謝JoachimGeyer，他協助進行了各章的編輯工作，感謝Springer-verlag統籌了本書的製作和出版。
GertA．Schultz
德國波鴻魯爾大學
EdwinT．Engman
美國馬里蘭格林貝爾特國家航空和
宇宙航行局(NASA)/戈達德宇宙航行中心
目錄
第一部分概述與基本原理1概論3
1．1引言3
1．2遙感的定義3
1．3遙感數據的本質4
1．4衛星系統5
1．4．1遙感平台6
1．4．2遙感感測器9
1．4．3空間解析度10
1．4．4時間解析度11
1．5遙感與水文學11
1．6本書的結構12
2遙感的物理原理和技術要點14
2．1引言14
2．2電磁光譜和輻射率14
2．3大氣傳播18
2．4自然介質的反射和發射特性22
2．5感測器原理26
2．6現在和未來的地球觀測任務概述31
3遙感數據處理：硬體和軟體準備34
3．1圖像處理系統的特點34
3．1．1中央處理器(CPU)：個人電腦、工作站和大型機34
3．1．2系統分析員人數及操作方式35
3．1．3串列與並行圖像處理、算術協處理器和隨機存取存儲器(RAM)37
3．1．4作業系統和軟體編譯器3了
3．1．5大容量存儲39
3．1．6螢幕顯示解析度4l
3．1．7螢幕顏色解析度41
3．1．8圖像掃描(數位化)思考42
3．2圖像處理和GIS軟體套用43
3．2．1預處理44
3．2．2顯示和加強45
3．2．3遙感信息提取45
3．2．4攝影測量的信息提取46
3．2．5元數據和圖像/地圖系列文檔46
3．2．6圖像和地圖的製圖成分49
3．2．7地理信息系統(GIS)49
3．2．8套用49
3．3經濟實用的數字圖像處理系統50
3．4小結50
4遙感信息數據與地理信息系統的集成57
4．1引言57
4．2一般方法59
4．2．1柵格和矢量數據結構59
4．2．2現有集成方法6l
4．2．3與地理數據處理過程相關的誤差63
4．3當前的套用64
4．3．1流域資料庫的開發64
4．3．2高程數據的集成使用64
4．3．3土地利用/土地覆蓋類型變化監測65
4．3．4流域徑流量建模66
4．3．5水質監測與建模68
4．3．6土壤侵蝕監測68
4．4展望69
第二部分遙感在水文監測和建模中的套用
5水文建模中的遙感77
5．1引言77
5．2實際水文模型中遙感的套用78
5．3耦合水一能量平衡模型中的遙感82
5．4遙感方法83
5．4．1太陽輻射84
5．4．2下降長波84
5．4．3降水85
5．4．4氣溫85
5．4．5表面空氣濕度86
5．5模型實例：紅河一Arkansas流域87
5．6發展方向88
6降水103
6．1引言103
6．2一般方法104
6．2．1地面雷達104
6．2．2可見光和紅外線衛星數據的使用105
6．2．3無源微波衛星數據的使用106
6．2．4航天雷達106
6．3當前技術107
6．3．1降雨的單偏振雷達測量107
6．3．2降雪和雹的測量110
6．3．3多參數雷達11l
6．3．4降雨量估計的衛星雲指數和生活史方法112
6．3．5雙光譜技術114
6．3．6空間降雨的無源微波估計115
6．3．?採樣誤差116
6．4改進的潛力118
6．4．1當前的性能標準118
6．4．2展望119
7土地利用和流域特徵125
7．1引言125
7．2用遙感繪製土地覆蓋類型地圖126
7．3植被指數127
7．3．1簡單植被指數128
7．3．2歸一化植被指數(NDV))129
7．3．3精確的估計131
7．3．4多時相植被指數131
7．4專題分類132
7．4．1圖像分類方法133
7．4．2最大似然分類136
7．4．3討論137
7．4．4機率估計的精確化138
7．4．5分割140
7．4．6巴西Pantanal地區的範例研究140
7．5雷達142
8蒸發148
8．1引言148
8．1．1概述148
8．1．2地面蒸發的遙感測量149
8．2蒸發和輻射測量的變數150
8．2．1潛在蒸發150
8．2．2實際蒸發152
8．3土地蒸發的遙感測量：套用和模擬方法154
8．3．1概論154
8．3．2蒸發和地表溫度的線性關係[1]156
8．3．3改進的線性關係[2]157
8．3．4蒸發、地表溫度和光譜指數的關係[3]157
8．3．5土壤-植被-大氣輸送(SVAT)模型[4]158
8．3．6集成SVAT和行星邊界層(PBL)模型[5]159
8．4當前趨勢：改進的觀測和參數化方法160
8．4．1局部最大蒸發量和地表溫度[6]160
8．4．2改進的地表變數觀測[7]163
8．5空間可變性165
8．6精度166
8．7套用167
8．8目前及未來的觀測168
8．9概要和總結169
9土壤含水量187
9．1引言187
9．2一般方法188
9．3感測器-目標相互作用19l
9．4水文實例197
9．5未來微波遙感在土壤含水量測量中的套用200
10地表水的遙感分析206
10．1引言206
10．2地表水采測207
10．3湖泊和水庫面積的估測209
10．4濕地211
10．5湖泊水位213
10．6河流水位和流量216
10．7洪水範圍218
10．8結論222
1l積雪和冰228
11．1積雪和凍的作用228
11．2一般方法229
11．2．1Gamma射線229
11．2．2可見光圖像231
11．2．3熱紅外232
11．2．4有源和無源微波233
11．2．5相關套用236
11．3當前的套用237
11．3．1NOHRSC(美國國家套用水文遙感中心)積雪覆蓋和雪水當量
的測量237
11．3．2加拿大草原雪水當量製圖238
11．3．3融雪徑流的預報計算240
11．4未來的方向243
11．4．1提高無源微波的解析度243
11．4．2改進的無源微波算法243
11．4．3雷達套用的前景243
11．4．4各種數據類型的綜合244
12土壤侵蝕261
12．1引言261
12．2遙感使用基礎263
12．3套用264
12．4實例研究266
12．4．1圖像解譯/攝影測量266
12．4．2模型/GIS輸入268
12．4．3光譜特性269
12．4．4地形測量27l
12．5未來發展趨勢272
13水質278
13．1引言278
13．2遙感的套用基礎279
13．3套用280
13．4實例研究281
13．4．1懸浮泥沙28l
13．4．2葉綠素284
13．4．3溫度286
13．4．4油288
13．5未來的發展趨勢289
14地下水295
14．1引言295
14．2水文地質的概念化296
14．2．1三維水文狀況296
14．2．2地下水水面298
14．2．3水流系統300
14．3水量平衡30l
14．3．1地下水灌溉方案302
14．3．2補給303
14．4堅硬岩石地形和線性構造308
14．5地下水管理與結論310
14．6總結與展望310
第三部分遙感數據輔助下的水管理
15遙感在水管理中的套用319
15．1引言319
15．2水管理中遙感套用潛力319
15．2．1觀測和製圖319
15．2．2空間分析和分區32l
15．2．3監測與預報322
15．3遙感支持下的流域規劃323
15．3．1引言323
15．3．2水文監測和預測323
15．3．3流域中的上下游關係324
15．4遙感輔助下的流域管理325
15．4．1引言325
15．4．2水文圖像解譯在流域管理中的套用327
15．5小範圍水資源開發和遙感328
15．5．1引言328
15．5．2在遙感技術輔助下的徑流收集研究328
15．5．3洪水的延伸和地下水的補給329
15．6灌溉水管理和遙感329
15．7水管理的決策支持系統330
15．7．1引言330
15．7．2專家系統和決策支持系統33l
16洪水預報和控制345
16．1引言345
16．2一般方法346
16．2．1模型方法346
16．2．2遙感數據的種類和要求346
16．2．3從遙感數據中得到水文氣象信息348
16．2．4地區降雨到徑流水點陣圖實時預報的轉換349
16．3基於遙感數據的洪水預報輔助下的實時洪水控制範例35l
16．3．1基本原理351
16．3．2雷達降雨量測量套用於gunz河流域352
16．3．3定量的降雨量預報352
16．3．4降雨-徑流模型在洪水預報中的套用354
16．3．5基於洪水水文預報圖的水庫最優操作355
16．4城市環境下的洪水預報和控制356
16．5展望359
17灌溉和排水362
17．1引言362
17．1．1現有的非遙感方法及其局限性363
17．1．2遙感在灌溉和排水中的套用回顧364
17．2一般方法365
17．2．1套用與可觀測性對比及算法365
17．2．2理論和概念性的方法365
17．2．3套用舉例369
17．3當前的套用371
17．3．1一般套用371
17．3．2高解析度的灌溉土地製圖371
17．3．3農作物需水量--可見光和近紅外線373
17．3．4農作物缺水--紅外線373
17．3．5流域水文374
17．3．6鹽鹼地的發現375
17．3．7灌溉管理375
17．4目前和未來的觀測376
17．5未來方向和潛力377
18無計量河流流域水利工程設計的水文數據計算385
18．1引言385
18．2一般方法386
18．2．1模組1：衛星系統，數據處理387
18．2．2模組2：以多時相衛星圖像為基礎估計每月地區降水389
18．2．3模組3：徑流量的估汁391
18．3套用392
18．3．1研究區域和所用數據392
18．3．2多時相B2-Meteosat衛星圖像輔助下地區月降水量估計392
18．3．3降雨-徑流模型394
18．4進一步套用395
18．5總結與討論396
19土地覆蓋變化趨勢檢測及對水管理的影響400
19．1引言400
19．2水文模型和土地覆蓋變化402
19．3研究實例：西歐Sauer河流域土地利用變化的遙感檢測404
19．4總結412
第四部分展望
20展望425
20．1引言425
20．2水文研究與建模現狀426
20．3水管理428
20．4水文學和水資源管理中的數據問題429
20．5攻堅計畫430
20．6已有的感測器和平台432
20．7計畫中和已提出的感測器和平台433
20．8遙感和水文學的未來需要434
縮略語表449
