天基GPS气象学与反演技术

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出版者:中国科技
作者:严豪健
出品人:
页数:317
译者:
出版时间:2007-1
价格:50.00元
装帧:
isbn号码:9787504644862
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《天基GPS气象学与反演技术》综合介绍了国际上已经实施和正在研究的GPS掩星计划的进展和现状,全面地阐述了整个掩星系统和数据处理系统。《天基GPS气象学与反演技术》内容既包括了掩星技术的基本原理、理论和技术,又对各具体的测量系统和观测成果进行模拟、分析、比较和评价。

空间对地观测与遥感技术进展 本书聚焦于当代空间对地观测领域的前沿技术、关键理论及其在地球科学研究中的应用,特别侧重于遥感数据的获取、处理、分析和信息提取的复杂流程。全书结构严谨,内容涵盖了从基础的电磁波与大气相互作用原理到高分辨率成像系统设计、数据融合与三维重建等多个维度。 第一章:对地观测系统的基础理论与架构 本章深入探讨了现代对地观测系统的基本构成要素,包括卫星平台的选择、轨道力学基础以及有效载荷的原理。重点阐述了不同观测波段(如可见光、红外、微波)的物理基础及其对地物特征的敏感性。详细分析了遥感系统的几何精度和辐射定标的严苛要求,为后续的数据处理奠定理论基石。此外,还介绍了不同类型的遥感卫星,从早期的气象卫星到如今的商业高分辨率成像星座,及其在环境监测中的角色演变。 第二章:大气传输与环境效应校正 精确的对地观测数据获取依赖于对大气介质影响的准确理解与消除。本章详细解析了电磁波在复杂大气环境(包括气体吸收、散射、气溶胶影响)中的传输模型。针对遥感影像中常见的辐射失真问题,系统介绍了多种大气校正算法的机理、适用条件和计算流程,包括基于模型的反演方法和无需大气参数的经验方法。章节末尾,探讨了云层和阴影对地表信息提取的干扰及其抑制技术。 第三章:高光谱与多光谱成像技术及其数据分析 高光谱遥感以其丰富的光谱信息量,成为物质识别和定量分析的强大工具。本章首先介绍了高光谱成像仪的工作原理,对比了成像光谱仪(Imaging Spectrometer)与傅里叶变换光谱仪(FTS)的优劣。随后,重点阐述了高光谱数据的处理流程,包括维数约简(如PCA、MNF变换)、目标端元识别(如IMF、MVF)以及基于光谱签名的分类算法。对于多光谱数据,本章阐述了植被指数(如NDVI、EVI)的物理意义、计算方法及其在植被健康状况评估中的应用,并探讨了多源多尺度数据融合的技术路线。 第四章:合成孔径雷达(SAR)遥感原理与应用 微波遥感,特别是合成孔径雷达(SAR),以其全天时、全天候的观测能力,在干涉测量和形变监测中占据核心地位。本章系统阐述了SAR的基本成像机制,包括回波信号的形成、距离和方位向的分辨率控制。着重讲解了干涉测量(InSAR)的核心技术,如基线选择、相位解缠、以及如何利用干涉图计算地表形变速率(如InSAR SBAS和PS-InSAR方法)。此外,还讨论了极化SAR(PolSAR)在区分地物介电常数和结构特征方面的潜力。 第五章:遥感数据处理与信息提取的高级方法 本章关注现代遥感数据分析的计算密集型技术。首先,详细介绍了基于深度学习的遥感图像解译方法,包括卷积神经网络(CNN)在目标检测、语义分割和场景分类中的架构设计与训练策略。其次,探讨了三维重建技术,如从多视角光学影像中恢复地物的三维结构(SfM/MVS方法)以及利用雷达干涉数据进行高精度数字表面模型(DSM)的生成。最后,引入了时间序列分析在监测地表变化中的应用,如土地利用/覆盖变化检测与灾害评估的时间动态分析模型。 第六章:对地观测数据的质量控制与误差源分析 高质量的科学研究成果建立在可靠的数据基础之上。本章系统梳理了遥感数据生产链中的主要误差源,包括传感器误差、轨道误差、大气校正残余误差以及重采样引入的误差。重点介绍了数据质量评估(QA)指标的制定与应用,如空间一致性检验、辐射准确性评估和时间序列的平滑处理。此外,探讨了数据融合过程中不同数据源间的配准精度要求和误差传递模型。 本书特色: 本书内容紧密结合最新的遥感硬件发展和算法进步,理论阐述清晰,同时辅以大量的工程案例分析,旨在为从事遥感数据处理、地球系统建模、地理信息科学及相关交叉学科的研究人员和高年级学生提供一本全面、深入的参考教材。本书强调对观测原理的深刻理解与实际应用能力的培养,避免了对单一特定应用(如气象反演)的过度聚焦,而是构建了一个广阔的、通用的对地观测技术框架。所有技术细节的讨论都以保证数据源的可靠性和最终信息的准确性为核心目标。

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这本书最大的亮点在于它深入浅出地阐述了“反演技术”的核心思想。我一直认为,从观测到的数据推导出隐藏的物理量,是科学研究中最具挑战性也最有价值的部分。书中对各种反演算法的介绍,从经典的统计方法到先进的机器学习模型,都进行了详细的论述。我特别关注那些将GPS数据转化为气象参数的具体步骤,比如如何处理多路径效应、如何校正卫星轨道误差等等。这些细节的处理,决定了反演结果的精度和可靠性,而作者在这些方面的讲解,让我感到非常信服。

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这本书的语言风格我非常喜欢,既有科学的严谨性,又不失可读性。作者在叙述复杂的理论时,会穿插一些生动的比喻和形象的类比,使得枯燥的概念变得鲜活起来。我尤其欣赏作者在引用参考文献时的规范和严谨,这体现了作者对学术诚信的高度重视。同时,书中大量精美的插图和图表,也极大地增强了我的理解和阅读体验,让我能够更直观地感受到书中的内容。

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这本书的结构安排也给我留下了深刻的印象。从宏观的背景介绍,到具体的理论推导,再到实际的应用案例,层层递进,逻辑清晰。我特别喜欢那些对关键概念的详细解释,以及对不同方法的比较分析。这使得我在阅读过程中,能够清晰地把握整个知识体系,不会感到迷失。

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书中的一些章节,尤其是在讨论反演算法的细节时,我感觉自己仿佛置身于一个专业的研究实验室,与作者一同探讨着最前沿的科学问题。那些关于误差分析、模型验证的讨论,都让我深感收获。我能够感受到作者在学术上的深度和广度,以及他对这个领域的深刻洞察。

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对于我这样非专业背景的读者来说,这本书提供了一个绝佳的学习机会。它没有回避复杂的科学问题,但又用一种非常友好的方式将其呈现出来。我能够感受到作者的用心良苦,希望能够将这项重要的科学技术普及给更广泛的受众。

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总而言之,这本书是一部集科学性、前沿性和可读性于一体的优秀著作。它不仅为我打开了一个全新的科学视野,更激发了我对这个领域的浓厚兴趣。我强烈推荐所有对气象学、空间科学、以及高科技应用感兴趣的读者阅读此书,相信你们也一定会有所收获。

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作为一个对前沿科技充满好奇的普通读者,我一直对“天基GPS气象学”这个概念的未来发展方向感到好奇。我希望书中能够探讨一下,随着技术的不断进步,未来我们如何能够利用更先进的卫星技术和更强大的计算能力,进一步提升气象观测的精度和时效性。例如,是否能够实现对更精细尺度的气象现象的观测,又或者如何将这些技术与现有的气象模型进行更深度的融合。

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这本书的封面设计非常吸引人,深邃的蓝色背景搭配着星空和一颗闪耀的卫星,瞬间就勾起了我对这本书内容的无限遐想。我一直对宇宙和科技的结合非常感兴趣,而“天基GPS气象学”这个名字,更是让我看到了一个全新的领域。我设想,这本书一定能带我进入一个由卫星构筑的精密气象观测网络,揭示GPS信号如何被巧妙地利用,来探测大气层的温度、湿度、气压等关键气象参数。我特别期待书中能够详细讲解GPS信号在穿越大气层时发生的折射、散射等现象,以及科学家们是如何通过精确测量这些信号的微小变化,来反演出我们所处的地球大气状态的。这其中一定涉及到复杂的物理原理和精妙的数学模型,我迫不及待地想去学习其中的奥秘。

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我是一位对应用科学充满热情的读者,因此对书中涉及到的实际应用场景非常感兴趣。我设想,通过天基GPS气象学技术,我们可以构建出覆盖全球的、高分辨率的气象监测网络。这对于天气预报的精度提升、极端天气事件的预警、以及气候变化的研究,都具有划时代的意义。我希望书中能够提供一些真实的案例研究,展示这些技术是如何在实际工作中发挥作用的,例如在台风监测、暴雨预报等方面的成功应用。

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翻开这本书,我立刻被它翔实的资料和严谨的逻辑所吸引。书中对“天基GPS气象学”这个概念的起源和发展脉络进行了细致的梳理,让我对这一新兴学科有了更宏观的认识。我尤其欣赏作者在介绍背景知识时的详尽程度,并没有因为目标读者是专业人士而省略基础概念。那些关于GPS系统的工作原理、信号传输特性,以及大气层对电磁波影响的讲解,都让我受益匪浅。我能够清晰地感受到作者在梳理这些知识时所付出的心血,将复杂的物理现象用清晰易懂的语言表达出来。

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