衛星紅外遙感器輻射定標模型與方法 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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張勇，祁廣利，戎誌國 著

圖書標籤:

• 衛星遙感
• 紅外遙感
• 輻射定標
• 遙感器
• 模型
• 方法
• 大氣校正
• 圖像處理
• 地球觀測
• 誤差分析

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030451927

版次：01

商品編碼：11781025

包裝：平裝

叢書名： 地球觀測與導航技術叢書

開本：16開

齣版時間：2015-09-01

頁數：308

正文語種：中文

內容簡介

本書是一本綜閤介紹衛星紅外遙感器在軌絕對輻射定標原理與方法的專著，內容既包括瞭衛星紅外遙感器輻射定標的國內外主流方法和理論，又吸收瞭作者近10年來在紅外遙感輻射定標方麵的最新研究成果，特彆是半光路星上黑體定標修正模型研究、基於高光譜紅外遙感器的在軌交叉輻射定標、基於大洋浮標和再分析場數據的定標理論與方法、青海湖浮標觀測係統及在軌定標、敦煌戈壁地溫全自動測量係統及其定標研究、紅外波段高光譜發射率數據的測量與反演方法研究、紅外探測器的非綫性定標模型融閤研究，以及衛星紅外遙感器高精度高頻次綜閤輻射定標方法研究等方麵的最新成果和最新進展。本書注重取材新穎和學科發展的前沿，尤其注重其實用價值。

目錄

《地球觀測與導航技術叢書》齣版說明
前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 衛星遙感器輻射定標技術發展
1.3 衛星紅外遙感器的國內外定標發展現狀
1.4 國內主流衛星紅外遙感器輻射定標存在問題
參考文獻

第2章 星上黑體定標修正模型研究
2.1 引言
2.2 多通道掃描輻射計介紹
2.3 星上全光路黑體定標修正模型建立
2.4 星上黑體修正模型的誤差分析與精度評價
2.5 小結
參考文獻

第3章 基於高光譜紅外遙感器的交叉輻射定標
3.1 引言
3.2 高光譜基準儀器及全球天基交叉定標係統
3.3 基於高光譜儀器的交叉定標方法
3.4 LEO與GEO衛星間的交叉定標
3.5 LEO與LEO衛星間的交叉定標
參考文獻

第4章 基於大洋浮標和再分析場數據的定標模型與方法
4.1 引言
4.2 大洋浮標與再分析場觀測資料
4.3 FY-2衛星紅外通道的輻射定標
4.4 FY-3衛星紅外通道大洋浮標監測方法研究
4.5 風雲衛星大洋浮標替代定標和檢驗軟件平颱
參考文獻

第5章 基於自動化觀測的衛星紅外遙感器場地輻射定標方法研究
5.1 中國遙感衛星輻射校正場介紹
5.2 青海湖浮標觀測係統及在軌定標
5.3 敦煌戈壁地溫自動測量係統及其定標研究
5.4 中國遙感衛星輻射校正場自動化觀測能力建設
參考文獻

第6章 紅外遙感器非綫性定標模型融閤研究
6.1 引言
6.2 紅外探測器探測原理
6.3 紅外遙感器輻射定標模型
6.4 非綫性定標模型檢驗與分析
6.5 小結
參考文獻

第7章 紅外遙感器綜閤輻射定標方法研究
7.1 引言
7.2 現有紅外波段輻射定標方法
7.3 綜閤輻射定標
7.4 不同定標方法的誤差分析與比較
7.5 定標係數的真實性檢驗與精度分析
7.6 定標係數的應用潛力評價
7.7 小結
參考文獻

第8章 討論與展望
8.1 國際衛星紅外遙感器輻射定標發展趨勢分析
8.2 我國衛星紅外遙感器輻射定標展望
8.3 未來衛星紅外遙感器發展趨勢
參考文獻
索引

精彩書摘

　　《衛星紅外遙感器輻射定標模型與方法》：
　　我國目前在軌的熱紅外遙感器大都搭載在氣象衛星和海洋衛星上，地錶分辨率都在韆米數量級彆，而高地麵分辨率的CBERS—02熱紅外遙感器IRMSS在2006年4月已經停用。為瞭滿足不斷發展的熱紅外定量化應用需求，我國發射瞭環境與災害監測預報小衛星星座——環境一號（簡稱HJ—1）衛星。環境一號衛星由兩顆光學小衛星（HJ—1A、HJ—1B）和一顆閤成孔徑雷達小衛星（HJ—1C）組成，具有中高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率、寬觀測帶寬性能，能綜閤運用可見光、紅外與微波遙感等觀測手段彌補地麵監測的不足，可對中國環境變化實施大範圍、全天候、全天時的動態監測，初步滿足中國大範圍、多目標、多專題、定量化的環境遙感業務化運行的實際需要。其中，HJ—1B衛星上配備瞭紅外相機，熱紅外通道采取單一寬通道設置，通道範圍為10.5～12.5μm，星下點空間分辨率為300m，量化等級為10bit，幅寬為720km，可以用於監測秸稈燃燒、森林火災等環境汙染與災害監測預報，還可以進行高精度地錶溫度反演等定量化應用。因此，HJ—1B紅外相機數據將在農業、林業、城市、生態等國民經濟各個方麵有廣泛的應用。
　　自1988年我國第一顆氣象衛星風雲一號A星（FY—1A）升空以來，經過20多年的發展，兩代極軌氣象衛星已經成功發射7顆，其中，第一代（風雲一號）FY—1A、FY—1B、FY—1C、FY—1D四顆衛星，第二代（風雲三號）FY—3A、FY—3B、FY—3C三顆衛星，實現瞭技術升級換代和上、下午星組網觀測，遙感儀器數量由1個增加到11個，空間分辨率從韆米級提高到百米量級，通過紫外、可見、紅外和微波的全波譜探測，實現瞭對全球天氣、氣候、生態環境和自然災害的綜閤遙感探測。極軌氣象衛星實現係列化發展、業務化運行，初步實現瞭從試驗應用型嚮業務服務型的轉變。同時，發展瞭第一代靜止氣象衛星（風雲二號），已經成功發射瞭FY—2A／B／C／D／E／F／G 7顆衛星，實現瞭雙星立體觀測和6min成像覆蓋中國及周邊地區的高時間分辨率數據獲取能力。未來的風雲三號氣象衛星紅外通道將增加紅外高光譜垂直探測能力，FY—3衛星03批紅外高光譜大氣垂直探測儀（high—spectral resolution infrared atmospheric sounder、HIRAS）將提供650～1136c—1、1210～1750cm—1、2155～2550cm—1三個波段共1370個通道的高光譜分辨率紅外輻射。
　　……

前言/序言

揭秘地球觀測的“火眼金睛”：淺析衛星紅外遙感器輻射定標的奧秘 在浩瀚的宇宙中，一顆顆衛星如同辛勤的偵察兵，日夜不輟地巡視著我們賴以生存的地球。它們攜帶的各種傳感器，如同人類的眼睛，捕捉著來自地錶的電磁輻射信息，為我們描繪齣一幅幅生動的地球畫像。其中，紅外遙感器以其獨特的探測能力，尤其擅長捕捉地錶的溫度、成分等肉眼不可見卻至關重要的信息。然而，要讓這些“眼睛”傳迴的原始信號轉化為精確可靠的科學數據，一個至關重要的環節——輻射定標，就顯得尤為關鍵。 為什麼我們需要輻射定標？ 想象一下，您正在使用一颱數碼相機拍攝照片。相機傳感器捕捉到的光綫強度，經過一係列內部處理，最終轉化為我們看到的數字圖像。如果相機沒有經過精確的校準，不同光照條件下拍攝的同一物體，其色彩和亮度可能會産生巨大的差異，使得照片難以準確反映真實場景。 衛星紅外遙感器的工作原理與之類似，但其復雜性和精度要求遠超普通相機。它捕捉的是地球係統散發齣的紅外輻射，這些輻射的強度與地錶的溫度、發射率、大氣狀況等多種因素密切相關。原始的紅外信號，也就是傳感器在特定時刻探測到的電信號，並不能直接代錶地錶真實的物理量。這些信號受到傳感器自身性能（如響應率、噪聲）、工作環境（如溫度變化）、以及外部因素（如觀測角度、太陽輻射等）的多種影響。 輻射定標，就是要建立起傳感器探測到的原始電信號與地錶真實輻射亮度（或與之相關的物理量，如亮溫度）之間的精確轉換關係。這個過程就好比給衛星上的“紅外眼睛”配上瞭一副精確的“度數”，確保它看到的地球，無論是在白天還是黑夜，無論是在嚴寒還是酷暑，其觀測結果都能夠被準確地解釋和對比。沒有精確的輻射定標，衛星遙感數據將失去其科學價值，無法用於準確監測全球氣溫變化、研究地錶覆蓋類型、分析水體質量，乃至預測自然災害。 輻射定標的“前世今生”與基本原理 輻射定標並非一蹴而就，它經曆瞭漫長的發展曆程，從早期的簡單綫性模型，發展到如今復雜的多項式、非綫性模型，以及引入更先進的統計學和物理學方法。但其核心原理始終圍繞著一個目標：找到傳感器輸齣信號與輸入輻射之間的數學函數關係。 這一關係的建立，通常需要藉助定標源。定標源可以分為兩種： 1. 在軌定標（On-Orbit Calibration）： 這是最重要也是最常用的定標方式。顧名思義，它是在衛星運行在太空軌道上時進行的。由於太空環境的不可達性，遙感器在軌期間的性能可能會發生漂移，因此必須周期性地對其進行監測和校準。在軌定標通常依賴於以下幾種定標源： 黑體（Blackbody）： 黑體是一種能夠完美吸收和輻射電磁波的理想物體。通過設置具有已知、穩定且可控溫度的黑體，可以模擬地錶輻射的特定情況，並測量遙感器在接收到這些已知輻射時的響應。地物反射率儀器（如用於可見光和近紅外的）通常會配備高精度、大麵積的實驗室黑體，使其在太空環境中能夠模擬不同溫度的地錶。 空間輻射標準（Space Radiation Standards）： 這類定標源通常是放置在太空中的已知輻射源，比如一些特殊的星體（如太陽、月球）或者人造的、具有特定輻射特性的標準源。通過觀測這些已知輻射源，可以反推齣遙感器的響應。 地球場景（Earth Scenes）： 在某些情況下，利用具有已知輻射特性的地球特定區域（例如，穩定的大片冰雪覆蓋區域、純淨的大氣區域）作為參考，也可以間接進行定標。但這需要對這些區域的輻射特性有非常精確的先驗知識。 2. 地麵定標（Ground Calibration）： 在衛星發射升空前，遙感器會在地麵實驗室進行詳細的性能測試和校準。這個過程通常是在受控的環境下，使用高精度的實驗室儀器（如光譜輻射計、標準燈等）來測量遙感器的響應。地麵定標為遙感器在軌定標提供瞭一個初始基準，並且有助於理解遙感器在不同輸入輻射下的響應特性。 定標模型的構建：從綫性到復雜 早期，對於許多紅外遙感器，其響應與輸入輻射之間的關係被簡化為綫性模型。這意味著，傳感器的輸齣信號（通常是電壓或數字計數）與探測到的輻射亮度之間存在一個簡單的綫性比例關係，可以用一個斜率和一個截距來錶示： $$ ext{信號} = m cdot ext{輻射亮度} + b $$ 其中，$m$ 是傳感器的增益（gain），$b$ 是偏移量（offset）。通過在軌期間觀測兩個已知輻射亮度的定標源（例如，一個低溫黑體和一個高溫黑體），就可以確定 $m$ 和 $b$ 的值。 然而，隨著遙感技術的進步和對精度要求的提高，人們發現許多紅外遙感器的響應並非嚴格綫性。尤其是在極端溫度下，或者受到傳感器內部溫度變化影響時，其響應會發生偏離。因此，更復雜的多項式模型或非綫性模型被引入。例如，一個二次多項式模型可能如下所示： $$ ext{信號} = a cdot ( ext{輻射亮度})^2 + b cdot ext{輻射亮度} + c $$ 其中，$a, b, c$ 是待定的係數。要確定這些係數，通常需要觀測更多的定標源，或者采用更精細的統計方法，如最小二乘法，來擬閤觀測數據。 除瞭溫度引起的非綫性，其他因素也會影響定標模型的準確性，例如： 探測器響應非均勻性（Detector Non-uniformity）： 傳感器陣列中的每個探測器都可能存在微小的響應差異，導緻同一輻射輸入下，不同探測器産生不同的輸齣信號。這需要通過探測器校正（Detector Correction）來補償，通常是在軌期間通過觀測均勻輻射源（如黑體）來計算每個探測器的校正係數。 背景輻射（Background Radiation）： 遙感器本身也會受到來自周圍環境的輻射，這會疊加到探測到的地錶輻射上，産生誤差。這需要在定標模型中考慮背景輻射的影響，或者通過特殊的觀測方式來抑製其乾擾。 老化效應（Aging Effects）： 遙感器在使用過程中，其性能可能會隨著時間的推移而逐漸衰退，錶現為增益下降或偏移量變化。因此，定標模型需要定期更新，以適應這種老化效應。 輻射定標的挑戰與發展趨勢 盡管輻射定標技術已經相當成熟，但仍然麵臨著諸多挑戰： 高精度定標源的獲取與穩定性： 製造和維持高精度、穩定性極佳的定標源本身就是一項艱巨的任務。尤其是在太空環境下，定標源的性能可能受到太空粒子、輻射以及長期運行的影響。 地球大氣的影響： 紅外輻射在穿越地球大氣時會發生吸收和散射，這會影響到達遙感器的輻射強度。因此，定標模型需要結閤精確的大氣傳輸模型，以消除大氣效應的影響，從而得到真實的地錶輻射信息。 復雜地錶覆蓋的區分： 地球錶麵的覆蓋類型極為復雜，包括不同的植被、土壤、水體、冰雪等。這些覆蓋物具有不同的發射率，對紅外輻射的反射和吸收特性也不同。如何在復雜多變的地錶場景下進行精確的定標，是持續的研究課題。 多傳感器數據的融閤與一緻性： 隨著越來越多的紅外遙感衛星投入使用，如何保證不同傳感器之間測量結果的一緻性，實現多源數據的有效融閤，也是一個重要的挑戰。這需要建立統一的定標框架和方法。 當前，輻射定標的研究正朝著以下幾個方嚮發展： 高光譜分辨率紅外遙感器的定標： 隨著高光譜分辨率紅外遙感器的齣現，其定標模型需要考慮更復雜的波長依賴性。 多光譜/全光譜一體化定標： 整閤可見光、近紅外、熱紅外等多個譜段的定標模型，實現全光譜數據的統一處理。 機器學習與人工智能在定標中的應用： 利用先進的算法來分析海量的遙感數據，識彆和補償定標過程中的非綫性效應和誤差，提高定標的精度和自動化水平。 長期穩定性監測與評估： 建立更完善的在軌定標機製，對遙感器性能進行持續、精密的監測，確保數據産品的長期一緻性和可比性。 結語 衛星紅外遙感器的輻射定標，是連接原始探測信號與有意義科學數據之間的橋梁。它如同地球觀測的“火眼金睛”，賦予瞭衛星洞察地球奧秘的能力。正是通過嚴謹而精密的輻射定標，我們纔能獲得可靠的衛星遙感數據，從而深刻理解地球係統的變化，為應對氣候變化、監測自然資源、保障人類生存環境提供強有力的科學支撐。這個領域的研究，仍在不斷深入，為我們描繪齣更清晰、更準確的地球未來。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都對機器學習的底層算法原理感到有些模糊，總覺得那些框架和庫是“黑箱”。《深度學習的數學基礎》這本書，則徹底改變瞭我的看法！它就像一把鑰匙，為我打開瞭深度學習的“天窗”。書中並沒有直接講怎麼用TensorFlow或PyTorch，而是從綫性代數、微積分、概率論這些基礎數學知識入手，詳細解釋瞭梯度下降、反嚮傳播、損失函數、激活函數等核心概念背後的數學原理。我之前對矩陣運算在神經網絡中的作用一直半信半疑，這本書通過清晰的推導，讓我明白瞭矩陣乘法如何實現特徵的綫性變換，以及如何通過鏈式法則高效地計算梯度。關於概率論的部分，對貝葉斯定理和最大似然估計的講解也讓我對模型訓練的優化過程有瞭更深的理解。這本書的優點在於，它讓你真正“理解”深度學習，而不是僅僅“會用”。讀完之後，我感覺自己能更自信地去分析模型錶現，甚至去嘗試修改網絡結構。

評分☆☆☆☆☆

偶然間翻閱到這本《天體物理學觀測技術》，簡直是相見恨晚！作為一名天文愛好者，我一直對望遠鏡的原理和觀測方法感到好奇，但市麵上的科普書籍往往過於淺顯，而專業書籍又過於晦澀。這本書恰好找到瞭一個完美的平衡點。它從望遠鏡的光學設計講起，詳細介紹瞭不同類型望遠鏡（摺射、反射、射電等）的特點、優劣以及成像原理。我尤其喜歡其中關於光譜儀、乾涉儀等輔助觀測設備的介紹，這些設備是如何將復雜的天體信號轉化為可分析的數據，書中都有非常詳細的圖解和原理闡述。書中還涉及瞭圖像處理技術在天文學中的應用，比如如何去除大氣擾動、如何疊加多張圖像以提高信噪比。讓我印象深刻的是，書中舉瞭大量真實的觀測案例，比如哈勃望遠鏡的經典照片是如何誕生的，以及射電望遠鏡如何繪製齣遙遠星係的詳細圖像。這本書讓我對宇宙的探索有瞭更深層次的認識，感覺自己仿佛也參與瞭那些偉大的科學發現。

評分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《探測器設計原理與應用》真是太驚喜瞭！本來隻是想找點關於精密儀器設計的基礎知識，沒想到這本書直接把我帶到瞭一個全新的維度。它沒有像我想象的那樣堆砌大量的公式和晦澀的理論，反而是從最直觀的物理原理齣發，一步步解析瞭各種探測器的工作機製。書裏對不同類型探測器（比如光學、聲學、電磁波等）的優缺點分析得非常透徹，並且給齣瞭非常多實際的工程案例，讀起來一點都不枯燥。我尤其喜歡它關於材料選擇和製造工藝的部分，裏麵有很多我以前從未接觸過的細節，比如不同閤金的延展性、熱膨脹係數對精密零件的影響，還有一些先進的微納加工技術。書中的圖示也非常精美，很多都是三維建模的，能清晰地展示內部結構和信號通路，這對於我理解復雜的設計非常有幫助。感覺作者在編寫這本書的時候，一定是站在一個非常高的工程實踐角度，把理論和實踐完美地結閤瞭起來。這本書給我打開瞭新的思路，讓我對未來的産品設計有瞭更具象化的構想。

評分☆☆☆☆☆

這本《量子信息理論導論》簡直就是我光學研究道路上的“及時雨”！我最近在嘗試進行一些光子糾纏相關的實驗，但一直對量子信息編碼和傳輸的理論基礎把握得不太穩。這本書的內容深度和廣度都非常令人滿意。它從最基礎的量子力學公設開始，清晰地闡述瞭量子比特的概念，以及疊加態、糾纏態等核心的量子現象。最讓我眼前一亮的是，書中對量子門操作的數學描述非常嚴謹，但又通過大量的圖示和類比，讓原本抽象的概念變得易於理解。我印象特彆深刻的是關於貝爾不等式及其違反的章節，作者用一種非常直觀的方式解釋瞭非定域性的奧秘，這對於我理解量子隱形傳態這樣的應用至關重要。此外，書中還涉及瞭量子糾錯、量子算法的一些初步介紹，雖然還沒深入，但已經為我後續的學習指明瞭方嚮。這本書的語言風格非常學術化，但又不失清晰，閱讀體驗非常好，是我近期讀到的最能激發我科研靈感的書籍之一。

評分☆☆☆☆☆

最近在進行一項關於環境監測的課題研究，急需瞭解不同傳感器的性能指標和應用場景。《環境監測傳感器原理與實踐》這本書，簡直是為我量身定做的！它係統地介紹瞭各類環境監測傳感器，涵蓋瞭氣體傳感器、顆粒物傳感器、水質傳感器、噪聲傳感器等等。我最看重的是書中對每種傳感器工作原理的深入剖析，比如半導體氣體傳感器的氣敏機理，壓電晶體顆粒物傳感器的質量變化檢測原理，以及電化學水質傳感器的離子選擇性薄膜技術。不僅僅是原理，書中還詳細列舉瞭各種傳感器在實際應用中可能遇到的問題，例如漂移、交叉敏感性、老化等，並給齣瞭相應的校準和補償方法。書中還包含瞭大量的實驗數據和圖錶，展示瞭不同傳感器在不同環境條件下的響應特性，這對於我進行實驗設計和數據分析非常有指導意義。此外，書中還對傳感器網絡的構建和數據融閤技術進行瞭介紹，這為我將來的研究提供瞭更廣闊的視野。這本書的實踐性非常強，讓我能夠將理論知識快速地轉化為實際應用。