水文與水管理中的遙感技術

定　價：￥58.00

作　者：	（美）舒爾茨（Schultz, G.A.）, （美）恩格曼（Engman, E.T.）著
出版社：	中國水利水電出版社
叢編項：
標　簽：	遙感技術應用水文學

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ISBN：	9787508435824	出版時間：	2006-05-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	476頁	字數(shù)：

內容簡介

一些咨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(shù)據(jù)，甚至是在不具備地面測量條件的地方獲得水文數(shù)據(jù)。因此，在發(fā)展中國家就能夠根據(jù)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："由于不可能通過遙感數(shù)據(jù)估計地面水資源和地表徑流，因此遙感并不是十分有用的。"本書的主要目的是給讀者提供一些關于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應用中所必需的。讀者將會在一些領域中看到(如蒸散發(fā)量、土壤含水量和水文模型等)。盡管已經可以使用一些可操作技術(如融雪徑流模型、土地利用分類、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于發(fā)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(shù)據(jù)僅僅是其它數(shù)據(jù)的輔助信息，例如：數(shù)字地圖、數(shù)字高程模型、現(xiàn)代液體比重計數(shù)據(jù)等。在大多數(shù)情況下，遙感不能替代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，但是可以擴大傳統(tǒng)數(shù)據(jù)。在水文和水管理中遙感的應用不僅要求大量遙感數(shù)據(jù)，而且要求存取到要求的硬件或軟件中。希望讀者意識到這樣一點，近幾年使用和操作遙感數(shù)據(jù)已經大大地簡化，并且價格低廉。前幾年需要在昂貴的專用計算機上才能夠完成的任務，現(xiàn)在采用臺式機就可以完成，以合理的價格就可以獲得高性能的計算機系統(tǒng)和功能強大的軟件。我們也看到，盡管遙感數(shù)據(jù)到水文信息的轉化算法變得越來越多，越來越復雜(可以處理多個衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，或者將衛(wèi)星數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)融合)，但是它們分布在良好的用戶操作界面中，易于使用。而且，遙感數(shù)據(jù)、地面真實情況(例如來自現(xiàn)代液體比重測量設備的信息)和功能強大的軟件的結合占據(jù)著主導地位，例如GIS(地理信息系統(tǒng))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。

作者簡介

　　Gert A.Schultz是德國波鴻魯爾大學城市土木工程系的水文、水管理和環(huán)境技術教授。他曾擔任“國際水文科學協(xié)會”（IAHS）的“國際遙感委員會”的會長、“國際水資源協(xié)會”（IWRA）的副會長和聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）水文學遙感大會報告起草人。他已經出版了近150種國際和國內刊物，曾經是、現(xiàn)在也是幾個國際和德國國內科學期刊的副編輯。他是“全球能理與水循環(huán)試驗計劃”（GEWEX）的國際水文科學協(xié)會/世界氣象組織（IAHS/WMO）工作組的主席，也是一些國際座談會和研習會的會議召集人。

圖書目錄

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(shù)據(jù)的本質 4 1．4 衛(wèi)星系統(tǒng) 5 1．4．1 遙感平臺 6 1．4．2 遙感傳感器 9 1．4．3 空間分辨率 10 1．4．4 時間分辨率 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(fā)射特性 22 2．5 傳感器原理 26 2．6 現(xiàn)在和未來的地球觀測任務概述 31 3 遙感數(shù)據(jù)處理：硬件和軟件準備 34 3．1 圖像處理系統(tǒng)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(tǒng)分析員人數(shù)及操作方式 35 3．1．3 串行與并行圖像處理、算術協(xié)處理器和隨機存取存儲器(RAM) 37 3．1．4 操作系統(tǒng)和軟件編譯器 3了 3．1．5 大容量存儲 39 3．1．6 屏幕顯示分辨率 4l 3．1．7 屏幕顏色分辨率 41 3．1．8 圖像掃描(數(shù)字化)思考 42 3．2 圖像處理和GIS軟件應用 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(shù)據(jù)和圖像/地圖系列文檔 46 3．2．6 圖像和地圖的制圖成分 49 3．2．7 地理信息系統(tǒng)(GIS) 49 3．2．8 應用 49 3．3 經濟實用的數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 50 3．4 小結 50 4 遙感信息數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)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(shù)據(jù)結構 59 4．2．2 現(xiàn)有集成方法 6l 4．2．3 與地理數(shù)據(jù)處理過程相關的誤差 63 4．3 當前的應用 64 4．3．1 流域數(shù)據(jù)庫的開發(fā) 64 4．3．2 高程數(shù)據(jù)的集成使用 64 4．3．3 土地利用／土地覆蓋類型變化監(jiān)測 65 4．3．4 流域徑流量建模 66 4．3．5 水質監(jiān)測與建模 68 4．3．6 土壤侵蝕監(jiān)測 68 4．4 展望 69 第二部分遙感在水文監(jiān)測和建模中的應用 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應用 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(fā)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(wèi)星數(shù)據(jù)的使用 105 6．2．3 無源微波衛(wèi)星數(shù)據(jù)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(shù)雷達 11l 6．3．4 降雨量估計的衛(wèi)星云指數(shù)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．? 采樣誤差 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 土地利用和流域特征 125 7．1 引言 125 7．2 用遙感繪制土地覆蓋類型地圖 126 7．3 植被指數(shù) 127 7．3．1 簡單植被指數(shù) 128 7．3．2 歸一化植被指數(shù)(NDV)) 129 7．3．3 精確的估計 131 7．3．4 多時相植被指數(shù) 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 概率估計的精確化 138 7．4．5 分割 140 7．4．6 巴西Pantanal地區(qū)的范例研究 140 7．5 雷達 142 8 蒸發(fā) 148 8．1 引言 148 8．1．1 概述 148 8．1．2 地面蒸發(fā)的遙感測量 149 8．2 蒸發(fā)和輻射測量的變量 150 8．2．1 潛在蒸發(fā) 150 8．2．2 實際蒸發(fā) 152 8．3 土地蒸發(fā)的遙感測量：應用和模擬方法 154 8．3．1 概論 154 8．3．2 蒸發(fā)和地表溫度的線性關系[1] 156 8．3．3 改進的線性關系[2] 157 8．3．4 蒸發(fā)、地表溫度和光譜指數(shù)的關系[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(shù)化方法 160 8．4．1 局部最大蒸發(fā)量和地表溫度[6] 160 8．4．2 改進的地表變量觀測[7] 163 8．5 空間可變性 165 8．6 精度 166 8．7 應用 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 傳感器-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應用 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 洪水范圍 218 10．8 結論 222 1l 積雪和冰 228 11．1 積雪和冰的作用 228 11．2 一般方法 229 11．2．1 Gamma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 相關應用 236 11．3 當前的應用 237 11．3．1 NOHRSC(美國國家應用水文遙感中心)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制圖 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 提高無源微波的分辨率 243 11．4．2 改進的無源微波算法 243 11．4．3 雷達應用的前景 243 11．4．4 各種數(shù)據(jù)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 應用 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(fā)展趨勢 272 13 水質 278 13．1 引言 278 13．2 遙感的應用基礎 279 13．3 應用 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(fā)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(tǒng) 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 堅硬巖石地形和線性構造 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(shù)據(jù)輔助下的水管理 15 遙感在水管理中的應用 319 15．1 引言 319 15．2 水管理中遙感應用潛力 319 15．2．1 觀測和制圖 319 15．2．2 空間分析和分區(qū) 32l 15．2．3 監(jiān)測與預報 322 15．3 遙感支持下的流域規(guī)劃 323 15．3．1 引言 323 15．3．2 水文監(jiān)測和預測 323 15．3．3 流域中的上下游關系 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應用 327 15．5 小范圍水資源開發(fā)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(tǒng) 330 15．7．1 引言 330 15．7．2 專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng) 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(shù)據(jù)的種類和要求 346 16．2．3 從遙感數(shù)據(jù)中得到水文氣象信息 348 16．2．4 地區(qū)降雨到徑流水位圖實時預報的轉換 349 16．3 基于遙感數(shù)據(jù)的洪水預報輔助下的實時洪水控制范例 35l 16．3．1 基本原理 351 16．3．2 雷達降雨量測量應用于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應用 354 16．3．5 基于洪水水文預報圖的水庫最優(yōu)操作 355 16．4 城市環(huán)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(xiàn)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應用回顧 364 17．2 一般方法 365 17．2．1 應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 應用舉例 369 17．3 當前的應用 371 17．3．1 一般應用 371 17．3．2 高分辨率的灌溉土地制圖 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 鹽堿地的發(fā)現(xiàn) 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(shù)據(jù)計算 385 18．1 引言 385 18．2 一般方法 386 18．2．1 模塊1：衛(wèi)星系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理 387 18．2．2 模塊2：以多時相衛(wèi)星圖像為基礎估計每月地區(qū)降水 389 18．2．3 模塊3：徑流量的估汁 391 18．3 應用 392 18．3．1 研究區(qū)域和所用數(shù)據(jù) 392 18．3．2 多時相B2-Meteosat衛(wèi)星圖像輔助下地區(qū)月降水量估計 392 18．3．3 降雨-徑流模型 394 18．4 進一步應用 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?，F(xiàn)狀 426 20．3 水管理 428 20．4 水文學和水資源管理中的數(shù)據(jù)問題 429 20．5 攻堅計劃 430 20．6 已有的傳感器和平臺 432 20．7 計劃中和已提出的傳感器和平臺 433 20．8 遙感和水文學的未來需要 434 縮略語表 449