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遥感技术在城市规划与环境监测中的前沿应用 图书简介 本书深入探讨了遥感技术在现代城市规划、精细化管理以及复杂环境监测领域中展现出的巨大潜力和创新应用。它聚焦于当前遥感技术体系的最新进展，包括高分辨率卫星影像、无人机（UAV）遥感平台、激光雷达（LiDAR）数据处理，以及多源遥感数据的融合分析技术，旨在为城市规划师、环境工程师、地理信息系统（GIS）专业人士以及相关领域的研究人员提供一套全面而实用的技术参考与案例指导。 第一部分：遥感基础理论与新一代传感器技术 本书首先回顾了遥感技术的基本原理，但迅速过渡到对新一代传感器及其数据特性的剖析。重点介绍了合成孔径雷达（SAR）的穿透性优势及其在全天候、全天时监测中的应用，特别是双/多基线干涉测量（InSAR）技术在监测城市形变、地质灾害方面的精确度提升。在光学遥感方面，着重分析了超光谱和高光谱成像技术（Hyperspectral Imaging）如何实现对地表物质成分的精细识别，这对于识别污染源和评估植被健康至关重要。 此外，本书详细阐述了无人机遥感系统（UAV-RS）的崛起。探讨了不同载荷（如可见光相机、多光谱传感器、小型LiDAR）在低空快速获取高精度数据方面的优势，以及针对城市峡谷效应、快速变化区域的有效数据采集策略。这部分内容特别强调了数据获取的频率、空间分辨率与光谱分辨率之间的权衡艺术。 第二部分：城市规划与基础设施的智能应用 城市规划是本书的核心应用领域之一。它超越了传统的土地利用分类，转向了对城市功能、活力和可持续性的动态评估。 2.1 城市形态学与三维建模： 详细阐述了如何利用倾斜摄影测量技术和LiDAR点云数据，构建高精度的城市三维数字孪生模型。讨论了模型在城市风环境模拟、日照分析、遮挡分析中的实际操作流程，并介绍了面向城市规划审批流程的几何特征提取方法。 2.2 基础设施的健康监测与管理： 探讨了利用InSAR和高分辨率光学影像对关键基础设施（如桥梁、隧道、大型厂房）的微小位移进行长期、无接触监测的技术路径。内容涵盖了特征点跟踪（Pixel Tracking）和永久散射体（PS）分析在识别结构疲劳和沉降风险中的具体实施步骤和误差分析。 2.3 城市热岛效应与气候韧性： 利用遥感反演地表温度（LST）的技术，分析城市建成环境对区域微气候的影响。重点介绍了基于Landsat和Sentinel数据的地表能量平衡模型（如SEBS）的应用，并结合归一化植被指数（NDVI）和归一化建筑指数（NDBI），指导城市绿地布局和透水铺装的设计优化，以增强城市的气候韧性。 第三部分：环境质量的精细化监测与管理 本书将遥感技术视为解决环境挑战的“千里眼”。 3.1 水环境质量的远程评估： 聚焦于内陆水体和近岸海域的监测。详细介绍了利用水体固有光学特性，从遥感影像中反演叶绿素a浓度、悬浮泥沙（Total Suspended Matter, TSM）和水体透明度的算法。特别关注了富营养化预警系统中的多光谱指数应用和时间序列分析方法，以捕捉水华暴发的早期信号。 3.2 大气污染源的识别与排放清单： 阐述了如何结合地面监测数据和卫星观测（如Sentinel-5P TROPOMI），对二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等主要空气污染物进行时空分布反演。书中提供了利用高空间分辨率影像辅助识别和量化工业排放源、交通排放走廊的具体案例和技术流程。 3.3 城市生态系统健康评估： 深入探讨了利用遥感技术对城市绿地覆盖的结构和功能进行评估的方法。这包括植被叶面积指数（LAI）、叶绿素含量（Chl）的遥感估算，以及利用无人机LiDAR数据区分不同树种和林冠结构（如林冠高度模型CHM）的先进技术，从而实现对城市森林生态服务价值的量化评估。 第四部分：数据处理、融合与智能分析 现代遥感面临的核心挑战是如何处理TB级的数据并从中提取可靠信息。 4.1 多源数据融合策略： 探讨了将不同传感器（如SAR与光学、无人机与卫星）数据进行几何配准和信息级融合的技术。重点介绍了基于像素级、特征级和决策级的融合框架，以克服单一传感器数据的局限性，提升目标识别的鲁棒性和分类精度。 4.2 深度学习在遥感中的实践： 全面介绍了卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）在遥感影像分类、目标检测和变化检测中的应用。书中提供了构建高质量训练数据集、模型优化与迁移学习在遥感领域应用的实用指南，特别是针对小目标检测和复杂地物的语义分割案例。 4.3 时间序列分析与变化检测： 讨论了如何利用长期、连续的遥感数据序列（如Landsat、MODIS）来监测地表覆盖的缓慢变化或突发事件。内容包括BFAST、LandTrendr等经典算法的原理与局限性，以及如何利用时空立方体（Spatio-Temporal Cube）进行高效的异常检测。 本书旨在成为一本连接遥感前沿技术与实际工程应用的桥梁，强调理论指导下的实践操作和对复杂问题的系统性解决能力。它不仅关注技术本身，更强调技术在实现智慧城市与可持续发展目标中的赋能作用。
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