遥感信息机理研究专著《光学遥感辐射定标》出版发行

　　写作背景

　　近年来航天遥感科技发展迅猛，各国对地观测卫星计划如雨后春笋般层出不穷，通过卫星获取地表各种信息是目前人类快速获取大范围信息和知识的主要方式之一，也是最为活跃的研究领域之一。随着遥感应用程度的不断深入及应用范围的空前拓展，如何更加精确、定量地监测地表环境要素的变化，日益成为科学家、公众甚至管理者越来越重视的问题。

　　对卫星遥感器进行高精度辐射定标是实现遥感数据定量处理和应用的首要保障，也是开展多源卫星数据综合应用及长时间序列卫星数据综合分析的前提和基础。因此，自 20 世纪 80 年代美国陆地卫星发射以来，一些航天大国十分重视辐射定标研究。

　　但我国遥感辐射定标起步较晚、相关著作较少，特别是从遥感器成像和辐射传递的角度，系统性介绍辐射定标的过程、数据处理和影响因素的专著更为缺乏，这也正是本书撰写的主要原因。

　　自 2000 年以来，在国家 863 计划、973 计划、重点研发计划及国家自然科学基金等科研项目的支持下，经过多年科研实践和合作研究的积累，中科院空天信息创新研究院张兵研究员团队在光学/高光谱遥感成像与辐射定标方面取得了系统性科研成果。本书取材源于团队在该领域取得的研究进展，以及对国际上最新理论方法的总结，体现了从成像原理、辐射传输、实验室定标、星上定标到场地替代定标的完整性和系统性，具有很强的技术指导和应用价值。

　　本书的主要特色表现为 3 个方面：一是注重理论与实践的结合，辐射定标与成像过程、辐射传输、定标方法等密切相关，本书不仅给出理论分析过程，还对定标计算中的关键参数给出了详细解释，体现出较强的实用价值；二是注重系统性，实验室定标、星上定标与替代定标三部分构成遥感器定标的核心内容，与之相关的试验组织、数据处理、辐射传输计算、成像过程的介绍能使读者更好地、系统性地理解定标过程；三是注重对新成果的归纳总结，除了介绍经典理论方法外，本书还对国内外近几年的定标方法进行归纳总结，具有较好的前瞻性。

　　本书针对当前定量遥感和光学遥感定标发展的趋势，结合我国定标发展的特点，介绍国内外光学遥感器辐射定标的理论和方法，详细阐述光学遥感器定标基础、大气传输机理、遥感器成像原理、实验室定标以及星上定标、场地绝对辐射定标、交叉定标等，总结定标试验过程中各种测量仪器的测量规程和数据的处理方法。

　　内容简介

　　辐射定标作为光学定量遥感的前提和精度保障，近年来随着我国卫星遥感技术的迅猛发展得到空前重视。结合国内外光学遥感定标的新方法和理论，以及作者多年来在该领域取得的研究进展和成果，本书系统介绍光学遥感器定标基础、大气传输机理、遥感器成像原理、实验室定标、星上定标、基于场地实验的替代辐射定标、交叉定标等，总结定标试验过程中各种测量仪器的测量规程和数据的处理方法。

　　全书目录（下滑查看）

　　第1章 光学遥感辐射定标基础

　　1.1 概述

　　1.2 基本概念

　　1.3 电磁辐射传输与相互作用

　　1.3.1 太阳辐射与太阳光谱

　　1.3.2 大气组成与大气作用

　　1.3.3 地表对电磁波的反射作用

　　1.3.4 遥感器对入射能量的转换过程

　　1.4 遥感器辐射定标过程与方法

　　1.4.1 发射前定标

　　1.4.2 星上定标

　　1.4.3 替代定标

　　1.5 辐射定标原则

　　第2章 大气辐射传输过程

　　2.1 辐射传输基本原理

　　2.1.1 辐射传输基本方程

　　2.1.2 可见光-近红外大气辐射传输方程

　　2.2 光学传感器大气辐射传输过程

　　2.2.1 到达地面的辐照度

　　2.2.2 均一朗伯体地面条件下卫星信号

　　2.3 气溶胶吸收与散射

　　2.3.1 气溶胶模式

　　2.3.2 气溶胶吸收

　　2.3.3 气溶胶散射

　　2.3.4 气溶胶测量

　　2.4 大气分子吸收

　　2.4.1 氧分子吸收

　　2.4.2 臭氧吸收

　　2.4.3 水汽吸收

　　2.4.4 二氧化碳

　　2.4.5 其他微量气体吸收

　　2.4.6 大气廓线与水汽柱含量观测

　　2.5 大气分子瑞利散射

　　2.5.1 瑞利散射原理

　　2.5.2 瑞利散射光学厚度计算

　　2.6 多次散射及吸收与散射相互作用

　　2.6.1 多次散射数值求解

　　2.6.2 散射与吸收相互作用

　　2.7 辐射传输模型介绍

　　2.7.1 6S/6SV

　　2.7.2 MODTRAN

　　2.7.3 辐射传输模型在外场定标实验中的应用

　　本章附录Ⅰ 太阳辐照度、日地距离与太阳几何计算

　　本章附录Ⅱ 大气辐射传输模型对比

　　第3章 遥感器成像原理

　　3.1 遥感器成像概述

　　3.2 遥感器光学系统成像过程

　　3.2.1 光学系统成像基本理论

　　3.2.2 光学系统成像偏差

　　3.2.3 光学系统成像质量评价

　　3.3 探测器及光电系统

　　3.3.1 光电转换与 CCD 概述

　　3.3.2 CCD 工作原理

　　3.3.3 TDI-CCD 推扫过程

　　3.3.4 CCD 参数与光电特性

　　3.4 信号转换系统

　　3.4.1 驱动电路

　　3.4.2 耦合电路

　　3.4.3 前置放大

　　3.4.4 增益调整

　　3.4.5 箝位

　　3.4.6 相关双采样

　　3.4.7 信号合成电路

　　3.4.8 A/D 变换

　　3.4.9 补偿

　　3.4.10 滤波器

　　3.5 遥感器成像误差探讨

　　3.5.1 光学系统引入误差

　　3.5.2 CCD 光电转换引入误差

　　3.5.3 信号转换系统引入误差

　　3.5.4 遥感器的总体性能

　　第4章 遥感器实验室定标

　　4.1 概述

　　4.1.1 遥感器实验室定标组成及研究方法

　　4.1.2 遥感器实验室定标技术研究现状及发展趋势

　　4.2 实验室主要定标设备

　　4.2.1 积分球

　　4.2.2 平行光管

　　4.2.3 单色仪

　　4.2.4 光源

　　4.2.5 其他设备

　　4.3 实验室辐射定标

　　4.3.1 辐射定标标准传递

　　4.3.2 辐射定标系统及定标方法

　　4.3.3 定标数据处理与误差分析

　　4.3.4 实例

　　4.4 实验室光谱定标

　　4.4.1 光谱定标原理

　　4.4.2 光谱定标系统

　　4.4.3 光谱定标方法

　　4.4.4 定标数据处理与误差分析

　　4.4.5 实例

　　4.5 地面太阳定标(野外定标)

　　4.5.1 用途及意义

　　4.5.2 定标方法

　　第5章 遥感器星上定标

　　5.1 概述

　　5.1.1 星上定标的意义

　　5.1.2 星上定标的现状与趋势

　　5.2 内源星上辐射定标

　　5.2.1 灯定标

　　5.2.2 积分球定标

　　5.3 基于太阳的星上定标

　　5.3.1 原理与特点

　　5.3.2 典型案例

　　5.4 MODIS 星上定标系统

　　5.4.1 星上定标系统组成

　　5.4.2 辐射定标

　　第6章 遥感器在轨相对辐射定标

　　6.1 概述

　　6.1.1 相关概念的区别和联系

　　6.1.2 相对辐射定标的重要性

　　6.2 暗电流校正

　　6.2.1 海洋暗电流图像获取的原则

　　6.2.2 暗电流获取实例

　　6.3 不均匀性校正及精度评价

　　6.3.1 直方图均衡法

　　6.3.2 均匀场景法

　　6.3.3 大视场推扫式成像遥感器相对辐射定标策略

　　6.3.4 相对辐射校正精度评价

　　6.4 典型案例

　　6.4.1 SPARK 高光谱卫星相对定标

　　6.4.2 UK-DMC 相对定标

　　6.4.3 BJ-1 多光谱图像相对辐射校正精度评价

　　第7章 遥感器替代辐射定标

　　7.1 替代绝对辐射基本原理

　　7.2 基于辐射定标场的绝对辐射定标

　　7.2.1 反射率基法

　　7.2.2 辐照度基法及改进

　　7.2.3 辐亮度基法

　　7.2.4 讨论与分析

　　7.3 场地定标应用案例

　　7.3.1 TG-1 高光谱遥感器光谱替代定标

　　7.3.2 CASI 航空高光谱数据替代定标

　　7.3.3 宽幅高光谱卫星 SPARK-01/02 场地替代定标

　　7.4 交叉定标法

　　7.4.1 概述

　　7.4.2 基本原理与方法

　　7.4.3 光谱匹配因子分析

　　7.4.4 方法应用：HJ 小卫星辐射定标

　　7.4.5 小结

　　7.5 多种辐射定标方法综合应用

　　7.5.1 数据获取

　　7.5.2 数据处理

　　7.5.3 定标结果和分析

　　7.5.4 定标不确定性分析

　　7.5.5 结论

　　本章附录 辐射定标机构、定标场介绍、臭氧和气溶胶观测站介绍

　　参考文献

　　读者对象

　　本书注重理论方法与实践结合，体现较强的技术指导、应用价值和前瞻性。本书适合从事光学遥感定标研究和应用的科研、技术和工程人员学习使用，也可以作为高等院校高年级本科生、研究生及相关人员的教材和教学参考书。

　　作者简介

　　张兵，研究员、博士生导师，IEEE Fellow、国家杰出青年科学基金获得者、国家万人计划科技创新领军人才、国家百千万人才工程入选者，现任中国科学院空天信息创新研究院副院长、中国科学院大学岗位教授。

　　1991年毕业于北京大学城市与环境学系，在中国科学院遥感应用研究所获得地图学与地理信息系统硕士和博士学位。他主要从事高光谱遥感科学与应用研究，在高光谱遥感信息机理、图像解析与典型应用方面取得了系统性科研成果，为我国在该领域始终处于国际前沿做出了重要学术贡献，也在国内产生重大实际应用效能。他发表SCI论文180余篇、EI论文150余篇，出版高光谱遥感学术专著10部；获得过IEEE国际地球科学与遥感学会的Regional Leader Award，以及国家科学技术进步二等奖、中国科学院杰出科技成就奖、军队科技进步一等奖、北京市科技进步一等奖等10项国内科技奖励。他是IEEE JSTARS期刊副主编以及多个国际遥感学术期刊专刊特约副主编，还担任IEEE国际高光谱图像与信号处理大会（WHISPERS）技术委员会委员、IEEE国际地球科学与遥感大会（IGARSS）优秀论文评选委员会委员、国际数字地球学会（ISDE）中委会成像光谱专委会主任委员等学术职务。

　　张浩，2009年在中国科学院遥感应用研究所获得地图学与地理信息系统博士学位，目前为中国科学院空天信息创新研究院副研究员，主要从事遥感辐射定标、大气辐射传输与大气校正等遥感机理研究工作。他先后主持或者参与多项自然科学基金委、国家863、国家重点研发计划项目、中科院科研项目，发表论文30余篇，出版专著两部，获得中科院杰出科技成就奖、北京市科学技术二等奖两项。系统开展遥感器场地定标过程中地基观测、辐射传输计算和精度验证相关研究，创新提出光谱辐射一体化定标模型，先后应用于Headwall航空高光谱仪以及TG-1、HJ-1A HSI、Hyperion、SPARK-01/02等卫星高光谱遥感器替代定标。针对国产卫星数据普遍缺乏标准地表反射率产品的现状，提出自动化、业务化算法研究思路，组织研发了地表反射率产品生产系统并部署到相关业务部门，有力支撑了国产卫星数据标准地表反射率产品的生产。

　　陈正超，中国科学院空天信息研究院研究员，博士生导师，现任中科院航空遥感中心副主任，数据部主任，中国地理学会和中国感光学会理事，曾获国家科技进步二等奖，中科院杰出成就奖。长期从事航空航天遥感图像处理与评价，辐射定标与真实性检验，以及遥感信息提取方面研究，近年来专攻基于深度学习的遥感大数据智能信息提取，组建了“苍灵AI”研发团队，建立了百万级遥感知识样本库，在遥感目标识别、要素提取和变化监测方面实现技术突破，研发了全流程遥感智能信息提取系统，在全国、全球范围内完成了30余种遥感信息产品生产，产品在应急响应、自然资源、生态环保等多个领域应用。