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第1章 绪论 1

1.1 什么是遥感 1

1.2 遥感的基本过程 1

1.3 遥感数据处理 2

1.4 遥感地面系统 3

第2章 遥感卫星介绍 5

2.1 遥感卫星的轨道 5

2.1.1 卫星轨道 5

2.1.1.1 轨道高度 6

2.1.1.2 近地点和远地点 6

2.1.1.3 星下点 6

2.1.1.4 升交点和降交点 6

2.1.1.5 轨道周期 7

2.1.1.6 重复周期 7

2.1.1.7 重访周期 7

2.1.1.8 卫星轨道参数 7

2.1.2 卫星轨道类型 7

2.1.2.1 太阳同步轨道 8

2.1.2.2 地球同步轨道 8

2.2 遥感卫星类型 8

2.2.1 陆地卫星 9

2.2.2 气象卫星 9

2.2.3 海洋卫星 10

2.3 国内外主要遥感卫星 10

2.3.1 美国陆地卫星系列 10

2.3.1.1 LANDSAT-1 10

2.3.1.2 LANDSAT-2 11

2.3.1.3 LANDSAT-3 11

2.3.1.4 LANDSAT-4 11

2.3.1.5 LANDSAT-5 12

2.3.1.6 LANDSAT-6和LANDSAT-7 12

2.3.1.7 LANDSAT-8 13

2.3.2 法国SPOT卫星系列 15

2.3.2.1 SPOT-1/2/3 15

2.3.2.2 SPOT-4 17

2.3.2.3 SPOT-5 17

2.3.2.4 SPOT-6/7 19

2.3.3 加拿大雷达卫星 22

2.3.3.1 RADARSAT-1 22

2.3.3.2 RADARSAT-2 23

2.3.4 欧空局环境卫星 25

2.3.5 泰国卫星 26

2.3.6 中巴地球资源卫星 28

2.3.7 中国资源卫星 29

2.3.7.1 资源一号02C卫星 29

2.3.7.2 资源三号卫星 30

2.3.7.3 环境与灾害监测预报卫星 31

参考文献 33

第3章 遥感卫星数据接收 34

3.1 卫星轨道及其相对地面的定位 34

3.1.1 卫星轨道预报 34

3.1.2 地面站的接收覆盖范围 36

3.2 遥感卫星数据接收技术基础 38

3.2.1 信号频段 39

3.2.1.1 S频段 40

3.2.1.2 X频段 40

3.2.1.3 Ka频段 40

3.2.2 信号极化 41

3.2.3 调制方式 42

3.2.3.1 BPSK 42

3.2.3.2 QPSK 43

3.2.3.3 UQPSK 43

3.2.3.4 OQPSK 44

3.2.3.5 8PSK 44

3.2.3.6 16QAM 45

3.2.4 编码方式 45

3.2.4.1 RS码 46

3.2.4.2 卷积码 46

3.2.4.3 LDPC码 47

3.2.4.4 级联码 49

3.2.4.5 编码增益 49

3.2.5 天线 50

3.2.5.1 天线的主要电参数 50

3.2.5.2 天线反射面 51

3.2.5.3 天线座架 52

3.3 星地链路计算分析 53

3.3.1 星地链路计算公式 53

3.3.2 EIRP 53

3.3.3 传输损耗 54

3.3.3.1 自由空间传播损耗 54

3.3.3.2 极化损耗 54

3.3.3.3 指向损耗 55

3.3.3.4 大气损耗 55

3.3.4 接收系统的G/T值 55

3.3.5 计算示例 56

3.4 遥感卫星跟踪原理与模式 57

3.4.1 遥感卫星跟踪原理 57

3.4.2 遥感卫星跟踪模式 58

3.4.2.1 自动跟踪 58

3.4.2.2 程序跟踪 59

3.5 遥感卫星接收的基本原理 60

3.5.1 信号接收与放大 60

3.5.2 信号变频 60

3.5.3 数字解调和信道译码 62

3.6 遥感卫星数据接收系统 63

3.6.1 系统组成 63

3.6.1.1 天伺馈子系统 64

3.6.1.2 跟踪接收子系统 64

3.6.1.3 监控管理子系统 64

3.6.1.4 测试子系统 64

3.6.1.5 技术支持子系统 65

3.6.2 应用示例 65

参考文献 67

第4章 遥感卫星数据记录 68

4.1 数据采集 68

4.1.1 基于电平信号的数据采集 68

4.1.2 基于网络数据协议的数据采集 69

4.2 遥感卫星数据的去格式处理 70

4.2.1 同步及信道编码子层处理 71

4.2.1.1 维特比卷积码 72

4.2.1.2 数据帧同步 74

4.2.1.3 PN解扰 76

4.2.1.4 Reed-Solomon译码 77

4.2.1.5 循环冗余校验 80

4.2.2 数据链路协议子层处理 81

4.2.2.1 高级在轨系统帧格式解析 81

4.2.2.2 CCSDS无损压缩 82

4.3 遥感卫星图像移动窗显示 84

4.3.1 移动窗数据处理 84

4.3.2 移动窗数据显示 85

4.3.2.1 基于计算机图形编程接口的实现 85

4.3.2.2 基于流媒体技术的实现 86

4.4 0级数据生成 88

4.5 遥感卫星数据记录系统 88

4.5.1 系统硬件的组成 88

4.5.2 系统软件的组成 90

4.5.2.1 任务管理单元 90

4.5.2.2 数据记录及移动窗显示单元 91

4.5.2.3 0级数据生成单元 93

4.5.3 系统工作界面 94

参考文献 96

第5章 数据存档与管理 97

5.1 概述 97

5.2 数据存储 98

5.2.1 数据存储对象 98

5.2.2 数据存储技术 98

5.2.2.1 磁带存储技术 98

5.2.2.2 磁盘阵列技术 101

5.2.2.3 数据共享 103

5.2.2.4 光盘技术 103

5.2.3 分级存储 104

5.3 数据编目 106

5.3.1 数据分景 106

5.3.2 浏览图 108

5.3.3 云量评估 109

5.3.4 元数据生成 111

5.4 数据管理 111

5.4.1 数据存储管理 111

5.4.1.1 数据命名 111

5.4.1.2 分层存储 112

5.4.1.3 数据迁移 114

5.4.2 元数据管理与检索 115

5.4.2.1 元数据管理 115

5.4.2.2 浏览图管理 122

5.4.2.3 数据检索 122

5.4.3 数据访问控制管理 126

5.5 数据服务 127

5.5.1 数据分发 127

5.5.1.1 共享分发 127

5.5.1.2 协议分发 127

5.5.1.3 个性化分发 128

5.5.2 产品定制 128

5.5.3 在线数据服务 129

5.6 数据存储与管理系统 129

5.6.1 系统组成 129

5.6.2 应用实例 130

参考文献 131

第6章 数据的备份与容灾 132

6.1 概述 132

6.2 遥感数据的安全考虑 133

6.3 遥感数据的特点与备份容灾机制 134

6.4 遥感数据容灾的建立 135

6.4.1 远端站点的选择 135

6.4.2 远端站点存储系统的建立 136

6.4.3 数据备份准备 136

6.4.4 数据在远端站点的建立 137

6.5 遥感数据的容灾管理 137

6.5.1 两地数据的一致 138

6.5.2 数据的互检索与互备份 138

6.5.3 数据存储状态的检查 139

6.5.4 数据的恢复 139

6.6 遥感数据容灾系统 140

6.6.1 系统组成 140

6.6.2 应用实例 141

参考文献 142

第7章 辐射校正 143

7.1 基本概念 143

7.2 辐射校正概述 143

7.3 星上定标处理 145

7.3.1 探测器偏置 145

7.3.1.1 可见光／近红外波段 145

7.3.1.2 热红外波段 147

7.3.2 探测器增益 149

7.3.2.1 可见光／近红外波段 149

7.3.2.2 热红外波段 149

7.4 辐射校正处理 150

7.4.1 前置处理 150

7.4.2 焦平面温度校正 151

7.4.3 辐射校正 151

7.4.4 反射率和地面温度的计算 152

7.4.4.1 反射率的计算 152

7.4.4.2 地面温度的计算 154

参考文献 154

第8章 几何校正 155

8.1 卫星成像几何误差的来源 155

8.2 几何校正的基础 156

8.2.1 时间系统 156

8.2.1.1 世界时 156

8.2.1.2 国际原子时 156

8.2.1.3 协调世界时 157

8.2.1.4 恒星时 157

8.2.2 坐标系统 157

8.2.2.1 焦平面坐标系 157

8.2.2.2 传感器坐标系 158

8.2.2.3 航行参考坐标系 158

8.2.2.4 惯性参考单元坐标系 159

8.2.2.5 轨道坐标系 159

8.2.2.6 地心惯性坐标系 160

8.2.2.7 地心旋转坐标系 160

8.2.2.8 大地坐标系 161

8.2.2.9 地图投影坐标系 161

8.2.3 坐标系的转换 162

8.2.3.1 航行参考坐标系到轨道坐标系的转换 162

8.2.3.2 轨道坐标系到地心惯性坐标系的转换 163

8.2.3.3 地心惯性坐标系到地心旋转坐标系的转换 163

8.2.3.4 地心旋转坐标系到大地坐标系的转换 163

8.2.3.5 大地坐标系到地图投影坐标系的转换 164

8.2.4 星历数据插值 165

8.2.5 重采样 166

8.3 严密成像模型 166

8.4 星历和姿态数据的处理 169

8.4.1 确定数据行的成像时间 169

8.4.2 确定数据行的星历参数 169

8.4.3 确定数据行的卫星姿态 170

8.4.3.1 常规姿态处理 170

8.4.3.2 姿态抖动提取 172

8.5 系统级几何校正 173

8.5.1 正向模型 174

8.5.1.1 视线矢量LOS的计算 174

8.5.1.2 视线矢量的坐标系转换 175

8.5.1.3 求解视线矢量在地面上的坐标 175

8.5.2 反向模型 176

8.5.2.1 建立输出空间 177

8.5.2.2 建立基准网格 177

8.5.2.3 将输入空间的基准网格映射到输出空间 178

8.5.2.4 SPOT卫星反向模型 179

8.5.2.5 LANDSAT卫星反向模型 179

8.6 几何精校正 181

8.6.1 几何精校正的原理 181

8.6.2 几何精校正的实现 182

8.7 正射校正 185

8.7.1 正射校正的一般原理 185

8.7.2 正射校正的实现 186

8.7.2.1 重建正向及反向模型 186

8.7.2.2 SPOT卫星的正射校正 187

8.7.2.3 LANDSAT卫星的正射校正 189

参考文献 190

第9章 产品生产 192

9.1 产品分级 192

9.1.1 光学遥感卫星数据的产品分级 192

9.1.2 雷达遥感卫星数据的产品分级 194

9.2 产品承载形式 195

9.3 产品数据格式 196

9.3.1 BSQ、BIL和BIP格式 196

9.3.2 FAST格式 197

9.3.3 CEOS格式 200

9.3.4 DIMAP格式 204

9.3.5 GEOTIFF格式 207

9.3.6 HDF格式 208

参考文献 210

第10章 遥感数据的增值处理 211

10.1 数据分类 211

10.1.1 分类简介 211

10.1.1.1 遥感数据自动分类的特点 212

10.1.1.2 遥感数据的分类步骤 212

10.1.1.3 分类结果的精度评价 213

10.1.2 遥感数据的分类体系 215

10.1.2.1 基于单一光谱特征的图像分类 215

10.1.2.2 整合空间相关性与光谱特征的图像分类 215

10.1.2.3 整合纹理特征与光谱特征的图像分类 215

10.1.2.4 多特征融合的图像分类 216

10.1.3 光谱-空间分类器 216

10.1.3.1 马尔科夫随机场模型 216

10.1.3.2 最大后验马尔科夫随机场模型框架（MAP-MRF） 217

10.1.3.3 马尔科夫随机场模型能量最优化搜索算法 219

10.1.4 整合支持向量机与马尔科夫随机场的分类方法 220

10.1.4.1 支持向量机 220

10.1.4.2 最优分类超平面 220

10.1.4.3 支持向量机的核函数 222

10.1.4.4 支持向量机马尔科夫随机场模型 223

10.2 图像镶嵌 223

10.2.1 一般方法 224

10.2.2 多景镶嵌 225

10.2.3 存在的问题 225

10.2.4 采用统一空间坐标系的图像镶嵌 227

10.3 数据融合 228

10.3.1 概述 228

10.3.2 融合方法的划分 228

10.3.2.1 按融合层次划分 228

10.3.2.2 按融合理论划分 229

10.3.2.3 按融合作用域划分 230

10.3.3 融合结果的评价 231

10.3.3.1 主观定性评价 231

10.3.3.2 客观定量评价 231

10.3.4 离散分数随机变换域的融合算法 233

10.3.4.1 离散分数随机变换 233

10.3.4.2 融合算法描述 235

10.3.4.3 实验与性能分析 235

10.3.5 小波变换域融合方法的性能分析 237

10.3.5.1 小波变换的两种离散方式 237

10.3.5.2 小波系数的3种组合方法 237

10.3.5.3 实验与性能分析 240

10.4 目标检测 244

10.4.1 概述 244

10.4.2 目标检测的一般处理流程 244

10.4.3 基于主题语义模型的目标检测 245

10.4.3.1 多尺度分割 246

10.4.3.2 目标语义建模分析 246

10.4.3.3 目标语义标记与检测 250

10.4.3.4 实验与分析 251

10.4.4 基于形状结构模型的目标检测 252

10.4.4.1 多尺度分割 253

10.4.4.2 形状描述 253

10.4.4.3 形状匹配 254

10.4.4.4 空间关系描述 256

10.4.4.5 实验与分析 257

参考文献 261

附录 彩图集 267