第一篇 环境与资源应用对地观测技术 3
第一章 对地球观测技术发展的简要历程 3
1.1 20世纪60年代的空间实验 3
1.1.1 气象卫星 3
1.1.2 地球资源卫星 4
1.2 实用化遥感技术的形成 4
1.2.1 海洋遥感卫星 5
1.2.2 空间遥感商业化发展 5
1.2.3 空间遥感技术在世界范围的推广 6
1.3 全新一代对地观测技术 7
1.3.1 空间站对地观测系统(EOS) 8
1.3.2 “行星地球”国际计划 9
1.3.3 对地观测小卫星及其星座技术 9
参考文献 10
2.1.1 物理基础和实验验证 11
2.1 成像光谱技术和超光谱成像技术 11
第二章 对地观测应用的技术基础 11
2.1.2 成像光谱仪的原理构型 13
2.1.3 超光谱成像仪技术 15
2.1.4 成像光谱功能的元部件技术 16
2.2 高分辨率成像雷达技术 18
2.2.1 合成孔径侧视雷达(SAR)技术原理 19
2.2.2 频带和极化 20
2.2.3 相控阵天线 21
2.2.4 T/R组件及雷达接收机 22
2.2.5 雷达信号的成像处理 23
2.3 激光雷达技术 24
2.3.1 激光雷达系统的构成和种类 24
2.3.2 激光谱线的选择 26
2.3.3 激光雷达对激光器功率的要求 27
2.3.4 激光雷达的接收器及其探测系统 28
2.3.5 空间激光雷达技术 29
参考文献 30
第三章 空间对地观测系统 31
3.1 对地观测极轨平台 31
3.1.1 美国对地观测卫生系统(EOS) 32
3.1.2 欧洲空间局环境卫星系统(ENVISAT-1) 33
3.1.3 高极地球观测卫星-Ⅱ(ADEOS-Ⅱ) 34
3.1.4 热带降雨测量卫星(TRMM) 35
3.2 空间对地观测典型遥感仪器系统 36
3.2.1 中分辨率成像光谱仪(MODIS) 36
3.2.2 中等分辨率成像光谱仪(MERIS) 38
3.2.3 高级空间热发射和反射辐射计(ASTER) 39
3.2.4 云和地球辐射能量系统(CERES) 40
3.2.5 多角度成像光谱辐射计(MISR) 41
3.2.6 地球反射比的偏振化和指向性(POLDER)仪器 42
3.2.7 对流层污染测量仪(MOPITT) 43
3.2.8 被动式大气探测麦克尔逊干涉仪(MIPAS) 44
3.2.9 大气制图扫描成像吸收分光计(SCIAMACHY) 45
3.2.10 高分辨率动态临边探测仪(HIRDLS) 46
3.2.11 大气红外探测仪(AIRS) 46
3.2.12 地球观测系统合成孔径雷达(EOS-SAR) 47
3.2.13 高级合成孔径雷达(ASAR) 49
3.2.14 双频雷达高度计(ALT) 50
3.2.15 “海风”散射计(SeaWinds) 51
3.2.16 高级微波扫描辐射计(AMSR) 52
3.3 地球观测系统数据和信息系统(EOSDIS) 53
3.3.1 EOSDIS建设原则和关键功能 53
3.3.2 EOSDIS的构成 54
参考文献 57
第四章 小卫星及其星座的对地观测系统技术 58
4.1 小卫星技术是新一代空间技术 58
4.2 地球环境监视小卫星星座技术 59
4.2.1 意大利地中海盆地观测小卫星星座 59
4.3 廉价光学监测小卫星技术 60
4.2.2 灾害监视萨里微卫星星座 60
4.3.2 CCD推帚式扫描摄像机的设计 62
4.3.1 基本的设计要求 62
4.3.3 瞄准视线的控制技术 63
4.4 地图测绘和超光谱遥感小卫星 64
4.4.1 NEMO卫星遥感仪 65
4.4.2 星上数据实时处理系统 66
4.5 小卫星SAR技术 67
4.5.1 MEDSAT卫星的SAR系统 67
4.5.2 SkyMed/COSMO卫星SAR的设计 68
4.5.3 小型多模态SAR技术 69
参考文献 70
第五章 机载对地观测技术的发展 71
5.1 机载遥感技术是当代对地观测技术发展的基本内容 71
5.1.1 专题技术应用的综合飞行实验 71
5.1.2 专项应用遥感飞行实验 72
5.2.1 遥感应用飞机技术平台 73
5.1.3 新型遥感技术的飞行实验 73
5.2 对地观测飞机平台 73
5.2.2 遥感飞机平台体系 75
5.2.3 无人机遥感平台 75
5.3 机载成像光谱仪和超光谱成像仪(HSI) 76
5.3.1 机载可见红外成像光谱仪(AVIRIS) 76
5.3.2 实用型模块化机载成像光谱仪(OMIS) 78
5.3.3 推帚式扫描成像超光谱成像仪(HSI) 80
5.4 合成孔径雷达技术的发展 81
5.4.1 发展多频段、多极化、多视角机载SAR系统 81
5.4.2 干涉SAR技术 82
5.4.3 机载聚束合成孔径雷达 83
参考文献 84
第六章 遥感技术的商业化发展 86
6.1 遥感商业化发展的产品和市场 86
6.1.2 主要市场位置 87
6.1.1 遥感数据产品 87
6.2.1 提高地面分辨率水平是打开遥感图像数据产品市场的关键 89
6.2 提高应用技术水平 89
6.2.2 大力发展地理信息系统(CIS) 90
6.3 高分辨率商业遥感卫星系统 91
6.3.1 “Early Bird”(“晨鸟”)卫星 92
6.3.2 埃柯诺斯(Ikonos)商业遥感卫星 93
参考文献 94
第二篇 空间目标探测与监视 97
第七章 空间监视技术基础 97
7.1 空间监视的任务、组成及工作过程 97
7.1.1 弹道导弹预警系统 97
7.1.2 空间目标监测、识别和编目系统 99
7.2 空间目标探测的技术及手段 101
7.2.1 探测手段及原理 101
7.2.2 空间目标的轨道测量与确定 103
7.3.1 识别的概念和原理 106
7.3 空间目标的识别技术 106
7.3.2 空间目标识别的一般方法和要求 107
7.4 空间监视技术的发展趋势 107
参考文献 108
第八章 国外空间监测系统 109
8.1 美、俄(前苏联)弹道导弹预警系统 109
8.1.1 发展概况 109
8.1.2 美国弹道导弹预警系统的组成和技术特点 110
8.1.3 俄罗斯(前苏联)导弹预警系统组成及技术特点 115
8.2 美国、俄罗斯(前苏联)空间目标监视系统 119
8.2.1 概述 119
8.2.2 美国的空间监视系统 120
8.2.3 俄罗斯(前苏联)的空间监视系统(SSS) 129
参考文献 130
9.1.1 雷达系统组成 131
第九章 空间目标的雷达探测技术 131
9.1 雷达原理及系统分类 131
9.1.2 雷达测量的基本原理和分类方法 132
9.1.3 雷达分类方法 133
9.2 雷达性能和雷达方程 134
9.2.1 雷达性能 134
9.2.2 雷达方程 136
9.3 脉冲精密测量雷达 137
9.3.1 脉冲精密测量雷达的发展 137
9.2.3 目标的雷达截面积 137
9.3.2 脉冲精密测量雷达的特点和原理 138
9.4 空间监测相控阵雷达 141
9.4.1 相控阵天线的原理及系统组成 141
9.4.2 相控阵雷达的技术特点与作用 145
9.4.3 空间监视相控阵技术的发展 146
9.5 双(多)基地雷达系统 149
9.5.1 双(多)基地雷达的基本概念 149
9.5.2 双基地雷达方程 150
9.5.3 双基地雷达测量参数精度 151
16.1 概述 154
参考文献 154
10.1 光学望远镜的原理及分类 155
10.1.1 望远镜的简单光学原理 155
第十章 光学/光电探测技术 155
10.1.2 望远镜的分类 156
10.2 光学系统的像差 158
10.2.1 单色像差 158
10.2.2 色差 159
10.3 空间监视光学/光电探测系统 159
10.3.1 电磁波谱与光电技术的基本概念 160
10.3.2 红外辐射的一些基本概念 161
10.3.3 激光技术的一些基本概念 164
10.4.2 CCD的工作原理 166
10.4.1 CCD的物理基础--MOS结构 166
10.4 光电荷耦合器件--CCD 166
10.4.3 CCD的分类及微光工作模式 168
10.5 新一代红外探测器--IRFPA 169
10.5.1 扫摸型IRFPA 169
10.5.2 凝视型IRFPA 170
10.6 激光探测与激光雷达 170
10.6.1 激光探测的基本概念 170
10.6.2 激光雷达的原理和性能 171
参考文献 173
第十一章 空间目标的成像技术 174
11.1.1 ISAR成像的原理 174
11.1 逆合成孔径雷达成像技术 174
11.1.2 ISAR成像的运动补偿技术 175
11.1.3 几种有效的ISAR成像算法 177
11.1.5 逆合成孔径成像技术的优缺点 179
11.1.4 影响ISAR成像质量的几个因素 179
11.2 自适应光学成像技术 180
11.2.1 自适应光学成像的原理 180
11.2.2 空间目标的光学成像 183
参考文献 186
12.1 卫星运动与二体问题 187
12.1.1 开普勒定律 187
第十二章 空间目标的轨道确定 187
12.1.2 二体问题 188
12.2 人造卫星轨道摄动理论 189
12.3 人造地球卫星的摄动计算 192
12.3.1 分析方法 192
12.3.2 数值方法 194
12.3.3 数值方法和分析方法的比较 194
12.4 人造卫星轨道确定的原理 194
12.4.2 轨道改进 195
12.4.1 初轨确定 195
12.5 初轨计算的常用方法 196
12.5.1 经典天文测轨方法 196
12.5.2 基于现代观测技术的轨道计算方法 198
12.6 利用天基平台对空间目标进行跟踪测量 200
12.7 卫星定轨的时间和坐标系统 201
12.8 轨道确定技术的发展 202
参考文献 203
第三篇 信息处理技术 207
第十三章 图像处理 207
13.1 概述 207
13.2 小波变换 208
13.3 图像压缩 209
13.3.1 图像压缩的历史和现状 209
13.3.2 静止图像压缩方法的分类和几种现代图像压缩技术分析 211
13.3.3 基于小波变换的图像压缩现状及分析 213
参考文献 214
14.1 引言 215
14.2 微波遥感技术的特点和优势 215
第十四章 SAR成像处理及其应用 215
14.3 SAR成像机理及发展现状 216
14.3.1 SAR基本工作过程 216
14.3.2 成像机理的三种分析方法 218
14.3.3 SAR的发展过程和趋势 221
14.4 UWB-SAR和INSAR技术 223
14.4.1 UWB-SAR的原理及发展状况 223
14.4.2 INSAR技术原理及发展状况 224
14.5 SAR的成像处理及其常用算法比较 226
14.5.1 典型的成像处理过程 226
14.5.2 几类成像算法的比较 228
14.6 SAR数据的校正处理技术 231
14.6.1 辐射校正 231
14.6.2 几何校正 232
14.7 SAR目标特征提取及识别 234
14.7.1 判读依据和目标特征 234
14.7.2 特征信息提取技术 235
参考文献 238
第十五章 影像目标立体定位 239
15.1 影像成像的数学模型 239
15.1.1 地面点坐标变换的数学模型--通用模型 239
15.1.2 面阵成像的数学模型 241
15.1.3 线阵成像的数学模型 242
15.1.4 侧视雷达瞬时成像的数学模型 244
15.2 影像目标立体定位原理 246
15.3 立体影像匹配 249
参考文献 253
第十六章 高光谱信息处理 254
16.2 图像数据存储格式变换 254
16.3.1 正切校正 255
16.3 成像光谱图像几何校正 255
16.3.2 利用地面线性地物校正图像X方向扭曲 256
16.3.3 根据控制点作精确校正 257
16.4 快速预处理 258
16.5 成像光谱数据的无损压缩 258
16.5.1 基于线性预测的无损压缩方法 259
16.5.2 空间维预测编码 259
16.5.3 光谱维预测编码 260
16.5.4 空间维和光谱维的结合的预测编码 260
16.5.5 压缩实验 260
16.6 成像光谱信息的可视化技术 260
16.6.1 图像立方体--成像光谱信息集 260
16.6.2 二维光谱信息表达--光谱曲线 261
16.6.3 三维光信息表达--光谱曲面图 262
参考文献 263