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第一章 绪论 1

第一节信息农业生态学提出的背景 1

一、概述 1

目 录 1

二、信息农业生态学发展历程 3

一、概述 1 3

第二节信息农业生态学的特点和内容 4

一、研究目的 4

二、主要研究内容 5

第三节高光谱遥感技术在农作物估产中的应用展望 13

二、高光谱遥感技术在作物长势监测和农作物估产中的应用展望 13

第四节信息农业生态学发展前景展望 15

一、3S技术一体化集成应用趋势 15

二、信息技术在全球农业和生态学中的应用前景 17

参考文献 17

第一节遥感概念与分类 19

一、遥感概念 19

第二章信息农业生态遥感基础 19

二、遥感分类 20

第二节遥感的物理学基础 21

一、电磁波理论 21

二、太阳辐射与大气窗口 23

三、地物波谱特征 25

四、彩色原理 27

一、地面平台 29

二、航空平台 29

第三节遥感平台 29

三、航天平台 30

第四节农业遥感概述 31

一、农业遥感的类型 31

二、农业遥感效益 33

第五节草地退化遥感监测概述 34

一、研究背景 34

二、实施方案 35

第六节植被生态学遥感基础 39

一、反演生物物理学参数和模拟生态系统碳循环研究概述 39

二、地面观测LAI的新型光学仪器介绍 40

三、卫星反演LAI和FPAR新方法应用 42

四、遥感应用的新几何光学模型：4-尺度模型 44

五、植物对碳的净吸收：净初级生产力（NPP） 45

六、植物和土壤的碳净吸收和释放 47

参考文献 50

第三章遥感信息源 52

第一节气象卫星 52

一、气象卫星的发展与特点 52

二、气象卫星资料 55

三、气象卫星资料的应用 58

第二节陆地卫星 59

一、陆地卫星的发展与特点 59

二、陆地卫星资料 59

三、卫星资料的应用 60

四、斯波特卫星简介 62

第三节新兴遥感信息源 62

一、MODIS特性与概述 62

二、中分辨率成像光谱仪ASTER 66

三、高分辨率卫星图像IKONOS 70

四、QUICKBIRD2遥感数据特点 72

五、SPOT星族成员介绍 73

参考文献 75

第四章遥感信息判读与图像处理 77

第一节遥感影像人工判读 77

一、影像性质分析 78

二、人眼的分辨能力 79

三、影像的判读标志 79

四、人工判读一般程序 81

第二节遥感影像数据处理 82

一、遥感图像校正处理 82

二、遥感图像变换处理 84

三、遥感图像分类处理 87

四、极轨气象卫星接收处理系统简介 88

第三节成像光谱仪定标 90

一、概述 90

二、辐射定标的模式 90

三、成像光谱仪定标技术的内容 91

四、发射前地面上的预定标 92

五、飞行中机上辐射定标 94

六、在机上利用内部参考标准的方法 97

第四节新型空间信息处理与集成技术 97

一、概述 97

二、获取遥感信息的特征与种类 98

三、遥感信息获取技术 99

四、遥感信息加工处理技术 102

五、遥感对地定位技术 104

六、集成型信息获取技术的应用发展 107

七、空间信息集成技术的发展 108

参考文献 110

第五章地理信息系统原理与技术 111

第一节地理信息系统概述 111

一、地理信息系统概念 111

二、地理信息系统的开发 111

三、地理信息系统与其他相关系统的异同点 113

四、地理信息系统的硬、软件环境 114

一、数据采集与编辑功能 120

第二节地理信息系统的基本功能 120

二、地理数据库管理功能 123

三、制图功能 124

四、空间查询与空间分析功能 124

五、地形分析功能 125

第三节地理信息系统的数据组织与处理方法 126

一、地理信息系统的数据结构 126

二、地理信息系统的数据模型 128

三、地理信息系统中的主要算法 128

一、信息获取技术 129

第四节地理信息系统的信息获取与加工技术 129

二、GIS中的信息处理技术 131

三、遥感信息与GIS连接问题 131

四、地理信息系统信息分析技术 131

参考文献 131

第六章信息农业生态学基础与生态现状 132

第一节信息农业生态学基础 132

一、农业生态系统的概念、组成结构和特点 132

二、农业生态系统的功能 134

三、有关生态环境限制理论 138

第二节信息农业生态学基本规律 140

一、生态学的相互依存与相互制约规律 140

二、生态学的微观与宏观协调发展规律 140

三、生态学的物质循环转化与再生规律 141

四、生态学的物质输入输出的动态平衡规律 141

五、生态学的相互适应与补偿的协同进化规律 141

二、要遵循系统工程结构的有序性原理 142

一、要遵循系统工程的整体性原理 142

第三节信息农业生态学所依据的生态工程学原理 142

六、生态学的环境资源有限性规律 142

三、要遵循农业生态工程的功能结构综合性原理 144

第四节信息农业生态学的基本原理 144

一、整体效应的生产原理 144

二、边缘效应的生产原理 145

三、充实生态位的生产原理 146

四、农业生物共生互利的生产原理 146

五、农业生物种群之间相居而安的生产原理 147

七、信息农业强化生物养农的生产原理 148

六、信息农业优化能量投入结构，提高能量使用效率的生产原理 148

八、农业生态系统动态演替调控导向的生产原理 149

九、因地制宜地进行农业生态工程建设的生产原理 150

十、加强农业生态系统内部物质转化效益的生产原理 150

第五节信息农业生态学的调控原理 153

一、信息农业生态学的调控层次 154

二、信息农业生态学的自然调控原理 154

三、信息农业生态学的技术调控原理 155

一、生境更新 157

第六节信息农业生态及自然资源保护与开发实践 157

二、生境调整 158

三、生境更新与调整及各自适用性 159

四、生境更新的途径与方法 159

五、生境调整的途径与方法 160

六、生境更新及调整与生境管理途径 161

七、农业生态资源开发与生物保护 162

八、人为调控的作用 163

第七节生态可持续发展与生态环境安全维护的关系 163

一、全面关注人类的生存方式 164

二、生态环境安全维护的途径 165

第八节我国黄土高原的水土流失现状及其防治措施 167

一、黄土高原的水土流失现状 167

二、防治水土流失的途径及成就 168

三、今后黄土高原水土保持生态环境建设的重点 170

四、今后要探索的重大生态问题 172

第九节我国黄淮海三河生态环境恶化现状及其问题 173

一、我国生态环境面临的形势 173

二、黄淮海生态环境恶化现状 174

参考文献 175

第七章精确农业理论与实践 176

第一节精确农业的概念 176

第二节精确农业的发展历程与内涵 178

一、精确农业的发展历程 178

二、精确农业的组成与内涵 179

第三节精确农业的基本原理 180

一、精确农业的基本原理 180

二、精确农业生产管理系统的支撑技术 181

三、精确农业的主要理论 185

第四节精确农业的应用 186

一、国外精确农业的应用 186

二、国内精确农业的应用 195

参考文献 205

第八章3S技术在相关科学中的应用 206

第一节3S技术概况 206

一、3S技术与3S一体化集成 206

二、3S技术在国内外相关科学领域中的应用进展 209

三、3S技术应用的发展趋势 212

第二节3S技术在信息农业中的应用进展 213

一、信息农业简介 213

二、全球定位系统在信息农业中的应用进展 216

三、地理信息系统在信息农业中的应用进展 217

四、3S集成技术在信息农业中的应用进展 219

第三节3S技术在农业工程管理过程中的应用实践 225

一、3S技术在农业工程管理过程中的应用范围 225

二、3S技术在农田规划与设计中的应用 225

三、3S技术在河南省冬小麦遥感估产中的应用实例 227

参考文献 230

第九章农业专家决策系统建立理论与方法 232

第一节农业专家决策系统概述 232

一、专家决策系统的基本结构 232

二、农业专家决策系统的概述 233

第二节农业专家决策系统开发与应用 234

一、农业专家决策系统开发 234

二、农业专家决策系统应用 235

一、专家决策系统知识库的建立 238

第三节农业专家决策系统应用实例 238

二、包装生成专家决策系统 241

三、棉花高产管理专家决策系统的计算机操作步骤 241

参考文献 245

第十章高光谱遥感基础 246

第一节高光谱遥感概念 246

一、高光谱遥感的概念 246

二、高光谱遥感数据的特点 246

第二节高光谱遥感成像光谱仪 249

一、面阵探测器加空间扫描型 249

二、线阵探测器加光机扫描型 250

四、光谱扫描型 251

三、光谱、空间交叉扫描型 251

第三节常用高光谱传感器介绍及其应用 252

一、地面非成像光谱仪 252

二、成像光谱仪 257

第四节高光谱遥感信息处理方法 261

一、定标与大气纠正 262

二、光谱图像增强 262

五、高光谱图像压缩 263

三、高光谱图像分类 263

四、降维运算 263

六、光谱匹配技术 264

七、导数光谱技术 265

八、红边效应 266

九、绿峰光谱 267

十、光谱吸收特征峰的背景线定量分析技术 267

十一、光谱吸收特征分析 268

十三、混合像元分解技术 269

十二、逐步回归分析技术 269

十四、光谱植被指数 270

十五、模型反演 271

参考文献 272

第十一章 高光谱遥感技术在农业科学和生态学中的应用 274

第一节概述 274

一、农作物反射光谱特征 274

二、高光谱遥感在农业科学中的应用内容 276

第二节高光谱遥感植被指数 277

一、最佳窄波段 278

二、波段宽度对植被指数效果的影响 280

三、不同的高光谱遥感植被指数 281

第三节 高光谱遥感技术提取植被生物物理参数的原理与方法 285

一、叶面积指数和生物量的高光谱估测 286

二、植被盖度 289

三、光合有效辐射（PAR）及吸收光合有效辐射（APAR） 290

四、植被冠层几何结构参数遥感估测研究进展 291

第四节高光谱遥感技术提取植被生物化学参数的原理与方法 293

一、植被水分状态 294

二、光合色素状态的高光谱估测方法 296

三、利用高光谱技术估测植被其他参数 303

四、微量元素 306

五、碳氮比 306

第五节作物氮营养状况的无损伤监测技术 309

一、作物氮营养诊断的传统方法 309

二、叶绿素仪氮营养诊断 310

三、作物氮营养的高光谱遥感监测 312

第六节高光谱遥感技术在信息农业中的应用进展 319

一、高光谱信息源 320

二、高光谱遥感技术在信息农业中的应用 320

三、农业高光谱研究的发展趋势 324

参考文献 325

第十二章信息技术在农业科学和生态科学中的应用实例 331

第一节信息技术在植物生态学中的应用进展 331

一、概述 331

二、信息技术在植物生态学中的应用现状 331

一、5S技术概述 336

第二节5S技术在生态学上的应用进展 336

参考文献 336

二、5S技术的功能 339

三、5S技术的应用进展 339

参考文献 340

第三节信息技术在城市生态环境规划中的应用进展 340

一、引言 340

二、CAD技术在制图中的应用 342

三、3S技术在城市生态环境规划中的应用进展 342

四、3S技术应用过程中存在的问题 350

参考文献 351

第四节信息技术在全球土地覆盖与土地利用应用进展 352

一、引言 352

二、20世纪90年代大面积土地覆盖研究进展 352

三、研究展望 354

参考文献 355

一、研究背景 356

二、研究内容与方法 356

第五节信息技术在草地与农业资源估测中应用进展 356

三、应用结果与分析 357

四、研究进展 362

参考文献 363

第六节信息技术在农田土壤水分动态监测中的应用进展 363

一、引言 363

二、研究内容与方法 364

三、应用结果与分析 365

四、应用进展 367

一、引言 368

参考文献 368

第七节3S技术在大面积天然草地估产中的应用探讨 368

二、研究方法与内容 369

三、结果与分析 371

四、研究进展 375

参考文献 376

附录1生态学最新概念汇集 377

附录2全国生态环境建设规划大纲 397

附录3常用国际生态与全球变化研究相关网站 406

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