地球观测与导航技术丛书·城市空间热环境遥感：空间形态与热辐射方向性模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈云浩，周纪，宫阿都 等 著

图书标签:

• 遥感
• 城市热环境
• 空间形态
• 热辐射
• 模拟
• 地球观测
• 导航技术
• 城市规划
• 地理信息系统
• 环境科学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030397515

版次：1

商品编码：11428083

包装：平装

丛书名： 地球观测与导航技术丛书

开本：16开

出版时间：2014-02-01

用纸：胶版纸

页数：224

字数：311000

正文语种：中文

内容简介

　　近年来，随着对地观测手段的进步，传统的遥感图像处理方法体现出一定的局限性。遥感图像理解作为一个涉及图像工程、计算机视觉和认知心理等诸多学科领域的新热点，能有效提高遥感信息处理的时效性和准确性，特别是在高分辨率遥感图像数据向有价值信息转化的应用中具有广阔的前景。本书针对高分辨率遥感图像的特性，给出了高分辨率遥感图像理解的定义，逐步阐述了特征信息提取和统计学习模型，以此作为整个高分辨率遥感图像理解任务的方法基础；随后从高分辨率遥感图像理解的研究内容入手，分别介绍了目标检测与识别、场景描述与分类、图像语义分析与计算这三个子任务，在每一子任务中，本书均详细叙述了最新的研究成果及其具体的算法流程；最后，书中给出了有效的应用实例，并对高分辨率遥感图像理解未来的发展做了展望。

作者简介

陈云浩，教授，北京师范大学，中国遥感应用协会常务理事，国家减灾委员会专家委员会专家，国际期刊《International Journal of Sustainable Society》编委。

内页插图

目录

《地球观测与导航技术丛书》出版说明
前言
第1章 绪论
1.1 城市空间热环境遥感概述
1.1.1 城市空间热环境
1.1.2 城市空间热环境的研究意义
1.2 城市空间热环境遥感发展历程与现状
1.3 城市空间热环境遥感研究方向
1.3.1 城市热环境的空间格局与形态模拟
1.3.2 城市下垫面热辐射方向性
1.4 研究区介绍
1.5 小结
参考文献
第2章 城市热环境地表特征参量的遥感定量反演
2.1 地表温度
2.1.1 辐射传输方程
2.1.2 针对HJ一1B IRs数据的单窗算法
2.1.3 针对HJ一1B IRS数据的单通道算法改进
2.2 城市区域植被覆盖度
2.2.1 植被覆盖度研究数据
2.2.2 植被覆盖度估算方法
2.2.3 植被覆盖度估算精度检验
2.2.4 植被覆盖景观的季节变化
2.3 城市非渗透性地表覆盖度
2.3.1 非渗透性地表覆盖度研究数据
2.3.2 非渗透性地表覆盖度估算方法
2.3.3 非渗透性地表覆盖度估算精度检验
2.4 城市地表反射率
2.4.1 城市地表光谱反射率研究数据
2.4.2 CHRIS传感器重定标
2.4.3 CHRIS数据大气校正
2.4.4 地表反射率验证与分析
2.5 小结
参考文献
第3章 城市热环境空间形态与模拟
3.1 城市热环境要素提取
3.1.1 星一地同步观测实验
3.1.2 地表温度反演验证与分析
3.2 城区与郊区的地表温度对比分析
3.2.1 对比样区选择
3.2.2 城区与郊区地表温度统计特征
3.3 城市热环境的时空演变规律
3.3.1 城市热环境的空间格局
3.3.2 城市热环境的时空演变特征
3.3.3 城市热环境的剖面分析
3.4 基于热岛容量模型的城市热环境空间形态描述
3.4.1 基于高斯曲面的城市热岛容量模型
3.4.2 应用实例
3.4.3 城市热环境空间形态分析
3.5 基于支持向量机的城市热环境空间形态模拟
3.5.1 模型构建
3.5.2 应用实例
3.5.3 城市热岛制图及其变化规律分析
3.6 小结
参考文献
第4章 城市下垫面特征与地表辐射平衡
4.1 土地利用／覆盖与城市化
4.2 土地利用／覆盖与城市热环境
4.2.1 土地利用／覆盖类型的地表温度统计特征
4.2.2 土地利用／覆盖与城市热环境空间格局
4.2.3 植被覆盖状况对城市热环境的调节作用
4.2.4 土地利用／覆盖与城市热环境改善
4.3 建筑材质与城市热环境
4.3.1 城市下垫面建筑材质类别与参数提取
4.3.2 建筑材质与城市热环境的统计分析
4.3.3 建筑材质物理性质对城市热环境的影响
4.4 城市地表辐射平衡
4.4.1 城市地表能量过程与城市热环境
4.4.2 城市地表能量过程的特征
4.4.3 城市辐射平衡的遥感建模
4.4.4 地表净辐射精度检验与敏感性分析
4.4.5 下垫面对辐射平衡的影响
4.5 小结
参考文献
第5章 城市区域热辐射方向性模拟
5.1 热辐射方向性
5.1.1 热辐射方向性定义
5.1.2 城市区域热辐射方向性观测实验
5.1.3 城市区域热辐射方向性模拟
5.2 城市区域主要实体简化与组分分类
5.2.1 城市区域主要实体简化
5.2.2 组分分类与观测实验
5.3 城市区域热辐射方向性计算机模型
5.3.1 理论基础
5.3.2 计算机模型构建
5.3.3 传感器视场内组分比例计算
5.3.4 实体三维可视化模型
5.4 计算机模型验证与敏感性分析
5.4.1 城市区域物理模型坐标系统构建
5.4.2 城市区域物理模型观测实验
5.4.3 热辐射方向性计算机模型验证
5.4.4 计算机模型参数敏感性分析
5.5 城市区域热辐射方向性规律研究
5.5.1 时空尺度上方向亮温模拟
5.5.2 城市区域物理模型热辐射方向性规律
5.6 小结
参考文献
本书涉及的缩略词
索引

前言/序言

　　自从1833年LakeHoward就伦敦市中心的气温比郊区高的现象提出“城市热岛”概念以来，城市热环境问题一直备受关注。尤其近年来，全球气候变化加剧、低碳社会理念的兴起和具有中国特色的快速城镇化进程相交织，无疑对我国广大城市建设和城市（热）环境演变产生了深刻且长远的影响。开展城市空间热环境的遥感研究，其意义自然不言而喻．
　　本书的研究基础主要源于国家自然科学基金多年的连续资助项目，包括“基于遥感与边界层数值模式的北京城市空间热环境研究（40201036）…‘城市地表能量收支与人为热排放的遥感研究（40671130）”和“城市地表热辐射方向性模型及能量通量的角度订正方法（40771136）”等．得益于国家自然科学基金委员会的资助，使得我们能够维持一个有关城市热环境遥感的研究小组并将相关研究不断推进。参加上述项目研究的人员，主要是课题组的博士、硕士研究生们，许多同志对城市热环境遥感研究做出了贡献，有的直接参与并完成毕业论文，有的开展了外围或前沿探索研究．
　　城市热环境遥感研究中有关时空演变规律和热力景观分析的内容，已于2004年由科学出版社出版（《城市空间热环境遥感分析：格局、过程、模拟与影响》）。本书则以北京市为研究对象，着重论述开展城市空间热环境遥感研究中的新方法和新进展，主要包括以下内容：①城市热环境地表特征参量的遥感定量反演；②城市热环境空间形态与模拟；③城市下垫面特征与地表辐射平衡；④城市区域热辐射方向性模拟。其中，城市热环境空间形态模拟和城市区域热辐射方向性模拟两部分内容是本书论述的重点。
　　本书由陈云浩拟定大纲，各章具体写作分工为：第1章由陈云浩、周纪撰写；第2章由周纪、陈云浩撰写；第3章由宫阿都、周纪和占文凤撰写；第4章由宫阿都、周纪等撰写；第5章由马伟、陈云浩和周纪撰写。全书由陈云浩、周纪进行统稿、校稿，全金玲等也参加了整理和编辑工作。
　　本书部分内容来源于作者的学位论文，其中少部分阶段成果已在国内外有关刊物发表。本书以此为基础进一步系统组织、修订与提高。本书写作过程中参考了国内外大量优秀教材、研究论文和相关网站资料，在此我们表示衷心感谢。虽然作者试图在参考文献中全部列出并在文中标明出处，但难免有疏漏之处。本书虽几易其稿，但不当之处仍在所难免．我们诚挚希望各位同行专家和读者提出宝贵意见。由于作者水平有限，对城市空间热环境研究的理解还有待深入，书中所存在的不足和疏漏，恳请读者批评指正！
　　在本书主要内容的研究过程中，得到了国家自然科学基金委员会宋长青研究员，北京师范大学史培军教授、李京教授和李晓兵教授，加拿大西安大略大学王今飞教授，美国俄亥俄大学隋殿志教授，首都师范大学宫辉力教授和赵文吉教授，南京大学杜培军教授，香港中文大学冯通教授，以及中国矿业大学郭达志教授等给予的大力支持和帮助，在此一并表示感谢。
　　本书的出版得到了教育部新世纪优秀人才支持计划（NCE／-12-0057）、北京市优秀博士学位论文指导教师科技项目（20131002702）、科学技术部国际科技合作项目（2010DFA32920）、国家自然科学基金（41071258、41101380）和高等学校博士学科点专项科研基金（20100003110018）的资助，以及地表过程与资源生态国家重点实验室的支持。
　　陈云浩
　　2013年4月20日
　　于北京师范大学

好的，这是一份关于《地球观测与导航技术丛书》中另一本著作的详细图书简介，内容完全不涉及“城市空间热环境遥感：空间形态与热辐射方向性模拟”这本书的具体主题。 --- 图书名称：《全球陆地植被遥感：机理、模型与应用》 丛书系列：《地球观测与导航技术丛书》 作者： 张伟、李明 等 出版社： 科学技术出版社 出版日期： 2023年10月 --- 著作简介 概述：理解地球的绿色脉搏 本书是《地球观测与导航技术丛书》中的重要一卷，聚焦于利用先进的遥感技术对全球陆地植被进行高精度监测、量化和理解。在气候变化日益显著、生态系统服务需求不断增长的背景下，准确、及时地获取植被的结构、功能和动态信息，已成为资源管理、环境科学和农业生产等领域的核心需求。本书系统阐述了从基本的光谱物理机理到复杂的区域和全球尺度模型构建的全过程，旨在为科研人员、环境工程师以及政策制定者提供一套科学严谨、操作性强的技术指南和理论框架。 本书内容结构严谨，逻辑清晰，不仅深入探讨了遥感数据获取与处理的基础知识，更侧重于如何将原始辐射测量转化为具有明确生态学意义的植被参数。全书涵盖了从机理研究到实际应用的全链条技术体系，展现了地球观测技术在服务可持续发展中的巨大潜力。 第一部分：遥感基础与植被光谱特性（理论基石） 本部分为理解后续模型应用奠定了坚实的理论基础。重点在于解析植被的物质组成（如叶绿素、水分、干物质含量）如何影响其对太阳辐射的反射、吸收和透射特性。 1. 植被辐射传输机理 详细介绍了叶片、冠层尺度的辐射传输过程。讨论了光合有效辐射（PAR）的截获效率，以及不同波段（可见光、近红外、短波红外）辐射在植被结构中的穿透与散射机制。引入了辐射传输模型（RTM）的基本概念，解释了如何通过模拟入射光与植被的相互作用，反演地表参数。 2. 关键植被指数的物理意义与局限性 系统回顾了归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）以及叶面积指数（LAI）等经典指数的计算方法、物理背景和适用范围。特别深入分析了当前主流指数在面对高生物量、土壤背景效应和大气干扰时所表现出的饱和现象及校正策略，强调了不同指数在特定生态系统中的适用性权衡。 3. 传感器技术选型与数据预处理 对比分析了主流遥感平台（如Landsat、MODIS、Sentinel系列以及高光谱传感器）在植被监测中的优劣。详细阐述了大气校正、几何校正和辐射定标的标准流程，确保后续生物物理参数反演的准确性。强调了多源数据融合技术在克服单一传感器局限性方面的应用。 第二部分：植被参数的定量反演模型（核心技术） 这是本书的核心技术部分，聚焦于如何从遥感观测值中提取定量化的植被生物物理参数。本书侧重于介绍和比较模型反演方法的先进性与鲁棒性。 1. 叶面积指数（LAI）与冠层结构参数反演 详细介绍了基于经验模型、半经验模型（如CAFI、GBA2）和机理模型（如Invertible RTMs）反演LAI的方法。着重讨论了如何利用高空间分辨率数据（如无人机和卫星影像）结合先进反演算法（如遗传算法、模拟退火法）提高LAI反演的空间精度，并探讨了冠层遮蔽度（FPAR）的精确估算方法。 2. 叶片化学组分反演 构建了基于高光谱数据的植被化学组分反演模型。详细介绍了叶绿素含量、叶片含水量、氮素含量等关键指标的物理化学基础，以及如何利用窄波段信息进行反演。探讨了光谱角度指数（SAVI）与植被化学组分之间非线性关系的建模技术。 3. 植被生产力与碳收支估算 将植被结构和功能参数整合成生态系统尺度的模型。系统介绍了基于遥感的总初级生产力（GPP）和净初级生产力（NPP）的估算模型，如光能利用率模型（LUE-based models）。强调了将遥感数据与气象数据相结合，实现区域乃至全球尺度碳循环动态模拟的技术路径。 第三部分：植被动态监测与应用案例（实践导向） 本部分将理论与实践相结合，展示了本书所介绍的技术体系在全球和区域尺度上的应用成果。 1. 植被变化检测与归因分析 介绍了时间序列分析方法在植被动态监测中的应用，包括LandTrendr、CVA、Harmonic Analysis等算法。重点分析了如何利用长序列遥感数据识别植被的长期趋势（如绿化/褐化）以及识别干扰事件（如火灾、病虫害、皆伐）的发生、发展与恢复过程。 2. 旱涝监测与农业减灾 展示了如何利用植被指数和水热特征参数（如植被温度指数VTI）结合，构建面向干旱早期预警的综合指标体系。提供了基于遥感数据的作物长势监测与产量估算案例，为精准农业和粮食安全决策提供数据支撑。 3. 森林生态系统健康评估 探讨了利用遥感技术评估森林生物量、树种识别及森林冠层扰动程度的方法。特别关注了如何利用激光雷达（LiDAR）和SAR数据对森林垂直结构信息的补充，以实现更全面的森林健康评估。 结论与展望 本书最后总结了当前植被遥感领域面临的挑战，如数据同化、模型不确定性量化以及多源异构数据融合的效率提升等。展望了未来高光谱、高时间分辨率、高空间分辨率融合技术的应用前景，以及人工智能、深度学习在植被参数反演中的突破潜力。 --- 本书特色： 理论与实践紧密结合： 既有深入的辐射传输物理基础，也有可直接应用于实际项目的算法实现细节。 数据源全面覆盖： 涵盖了从光学到微波、激光雷达等主流遥感数据类型在植被研究中的应用。 面向全球尺度： 重点介绍了如何将区域模型推广至全球尺度的参数化和验证策略。 目标读者： 地球科学、遥感科学、地理信息系统、环境科学、农业工程、林学等相关专业的本科高年级学生、研究生、科研人员、政府规划部门专业技术人员。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的厚度和精装封面，让我觉得它一定是一部内容详实的专业著作。我对“地球观测与导航技术”这个系列丛书一直抱有很高的期待，因为它们往往能提供最前沿的科学研究成果。这次看到《城市空间热环境遥感：空间形态与热辐射方向性模拟》，我首先联想到了近年来越来越受到关注的城市热岛效应。我常常在夏天感受到城市中心的闷热，远超郊区，这背后究竟有哪些科学原因？这本书的书名直接点明了研究方向，让我觉得它能够深入浅出地解答我的疑惑。特别是“空间形态”这一关键词，我很好奇书中会如何分析不同城市形态，比如棋盘式布局、放射状布局，或者混合式布局，对城市热环境产生的影响。是不是高楼林立、街道狭窄的区域更容易积累热量？而“热辐射方向性模拟”则暗示了更高级的分析方法，我猜想书中会介绍如何模拟地表在不同时间、不同方向上的热量散发情况，这对于理解城市热量的来源和传播机制至关重要。我期待这本书能提供一套系统性的方法论，帮助我们更科学地理解和应对城市热环境问题，进而推动更可持续的城市发展。

评分☆☆☆☆☆

这本《地球观测与导航技术丛书·城市空间热环境遥感：空间形态与热辐射方向性模拟》的书名给我一种科技感和未来感。我一直对地球科学的前沿研究很感兴趣，特别是与我们日常生活息息相关的部分。城市是人类活动最集中的区域，其环境变化对我们的生活影响巨大。这本书的书名直击“城市空间热环境”，让我想到城市的热岛效应，这是我一直以来很想深入了解的现象。我好奇书中会如何利用“遥感”这项强大的技术来捕捉和分析城市的热量分布。副标题中的“空间形态”让我猜测，书中可能会探讨城市建筑的密度、高度、朝向，以及街道的宽度和绿化程度等空间要素，是如何影响地表温度和热量散发的。这部分内容听起来就很有实践意义，或许能为城市规划者提供一些指导。而“热辐射方向性模拟”则让我联想到更深层次的物理模型，我猜想书中会涉及如何模拟地表在不同角度下的热量辐射，这对于理解城市热量的能量平衡以及如何减缓热岛效应可能至关重要。总而言之，这本书给我一种感觉，它将用严谨的科学方法，揭示我们每天生活的城市所隐藏的“热”的秘密。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店看到这本《地球观测与导航技术丛书·城市空间热环境遥感》时，首先映入眼帘的是它严谨的学术风格。我本身是一名地理信息科学专业的学生，对遥感技术和城市研究都有一定的兴趣。这本书的书名非常明确地指出了研究对象是“城市空间热环境”，并且是通过“遥感”这一手段来观测和分析。我非常关注遥感在城市规划和环境监测中的应用，尤其是对于热环境的研究。这本书的副标题“空间形态与热辐射方向性模拟”更是让我觉得内容会非常充实和深入。我猜想书中会详细介绍不同类型的遥感传感器如何捕捉城市地表温度信息，以及如何处理这些数据。更重要的是，关于“空间形态”的提及，我期待书中能够将城市建筑的形态、道路网络、植被覆盖等要素与热环境变化联系起来，例如高层建筑密集区域是否更容易形成热岛效应，而开阔的绿地又能在多大程度上缓解热量聚集。至于“热辐射方向性模拟”，我猜测这涉及到更复杂的物理建模，可能会解释不同地物在不同角度下的热辐射差异，这对于精确评估城市热负荷和优化城市设计具有重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，深邃的蓝色背景如同浩瀚的宇宙，点缀着一些闪烁的星辰，中间是一张卫星遥感影像，呈现出夜晚城市灯光的璀璨景象。这种视觉上的冲击力，让我第一时间就感受到了这本书的主题——地球观测与导航技术，并且似乎与我们生活的城市息息相关。虽然我对“热环境遥感”这个词汇还不是非常熟悉，但“城市空间热环境”已经让我产生了浓厚的兴趣。我一直对城市化进程中环境的变化感到好奇，尤其是在夜晚，城市仿佛拥有了自己的呼吸和脉搏，散发着不同的“温度”。这本书的副标题“空间形态与热辐射方向性模拟”则暗示着它不仅仅停留在表面的描述，而是会深入到更科学、更技术性的层面去解析这些现象。我很好奇，书中会用怎样的视角来剖析城市的热岛效应？是否会涉及到具体的遥感技术原理和数据处理方法？对于我这样对遥感技术了解不多的读者来说，这本书是否能提供一个清晰易懂的入门指引，还是会直接切入高深的学术研究？我非常期待能在书中找到答案，了解城市如何“发热”，以及这些热量是如何被观测和模拟的，这对于理解城市的可持续发展和环境保护有着重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本《地球观测与导航技术丛书·城市空间热环境遥感》给我一种沉甸甸的学术感，但同时又紧密联系着现实世界。我曾在一篇关于智慧城市建设的文章中看到过关于城市热环境监测的片段，其中提到了一些利用卫星数据来评估城市能源消耗和居民舒适度的研究。这本书的书名直接点出了“城市空间热环境”，这让我联想到许多与城市生活息息相关的问题，比如夏季的酷热难耐，冬季的能源浪费，以及这些热量变化可能对城市生态系统和居民健康带来的潜在影响。副标题中的“空间形态”让我猜测，书中或许会探讨不同城市建筑布局、绿地覆盖率、水体分布等空间特征，是如何影响局部热环境的。而“热辐射方向性模拟”则指向了更深层次的物理模型和计算方法，我好奇书中是否会介绍如何模拟地表不同方向的热量散发，以及这些模拟结果如何转化为可指导城市规划和设计的实际应用。尽管对其中的技术细节可能还需要深入学习，但我相信这本书能够为我揭示城市“发热”背后的科学逻辑，让我更全面地理解城市作为一个复杂热力学系统的运作方式。

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国内从事热环境遥感研究的专业人士有很多，但是系统性地开展城市复杂环境下城市热岛效应的深入性的工作并不多。本书较系统地在作者前期工作基础上，针对国内研究现状中存在的薄弱环节进行了深化和系统化的理论与实验设计，应该说是在一定程度上填补了这种空白。但是，本书也存在着一些薄弱环节，比如絷红外波段数据的空间分辨不高，如何应用图像锐化算法提高其空间分辨率并没有涉及；其次，在房山区的试验场进行的城市典型建筑物材料的表面温度测试也仅仅是利用热像仪进行观测，这样的工作在国内外也不算是什么新技术了。国外的无人机观测很普遍，国内也有人尝试用无人机载热像仪进行大范围的观测，如果能结合机载LIDAR数据，这才是近期有可能取得突破进展的机会。

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国内从事热环境遥感研究的专业人士有很多，但是系统性地开展城市复杂环境下城市热岛效应的深入性的工作并不多。本书较系统地在作者前期工作基础上，针对国内研究现状中存在的薄弱环节进行了深化和系统化的理论与实验设计，应该说是在一定程度上填补了这种空白。但是，本书也存在着一些薄弱环节，比如絷红外波段数据的空间分辨不高，如何应用图像锐化算法提高其空间分辨率并没有涉及；其次，在房山区的试验场进行的城市典型建筑物材料的表面温度测试也仅仅是利用热像仪进行观测，这样的工作在国内外也不算是什么新技术了。国外的无人机观测很普遍，国内也有人尝试用无人机载热像仪进行大范围的观测，如果能结合机载LIDAR数据，这才是近期有可能取得突破进展的机会。

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国内从事热环境遥感研究的专业人士有很多，但是系统性地开展城市复杂环境下城市热岛效应的深入性的工作并不多。本书较系统地在作者前期工作基础上，针对国内研究现状中存在的薄弱环节进行了深化和系统化的理论与实验设计，应该说是在一定程度上填补了这种空白。但是，本书也存在着一些薄弱环节，比如絷红外波段数据的空间分辨不高，如何应用图像锐化算法提高其空间分辨率并没有涉及；其次，在房山区的试验场进行的城市典型建筑物材料的表面温度测试也仅仅是利用热像仪进行观测，这样的工作在国内外也不算是什么新技术了。国外的无人机观测很普遍，国内也有人尝试用无人机载热像仪进行大范围的观测，如果能结合机载LIDAR数据，这才是近期有可能取得突破进展的机会。

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国内从事热环境遥感研究的专业人士有很多，但是系统性地开展城市复杂环境下城市热岛效应的深入性的工作并不多。本书较系统地在作者前期工作基础上，针对国内研究现状中存在的薄弱环节进行了深化和系统化的理论与实验设计，应该说是在一定程度上填补了这种空白。但是，本书也存在着一些薄弱环节，比如絷红外波段数据的空间分辨不高，如何应用图像锐化算法提高其空间分辨率并没有涉及；其次，在房山区的试验场进行的城市典型建筑物材料的表面温度测试也仅仅是利用热像仪进行观测，这样的工作在国内外也不算是什么新技术了。国外的无人机观测很普遍，国内也有人尝试用无人机载热像仪进行大范围的观测，如果能结合机载LIDAR数据，这才是近期有可能取得突破进展的机会。