地理信息系统及其在全球变化研究中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:气象出版社

作者:江东

出品人:

页数:144

译者:

出版时间:2003-3

价格:15.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502935498

丛书系列:全球变化热门话题丛书

图书标签:

• 地理信息系统
• GIS
• 全球变化
• 遥感
• 空间分析
• 环境科学
• 气候变化
• 可持续发展
• 地球科学
• 数据科学

跨越时空的观测：遥感技术与地球系统科学前沿 图书简介 本书深入探讨了遥感技术在地球系统科学研究中的前沿应用与未来趋势，旨在为环境科学、地质学、海洋学、气象学及相关交叉学科的研究人员、高级学生和政策制定者提供一个全面而深入的技术视角与理论框架。全书内容聚焦于如何利用先进的遥感观测手段，来理解、监测和预测地球系统的复杂动态过程，特别是那些与全球尺度变化紧密相关的现象。 第一部分：遥感基础与数据获取的革新 本书首先构建了现代遥感技术的基础理论框架，而非停留在传统的光谱反射原理介绍。重点阐述了被动遥感（如多光谱、高光谱成像）与主动遥感（如激光雷达LiDAR、合成孔径雷达SAR）在信息获取能力上的本质区别及其互补性。 在数据获取层面，本书着重分析了高分辨率对地观测系统的演进。详细剖析了新一代卫星平台（如高重访期的立方星群、高轨地球同步轨道卫星）如何改变了时间序列分析的能力边界。特别关注了传感器系统噪声的建模与去除，这对获取高精度地表参数至关重要。例如，书中详细阐述了如何利用多源数据的交叉校准技术，解决不同传感器间系统偏差带来的数据同化难题。 此外，本书深入探讨了三维（3D）信息获取的突破。对于激光雷达技术，不仅涵盖了点云数据的生成与处理，更侧重于如何利用大气校正后的LiDAR数据精确反演植被冠层结构参数（如叶面积指数LAI、林冠高度模型CHM），以及在城市尺度上快速构建高精度数字表面模型（DSM）和数字地下模型（DEM）的方法论。 第二部分：地球表层动态监测的精细化 本部分是全书的核心，关注遥感数据如何转化为可解释的地球物理和生物地球化学变量。 2.1 水圈与冰冻圈的快速响应： 书中详述了利用SAR干涉测量（InSAR）技术监测地表形变的技术细节，包括如何处理大气延迟误差和非线性形变速率的解耦。针对冰川和海冰的研究，重点分析了利用微波辐射计和散射计数据反演冰盖物质平衡、海冰厚度及融化速率的先进算法，特别是针对快速变化区域的边缘效应处理。在水文方面，本书展示了如何结合GRACE/GRACE-FO重力数据与地表水体遥感信息，进行区域尺度地下水储量变化的长期评估。 2.2 生物圈的结构与功能反馈： 对于植被研究，本书超越了传统的NDVI分析。引入了生化成分遥感的概念，如利用高光谱数据反演叶绿素含量、氮含量以及水分胁迫指数，这些参数直接关系到生态系统碳汇功能的评估。在森林生态学应用中，详细阐述了如何融合LiDAR的结构信息与光学的高光谱信息，进行树种的精细识别和生物量估算，并结合时间序列分析来揭示森林健康状况的早期信号。 2.3 大气边界层与地表能量平衡： 本部分重点剖析了遥感在获取地表能量通量方面的贡献。讨论了如何利用热红外遥感数据反演地表温度（LST），并结合气象再分析数据，运用单源或双源地表能量平衡模型（如SEBS模型），估算区域蒸散发（ET）和净辐射。书中特别强调了在干旱和半干旱地区，遥感监测对水资源管理决策的关键作用。 第三部分：地球系统模型与数据同化前沿 本书认识到单一遥感数据无法完全刻画复杂的地球系统，因此将焦点置于遥感观测与数值模型的耦合。 3.1 模型驱动与数据约束： 详细阐述了数据同化（Data Assimilation, DA）技术在地球系统模型中的应用。对比了集合卡尔曼滤波（EnKF）与四维变分同化（4D-Var）方法在同化遥感观测数据（如大气廓线、地表湿度）时的优势和局限性。重点案例分析了如何利用遥感反演的土壤湿度、植被指数等作为同化变量，以提高气候模型和水文模型的短期预报精度。 3.2 机器学习与深度学习在遥感解析中的变革： 鉴于海量高维遥感数据的挑战，本书用大量篇幅介绍了深度学习在遥感信息提取中的颠覆性作用。这不仅包括传统的地物分类，更侧重于利用卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）进行时空特征的自动学习，例如利用时序SAR数据自动识别水体边界的动态变化，或利用高光谱立方体进行地质填图。书中讨论了深度学习模型在面对训练数据稀疏性时的泛化能力问题，并提出了迁移学习和半监督学习的解决方案。 第四部分：未来挑战与观测体系构建 本书最后展望了未来遥感技术的发展方向，特别是针对全球变化的长期监测需求。 4.1 跨尺度关联与不确定性量化： 探讨了如何将卫星尺度（米级/公里级）的观测结果，通过有效的尺度转换方法，推广到区域乃至全球尺度的气候模型输入。同时，强调了不确定性量化的重要性。书中介绍了贝叶斯方法和蒙特卡洛模拟在评估遥感反演产品误差传播路径中的应用，确保科学结论的可靠性。 4.2 融合观测与认知地球科学： 展望了未来地球观测系统将走向高度智能化的方向。探讨了如何高效整合卫星、机载、地面站以及物联网（IoT）传感器网络的多尺度、多维度数据，构建一个“认知地球系统”——即一个能够自主学习、自我诊断并提供预测性洞察的集成观测框架。 本书的价值在于，它不仅是技术方法的汇编，更是对如何利用最新观测工具来回答地球系统面临的最紧迫科学问题的深度思考与实践指南。它为读者提供了一个清晰的路径，从原始信号到高层科学结论，全面掌握现代地球科学研究的“观测之眼”。

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坦率地说，对于某些过于偏向算法细节的段落，我的理解可能需要反复阅读和对照参考资料，这似乎是任何一本涵盖面如此之广的专著都难以避免的挑战。不过，即便是这些技术性最强的部分，作者也努力在保持学术严谨性的同时，提供了足够的上下文铺垫。特别是对于那些涉及复杂数学建模的部分，作者没有直接跳过推导过程，而是用简洁的文字描述了每一步操作背后的物理意义或统计学假设，这对于我这种偏向应用而非纯理论研究的读者来说，提供了宝贵的“拐杖”。它让我即使在面对高深的公式时，也能抓住其核心逻辑，而不是仅仅停留在“记住公式”的层面。这本书的价值就在于，它既能满足资深专家的深度钻研需求，也能为快速入门的后来者提供一个稳固的知识阶梯。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上抽象的地球纹理，立刻就能感受到它蕴含着宏大而深邃的科学内涵。我翻阅了前几页，感觉作者在叙述理论基础时非常扎实，尤其是在对空间数据模型和坐标系统进行阐释的部分，逻辑严谨，深入浅出。对于一个初次接触这个领域的学习者来说，这些基础知识的铺垫至关重要，它不像某些技术书籍那样上来就抛出复杂的公式和晦涩的术语，而是循序渐进，用生动的比喻来解释那些抽象的概念，比如将数据拓扑关系比喻成城市规划中的路网连接，让人豁然开朗。我特别欣赏它在方法论上的探讨，不仅仅是介绍了“怎么做”，更深入地剖析了“为什么这样做”背后的科学原理和哲学思考。阅读起来，仿佛有一位经验丰富的导师在身边，耐心引导你穿越技术迷雾，直抵核心。这种既有理论深度又有实践指导意义的叙事方式，无疑极大地提升了阅读的愉悦感和知识吸收的效率，让人对后续章节充满了期待。

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这本书的排版和印刷质量绝对称得上是业界良心之作。纸张的质感非常厚实，即便是长时间在灯光下阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳，这对于需要精读的专业书籍来说是极其重要的加分项。更值得称赞的是插图和图表的处理。很多涉及到复杂空间分析流程的图示，那些箭头、符号、不同图层之间的叠加关系，都清晰无比，即使用肉眼观察细节，也不会出现墨迹扩散或者线条模糊的情况。这在处理那些涉及多源数据融合和时空演变模拟的章节时，显得尤为关键。我记得有一张关于流域侵蚀模型的示意图，原本我以为在纸质书上很难表现出那种三维的动态变化，但作者团队通过精妙的色彩区分和层次分明的结构布局，成功地在二维平面上呈现出了极强的立体感和信息密度。这不仅仅是一本技术手册，更像是一本精心制作的视觉科学艺术品，体现了出版方对知识载体的尊重。

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这本书最吸引我的地方，在于它对案例研究的选取和剖析角度的独到。它似乎并不满足于展示那些教科书式的、已经被反复论证的标准应用，而是聚焦于那些真正能体现“前沿挑战”和“跨学科融合”的尖端课题。例如，其中关于高精度地表形变监测在城市生命线工程风险评估中的应用那一部分，作者不仅罗列了所使用的遥感技术（比如InSAR），还详细分析了数据获取的难度、误差修正的复杂路径，以及最终如何将地质信息转化为城市管理者可以理解和采纳的决策支持产品。这种从宏观研究目标到微观数据处理，再到实际决策影响的完整链条展示，极大地拓宽了我的视野，让我意识到这个领域绝非孤立的技术堆砌，而是与社会需求紧密耦合的动态学科。

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这本书的行文风格中透露出一种沉稳而又充满激情的学者气质。它不像某些科普读物那样过度煽情或夸大成果，而是以一种近乎冷静的笔触，审视着人类认知世界和改造世界的工具箱如何不断发展。在探讨数据伦理和信息安全的那一章，作者的批判性思维展现得淋漓尽致。他没有回避技术发展带来的潜在风险，而是严肃地提出了对空间数据主权、隐私保护和算法偏见问题的关注。这种将技术进步与社会责任并置的讨论方式，使得整本书的立意得到了升华，它不仅仅是一本工具书，更是一部关于我们如何科学、负责任地利用地球信息资源的思考录。读完后，我感觉自己不仅掌握了操作的技能，更对这个学科的未来发展方向和社会担当有了更深层次的体悟。

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