对地观测数据处理与分析研究进展

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出版者:
作者:龚健雅
出品人:
页数:473
译者:
出版时间:2007-12
价格:80.00元
装帧:
isbn号码:9787307060388
丛书系列:
图书标签:
  • 地质
  • 对地观测
  • 遥感数据处理
  • 数据分析
  • 图像处理
  • 地理信息系统
  • 空间数据挖掘
  • 模式识别
  • 机器学习
  • 地球科学
  • 数据科学
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具体描述

《对地观测数据处理与分析研究进展》是国家重点基础研究发展计划项目“对地观察数据——空间信息——地学知识的转化机理”的前期研究成果,旨在解决对地观测系统的时空基准与遥感成像模型、地球空间要素关系模型与空间信息表达、海量空间数据库中地学知识发现及其机理等关键科学问题,从而揭示对地观测数据——空间信息——地学知识的转化机理。对形成我国独立自主的对地观测数据获取、信息处理与知识的理论与方法体系,支撑航天技术有重要作用。

书名:《地球物理勘探数据处理与解释:现代方法与应用实践》 内容简介: 本书是一部系统阐述当代地球物理勘探数据处理与解释核心理论、先进技术及其实际应用案例的专业著作。全书紧密围绕地球物理信息获取、信噪分离、成像反演和地质目标识别等关键环节展开,旨在为地球科学、资源勘查、工程建设及环境监测等领域的科研人员、工程师及高年级学生提供一本全面、深入且兼具实践指导性的参考资料。 第一部分:地球物理勘探基础与数据采集优化 本部分首先回顾了地震学、电磁学、重力学和磁力学等基础物理原理在地球内部结构探测中的应用背景。重点探讨了从传统的勘探方法(如地震勘探中的二维地震、电法勘探中的电阻率法)向高精度、高分辨率现代技术(如全波形反演、宽频带电磁法)过渡的理论基础。 数据采集系统与质量控制: 详细介绍了现代数字地震仪、高精度磁力仪、多通道电磁系统的工作原理及其在复杂地质环境下的部署策略。强调了数据采集过程中的误差来源分析与现场质量控制技术,包括静校正的优化、震源激发一致性控制以及电磁耦合效应的最小化处理。 新型勘探技术综述: 深入剖析了分布式光纤传感(DAS/DTS)技术在非常规油气和地热资源勘探中的新兴应用,以及时间序列分析在电磁法数据去噪中的作用。 第二部分:高精度数据预处理与信号增强 数据预处理是保障后续解释精度的关键步骤。本部分聚焦于如何有效地从原始采集数据中提取有效信号并抑制随机噪声和相干噪声。 噪声抑制技术: 详细讲解了多种先进的噪声消除算法。对于地震数据,重点阐述了$ au-p$ 域滤波、Radon 变换去静力和多次波压制技术。对于电磁数据,则深入讨论了频率域和时间域的去场源(Source-term removal)方法,以及基于独立成分分析(ICA)的随机噪声分离技术。 数据插值与重排: 探讨了在不规则采样或数据缺失情况下,如何采用最小二乘反褶积、曲面拟合以及基于深度学习的重建算法,实现数据的均匀化和高保真度重排,以满足高分辨率成像算法对数据结构的要求。 第三部分:偏移成像与速度建模 偏移成像技术是获取地下介质真实空间分布图像的核心。本部分详细论述了从传统的生活时偏移到现代深度偏移方法的演进及其理论细节。 速度模型的构建: 速度是偏移成像的基石。本章系统介绍了速度分析的多种技术,包括静校正分析、速度谱分析、构建初始速度模型的自动拾取方法,并对层析成像(Tomography)和波形反演(Full Waveform Inversion, FWI)在提高速度分辨率方面的优势与挑战进行了详尽对比。特别关注了 FWI 在处理非线性问题时的正则化策略和高效求解器设计。 深度偏移算法: 详述了高阶有限差分、伪谱法以及射线追踪方法在不同频率范围内的适用性。针对复杂断层、盐丘体等强速度变化区域,深入剖析了有限元方法和各向异性介质中的偏移技术。 第四部分:多物理场数据解释与联合反演 现代地球物理勘探越来越依赖于多物理场数据的综合分析,以提高勘探的确定性和准确性。本部分侧重于多数据融合与地质目标的反演识别。 反演理论基础: 阐释了线性与非线性反演问题的数学框架,包括约束条件的选择、目标函数的构建以及迭代求解过程中的收敛性分析。重点介绍了贝叶斯反演方法及其在处理地球物理数据不确定性方面的应用。 多场数据融合: 详细介绍了如何将地震、电磁和重力磁数据在参数域或模型域进行有效融合。讨论了基于共同模型参数约束的多物理场联合反演(Joint Inversion)的框架,并展示了该方法在寻找特定矿化带或储层流体识别中的显著优势。 岩石物理基础与物性参数解释: 结合岩石物理学知识,指导读者如何将反演得到的地球物理参数(如声波速度、电阻率、密度、磁化率)转化为具有实际地质意义的岩性、孔隙度和流体敏感参数。 第五部分:前沿技术与专业应用案例 本部分聚焦于地球物理勘探领域最新的研究热点,并结合实际工程案例展示技术应用效果。 机器学习在地球物理中的应用: 探讨了深度学习技术在自动相识别、数据增强、岩性自动分类以及反演结果快速预测中的潜力。对比了卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)在处理不同类型地球物理数据上的有效性。 非常规资源勘探案例: 选取页岩气储层评价、页岩油甜点预测中的地震属性分析案例,展示如何通过相干体、曲率、振幅衰减等地震属性的精细分析,指导水平井的部署。 工程与环境应用: 包含浅层工程勘察(如滑坡体探测、隧道工程稳定性评估)中应用瞬态电磁法(TEM)和高密度电阻率法(ERM)的实践经验,以及利用重磁异常数据进行地壳深部结构研究的案例分析。 本书结构严谨,理论阐述深入浅出,并配有大量实际数据处理流程图和结果对比图,旨在成为地球物理数据处理与解释领域不可或缺的工具书。

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读后感

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用户评价

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这本书彻底颠覆了我对“测量”的认知。我之前一直认为,测量就是拿着尺子、仪器去现场一点点量,费时费力,而且很多时候是无法到达的地方(比如险峻的山区、遥远的沙漠),就无法进行精确的测量。这本书则让我看到了“天基测量”的无限可能。它系统地介绍了对地观测技术在地球空间信息获取和测绘领域的应用,特别是对高精度测绘的贡献。我非常欣赏书中关于GNSS(全球导航卫星系统)与遥感融合应用的章节。它详细阐述了如何利用GNSS技术,结合遥感影像,实现高精度的地理信息采集和控制网的构建,这对于遥感影像的精确定位和几何校正至关重要。书中还介绍了如何利用SAR interferometry(干涉SAR)技术,实现毫米级的地表形变监测,这在工程监测、灾害预警等领域具有巨大的应用价值。我尤其对书中关于数字高程模型(DEM)和数字表面模型(DSM)的生成方法进行了详细的介绍。它讲解了如何利用航空影像、卫星影像以及LiDAR数据,生成高精度DEM和DSM,并介绍了这些模型在地形分析、流域划分、水文模拟等方面的应用。这些精细化的地理信息,对于我进行区域规划和资源管理非常有帮助。我计划将书中介绍的GNSS与遥感数据融合技术,应用于我目前正在进行的一个地理信息系统建设项目中,希望能构建一个更精准、更全面的地理空间信息数据库。

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这本书为我打开了一个全新的研究维度。我之前一直专注于利用传统的地质勘探方法进行矿产资源的寻找,但这种方法往往成本高、效率低,而且覆盖范围有限。这本书对遥感在地质矿产领域的应用进行了详细的论述,让我看到了利用遥感技术解决这些问题的巨大潜力。书中对不同遥感传感器(如ASTER, Sentinel-2, Hyperion)在矿产勘查中的应用进行了深入的分析。它详细介绍了如何利用多光谱和高光谱遥感数据,通过分析地物的光谱特征,来识别和预测与矿产资源相关的蚀变矿物,例如氧化铁、黏土矿物、碳酸盐矿物等。书中对蚀变矿物识别的各种光谱指数和分类方法进行了比较,并提供了相关的处理软件(如ENVI, ERDAS IMAGINE)的使用指南。这一点对我来说非常重要,因为它能够帮助我更快速、更准确地筛选出潜在的矿产勘查区域,大大提高勘查效率。此外,书中还介绍了如何利用SAR遥感数据进行地质构造解译,识别断裂、褶皱等构造形迹,这对于理解区域成矿规律也至关重要。我计划将书中介绍的遥感蚀变矿物填图技术应用于我目前负责的一个勘查项目,希望能发现新的潜在矿床。

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这本书的出现,对我而言,简直是一场及时雨,尤其是在我近期接到一个关于城市热岛效应遥感监测的项目时。我之前虽然接触过一些遥感基础知识,但对于如何从海量的对地观测数据中提取有效信息,并进行深入分析,始终觉得力不从心。市面上有很多泛泛而谈的教材,读起来像是在嚼蜡,缺乏实操性,也抓不住问题的关键。然而,《对地观测数据处理与分析研究进展》这本书,却以一种非常接地气且富有启发性的方式,为我打开了一扇新的大门。书中对不同类型对地观测数据(例如高光谱、多光谱、SAR等)的处理流程进行了详细的阐述,从数据预处理的降噪、辐射定标,到几何校正、融合,再到更深层次的特征提取和模型构建,每一个环节都讲解得条理清晰,深入浅出。我尤其欣赏书中对于案例分析的篇幅,通过实际项目的应用,让我直观地看到了理论知识是如何转化为解决实际问题的能力的。例如,在处理城市扩张对植被覆盖率影响的研究中,书中详细介绍了如何利用Landsat和Sentinel系列卫星数据,结合GIS技术,进行长时序的土地利用变化监测,并通过遥感指数(如NDVI、EVI)的变化趋势,量化城市化进程对生态环境的影响。这些具体的步骤和方法,对于我这个需要进行实际操作的研究者来说,价值非凡。它不像某些书籍那样,只停留在概念的堆砌,而是真正地将理论与实践紧密结合,让读者在阅读过程中就能想象出自己动手操作的情景,并能从中获得解决问题的思路和方法。

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作为一个长期在自然保护区从事生态监测的工作者,我一直在寻找一种能够更有效、更全面地评估森林生态系统健康状况的方法。这本书,简直是为我量身打造的“工具箱”。它对森林遥感监测的各个方面进行了详尽的阐述,从数据获取到信息提取,再到应用研究,都涵盖得非常到位。我尤其对书中关于森林物种分类、冠层结构参数提取以及森林干扰监测的部分印象深刻。它详细介绍了如何利用高分辨率多光谱和高光谱遥感数据,结合LiDAR等三维信息,来精确识别不同的森林物种,估算树高、叶面积指数、生物量等关键的冠层结构参数。这些参数对于评估森林的生产力、碳储量以及生态功能至关重要。书中还介绍了如何利用时间序列遥感数据,监测森林火灾、病虫害、采伐等人为或自然干扰事件,并评估其对森林生态系统的影响。这一点对我来说意义重大,因为能够及时准确地监测森林干扰,意味着能够采取及时的干预措施,最大限度地减少损失,保护森林资源。书中提供的案例研究,例如利用遥感数据评估森林健康状况,并为可持续经营提供建议,也给我带来了很多启发。

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这本书的出现,对于我正在进行的一项关于海岸带环境监测的项目来说,简直是“雪中送炭”。我之前在进行海湾水质监测时,经常面临数据获取的瓶颈,地面调查的成本高、覆盖范围有限,而卫星遥感数据虽然覆盖范围广,但如何有效地提取水质相关参数,一直是个难题。这本书对海洋遥感和海岸带环境监测的深入探讨,为我提供了系统性的解决方案。我非常欣赏书中对海洋遥感传感器及其监测原理的详细介绍,例如如何利用可见光、红外、微波等波段的数据,反演出海水的浊度、叶绿素a浓度、海温等关键参数。书中对这些参数的反演算法进行了详细的阐述,并提供了相关的处理软件和工具的使用指导,这对于我这种需要进行实际操作的研究者来说,是极其宝贵的。我尤其对书中关于珊瑚礁健康监测的研究案例印象深刻。它介绍了如何利用高分辨率多光谱或高光谱遥感数据,结合水下地形数据,来监测珊瑚礁的覆盖率、白化程度以及生物多样性,这些信息对于制定珊瑚礁保护策略至关重要。此外,书中关于海岸线变化监测、海洋垃圾监测等内容,也为我提供了新的研究思路和方法。我计划将书中介绍的技术应用于我负责的海湾水质监测项目,希望能提高监测的效率和精度,为海湾生态环境的保护做出贡献。

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坦白说,我一直觉得地理学在描述自然现象和人类活动时,总感觉缺少一种“动起来”的感觉,很多时候都是静态的剖析。直到我读了这本书,我才深刻体会到,对地观测技术是如何将静态的地理信息“激活”的。书中对时间序列遥感数据分析方法的介绍,让我眼前一亮。我之前在研究地震灾害对地表形变的影响时,常常只能获取灾前灾后的对比数据,而对于灾害发生过程中的地表形变速率、累积形变等动态信息,却很难获得。这本书详细介绍了如何利用InSAR(干涉合成孔径雷达)技术,对长时间序列的SAR影像进行处理,从而提取地表形变的微米级精度信息。它详细讲解了干涉处理的原理、关键步骤以及如何克服各种误差源的影响,这对于我进行地震、滑坡、地面沉降等灾害监测和研究,提供了强大的技术支撑。书中还介绍了其他时间序列分析方法,例如利用MODIS、Landsat等光学遥感数据,分析地表覆盖物(如植被、积雪、水体)的时间动态变化,这对于我理解地表过程的时空演变规律非常有帮助。我非常期待将书中介绍的InSAR时间序列分析技术应用于我目前正在进行的研究项目中,希望能更深入地揭示地表形变过程的演化机制。

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对于我这样一位在农业遥感领域摸爬滚打多年的研究人员来说,这本书就像一本“秘密武器库”,里面装满了各种提升研究效率和精度的方法论。传统的农业调查,无论是作物长势监测还是病虫害预警,都显得滞后且耗时耗力。这本书则系统地介绍了如何利用对地观测技术,从宏观到微观,全方位地掌握农业生产的状况。我尤其对书中关于作物识别、分类以及长势监测的部分印象深刻。它详细阐述了如何利用多光谱遥感数据,结合植被指数(如NDVI、EVI、SAVI)的变化特征,来区分不同的作物种类,并评估作物的生长状况。书中还介绍了如何利用高光谱遥感数据,通过分析作物叶片的反射光谱曲线,更精确地诊断作物营养状况、水分胁迫以及病虫害的早期迹象。这一点对我来说意义重大,因为能够早期预警和诊断,意味着能够及时采取干预措施,最大限度地减少损失,提高产量。此外,书中关于精准农业应用的部分,也给我带来了很多启发。它介绍了如何利用高分辨率遥感影像,结合GIS技术,进行农田的空间变异性分析,从而实现精准施肥、精准灌溉和精准施药,极大地提高了农业资源利用效率,降低了对环境的影响。书中提供的案例分析,例如利用无人机遥感监测玉米长势,并据此进行差异化施肥,让我看到了这项技术的巨大潜力。

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作为一名从事城市规划和管理的研究者,我一直渴望能够获得更全面、更动态的城市信息,以便更好地理解城市的发展规律,并为决策提供科学依据。这本书,无疑是满足了我这一渴望。它将对地观测技术,特别是遥感和地理信息系统(GIS)的强大能力,完美地应用到了城市研究的方方面面。我非常欣赏书中对于城市遥感应用的广度和深度。从宏观的城市扩张监测、土地利用变化分析,到微观的建筑类型识别、绿地覆盖率估算,再到城市热岛效应、交通拥堵等动态过程的研究,书中都给出了详尽的讲解和丰富的案例。我特别关注了书中关于城市夜间灯光遥感的研究,这是一种非常有潜力的城市活力指标,可以用来分析城市经济活动强度、人口分布规律以及城市间的联系。书中详细介绍了如何处理和分析夜间灯光数据,并与其他遥感数据(如高分辨率影像、POI数据)进行融合,以提取更丰富的信息。此外,书中关于城市精细化建模的部分,也给我留下了深刻的印象。它介绍了如何利用LiDAR、全色高分辨率影像等数据,构建三维城市模型,用于城市风环境模拟、光照分析、应急疏散规划等。这些精细化的分析,对于提升城市规划的科学性和前瞻性至关重要。

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读完这本书,我感觉自己像是从一个“信息孤岛”被拉到了一个“信息高地”。我一直对环境变化,特别是大气污染物的时空分布非常感兴趣,但过去的研究手段往往受限于地面监测站点的稀疏和人力物力的限制。这本书,以其对大气遥感这一领域的深入探讨,彻底改变了我的认知。它不仅仅是罗列了各种大气遥感卫星(如Aqua、Terra、Sentinel-5P等)及其搭载的传感器,更重要的是,它深入浅出地讲解了这些传感器是如何获取大气中的气体成分(如SO2、NO2、O3、CO)和气溶胶信息,以及这些原始数据是如何通过复杂的算法反演成我们能够理解和应用的污染物浓度分布图。书中对不同反演算法的原理、优缺点进行了比较,并提供了相关的处理软件和工具的使用指南,这对于我这种想要进行实际污染物扩散模拟和影响评估的研究者来说,简直是“量身定做”。我印象特别深刻的是,书中关于PM2.5遥感估算的研究进展,详细介绍了如何利用可见光、红外以及微波遥感数据,结合气象数据和地理背景信息,构建高精度的PM2.5估算模型。书中还讨论了模型的不确定性来源以及如何进行不确定性评估,这对于提高遥感估算结果的可信度至关重要。我计划将书中介绍的方法应用于我所在地区的空气质量监测,希望能为当地政府制定更有效的污染治理措施提供科学依据。

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这绝对是一本能让你“脑洞大开”的书,尤其对于我这种长期扎根于地理信息系统(GIS)领域的研究者来说,它提供了一种全新的视角来审视那些我们习以为常的地理信息。传统GIS更多地关注静态的地理要素和空间关系,而这本书则将动态的、多尺度的“对地观测”这一维度强有力地引入进来,极大地拓展了GIS的应用边界。我之前在做水文模型研究时,总觉得缺乏足够精细的输入数据来反映地表的水文过程,尤其是降雨、蒸馏、土壤湿度等变量的时空变化,往往只能依赖于有限的地面站点数据进行插值,精度和覆盖度都大打折扣。而这本书则详细介绍了如何利用气象卫星(如TRMM、GPM)反演降雨数据,利用MODIS、VIIRS等卫星数据提取地表蒸散发和土壤湿度信息,这些数据具有全球覆盖、高时空分辨率的优势,为我的水文模型研究提供了前所未有的宝贵数据源。书中对于不同遥感数据产品的选择、预处理以及如何与GIS软件(如ArcGIS, QGIS)进行无缝集成,都有详尽的指导。例如,它介绍了如何将ENVI处理后的遥感影像导入ArcGIS,并与DEM数据叠加分析,从而提取流域的地形地貌特征,并结合反演的降雨和蒸散发数据,构建更为精密的分布式水文模型。这种跨学科的融合,让我看到了地理信息科学未来的发展方向,也激发了我对利用对地观测数据解决复杂地理问题的新热情。

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