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出版者:ESRI Press

作者:David Allen

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2009-6-1

价格:USD 79.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781589482012

丛书系列:

图书标签:

• GIS
• 地理信息系统
• ArcGIS
• 教程
• 空间分析
• 地图学
• 遥感
• 数据处理
• 地理技术
• 专业软件

图书简介：《数字地球的探秘之旅：从理论到实践的地理空间数据分析》 一、本书定位与读者群体 《数字地球的探秘之旅：从理论到实践的地理空间数据分析》是一部面向地理信息科学（GIS）、遥感、测绘工程、环境科学、城市规划以及相关交叉学科领域研究者、工程师、高级学生及专业人士的深度技术专著。本书旨在系统性地梳理和阐述当代数字地球构建、数据处理、空间分析以及可视化应用的核心理论基础与前沿技术实践。我们假定读者已具备基础的地理学概念和初步的计算机操作能力，致力于将他们从基础数据操作层面，提升至复杂空间问题的高级建模与求解能力。 二、核心内容模块与结构深度解析 本书共分为六大部分，每一部分都紧密围绕数字地球的技术链条展开，内容组织逻辑清晰，理论深度与工程应用并重。 第一部分：数字地球基础与数据模型重构 本部分是理解后续高级分析的基础。我们首先深入探讨数字地球的哲学内涵、发展历程及其在国家安全、可持续发展中的战略地位。重点解析了大地测量学基础（包括不同大地基准的转换、高程系统优化）与空间参考系统的演进。 在数据模型方面，本书摒弃了对传统矢量/栅格模型基础概念的泛泛而谈，转而聚焦于新型数据结构，如TIN的改进模型、点云数据的层次化组织（KD-Tree, Octree）在海量数据管理中的应用。此外，详细介绍了面向对象地理空间信息模型（OGC标准下的GML、CityGML等）的复杂结构与实例化挑战。针对大规模数据处理的需求，我们详细阐述了数据湖（Data Lake）架构在地理空间数据管理中的适配性，包括数据湖的元数据管理策略（Data Cataloging）与质量控制流程。 第二部分：高精度遥感影像的辐射与几何校正 本部分聚焦于数据源头的质量控制。我们不仅回顾了大气校正和辐射定标的基本原理，更侧重于传感器模型的复杂化处理。针对高分辨率卫星影像，本书详细解析了亚像素级几何精纠正算法，包括基于同化地面控制点的几何模型迭代优化方法。 在处理时序遥感数据时，本书引入了融合校正策略，探讨如何利用多源传感器数据（如光学、雷达、激光雷达）进行互补校正，以克服单一传感器在特定天气条件下的局限性。特别辟出一章讨论DEM（数字高程模型）的精度评估与不确定性传播模型在遥感影像几何配准中的应用，强调误差椭圆与置信区间在决策中的重要性。 第三部分：三维空间建模与实景三维重建的高级技术 本部分是本书的技术前沿体现。我们不再仅仅讨论三维可视化，而是深入到三维空间数据的语义化与本体构建。 激光雷达（LiDAR）点云处理： 详细介绍面向专业应用（如电力巡检、城市建模）的点云分类算法，包括基于深度学习的点云分割（如PointNet++的改进应用）与特征提取方法。重点阐述点云到BIM/CIM模型的自动转换流程，并对转换过程中的拓扑关系重建难题提出了创新的解决方案。 多视影像三维重建（SLAM与SfM）： 深入探讨了大规模场景下稀疏匹配到密集匹配的优化策略。不同于入门级书籍，本书侧重于大规模数据集的稀疏点云优化（Bundle Adjustment）的并行计算实现，以及如何有效处理运动模糊和遮挡对重建质量的影响。 第四部分：空间分析的高阶运算与建模范式转变 本部分是本书的核心价值所在，侧重于超越传统叠加分析的复杂空间问题求解。 空间统计与机器学习的融合： 系统介绍了地理加权回归（GWR）的非平稳性建模，并将其扩展到时空维度（Geographically Weighted Regression in Space-Time）。重点剖析了空间自相关性检验的局限性，并引入了高阶空间协方差函数在地球科学中的应用。 网络空间分析的深度优化： 针对大规模交通网络，本书提出了基于图论的多目标路径优化算法，如考虑时间窗约束和服务时间影响的VRP（Vehicle Routing Problem）在GIS中的定制化实现。探讨了移动对象轨迹数据的流式处理与实时查询优化技术。 复杂系统仿真： 引入基于主体的模型（Agent-Based Modeling, ABM）在城市交通流、疫情扩散等场景中的应用框架。重点讲解如何将空间拓扑约束和异质性个体行为嵌入到仿真模型中，实现更贴近现实的模拟。 第五部分：地理空间数据的融合、共享与数据治理 本部分关注宏观层面的数据基础设施建设。我们探讨了OGC标准体系的深度应用，特别是WFS-T（事务性Web要素服务）在动态数据更新中的实现挑战。 数据融合机制： 详述了异构数据源（如传感器数据、历史档案、高精度测量数据）在语义层面和几何层面的统一框架。重点分析了贝叶斯网络在解决空间数据冲突和不确定性融合中的应用。 地理空间数据治理（Geo-Data Governance）： 提出了面向大规模空间数据资产的生命周期管理模型，包括数据谱系（Lineage）的自动追踪、合规性检查机制，以及保障数据安全与隐私保护的差分隐私技术在地理空间分析中的应用探索。 第六部分：前沿应用案例与未来趋势展望 本部分通过高精度的行业应用案例，展示前述理论的实战价值。案例涵盖智慧城市韧性评估、自然灾害风险的概率性建模、精准农业的变量投入优化等。 最后，本书对实时数字孪生（Real-time Digital Twin）的构建流程进行了前瞻性探讨，包括多源异构数据流的集成、状态同步机制以及决策支持系统的反馈回路设计。我们强调了云计算、边缘计算与高性能计算（HPC）对未来地理空间分析范式转变的推动作用。 三、本书的技术特色与贡献 本书的显著特点是其对方法论的深入挖掘与对工程实践的精准对接。我们不仅提供了理论推导，更辅以大量的伪代码、算法流程图以及特定软件环境下（如Python的GDAL/Fiona/PySAL生态，或特定的商业软件接口优化策略）的实现要点。本书力求成为一本既能指导学术研究，又能直接应用于解决复杂工程问题的“工具箱”和“参考手册”。它旨在填补现有教材在高级空间统计、三维语义建模和数据治理深度方面的空白，引导读者全面掌握构建和运用下一代数字地球的能力。

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