Topographic Laser Ranging and Scanning pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Shan, Jie/ Toth, Charles K.

出品人:

页数:590

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 172.83

装帧:

isbn号码:9781420051421

丛书系列:

图书标签:

研究
激光测距
地形测绘
激光扫描
遥感
地理信息系统
三维建模
点云数据
数字高程模型
地球科学
测绘工程

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具体描述

This title presents the most important mapping technology in years. A systematic, in-depth introduction to theories and principles of Light Detection and Ranging (LiDAR) technology is long overdue, as it is the most important geospatial data acquisition technology to be introduced in recent years. An advanced discussion, this text fills the void. Cutting-Edge Breakthroughs in LiDAR Data Extraction and Processing Professionals in fields ranging from geology, geography and geoinformatics to physics, transportation, and law enforcement will benefit from this comprehensive discussion of topographic LiDAR principles, systems, data acquisition, and data processing techniques.The book covers ranging and scanning fundamentals, and broad, contemporary analysis of airborne LiDAR systems, as well as those situated on land and in space. The authors present data collection at the signal level in terms of waveforms and their properties; at the system level with regard to calibration and georeferencing; and at the data level to discuss error budget, quality control, and data organization. They devote the bulk of the book to LiDAR data processing and information extraction and elaborate on recent developments in building extraction and reconstruction, highlighting quality and performance evaluations.There is also extensive discussion of the state-of-the-art technological developments used in: filtering algorithms for digital terrain model generation; strip adjustment of data for registration; co-registration of LiDAR data with imagery; forestry inventory; and surveying. Learn LiDAR Principles & Applications from Global Experts. Readers get insight into why LiDAR is the effective tool of choice to collect massive volumes of explicit 3-D data with unprecedented accuracy and simplicity. Compiled by leading experts talking about much of their own pioneering work, this book will give researchers, professionals, and senior students novel ideas to supplement their own experience and practices.

地理信息系统与空间数据采集技术：原理、方法与应用本书深入探讨现代地理信息系统（GIS）的基础理论、关键技术及其在各个领域的广泛应用。作为一本面向地理学、测绘学、环境科学及相关工程技术领域专业人士和研究人员的权威著作，本书系统地梳理了从原始空间数据获取到最终信息产品生成的全过程，重点突出了数据处理、分析与可视化方面的核心能力。第一部分：地理信息系统的基础理论框架本书首先构建了扎实的GIS理论基础。我们将地理信息的本质定义为关于地球表面的、具有空间参考属性的数据集合，并详细阐述了空间数据模型的演变历程。第一章：空间数据模型与数据结构本章详细解析了构建GIS系统的两大核心数据结构：矢量模型和栅格模型。矢量模型部分，我们将聚焦于点、线、面要素的拓扑关系表示。探讨如何使用对象、属性和关系来描述现实世界中的离散实体，例如道路网络、地块边界和兴趣点。深入剖析了拓扑规则的建立与维护，包括连接性、邻接性和包含性，这些是进行网络分析和空间查询的基础。栅格模型部分，则侧重于连续空间现象的表达。详细介绍了栅格数据的存储结构（如行主序、列主序、四叉树等），以及如何通过像元值来量化诸如高程、温度或遥感影像等属性。我们将比较两种模型在数据精度、存储效率和分析能力上的优劣，并探讨从一种模型向另一种模型转换（矢量化与栅格化）的具体算法与精度影响。第二章：空间参考系统与坐标变换精确的空间定位是GIS的生命线。本章系统阐述了大地测量学基础，包括地球椭球体、大地水准面和高程基准的概念。重点介绍了地理坐标系统（如WGS84）和投影坐标系统（如UTM、高斯-克吕格投影）的数学原理。详细推导了不同投影方式（圆锥、圆柱、方位角投影）的变形特性，并提供了从一种坐标系到另一种坐标系的精确数学转换方法，包括七参数法（布格-沃登变换）的应用细节。同时，对空间数据配准的原理与实践进行了深入讨论，确保不同来源数据的空间一致性。第二部分：空间数据的采集与预处理技术本部分聚焦于如何获取精确的、用于GIS建库的原始空间信息，强调传统地面测量技术与新兴对地观测技术的结合应用。第三章：传统大地测量与工程放样尽管遥感技术日益成熟，高精度地面控制点的获取仍然不可或缺。本章回顾了解析测量学的基本原理，包括平板测量、小区域三角网的建立方法，以及如何通过高精度水准测量确定绝对高程。重点讲解了工程控制测量中的平面控制网和高程控制网的布网原则、施测精度要求和数据平差计算方法，为建立可靠的局部空间基准提供技术支撑。第四章：数字高程模型（DEM）的构建与质量评估高程信息是数字地球模型的核心组成部分。本章详细论述了数字高程模型（DEM）的几种主要构建技术及其适用场景。 1. 基于等高线的插值方法：包括线性插值、样条函数法（Spline）和克里金插值（Kriging）。对克里金方法中的半变异函数（Semivariogram）模型选择和参数拟合进行了详尽的数学描述。 2. 基于点数据（如不规则三角网，TIN）的生成：分析了Delaunay三角剖分算法在生成最优表面模型中的应用。 3. 直接从影像或激光数据派生的DEM：简要概述了航空摄影测量和激光雷达（LiDAR）点云数据如何直接生成高精度数字表面模型（DSM）和数字地表模型（DTM）的过程，强调了点云的滤波与内插技术。此外，本章还引入了DEM质量评估体系，包括绝对误差、相对误差的统计分析方法，以及如何评估DEM在水文分析中的可靠性。第五章：遥感影像的几何校正与辐射定标遥感数据是GIS的重要信息源。本章专注于处理原始影像，使其适用于精确的空间分析。几何校正部分，详述了如何利用地面控制点（GCPs）和传感器模型（如像点投影模型）进行精校正，消除传感器畸变、大气折射和地表起伏带来的几何误差。重点讨论了正射影像图（DOM）的生成流程及其在GIS中的应用前提。辐射定校正部分，讲解了大气散射、太阳高度角、传感器响应度等因素对像元亮度的影响。阐述了从数字灰度值（DN）到地表反射率的转换流程，这是进行定量分析（如植被指数计算、地表温度反演）的关键步骤。第三部分：空间数据处理与高级分析技术本部分将视角从数据获取转向数据价值的挖掘，重点讲解了GIS的核心分析功能。第六章：空间查询、叠加与属性分析本章是GIS操作的基础。首先介绍属性查询，包括SQL语言在数据库管理中的应用，以及如何基于属性值进行数据筛选。核心在于空间查询（如点在面内、线相交、缓冲区分析），以及空间叠加分析（Overlay Analysis）。详细讨论了三种主要的叠加操作：相交（Intersect）、联合（Union）和擦除（Erase）的逻辑运算原理。特别分析了缓冲区（Buffer）分析的数学模型和应用场景，例如环境影响评估中的影响范围划定。第七章：空间统计与地统计学方法为了从空间数据中提取更深层次的规律，本章引入了先进的统计工具。空间描述性统计：计算数据的均值、方差、分布形态，并引入Moran's I指数和Getis-Ord Gi统计量，用于识别空间自相关性（Global/Local Clustering）。地统计学分析：作为高级插值方法，详细讲解了克里金插值法的理论基础，包括各向异性模型的构建、最优权重分配的原理。对比了普通克里金、泛克里金和共克里金（Co-Kriging）在处理不同空间结构数据时的适用性。第八章：网络分析与路径优化网络分析是GIS在交通规划、物流配送和应急响应中的核心应用。本章以道路或管线数据为基础，阐述图论在GIS中的应用。重点剖析最短路径算法，特别是Dijkstra算法和A搜索算法的工作流程及其在计算最小阻抗路径中的实现。讨论了路径规划中“阻抗”的定义，它可以是距离、时间、成本或优先级。此外，还涵盖了服务区分析（Service Area Analysis，如绘制特定出行时间范围内的覆盖区域）和设施选址问题的建模思路。第四部分：GIS在现代工程与环境科学中的应用案例本书的最后一部分通过具体的应用场景，展示了前述理论和技术的集成应用。第九章：水文分析与流域模型本章聚焦于DEM在水资源管理中的应用。详细介绍了如何利用DEM进行水流方向判定和汇流累积量计算，进而自动提取河网。重点阐述了流域边界的自动提取流程，包括下切分析和分水岭算法的应用。讨论了基于GIS的水文模型（如SWMM, SWAT）的接口构建，以及如何利用模型结果进行洪水淹没模拟和水土流失评估。第十章：三维GIS与可视化技术随着数据维度和应用需求的提升，三维GIS成为新的研究热点。本章探讨了三维可视化的基本技术栈，包括三维数据源（如点云、3D模型）的处理流程。详细介绍了透视投影、正射投影在三维场景中的实现，以及纹理贴图、光照模型（如环境光、定向光）对场景真实感的影响。讨论了三维GIS在城市规划（容积率分析、日照分析）和地质工程可视化中的关键技术挑战与解决方案。 --- 本书特色：理论深度与实践指导并重：不仅提供严谨的数学模型推导，还附有大量的实际操作步骤和软件配置指南。跨学科整合：有效融合了大地测量学、计算机科学、统计学和应用地理学的知识体系。面向未来趋势：探讨了云计算GIS、移动GIS和大数据集成等前沿发展方向。本书旨在为读者提供一套全面、深入且具有极高参考价值的空间信息科学工具箱。