時(shí)空數(shù)據(jù)技術(shù)導(dǎo)論與應(yīng)用實(shí)踐

目錄
前言
第1章 時(shí)空數(shù)據(jù)概述 001
1.1 時(shí)空數(shù)據(jù)基本概念 001
1.2 數(shù)據(jù)的時(shí)空特征 003
1.2.1 空間特征 004
1.2.2 時(shí)間特征 008
1.3 時(shí)空歸一化 010
1.3.1 時(shí)空元數(shù)據(jù) 010
1.3.2 時(shí)空基準(zhǔn)統(tǒng)一 012
1.3.3 時(shí)空大數(shù)據(jù)融合 015
1.4 時(shí)空數(shù)據(jù)模型 017
1.4.1 時(shí)空數(shù)據(jù)組織 017
1.4.2 時(shí)態(tài)版本 018
1.4.3 時(shí)空數(shù)據(jù)傳統(tǒng)模型 019
1.5 空間信息系統(tǒng)耦合 028
1.5.1 遙感與地理信息系統(tǒng) 028
1.5.2 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與遙感 032
1.5.3 地理信息系統(tǒng)與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 033
1.6 時(shí)空數(shù)據(jù)的多尺度融合 034
參考文獻(xiàn) 036
第2章 時(shí)空系統(tǒng)地理數(shù)據(jù) 038
2.1 地理空間信息 038
2.1.1 數(shù)據(jù)和信息 038
2.1.2 地理空間數(shù)據(jù)和地理空間信息 039
2.1.3 地理空間信息類型 040
2.2 地理實(shí)體 041
2.2.1 地理實(shí)體定義 041
2.2.2 地理實(shí)體抽象 042
2.3 時(shí)空數(shù)據(jù)地理描述 044
2.3.1 幾何描述 044
2.3.2 屬性描述 045
2.3.3 空間關(guān)系描述 045
2.4 坐標(biāo)系統(tǒng) 046
2.4.1 地理坐標(biāo)系統(tǒng) 046
2.4.2 地圖投影 047
2.5 空間尺度 051
2.5.1 空間尺度的概念 051
2.5.2 比例尺 052
2.5.3 分辨率 052
2.6 空間關(guān)系 053
2.6.1 拓?fù)淇臻g關(guān)系 053
2.6.2 順序空間關(guān)系 055
2.6.3 度量空間關(guān)系 055
參考文獻(xiàn) 055
第3章 時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與管理 057
3.1 時(shí)空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)模型 057
3.1.1 地理空間數(shù)據(jù)模型 057
3.1.2 概念數(shù)據(jù)模型 059
3.1.3 邏輯數(shù)據(jù)模型 061
3.2 矢量數(shù)據(jù) 063
3.2.1 簡(jiǎn)單要素和空間關(guān)系 063
3.2.2 地理關(guān)系數(shù)據(jù)模型 066
3.2.3 基于對(duì)象的數(shù)據(jù)模型 069
3.3 柵格數(shù)據(jù) 072
3.3.1 柵格數(shù)據(jù)模型要素 072
3.3.2 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 074
3.3.3 柵格數(shù)據(jù)模型文件 077
3.4 一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 078
3.4.1 一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念 078
3.4.2 一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方法 079
3.4.3 一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 083
3.5 時(shí)空數(shù)據(jù)庫 087
3.5.1 時(shí)空數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織 087
3.5.2 時(shí)空數(shù)據(jù)庫的功能分析 087
3.5.3 時(shí)空數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用設(shè)計(jì) 088
參考文獻(xiàn) 089
第4章 時(shí)空信息系統(tǒng)空間分析 092
4.1 空間分析基本功能 092
4.2 緩沖區(qū)分析 093
4.3 疊加分析 094
4.3.1 矢量數(shù)據(jù)疊加分析 094
4.3.2 柵格數(shù)據(jù)疊加分析 098
4.3.3 一體化融合 100
4.4 鄰域分析 101
4.4.1 鄰域分析方法 101
4.4.2 鄰域分析三要素 101
4.4.3 鄰域分析的應(yīng)用 102
4.5 空間插值 105
4.5.1 基本概念 105
4.5.2 全域插值方法 106
4.5.3 局部插值方法 109
4.6 網(wǎng)絡(luò)分析 112
4.6.1 基本概念 112
4.6.2 網(wǎng)絡(luò)分析類型 113
4.6.3 網(wǎng)絡(luò)分析方法 115
參考文獻(xiàn) 119
第5章 時(shí)空信息系統(tǒng)光譜分析 121
5.1 電磁輻射 121
5.1.1 輻射光譜學(xué)的基本物理量 123
5.1.2 輻射光譜學(xué)的基本定律和計(jì)算關(guān)系 124
5.2 大氣傳輸特性 130
5.3 反射光譜 134
5.3.1 植被 135
5.3.2 城市 136
5.3.3 水體 138
5.3.4 土壤 138
5.4 遙感大數(shù)據(jù) 140
參考文獻(xiàn) 142
第6章 時(shí)空遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用 143
6.1 遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理 143
6.1.1 圖像立方體 143
6.1.2 高光譜成像數(shù)據(jù)的輻射校正 146
6.1.3 高光譜成像數(shù)據(jù)的幾何校正 149
6.1.4 高光譜成像數(shù)據(jù)的大氣校正 157
6.1.5 高光譜成像數(shù)據(jù)的分級(jí)輸出 160
6.2 高光譜遙感數(shù)據(jù)處理 161
6.2.1 光譜特征吸收參數(shù) 162
6.2.2 遙感光譜分析技術(shù) 165
6.2.3 光譜匹配與光譜相似性 166
6.2.4 混合像元分解 169
6.2.5 光譜空間變換 171
6.2.6 圖像分類 172
6.3 光譜遙感圖像融合 173
6.3.1 多光譜圖像特點(diǎn) 173
6.3.2 基于對(duì)應(yīng)分析的圖像融合方法 174
參考文獻(xiàn) 191
第7章 時(shí)空定位測(cè)姿應(yīng)用 193
7.1 高精度時(shí)空解算 193
7.1.1 GNSS時(shí)空系統(tǒng) 193
7.1.2 衛(wèi)星位置計(jì)算 194
7.2 多接收天線觀測(cè)模型 195
7.2.1 多接收天線雙差模型 195
7.2.2 多接收天線觀測(cè)量組合模型 197
7.3 多接收天線卡爾曼濾波模型 199
7.4 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位 203
7.4.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分基本原理 203
7.4.2 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分快速定位 204
7.4.3 基帶頻率間跟蹤 205
7.4.4 半周模糊度的固定 205
7.4.5 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位誤差分析 206
7.5 載波相位測(cè)姿 208
7.5.1 載波相位測(cè)姿基本原理 208
7.5.2 載波相位姿態(tài)快速測(cè)量 209
7.5.3 載波相位姿態(tài)測(cè)量的誤差分析 210
7.6 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換及姿態(tài)角定義 211
7.6.1 坐標(biāo)系定義 211
7.6.2 姿態(tài)角的定義 212
7.6.3 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 213
7.6.4 姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)姿流程 215
參考文獻(xiàn) 216
第8章 時(shí)空協(xié)作定位應(yīng)用 218
8.1 時(shí)空協(xié)作定位原理 218
8.1.1 基本原理及要素 219
8.1.2 定位解算方法概述 221
8.1.3 貝葉斯分布式時(shí)空協(xié)作定位 223
8.2 非序貫、分布式、貝葉斯時(shí)空協(xié)作定位 223
8.2.1 因子圖與消息傳遞 223
8.2.2 消息傳遞時(shí)空協(xié)作定位 226
8.2.3 高斯置信度傳播與更新 231
8.2.4 統(tǒng)計(jì)線性化 236
8.2.5 算法流程 238
8.2.6 算法仿真 239
8.3 序貫、分布式、貝葉斯協(xié)作方法 244
8.3.1 集中式序貫定位 244
8.3.2 基于分布式MMSE濾波的序貫時(shí)空協(xié)作定位 248
8.3.3 算法仿真與比較 258
8.4 引理 1的證明 261
8.5 引理 2的證明 265
參考文獻(xiàn) 266
第9章 視覺時(shí)空建模應(yīng)用 268
9.1 視覺SLAM技術(shù) 268
9.1.1 視覺SLAM技術(shù)的分類與基本框架 268
9.1.2 單目LSDSLAM算法 269
9.2 運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)三維場(chǎng)景構(gòu)建 273
9.2.1 SFM技術(shù)的基本原理 274
9.2.2 SFM技術(shù)的實(shí)際表現(xiàn) 280
9.3 三維激光成像系統(tǒng)及設(shè)備參數(shù)分析 281
9.3.1 三維激光掃描系統(tǒng) 281
9.3.2 激光雷達(dá)設(shè)備簡(jiǎn)介 282
9.4 三維激光建模及點(diǎn)云的處理 283
9.4.1 精度的分析 283
9.4.2 數(shù)據(jù)的采集 285
9.5 激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接與KD樹的構(gòu)建 286
9.6 點(diǎn)云預(yù)處理策略的提出 289
9.7 視覺與激光點(diǎn)云配準(zhǔn)算法的提出 292
9.8 基于慣性導(dǎo)航的視覺點(diǎn)云尺度估計(jì)方法研究 300
9.9 坐標(biāo)系的建立及高度測(cè)量、定位方法的提出 304
9.10 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果的分析 307
參考文獻(xiàn) 312
第10章 生態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)空應(yīng)用 314
10.1 長江河口崇明生態(tài)島時(shí)空動(dòng)態(tài) 314
10.2 長江河口崇明生態(tài)島自然概況 315
10.2.1 地質(zhì)地貌 315
10.2.2 氣候水文 315
10.2.3 土壤植被 315
10.3 基于遙感時(shí)空數(shù)據(jù)的崇明島生態(tài)用地高精準(zhǔn)調(diào)查 316
10.4 遙感智能解譯方法 317
10.4.1 數(shù)據(jù)源選擇與預(yù)處理 317
10.4.2 遙感輻射與幾何校正 319
10.4.3 圖像鑲嵌與融合 320
10.5 遙感分類與信息提取 321
10.5.1 *大似然法監(jiān)督分類 321
10.5.2 面向?qū)ο蠼y(tǒng)計(jì) 322
10.5.3 精度檢查 322
10.6 崇明島生態(tài)用地現(xiàn)狀 322
10.6.1 遙感分類結(jié)果 322
10.6.2 土地利用構(gòu)成 324
10.7 崇明島生態(tài)用地變化 325
10.7.1 土地利用類型變化 325
10.7.2 濕地類型變化 325
10.8 潮灘地形監(jiān)測(cè) 326
10.8.1 研究區(qū)域 326
10.8.2 地面三維激光掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取與處理 327
10.8.3 地形構(gòu)建 334
10.9 鹽沼潮灘表層模型構(gòu)建及沖淤演變分析 336
10.9.1 鹽沼潮灘表層模型構(gòu)建 336
10.9.2 沖淤演變分析 337
參考文獻(xiàn) 339
第11章 城市土地時(shí)空應(yīng)用 340
11.1 模型構(gòu)建 340
11.2 土地利用優(yōu)化模型的發(fā)展 340
11.3 多目標(biāo)城市土地利用時(shí)空優(yōu)化模型 342
11.3.1 經(jīng)濟(jì)優(yōu)化目標(biāo) 344
11.3.2 生態(tài)優(yōu)化目標(biāo) 345
11.3.3 空間優(yōu)化目標(biāo) 347
11.4 土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)優(yōu)化 350
11.4.1 動(dòng)態(tài)變化度 351
11.4.2 時(shí)間序列動(dòng)態(tài)分配子模型 355
參考文獻(xiàn) 355
第12章 GNSSR時(shí)空探測(cè)應(yīng)用 357
12.1 GNSSR幾何關(guān)系 357
12.2 GNSSR信號(hào)特性 358
12.2.1 電磁波的概念 359
12.2.2 電磁波的反射 360
12.2.3 電磁波的極化 361
12.2.4 反射系數(shù) 363
12.3 土壤濕度的表示和測(cè)量方法 365
12.3.1 土壤濕度的表示 365
12.3.2 土壤濕度常用測(cè)量方法 366
12.4 雙天線測(cè)土壤濕度 367
12.4.1 雙天線系統(tǒng) 368
12.4.2 雙天線模型原理 368
12.5 單天線測(cè)土壤濕度 371
12.5.1 干涉條件 371
12.5.2 干涉信號(hào)理論 372
12.5.3 信噪比 374
12.6 土壤探測(cè)深度 376
12.6.1 電磁波穿透能力 376
12.6.2 Lomb