三维虚拟地球技术与实践 陈静 等 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈静 等 著

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• 三维虚拟地球
• 虚拟地球技术
• 地理信息系统
• GIS
• 虚拟现实
• VR
• 地球可视化
• 空间数据
• 实践应用
• 陈静

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030549365

商品编码：29780219176

包装：平脊精装

出版时间：2017-11-01

基本信息

书名：三维虚拟地球技术与实践

定价：128.00元

作者：陈静 等

出版社：科学出版社

出版日期：2017-11-01

ISBN：9787030549365

字数：

页码：

版次：1

装帧：平脊精装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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三维虚拟地球技术是构建'数字地球'的关键技术，涉及对全球源、多尺度和多时相空间信息的高效组织、管理与可视化技术。本书主要阐述了构建三维虚拟地球的关键技术，主要包括构建全球离散网格模型；栅格空间数据组织与分析、三维模型数据的注册、简化、渐进可视化方法；矢量空间数据模型，可视化与空间分析方法；移动空间对象和气象场信息的组织、管理与可视化方法。*后讨论了基于上述方法开发的三维虚拟地球软件平台GeoGlobe及其在多源空间信息集成共享中的应用实践。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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测绘工程的新视野：影像融合、地理信息与数字城市构建 在快速发展的现代测绘科学与技术领域，对地理空间信息的获取、处理、分析和可视化能力提出了前所未有的要求。本书旨在深入探讨现代测绘工程中几个核心且相互关联的技术方向，聚焦于如何利用先进的影像融合技术、强大的地理信息系统（GIS）以及新兴的三维数字城市构建方法，为专业人士提供一套系统性的理论框架和实践指导，从而开启测绘工程的全新视野。 第一部分：高精度影像融合技术——洞察地理世界的细节 我们生活在一个被海量视觉信息包围的世界。在测绘领域，遥感影像、航空影像、无人机影像以及地面采集的影像数据，构成了我们认识地球表面的重要窗口。然而，单一来源的影像数据往往存在分辨率不足、信息缺失、成像条件限制等问题。因此，如何将不同来源、不同时相、不同光谱的影像进行有机结合，提取更丰富、更精确的空间信息，成为提升测绘数据质量的关键。 本书的第一部分将系统阐述高精度影像融合技术的理论基础和核心算法。我们将从影像预处理入手，详细介绍几何校正、辐射校正、影像增强等基础环节，这些步骤是实现高精度融合的前提。随后，我们将重点讲解多分辨率影像融合，包括基于小波变换、像元交换、成分替换等经典方法，并深入分析不同算法的优缺点及其适用场景。例如，基于小波变换的方法能够有效保留影像的细节信息，而像元交换法则在处理高光谱影像时具有独特优势。 更进一步，本书将聚焦于多源异构影像融合，涵盖了例如可见光与红外影像的融合，以获取地表温度信息；SAR（合成孔斜测绘雷达）与光学影像的融合，以克服光学影像在阴雨天气下的限制，并获取地表形貌信息；以及倾斜摄影与正射影像的融合，以构建更为逼真的三维场景。我们将详细剖析这些融合背后的原理，例如多尺度分析、特征匹配、变换域方法等，并提供相应的实现案例和技术细节。 此外，对于高光谱影像的融合，本书将深入探讨其在精准农业、环境监测、地质勘探等领域的应用潜力，并介绍高光谱影像在降维、分类、目标识别等方面的融合技术。我们将讨论如何利用光谱特征来识别不同的地表覆盖类型，例如植被的健康状况、矿物的种类等，以及如何通过融合不同波段的影像来增强目标的可视性和可区分性。 在实践层面，本书将结合实际应用案例，展示影像融合技术在城市环境监测、灾害评估、农作物估产、资源调查等方面的具体应用。例如，如何利用融合后的高分辨率影像，精确识别城市中的违章建筑、绿化覆盖率变化，或者在灾害发生后，快速评估受灾区域的范围和损失程度。本书还将介绍一些常用的影像融合软件和工具，并提供相关的操作指南，帮助读者将理论知识转化为实际操作能力。 第二部分：地理信息系统（GIS）——空间分析与决策支持的基石 地理信息系统（GIS）是现代测绘工程不可或缺的核心技术，它集数据采集、存储、管理、处理、分析和可视化于一体，为地理空间信息的应用提供了强大的平台。本书的第二部分将系统介绍GIS的核心概念、关键技术以及在各领域的广泛应用。 我们将从GIS基础理论开始，深入理解空间数据模型（矢量模型与栅格模型）、空间数据库设计、坐标系统与投影转换等基本概念。随后，我们将重点讲解空间数据处理与管理，包括数据采集方法（GPS、全站仪、无人机测绘等）、数据入库、数据质量检查与控制、以及不同数据格式之间的转换。对于复杂的空间数据，我们将介绍如何利用空间数据库技术，如PostGIS、Oracle Spatial等，实现高效存储和查询。 空间分析是GIS的核心功能，本书将对其进行详尽阐述。我们将介绍各种经典的二维空间分析方法，包括叠置分析（Union, Intersect, Erase等）、缓冲区分析、叠加分析、网络分析（路径分析、服务区分析等）、地形分析（坡度、坡向、汇流分析等）以及栅格分析。我们将通过具体的案例，演示这些分析方法如何应用于城市规划、环境保护、交通管理、资源评估等场景。例如，如何利用缓冲区分析来确定某个区域的生态敏感性，或者利用网络分析来优化公交线路的规划。 此外，本书还将引入三维GIS的概念，探讨如何处理和分析三维空间数据，例如DEM（数字高程模型）、DSM（数字表面模型）、TDM（数字地形模型）以及BIM（建筑信息模型）数据。我们将介绍三维GIS在城市规划、建筑设计、应急管理、虚拟现实等领域的应用，以及如何实现三维场景的渲染、漫游和空间查询。 GIS与遥感、GPS的集成是本书关注的另一个重要方面。我们将探讨如何将遥感影像和GPS采集的定位信息导入GIS，并进行空间分析和应用。例如，如何利用GPS数据进行移动目标跟踪，并将其与GIS中的地物信息进行叠加分析。 在GIS应用方面，本书将精选多个典型案例，涵盖智慧城市建设、国土资源管理、环境保护、农业信息化、交通运输、城市防灾减灾等多个领域。我们将深入剖析这些案例中GIS技术所扮演的关键角色，以及如何通过GIS实现精准决策和高效管理。例如，在智慧城市建设中，GIS可以整合来自传感器、摄像头、人口普报等各类数据，实现对城市运行状态的全面监控和智能调度。 第三部分：三维数字城市构建——虚拟世界的真实映射 随着计算机图形学、三维建模技术以及高性能计算能力的飞速发展，构建真实、精细的三维数字城市已成为可能。三维数字城市不仅是地理信息的直观展现，更是城市规划、管理、运营和公众参与的重要平台。本书的第三部分将聚焦于三维数字城市的构建技术、关键要素以及应用前景。 我们将从三维数据获取入手，详细介绍倾斜摄影测量、激光点云扫描、地面三维扫描等主流技术。倾斜摄影能够获取物体的侧面信息，形成逼真的三维模型；激光点云则能够提供高精度的三维几何信息。本书将深入讲解这些技术的原理、数据处理流程以及质量控制要点。 随后，我们将重点阐述三维模型构建与处理。这包括纹理映射、模型精简、模型优化、以及多源三维数据的融合。我们将介绍如何将倾斜摄影数据、激光点云数据以及GIS中的二维矢量数据进行整合，生成统一的三维城市模型。此外，对于BIM模型，我们将探讨如何将其与城市地理空间信息进行集成，实现建筑信息与城市环境的有机结合。 三维可视化技术是三维数字城市呈现的关键。本书将介绍实时渲染、场景漫游、剖切分析、视域分析、光照模拟等可视化技术。我们将讨论如何利用GPU加速、GPU编程等技术，实现大规模三维场景的高效渲染和流畅交互。 三维数字城市的关键应用将是本书重点探讨的内容。我们将深入分析其在城市规划与设计中的应用，例如虚拟选址、日照分析、视线分析、交通仿真等。在城市管理方面，三维数字城市可以用于应急指挥、公共安全、管线管理、环境监测等。例如，在火灾发生时，可以利用三维数字城市快速模拟火势蔓延，制定最优的疏散和灭火方案。 此外，本书还将探讨三维数字城市在智慧交通、智慧能源、智慧旅游、历史文化遗产保护等领域的应用。例如，在智慧交通领域，可以利用三维数字城市模拟车辆流量，优化交通信号灯配时。在智慧旅游方面，可以创建沉浸式的虚拟旅游体验，吸引游客。 总而言之，本书致力于为测绘工程领域的专业人士、研究人员和学生提供一个全面而深入的学习平台。通过对影像融合、GIS技术和三维数字城市构建等核心内容的系统阐述，我们旨在帮助读者掌握应对未来测绘挑战的关键技术，推动测绘工程向更广阔、更精细、更智能化的方向发展，为地理信息科学的进步和数字地球的建设贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间，沉浸式地阅读了其中关于数据融合与现实对齐章节。坦白说，这个部分的技术深度稍微超出了我预期的舒适区，但正是这种挑战性，才让我觉得物有所值。作者并没有停留在高屋建瓴的理论介绍上，而是深入到了不同数据源（如卫星影像、激光雷达点云、倾斜摄影数据）之间如何进行坐标系转换和精度校准的细节。我特别赞赏作者在描述“数据配准误差”时所采用的案例分析，通过一个具体城市的案例，展示了微小误差累积如何导致最终虚拟场景的“错位感”。这让我意识到，构建一个“真实”的虚拟地球，其难度远超仅仅是把图片贴上去那么简单，它涉及到严谨的数学模型和严苛的工程实践。虽然我还没有完全消化所有的数学公式，但那种脚踏实地的工程视角，让我对未来可能会遇到的实际问题有了更清醒的认识。对于那些已经在GIS或计算机图形学领域有所积累的专业人士，这本书提供的深度绝对值得他们投入时间去研读。

评分☆☆☆☆☆

从人文和应用前景的角度来看，这本书也提供了非常独特的视角。它没有将三维虚拟地球仅仅视为一个技术堆栈，而是将其置于智慧城市、应急管理乃至未来元宇宙的宏大叙事之中。例如，书中探讨了如何利用数字孪生技术，将实时传感器数据融入到静态的三维模型中，实现对城市运行状态的“可视化监控”。这种将技术能力与实际应用场景深度结合的论述方式，极大地激发了我对这项技术的使命感。我发现自己不再仅仅关注渲染帧率和数据压缩率，而是开始思考：如何设计一个更人性化、更具决策支持能力的虚拟界面？作者在讨论数据安全和隐私保护时也展现了相当的责任感，这在当前数据爆炸的时代尤为重要，体现了作者不仅关注“能做什么”，更关注“应该怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常具有学术的严谨性，但同时又保持了一种对技术热情的感染力。在介绍一些比较晦涩的算法，比如大地水准面模型的构建或高精度地形插值方法时，作者总是能够用清晰、逻辑性极强的句子进行阐述，确保读者即使在面对复杂的数学推导时，也能抓住其核心思想。虽然我个人对某些高级的数学部分需要反复阅读才能领悟，但这恰恰说明了内容的丰富和密度。整本书的结构安排就像是一次精心设计的探险旅程，从地基（数据采集）开始，逐步搭建起模型框架，最终到达交互和应用的高层建筑。每一章的结尾都设置了“思考题”或“延伸阅读”的建议，这种设计非常贴合一个希望持续学习的读者的需求，引导我们主动去探索知识的边界，而不是被动地接受信息。这绝对是一本值得长期放在手边、时常翻阅的工具书和参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上抽象的、仿佛是数据流动的线条图案，一下子就抓住了我对“虚拟地球”这个主题的想象。拿到手里，那种厚实的质感也挺让人安心，感觉内容肯定下了不少真功夫。我特别喜欢它在引言部分对整个三维地球概念的历史脉络梳理，从早期的GIS（地理信息系统）到如今沉浸式的虚拟现实，那种层层递进的逻辑感非常清晰。虽然我个人对底层算法的理解还停留在比较基础的层面，但作者在介绍数据采集和模型构建时所使用的比喻，比如将地球比作一个巨大的、需要精细雕刻的宝石，让我这个外行也能大致把握住工作流程的复杂性与精妙之处。特别是关于纹理映射和动态渲染的部分，文字描述得非常生动，让人忍不住想立刻打开软件跟着实践一下。这本书的排版也处理得很好，图文比例恰当，那些复杂的流程图和架构示意图，没有显得拥挤或难以辨认，为后续的深入学习打下了坚实的基础。对于希望快速建立对三维虚拟地球有一个宏观认知的读者来说，这绝对是一个极好的敲门砖。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实践导向性非常强，这点在我看来是区别于许多纯理论著作的关键优势。我尤其关注了关于平台构建和二次开发的部分。作者详细介绍了几种主流的虚拟地球引擎的架构特点，并用大量的代码片段和配置文件示例，演示了如何快速搭建一个基础的、可交互的三维场景。这对于我们团队目前面临的项目需求——需要快速定制化一套室内外一体化的展示系统——具有极高的参考价值。我注意到，书中对API接口的讲解非常细致，甚至连一些容易被忽略的性能优化技巧，比如LOD（细节层次）的动态切换策略，都有明确的函数调用建议。这种手把手的指导，极大地缩短了我们从理论到实现之间的鸿沟。我甚至觉得，如果能把书中的所有示例代码都跑通一遍，我们团队对当前主流虚拟地球开发环境的掌握程度，至少可以提升一个台阶。