机载激光雷达测量技术理论与方法

机载激光雷达测量技术理论与方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:武汉大学
作者:张小红
出品人:
页数:207
译者:
出版时间:2007-9
价格:30.00元
装帧:
isbn号码:9787307056558
丛书系列:
图书标签:
  • 学习
  • 激光雷达
  • 机载激光雷达
  • 遥感
  • 测绘
  • 地理信息系统
  • 点云数据
  • 三维建模
  • 数据处理
  • 航空测量
  • 地形测绘
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具体描述

本书着重论述了机载激光雷达(LIDAR)测量数据处理理论、方法及其应用。全书介绍了机载激光雷达测量技术发展的历史、发展现状及其在各领域的应用情况;介绍了机载激光雷达测高的工作原理、机载LIDAR系统的组成;推导了机载激光雷达测量的几何模型;分析了各种误差源的形成机制及影响规律,提出了分步几何法恢复安置误差角的方法以及消弱系统误差的方法和评定系统测高定位精度的方法;论述了机载激光雷达测量数据的滤波和分类的方法,并结合机载激光雷达测量数据的特点提出了基于离散激光脚点系列的“移动曲面拟合”滤波法,以及融合激光回波信号的强度信息和高程数据进行地物分类的方法;提出了基于离散激光雷达数据的建筑物提取并进行三维重建的方法和“扫描带法”的分割算法;介绍了LIDAR距离图像的处理方法;并对机载LIDAR技术的发展前景作了展望。

遥感科学新范式:高精度对地观测的物理基础与数据解析 本书深入探讨了现代对地观测领域中,以多源遥感数据融合为核心,构建高精度地理空间信息系统的理论框架与实践方法。全书聚焦于地表要素的物理机制建模、先进传感器原理、海量数据的智能处理与深度解译,旨在为地理信息科学、环境遥感、资源勘查及城市规划等领域的研究人员和专业技术人员提供一套系统化、前沿性的知识体系。 第一部分:遥感物理基础与信息获取的极限 本部分奠定了理解现代遥感系统的物理基础,强调了从电磁波与地物相互作用的微观机理出发,到宏观信息提取的完整链条。 第一章:电磁波谱与辐射传输的精微分析 本章详述了电磁波在地球大气层中的传播特性、大气辐射传输模型(包括辐射传输方程的解析解与数值求解)及其对遥感信号的影响。重点分析了水汽、气溶胶和云层对可见光、红外及微波信号的吸收、散射机制,并引入了辐射校正的物理模型,以消除环境噪声,恢复地表真实反射率。内容涵盖了辐射定标与几何校正的物理学原理,特别关注了辐射传输函数(RTF)在不同观测几何条件下的动态变化。 第二章:主动与被动传感器的跨域机理 本章对比分析了当前主流的主动与被动遥感系统的工作原理。 被动传感原理:侧重于热红外辐射的温度反演,探讨了普朗克函数在不同发射率条件下的应用,以及高光谱遥感中光谱库的构建与匹配方法。讨论了传感器噪声(如电子噪声、散粒噪声)的统计特性及其对信息熵的影响。 主动传感机理:详细阐述了雷达系统的后向散射模型,包括电磁波与复杂地表(如植被冠层、城市建筑群)的多次散射理论。重点分析了极化SAR(PSAR)中米勒-奥古斯丁-罗(MOPA)或Torres等散射模型在识别地物介电常数和几何结构中的应用。 第三章:高精度定位与时空基准的构建 本章聚焦于地理空间信息获取的时空精度保障。深入探讨了GNSS(全球导航卫星系统)的高精度定位技术,特别是相对定位、实时动态定位(RTK)和精密单点定位(PPP)的数据处理流程和误差源分析。此外,还涵盖了地球参考系(如ITRF到CGCS2000)的转换模型、大地水准面模型的构建与应用,以及时间同步技术在分布式遥感网络中的关键作用。 第二部分:多源异构数据的融合与模型化处理 本部分是全书的核心,探讨如何将来自不同传感器、不同尺度、不同物理意义的数据进行有机结合,以克服单一数据的局限性。 第四章:空间信息融合的数学框架 本章构建了遥感数据融合的理论基础,涵盖了从低层到高层的多种融合策略。 像素级融合:重点介绍小波变换(如Haar、Daubechies基)在多分辨率分析中的应用,用于保留高分辨率数据的空间细节和低分辨率数据的信息光谱特性。讨论了IHS(Intensity-Hue-Saturation)变换的局限性及改进方案。 特征级融合:探讨如何从异构数据中提取一致性的特征指标(如纹理特征、形态学特征),并利用信息论度量(如互信息、熵)来评估特征匹配度。 决策级融合:引入贝叶斯网络、证据理论(Dempster-Shafer理论)等不确定性推理方法,用于结合分类结果,提高最终决策的鲁棒性。 第五章:地表参数的反演与定量化 本章将重点放在从遥感数据中提取可量化、可计算的地表物理参数。 植被结构与生物物理参数反演:详述了辐射传输模型(如PROSAIL、FLGM)的迭代求解过程,用于反演叶面积指数(LAI)、叶绿素含量、冠层含水率等。讨论了反演中的非唯一性问题及正则化方法的应用。 地表温度(LST)的精确获取:基于多通道热红外数据的大气校正与发射率获取,对比了单通道、双通道和多源融合(如结合微波数据)的反演算法,重点分析了地表温室效应的边界条件。 水体与土壤参数分析:探讨了遥感水质反演模型中水体固有光学性质(IOPs)的估计,以及利用可见光和微波数据协同反演土壤水分含量(SMC)的物理模型。 第六章:几何畸变与高精度三维建模 本章着重于从二维图像和点云数据中重构真实世界的三维形态。 摄影测量与空中三角测量:详尽阐述了共线方程、地面重采样的数学模型,以及利用自标定(Self-Calibration)技术提高内方位元素估计精度的过程。 立体影像匹配算法:对比了基于灰度、相位和特征点的匹配技术,重点分析了全局优化(如Graph Cut)和半全局匹配(SGM)在处理纹理稀疏区域时的优势与挑战。 点云数据的滤波与特征提取:探讨了分层形态学滤波(LMF)和基于密度的聚类(DBSCAN)算法在剥离植被和建筑物后的应用,以及如何从点云中自动提取边缘、平面、角点等结构性特征。 第三部分:数据处理的新兴计算范式与应用前沿 本部分转向数据处理的智能化和应用场景的拓展,特别是机器学习和深度学习在复杂遥感数据解析中的角色。 第七章:面向遥感数据的深度学习架构 本章系统介绍如何利用深度神经网络处理高维遥感数据。 卷积神经网络(CNN)在分类与分割中的应用:详细分析了U-Net、DeepLab等架构在像素级语义分割中的改进,特别是如何设计多尺度特征融合模块以适应遥感影像的尺度变化。 循环神经网络(RNN)与时间序列分析:探讨了LSTM和GRU在处理长时间序列遥感数据(如气候变化监测、作物长势预测)中的优势,如何有效捕获遥感信息的时间依赖性。 迁移学习与小样本学习:针对遥感数据标注成本高昂的特点,重点研究预训练模型(如ImageNet预训练模型)在特定地理场景下的微调策略,以及元学习(Meta-Learning)在快速适应新区域时的潜力。 第八章:大规模地理空间数据管理与云计算 本章关注如何高效存储、管理和处理PB级地理空间数据集。 云原生遥感数据组织:介绍了Cloud Optimized GeoTIFF (COG)、Zarr等云优化数据格式的原理,以及如何利用ST_Raster等空间数据库技术管理海量影像。 并行计算与GPU加速:分析了MapReduce框架在遥感数据预处理中的局限性,重点介绍Spark与GPU加速(如CUDA编程)在复杂辐射传输模型迭代计算和大规模点云处理中的性能提升。 开放科学与数据共享:探讨了API设计、元数据标准(如ISO 19115)在构建可持续遥感服务生态中的重要性。 第九章:前沿应用案例:环境监测与基础设施评估 本章通过具体的工程案例,展示前述理论方法的集成应用。 城市基础设施的形变监测:结合InSAR技术和GNSS数据,构建三维形变场模型,用于城市沉降与滑坡的早期预警。分析了大气延迟和轨道误差的精确校正方法。 生态系统碳循环的遥感估算:阐述如何融合LiDAR的结构信息(如树高、冠层高度模型CHM)与光学遥感的生物量指数(如NDVI、EVI),建立区域尺度的生物量与碳储量动态模型。 灾害快速响应与评估:讨论了利用无人机获取的高分辨率影像,结合变化检测算法和三维重建技术,在地震、洪水等灾害发生后,快速生成损失评估图和受损建筑清单的流程与精度控制。 本书的叙述力求严谨、深入,注重理论与实际计算的紧密结合,为读者提供一套完整的、面向未来的高精度对地观测知识体系。

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用户评价

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这本书在处理复杂算法和数学推导部分,展现出了非凡的耐心和清晰度。我通常在面对涉及高维空间和矩阵运算的内容时会感到吃力,但这本书中的讲解却出人意料地顺畅。作者似乎深谙读者的“痛点”,对于那些容易产生歧义的关键步骤,都会辅以详细的文字注释,有时甚至会用类比的方式来简化理解难度。更令人称赞的是,书中的公式推导步骤完整且规范,每一个变量的引入和转换都有据可循,这对于需要深入研究和二次开发的读者来说,是极其宝贵的资源。很少有技术书籍能在保持学术深度的同时,还能做到如此平易近人的表达,这本书成功地找到了那个微妙的平衡点。

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从作者的语言风格来看,流露出一种沉稳而又充满激情的学者气质。文字用词精准,措辞考究,但又避免了过度的学术腔调,使得阅读过程保持了一种恰到好处的节奏感。在总结性的段落,作者往往会用一种富有前瞻性的视角来展望该领域未来的发展方向,这种对行业的深刻洞察力和对未来的期许,极大地感染了作为读者的我,激发了继续探索下去的动力。整本书读下来,给人一种被一位经验丰富的导师悉心指导的感觉,不仅传授了知识,更传递了一种严谨的治学态度和对技术的热爱。这是一次非常充实且令人愉悦的阅读体验。

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这本书的排版和装帧设计确实让人眼前一亮。封面采用了深沉的蓝色调,搭配简洁的几何图形,给人一种专业而又不失现代感的感觉。内页的纸张质量上乘,触感细腻,而且印刷的清晰度非常高,即便是复杂的图表和公式,也能看得清清楚楚,这对长时间阅读技术类书籍来说简直是福音。装订得非常结实,可以平铺打开,阅读体验极佳,不用担心翻页时书页会合拢。特别是书中的插图和流程图,色彩搭配和谐,布局合理,直观地展现了许多抽象的理论概念。看得出来,在书籍的制作工艺上,出版方是下了大功夫的,这不仅仅是一本工具书,更像是一件值得收藏的工艺品。这种对细节的关注,也从侧面反映了内容本身的严谨性。

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阅读这本书的过程中,我最大的感受是作者在构建知识体系上的匠心独运。它并非仅仅罗列知识点,而是采用了一种层层递进的叙事方式。开头部分对基础概念的回顾,既不会过于冗长,又能确保不同背景的读者都能迅速进入状态。随后,对核心理论的阐述,逻辑链条清晰可见,仿佛作者正手把手地引导你攀登一座知识的高峰。最妙的是,每当引入一个关键技术或模型时,作者都会穿插一些历史背景或实际应用案例作为佐证,这使得原本可能枯燥的理论瞬间鲜活了起来,极大地提升了学习的趣味性和深度。这种结构安排,让读者在理解“是什么”的同时,也能深刻体会到“为什么”以及“如何做”。

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这本书的实用价值远超我的预期,它不仅仅停留在纯粹的理论探讨层面,而是紧密结合了当前行业的最新发展趋势和工程实践需求。章节中穿插的“工程启示”或“实际挑战”部分,让我有机会跳出书本,思考这些理论在真实世界中可能遇到的限制和优化方向。我特别欣赏作者在讨论不同技术路线时的客观性,没有偏袒任何一方,而是客观地分析了各自的优缺点和适用场景。这对于我们进行方案选型和技术评估时,提供了非常中立和可靠的参考框架。读完后,我感觉自己不再是停留在概念理解的层面,而是真正具备了运用这些知识去分析和解决实际问题的能力。

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