Mapping Geomorphological Environments pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Vassilopoulos, Andreas 编

出品人:

页数:235

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9783642019494

丛书系列:

图书标签:

• 地貌学
• 地貌环境
• 地理学
• 地球科学
• 地形分析
• 遥感
• GIS
• 环境地质
• 自然地理
• 地表过程

《地形地貌环境测绘：理论、方法与实践》 书籍简介 《地形地貌环境测绘：理论、方法与实践》是一部深入探讨地形地貌环境测绘理论、方法及其在实际应用中挑战与解决方案的综合性著作。本书旨在为地理学、地质学、环境科学、土木工程、城市规划以及其他相关领域的研究者、学生和从业人员提供一个全面、系统且富有实践指导意义的学习平台。 第一章：地形地貌环境测绘概述 本章首先界定了地形地貌环境测绘的核心概念，阐述了其在理解地球表面形态、地质过程、水文循环以及人类活动影响等方面的关键作用。我们将追溯地形地貌测绘的历史演进，从早期的简单测量技术到现代高精度遥感与地理信息系统的融合应用，重点分析每一次技术革新对学科发展的推动作用。接着，本章将详细介绍地形地貌环境测绘的主要目标，包括但不限于：识别、描述和量化地表形态特征；揭示塑造地表形态的地质和环境过程；评估地质灾害风险；支持资源勘探与开发；指导土地利用规划与环境保护。最后，本章将概述本书的结构和内容，为读者搭建整体的知识框架。 第二章：地形地貌研究的基础理论 地形地貌的形成与演变受多种自然力量的驱动，本章将系统梳理支撑地形地貌研究的核心理论。我们首先会深入探讨地质构造理论，包括板块构造、地壳运动、断层活动和褶皱作用等，阐述它们如何塑造大规模地貌格局。随后，我们将聚焦于风化与侵蚀作用，详细解析物理风化、化学风化以及水力侵蚀、风蚀、冰川侵蚀、重力侵蚀等不同侵蚀模式的机制，并讨论它们在不同气候和地质条件下的表现差异。此外，本章还将介绍沉积作用的基本原理，包括沉积物的搬运、堆积和固结过程，以及河流、湖泊、海洋、冰川和风力等沉积环境的特征。最后，我们将触及地球表层系统理论，强调地形地貌作为地球表层系统重要组成部分的地位，以及其与其他圈层（岩石圈、水圈、大气圈、生物圈）之间的相互作用。 第三章：现代地形地貌环境测绘的技术方法 本章将重点介绍当前地形地貌环境测绘所采用的先进技术和方法，重点在于理论与实践的结合。我们将首先详细讲解 全球导航卫星系统（GNSS） 的原理与应用，包括GPS、GLONASS、Galileo和北斗等系统的定位原理、误差来源及其在高精度地形测量中的应用，例如控制测量、地形图修测和地表形变监测。 随后，我们将深入探讨 遥感（RS）技术 在地形地貌研究中的重要性。本书将详细介绍不同类型的遥感数据，包括光学遥感（如多光谱、高光谱影像）和微波遥感（如SAR），以及它们在识别地貌单元、监测地表覆盖变化、提取地形参数（如坡度、坡向、曲率）方面的优势。我们将讨论遥感影像的预处理技术，如辐射定标、几何校正、大气校正等，并详细阐述如何利用遥感数据进行地貌填图和动态监测。 激光扫描（LiDAR）技术 作为一种高精度、高效率的地表三维信息获取手段，在本章中将得到重点介绍。我们将讲解地面LiDAR和航空LiDAR的工作原理，以及点云数据的处理流程，包括滤波、分割、分类等。读者将了解到如何利用LiDAR数据生成高分辨率的数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）和数字地形模型（DTM），以及如何从中提取精细的地貌特征，例如地表微地貌、植被高度和建筑物轮廓。 摄影测量学 也是地形地貌测绘的关键技术之一。我们将介绍传统的航空摄影测量和新兴的无人机（UAV）摄影测量技术。本书将深入讲解如何通过空中三角测量、同名点匹配和多视几何原理，从航空或无人机影像中重建三维场景，生成密集点云、DSM和DTM。我们将重点关注无人机摄影测量的优势，如灵活性、成本效益和高空间分辨率，并讨论其在小范围、高精度地形测绘中的应用。 地理信息系统（GIS） 作为集成、分析和可视化地理空间数据的平台，在本章中将贯穿始终。我们将介绍GIS的基本原理、空间数据模型（矢量、栅格）以及常用的GIS软件。重点将放在如何利用GIS进行地形地貌数据的管理、空间分析（如坡度坡向分析、汇流累积量分析、可见性分析、地形剖面分析）、地形可视化（如晕渲、等高线、三维景观模型）以及地貌成因分析。 最后，本章还将简要介绍 惯性导航系统（INS） 在移动测量中的作用，以及 声纳测量 在水下地形测绘中的应用，为读者提供更广泛的技术视野。 第四章：数字高程模型（DEM）的构建与应用 数字高程模型（DEM）是地形地貌环境测绘的核心数据产品，本章将对其进行深入剖析。我们将首先详细阐述DEM的类型，包括数字表面模型（DSM）、数字地形模型（DTM）和数字高程模型（DEM）的区别与联系，以及它们各自的应用场景。 构建高质量的DEM是关键，本章将详细介绍DEM的构建方法，包括： 基于等高线和控制点的插值方法：如反距离加权（IDW）、克里金插值、自然邻点插值等，并讨论其各自的优缺点和适用条件。 基于点云数据的DEM生成：重点介绍LiDAR和摄影测量点云如何转化为DEM，包括滤波算法（如TIN滤波、保守滤波）去除植被和建筑物等非地形点，以及DEM生成器的选择和参数设置。 基于遥感影像的DEM生成：介绍利用立体像对进行DEM提取的原理，以及多视多角度（MVD）和被动式立体成像技术。 DEM数据一旦生成，其应用价值便得以体现。本章将详细介绍DEM的各项应用，包括： 地形参数提取：坡度、坡向、曲率（平面曲率、剖面曲率）、汇流累积量、地形湿度指数（TWI）等的计算原理和在环境分析中的意义。 水文分析：流域划分、水系提取、径流模拟、洪水淹没分析、土壤侵蚀模型等，DEM是进行这些分析的基础。 地质灾害评估：滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害的易发性分析，DEM可以提供关键的地形因子。 景观分析与可视化：生成晕渲图、等高线图、三维景观模型，用于直观展示地形特征和进行景观生态学研究。 城市规划与工程设计：场地选择、道路选线、排水设计、视线分析等，DEM能够提供重要的地形依据。 第五章：特定地形地貌环境的测绘 地球表面形态多样，不同地貌环境的测绘方法与侧重点各有不同。本章将聚焦于几种具有代表性的地形地貌环境，探讨其测绘的关键挑战和特定技术应用。 河流地貌与河流动力学测绘：我们将讨论如何利用高精度DEM、无人机摄影测量和SAR数据来研究河流的主流、支流、河漫滩、阶地、曲流等形态特征。重点介绍测量河床高程、水深、流速、泥沙输移以及研究河流演变和洪水风险。 海岸带地貌与海洋动力学测绘：本章将介绍海岸地貌（如沙滩、岬角、海湾、礁石）和近岸海域地形的测绘方法，包括水下地形测量（声纳、多波束测深仪）、海岸线监测（遥感、GPS）以及对潮汐、海浪、洋流等动力过程的观测。 冰川与冻土地貌测绘：我们将深入探讨冰川形态（冰碛物、冰斗、U型谷）、冰川进退监测（遥感、GPS）、冰厚测量（雷达）以及冻土分布、厚度、融化过程的测绘方法。 沙漠与干旱区地貌测绘：本章将关注沙丘、戈壁、雅丹地貌等的形态特征测量，以及风蚀、风积过程的监测。遥感和地面调查是主要的测绘手段。 喀斯特地貌测绘：我们将重点介绍溶洞、峰林、洼地、地下河等地貌的调查方法，以及如何利用GIS和遥感技术进行喀斯特地貌的分类和发育规律研究。 山地地貌与地质灾害测绘：本章将探讨山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的识别、监测和风险评估，强调高精度DEM、SAR干涉测量（InSAR）和GPS监测在预测和预警中的作用。 第六章：地形地貌环境的监测与变化分析 地形地貌环境并非静止不变，而是处于持续的动态演变之中。本章将聚焦于地形地貌环境的监测技术和变化分析方法。 时间序列分析：我们将讨论如何利用多时相遥感影像、历史航空照片以及长期监测数据，对地表覆盖变化、土地利用变化、植被动态等进行时间序列分析，揭示其演变规律。 地表形变监测：重点介绍 SAR干涉测量（InSAR） 技术在毫米级地表形变监测中的应用，包括其原理、数据处理流程（如差分InSAR、永久散射体InSAR）以及在监测地壳形变、地面沉降、滑坡等地质灾害中的强大能力。我们将结合具体案例，展示InSAR如何提供详细的形变速率和空间分布信息。 GNSS与INS在形变监测中的应用：阐述高精度GNSS连续运行参考站（CORS）网络和移动式GNSS/INS系统在实时监测地表形变、断层活动、建筑物沉降等方面的作用。 水文与侵蚀过程的监测：介绍如何利用遥感、地面传感器和模型来监测河流流量、土壤湿度、降雨侵蚀、风蚀等过程，并分析其与地形地貌的相互关系。 环境变化与人为活动的影响：本章还将探讨气候变化、土地利用方式改变、城市化进程、农业活动以及基础设施建设等人类活动对地形地貌环境造成的深刻影响，并介绍如何利用测绘技术量化和评估这些影响。 第七章：地形地貌环境测绘的质量控制与不确定性分析 任何测绘工作都离不开严格的质量控制，以确保数据的可靠性与准确性。本章将深入探讨地形地貌环境测绘中的质量控制体系和不确定性分析方法。 数据采集阶段的质量控制：包括仪器校验、测量规范、作业流程标准化、野外数据检查等。我们将强调在GNSS测量中，对卫星可见性、测量时间、基线长度等参数的控制；在遥感数据采集中，对传感器性能、成像条件、重访周期等的考虑；在LiDAR和摄影测量中，对飞行参数、地面控制点布设、影像重叠度的控制。 数据处理阶段的质量控制：包括数据预处理（如滤波、校正）的参数选择、中间结果的验证、模型参数的优化等。我们将详细讨论DEM生成过程中，插值算法选择、格网分辨率设定、异常值剔除等对结果的影响。 不确定性评估：本章将介绍误差传播理论，分析不同误差源（如测量误差、模型误差、数据源误差）对最终测绘结果的影响。我们将讨论如何量化DEM的不确定性，以及这种不确定性如何影响下游应用。 精度评定方法：介绍常用的精度评定指标，如均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）等，并讨论如何通过独立的高精度验证数据来评估测绘成果的精度。 数据标准化与元数据：强调建立统一的数据标准和完善的元数据体系，对于保障数据互操作性和长期可访问性至关重要。 第八章：地形地貌环境测绘的应用实例与案例研究 理论与方法的最终目的是解决实际问题。本章将通过一系列详细的应用实例和案例研究，生动展示地形地貌环境测绘在不同领域的实际应用成果。 城市规划与基础设施建设：以某城市为例，展示如何利用高精度DEM和GIS进行城市扩张模拟、交通网络优化、排水系统设计、绿地空间规划，以及识别潜在的地质灾害风险区域。 自然资源勘探与管理：介绍如何利用遥感和DEM技术进行矿产资源、水资源、土地资源的勘探与评价，以及如何支持可持续的资源开发与管理。 环境保护与生态恢复：展示如何利用地形地貌信息进行水土流失监测与防治、湿地保护与恢复、生物多样性评估以及自然保护区的规划与管理。 地质灾害防治与减灾：深入剖析利用DEM、InSAR、GNSS等技术在滑坡、地震、洪水等灾害的监测、预警和风险评估中的成功案例，以及如何在灾后重建中提供地形支持。 气候变化影响评估：通过冰川退缩、海平面上升、海岸侵蚀等案例，说明地形地貌测绘如何为理解和评估气候变化对地表过程的影响提供关键数据。 考古学与文化遗产保护：介绍如何利用高精度地形模型和遥感技术发现和研究古代遗址、聚落分布以及文化景观的演变。 第九章：地形地貌环境测绘的未来发展趋势 展望未来，地形地貌环境测绘领域将继续在技术创新和应用拓展方面迎来新的突破。本章将对未来的发展趋势进行探讨。 智能化与自动化：大数据、人工智能（AI）和机器学习（ML）将在数据处理、模型构建、特征提取和结果解释等方面发挥越来越重要的作用，实现测绘过程的智能化和自动化。 多源数据融合：不同类型、不同尺度的地理空间数据的融合将成为主流，例如将遥感、LiDAR、GNSS、地质调查、环境监测等数据进行有机整合，形成更全面、更精细的地形地貌环境认知。 实时与动态监测：随着传感器技术的发展和通信网络能力的提升，对地表过程的实时、高频动态监测将成为可能，为灾害预警、环境管理和科学研究提供前所未有的数据支持。 数字孪生与虚拟地球：构建高度逼真的数字孪生城市或数字孪生地球，将地形地貌环境信息与物理世界深度融合，为城市管理、灾害模拟和科学决策提供全新的平台。 低成本与普适性技术：无人机、低成本传感器以及开源软件的发展，将使得高精度地形地貌测绘技术更加普适化，惠及更多领域和用户。 跨学科交叉融合：地形地貌环境测绘将进一步与生命科学、社会科学、经济学等学科交叉融合，为解决复杂的人类社会和环境挑战提供强大的技术支撑。 结论 《地形地貌环境测绘：理论、方法与实践》通过系统梳理地形地貌研究的基础理论，详细介绍现代测绘技术与方法，深入剖析DEM的构建与应用，探讨特定地貌环境的测绘挑战，强调监测与变化分析的重要性，并关注质量控制与不确定性评估，最终以丰富的应用实例和前瞻性的发展趋势，勾勒出地形地貌环境测绘学科的现状与未来。本书不仅是学习地形地貌环境测绘知识的宝贵资源，更是推动相关领域研究与实践的重要参考。

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