GIS in Geology and Earth Sciences pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Oleschko, Klaudia (EDT)/ Cherkasov, Sergei (EDT)/ Prieto, Jose Luis Palacio (EDT)/ Arguelles, Vianey

出品人:

页数:298

译者:

出版时间:2008-5

价格:$ 171.76

装帧:

isbn号码:9780735405288

丛书系列:

图书标签:

GIS
地质学
地球科学
空间分析
遥感
地质信息系统
地图学
地球空间数据
地貌学
环境地质

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具体描述

Earth sciences represent the most complicated branch of science in terms of informatics. There are some specific reasons for such complexity. First of all, the scale range inside which the Earth sciences are operating goes from the atomic up to planetary scale. Secondly, there is no other branch of science, which envelops so many different disciplines, combining the field object description and sampling with strong statistical analysis, mathematical modeling and computational experiment. For instance, during a routine field work, the geologist deals with mineralogy, structural geology, tectonics, geophysics, geochemistry, environmental sciences, etc. Each one of the exemplified disciplines provides a lot of information itself, not to talk about the modeling - the most powerful computer ever existed has been designed for atmospheric modeling in the frames of Japanese 'Earth Simulator' program. The third complication is derived from the spatial/temporal snapping and variability of data and therefore of functional models, which strongly depend on the local conditions. Ideally, any bit of information in the field of Earth sciences should be attributed with geographic coordinates; otherwise it will be just impossible to properly analyze multidisciplinary data in the frames of any specific project or to create any future panorama with acceptable probability to hit upon the reality. Fortunately, revolutionary development of geographic informational systems (GIS) at the end of last century has provided us with a powerful toolbox for spatial data management. But, still, GIS is the toolbox designed for geography, being the main Earth sciences features different from the pure geographic ones, and, thus, requesting some specific applications and skills in addition to classical GIS.

好的，以下是一份针对《GIS in Geology and Earth Sciences》的图书简介，内容详尽，聚焦于地理信息系统在地球科学领域的应用，但不包含原书可能涵盖的特定细节，旨在全面而深入地介绍这一主题的广阔前景和实用价值。《地球科学与地理信息系统：数据驱动的探索与决策》导言：新时代的地球科学范式地球科学，作为一门研究地球系统结构、过程和历史的综合性学科，正经历着一场由数据和空间技术驱动的深刻变革。传统的观测、采样和实验方法虽然仍是基础，但面对气候变化、资源勘探、灾害预警等日益复杂的全球性挑战，仅仅依靠离散的点状数据和定性的描述已显不足。地理信息系统（GIS）的出现，为地球科学家提供了一套强大的工具集，使得海量、多源、异构的空间数据得以集成、管理、分析和可视化。本书旨在系统性地阐述地理信息系统如何重塑当代地球科学研究的范式，从基础的数据模型构建到复杂的空间分析应用，为地质学家、地球物理学家、环境科学家以及相关领域的从业者提供一个全面而实用的技术路线图。我们探讨的不仅仅是软件的操作，更重要的是将空间思维融入科学探究的核心，实现更精准的模拟、更高效的决策和更深入的理解。第一部分：空间数据基础与地球科学的数字底图地球科学研究的对象——地球——本质上是一个三维的、动态变化的实体。因此，成功应用GIS的前提是建立精确、可靠的空间数据基础。 1. 地球空间参考框架的建立与挑战：现代GIS应用高度依赖于精确的坐标系统和大地基准。对于地球科学而言，这涉及到如何将全球性的参考系统（如WGS84）与区域性的、受局部重力场影响的模型（如高精度的椭球体或大地水准面模型）进行有效衔接。本部分深入探讨了大地测量学原理在GIS中的体现，包括投影转换的误差分析，以及如何处理不同数据源在不同参考系下的配准问题。 2. 地质与地球物理数据的数字化与建模：地质图件、钻孔数据、地震剖面、重力梯度测量等是地球科学的核心数据类型。它们具有高度的复杂性、不确定性和多尺度性。我们将详细解析如何将这些传统数据转化为可被GIS处理的矢量和栅格模型。重点在于三维地质建模（3D Geological Modeling），包括建立地层、断裂、岩体结构的三维地质体素（Voxel）或表面模型，确保空间属性（如岩性、年龄、物性参数）能准确地赋予以空间位置。 3. 多源遥感数据的集成与预处理：卫星遥感（如Landsat, Sentinel）、航空摄影测量以及激光雷达（LiDAR）提供了覆盖大范围地表信息的强大手段。本书强调了如何将这些高分辨率的遥感数据（包括光学、热红外、雷达干涉测量等）有效地预处理并集成到GIS环境中。特别关注如何利用光谱信息反演地表物质组成，以及如何利用点云数据生成高精度的数字高程模型（DEM）和数字地表模型（DSM），为后续的地表过程分析打下基础。第二部分：核心空间分析技术在地球科学中的应用 GIS的真正价值体现在其强大的空间分析能力。本书将重点介绍几种对地球科学研究至关重要的分析技术。 4. 地形地貌分析与水文过程模拟：地形是影响所有地球表层过程的基础要素。我们将深入剖析如何利用DEM进行坡度、坡向、曲率、地形起伏度等衍生参数的计算。这些参数是识别潜在滑坡区域、规划水土保持措施以及模拟地表径流路径的关键。水文分析模块将涵盖集水区自动划分、河网提取、以及基于水文模型的洪水淹没模拟，这些都是水文学和地貌学研究的核心内容。 5. 空间统计学与地球化学异常识别：地质采样往往具有空间自相关性。传统的统计方法可能低估或误判空间变异性。本部分侧重于引入地统计学（Geostatistics），特别是克里金插值（Kriging）技术。通过分析变异函数，实现对稀疏地球化学数据（如土壤、岩石中的元素浓度）的优化插值和不确定性评估，从而精准圈定矿化带或污染源的潜在范围。 6. 空间叠置分析与地质风险评估：地质灾害的发生往往是多种空间因素叠加作用的结果（如坡度、岩性、降雨量、断裂带距离）。本书详细阐述了如何利用GIS的叠置分析（Overlay Analysis）功能，结合加权叠加模型（Weighted Overlay Model），对区域性的地质灾害敏感性进行定量评估。这包括对地震破坏性、火山喷发影响范围和泥石流潜在威胁区域的综合判识。第三部分：数据驱动的地球科学前沿实践随着计算能力的增强，GIS正与其他前沿技术深度融合，推动地球科学向更预测性、更精细化的方向发展。 7. 地震学与活动断裂的可视化与分析：在地震学领域，GIS用于集成震源深度、震级、地表形变数据（如InSAR结果）和活动断裂的空间分布。通过三维可视化工具，可以直观地展示地下构造的几何关系，并辅助地震危险性区划的制定。 8. 资源勘探中的空间优化与决策支持：矿产和油气资源勘探是一个高成本、高风险的过程。GIS通过整合地质图、遥感异常信息、钻孔数据和地球物理剖面，构建多层级的数据库。空间分析技术被用于识别最佳的勘探靶区，优化钻探路径，降低无效勘探的成本，并对已探明储量的空间分布进行动态管理。 9. 地球系统建模的可视化接口：现代地球系统科学越来越依赖于耦合模型（如气候模型、水文模型、岩浆动力学模型）。本书探讨了GIS如何作为这些复杂模型的结果输出和交互界面。通过将时间序列的模拟数据映射到精确的地理空间上，科学家可以更好地理解和验证模型的空间动态行为。结论：面向未来的地球科学数据生态本书不仅是一本技术手册，更是一份对未来地球科学研究方向的展望。随着物联网（IoT）、无人机（UAV）技术的普及，地球科学数据的采集频率和密度将空前提高。GIS将继续作为连接“数据”与“知识”的桥梁，通过集成云计算、大数据处理框架，实现对海量时空地球科学数据的实时分析和响应。掌握这些技术，意味着地球科学研究者将能够以更宏大的视野、更精细的尺度，去解读我们脚下这个不断演化的星球。