具体描述
《地表空间数字模拟理论方法及应用》主要从数字模拟的角度出发，从定量化、定位化和可视化方面对基于遥感技术的地表空间数据获取及空问数据表达进行了研究探讨，进而以遥感信息加工处理为基础，研究利用数字模拟技术在计算机中建立一个可视、定位、定量的地表空间虚拟环境，并开发了基于空间信息的真3维虚拟现实系统。为反映近年来测绘遥感数据获取技术的发展趋势，特别是位置姿态传感器POS技术、激光扫描测量技术发展迅速的特点，《地表空间数字模拟理论方法及应用》结合作者的科研实践活动，还介绍了用于城市3维街景空间数据快速获取的车载多传感器集成直接定位测量系统的相关理论技术、方法与应用。
图书简介： 《地球动力学前沿：地幔对流、板块运动与地球深部过程》 本书聚焦于地球科学领域最核心的地球动力学问题，深入探讨了地幔对流、板块构造驱动机制、深部物质循环及其对地球演化的宏观影响。 本书旨在为地球物理学、地质学、岩石学及相关交叉学科的研究人员、高年级本科生和研究生提供一部内容详实、理论严谨、兼具前瞻性的参考著作。 --- 第一部分：地球深部结构与物质性质（深入理解地球的“引擎”） 本部分首先对地球的内部结构进行了系统的梳理，重点关注地幔的物理状态和热力学性质。 第一章：地球内部结构的新认识与地球物理学观测约束 详细阐述了地震学、重力场、地磁场等地球物理学手段如何揭示地幔的纵向分层、横向非均匀性以及低速带的成因。特别关注了过渡带（410 km和660 km间断面）物质相变对波速和密度的影响，并讨论了 D'' 层作为地幔与外核边界复杂相互作用区的关键性地位。引入了高压高温实验岩石学的结果，用以校准和解释地球物理观测数据。 第二章：地幔物质的流变学基础与本构方程 探讨了地幔岩石在地球动力学时间尺度下的流变行为。内容涵盖扩散蠕变（Nabarro-Herring 和 Coble 蠕变）、位错蠕变（鲍尔-伯格斯定律）以及涉及多晶体塑性的复杂模型。本书深入分析了应力、温度、压力以及含水或熔体含量对地幔有效粘滞系数的影响，并详细比较了线性粘滞模型、幂律粘滞模型以及更复杂的粘塑性模型在描述地幔流变中的适用性与局限性。对于理解地幔对流的速率和时间尺度至关重要。 第三章：地幔热力学与热物质输运 系统阐述了地幔的热状态，包括绝热温度梯度、放射性生热的贡献分布以及热流的估算方法。详细讨论了地幔的对流驱动力——浮力（Buoyancy）的来源，即温差和化学组成的差异。重点分析了非衰减组分（如储存在下地幔中的轻物质）对对流模式的长期影响，并引入了有效热扩散系数的概念来量化热量在不同时间尺度上的传输效率。 --- 第二部分：地幔对流的动力学建模与类型划分（驱动地球演化的核心机制） 本部分是全书的理论核心，侧重于建立和求解描述地幔物质运动的控制方程，并分析不同驱动机制下的对流模式。 第四章：地幔对流的数学表征与数值模拟方法 详细推导了不可压缩或弱可压缩牛顿流体在Boussinesq近似下的对流控制方程（质量守恒、动量守恒、能量守恒）。系统介绍了求解这些非线性偏微分方程组的数值方法，如有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）和谱方法，并讨论了网格划分、边界条件设置在模拟地球尺度对流中的挑战。特别关注了高雷诺数和高普兰特数的模拟技术。 第五章：地幔对流的层状与整体对流模式 根据对流的尺度和边界条件，对地幔对流模式进行分类。深入探讨了“层状对流”（Layered Convection，即上地幔和下地幔分离对流）的物理机制和存在的证据，以及“整体对流”（Whole-Mantle Convection）的动力学特征。通过无量纲数（如 Rayleigh 数）分析了热边界层、冷羽流的演化，并讨论了 660 km 相变对垂直物质交换的阻碍作用。 第六章：板块构造：对流的表面响应与俯冲带动力学 将地幔对流与地表可见的板块运动联系起来。详细分析了板块的“推拉力”（Slab Pull 和 Ridge Push）在驱动对流中的相对贡献。着重研究了俯冲板块的动力学，包括板块的弯曲、断裂、以及冷板温度如何影响其在对流场中的下沉路径和对流驱动的效率。讨论了幔楔的运动学对火山弧形成和深部地震带的控制作用。 --- 第三部分：深部物质循环与地球演化（关键的物质交换过程） 本部分将动力学模型与物质循环（如脱气、熔融、循环）相结合，探讨其对地球化学演化和表面环境的影响。 第七章：深源岩浆活动的地球动力学背景 探讨了地幔柱的形成、上升路径和顶部的撞击过程。区分了由热驱动的羽流（Thermal Plumes）和由化学异质性驱动的羽流（Compositional Plumes）。结合熔融动力学，分析了洋中脊、热点火山下的熔融速率、熔融程度以及岩浆房的演化，解释了不同构造环境下玄武岩的地球化学特征差异。 第八章：俯冲带物质的深部循环与脱气作用 这是连接地表水圈/大气圈与地幔的重要环节。详细分析了俯冲过程中水（挥发物）的携带机制，包括含水矿物的脱水反应和流体迁移。讨论了水在降低地幔岩石固相线和塑性上的作用，以及水循环如何影响俯冲带地震的发生深度，并解释了俯冲带脱气对地壳物质循环和大气CO2含量的长期调控。 第九章：地幔异质性与地球深部的化学分异 探讨了地幔中存在的化学组分差异（如高密度克里努斯物质或低密度富集物质）的来源和演化。讨论了同位素地球化学证据（如 Nd, Sr, Pb 同位素）如何约束地幔物质混合的历史，以及这些异质性团块如何在对流中被捕获、拖曳或重新分配，从而影响地幔对流的模式和地表的岩浆活动。 --- 总结： 《地球动力学前沿》不仅仅是动力学方程的集合，更是一部将高精度地球物理观测、严谨的流变学实验数据与先进的数值模拟技术融为一体的综合性著作。它强调从微观物质性质到宏观地球形态演变的完整因果链条，为读者构建一个理解地球作为一个活跃、热力学驱动系统的全面框架。本书尤其适合致力于解决地球深部过程与地表构造之间相互作用问题的科研工作者深入研读。
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