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內容簡介

《空間信息的尺度不確定性與融閤》圍繞空間信息的集成、尺度、不確定性等特質問題，著眼於空間信息融閤及有效性機理，綜述瞭多源空間數據套閤的理論框架和計算方法、尺度建模與轉換、多尺度數據聯閤空間預測等研究議題，緻力於在這些方麵提煉精華，為在這些共性和關鍵領域取得突破提供背景資料和路標。《空間信息的尺度不確定性與融閤》的目標是構建空間信息一體化融閤、尺度轉換、不確定性建模及三者交互的理論框架，對於空間信息科學體係、尤其是空間信息（包括遙感信息）機理的研究具有重要理論參考價值和實踐意義。《空間信息的尺度不確定性與融閤》可供地球空間信息科學與技術、地學和環境科學領域的研究生和科技人員參考。

作者簡介

張景雄，1964年11月山生於湖北新洲，1981年9月考入原武漢測繪學院航空攝影測量專業學習，1985年9月至1988年6月在原武漢測繪科技大學攻讀碩士學位，1988年6月留校任教。1992年9月由國傢教育委員會公派赴英國愛丁堡大學攻讀博士學位，1997年4月學成迴校工作，任副教授。2000年至2003年，由單位公派自費赴美國加利福利亞大學聖芭芭拉分校、美國國傢地理信息與分析中心從事博士後研究，專攻地理信息科學的基礎研究。2003年至2005年在美國宇航局（NASA）的哥達德空間飛行中心（Goddard Space Flight center）從事MODIS陸地信息産品的質量分析等方而的研發工作。2005年應聘迴國工作，現任武漢大學遙感信息工程學院教授。
長期研究興趣是遙感與GIS集成、空間分析、地統計學（geostatistics）、空間不確定性、尺度、空間信息融閤、時問序列分析、遙感信息真實性檢驗（validation）、遙感定量方法等。最具有代錶性的成果是與美國科學院院士（Goodchild教授齣版瞭專著《Uncertainty in Geographlcal Information》（Taylot&Francis;，2002）。該書作為第一本全麵反映不確定性課題過去十五年來的科研成就而填補瞭一個非常重要的空白。書中許多實例來自博士論文，而更多的內容是從浩瀚的文獻中整理加工而成。大部分實例歸入卒問分析應用。另一個重要研究方嚮是空間數據套閤（spatial data connation），即對同一現象不同數據錶達的閤成。這是影像處理中有關融閤的一種概括，適用於各種空問數據，包括矢量和柵格。近年來，從事對地觀測與地球空間信息領域的地學抽象、錶達、量測、分析、建模等基礎研究和應用基礎研究，如空間信息邏輯框架、尺度模型、真實性檢驗、不確定性、土地覆蓋、生態環境建模、影像/空間信息論等。
曾講授瞭城市空間信息係統、攝影測量原理、地理信息係統、高等統計概論和空問信息技術集成（雙語課）等本科生和研究生課程。正在撰寫國傢“十一五”，規劃教材《地理信息科學與技術》（GeographicInformation Systems and Science）。

目錄

第1章 概述
1.1 空間信息
1.2 空間信息集成
1.3 尺度
1.4 不確定性
1.5 內容介紹

第2章 空間數據模型
2.1 概述
2.2 場
2.2.1 模型
2.2.2 地形因子
2.3 對象
2.3.1 模型
2.3.2 矢量數據結構
2.3.3 若乾幾何及拓撲操作
2.4 討論

第3章 數理統計基礎
3.1 概述
3.2 隨機事件與概率
3.2.1 隨機事件
3.2.2 概率
3.2.3 概率模型
3.2.4 條件概率、概率的乘法公式、全概率公式、Bayes公式
3.2.5 事件的獨立性
3.3 隨機變量及其分布
3.3.1 隨機變量的定義
3.3.2 隨機變量的分布函數
3.3.3 離散型隨機變量
3.3.4 連續型隨機變量
3.3.5 二維隨機變量
3.4 隨機變量的數字特徵
3.4.1 數學期望
3.4.2 方差
3.4.3 幾種重要隨機變量分布的數學期望及方差
3.4.4 協方差及相關係數、矩
3.5 大數定律和中心極限定理
3.5.1 大數定律
3.5.2 中心極限定理
3.6 統計推斷基礎
3.6.1 統計推斷的幾個基本概念
3.6.2 統計量的描述
3.6.3 統計量的分布
3.7 區間估計
3.7.1 點估計
3.7.2 估計量的評價標準
3.7.3 區間估計
3.8 假設檢驗
3.8.1 假設檢驗的基本概念
3.8.2 正態總體參數的假設檢驗

第4章 空間變異與分析
4.1 概述
4.2 隨機函數
4.3 區域化變量
4.4 協方差函數和變異函數
4.4.1 協方差函數
4.4.2 變異函數
4.4.3 協方差函數和變異函數的關係
4.5 內蘊假設及平穩假設
4.5.1 內蘊假設
4.5.2 平穩性假設
4.6 估計方差
4.7 離差方差
4.8 變異函數及結構分析
4.8.1 變異函數的性質
4.8.2 變異函數的理論模型
4.8.3 結構分析

第5章 空間預測：剋裏格法
5.1 概述
5.2 剋裏格法的基本原則
5.3 普通剋裏格法
5.3.1 簡單剋裏格法與普通剋裏格法
5.3.2 普通剋裏格法的解算過程
5.3.3 點剋裏格的計算實例
5.3.4 塊段普通剋裏格的計算實例
5.4 泛剋裏格法
5.4.1 泛剋裏格法概述
5.4.2 漂移及其形式
5.4.3 泛剋裏格法的基本假設及非平穩區域化變量的變異函數
5.4.4 點支撐條件下的泛剋裏格法
5.4.5 塊段支撐條件下的泛剋裏格法
5.4.6 漂移的估計
5.5 協同剋裏格法
5.5.1 協同變異函數
5.5.2 協同剋裏格方程組
5.6 指示剋裏格法
5.6.1 指示變異函數
5.6.2 指示剋裏格方程組

第6章 隨機模擬與空間不確定性建模
6.1 概述
6.2 隨機模擬的原理
6.2.1 條件模擬
6.2.2 條件模擬的前提
6.3 序貫高斯模擬
6.3.1 單個變量的模擬
6.3.2 涉及多變量的隨機模擬
6.4 協同區域化的模擬
6.4.1 共位協同剋裏格和馬爾可夫模型
6.4.2 帶有外部漂移的剋裏格法
6.4.3 帶有趨勢模型的剋裏格法
6.4.4 多變量的聯閤模擬
6.5 塊段的模擬
6.5.1 模擬點的平均
6.5.2 點的非條件模擬和塊段為條件化
6.5.3 塊段的直接條件模擬
6.6 空間不確定性建模
6.6.1 隨機模擬與空間不確定性建模
6.6.2 實例——矢量數據的誤差建模
6.6.3 實例——數字攝影測量中DEM-DOM-DLG的誤差傳遞

第7章 尺度模型與尺度轉換
7.1 概述
7.2 變異函數的正則化及其求逆
7.3 遙感場景離散目標的正則化
7.4 土地覆蓋專題類彆場的尺度轉換

第8章 空間信息集成
8.1 概述
8.2 協同剋裏格法的深化
8.3 數據源誤差的處理
8.4 迴歸剋裏格法
8.5 積雪參數數據的套閤

第9章 時空模型與信息融閤
9.1 概述
9.2 卡爾曼濾波原理與算法
9.3 卡爾曼濾波的擴展
9.3.1 空間維擴展
9.3.2 序貫數據同化
9.3.3 多尺度空間樹模型
9.3.4 時空模型
9.4 應用實例

第10章 結語
10.1 尺度
10.2 不確定性
10.3 時空數據集成與信息融閤
參考文獻

精彩書摘

第1章 概述
1.1 空間信息
空間信息為地學研究、社會經濟發展與民生福祉等提供瞭直接或間接的科技及應用支持。空間信息學界為建造國傢空間數據基礎設施和數字地球而不懈努力，構建瞭自身的完整體係，並對科學技術的發展産生瞭實質影響。這些跨越式發展遠遠超越瞭幾十年前當計算機僅用來顯示和分析數字地圖時的局限性，使過去關於柵格和矢量數據結構的爭論成為記憶。事實上，空間信息學界更為深遠的影響是關於空間信息的新學科在科學意義上的進化，而關於數據結構以及數值算法的概念逐漸過時。為瞭寬視角地討論空間信息，我們有必要對地理信息係統（GIS，geographic information Systems）的發展曆史進行簡要的迴顧（Longley等，2001）。
GIS的發展曆程大多經曆瞭用數字計算機處理和分析地圖數據的階段。GIS是第一颱電子計算機發展和應用許多年後纔齣現的用於處理地圖數據的新技術。

前言/序言

　　21世紀是科學與技術一體化的信息時代，隨著遙感技術、全球定位係統、因特網和地理信息係統等現代化信息技術之間的相互滲透，逐漸形成瞭以地理信息係統為中心的集成化的技術係統。地理信息係統作為傳統學科（如地理學、地圖學和測量學等）與現代科學技術（如遙感技術、計算機科學等）相結閤的産物，正在逐步發展成為一門處理空間數據的現代化綜閤性學科。Michael Goodchild教授於1992年提齣瞭地理信息科學（geographic information science）的概念。這一概念的提齣是空間信息科學發展曆程中極具裏程碑意義的轉摺點，也是地理信息係統技術及其應用發展的必然要求；它是人們不再滿足於僅僅利用計算機技術對地理信息進行可視化錶達及空間查詢，而強調地理信息係統的空間分析和模擬能力時應運而生的産物；它在注重空間信息技術發展的同時，還注意到與空間信息有關的理論問題，包括地學信息時空特徵。（如尺度）、信息傳輸機理、空間分析與建模的不確定性等。理論的深入探討和方法的日臻完善使得地球空間信息科學跨越瞭GIS作為空間信息技術的局限性，逐步發展成為一門獨特的科學。等，GIS的發展格局號召人們從更高層次上關注地理空間基礎理論的研究，以指導這一空間信息集成化技術體係的完善，促進應用水平的提高和應用領域的延伸。隻有完善的技術體係與完備的科學理論相結閤，新世紀地理信息係統的科學基礎纔能更臻成熟。因此，本書的重點在於闡明地球空間信息尺度、不確定性和集成的理論體係，為空間信息係統和技術的正確運用及其應用成果的評價提供科學依據。
　　空間信息需要空間化的集成處理策略，地質統計學（geostatistics）正是構築空間信息尺度模型和集成方法論的一塊基石。本書是作者投身於地質統計學學習和研究十餘載的階段性感悟與成果，著眼於研修方嚮的廣度和深度的均衡發展。在作者本人的學術成長道路上，有關空間信息技術（如攝影測量與遙感）、地理科學、地質統計學、空間分析等方麵的知識積澱和能力提高是循序漸進的，作者有幸成為一名學術海洋的拾貝者並且慶幸有機會將這些學術成長軌跡以文字的形式加以反映。本書在籌備過程中參考瞭國內外大量的相關文獻，同時融人瞭作者自己的相關研究成果，希望能為相關領域的讀者提供指引和幫助。
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