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内容简介

　　《地球观测与导航技术丛书：空间信息剖分组织导论》是作者多年来研究成果的总结，主要探讨全球空间信息组织中的基础问题。全书共分10章，系统阐述了全球空间信息剖分组织理论的架构体系、基本原理、数据模型及应用方法等，主要包括全球空间信息剖分组织中的框架、标识、存储、索引、表达、计算、空间关系及应用系统设计等方面的内容。作为国内一部全面论述空间信息剖分组织理论与方法的专著，对地球剖分理论在地理信息科学、遥感与测绘科学及计算机等相关学科中的发展有重要意义。《地球观测与导航技术丛书：空间信息剖分组织导论》内容涵盖了作者对该领域的前瞻性思考及新研究成果，并吸收了国内外有代表性的研究成果，具有较高的学术价值。
　　《地球观测与导航技术丛书：空间信息剖分组织导论》脉络清晰、结构完整、内容深入浅出，可供遥感、测绘、地理信息系统、农、林、土地、气象、城市管理、社会经济统计及航空航天、计算机等领域相关专业的教师、科研人员及研究生阅读参考。

作者简介

　　程承旗，北京大学工学院航空航天系教授，博士生导师，航空航天信息工程研究所所长；北京大学先进技术研究院副院长；中国地理信息系统协会工程专委会主任；国家973项目首席科学家，国家863某专家组专家，国家高分辨率对地观测重大专项某专家组专家。
　　研究方向：3S+C（遥感、地理信息、定位+通信）信息工程、空间信息组织理论与技术。

内页插图

目录

丛书出版说明
序
前言

第1章 绪论
1．1 空间信息组织
1．1．1 什么是空间信息？
1．1．2 什么是空间信息组织？
1．1．3 空间信息组织的类型
1．1．4 空间信息组织的基本方法
1．2 空间信息组织的历史脉络
1．2．1 纸质地图组织阶段
1．2．2 数字地图组织阶段
1．2．3 数据库组织阶段
1．2．4 全球信息一体化组织阶段
1．3 当代空间信息组织面临的问题与挑战
1．3．1 全球信息化带来的挑战
1．3．2 信息大众化带来的挑战
1．3．3 卫星时代的问题与挑战
1．4 空间信息组织为剖分理论的发展提供了新的契机
1．5 本章小结

第2章 地球剖分与空间信息剖分组织
2．1 地球剖分的基本概念
2．2 空间信息剖分组织的思路与优势
2．2．1 空间信息剖分组织的思路
2．2．2 空间信息剖分组织的优势
2．3 空间信息剖分组织的基本原理
2．3．1 地球球面空间的可剖分性原理
2．3．2 剖分面片及关联信息的可标识性原理
2．3．3 剖分面片的可定位性原理
2．3．4 剖分面片的可索引性原理
2．3．5 剖分面片的多尺度性原理
2．3．6 剖分面片的空间关联性原理
2．4 空间信息剖分组织的基本特性
2．4．1 剖分层次性与空间尺度一致
2．4．2 空间位置标识全球唯一
2．4．3 空间位置标识包含空间与尺度信息
2．4．4 空间数据组织与表达统一
2．4．5 离散性与并行计算统一
2．5 空间信息剖分组织的技术体系
2．5．1 地球空间剖分框架
2．5．2 剖分标识
2．5．3 剖分索引
2．5．4 剖分存储
2．5．5 剖分表达
2．5．6 剖分计算
2．5．7 剖分地理空间关系与分析
2．6 空间信息剖分组织的应用方向
2．6．1 全球空间信息共享组织的应用方向
2．6．2 全球空间信息存储组织的应用方向
2．6．3 全球空间信息服务组织的应用方向
2．7 空间信息剖分组织的科学思考
2．7．1 剖分组织是否能解决世界的粒子性表达问题？
2．7．2 剖分组织是否可以解决地球球面与平面一体化问题？
2．7．3 剖分组织是否可以解决地球空间的多尺度问题？
2．7．4 剖分组织是否能解决矢量与栅格之争的问题？
2．7．5 剖分编码能部分替代经纬度坐标吗？
2．7．6 剖分编码是否可以建立地球空间信息的唯一标识？
2．8 本章小结

第3章 空间信息剖分组织框架设计原理与方法
3．1 什么是空间信息剖分组织框架？
3．1．1 空间信息剖分组织框架
3．1．2 剖分面片
3．1．3 面片编码
3．2 地球空间剖分研究回顾
3．2．1 经纬度剖分网格体系
3．2．2 国家标准网格体系
3．2．3 全球离散网格系统
3．3 空间信息剖分组织框架的测绘学基础
3．3．1 地球椭球体的几何定义
3．3．2 高程基准
3．3．3 大地地理坐标系
3．3．4 空间直角坐标系
3．3．5 球面投影与平面大地直角坐标系
3．3．6 全球剖分面片的变形规律
3．4 空间信息剖分组织框架的空间特性
3．4．1 空间离散性
3．4．2 空间层次性
3．4．3 空间聚合性
3．4．4 空间关联性
3．4．5 空间点面二相性
3．4．6 球面平面一体性
3．5 空间剖分结构与几何性质分析
3．5．1 剖分结构与孔径
3．5．2 空间剖分的几何性质
3．5．3 空间定位特征与精度分析
3．6 空间信息剖分组织框架的设计与应用
3．6．1 空间信息剖分组织框架分析与评判
3．6．2 空间信息剖分组织框架的设计原则
3．6．3 空间信息剖分组织框架设计实例
3．6．4 空间信息剖分组织框架的技术支撑体系
3．6．5 空间信息剖分组织框架的应用功能与意义
3．7 本章小结

第4章 空间信息剖分标识原理与方法
4．1 空间信息标识
4．1．1 什么是空间信息标识
4．1．2 空间信息标识的目的与意义
4．1．3 空间信息标识的对象
4．1．4 空间信息标识的基本要求
4．2 空间信息标识的问题与困惑
4．2．1 空间信息标识的唯一性问题
4．2．2 空间信息标识的容量问题
4．2．3 空间信息标识的区位表达问题
4．2．4 空间信息标识的点面二相不统一问题
4．2．5 空间信息标识的不确定性问题
4．3 空间信息剖分标识原理
4．3．1 空间信息剖分标识基本原理
4．3．2 空间信息剖分标识通用编码结构
4．4 空间位置剖分标识模型与方法
4．4．1 空间位置剖分标识模型
4．4．2 球面平面统一的空间位置剖分标识编码方法
4．4．3 空间位置剖分标识示例
4．4．4 空间位置剖分标识与经纬度坐标
4．5 空间实体剖分标识模型与方法
4．5．1 空间实体剖分标识模型
4．5．2 空间实体剖分标识编码的基本方法
4．5．3 空间实体剖分标识的编码流程
4．6 空间数据剖分标识模型与方法
4．7 本章小结

第5章 空间信息剖分存储组织原理与方法
5．1 空间信息存储现状及发展趋势
5．1．1 空间信息存储组织的主要要求
5．1．2 空间信息存储的主要技术
5．1．3 当前空间信息存储的主要问题
5．1．4 未来空间信息存储的发展趋势
5．2 空间信息剖分存储组织的基本原理
5．2．1 剖分存储的基本思路
5．2．2 剖分存储概念模型
5．2．3 剖分存储模型协议体系及内容
5．3 剖分存储组织的资源标识与动态配置方法
5．3．1 存储资源的剖分标识方法
5．3．2 资源标识的注册与管理
5．3．3 资源动态配置策略
5．4 剖分数据存储模型及空时存储调度协议
5．4．1 全球空间信息统一存储模型
5．4．2 空时存储调度协议
5．5 剖分存储系统的运行与管理调度方法
5．5．1 剖分存储组织模型的技术优势分析
5．5．2 即插即用运行调度方法
5．5．3 虚拟全在线调度方法
5．5．4 数据迁移调度方法
5．6 本章小结

第6章 空间信息剖分索引原理与方法
6．1 空间信息索引技术概述
6．1．1 什么是空间信息索引？
6．1．2 空间信息索引的意义
6．1．3 空间信息索引常用方法
6．1．4 空间信息索引的主要技术问题
6．1．5 空间信息索引与空间数据编目的关系
6．2 空间信息剖分索引的数据对象
6．2．1 遥感影像数据
6．2．2 空间实体数据
6．2．3 其他空间数据
6．3 空间信息剖分索引的基本方法
6．3．1 基于树的剖分信息索引方法
6．3．2 基于地理空间的剖分信息索引方法
6．3．3 基于金字塔的剖分信息索引方法
6．4 空间信息剖分索引模型
6．4．1 剖分索引模型架构
6．4．2 空间范围剖分索引模型
6．4．3 存储地址剖分索引模型
6．5 空间信息剖分检索模型
6．5．1 剖分检索模型架构
6．5．2 点检索
6．5．3 区域检索
6．5．4 拓扑检索
6．5．5 专题网格检索
6．6 空间信息剖分索引系统技术
6．6．1 剖分索引大表设计
6．6．2 剖分索引检索引擎设计
6．7 本章小结

第7章 空间信息剖分表达原理与方法
7．1 空间对象表达概述
7．1．1 什么是空间对象表达？
7．1．2 空间对象表达的意义
7．1．3 空间对象表达技术
7．1．4 空间对象表达的关键问题
7．2 空间对象剖分表达的基本原理
7．2．1 全球空间对象统一表达原理
7．2．2 球面平面一体化表达原理
7．2．3 多尺度一体化表达原理
7．2．4 点面二相性表达原理
7．2．5 栅格矢量一体化表达原理
7．2．6 影像可视化表达原理
7．3 空间对象剖分表达模型
7．3．1 剖分表达模型构建的基本准则
7．3．2 剖分表达模型的信息构成
7．3．3 影像结构化模型
7．3．4 空间对象结构化模型
7．3．5 剖分表达模型的特点
7．3．6 空间对象剖分表达实例
7．4 基于剖分表达的影像地理信息系统
7．4．1 影像地理信息系统的必要性
7．4．2 影像空间对象数据模型
7．4．3 影像空间信息管理
7．4．4 影像空间信息展现
7．4．5 影像空间分析
7．4．6 影像剖分空间对象数据采集
7．5 本章小结

第8章 空间信息剖分计算原理与方法
8．1 空间图像并行处理
8．1．1 空间图像处理的目的
8．1．2 空间图像处理的基本方法
8．1．3 空间图像并行处理的意义
8．1．4 空间图像并行处理的基本模式
8．2 影响空间图像并行处理效率的因素
8．2．1 数据准备与管理
8．2．2 图像分割粒度与计算资源调度
8．2．3 数据高效吞吐
8．2．4 像素位置和地域依赖问题
8．3 利用剖分架构进行并行计算的优势
8．3．1 多源数据快速空间配准
8．3．2 多尺度自由粒度分割
8．3．3 剖分数据高效地理定位访问
8．3．4 剖分数据地域依赖型处理的便利性
8．4 空间信息剖分计算的模型与方法
8．4．1 基于剖分的并行计算机制
8．4．2 剖分图像模板并行计算模型
8．4．3 基于剖分面片大小的负载均衡控制
8．4．4 像素依赖型并行处理方法
8．5 空间信息剖分计算的系统技术
8．5．1 剖分并行处理系统架构
8．5．2 剖分并行处理系统应用方法
8．5．3 剖分并行处理系统程序结构
8．6 空间信息并行计算剖分支撑服务
8．6．1 像素工厂系统与剖分计算
8．6．2 GPU计算与剖分计算
8．6．3 网格计算与剖分计算
8．6．4 云计算与剖分计算
8．7 本章小结

第9章 空间关系剖分分析原理与方法
9．1 地理空间关系
9．1．1 空间关系的概念
9．1．2 空间关系的主要分析模型与方法
9．2 地球剖分空间关系
9．2．1 地球剖分空间关系的概念
9．2．2 地球剖分空间关系的特殊性
9．3 地球剖分空间距离模型与量算方法
9．3．1 地球剖分空间距离的概念
9．3．2 地球剖分空间距离计算方法
9．3．3 距离量算效率与精度
9．4 地球剖分空间拓扑关系模型与分析方法
9．4．1 地球剖分空间拓扑关系的相关定义
9．4．2 地球剖分空间面片包含关系计算
9．4．3 地球剖分空间面片相邻关系计算
9．4．4 地球剖分空间面片相离关系计算
9．5 地球剖分空间方位关系模型与分析方法
9．5．1 面片方位关系模型
9．5．2 面片方向判定方法
9．5．3 面片方位角计算方法
9．5．4 南北极面片的方位关系判定
9．6 地球剖分架构下的空间分析原理与方法
9．6．1 空间缓冲区分析
9．6．2 空间叠置分析
9．6．3 最短路径分析
9．6．4 空间场分析
9．7 本章小结

第10章 空间信息剖分组织应用系统设计
10．1 影像地理信息平台系统
10．1．1 任务描述
10．1．2 工作原理
10．1．3 总体技术方案
10．1．4 小结
10．2 遥感影像规格景应用系统
10．2．1 系统任务
10．2．2 工作原理
10．2．3 总体技术方案
10．2．4 小结
10．3 空间信息全球无缝组织系统
10．3．1 系统任务
10．3．2 工作原理
10．3．3 总体技术方案
10．3．4 小结
10．4 空间信息地球剖分存储系统
10．4．1 空间信息地球剖分存储系统的任务描述
10．4．2 系统构建原理和设计思路
10．4．3 总体方案与系统架构
10．4．4 小结
10．5 空间信息剖分模板计算系统
10．5．1 系统任务
10．5．2 工作原理
10．5．3 总体技术方案
10．5．4 小结
10．6 空间信息剖分服务系统
10．6．1 系统任务
10．6．2 工作原理
10．6．3 总体技术方案
10．6．4 小结
10．7 本章小结
参考文献

前言/序言

　　随着航空航天对地观测技术的快速发展以及各种应用传感器性能的普遍提升，地球空间信息资源日益丰富。高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的对地观测数据被大量获取与制备，数据量正在呈几何阶数增长，已经从GB级、TB级迈向PB级。如何有效组织这些爆炸式增长的海量地球空间信息，已成为地球信息科学领域广受重视的课题。受当前信息组织机制、方法与技术的羁绊，空间数据组织体系存在组织框架不一致、索引机制效率有限、对象模型不统一等问题，制约了地球空间信息的快速检索、高效整合和共享。
　　空间信息剖分组织，是以地球剖分理论为基础，利用剖分面片的优良空间特性，将空间信息按照区域位置属性进行标识和组织，并建立空间信息与对应地球表面剖分面片之间的映射关系，即用“剖分面片球”来模拟真实地球，实现“糖葫芦串”模式的地球空间信息高效编目、存储与检索，从而提高全球空间信息的多源整合和综合管理能力。与传统信息组织体系相比，空间信息剖分组织体系具有全球统一组织、空时记录索引调度和球面一平面一体化表达等优势，将有效提高多源空间信息的检索、调度和分发效率。本书是程承旗教授及其领导的科研团队近10年研究工作的总结。程承旗教授拟定了全书的撰写纲要，并负责各章节核心问题的凝练、梳理与终稿审定。各章节具体分工如下：王洪博士负责第1～3章，任伏虎博士负责第6～8章，濮国梁博士负责第5、10章，陈波博士负责第4、9章。北京大学航空航天信息工程研究所郑承迅研究员、史继军研究员、邓术军博士、李怡达研究员及北京大学遥感与地理信息系统研究所博士研究生关丽、宋树华、吕雪锋、郭辉、陆楠、董芳、金安、杨宇博、辛海强、席福彪，硕士研究生谭亚平、张恩东、李大鹏、刘世雄、陈润强、周玉柱、郭昕阳、周明亚、陈东等参与资料整理及部分内容的撰写和插图绘制，童晓冲博士参与全书的审校工作。另外，王洪博士、郭仕德教授、董志强研究员负责全书的统稿与组织工作。
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