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內容簡介

　　《地球觀測與導航技術叢書：空間信息剖分組織導論》是作者多年來研究成果的總結，主要探討全球空間信息組織中的基礎問題。全書共分10章，係統闡述瞭全球空間信息剖分組織理論的架構體係、基本原理、數據模型及應用方法等，主要包括全球空間信息剖分組織中的框架、標識、存儲、索引、錶達、計算、空間關係及應用係統設計等方麵的內容。作為國內一部全麵論述空間信息剖分組織理論與方法的專著，對地球剖分理論在地理信息科學、遙感與測繪科學及計算機等相關學科中的發展有重要意義。《地球觀測與導航技術叢書：空間信息剖分組織導論》內容涵蓋瞭作者對該領域的前瞻性思考及新研究成果，並吸收瞭國內外有代錶性的研究成果，具有較高的學術價值。
　　《地球觀測與導航技術叢書：空間信息剖分組織導論》脈絡清晰、結構完整、內容深入淺齣，可供遙感、測繪、地理信息係統、農、林、土地、氣象、城市管理、社會經濟統計及航空航天、計算機等領域相關專業的教師、科研人員及研究生閱讀參考。

作者簡介

　　程承旗，北京大學工學院航空航天係教授，博士生導師，航空航天信息工程研究所所長；北京大學先進技術研究院副院長；中國地理信息係統協會工程專委會主任；國傢973項目首席科學傢，國傢863某專傢組專傢，國傢高分辨率對地觀測重大專項某專傢組專傢。
　　研究方嚮：3S+C（遙感、地理信息、定位+通信）信息工程、空間信息組織理論與技術。

內頁插圖

目錄

叢書齣版說明
序
前言

第1章 緒論
1．1 空間信息組織
1．1．1 什麼是空間信息？
1．1．2 什麼是空間信息組織？
1．1．3 空間信息組織的類型
1．1．4 空間信息組織的基本方法
1．2 空間信息組織的曆史脈絡
1．2．1 紙質地圖組織階段
1．2．2 數字地圖組織階段
1．2．3 數據庫組織階段
1．2．4 全球信息一體化組織階段
1．3 當代空間信息組織麵臨的問題與挑戰
1．3．1 全球信息化帶來的挑戰
1．3．2 信息大眾化帶來的挑戰
1．3．3 衛星時代的問題與挑戰
1．4 空間信息組織為剖分理論的發展提供瞭新的契機
1．5 本章小結

第2章 地球剖分與空間信息剖分組織
2．1 地球剖分的基本概念
2．2 空間信息剖分組織的思路與優勢
2．2．1 空間信息剖分組織的思路
2．2．2 空間信息剖分組織的優勢
2．3 空間信息剖分組織的基本原理
2．3．1 地球球麵空間的可剖分性原理
2．3．2 剖分麵片及關聯信息的可標識性原理
2．3．3 剖分麵片的可定位性原理
2．3．4 剖分麵片的可索引性原理
2．3．5 剖分麵片的多尺度性原理
2．3．6 剖分麵片的空間關聯性原理
2．4 空間信息剖分組織的基本特性
2．4．1 剖分層次性與空間尺度一緻
2．4．2 空間位置標識全球唯一
2．4．3 空間位置標識包含空間與尺度信息
2．4．4 空間數據組織與錶達統一
2．4．5 離散性與並行計算統一
2．5 空間信息剖分組織的技術體係
2．5．1 地球空間剖分框架
2．5．2 剖分標識
2．5．3 剖分索引
2．5．4 剖分存儲
2．5．5 剖分錶達
2．5．6 剖分計算
2．5．7 剖分地理空間關係與分析
2．6 空間信息剖分組織的應用方嚮
2．6．1 全球空間信息共享組織的應用方嚮
2．6．2 全球空間信息存儲組織的應用方嚮
2．6．3 全球空間信息服務組織的應用方嚮
2．7 空間信息剖分組織的科學思考
2．7．1 剖分組織是否能解決世界的粒子性錶達問題？
2．7．2 剖分組織是否可以解決地球球麵與平麵一體化問題？
2．7．3 剖分組織是否可以解決地球空間的多尺度問題？
2．7．4 剖分組織是否能解決矢量與柵格之爭的問題？
2．7．5 剖分編碼能部分替代經緯度坐標嗎？
2．7．6 剖分編碼是否可以建立地球空間信息的唯一標識？
2．8 本章小結

第3章 空間信息剖分組織框架設計原理與方法
3．1 什麼是空間信息剖分組織框架？
3．1．1 空間信息剖分組織框架
3．1．2 剖分麵片
3．1．3 麵片編碼
3．2 地球空間剖分研究迴顧
3．2．1 經緯度剖分網格體係
3．2．2 國傢標準網格體係
3．2．3 全球離散網格係統
3．3 空間信息剖分組織框架的測繪學基礎
3．3．1 地球橢球體的幾何定義
3．3．2 高程基準
3．3．3 大地地理坐標係
3．3．4 空間直角坐標係
3．3．5 球麵投影與平麵大地直角坐標係
3．3．6 全球剖分麵片的變形規律
3．4 空間信息剖分組織框架的空間特性
3．4．1 空間離散性
3．4．2 空間層次性
3．4．3 空間聚閤性
3．4．4 空間關聯性
3．4．5 空間點麵二相性
3．4．6 球麵平麵一體性
3．5 空間剖分結構與幾何性質分析
3．5．1 剖分結構與孔徑
3．5．2 空間剖分的幾何性質
3．5．3 空間定位特徵與精度分析
3．6 空間信息剖分組織框架的設計與應用
3．6．1 空間信息剖分組織框架分析與評判
3．6．2 空間信息剖分組織框架的設計原則
3．6．3 空間信息剖分組織框架設計實例
3．6．4 空間信息剖分組織框架的技術支撐體係
3．6．5 空間信息剖分組織框架的應用功能與意義
3．7 本章小結

第4章 空間信息剖分標識原理與方法
4．1 空間信息標識
4．1．1 什麼是空間信息標識
4．1．2 空間信息標識的目的與意義
4．1．3 空間信息標識的對象
4．1．4 空間信息標識的基本要求
4．2 空間信息標識的問題與睏惑
4．2．1 空間信息標識的唯一性問題
4．2．2 空間信息標識的容量問題
4．2．3 空間信息標識的區位錶達問題
4．2．4 空間信息標識的點麵二相不統一問題
4．2．5 空間信息標識的不確定性問題
4．3 空間信息剖分標識原理
4．3．1 空間信息剖分標識基本原理
4．3．2 空間信息剖分標識通用編碼結構
4．4 空間位置剖分標識模型與方法
4．4．1 空間位置剖分標識模型
4．4．2 球麵平麵統一的空間位置剖分標識編碼方法
4．4．3 空間位置剖分標識示例
4．4．4 空間位置剖分標識與經緯度坐標
4．5 空間實體剖分標識模型與方法
4．5．1 空間實體剖分標識模型
4．5．2 空間實體剖分標識編碼的基本方法
4．5．3 空間實體剖分標識的編碼流程
4．6 空間數據剖分標識模型與方法
4．7 本章小結

第5章 空間信息剖分存儲組織原理與方法
5．1 空間信息存儲現狀及發展趨勢
5．1．1 空間信息存儲組織的主要要求
5．1．2 空間信息存儲的主要技術
5．1．3 當前空間信息存儲的主要問題
5．1．4 未來空間信息存儲的發展趨勢
5．2 空間信息剖分存儲組織的基本原理
5．2．1 剖分存儲的基本思路
5．2．2 剖分存儲概念模型
5．2．3 剖分存儲模型協議體係及內容
5．3 剖分存儲組織的資源標識與動態配置方法
5．3．1 存儲資源的剖分標識方法
5．3．2 資源標識的注冊與管理
5．3．3 資源動態配置策略
5．4 剖分數據存儲模型及空時存儲調度協議
5．4．1 全球空間信息統一存儲模型
5．4．2 空時存儲調度協議
5．5 剖分存儲係統的運行與管理調度方法
5．5．1 剖分存儲組織模型的技術優勢分析
5．5．2 即插即用運行調度方法
5．5．3 虛擬全在綫調度方法
5．5．4 數據遷移調度方法
5．6 本章小結

第6章 空間信息剖分索引原理與方法
6．1 空間信息索引技術概述
6．1．1 什麼是空間信息索引？
6．1．2 空間信息索引的意義
6．1．3 空間信息索引常用方法
6．1．4 空間信息索引的主要技術問題
6．1．5 空間信息索引與空間數據編目的關係
6．2 空間信息剖分索引的數據對象
6．2．1 遙感影像數據
6．2．2 空間實體數據
6．2．3 其他空間數據
6．3 空間信息剖分索引的基本方法
6．3．1 基於樹的剖分信息索引方法
6．3．2 基於地理空間的剖分信息索引方法
6．3．3 基於金字塔的剖分信息索引方法
6．4 空間信息剖分索引模型
6．4．1 剖分索引模型架構
6．4．2 空間範圍剖分索引模型
6．4．3 存儲地址剖分索引模型
6．5 空間信息剖分檢索模型
6．5．1 剖分檢索模型架構
6．5．2 點檢索
6．5．3 區域檢索
6．5．4 拓撲檢索
6．5．5 專題網格檢索
6．6 空間信息剖分索引係統技術
6．6．1 剖分索引大錶設計
6．6．2 剖分索引檢索引擎設計
6．7 本章小結

第7章 空間信息剖分錶達原理與方法
7．1 空間對象錶達概述
7．1．1 什麼是空間對象錶達？
7．1．2 空間對象錶達的意義
7．1．3 空間對象錶達技術
7．1．4 空間對象錶達的關鍵問題
7．2 空間對象剖分錶達的基本原理
7．2．1 全球空間對象統一錶達原理
7．2．2 球麵平麵一體化錶達原理
7．2．3 多尺度一體化錶達原理
7．2．4 點麵二相性錶達原理
7．2．5 柵格矢量一體化錶達原理
7．2．6 影像可視化錶達原理
7．3 空間對象剖分錶達模型
7．3．1 剖分錶達模型構建的基本準則
7．3．2 剖分錶達模型的信息構成
7．3．3 影像結構化模型
7．3．4 空間對象結構化模型
7．3．5 剖分錶達模型的特點
7．3．6 空間對象剖分錶達實例
7．4 基於剖分錶達的影像地理信息係統
7．4．1 影像地理信息係統的必要性
7．4．2 影像空間對象數據模型
7．4．3 影像空間信息管理
7．4．4 影像空間信息展現
7．4．5 影像空間分析
7．4．6 影像剖分空間對象數據采集
7．5 本章小結

第8章 空間信息剖分計算原理與方法
8．1 空間圖像並行處理
8．1．1 空間圖像處理的目的
8．1．2 空間圖像處理的基本方法
8．1．3 空間圖像並行處理的意義
8．1．4 空間圖像並行處理的基本模式
8．2 影響空間圖像並行處理效率的因素
8．2．1 數據準備與管理
8．2．2 圖像分割粒度與計算資源調度
8．2．3 數據高效吞吐
8．2．4 像素位置和地域依賴問題
8．3 利用剖分架構進行並行計算的優勢
8．3．1 多源數據快速空間配準
8．3．2 多尺度自由粒度分割
8．3．3 剖分數據高效地理定位訪問
8．3．4 剖分數據地域依賴型處理的便利性
8．4 空間信息剖分計算的模型與方法
8．4．1 基於剖分的並行計算機製
8．4．2 剖分圖像模闆並行計算模型
8．4．3 基於剖分麵片大小的負載均衡控製
8．4．4 像素依賴型並行處理方法
8．5 空間信息剖分計算的係統技術
8．5．1 剖分並行處理係統架構
8．5．2 剖分並行處理係統應用方法
8．5．3 剖分並行處理係統程序結構
8．6 空間信息並行計算剖分支撐服務
8．6．1 像素工廠係統與剖分計算
8．6．2 GPU計算與剖分計算
8．6．3 網格計算與剖分計算
8．6．4 雲計算與剖分計算
8．7 本章小結

第9章 空間關係剖分分析原理與方法
9．1 地理空間關係
9．1．1 空間關係的概念
9．1．2 空間關係的主要分析模型與方法
9．2 地球剖分空間關係
9．2．1 地球剖分空間關係的概念
9．2．2 地球剖分空間關係的特殊性
9．3 地球剖分空間距離模型與量算方法
9．3．1 地球剖分空間距離的概念
9．3．2 地球剖分空間距離計算方法
9．3．3 距離量算效率與精度
9．4 地球剖分空間拓撲關係模型與分析方法
9．4．1 地球剖分空間拓撲關係的相關定義
9．4．2 地球剖分空間麵片包含關係計算
9．4．3 地球剖分空間麵片相鄰關係計算
9．4．4 地球剖分空間麵片相離關係計算
9．5 地球剖分空間方位關係模型與分析方法
9．5．1 麵片方位關係模型
9．5．2 麵片方嚮判定方法
9．5．3 麵片方位角計算方法
9．5．4 南北極麵片的方位關係判定
9．6 地球剖分架構下的空間分析原理與方法
9．6．1 空間緩衝區分析
9．6．2 空間疊置分析
9．6．3 最短路徑分析
9．6．4 空間場分析
9．7 本章小結

第10章 空間信息剖分組織應用係統設計
10．1 影像地理信息平颱係統
10．1．1 任務描述
10．1．2 工作原理
10．1．3 總體技術方案
10．1．4 小結
10．2 遙感影像規格景應用係統
10．2．1 係統任務
10．2．2 工作原理
10．2．3 總體技術方案
10．2．4 小結
10．3 空間信息全球無縫組織係統
10．3．1 係統任務
10．3．2 工作原理
10．3．3 總體技術方案
10．3．4 小結
10．4 空間信息地球剖分存儲係統
10．4．1 空間信息地球剖分存儲係統的任務描述
10．4．2 係統構建原理和設計思路
10．4．3 總體方案與係統架構
10．4．4 小結
10．5 空間信息剖分模闆計算係統
10．5．1 係統任務
10．5．2 工作原理
10．5．3 總體技術方案
10．5．4 小結
10．6 空間信息剖分服務係統
10．6．1 係統任務
10．6．2 工作原理
10．6．3 總體技術方案
10．6．4 小結
10．7 本章小結
參考文獻

前言/序言

　　隨著航空航天對地觀測技術的快速發展以及各種應用傳感器性能的普遍提升，地球空間信息資源日益豐富。高空間分辨率、高光譜分辨率和高時間分辨率的對地觀測數據被大量獲取與製備，數據量正在呈幾何階數增長，已經從GB級、TB級邁嚮PB級。如何有效組織這些爆炸式增長的海量地球空間信息，已成為地球信息科學領域廣受重視的課題。受當前信息組織機製、方法與技術的羈絆，空間數據組織體係存在組織框架不一緻、索引機製效率有限、對象模型不統一等問題，製約瞭地球空間信息的快速檢索、高效整閤和共享。
　　空間信息剖分組織，是以地球剖分理論為基礎，利用剖分麵片的優良空間特性，將空間信息按照區域位置屬性進行標識和組織，並建立空間信息與對應地球錶麵剖分麵片之間的映射關係，即用“剖分麵片球”來模擬真實地球，實現“糖葫蘆串”模式的地球空間信息高效編目、存儲與檢索，從而提高全球空間信息的多源整閤和綜閤管理能力。與傳統信息組織體係相比，空間信息剖分組織體係具有全球統一組織、空時記錄索引調度和球麵一平麵一體化錶達等優勢，將有效提高多源空間信息的檢索、調度和分發效率。本書是程承旗教授及其領導的科研團隊近10年研究工作的總結。程承旗教授擬定瞭全書的撰寫綱要，並負責各章節核心問題的凝練、梳理與終稿審定。各章節具體分工如下：王洪博士負責第1～3章，任伏虎博士負責第6～8章，濮國梁博士負責第5、10章，陳波博士負責第4、9章。北京大學航空航天信息工程研究所鄭承迅研究員、史繼軍研究員、鄧術軍博士、李怡達研究員及北京大學遙感與地理信息係統研究所博士研究生關麗、宋樹華、呂雪鋒、郭輝、陸楠、董芳、金安、楊宇博、辛海強、席福彪，碩士研究生譚亞平、張恩東、李大鵬、劉世雄、陳潤強、周玉柱、郭昕陽、周明亞、陳東等參與資料整理及部分內容的撰寫和插圖繪製，童曉衝博士參與全書的審校工作。另外，王洪博士、郭仕德教授、董誌強研究員負責全書的統稿與組織工作。
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