地學(xué)空間信息建模與可視化簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

地學(xué)空間信息的建模與可視化有助于幫助用戶(hù)直觀(guān)地了解地學(xué)信息空間分布，是進(jìn)行空間信息輔助決策的重要手段。本書(shū)系統闡述了地學(xué)領(lǐng)域大規模地形、水面及河流、真三維層狀地質(zhì)體和規則體三維場(chǎng)、地球物理勘探數據、天氣雷達數據以及地理多維屬性信息建模和可視化的理論和方法。本書(shū)作者在地學(xué)空間信息可視化領(lǐng)域從事過(guò)十多年研究工作，本書(shū)內容是作者近些年來(lái)主持國家自然科學(xué)基金、國家科技重大專(zhuān)項、國家深部探測專(zhuān)項、科技部科技支撐項目等多個(gè)國家及企業(yè)項目的研究成果，抓住了地學(xué)空間信息建模與可視化的難點(diǎn)和要點(diǎn)，具有很好的前瞻性和實(shí)用性。本書(shū)適用于地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、氣象學(xué)、地理信息系統及其他與地學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的教學(xué)參考書(shū)，也可作為地學(xué)領(lǐng)域相關(guān)研究人員的參考書(shū)。

芮小平，1975年生，博士（后），中國科學(xué)院大學(xué)副教授，碩士研究生導師，美國威斯康星大學(xué)（麥迪遜）訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者。主要從事地理信息系統理論與應用方面的研究，研究方向包括空間信息可視化、基于GIS的應急決策方法、路徑優(yōu)化與資源分配問(wèn)題等?，F為《地理與地理信息科學(xué)》雜志編委，中國系統仿真協(xié)會(huì )會(huì )員，中國科學(xué)院大學(xué)《地理信息系統》校級優(yōu)秀課程主講教師，國內外各種GIS相關(guān)主流雜志的審稿專(zhuān)家。近幾年，先后主持了國家自然科學(xué)基金項目“多維空間信息可視化方法研究”、國家科技重大專(zhuān)項油氣專(zhuān)項專(zhuān)題“煤層氣地面集輸地理信息系統研究”和水專(zhuān)項專(zhuān)題“三峽庫區流域水污染防治三維可視化平臺系統研制”、國家科技支撐計劃專(zhuān)題“餐廚垃圾智能收運與調度方法研究”、國家深部探測專(zhuān)項專(zhuān)題“深部探測數據網(wǎng)絡(luò )三維可視化系統”和北京市重大專(zhuān)項課題“房山張坊地區巖溶發(fā)育機理研究”等14項國家縱向項目和5項橫向科研項目；參與了國家973項目專(zhuān)題“GIS支持的人類(lèi)活動(dòng)條件下區域地下水系統響應”和中國科學(xué)院重大戰略性先導專(zhuān)項課題“煤田自燃中的碳排放”等8項。2008年獲得國家測繪科技進(jìn)步二等獎（排名第6）。已發(fā)表論文80余篇（其中被國際論文三大檢索機構檢收錄的論文達30余篇），編寫(xiě)GIS開(kāi)發(fā)相關(guān)教材1部。獲得軟件著(zhù)作權12項和國家發(fā)明專(zhuān)利2項（排名第二）。    于雪濤，1984年生，博士，石家莊鐵道大學(xué)講師。主要是從事地理信息系統的開(kāi)發(fā)與應用研究，研究方向包括GIS在氣象學(xué)中的應用、交通地理信息系統等。近兩年主持了河北省自然科學(xué)基金1項，河北省社會(huì )科學(xué)基金1項。目前已發(fā)表論文10余篇（其中被SCI或EI檢索論文4篇），參與編寫(xiě)GIS開(kāi)發(fā)相關(guān)教材1部。

第1章 引言 1
1．1 可視化技術(shù)的產(chǎn)生 3
1．2 數據可視化 4
1．3 信息可視化 9
1．4 地理空間信息的可視化 14
1．5 本書(shū)主要內容及其框架 16
參考文獻 17
第2章 空間數據的處理 19
2．1 多重二次曲面函數插值法 21
2．1．1 多重二次曲面函數插值法的數學(xué)原理 22
2．1．2 多重二次曲面函數插值的數值求解過(guò)程 22
2．1．3 多重二次曲面函數插值的實(shí)現方法 23
2．2 基于超曲面樣條函數的真三維數據插值法 23
2．2．1 曲面樣條函數簡(jiǎn)介 24
2．2．2 超曲面樣條函數原理 25
2．2．3 超曲面樣條函數插值算法的實(shí)例驗證 26
2．3 本章小結 28
參考文獻 28
第3章 大規模地形可視化 31
3．1 地形可視化研究現狀 33
3．1．1 基于分形技術(shù)的地形可視化 33
3．1．2 基于真實(shí)地形數據的地形可視化 34
3．2 一種基于Perlin噪聲函數的地形生成方法 37
3．2．1 Perlin噪聲函數簡(jiǎn)介 37
3．2．2 二維Perlin噪聲函數的構造 38
3．2．3 具有多層細節的地形生成方法 39
3．2．4 用Perlin噪聲函數繪制地形的實(shí)例 40
3．3 基于Morton碼的地形簡(jiǎn)化方法 40
3．3．1 Morton碼的基本概念 40
3．3．2 基于Morton碼的地形簡(jiǎn)化算法 41
3．3．3 用Morton碼進(jìn)行地形簡(jiǎn)化的應用實(shí)例 42
3．3．4 基于Morton碼的地形簡(jiǎn)化算法優(yōu)缺點(diǎn)討論 43
3．4 基于不完全四叉樹(shù)的LOD方法 43
3．4．1 實(shí)時(shí)連續LOD的特征 44
3．4．2 基于不完全四叉樹(shù)LOD技術(shù)的基本原理 45
3．4．3 四叉樹(shù)節點(diǎn)的快速訪(fǎng)問(wèn) 49
3．4．4 基于不完全四叉樹(shù)LOD技術(shù)的研究實(shí)例 52
3．4．5 算法討論 54
3．5 一種改進(jìn)的ROAM算法 54
3．5．1 ROAM算法簡(jiǎn)介 54
3．5．2 改進(jìn)的ROAM算法 56
3．5．3 應用實(shí)例 59
3．5．4 算法討論 60
3．6 基于球面索引的三維地形可視化 61
3．6．1 連續球面地形LOD算法――Spherical ROAM 61
3．6．2 海量地形分頁(yè)渲染技術(shù) 64
3．7 在地形上的疊加數據 66
3．7．1 在DEM上疊加紋理圖像 66
3．7．2 在DEM上疊加矢量數據 67
3．7．3 數據疊加的應用實(shí)例 69
3．8 在地形上疊加三維模型 70
3．9 本章小結 71
參考文獻 71
第4章 水面的可視化 75
4．1 基于中心差分法的理想水面可視化 77
4．1．1 三維水體模擬研究簡(jiǎn)介 77
4．1．2 方法原理 78
4．1．3 應用實(shí)例 82
4．2 流動(dòng)河流的三維可視化算法 84
4．2．1 河道邊界的提取 84
4．2．2 基于速度場(chǎng)的自適應河流模擬 86
4．3 本章小結 94
參考文獻 95
第5章 真三維空間信息可視化 97
5．1 真三維可視化的國內外研究現狀 99
5．1．1 基于面模型的構模 100
5．1．2 基于體模型的構模 101
5．1．3 混合建模 104
5．2 基于VRML的三維地質(zhì)體可視化方法 105
5．2．1 原始數據的組織 105
5．2．2 地質(zhì)體三維可視化的實(shí)現過(guò)程 106
5．2．3 在VRML環(huán)境下實(shí)現地質(zhì)體三維可視化 107
5．2．4 應用實(shí)例及結論 108
5．3 基于三棱柱的層狀體可視化 108
5．3．1 數據處理與體元描述 109
5．3．2 切割點(diǎn)的求解 110
5．3．3 三棱柱的剖分 110
5．3．4 應用實(shí)例 112
5．4 基于切片法的規則體可視化 114
5．4．1 用切片法實(shí)現規則體體視化的基本原理 114
5．4．2 用切片法實(shí)現規則體體視化的過(guò)程 115
5．5 基于八叉樹(shù)結構的數據簡(jiǎn)化技術(shù) 116
5．5．1 八叉樹(shù)結構的定義 117
5．5．2 八叉樹(shù)節點(diǎn)的快速訪(fǎng)問(wèn) 118
5．5．3 八叉樹(shù)的優(yōu)點(diǎn) 119
5．6 基于小波的三維數據可視化 120
5．6．1 小波變換及其基本概念 120
5．6．2 多分辨分析與Mallat算法 122
5．6．3 三維小波及其在三維數據可視化中的應用 126
5．7 本章小結 129
參考文獻 129
第6章 地球物理勘探數據可視化 133
6．1 CSAMT電法數據三維可視化 135
6．1．1 CSAMT數據格式與組織 135
6．1．2 CSAMT數據的插值方法 137
6．1．3 構建CSAMT場(chǎng)數據與虛擬切片滑動(dòng)控制器 138
6．1．4 測線(xiàn)模型的實(shí)例 139
6．2 SGY地震數據三維可視化算法 141
6．2．1 讀取地震勘探數據 143
6．2．2 建立紋理 143
6．2．3 紋理空間映射 144
6．3 重磁數據的三維可視化 145
6．3．1 讀取重力（磁法）勘探數據 146
6．3．2 建立頂點(diǎn)緩存 146
6．3．3 計算索引緩存 147
6．3．4 進(jìn)行空間變換 147
6．3．5 頂點(diǎn)著(zhù)色 148
6．4 綜合地球物理資料索引結構的快速建立 149
6．4．1 綜合地球物理資料空間索引的分割方法 149
6．4．2 綜合地球物理資料數據結構的遞歸生成 150
6．4．3 快速空間查詢(xún)算法 153
6．4．4 快速異常范圍值空間定位算法 154
6．4．5 查詢(xún)結果的快速排序算法 154
6．4．6 地球物理資料的添加與刪除算法 155
參考文獻 156
第7章 天氣雷達數據可視化 157
7．1 天氣雷達簡(jiǎn)介 159
7．2 713型天氣雷達數據可視化 159
7．2．1 數據及格式說(shuō)明 159
7．2．2 數據的判讀 160
7．2．3 數據的顯示 160
7．2．4 結論 163
7．3 新一代天氣雷達數據可視化 163
7．3．1 雷達基數據的可視化 164
7．3．2 雷達導出產(chǎn)品的可視化 170
參考文獻 176
第8章 多維信息可視化 179
8．1 多維信息可視化研究綜述 181
8．1．1 多維信息可視化技術(shù)的分類(lèi) 181
8．1．2 空間多維信息可視化技術(shù)研究現狀 182
8．2 基于SOM的多維信息可視化 186
8．2．1 SOM基本原理 186
8．2．2 SOM的訓練算法 187
8．2．3 SOM的質(zhì)量評估 188
8．2．4 原型矢量的初始化方法 189
8．2．5 矢量投影 189
8．2．6 用SOM實(shí)現多維信息可視化 190
8．2．7 SOM的多維信息可視化的應用實(shí)例 194
8．3 基于彈性網(wǎng)絡(luò )圖的多維信息可視化 197
8．3．1 彈性網(wǎng)絡(luò )圖 197
8．3．2 自適應彈性網(wǎng)絡(luò )圖 200
8．3．3 彈性網(wǎng)的自動(dòng)學(xué)習過(guò)程 201
8．3．4 構建彈性網(wǎng)絡(luò )圖 202
8．3．5 用彈性網(wǎng)絡(luò )圖實(shí)現多維信息可視化 203
8．3．6 彈性網(wǎng)絡(luò )圖可視化的應用實(shí)例 203
8．4 流形學(xué)習的空間高維數據降維研究 207
8．4．1 流形學(xué)習算法介紹 207
8．4．2 等距映射 207
8．4．3 局部線(xiàn)性嵌入 209
8．5 LLE-SOFM耦合模型的多維數據可視化算法 210
8．5．1 方法原理 210
8．5．2 LLE-SOFM的應用實(shí)例 213
8．6 基于空間自相關(guān)的支持向量機空間聚類(lèi) 214
8．6．1 方法原理簡(jiǎn)介 215
8．6．2 基于Moran的樣本集選擇 216
8．7 本章小結 217
參考文獻 217
第9章 可視化空間信息挖掘 221
9．1 數據挖掘理論簡(jiǎn)介 223
9．2 可視化數據挖掘技術(shù) 224
9．2．1 Keim提出的分類(lèi)體系 224
9．2．2 Card提出的分類(lèi)體系 226
9．3 可視化技術(shù)在空間信息挖掘中的應用 227
9．4 本章小結 229
參考文獻 229
附錄A Oracle Spatial的空間數據組織方案 231
附錄B 基于A(yíng)rcSDE C API函數的客戶(hù)端設計方法 241
附錄C 三維場(chǎng)景交互性設計 249