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目次
商品簡介
本書是極地考察30多年極地測繪成果的系統彙集，是測繪科學與技術在南北兩極特殊環境下的具體運用和發展的系統總結，是對信息化極地測繪理論和技術體系的系統梳理。本書是第一本系統介紹極地動力大地測量、極地遙感、極地地球物理、極地製圖與地理信息系統等內容的極地測繪遙感信息學教科書，主要內容包括：極地測繪基準、南極地球動力學、GPS在極區大氣環境中的應用、極地地球物理大地測量、極地冰雪遙感、極地冰蓋變化動態過程、極地海冰特徵參數與變化監測、南極地形和冰下地形測繪、極地數字製圖與極地地理信息系統等。本書內容豐富，通俗易懂，將理論知識與具體實踐相結合，既介紹極地測繪的理論與技術，又包含測繪技術在極地冰雪環境與全球變化研究中的應用。是面向測繪、海洋、地質、環境等多領域研究生的教材，也可供相關領域科研人員參考。
目次
目錄
第1章 概論 1
1.1 地球兩極 1
1.1.1 南極 1
1.1.2 北極 3
1.2 極地科學考察 5
1.3 中國極地測繪科學考察研究方向和內容 8
參考文獻 9
第2章 極地測繪基準 10
2.1 基於傳統大地測量技術的南極坐標系統 10
2.1.1 長城站坐標系統的建立 10
2.1.2 中山站坐標系統的建立 14
2.2 南極驗潮系統與高程基準 16
2.2.1 中山站驗潮站建設 16
2.2.2 長城站驗潮站建設 20
2.3 南極重力基準 23
2.3.1 長城站重力基準建立 24
2.3.2 拉斯曼丘陵重力基準建立 28
2.4 基於空間大地測量技術的南極參考框架 33
2.4.1 參考框架概述 34
2.4.2 參考框架的實現與可靠性 37
2.4.3 南極地區參考框架 40
參考文獻 43
第3章 南極地球動力學 45
3.1 南極大地構造與板塊運動 45
3.1.1 板塊構造學基礎 45
3.1.2 南極地質構造與板塊運動 46
3.2 南極GPS觀測活動與數據處理 49
3.2.1 南極GPS觀測活動 49
3.2.2 GPS數據處理 58
3.3 南極地殼運動監測 65
3.3.1 水平運動監測成果 66
3.3.2 利用GPS垂向速度分析GIA模型 74
參考文獻 82
第4章 GPS在極區大氣環境中的應用 85
4.1 基於GPS技術的極區電離層 85
4.1.1 概述 85
4.1.2 極區電離層基本特徵 91
4.1.3 極區電離層異常特徵 96
4.1.4 極區電離層監測及預報 108
4.2 極區GPS氣象學 116
4.2.1 概述 116
4.2.2 GPS氣象學基本原理 120
4.2.3 基於GPS技術的北極遙感大氣水汽研究 129
4.2.4 基於GPS技術的南極遙感大氣水汽研究 130
4.2.5 基於掩星事件反演極區對流層頂基本特徵 131
參考文獻 145
第5章 極地地球物理大地測量 151
5.1 極區地球形狀特徵與精細大地水準面 151
5.1.1 概述 151
5.1.2 主要測量儀器介紹 152
5.1.3 衛星重力 158
5.1.4 航空重力測量 160
5.1.5 地面重力測量 161
5.1.6 海洋重力測量 163
5.1.7 南極地球形狀與大地水準面精化 164
5.1.8 南極地區大地水準面精化 168
5.2 極區衛星重力應用 169
5.2.1 概述 169
5.2.2 重力衛星的發展 169
5.2.3 利用衛星時變重力場反演南極區域質量變化 174
5.3 南極航空重力測量 180
5.3.1 航空重力原理 180
5.3.2 模型中各項改正 181
5.3.3 濾波 182
5.3.4 平差及延拓 182
5.3.5 南極航空重力異常 183
5.4 南極海洋重力測量 185
5.4.1 引言 185
5.4.2 衛星測高反演重力異常的原理 185
5.4.3 船載重力與衛星測高聯合反演 188
5.4.4 南大洋海域重力異常 191
5.5 地震觀測在南極地球物理大地測量學中的應用 197
5.5.1 南極地震學發展現狀 197
5.5.2 南極地震研究前沿――冰凍圈地震學 204
參考文獻 205
第6章 極地冰雪遙感 210
6.1 極地光學遙感 210
6.1.1 遙感原理及相關衛星介紹 210
6.1.2 遙感影像預處理 217
6.1.3 極地光學遙感應用 220
6.2 極地微波遙感 227
6.2.1 輻射計 227
6.2.2 散射計 231
6.2.3 成像雷達 235
6.3 衛星高度計 237
6.3.1 衛星測高的發展過程 237
6.3.2 衛星測高的應用 239
6.3.3 衛星測高基本測量原理 242
參考文獻 243
第7章 極地冰雪變化動態過程 246
7.1 極地冰蓋地形 246
7.1.1 基於衛星測高的極區數字高程模型建立 246
7.1.2 基於光學立體的極區數字高程模型建立 252
7.1.3 基於雷達干涉測量的極區數字高程模型建立 255
7.2 極地冰蓋邊緣變化監測 261
7.2.1 海岸線 261
7.2.2 接地線 263
7.3 南極冰蓋冰流運動監測 266
7.3.1 冰流運動檢測方法 266
7.3.2 冰蓋冰流監測研究 275
7.4 南極冰蓋高程變化監測 284
7.4.1 波形重定算法 284
7.4.2 衛星測高監測南極冰蓋變化算法 285
7.4.3 基於ICESat的南極冰蓋變化 289
7.5 極地冰雪物質平衡 293
7.5.1 物質平衡概述 293
7.5.2 基於GRACE的物質平衡研究 294
7.6 冰下湖 298
7.6.1 冰下湖的成因及研究意義 298
7.6.2 冰下湖探測識別方法 299
7.6.3 冰下湖研究進展 301
參考文獻 302
第8章 極地海冰特徵參數與變化監測 307
8.1 海冰類型 307
8.2 海冰密集度 314
8.2.1 基於被動微波輻射計數據的海冰密集度估算方法 314
8.2.2 基於被動微波輻射計數據的海冰密集度估算方法精度分析 321
8.2.3 多源數據結合的海冰密集度估算 327
8.3 海冰範圍與海冰面積 328
8.3.1 基於光學數據的海冰範圍獲取 329
8.3.2 基於被動微波數據的海冰範圍提取 331
8.3.3 基於主動微波數據的海冰範圍提取 333
8.3.4 海冰範圍變化趨勢及其不確定性 336
8.4 海冰厚度 342
8.4.1 海冰厚度仰視聲呐探測技術 342
8.4.2 海冰厚度走航觀測技術 343
8.4.3 海冰厚度電磁感應探測技術 344
8.4.4 海冰厚度微波探測技術 344
8.4.5 海冰厚度衛星測高反演技術 345
8.4.6 基於衛星測高技術的北極海冰厚度時空變化 353
8.5 海冰溫度 356
8.5.1 分裂窗算法原理 358
8.5.2 大氣透過率估算 358
8.5.3 比輻射率獲取 359
8.5.4 大氣透過率溫度矯正 359
8.5.5 大氣透過率傳感器視角矯正 359
參考文獻 361
第9章 南極地形測繪 369
9.1 南極站區與冰面地形測繪 369
9.1.1 長城站站區地形測繪 369
9.1.2 中山站站區地形測繪 370
9.1.3 格羅夫山區地形圖測繪 370
9.1.4 Dome A地形測繪 372
9.1.5 泰山站區地形圖測繪 375
9.2 極地冰下地形測繪 376
9.2.1 冰川內部特徵監測方法 376
9.2.2 基於GPR的冰下地形測繪 380
9.2.3 GPR野外測量實例 389
9.3 極區海面地形與海底地形測繪 397
9.3.1 概述 397
9.3.2 回聲測深原理 398
9.3.3 多波束測深 400
9.3.4 機載激光測深 404
9.3.5 基於水下機器人的水下地形測量 407
9.3.6 測線佈設 409
9.3.7 測深精度 411
9.3.8 水位改正 413
9.3.9 測量數據質量與管理 419
9.3.10 海底地形成圖 420
參考文獻 423
第10章 極地數字製圖 425
10.1 極地地圖投影 425
10.1.1 高斯?克呂格投影 425
10.1.2 通用橫軸墨卡托投影 427
10.1.3 墨卡托投影 428
10.1.4 通用極球面投影 429
10.1.5 蘭伯特正形等角圓錐投影 430
10.1.6 廣義等差分緯線多圓錐投影 431
10.2 極地地圖編制 432
10.2.1 地圖編輯設計一般過程 432
10.2.2 地圖製圖工藝流程 437
10.2.3 地圖製圖與出版一體化技術 438
10.2.4 小比例尺南北極地圖編制 440
10.2.5 重點考察區域大中比例尺系列地圖編制 443
10.2.6 《南北極地圖集》編制 445
10.2.7 南北極環境綜合考察標準底圖發佈系統 447
10.3 極地遙感製圖 450
10.3.1 極地遙感製圖設計 450
10.3.2 極地遙感正射影像圖 452
10.3.3 極地遙感專題影像地圖 453
10.4 南極地名 458
10.4.1 南極考察與南極地名 458
10.4.2 南極地名的命名 461
10.4.3 中國命名的南極地名 463
參考文獻 464
第11章 極地地理信息系統 466
11.1 極地地理信息系統概述 466
11.2 中國極地考察管理信息系統 466
11.2.1 概述 466
11.2.2 系統整體構架 467
11.2.3 地理信息管理 469
11.2.4 極地考察管理信息 470
11.3 雪龍在線網絡信息平臺 471
11.3.1 系統架構與技術流程 471
11.3.2 功能模塊 475
11.3.3 海冰影像更新 476
11.4 “掌上兩極”移動信息平臺 478
11.4.1 系統設計 479
11.4.2 客戶端設計與實現 480
11.4.3 服務器端設計與實現 481
11.5 信息應用服務 484
11.6 基於GIS的極地戰略 485
11.6.1 考察站選址 485
11.6.2 極地戰略態勢可視化分析 491
參考文獻 496
第1章 概論 1
1.1 地球兩極 1
1.1.1 南極 1
1.1.2 北極 3
1.2 極地科學考察 5
1.3 中國極地測繪科學考察研究方向和內容 8
參考文獻 9
第2章 極地測繪基準 10
2.1 基於傳統大地測量技術的南極坐標系統 10
2.1.1 長城站坐標系統的建立 10
2.1.2 中山站坐標系統的建立 14
2.2 南極驗潮系統與高程基準 16
2.2.1 中山站驗潮站建設 16
2.2.2 長城站驗潮站建設 20
2.3 南極重力基準 23
2.3.1 長城站重力基準建立 24
2.3.2 拉斯曼丘陵重力基準建立 28
2.4 基於空間大地測量技術的南極參考框架 33
2.4.1 參考框架概述 34
2.4.2 參考框架的實現與可靠性 37
2.4.3 南極地區參考框架 40
參考文獻 43
第3章 南極地球動力學 45
3.1 南極大地構造與板塊運動 45
3.1.1 板塊構造學基礎 45
3.1.2 南極地質構造與板塊運動 46
3.2 南極GPS觀測活動與數據處理 49
3.2.1 南極GPS觀測活動 49
3.2.2 GPS數據處理 58
3.3 南極地殼運動監測 65
3.3.1 水平運動監測成果 66
3.3.2 利用GPS垂向速度分析GIA模型 74
參考文獻 82
第4章 GPS在極區大氣環境中的應用 85
4.1 基於GPS技術的極區電離層 85
4.1.1 概述 85
4.1.2 極區電離層基本特徵 91
4.1.3 極區電離層異常特徵 96
4.1.4 極區電離層監測及預報 108
4.2 極區GPS氣象學 116
4.2.1 概述 116
4.2.2 GPS氣象學基本原理 120
4.2.3 基於GPS技術的北極遙感大氣水汽研究 129
4.2.4 基於GPS技術的南極遙感大氣水汽研究 130
4.2.5 基於掩星事件反演極區對流層頂基本特徵 131
參考文獻 145
第5章 極地地球物理大地測量 151
5.1 極區地球形狀特徵與精細大地水準面 151
5.1.1 概述 151
5.1.2 主要測量儀器介紹 152
5.1.3 衛星重力 158
5.1.4 航空重力測量 160
5.1.5 地面重力測量 161
5.1.6 海洋重力測量 163
5.1.7 南極地球形狀與大地水準面精化 164
5.1.8 南極地區大地水準面精化 168
5.2 極區衛星重力應用 169
5.2.1 概述 169
5.2.2 重力衛星的發展 169
5.2.3 利用衛星時變重力場反演南極區域質量變化 174
5.3 南極航空重力測量 180
5.3.1 航空重力原理 180
5.3.2 模型中各項改正 181
5.3.3 濾波 182
5.3.4 平差及延拓 182
5.3.5 南極航空重力異常 183
5.4 南極海洋重力測量 185
5.4.1 引言 185
5.4.2 衛星測高反演重力異常的原理 185
5.4.3 船載重力與衛星測高聯合反演 188
5.4.4 南大洋海域重力異常 191
5.5 地震觀測在南極地球物理大地測量學中的應用 197
5.5.1 南極地震學發展現狀 197
5.5.2 南極地震研究前沿――冰凍圈地震學 204
參考文獻 205
第6章 極地冰雪遙感 210
6.1 極地光學遙感 210
6.1.1 遙感原理及相關衛星介紹 210
6.1.2 遙感影像預處理 217
6.1.3 極地光學遙感應用 220
6.2 極地微波遙感 227
6.2.1 輻射計 227
6.2.2 散射計 231
6.2.3 成像雷達 235
6.3 衛星高度計 237
6.3.1 衛星測高的發展過程 237
6.3.2 衛星測高的應用 239
6.3.3 衛星測高基本測量原理 242
參考文獻 243
第7章 極地冰雪變化動態過程 246
7.1 極地冰蓋地形 246
7.1.1 基於衛星測高的極區數字高程模型建立 246
7.1.2 基於光學立體的極區數字高程模型建立 252
7.1.3 基於雷達干涉測量的極區數字高程模型建立 255
7.2 極地冰蓋邊緣變化監測 261
7.2.1 海岸線 261
7.2.2 接地線 263
7.3 南極冰蓋冰流運動監測 266
7.3.1 冰流運動檢測方法 266
7.3.2 冰蓋冰流監測研究 275
7.4 南極冰蓋高程變化監測 284
7.4.1 波形重定算法 284
7.4.2 衛星測高監測南極冰蓋變化算法 285
7.4.3 基於ICESat的南極冰蓋變化 289
7.5 極地冰雪物質平衡 293
7.5.1 物質平衡概述 293
7.5.2 基於GRACE的物質平衡研究 294
7.6 冰下湖 298
7.6.1 冰下湖的成因及研究意義 298
7.6.2 冰下湖探測識別方法 299
7.6.3 冰下湖研究進展 301
參考文獻 302
第8章 極地海冰特徵參數與變化監測 307
8.1 海冰類型 307
8.2 海冰密集度 314
8.2.1 基於被動微波輻射計數據的海冰密集度估算方法 314
8.2.2 基於被動微波輻射計數據的海冰密集度估算方法精度分析 321
8.2.3 多源數據結合的海冰密集度估算 327
8.3 海冰範圍與海冰面積 328
8.3.1 基於光學數據的海冰範圍獲取 329
8.3.2 基於被動微波數據的海冰範圍提取 331
8.3.3 基於主動微波數據的海冰範圍提取 333
8.3.4 海冰範圍變化趨勢及其不確定性 336
8.4 海冰厚度 342
8.4.1 海冰厚度仰視聲呐探測技術 342
8.4.2 海冰厚度走航觀測技術 343
8.4.3 海冰厚度電磁感應探測技術 344
8.4.4 海冰厚度微波探測技術 344
8.4.5 海冰厚度衛星測高反演技術 345
8.4.6 基於衛星測高技術的北極海冰厚度時空變化 353
8.5 海冰溫度 356
8.5.1 分裂窗算法原理 358
8.5.2 大氣透過率估算 358
8.5.3 比輻射率獲取 359
8.5.4 大氣透過率溫度矯正 359
8.5.5 大氣透過率傳感器視角矯正 359
參考文獻 361
第9章 南極地形測繪 369
9.1 南極站區與冰面地形測繪 369
9.1.1 長城站站區地形測繪 369
9.1.2 中山站站區地形測繪 370
9.1.3 格羅夫山區地形圖測繪 370
9.1.4 Dome A地形測繪 372
9.1.5 泰山站區地形圖測繪 375
9.2 極地冰下地形測繪 376
9.2.1 冰川內部特徵監測方法 376
9.2.2 基於GPR的冰下地形測繪 380
9.2.3 GPR野外測量實例 389
9.3 極區海面地形與海底地形測繪 397
9.3.1 概述 397
9.3.2 回聲測深原理 398
9.3.3 多波束測深 400
9.3.4 機載激光測深 404
9.3.5 基於水下機器人的水下地形測量 407
9.3.6 測線佈設 409
9.3.7 測深精度 411
9.3.8 水位改正 413
9.3.9 測量數據質量與管理 419
9.3.10 海底地形成圖 420
參考文獻 423
第10章 極地數字製圖 425
10.1 極地地圖投影 425
10.1.1 高斯?克呂格投影 425
10.1.2 通用橫軸墨卡托投影 427
10.1.3 墨卡托投影 428
10.1.4 通用極球面投影 429
10.1.5 蘭伯特正形等角圓錐投影 430
10.1.6 廣義等差分緯線多圓錐投影 431
10.2 極地地圖編制 432
10.2.1 地圖編輯設計一般過程 432
10.2.2 地圖製圖工藝流程 437
10.2.3 地圖製圖與出版一體化技術 438
10.2.4 小比例尺南北極地圖編制 440
10.2.5 重點考察區域大中比例尺系列地圖編制 443
10.2.6 《南北極地圖集》編制 445
10.2.7 南北極環境綜合考察標準底圖發佈系統 447
10.3 極地遙感製圖 450
10.3.1 極地遙感製圖設計 450
10.3.2 極地遙感正射影像圖 452
10.3.3 極地遙感專題影像地圖 453
10.4 南極地名 458
10.4.1 南極考察與南極地名 458
10.4.2 南極地名的命名 461
10.4.3 中國命名的南極地名 463
參考文獻 464
第11章 極地地理信息系統 466
11.1 極地地理信息系統概述 466
11.2 中國極地考察管理信息系統 466
11.2.1 概述 466
11.2.2 系統整體構架 467
11.2.3 地理信息管理 469
11.2.4 極地考察管理信息 470
11.3 雪龍在線網絡信息平臺 471
11.3.1 系統架構與技術流程 471
11.3.2 功能模塊 475
11.3.3 海冰影像更新 476
11.4 “掌上兩極”移動信息平臺 478
11.4.1 系統設計 479
11.4.2 客戶端設計與實現 480
11.4.3 服務器端設計與實現 481
11.5 信息應用服務 484
11.6 基於GIS的極地戰略 485
11.6.1 考察站選址 485
11.6.2 極地戰略態勢可視化分析 491
參考文獻 496
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