《地理国情监测理论与技术》是根据作者在遥感与地理信息系统理论与方法的研究积累和在地理国情监测领域的最新研究成果所撰写的，系统阐述地理国情监测的理论与技术。《地理国情监测理论与技术》分为10章，分别介绍地理国情监测的概念、基本内容，地理国情监测数据的获取、处理、组织与管理，地理国情空间分析与数据挖掘，地理国情监测结果的质量控制、发布与可视化以及地理国情监测的标准体系和相关应用等内容。
《地理国情监测理论与技术》可作为从事地理国情监测研究与应用的科技人员参考用书，也可作为地理国情监测专业的本科生、研究生的专业教材。
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目录
前言
第1章 概论 1
1.1 引言 1
1.2 地理国情监测的理解 2
1.2.1 学术界对地理国情监测的理解 2
1.2.2 测绘职能部门对地理国情监测的理解 3
1.2.3 本书对地理国情监测的理解 4
1.3 地理国情监测的内容和框架 5
1.3.1 国际上地理国情监测相关的内容 5
1.3.2 地理国情监测的领域与要素 7
1.3.3 地理国情监测的数据特点 10
1.3.4 地理国情监测系统的功能 11
1.3.5 地理国情监测技术 12
1.3.6 地理国情监测内容的框架 14
1.4 地理国情监测的特点 15
1.5 本章小结 16
参考文献 17
第2章 地理国情监测的数据获取 19
2.1 地理国情监测数据及其获取方法 19
2.1.1 地理国情监测数据类型和作用 19
2.1.2 地理国情监测数据获取的技术特点 23
2.1.3 地理国情监测数据获取的要求 24
2.1.4 地理国情监测数据获取方法分类 25
2.2 航天遥感地理国情监测数据获取技术 26
2.2.1 地理国情监测可用的高分影像资源及其适用范围 26
2.2.2 资源三号卫星与地理国情监测 29
2.2.3 航天卫星遥感在地理国情监测中的应用 31
2.3 航空遥感地理国情监测数据获取技术 32
2.3.1 数码航空摄影测量技术 32
2.3.2 机载LiDAR技术 34
2.4 低空无人遥感技术 37
2.4.1 低空无人遥感平台及其技术特点 37
2.4.2 低空无人遥感在地理国情监测中的应用 37
2.5 地面车载移动测量技术 39
2.5.1 车载移动测量系统 39
2.5.2 可量测实景影像产品 40
2.5.3 车载移动测量技术在地理国情监测中的应用 42
2.6 船载水上水下三维地形一体化测量技术 44
2.6.1 船载水上水下三维地形测量系统 44
2.6.2 船载水上水下三维地形测量在地理国情监测中的应用 46
2.7 众源式地理国情监测数据获取技术 47
2.7.1 众源模式及其技术特点 47
2.7.2 基于OSM的众源地理国情监测数据获取模式及其适用领域 48
2.8 本章小结 49
参考文献 49
第3章 地理国情监测遥感数据处理 51
3.1 特征提取与匹配 51
3.1.1 特征提取 51
3.1.2 特征匹配技术 57
3.2 遥感影像几何纠正 63
3.3 影像数据配准 65
3.3.1 影像间配准 66
3.3.2 矢量与影像配准 69
3.4 遥感影像分类 70
3.4.1 遥感影像分类概述 70
3.4.2 基于模糊拓扑支持向量机的遥感影像分类 72
3.4.3 遥感影像分类的决策树方法 81
3.5 遥感影像融合 85
3.5.1 多源影像数据融合概述 86
3.5.2 多源影像融合模型 86
3.5.3 多源影像数据融合的方法 88
3.6 地表参数反演 95
3.6.1 地表参数反演概述 95
3.6.2 地表参数反演技术流程 97
3.6.3 数据同化 98
3.6.4 地表参数反演实例 100
3.7 变化检测技术 101
3.7.1 变化检测技术进展 102
3.7.2 变化检测技术方案 104
3.7.3 影像间变化检测方法 106
3.8 本章小结 116
参考文献 116
第4章 地理国情监测数据组织与管理 122
4.1 地理国情监测数据特征 122
4.2 地理国情时空数据组织模型 123
4.2.1 时空数据结构化组织模型 124
4.2.2 移动对象数据组织模型和抽象时空类型数据模型 127
4.3 地理国情数据组织方法 129
4.3.1 基于地理网格的地理国情数据组织方法 129
4.3.2 面向对象的地理国情数据组织方法 132
4.4 地理国情数据集成建库 137
4.4.1 地理国情数据整合集成 137
4.4.2 地理国情数据建库 138
4.5 地理国情数据维护与更新 144
4.5.1 数据维护更新的原则 144
4.5.2 数据维护更新的内容 145
4.5.3 数据维护更新的步骤 145
4.5.4 数据维护更新方法 146
4.6 本章小结 155
参考文献 155
第5章 地理国情空间分析与数据挖掘 157
5.1 地理国情基本空间分析 157
5.1.1 缓冲区分析 157
5.1.2 叠加分析 158
5.1.3 网络分析 158
5.2 地理国情空间分布分析 159
5.2.1 地理国情点模式空间分析 159
5.2.2 地理国情面格局空间分析 163
5.3 地理国情数据相关性分析 171
5.3.1 空间多因素相关分析 171
5.3.2 空间回归模型 173
5.4 地理国情专题数据统计分析 176
5.4.1 主体功能区规划实施监测信息统计分析 176
5.4.2 城市发展变化监测信息统计分析 177
5.4.3 主题农业大宗产品优势产区监测信息统计分析 177
5.4.4 地理国情灾害监测信息统计分析 179
5.5 地理国情时空过程建模 179
5.5.1 空间马尔可夫链模型 180
5.5.2 元胞自动机模型 182
5.5.3 土地利用变化及其效应模型 184
5.6 地理国情空间数据挖掘 185
5.6.1 地理国情空间关联规则挖掘 185
5.6.2 地理国情空间聚类挖掘 187
5.6.3 地理国情空间分类挖掘 188
5.6.4 地理国情空间离群点挖掘 189
5.6.5 地理国情时空数据挖掘 190
5.7 本章小结 190
参考文献 191
第6章 地理国情变化检测的不确定性与质量检验 194
6.1 变化检测 194
6.2 变化检测的不确定性来源 196
6.2.1 影像获取阶段不确定性主要来源 196
6.2.2 遥感数据处理过程中引入的不确定性 197
6.2.3 遥感影像分析过程中引入的不确定性 197
6.3 变化检测中不确定性的传播 197
6.3.1 概率矢量 198
6.3.2 不确定性传播理论 198
6.4 变化检测的不确定性度量 200
6.4.1 分类中概率矢量相应的参数指标 200
6.4.2 变化检测中概率矩阵的参数指标 201
6.5 变化检测的质量检验方法 202
6.6 变化检测中的空间抽样 206
6.6.1 常用空间抽样模型 207
6.6.2 变化监测中的抽样 209
6.7 变化检测结果精度与影像配准误差的关系 212
6.7.1 影像差分法 213
6.7.2 实验结果 213
6.7.3 本节小结 216
6.8 本章小结 216
参考文献 216
第7章 地理国情可视化与发布 218
7.1 地理国情的可视化问题 218
7.1.1 地理国情可视化的概念 219
7.1.2 地理国情监测的可视化框架和内容 219
7.1.3 地理国情可视化的步骤 221
7.2 地理国情的基础可视化方法 222
7.2.1 地图表达方法 222
7.2.2 图像表示方法 223
7.2.3 统计图表方法 224
7.2.4 三维方法 224
7.2.5 虚拟现实与虚拟地理环境 227
7.3 地理国情变化检测的可视化 228
7.3.1 变化信息的表达 228
7.3.2 不同时相数据的对比显示技术 229
7.4 地理国情监测时空动态变化可视化 231
7.4.1 时序数据的动画可视化 231
7.4.2 地理国情时空数据综合可视化 231
7.5 地理国情数据分发概述 233
7.5.1 地理国情数据分发的特征 233
7.5.2 地理国情数据分发的主要内容 234
7.5.3 地理国情数据分发的对象 235
7.5.4 地理国情数据的分发模式 236
7.6 地理国情数据分发的关键技术 239
7.6.1 地理国情数据的聚合 239
7.6.2 地理国情信息推送 239
7.6.3 数字水印 241
7.6.4 云计算服务 242
7.7 地理国情数据的在线分发 242
7.7.1 地理国情数据在线分发的基本内容 243
7.7.2 地理国情数据在线分发系统框架 243
7.8 本章小结 247
参考文献 248
第8章 地理国情监测的标准规范 249
8.1 地理国情监测标准参考依据 249
8.1.1 国际相关标准 249
8.1.2 国内的相关标准 255
8.2 地理国情监测标准体系框架 257
8.2.1 地理国情监测标准的类别划分 257
8.2.2 地理国情监测标准体系的基本框架 265
8.2.3 与其他标准体系之间的关系 266
8.3 地理国情监测标准制定流程 268
8.3.1 标准的层级 268
8.3.2 标准的制定流程 269
8.3.3 地理国情监测标准制定实例 271
8.4 本章小结 272
参考文献 272
第9章 地理国情监测应用 273
9.1 大气环境监测 273
9.1.1 利用卫星监测空气污染 274
9.1.2 空气污染建模 276
9.2 水环境监测 278
9.2.1 香港水环境监测 280
9.2.2 湖北省水环境监测 282
9.2.3 东湖水质监测 285
9.3 城市热岛监测 292
9.3.1 遥感的城市生态与植被研究 293
9.3.2 城市热岛效应及其对社会经济的影响 296
9.4 城市形态监测 299
9.4.1 监测区概况 300
9.4.2 数据来源与研究方法 300
9.4.3 基于卫星影像的城市建成区提取 301
9.4.4 卫星影像预处理 302
9.4.5 卫星影像监督分类 308
9.4.6 武汉城市建成区提取 310
9.5 公共卫生监测 311
9.6 本章小结 316
参考文献 316
第10章 总结与展望 322
10.1 内容总结 322
10.2 发展展望 323
彩图
第1章 概 论
1.1 引 言
一个国家的发展应该建立在尊重自然规律、尊重科学的基础上。地理国情是空间化、可视化的国情（陈俊勇，2011），地理国情监测是我国于2010年年底提出的一项国家战略。地理国情监测的结果，将为国家的发展提供科学与可靠的依据。
国家明确要求测绘部门开展地理国情监测。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中提出，要强化地理等基础信息资源开发利用。《国务院关于加强测绘工作的意见》指出：“要积极开展基础地理信息变化监测和综合分析工作，及时提供地表覆盖、生态环境等方面的变化信息，为加强和改善宏观调控提供科学依据”。时任国务院副总理李克强于2010年12月在对全国测绘局长会议的批示中，要求“加强基础测绘和地理国情监测，着力开发利用地理信息资源”。国土资源部于2011年提出了“构建数字中国、监测地理国情、发展壮大产业、建设测绘强国”的总体战略思想，并明确提出要在全国范围内全面推进，并在相关省份进行试点。《人民日报》于2011年3月29日刊发了徐德明（2011）的署名文章《监测地理国情 服务科学发展》，指出监测地理国情是新时期经济社会发展对测绘工作的新需求、新要求，是测绘部门主动服务科学发展的重要职责和战略任务。中国科学院、中国工程院的6名院士于2011年3月联名向国务院提出了“关于做好地理国情监测的建议”，强调在国家综合国力不断增强的新形势下，加强地理国情调查与监测工作，全面掌握国情国力，这是推动我国经济社会科学、可持续发展的重大举措。
地理国情监测在省一级进行了试点研究。陕西省测绘地理信息局和浙江省测绘与地理信息局是国家测绘地理信息局的第一批地理国情监测试点单位。陕西省测绘地理信息局试点工作的监测成果主要包括：陕西省基本地理省情信息，陕西省十地市城市空间扩展变化，陕北煤田矿区地表沉降和塌陷、退田还林、造林治沙及沙漠湖红碱淖保护治理的现状，陕西境内秦岭北麓开发活动，陕西省尾矿库的地理空间分布等信息。浙江省测绘与地理信息局试点工作的监测成果主要包括：浙江省大陆海岸线动态监测、浙江省陆域面积动态监测、浙江省滩涂资源动态监测、浙江省湿地资源调查量测等。
除此之外，我国相关业务部门已开展了专项地理国情调查与监测工作，在与地理国情紧密相关的土地资源、环境、农情、森林和湿地、地震、水文、海洋、矿产资源、气象等领域分别开展了相应的专项
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