地球科学中的MATLAB应用（第3版） [MATLAB Recipes for Earth Sciences （Third Edition）] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] Martin H.Trauth 著，宋久旭，党博，田亚娟 等 译

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• MATLAB
• 地球科学
• 地球物理
• 地质学
• 环境科学
• 数据分析
• 科学计算
• 数值模拟
• 地球信息系统
• 地球建模

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118100907

版次：1

商品编码：11752077

包装：平装

外文名称：MATLAB Recipes for Earth Sciences （Third Edition）

开本：16开

出版时间：2015-07-01

用纸：胶版纸

页数：246

正文语种：中文

编辑推荐

　　《地球科学中的MATLAB应用（第3版）》包含了解决典型地球科学问题的MATLAB脚本或M文件，如采样统计、时域分析、地质统计学、图像处理等，同时也描述了几个精心挑选的先进数据分析技术，如非线性时域分析、自适应滤波、bootstrapping（步步为营）算法和地形分析方法。
　　《地球科学中的MATLAB应用（第3版）》主要内容包括样本和总体的基本概念、针对地球科学家的MATLAB应用环境、单变量和双变量统计学基础知识、时域分析和信号处理、空间数据与图像分析处理、多变量统计学、方位数据统计学。

内容简介

　　MATLAB在地球科学中应用广泛，例如遥感图像处理、建立和处理数字高程模型以及时间序列分析等。
　　《地球科学中的MATLAB应用（第3版）》介绍了地球科学中利用MATLAB分析数据的方法，如单变量统计学、双变量统计学、多变量统计学、时间序列分析、信号处理、空间数据分析、方向数据分析以及图像处理等。修订后的第3版中共10章，与之前的版本相比，多数章节的内容都有大量扩充，例如在用MATLAB中的函数演示一些方法之前，第3版会循序渐进地讨论所有方法。第3版的新章节有：数据存储与处理、数据结构与结构分类、基于生成的M文件重新绘制图形、M文件的发布、分布拟合、非线性分析与加权回归分析、分层沉积物的颜色强度断面和显微镜图像的粒度分析。书中用大量的例程演示了如何使用MATLAB处理地球科学中的数据集。

作者简介

　　Martin H.Trauth，1963年出生于德国莱茵兰／普法尔兹州兰道市，在卡尔斯鲁厄大学期间主修地球物理学和地质学，于1995年在基尔大学取得博士学位，之后成为波茨坦大学终身讲师。在2003年获得特许任教资格之后。Martin H.Trauth成为该校编外讲师。自1990年以来，他致力于研究东非和南美历史气候变化的各个方面，其目标是理解热带在冰川时期的结束中起到的作用，气候变化与人类进化之间的关系，以及气候异常对安第斯山脉中部地块运动的影响。这些研究中都要用到基于MATLAB的数值方法和统计学方法，如时间序列分析、古气候时间序列信号处理、湖泊平衡模型、生物扰动的随机模型以及层状沉积物图像处理。Martin H.Trauth已经在波茨坦大学和其他一些欧洲的大学从事地球科学数据分析课程的教学工作10余年。

目录

第1章 地球科学中的数据分析
1.1 引言
1.2 数据采集
1.3 数据类型
1.4 数据分析方法
参考文献

第2章 MATLAB软件
2.1 地球科学中的MATLAB
2.2 MATLAB软件基础知识
2.3 MATLAB语法
2.4 MATLAB数据存储与处理
2.5 MATLAB数据结构与结构分类
2.6 MATLAB脚本与函数
2.7 基本可视化工具
2.8 基于生成的M文件重新绘制图形
2.9 M文件的发布
参考文献

第3章 单变量统计学
3.1 引言
3.2 经验分布
3.3 经验分布示例
3.4 理论分布
3.5 理论分布示例
3.6 t检验
3.7 F检验
3.8 X2检验
3.9 分布拟合
参考文献

第4章 双变量统计学
4.1 引言
4.2 皮尔逊相关系数
4.3 经典线性回归分析与预测
4.4 残差分析
4.5 回归系数自举法估计
4.6 回归系数刀切法估计
4.7 交叉检验
4.8 压轴回归分析
4.9 曲线回归分析
4.10 非线性分析与加权回归分析
参考文献

第5章 时间序列分析
5.1 引言
5.2 信号的生成
5.3 自谱分析与互谱分析
5.4 自谱分析与互谱分析示例
5.5 插值与非均匀数据分析
5.6 时变功率谱
5.7 Lomb-Scargle功率谱
5.8 小波功率谱
5.9 非线性时间序列分析
参考文献

第6章 信号处理
6.1 引言
6.2 信号的生成
6.3 线性时不变系统
6.4 卷积与滤波
6.5 数据序列滤波函数的对比
6.6 递归与非递归滤波器
6.7 脉冲响应
6.8 频率响应
6.9 滤波器的设计
6.10 自适应滤波
参考文献

第7章 空间数据
7.1 空间数据的类型
7.2 GSHHS海岸线数据集
7.3 二分网格全球地形数据集ETOPO
7.4 30弧秒数字高程数据集GTOPO
7.5 航天飞机雷达地形测绘任务
7.6 背景网格化与等高线化
7.7 网格化示例
7.8 方法与潜在假象的比较
7.9 点分布统计学
7.10 数字高程模型分析
7.11 地质统计学与克里金法
参考文献

第8章 图像处理
8.1 引言
8.2 数据存储
8.3 图像的输入、处理和输出
8.4 卫星图像的输入、处理和输出
8.5 卫星图像的地理坐标参考系统
8.6 屏幕图像数字化
8.7 分层沉积物的颜色强度断面
8.8 显微镜图像的粒度分析
8.9 显微镜图像中的炭屑量化
参考文献

第9章 多变量统计学
9.1 引言
9.2 主要成分分析法
9.3 独立成分分析法
9.4 聚类分析法
参考文献

第10章 方向数据统计学
10.1 引言
10.2 图形表示
10.3 经验分布
10.4 理论分布
10.5 方向数据的随机性检验
10.6 平均方向的有效性检验
10.7 两组方向之间的差异性检验
参考文献

前言/序言

地球科学中的MATLAB应用（第3版） 本书简介 《地球科学中的MATLAB应用（第3版）》是一本旨在赋能地球科学家利用MATLAB强大的计算和可视化能力，以更高效、更深入的方式分析和理解地球科学数据的实践指南。本书并非对具体地球科学领域知识的详尽介绍，而是聚焦于如何运用MATLAB这个通用且强大的工程和科学计算平台，解决地球科学研究中普遍存在的计算难题、数据处理挑战以及模型构建需求。本书的核心在于提供一套系统、实用的“工具箱”和“工作流程”，帮助读者将MATLAB转化为解决地球科学问题的利器。 本书第三版在继承前两版成功经验的基础上，紧跟MATLAB和地球科学领域发展的最新动态，更新了代码示例、引入了新的工具箱和函数，并对某些章节进行了重写和拓展，以反映当前地球科学研究的前沿方法和技术。其目标是为从初学者到有经验的用户提供一个全面、可操作的资源，使他们能够独立地应用MATLAB来处理和解释他们的地球科学数据。 本书内容概览： 第一部分：MATLAB基础与地球科学数据处理 本部分旨在为读者打下坚实的MATLAB基础，并重点介绍在地球科学数据处理中常用的基础技巧。 MATLAB入门与基本操作： 介绍MATLAB的集成开发环境（IDE）界面、变量、数据类型、基本运算符、控制流语句（if-else, for, while）、函数定义与调用等。这一部分将通过简化的地球科学相关示例，让读者快速熟悉MATLAB的语法和编程范式。例如，如何读取简单的文本数据文件，进行基本的算术运算，以及创建简单的向量和矩阵。 数据导入与导出： 地球科学数据来源多样，格式各异。本章将详细介绍如何使用MATLAB读取不同格式的数据文件，包括但不限于CSV、TXT、ASC（ASCII Gridded XYZ）、NetCDF、HDF5，以及专业的地理空间数据格式（如Shapefile、GeoTIFF等，通过特定的工具箱实现）。同时，也将讲解如何将处理后的数据导出为各种常用格式，方便与其它软件进行交互。对于大型和复杂的数据集，还将讨论高效的数据加载和存储策略。 数据预处理与清洗： 真实的地学数据往往包含噪声、缺失值、异常值以及格式不一致等问题。本章将提供一套系统的方法来处理这些挑战，包括： 缺失值处理： 识别、插值（线性、样条、多项式等）和删除缺失值的方法。 异常值检测与处理： 利用统计方法（如Z-score、MAD）和可视化手段识别异常点，并学习如何根据具体情况进行移除或修正。 数据平滑与滤波： 应用移动平均、Savitzky-Golay滤波器等技术去除噪声，提高数据质量。 单位转换与标准化： 确保数据的一致性和可比性。 基本数据可视化： 地球科学的直观性至关重要。本章将介绍MATLAB强大的绘图功能，重点讲解绘制各种二维和三维图形，以及如何定制图形以清晰地传达科学信息。 二维图表： 线图、散点图、柱状图、饼图、直方图、等高线图等，并学习如何添加图例、坐标轴标签、标题、网格线，以及调整线条样式、颜色和标记。 三维图表： 表面图、网格图、散点图、等值面图等，展示数据的空间分布和变化趋势。 地理空间可视化（基础）： 介绍如何绘制地理坐标下的散点、线条和多边形，为后续的地理信息系统（GIS）应用奠定基础。 图形的导出： 将绘制的图形导出为各种格式（如EPS、TIFF、PNG、JPEG），以用于报告和出版物。 第二部分：地球科学中的核心计算与建模方法 本部分将深入探讨地球科学研究中经常遇到的计算问题，并提供相应的MATLAB解决方案。 数值分析与数学运算： 许多地球科学现象的描述离不开数学模型，而这些模型的求解往往需要数值方法。 线性代数： 矩阵运算、方程组求解（高斯消元法、LU分解、SVD等），在很多地球物理反演、数据拟合问题中至关重要。 微积分与积分： 数值微分（有限差分法）、数值积分（梯形法则、辛普森法则、高斯积分）等，用于计算变化率、累积量。 插值与外插： 学习不同插值方法（线性、最近邻、双线性、双三次、样条）在地球科学数据空间填充和网格化中的应用。 统计分析基础： 描述性统计（均值、方差、标准差、中位数）、推断性统计（t检验、ANOVA）、相关性分析（Pearson、Spearman）、回归分析（线性回归、多项式回归）等，用于数据探索和模型验证。 信号处理与滤波： 地球科学领域广泛涉及时间序列和空间序列数据的处理，如地震波、重力、磁力、遥感影像等。 傅里叶变换（FFT）： 分析信号的频率成分，用于去除周期性噪声、识别震相。 滤波器设计与应用： 低通、高通、带通滤波器，Butterworth、Chebyshev等经典滤波器设计，用于数据去噪和特征提取。 卷积与相关： 在地震勘探、模式识别等领域有广泛应用。 优化算法与模型拟合： 许多地球科学问题可以归结为找到最佳的模型参数以拟合观测数据。 最小二乘法： 线性最小二乘、非线性最小二乘，用于参数估计和模型拟合。 梯度下降法及其变种： 处理复杂目标函数和约束条件下的优化问题。 全局优化算法： 如遗传算法、模拟退火算法，用于解决非凸优化问题，避免陷入局部最优。 数据建模与模拟： 建立数学模型来描述地球系统的物理、化学、生物过程，并利用MATLAB进行模拟。 微分方程求解： 常微分方程（ODE）求解器（如`ode45`）和偏微分方程（PDE）工具箱的应用，用于模拟各种动力学过程。 基于代理的模型（Surrogate Models）： 在计算成本高昂的模拟中，利用代理模型加速计算。 地理空间数据处理与分析（进阶）： 随着GIS和遥感技术的发展，处理地理空间数据成为地球科学研究的重点。 MATLAB的Geographic Data Science工具箱： 介绍如何利用该工具箱进行坐标转换、地图投影、空间插值、缓冲区分析、叠置分析等。 栅格数据处理： 遥感影像、数字高程模型（DEM）等栅格数据的读取、处理、分析（如地形分析、影像增强、分类）。 矢量数据处理： Shapefile、GeoJSON等矢量数据的读取、编辑、空间查询和空间分析。 地理信息系统（GIS）概念与MATLAB实现： 介绍投影系统、坐标系、空间参照等基本概念，并演示如何在MATLAB中实现相关的空间分析。 第三部分：特定地球科学领域的MATLAB应用实例 本部分将通过一系列具有代表性的地球科学应用案例，将前面介绍的MATLAB技术融会贯通，展示其解决实际问题的强大能力。这些案例将涵盖地球科学的多个分支，使读者能够理解MATLAB的通用性和适用性。 地震学： 地震波形数据处理与分析：读取地震仪记录，去除仪器响应，地震相识别，地震事件定位。 地震波传播模拟（简化）。 利用MATLAB进行地震数据可视化，如地震图显示、地震震中分布图。 地球物理学： 重力、磁力数据处理与异常分析。 大地电测深（MT）和地震勘探数据的反演（基于简化的模型）。 地热数据可视化与分析。 水文学与水资源管理： 降雨、径流、水位等时间序列数据分析。 流域水文模型（简易模型）的构建与模拟。 地下水流模拟（基于简化的偏微分方程）。 空间水文参数的插值与制图。 地质学与遥感： 遥感影像（如Landsat, Sentinel）的预处理、大气校正（简易方法）、地物分类。 利用DEM进行地形分析，如坡度、坡向、汇流分析。 地质图的数字化与空间分析。 气候学与环境科学： 气象、气候时间序列数据分析与趋势识别。 气候模型输出数据的可视化与后处理。 污染物扩散模型（简易模型）的模拟。 利用MATLAB进行空间数据分析，如污染源的空间分布、环境敏感性评价。 本书的特色： 实践导向： 本书强调动手实践，提供大量可运行的MATLAB代码示例，读者可以下载、修改并应用于自己的研究。 循序渐进： 从MATLAB基础知识入手，逐步深入到复杂的地球科学应用，适合不同水平的学习者。 综合性： 涵盖了地球科学中常用的数据处理、数值计算、模型构建和可视化技术，为读者提供一个全面的MATLAB应用框架。 最新技术： 第三版更新了MATLAB的新功能和新的工具箱，反映了当前地球科学研究的前沿方法。 解决实际问题： 本书的目标是帮助读者将MATLAB转化为解决其具体研究问题的强大工具，提高研究效率和深度。 目标读者： 本书适用于在地球科学领域从事研究、教学和工程应用的各类人员，包括但不限于： 在校学生： 地质学、地球物理学、环境科学、地理学、大气科学、海洋学、水文学等专业的本科生、硕士生和博士生。 科研人员： 大学、研究机构的地球科学家，希望利用MATLAB提升数据分析和模型研究能力。 工程师与技术人员： 在石油、矿产、环境监测、水利等行业工作的专业人士，需要处理和分析大量的地球科学数据。 有一定编程基础，希望将MATLAB应用于地球科学领域的其他学科背景的研究者。 通过阅读和实践本书的内容，读者将能够熟练运用MATLAB处理各类地球科学数据，构建和求解地球科学模型，并以清晰、直观的方式展示研究成果，从而在各自的领域取得更大的成就。本书将成为您探索地球奥秘、解决科学难题的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

一本让人眼前一亮的著作，即便你不是MATLAB的深度用户，也会被它严谨的科学态度和清晰的逻辑所吸引。它不仅仅是枯燥的代码堆砌，更像是打开了一扇通往地球科学新视角的门。当我翻开这本书，首先映入眼帘的是那些精心设计的范例，它们来源于真实的地学问题，从地质构造的模拟到气候模型的分析，再到地震数据的处理，每一个环节都力求还原现实场景。作者在讲解MATLAB函数和算法时，总是会穿插解释其背后的地球科学原理，这种融合让我这种跨学科背景的读者也能快速跟上节奏，并且深刻理解到MATLAB在这个领域中的强大潜力。而且，它并非简单地罗列工具，而是侧重于如何运用这些工具去解决实际问题，指导读者如何思考、如何构建模型，以及如何解释结果。书中的插图和图表质量极高，直观地展示了数据可视化和分析的成果，让原本可能抽象的概念变得具体可感。即便是初学者，也能通过跟随书中的步骤，一步步搭建起自己的分析框架，这种循序渐进的设计，大大降低了学习门槛。我特别喜欢其中关于数据预处理的部分，作者细致地讲解了如何处理缺失值、异常值以及如何进行数据转换，这些都是科学研究中不可或缺的关键步骤。这本书给我最大的启发在于，它让我认识到，MATLAB不仅仅是一个计算工具，更是一个能够加速科学发现、深化科学理解的强大伙伴。

评分☆☆☆☆☆

对于那些渴望在地球科学领域运用现代计算工具的学者而言，《MATLAB应用（第3版）》无疑是一本具有里程碑意义的著作。我曾几何时也为寻找能够有效地将MATLAB的强大功能与地球科学的复杂问题相结合的资源而苦恼。这本书的出现，如同一股清流，瞬间解决了我的燃眉之急。它并非简单地堆砌MATLAB的语法和函数，而是深入到地球科学的各个分支，从构造地质学到环境科学，再到海洋学，都提供了详实且富有洞察力的应用案例。书中对算法的讲解，不仅清晰明了，而且紧密结合了地学数据的特点，这一点尤为难得。我尤其欣赏作者对于数值模拟和可视化技术的阐述，他通过生动的例子，将抽象的数学模型转化为直观的图形，让复杂的地球过程得以清晰呈现。这本书还非常注重理论与实践的结合，它鼓励读者动手去实践，去探索，去解决实际问题。我发现，通过学习书中的方法，我能够更有效地处理海量地学数据，并且能够从中提取出更有价值的信息。对于那些希望提升自己数据分析和建模能力的地球科学家来说，这本书绝对是必读之作。它不仅仅是一本工具书，更是一本启发思想、拓展视野的指南。

评分☆☆☆☆☆

这是一次令人惊喜的阅读体验，简直是为像我这样的地球科学爱好者量身打造的宝藏。我一直对使用编程工具来探索地球奥秘充满兴趣，但苦于找不到一本既能深入讲解MATLAB，又能紧密结合实际地学应用的教程。这本书恰恰填补了这一空白。它的结构设计得非常巧妙，每个章节都围绕一个具体的地球科学主题展开，例如板块构造、火山活动、水文循环等等，然后深入浅出地介绍如何利用MATLAB来处理和分析相关数据。我尤其赞赏作者对于代码风格的强调，他不仅提供了可以直接运行的代码，还解释了每行代码的意义，以及为什么要这样写。这对于培养良好的编程习惯至关重要。而且，书中引入的许多高级技巧，比如并行计算和图形用户界面（GUI）的构建，让我看到了将MATLAB应用提升到新高度的可能性。我尝试着按照书中的指导，修改了一些例子，并将其应用于我自己的研究数据中，结果令人振奋，效率比我以往的手动处理方式有了质的飞跃。这本书并没有停留在基础知识的层面，而是鼓励读者进行更深入的探索和创新。它像一位经验丰富的导师，不仅教你“怎么做”，更教你“为什么这样做”，以及“还可以怎么做”。对于希望将MATLAB应用到地球科学研究中的学生和研究人员来说，这本书绝对是不可或缺的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这样一位在地球科学领域摸索多年的研究者来说，简直是如获至宝。我一直相信，科技的进步能够极大地推动我们对地球的理解，而MATLAB无疑是实现这一目标的重要工具之一。然而，找到一本能够真正将MATLAB的强大功能与地球科学的实际应用完美结合的著作，并非易事。而《MATLAB应用（第3版）》恰恰做到了这一点。它所涵盖的领域之广、内容之深，令人印象深刻。从宏观的全球构造模拟，到微观的矿物晶体结构分析，书中都提供了精彩的案例和详细的步骤。我特别欣赏作者在介绍MATLAB函数时，所表现出的对地球科学问题的深刻理解。他不是孤立地讲解函数，而是将其融入到解决实际问题的过程中，让我们能够直观地感受到MATLAB在地球科学研究中的价值。书中对于数据可视化部分的讲解更是让我眼前一亮，通过精美的图表，能够将复杂的地学数据转化为易于理解的信息，这对于科学交流和成果展示至关重要。我尝试着运用书中介绍的一些高级技术，来处理我正在进行的研究项目中的数据，结果让我非常满意。这本书不仅是一本技术手册，更是一本能够激发研究灵感、提升研究效率的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，在快速发展的科学界，掌握一门强大的计算工具对于深化研究、拓宽视野至关重要。而《MATLAB应用（第3版）》这本书，恰恰满足了我这样的需求。它不仅仅是关于MATLAB的教程，更是关于如何利用MATLAB来解决地球科学中的核心问题。从我拿到这本书的那一刻起，我就被它严谨的结构和丰富的内涵所吸引。书中的每一个章节都仿佛是在带领我进行一场精彩的科学探险，从地质勘探数据的处理，到气候变化模型的构建，再到资源评估的数学方法，都得到了详尽的阐释。作者在讲解MATLAB代码时，总是能够巧妙地将其与相关的地球科学概念联系起来，让我能够更深刻地理解每一个步骤的科学意义。我尤其喜欢书中关于数据可视化和报告生成的章节，它们教会我如何将复杂的分析结果以最清晰、最直观的方式呈现出来，这对于学术交流至关重要。而且，书中提供的许多实用技巧和最佳实践，都极大地提高了我的工作效率。这本书不愧是地球科学领域的一本经典之作，它不仅为我提供了解决实际问题的工具，更重要的是，它启发了我对地球科学研究的新思路和新方法。

评分☆☆☆☆☆

这次评价 仅评物流 快而可靠 书的读后感以后再增加

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也是一般般啦

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给宝贝看的 据说还可以吧 还没怎么学我猜

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借十一充充电吧 应该是本好书 还没来得及看

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内容不错，快递没有封塑，封面有轻微磨损，看起来有点旧旧的

评分☆☆☆☆☆

图书不错，语言通俗易懂

评分☆☆☆☆☆

质量不错，非常喜欢！就是拿到后有点意外，这么薄的书啊?

评分☆☆☆☆☆

图书不错，语言通俗易懂

评分☆☆☆☆☆

图书不错，语言通俗易懂