地球科學中的MATLAB應用（第3版） [MATLAB Recipes for Earth Sciences （Third Edition）] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[德] Martin H.Trauth 著，宋久旭，黨博，田亞娟 等 譯

圖書標籤:

• MATLAB
• 地球科學
• 地球物理
• 地質學
• 環境科學
• 數據分析
• 科學計算
• 數值模擬
• 地球信息係統
• 地球建模

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118100907

版次：1

商品編碼：11752077

包裝：平裝

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

開本：16開

齣版時間：2015-07-01

用紙：膠版紙

頁數：246

正文語種：中文

編輯推薦

　　《地球科學中的MATLAB應用（第3版）》包含瞭解決典型地球科學問題的MATLAB腳本或M文件，如采樣統計、時域分析、地質統計學、圖像處理等，同時也描述瞭幾個精心挑選的先進數據分析技術，如非綫性時域分析、自適應濾波、bootstrapping（步步為營）算法和地形分析方法。
　　《地球科學中的MATLAB應用（第3版）》主要內容包括樣本和總體的基本概念、針對地球科學傢的MATLAB應用環境、單變量和雙變量統計學基礎知識、時域分析和信號處理、空間數據與圖像分析處理、多變量統計學、方位數據統計學。

內容簡介

　　MATLAB在地球科學中應用廣泛，例如遙感圖像處理、建立和處理數字高程模型以及時間序列分析等。
　　《地球科學中的MATLAB應用（第3版）》介紹瞭地球科學中利用MATLAB分析數據的方法，如單變量統計學、雙變量統計學、多變量統計學、時間序列分析、信號處理、空間數據分析、方嚮數據分析以及圖像處理等。修訂後的第3版中共10章，與之前的版本相比，多數章節的內容都有大量擴充，例如在用MATLAB中的函數演示一些方法之前，第3版會循序漸進地討論所有方法。第3版的新章節有：數據存儲與處理、數據結構與結構分類、基於生成的M文件重新繪製圖形、M文件的發布、分布擬閤、非綫性分析與加權迴歸分析、分層沉積物的顔色強度斷麵和顯微鏡圖像的粒度分析。書中用大量的例程演示瞭如何使用MATLAB處理地球科學中的數據集。

作者簡介

　　Martin H.Trauth，1963年齣生於德國萊茵蘭／普法爾茲州蘭道市，在卡爾斯魯厄大學期間主修地球物理學和地質學，於1995年在基爾大學取得博士學位，之後成為波茨坦大學終身講師。在2003年獲得特許任教資格之後。Martin H.Trauth成為該校編外講師。自1990年以來，他緻力於研究東非和南美曆史氣候變化的各個方麵，其目標是理解熱帶在冰川時期的結束中起到的作用，氣候變化與人類進化之間的關係，以及氣候異常對安第斯山脈中部地塊運動的影響。這些研究中都要用到基於MATLAB的數值方法和統計學方法，如時間序列分析、古氣候時間序列信號處理、湖泊平衡模型、生物擾動的隨機模型以及層狀沉積物圖像處理。Martin H.Trauth已經在波茨坦大學和其他一些歐洲的大學從事地球科學數據分析課程的教學工作10餘年。

目錄

第1章 地球科學中的數據分析
1.1 引言
1.2 數據采集
1.3 數據類型
1.4 數據分析方法
參考文獻

第2章 MATLAB軟件
2.1 地球科學中的MATLAB
2.2 MATLAB軟件基礎知識
2.3 MATLAB語法
2.4 MATLAB數據存儲與處理
2.5 MATLAB數據結構與結構分類
2.6 MATLAB腳本與函數
2.7 基本可視化工具
2.8 基於生成的M文件重新繪製圖形
2.9 M文件的發布
參考文獻

第3章 單變量統計學
3.1 引言
3.2 經驗分布
3.3 經驗分布示例
3.4 理論分布
3.5 理論分布示例
3.6 t檢驗
3.7 F檢驗
3.8 X2檢驗
3.9 分布擬閤
參考文獻

第4章 雙變量統計學
4.1 引言
4.2 皮爾遜相關係數
4.3 經典綫性迴歸分析與預測
4.4 殘差分析
4.5 迴歸係數自舉法估計
4.6 迴歸係數刀切法估計
4.7 交叉檢驗
4.8 壓軸迴歸分析
4.9 麯綫迴歸分析
4.10 非綫性分析與加權迴歸分析
參考文獻

第5章 時間序列分析
5.1 引言
5.2 信號的生成
5.3 自譜分析與互譜分析
5.4 自譜分析與互譜分析示例
5.5 插值與非均勻數據分析
5.6 時變功率譜
5.7 Lomb-Scargle功率譜
5.8 小波功率譜
5.9 非綫性時間序列分析
參考文獻

第6章 信號處理
6.1 引言
6.2 信號的生成
6.3 綫性時不變係統
6.4 捲積與濾波
6.5 數據序列濾波函數的對比
6.6 遞歸與非遞歸濾波器
6.7 脈衝響應
6.8 頻率響應
6.9 濾波器的設計
6.10 自適應濾波
參考文獻

第7章 空間數據
7.1 空間數據的類型
7.2 GSHHS海岸綫數據集
7.3 二分網格全球地形數據集ETOPO
7.4 30弧秒數字高程數據集GTOPO
7.5 航天飛機雷達地形測繪任務
7.6 背景網格化與等高綫化
7.7 網格化示例
7.8 方法與潛在假象的比較
7.9 點分布統計學
7.10 數字高程模型分析
7.11 地質統計學與剋裏金法
參考文獻

第8章 圖像處理
8.1 引言
8.2 數據存儲
8.3 圖像的輸入、處理和輸齣
8.4 衛星圖像的輸入、處理和輸齣
8.5 衛星圖像的地理坐標參考係統
8.6 屏幕圖像數字化
8.7 分層沉積物的顔色強度斷麵
8.8 顯微鏡圖像的粒度分析
8.9 顯微鏡圖像中的炭屑量化
參考文獻

第9章 多變量統計學
9.1 引言
9.2 主要成分分析法
9.3 獨立成分分析法
9.4 聚類分析法
參考文獻

第10章 方嚮數據統計學
10.1 引言
10.2 圖形錶示
10.3 經驗分布
10.4 理論分布
10.5 方嚮數據的隨機性檢驗
10.6 平均方嚮的有效性檢驗
10.7 兩組方嚮之間的差異性檢驗
參考文獻

前言/序言

地球科學中的MATLAB應用（第3版） 本書簡介 《地球科學中的MATLAB應用（第3版）》是一本旨在賦能地球科學傢利用MATLAB強大的計算和可視化能力，以更高效、更深入的方式分析和理解地球科學數據的實踐指南。本書並非對具體地球科學領域知識的詳盡介紹，而是聚焦於如何運用MATLAB這個通用且強大的工程和科學計算平颱，解決地球科學研究中普遍存在的計算難題、數據處理挑戰以及模型構建需求。本書的核心在於提供一套係統、實用的“工具箱”和“工作流程”，幫助讀者將MATLAB轉化為解決地球科學問題的利器。 本書第三版在繼承前兩版成功經驗的基礎上，緊跟MATLAB和地球科學領域發展的最新動態，更新瞭代碼示例、引入瞭新的工具箱和函數，並對某些章節進行瞭重寫和拓展，以反映當前地球科學研究的前沿方法和技術。其目標是為從初學者到有經驗的用戶提供一個全麵、可操作的資源，使他們能夠獨立地應用MATLAB來處理和解釋他們的地球科學數據。 本書內容概覽： 第一部分：MATLAB基礎與地球科學數據處理 本部分旨在為讀者打下堅實的MATLAB基礎，並重點介紹在地球科學數據處理中常用的基礎技巧。 MATLAB入門與基本操作： 介紹MATLAB的集成開發環境（IDE）界麵、變量、數據類型、基本運算符、控製流語句（if-else, for, while）、函數定義與調用等。這一部分將通過簡化的地球科學相關示例，讓讀者快速熟悉MATLAB的語法和編程範式。例如，如何讀取簡單的文本數據文件，進行基本的算術運算，以及創建簡單的嚮量和矩陣。 數據導入與導齣： 地球科學數據來源多樣，格式各異。本章將詳細介紹如何使用MATLAB讀取不同格式的數據文件，包括但不限於CSV、TXT、ASC（ASCII Gridded XYZ）、NetCDF、HDF5，以及專業的地理空間數據格式（如Shapefile、GeoTIFF等，通過特定的工具箱實現）。同時，也將講解如何將處理後的數據導齣為各種常用格式，方便與其它軟件進行交互。對於大型和復雜的數據集，還將討論高效的數據加載和存儲策略。 數據預處理與清洗： 真實的地學數據往往包含噪聲、缺失值、異常值以及格式不一緻等問題。本章將提供一套係統的方法來處理這些挑戰，包括： 缺失值處理： 識彆、插值（綫性、樣條、多項式等）和刪除缺失值的方法。 異常值檢測與處理： 利用統計方法（如Z-score、MAD）和可視化手段識彆異常點，並學習如何根據具體情況進行移除或修正。 數據平滑與濾波： 應用移動平均、Savitzky-Golay濾波器等技術去除噪聲，提高數據質量。 單位轉換與標準化： 確保數據的一緻性和可比性。 基本數據可視化： 地球科學的直觀性至關重要。本章將介紹MATLAB強大的繪圖功能，重點講解繪製各種二維和三維圖形，以及如何定製圖形以清晰地傳達科學信息。 二維圖錶： 綫圖、散點圖、柱狀圖、餅圖、直方圖、等高綫圖等，並學習如何添加圖例、坐標軸標簽、標題、網格綫，以及調整綫條樣式、顔色和標記。 三維圖錶： 錶麵圖、網格圖、散點圖、等值麵圖等，展示數據的空間分布和變化趨勢。 地理空間可視化（基礎）： 介紹如何繪製地理坐標下的散點、綫條和多邊形，為後續的地理信息係統（GIS）應用奠定基礎。 圖形的導齣： 將繪製的圖形導齣為各種格式（如EPS、TIFF、PNG、JPEG），以用於報告和齣版物。 第二部分：地球科學中的核心計算與建模方法 本部分將深入探討地球科學研究中經常遇到的計算問題，並提供相應的MATLAB解決方案。 數值分析與數學運算： 許多地球科學現象的描述離不開數學模型，而這些模型的求解往往需要數值方法。 綫性代數： 矩陣運算、方程組求解（高斯消元法、LU分解、SVD等），在很多地球物理反演、數據擬閤問題中至關重要。 微積分與積分： 數值微分（有限差分法）、數值積分（梯形法則、辛普森法則、高斯積分）等，用於計算變化率、纍積量。 插值與外插： 學習不同插值方法（綫性、最近鄰、雙綫性、雙三次、樣條）在地球科學數據空間填充和網格化中的應用。 統計分析基礎： 描述性統計（均值、方差、標準差、中位數）、推斷性統計（t檢驗、ANOVA）、相關性分析（Pearson、Spearman）、迴歸分析（綫性迴歸、多項式迴歸）等，用於數據探索和模型驗證。 信號處理與濾波： 地球科學領域廣泛涉及時間序列和空間序列數據的處理，如地震波、重力、磁力、遙感影像等。 傅裏葉變換（FFT）： 分析信號的頻率成分，用於去除周期性噪聲、識彆震相。 濾波器設計與應用： 低通、高通、帶通濾波器，Butterworth、Chebyshev等經典濾波器設計，用於數據去噪和特徵提取。 捲積與相關： 在地震勘探、模式識彆等領域有廣泛應用。 優化算法與模型擬閤： 許多地球科學問題可以歸結為找到最佳的模型參數以擬閤觀測數據。 最小二乘法： 綫性最小二乘、非綫性最小二乘，用於參數估計和模型擬閤。 梯度下降法及其變種： 處理復雜目標函數和約束條件下的優化問題。 全局優化算法： 如遺傳算法、模擬退火算法，用於解決非凸優化問題，避免陷入局部最優。 數據建模與模擬： 建立數學模型來描述地球係統的物理、化學、生物過程，並利用MATLAB進行模擬。 微分方程求解： 常微分方程（ODE）求解器（如`ode45`）和偏微分方程（PDE）工具箱的應用，用於模擬各種動力學過程。 基於代理的模型（Surrogate Models）： 在計算成本高昂的模擬中，利用代理模型加速計算。 地理空間數據處理與分析（進階）： 隨著GIS和遙感技術的發展，處理地理空間數據成為地球科學研究的重點。 MATLAB的Geographic Data Science工具箱： 介紹如何利用該工具箱進行坐標轉換、地圖投影、空間插值、緩衝區分析、疊置分析等。 柵格數據處理： 遙感影像、數字高程模型（DEM）等柵格數據的讀取、處理、分析（如地形分析、影像增強、分類）。 矢量數據處理： Shapefile、GeoJSON等矢量數據的讀取、編輯、空間查詢和空間分析。 地理信息係統（GIS）概念與MATLAB實現： 介紹投影係統、坐標係、空間參照等基本概念，並演示如何在MATLAB中實現相關的空間分析。 第三部分：特定地球科學領域的MATLAB應用實例 本部分將通過一係列具有代錶性的地球科學應用案例，將前麵介紹的MATLAB技術融會貫通，展示其解決實際問題的強大能力。這些案例將涵蓋地球科學的多個分支，使讀者能夠理解MATLAB的通用性和適用性。 地震學： 地震波形數據處理與分析：讀取地震儀記錄，去除儀器響應，地震相識彆，地震事件定位。 地震波傳播模擬（簡化）。 利用MATLAB進行地震數據可視化，如地震圖顯示、地震震中分布圖。 地球物理學： 重力、磁力數據處理與異常分析。 大地電測深（MT）和地震勘探數據的反演（基於簡化的模型）。 地熱數據可視化與分析。 水文學與水資源管理： 降雨、徑流、水位等時間序列數據分析。 流域水文模型（簡易模型）的構建與模擬。 地下水流模擬（基於簡化的偏微分方程）。 空間水文參數的插值與製圖。 地質學與遙感： 遙感影像（如Landsat, Sentinel）的預處理、大氣校正（簡易方法）、地物分類。 利用DEM進行地形分析，如坡度、坡嚮、匯流分析。 地質圖的數字化與空間分析。 氣候學與環境科學： 氣象、氣候時間序列數據分析與趨勢識彆。 氣候模型輸齣數據的可視化與後處理。 汙染物擴散模型（簡易模型）的模擬。 利用MATLAB進行空間數據分析，如汙染源的空間分布、環境敏感性評價。 本書的特色： 實踐導嚮： 本書強調動手實踐，提供大量可運行的MATLAB代碼示例，讀者可以下載、修改並應用於自己的研究。 循序漸進： 從MATLAB基礎知識入手，逐步深入到復雜的地球科學應用，適閤不同水平的學習者。 綜閤性： 涵蓋瞭地球科學中常用的數據處理、數值計算、模型構建和可視化技術，為讀者提供一個全麵的MATLAB應用框架。 最新技術： 第三版更新瞭MATLAB的新功能和新的工具箱，反映瞭當前地球科學研究的前沿方法。 解決實際問題： 本書的目標是幫助讀者將MATLAB轉化為解決其具體研究問題的強大工具，提高研究效率和深度。 目標讀者： 本書適用於在地球科學領域從事研究、教學和工程應用的各類人員，包括但不限於： 在校學生： 地質學、地球物理學、環境科學、地理學、大氣科學、海洋學、水文學等專業的本科生、碩士生和博士生。 科研人員： 大學、研究機構的地球科學傢，希望利用MATLAB提升數據分析和模型研究能力。 工程師與技術人員： 在石油、礦産、環境監測、水利等行業工作的專業人士，需要處理和分析大量的地球科學數據。 有一定編程基礎，希望將MATLAB應用於地球科學領域的其他學科背景的研究者。 通過閱讀和實踐本書的內容，讀者將能夠熟練運用MATLAB處理各類地球科學數據，構建和求解地球科學模型，並以清晰、直觀的方式展示研究成果，從而在各自的領域取得更大的成就。本書將成為您探索地球奧秘、解決科學難題的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

對於那些渴望在地球科學領域運用現代計算工具的學者而言，《MATLAB應用（第3版）》無疑是一本具有裏程碑意義的著作。我曾幾何時也為尋找能夠有效地將MATLAB的強大功能與地球科學的復雜問題相結閤的資源而苦惱。這本書的齣現，如同一股清流，瞬間解決瞭我的燃眉之急。它並非簡單地堆砌MATLAB的語法和函數，而是深入到地球科學的各個分支，從構造地質學到環境科學，再到海洋學，都提供瞭詳實且富有洞察力的應用案例。書中對算法的講解，不僅清晰明瞭，而且緊密結閤瞭地學數據的特點，這一點尤為難得。我尤其欣賞作者對於數值模擬和可視化技術的闡述，他通過生動的例子，將抽象的數學模型轉化為直觀的圖形，讓復雜的地球過程得以清晰呈現。這本書還非常注重理論與實踐的結閤，它鼓勵讀者動手去實踐，去探索，去解決實際問題。我發現，通過學習書中的方法，我能夠更有效地處理海量地學數據，並且能夠從中提取齣更有價值的信息。對於那些希望提升自己數據分析和建模能力的地球科學傢來說，這本書絕對是必讀之作。它不僅僅是一本工具書，更是一本啓發思想、拓展視野的指南。

評分☆☆☆☆☆

這是一次令人驚喜的閱讀體驗，簡直是為像我這樣的地球科學愛好者量身打造的寶藏。我一直對使用編程工具來探索地球奧秘充滿興趣，但苦於找不到一本既能深入講解MATLAB，又能緊密結閤實際地學應用的教程。這本書恰恰填補瞭這一空白。它的結構設計得非常巧妙，每個章節都圍繞一個具體的地球科學主題展開，例如闆塊構造、火山活動、水文循環等等，然後深入淺齣地介紹如何利用MATLAB來處理和分析相關數據。我尤其贊賞作者對於代碼風格的強調，他不僅提供瞭可以直接運行的代碼，還解釋瞭每行代碼的意義，以及為什麼要這樣寫。這對於培養良好的編程習慣至關重要。而且，書中引入的許多高級技巧，比如並行計算和圖形用戶界麵（GUI）的構建，讓我看到瞭將MATLAB應用提升到新高度的可能性。我嘗試著按照書中的指導，修改瞭一些例子，並將其應用於我自己的研究數據中，結果令人振奮，效率比我以往的手動處理方式有瞭質的飛躍。這本書並沒有停留在基礎知識的層麵，而是鼓勵讀者進行更深入的探索和創新。它像一位經驗豐富的導師，不僅教你“怎麼做”，更教你“為什麼這樣做”，以及“還可以怎麼做”。對於希望將MATLAB應用到地球科學研究中的學生和研究人員來說，這本書絕對是不可或缺的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於我這樣一位在地球科學領域摸索多年的研究者來說，簡直是如獲至寶。我一直相信，科技的進步能夠極大地推動我們對地球的理解，而MATLAB無疑是實現這一目標的重要工具之一。然而，找到一本能夠真正將MATLAB的強大功能與地球科學的實際應用完美結閤的著作，並非易事。而《MATLAB應用（第3版）》恰恰做到瞭這一點。它所涵蓋的領域之廣、內容之深，令人印象深刻。從宏觀的全球構造模擬，到微觀的礦物晶體結構分析，書中都提供瞭精彩的案例和詳細的步驟。我特彆欣賞作者在介紹MATLAB函數時，所錶現齣的對地球科學問題的深刻理解。他不是孤立地講解函數，而是將其融入到解決實際問題的過程中，讓我們能夠直觀地感受到MATLAB在地球科學研究中的價值。書中對於數據可視化部分的講解更是讓我眼前一亮，通過精美的圖錶，能夠將復雜的地學數據轉化為易於理解的信息，這對於科學交流和成果展示至關重要。我嘗試著運用書中介紹的一些高級技術，來處理我正在進行的研究項目中的數據，結果讓我非常滿意。這本書不僅是一本技術手冊，更是一本能夠激發研究靈感、提升研究效率的寶典。

評分☆☆☆☆☆

一本讓人眼前一亮的著作，即便你不是MATLAB的深度用戶，也會被它嚴謹的科學態度和清晰的邏輯所吸引。它不僅僅是枯燥的代碼堆砌，更像是打開瞭一扇通往地球科學新視角的門。當我翻開這本書，首先映入眼簾的是那些精心設計的範例，它們來源於真實的地學問題，從地質構造的模擬到氣候模型的分析，再到地震數據的處理，每一個環節都力求還原現實場景。作者在講解MATLAB函數和算法時，總是會穿插解釋其背後的地球科學原理，這種融閤讓我這種跨學科背景的讀者也能快速跟上節奏，並且深刻理解到MATLAB在這個領域中的強大潛力。而且，它並非簡單地羅列工具，而是側重於如何運用這些工具去解決實際問題，指導讀者如何思考、如何構建模型，以及如何解釋結果。書中的插圖和圖錶質量極高，直觀地展示瞭數據可視化和分析的成果，讓原本可能抽象的概念變得具體可感。即便是初學者，也能通過跟隨書中的步驟，一步步搭建起自己的分析框架，這種循序漸進的設計，大大降低瞭學習門檻。我特彆喜歡其中關於數據預處理的部分，作者細緻地講解瞭如何處理缺失值、異常值以及如何進行數據轉換，這些都是科學研究中不可或缺的關鍵步驟。這本書給我最大的啓發在於，它讓我認識到，MATLAB不僅僅是一個計算工具，更是一個能夠加速科學發現、深化科學理解的強大夥伴。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，在快速發展的科學界，掌握一門強大的計算工具對於深化研究、拓寬視野至關重要。而《MATLAB應用（第3版）》這本書，恰恰滿足瞭我這樣的需求。它不僅僅是關於MATLAB的教程，更是關於如何利用MATLAB來解決地球科學中的核心問題。從我拿到這本書的那一刻起，我就被它嚴謹的結構和豐富的內涵所吸引。書中的每一個章節都仿佛是在帶領我進行一場精彩的科學探險，從地質勘探數據的處理，到氣候變化模型的構建，再到資源評估的數學方法，都得到瞭詳盡的闡釋。作者在講解MATLAB代碼時，總是能夠巧妙地將其與相關的地球科學概念聯係起來，讓我能夠更深刻地理解每一個步驟的科學意義。我尤其喜歡書中關於數據可視化和報告生成的章節，它們教會我如何將復雜的分析結果以最清晰、最直觀的方式呈現齣來，這對於學術交流至關重要。而且，書中提供的許多實用技巧和最佳實踐，都極大地提高瞭我的工作效率。這本書不愧是地球科學領域的一本經典之作，它不僅為我提供瞭解決實際問題的工具，更重要的是，它啓發瞭我對地球科學研究的新思路和新方法。

評分☆☆☆☆☆

這次評價 僅評物流 快而可靠 書的讀後感以後再增加

評分☆☆☆☆☆

此工具書很不錯，是學習MATLAB 很好的工具

評分☆☆☆☆☆

個人感覺就是matlab的參考書籍，沒有把地球科學的重點應用說明白，也沒有具體的應用示例，既然是想用matlab解決問題的，肯定對matlab是有一定瞭解的，沒必要寫那麼多matlab的操作

評分☆☆☆☆☆

好書，值得看

評分☆☆☆☆☆

買瞭幾本專業書，都是正版，內容還在慢慢消化，印刷質量好！

評分☆☆☆☆☆

學習一下，matlab在這方麵的應用。

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯……10個字夠瞭吧？

評分☆☆☆☆☆

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此工具書很不錯，是學習MATLAB 很好的工具