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第1章 地理信息系统概论1

1.1 地理信息系统的基本概念1

1.2 地理信息系统的组成4

1.3 地理信息系统的主要功能5

1.4 地理信息系统的学科体系7

1.4.1 地理信息系统的学科定义7

1.4.2 地理信息系统的学科特点8

1.4.3 地理信息系统的相关学科与技术8

1.5 地理信息系统的发展10

1.5.1 地理信息系统发展简史10

1.5.2 我国GIS的发展12

1.5.3 地理信息系统理论研究的前沿领域13

1.6 本书案例16

1.7 ArcGIS软件介绍17

1.7.1 ArcGIS的结构体系17

1.7.2 ArcGIS Desktop应用环境20

第2章 GIS中的数据及其表达方法30

2.1 数据含义与数据类型30

2.1.1 现实世界中的空间要素30

2.1.2 空间数据特征32

2.1.3 空间数据的类型33

2.1.4 空间数据的拓扑关系34

2.2 空间数据模型35

2.2.1 空间数据模型的基本概念35

2.2.2 空间数据模型的类型36

2.2.3 GIS空间数据模型的学术前沿38

2.3 数据的测量尺度41

2.4 地理信息系统的数据质量43

2.4.1 数据质量的基本概念43

2.4.2 空间数据质量评价44

2.4.3 空间数据质量问题的来源45

2.4.4 常见空间数据的误差分析47

2.4.5 空间数据问题的检查方法49

2.5 空间数据的元数据50

2.5.1 元数据的概念及类型51

2.5.2 空间数据元数据的应用53

2.5.3 在地理信息系统中使用元数据的原因54

案例 初识数据55

第3章 空间参照系统和地图投影71

3.1 地球的形状和大小71

3.1.1 地球的形状71

3.1.2 地球的大小72

3.2 地球椭球体基本要素72

3.2.1 地球椭球体72

3.2.2 地图比例尺73

3.2.3 高程73

3.3 坐标系74

3.3.1 地理坐标系74

3.3.2 平面坐标系75

3.3.3 直角坐标系的平移和旋转75

3.4 地图投影的基本问题77

3.4.1 地图投影的概念77

3.4.2 地图投影的变形77

3.4.3 地图投影的分类78

3.4.4 地图投影的选择80

3.4.5 世界地图的投影81

3.4.6 半球地图的投影85

3.4.7 分洲、分国地图常用投影86

3.4.8 各大洲地图投影88

3.4.9 中国各种地图投影89

3.5 我国常用的地图投影选择89

3.5.1 高斯-克吕格投影89

3.5.2 亚尔勃斯投影93

3.5.3 正轴等角割圆锥投影93

3.6 面向数字地球的投影问题94

案例 空间数据配准94

第4章 空间数据的获取与处理108

4.1 数据源种类108

4.2 地理信息系统的数据采集111

4.2.1 图形数据的采集111

4.2.2 属性数据的采集116

4.2.3 空间数据和非空间数据的连接120

4.3 空间数据的编辑与录入后处理121

4.3.1 误差或错误的检查与编辑121

4.3.2 投影转换123

4.3.3 数据格式的转换124

4.3.4 图幅拼接124

4.3.5 拓扑生成125

案例 空间数据采集与获取128

第5章 空间数据的组织与管理143

5.1 空间区域框架及图层结构143

5.2 GIS内部数据结构——矢量结构和栅格结构144

5.2.1 地理数据的显式和隐式表示144

5.2.2 地理实体的矢量数据结构及其编码146

5.2.3 规则格网空间数据模型的栅格数据结构及其编码153

5.3 空间数据库158

5.3.1 地理信息系统与一般管理信息系统的比较158

5.3.2 空间数据库159

5.3.3 GIS中空间数据库的组织方式160

5.3.4 常见的商业空间数据库管理系统162

5.3.5 常见的开源空间数据库管理系统163

案例 空间格式转换165

第6章 空间分析167

6.1 空间数据查询及量算167

6.1.1 空间查询167

6.1.2 空间量算169

6.1.3 空间插值173

6.2 栅格数据分析的基本方法184

6.2.1 聚类、聚合分析184

6.2.2 复合分析185

6.2.3 追踪分析188

6.2.4 窗口分析189

6.3 矢量数据分析的基本方法190

6.3.1 包含分析190

6.3.2 缓冲区分析191

6.3.3 叠置分析195

6.3.4 网络分析198

6.4 空间统计分类分析202

6.4.1 主成分分析203

6.4.2 层次分析205

6.4.3 系统聚类分析208

6.4.4 判别分析212

案例 空间分析214

第7章 数字地形模型与地形分析226

7.1 概述226

7.1.1 DTM和DEM226

7.1.2 DEM的表示法226

7.2 DEM的主要表示模型227

7.2.1 规则格网模型227

7.2.2 等高线模型228

7.2.3 不规则三角网模型230

7.2.4 层次模型231

7.3 DEM模型之间的相互转换231

7.3.1 不规则点集成生成TIN231

7.3.2 格网DEM转成TIN233

7.3.3 等高线转成格网DEM234

7.3.4 利用格网DEM提取等高线235

7.3.5 TIN转成格网DEM236

7.4 DEM的建立236

7.4.1 DEM数据采集方法236

7.4.2 数字摄影测量获取DEM237

7.4.3 DEM数据质量控制238

7.5 基于DEM的三维空间分析239

7.5.1 表面积计算239

7.5.2 体积计算241

7.5.3 坡度计算242

7.5.4 坡向计算244

7.5.5 剖面分析245

7.5.6 可视性分析247

7.5.7 谷脊特征分析249

7.5.8 水文分析250

7.6 DEM应用分析实例253

7.6.1 格网DEM应用253

7.6.2 三角网DEM分析应用258

案例 利用DEM数据进行地形分析260

第8章 空间数据的表现与产品输出261

8.1 专题地图设计261

8.1.1 专题地图的基本要素261

8.1.2 制图区域范围的确定262

8.1.3 图幅基本轮廓的设计263

8.1.4 专题信息表现263

8.1.5 地图符号的设计与制作264

8.2 制图综合271

8.2.1 制图综合的概念272

8.2.2 影响制图综合的主要因素272

8.2.3 制图综合的基本方法274

8.3 地理信息的可视化278

8.3.1 基本概念278

8.3.2 地理信息的二维可视化280

8.3.3 地理信息的三维可视化281

8.3.4 虚拟地理环境282

8.4 地理信息系统产品输出283

8.4.1 地理信息输出系统283

8.4.2 地理信息系统输出产品类型284

8.4.3 电子地图系统简介286

案例 地理信息系统的数据输出290

第9章 地理信息系统标准化316

9.1 地理信息系统标准化简介316

9.1.1 地理信息系统标准化的内容316

9.1.2 地理信息系统标准化的意义和作用319

9.2 ISO/TC211地理信息标准322

9.2.1 已完成的地理信息标准322

9.2.2 正在制订的地理信息标准330

9.3 开放式地理数据互操作规范——OpenGIS332

9.3.1 开放式地理数据模型332

9.3.2 OpenGIS服务333

9.3.3 信息团体模型334

9.4 国内外地理信息系统标准化组织337

第10章 地理信息系统的行业应用339

10.1 城市规划、建设管理339

10.2 农业气候区划342

10.3 大气污染监测管理345

10.4 道路交通管理348

10.5 地震灾害和损失估计352

10.6 林业领域应用354

10.7 社会公共安全与应急服务357

10.8 医疗公共卫生360

10.9 军事363

第11章 GIS最新技术及数字地球367

11.1 组件式GIS367

11.1.1 组件式GIS的概念367

11.1.2 组件式GIS的特点368

11.1.3 组件式GIS的设计与开发369

11.1.4 组件式GIS的发展369

11.2 WebGIS370

11.2.1 分布式地理信息系统370

11.2.2 WebGIS375

11.3 3S集成380

11.3.1 遥感简介380

11.3.2 GPS简介381

11.3.3 GIS与遥感的集成及具体技术382

11.3.4 RS与GPS的集成383

11.3.5 GIS与GPS的集成及具体技术383

11.3.6 3S集成综述384

11.4 数字地球简介385

11.4.1 数字地球的产生背景及其概念385

11.4.2 数字地球的基本框架385

11.4.3 数字地球的技术基础386

11.4.4 数字地球的应用388

参考文献390