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第1章 绪论 1

1.1 地理信息系统的概念 1

1.2 地理信息系统的组成 3

1.2.1 系统硬件 3

1.2.2 系统软件 6

1.2.3 空间数据 7

1.2.4 应用人员 9

1.2.5 应用模型 10

1.3 地理信息系统的功能 11

1.3.1 基本功能 11

1.3.2 应用功能 13

1.4.1 GIS发展简史 14

1.4 地理信息系统的发展 14

1.4.2 当代GIS发展动态 17

参考题 20

第2章 地理信息系统的空间数据结构和数据库 21

2.1 空间数据结构 21

2.1.1 概述 21

2.1.2 矢量数据结构 22

2.1.3 栅格数据结构 26

2.1.4 矢量栅格一体化数据结构 27

2.1.5 三维数据结构 32

2.2 GIS的数据模型 38

2.2.1 概述 38

2.2.2 层次数据模型 42

2.2.3 网状数据模型 42

2.2.4 关系数据模型 43

2.2.5 对象数据模型 45

2.2.6 时空数据模型 54

2.3 空间数据的设计 55

2.3.1 数据的管理模式 55

2.3.2 空间数据库的设计、建立与维护 55

参考题 58

第3章 空间数据的采集和质量控制 60

3.1 概述 60

3.1.1 GIS的数据源 60

3.1.2 空间数据采集的任务 61

3.1.3 研究GIS数据质量的目的和意义 61

3.2 空间数据的地理参照系和控制基础 62

3.2.1 空间数据的地理参照系 62

3.2.2 地图投影 63

3.3 地理实体分类与数据编码 69

3.3.1 地理实体的分类 69

3.3.2 地理实体的编码 72

3.4 空间数据的采集 74

3.4.1 几何数据的采集 75

3.4.2 属性数据的采集 76

3.4.3 空间数据的采集 77

3.5 GIS的数据质量 78

3.5.1 GIS数据质量的内容和类型 78

3.5.2 研究GIS数据质量的方法 78

3.5.3 数据采集中数据质量的评价 81

3.5.4 数据处理中数据质量的评价 82

3.6.2 空间数据交换标准 84

3.6.1 空间数据分类标准 84

3.6 空间数据标准 84

3.6.3 我国空间数据交换格式 85

3.6.4 GIS空间元数据 85

3.6.5 空间数据的互操作和Open GIS规范 89

参考题 92

第4章 空间数据的处理 94

4.1 矢量数据拓扑关系的自动建立 94

4.1.1 链的组织 94

4.1.2 结点匹配 94

4.1.3 检查多边形是否闭合 94

4.1.4 建立多边形 95

4.1.5岛的判断 97

4.2.1 点的捕捉 98

4.2 矢量数据的图形编辑 98

4.1.6 确定多边形的属性 98

4.2.2 线的捕捉 99

4.2.3 面的捕捉 100

4.2.4 图形编辑的数据组织 102

4.3 空间数据的坐标变换 103

4.3.1 几何纠正 103

4.3.2 投影变换 104

4.4 空间数据的压缩处理 105

4.4.1 矢量数据的压缩 105

4.4.2 栅格数据的压缩 107

4.5 空间数据的结构转换 110

4.5.1 矢量—栅格转换 110

4.5.2栅格—矢量转换 114

4.6.1 空间数据的插值 117

4.6 空间数据的插值方法 117

4.6.2 数字高程模型的生成 120

4.7 图像数据的处理方法 125

4.7.1 图像增强 125

4.7.2 二值图像处理 130

4.7.3 图像的特征提取和分析 135

4.8 空间数据的更新处理 138

4.8.1 利用遥感（RS）更新空间数据 138

4.8.2 利用全球定位系统（GPS）更新空间数据 147

参考题 157

5.1.1 空间数据查询的含义 158

5.1.2 扩展关系数据库的查询语言 158

5.1 空间数据的查询 158

第5章 空间查询与空间分析 158

5.1.3 可视化空间查询 159

5.1.4 超文本查询 159

5.1.5 自然语言空间查询 160

5.1.6 查询结果的显示 160

5.2 空间数据的统计分析 161

5.2.1 属性数据的集中特征数 161

5.2.2 属性数据的离散特征数 162

5.2.3 统计数据的分类分级 163

5.3 数学高程模型分析 166

5.3.1 基于DEM的信息提取 166

5.3.2 基于DEM的可视化分析 167

5.4 空间数据的叠置分析 169

5.4.1 基于矢量数据的叠置分析 169

5.4.2 基于栅格数据的叠置分析 172

5.5 空间数据的缓冲区分析 174

5.5.1 基于矢量数据的缓冲区分析 174

5.5.2 基于栅格数据的缓冲区分析 176

5.6 泰森多边形分析 176

5.6.1 泰森多边形及其特性 176

5.6.2 Delaunay三角网的构建 176

5.6.3 泰森多边形的建立 178

5.7 空间数据的网络分析 179

5.7.1 网络图论基础 179

5.7.2 路径分析 180

5.7.3 最小费用最大流 182

5.7.4 网络上的定位与分配模型的启发式算法 185

5.8.1 点/点距离计算 187

5.8 空间距离的量算 187

5.8.2 点/线距离计算 188

5.8.3 点/面距离计算 189

5.8.4 线/线距离计算 190

5.8.5 线/面距离计算 190

5.9 空间分析模型 190

5.9.1 模型的概念和模型的生成 190

5.9.2 GIS的空间分析模型 193

5.9.3 GIS的常用的空间分析模型 194

5.9.4 模型库及其管理 201

参考题 203

第6章 空间信息的可视化 205

6.1 空间信息与可视化 205

6.1.1 空间信息基本特征 205

6.1.2 可视化 206

6.1.3 空间信息可视化的形式 209

6.2 地图语言与符号库 209

6.2.1 地图语言概述 210

6.2.2 地图的色彩 210

6.2.3 地图的符号 211

6.2.4 符号库 215

6.2.5 汉字库 224

6.2.6 色彩库 226

6.3 空间数据库的可视化 227

6.3.1 从地理数据库中检索图形数据 227

6.3.2 预处理 228

6.3.3 符号化 232

6.3.4 地图输出 239

6.4 电子地图 241

6.4.1 电子地图（集）的基本特征 242

6.4.2 电子地图（集）的设计目标 242

6.4.3 电子地图（集）系统的结构和开发技术 243

6.5 动态地图 245

6.5.1 动态地图的特征和作用 245

6.5.2 动态地图的表示方法 245

6.5.3 动态地图的设计 246

6.6 虚拟现实技术的空间 246

6.6.1 虚拟现实技术简介 246

6.6.2 VR的意义 248

6.6.3 VR技术的应用 248

参考题 249

7.1.2 土地及房地产管理 250

7.1.1 资源调查与管理 250

7.1 GIS的应用概述 250

第7章 地理信息系统的应用 250

7.1.3 环境保护和评价 251

7.1.4 宏观预测、辅助决策 251

7.2 地理信息系统与遥感的结合 251

7.2.1 遥感与GIS结合的途径 251

7.2.2 遥感与GIS结合在城市分析中的应用实例 251

7.3 地理信息系统与全球定位系统的结合 254

7.3.1 GPS与GIS结合的形式 254

7.3.2 GPS与GIS结合实例——黄冈地区运钞车GPS实时监控系统介绍 255

7.3.3 3S集成的意义 256

7.4 地理信息系统与人工智能的结合 256

7.4.1 人工智能 256

7.4.2 GIS与人工智能相结合实例——地震预报智能决策支持系统 259

7.5 地理信息系统的管理应用 261

7.5.1 对信息全面管理是现阶段社会的迫切需要 261

7.5.2 供水信息的解决方案 262

7.5.3 供电企业信息解决方案 263

7.6 地理信息系统的规划应用 264

7.6.1 GIS用于规划工作的优势 264

7.6.2 城市规划系统建立的若干原则 265

7.6.3 GIS规划应用实例 265

7.7 地理信息系统的决策应用 268

7.7.1 决策应用的特点 268

7.7.2 对应用于决策的GIS的要求 268

7.7.3 宏观决策实例——常州市发展预测及相应住宅规划 269

7.8.1 Web GIS原理 272

7.8 Web GIS概述 272

7.8.2 Web GIS的特点和意义 277

参考题 279

第8章 地理信息系统的开发与评价 280

8.1 地理信息系统的开发方法 280

8.1.1 结构化生命周期法 281

8.1.2 由底而上法 282

8.1.3 快速原型法 282

8.1.4 面向对象的软件开发方法 282

8.1.5 “演示和讨论”方法 282

8.1.6 小结 283

8.2 地理信息系统的开发过程 284

8.2.1 系统调查分析 284

8.2.2 系统设计 285

8.2.3 系统实施 286

8.2.4 运行和维护 288

8.3 地理信息系统的评价 289

8.3.1 GIS评价的目的 289

8.3.2 系统评价指标 290

8.3.3 系统评价报告 292

8.4 GIS应用的发展 293

8.4.1 GIS的发展水平 293

8.4.2 企业化的GIS系统 294

8.4.3 企业化的GIS系统的特殊要求 296

8.4.4 GIS在多部门应用的一例 297

参考题 298

附录 中华人民共和国国家标准地球空间数据交换格式（征求意见稿） 300

主要参考文献 313