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第一篇 数字环境基础 3

第1章 数字环境概述 3

1.1 数字环境的环境学基础 3

1.1.1 环境与环境问题 3

目录 3

1.1.2 环境科学与工程 4

1.2 数字环境的计算机科学基础 7

1.2.1 计算机数据与信息 7

1.2.2 数据处理的计算机基础 8

1.2.3 环境数据与环境信息 10

1.3 模型环境与原型环境 11

1.3.1 模型环境与环境建模 11

1.3.2 原型环境 14

1.4.1 数字环境定义与类型 16

1.4 数字环境定义与技术体系 16

1.4.2 数字环境技术体系与前瞻 17

第2章 环境空间认知与表达 20

2.1 环境空间与空间实体 20

2.1.1 环境空间认知 20

2.1.2 环境空间实体 22

2.2 环境空间实体的概念模型 24

2.2.1 概念模型的表达 24

2.2.2 域模型 25

2.2.3 对象模型 28

2.3 环境空间测量 32

2.3.1 环境测量参照系 32

2.3.2 环境信息测量尺度 35

2.4.1 地图投影 36

2.4 环境信息表达的地图学基础 36

2.4.2 地图 39

2.5 环境空间采样与属性信息编码 42

2.5.1 环境空间采样 42

2.5.2 环境属性信息编码 44

2.6 环境空间关系 45

2.6.1 空间拓扑关系 45

2.6.2 三维空间拓扑关系与拓扑分级 47

第3章 环境空间数据模型 50

3.1 数据模型概述 50

3.2 矢量数据模型 51

3.2.1 矢量数据模型及其类型 51

3.2.2 矢量数据结构拓扑关系表示 56

3.2.3 矢量数据模型评述 57

3.3 栅格数据模型 58

3.3.1 栅格数据模型概述 58

3.3.2 栅格数据输入与压缩编码 62

3.3.3 四叉树编码及其应用 66

3.3.4 栅格数据的优点与不足 71

3.3.5 栅格数据格式与矢量数据格式之间的转换 71

3.4 TIN数据模型 73

3.4.1 TIN概述 73

3.4.2 创建TIN模型 74

3.4.3 TIN数据结构 79

3.4.4 TIN评述 80

3.5 面向对象空间数据模型 80

3.5.1 面向对象空间数据模型概述 80

3.5.2 Geodatabase体系结构 83

3.5.3 Geodatabase的实现 86

3.5.4 面向对象的3D空间数据模型 88

3.6 时空一体化数据模型 89

3.6.1 时间模型表达 89

3.6.2 时空一体化模型 93

第4章 元数据与数据质量 96

4.1 元数据 96

4.1.1 元数据基本概念 96

4.1.2 元数据标准 98

4.1.3 元数据工具与创建 100

4.2 空间数据质量 102

4.2.1 空间数据质量概念 102

4.2.2 空间数据质量描述 103

4.2.3 空间数据误差与误差分析 106

4.3 空间不确定性分析 108

4.3.1 空间不确定性 108

4.3.2 数据不确定性 109

4.3.3 规则不确定性 111

4.3.4 控制与管理空间不确定性 111

第二篇 数字环境技术 115

第5章 数字环境技术核心 115

5.1 数字环境技术概述 115

5.2 环境遥感技术 116

5.2.1 环境遥感概述 116

5.2.2 环境遥感基本过程与原理 118

5.2.3 高光谱遥感技术 126

5.2.4 遥感在环境研究中的应用 134

5.3.1 主要定位系统 139

5.3 定位支持技术 139

5.3.2 GPS系统结构 140

5.3.3 GPS与双星定位原理 143

5.3.4 GPS定位的相关问题 146

5.3.5 GPS应用 150

5.4 地理信息系统技术 151

5.4.1 理解GIS 152

5.4.2 GIS在环境科学中的作用 155

第6章 环境信息获取与管理 159

6.1 环境信息获取 159

6.1.1 环境数据源 159

6.1.2 数字环境信息输入 160

6.2 环境数据库基础 166

6.2.1 数据库的概念 166

6.2.2 数据库管理系统的类型 167

6.2.3 数据库的性质 171

6.3 建造环境数据库 173

6.3.1 空间数据组织 173

6.3.2 环境数据库设计 174

6.3.3 属性数据录入与查询 183

6.4 结构化查询语言 184

6.4.1 SQL概述 184

6.4.2 SQL空间数据扩充 185

6.5 空间数据引擎 188

6.5.1 SDE概述 188

6.5.2 ArcSDE体系结构 189

6.5.3 ArcSDE空间存储与空间索引 192

6.6.1 面向对象数据库 195

6.6 环境数据库的新进展 195

6.6.2 分布式数据库 198

6.6.3 海量数据与数据仓库技术 203

第7章 环境空间分析 209

7.1 空间分析概述 209

7.1.1 空间分析概念 209

7.1.2 空间分析类型与步骤 210

7.2 空间几何分析 211

7.2.1 环境空间度量 211

7.2.2 环境空间位置匹配 212

7.2.3 表面分析与数字地面模型 213

7.2.4 网络分析 221

7.3.1 单要素空间操作 224

7.3 单要素空间分析 224

7.3.2 缓冲区分析与邻域分析 227

7.3.3 空间查询与空间索引 229

7.4 多要素空间分析 232

7.4.1 空间叠加概念与原理 232

7.4.2 基于矢量多要素空间分析 233

7.4.3 地图代数运算与基于栅格空间分析 234

第8章 环境空间模拟 240

8.1 空间模式与模拟分析 240

8.1.1 空间模式及其分类 240

8.1.2 空间模式分析与模拟 241

8.2 空间采样 242

8.2.1 样本与采样 242

8.2.2 地统计学初步 245

8.3.1 空间点模式分析概述 246

8.3 空间点模式分析 246

8.3.2 空间点模式分析方法 247

8.4 空间连续数据分析 251

8.4.1 空间连续数据概述 251

8.4.2 模拟空间连续数据 252

8.5 区域数据分析方法 255

8.5.1 区域数据解释 255

8.5.2 空间自相关 257

8.5.3 空间回归模型 260

8.6 空间插值 260

8.6.1 空间插值概述 260

8.6.2 主要空间插值方法 262

8.6.3 确认空间插值有效性 264

9.1.1 决策支持系统概述 265

第9章 空间决策支持技术 265

9.1 空间决策支持系统 265

9.1.2 空间决策支持系统概述 268

9.2 环境空间决策模型及其发展 270

9.2.1 空间决策模型类型 270

9.2.2 时间过程模拟与动态空间决策 274

9.2.3 人工智能与空间决策支持集成 276

9.2.4 人工神经网络与空间决策支持 279

9.2.5 遗传算法与空间决策支持 282

9.3 数据挖掘与空间决策支持 283

9.3.1 数据挖掘概述 283

9.3.2 数据挖掘中的数据处理 286

9.3.3 数据挖掘技术 287

9.3.4 空间数据挖掘 289

9.3.5 空间数据挖掘与空间决策支持 293

10.1 环境信息输出 295

10.1.1 环境信息输出方式 295

第10章 环境信息输出与环境虚拟 295

10.1.2 环境制图 296

10.2 环境虚拟技术 299

10.2.1 虚拟现实 299

10.2.2 虚拟环境的实现 302

第11章 数字环境信息网络 304

11.1 计算机网络基础 304

11.1.1 计算机网络基本概念 304

11.1.2 宽带技术 307

11.1.3 移动信息传输技术 308

11.1.4 客户端／服务器体系结构和中间件技术标准 309

11.2.1 SGML、HTML和XML 311

11.2 XML及其应用 311

11.2.2 XML文档编辑、处理和显示 314

11.2.3 XML应用程序 316

11.2.4 转换遥感图像为XML代码 318

11.3 Internet GIS 319

11.3.1 Internet GIS概述 319

11.3.2 基于服务器实现和基于客户端实现 321

11.3.3 网络地图发布需要考虑的问题 326

11.3.4 ArcIMS和ArcServer 327

11.3.5 移动GIS 336

11.4 Open GIS 340

11.4.1 Open GIS概述 340

11.4.2 ISO/TC211地理信息标准 341

11.4.3 开放的地理数据互操作规范 343

第三篇 数字环境应用 351

第12章 环境监测与全球环境变化管理 351

12.1 环境监测技术 351

12.1.1 环境监测概述 351

12.1.2 数字环境中的环境监测 352

12.2 地球环境数据获取：对地观测系统 353

12.2.1 EOS概述 353

12.2.2 EOSDIS 356

12.2.3 EOS数据的环境监测应用实例——Terra卫星对全球CO污染追踪 357

12.3 管理全球环境变化 358

12.3.1 全球环境变化与中国环境变化 358

12.3.2 管理全球环境变化概述 363

13.1.1 理解环境影响评价 366

13.1 环境影响智能仿真模拟 366

第13章 数字环境应用实例 366

13.1.2 环境影响智能仿真模拟 368

13.2 精确农田环境管理 372

13.2.1 精确农业是精确农田环境管理的基础 372

13.2.2 精确农业实施 373

13.2.3 精确农田环境管理概述 374

13.3 数字地球 375

13.3.1 数字地球概述 375

13.3.2 数字地球原型与实现 378

13.3.3 未来数字地球 381

参考文献 384

网络地址 394

后记 397