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第1章 绪论 1

1.1 GIS中的基本概念 1

1.1.1地理信息 1

1.1.2地理信息系统 3

1.1.3 GIS中“S”含义的演变 6

1.1.4地理信息系统的研究内容 8

1.2 GIS的基本构成 8

1.2.1系统硬件 9

1.2.2系统软件 11

1.2.3空间数据 12

1.2.4应用人员 12

1.2.5应用模型 12

1.3 GIS的功能与类型 14

1.3.1 GIS的基本功能 14

1.3.2 GIS的类型 15

1.4 GIS的应用 18

1.4.1管理领域 18

1.4.2百姓生活 19

1.5 GIS产业 19

1.5.1 GIS软件开发与销售 20

1.5.2 GIS数据 20

1.5.3 GIS教育、研究与出版 21

1.5.4 GIS服务 21

1.6 GIS与相关学科的关系 22

1.6.1相关学科 22

1.6.2 GIS与CAD、MIS的异同 23

1.7 GIS的发展史 25

1.7.1国外GIS发展史 26

1.7.2国内GIS发展史 26

1.7.3 GIS技术发展趋势 29

复习思考题 31

学期作业 31

第2章 地理空间坐标基础 32

2.1地球空间参考 32

2.1.1自然球体和自然表面 32

2.1.2大地球体和大地水准面 33

2.1.3旋转椭球体和地球椭球面 33

2.2空间参照系统 34

2.2.1球面坐标系 34

2.2.2平面坐标系 38

2.2.3高程坐标系 39

2.3地图投影 41

2.3.1地图投影的概念 41

2.3.2地图投影的分类 43

2.3.3常用的地图投影 49

2.4空间坐标变换 54

2.4.1几何纠正 54

2.4.2投影变换 56

2.5空间尺度 57

2.5.1观测尺度 58

2.5.2比例尺 58

2.5.3地图比例尺与空间尺度的关系与意义 61

2.6地形图的分幅与编号 62

2.6.1地形图的分幅 62

2.6.2地形图的编号 63

复习思考题 65

第3章 空间数据结构 66

3.1空间数据表达 66

3.1.1空间实体特征 66

3.1.2离散对象和连续场 68

3.1.3矢量和栅格数据 69

3.1.4空间拓扑关系 71

3.2空间数据模型 73

3.2.1空间数据模型的概念 73

3.2.2常用空间数据模型 75

3.3矢量数据结构 78

3.3.1矢量数据结构的概念 78

3.3.2实体数据结构 79

3.3.3拓扑数据结构 80

3.4栅格数据结构 81

3.4.1栅格数据结构的概念 81

3.4.2栅格数据结构的压缩编码 84

3.5矢栅一体化数据结构 89

3.5.1矢量数据结构与栅格数据结构的比较 89

3.5.2矢栅一体化的概念 90

3.5.3矢栅一体化结构设计 91

3.6曲面数据结构 91

3.6.1 Voronoi数据结构 91

3.6.2 TIN数据结构 94

3.6.3 Grid数据结构 95

3.6.4等高线 96

3.7三维数据结构 97

3.7.1八叉树数据结构 98

3.7.2三维边界表示法 100

复习思考题 102

第4章 空间数据采集与处理 104

4.1空间数据采集 104

4.1.1空间数据源分类 105

4.1.2空间数据采集流程 107

4.1.3空间数据采集方法 108

4.1.4属性数据采集 113

4.2空间数据编辑 113

4.2.1矢量数据编辑 114

4.2.2属性数据编辑 116

4.2.3栅格数据编辑 116

4.3空间数据监理 117

4.3.1数据质量评价的主要内容 117

4.3.2数据质量控制的主要方法 117

4.3.3数据生产各阶段的质量控制 118

4.3.4空间数据拓扑检查 120

4.4空间数据格式转换 122

4.4.1空间数据格式转换的方法 122

4.4.2常见数据的格式转换 125

4.5空间数据结构转换 126

4.5.1矢量数据向栅格数据转换 127

4.5.2栅格数据向矢量数据转换 133

4.6空间数据的压缩与重分类 136

4.6.1空间数据压缩 137

4.6.2空间数据重分类 140

4.7空间数据内插 141

4.7.1整体内插方法 141

4.7.2局部分块内插 142

4.7.3逐点内插 146

4.8空间数据拼接 148

4.8.1空间数据接边 149

4.8.2要素合并 149

复习思考题 150

第5章 空间数据管理 151

5.1空间数据库概述 151

5.1.1 DBMS基础 151

5.1.2空间数据库 153

5.2空间数据库设计 154

5.2.1概念设计 154

5.2.2逻辑设计 155

5.2.3物理设计 156

5.3空间数据库管理 156

5.3.1矢量数据管理 157

5.3.2栅格数据管理 162

5.4地图切片与影像金字塔管理 163

5.4.1地图切片与影像金字塔结构 164

5.4.2地图切片与影像金字塔组织 164

5.4.3地图切片与影像金字塔应用 165

5.5空间数据库引擎 166

5.5.1 Oracle Spatial地理扩展 166

5.5.2 ArcSDE数据库引擎 168

5.5.3 SpatialWare数据库引擎 169

5.6空间数据的组织与管理 170

5.6.1空间数据分类与编码 170

5.6.2空间数据组织 173

5.6.3属性数据组织 175

5.7数据入库与更新 175

5.7.1数据入库 175

5.7.2数据库更新 176

5.7.3数据库整合 179

5.7.4数据库事务处理与版本控制 180

5.8空间索引 182

5.8.1实体范围索引 183

5.8.2格网索引 183

5.8.3四叉树索引 184

5.8.4其他空间索引机制 185

5.9元数据 188

5.9.1元数据的含义 188

5.9.2元数据的内容 189

5.9.3元数据的标准 189

5.9.4空间数据元数据的应用 190

5.9.5空间数据元数据示例 191

复习思考题 193

第6章 GIS空间分析 194

6.1数字高程模型 194

6.1.1数字高程模型的概念 194

6.1.2 DEM数据采集方法 196

6.1.3 DEM空间内插方法 196

6.1.4地学分析与应用 197

6.1.5 DEM水文分析 202

6.2空间关系与空间量算 205

6.2.1空间关系的类型 205

6.2.2空间量算 206

6.3空间查询分析 208

6.3.1空间数据库查询语言 208

6.3.2空间数据的查询 209

6.4缓冲区分析 211

6.4.1缓冲区分析的概念 211

6.4.2缓冲区的生成 212

6.4.3缓冲区分析举例 213

6.5叠加分析 214

6.5.1点与多边形叠加 214

6.5.2线与多边形叠加 215

6.5.3多边形叠加 215

6.5.4栅格GIS叠加分析 216

6.6网络分析 218

6.6.1网络分析的基本概念 218

6.6.2图论的基本知识 219

6.6.3网络分析的主要功能 222

6.6.4最短路径算法 223

6.7地理信息系统建模 226

6.7.1地理信息系统建模概述 227

6.7.2常见地理信息系统模型 228

复习思考题 231

第7章 GIS可视化 233

7.1 GIS可视化产品类型 233

7.1.1数字地图 233

7.1.2动态地图 235

7.1.3虚拟现实系统 235

7.2地图符号与专题图设计 236

7.2.1地图符号设计 236

7.2.2专题图设计 244

7.3虚拟现实技术 247

7.3.1虚拟现实的概念及特征 247

7.3.2虚拟现实的关键技术 248

7.3.3虚拟地理环境 249

复习思考题 252

第8章 GIS设计与开发 253

8.1 GIS设计方法 253

8.1.1结构化设计方法 253

8.1.2原型化设计方法 254

8.1.3面向对象设计方法 255

8.2 GIS设计的主要内容 256

8.2.1系统分析 256

8.2.2系统设计 260

8.2.3系统实施 263

8.2.4系统运行与维护 266

8.3 GIS主流平台 267

8.3.1国内GIS平台 267

8.3.2国外GIS平台 271

8.4 GIS开发模式 273

8.4.1应用型GIS开发模式 273

8.4.2常用的GIS组件 275

8.5 GIS标准化 277

8.5.1 GIS标准化定义 277

8.5.2 GIS标准化组织及工作内容 277

8.5.3 GIS标准化的作用 283

复习思考题 284

第9章 GIS应用 285

9.1 GIS在土地管理中的应用 285

9.2 GIS在城市规划中的应用 292

9.3 GIS在交通领域中的应用 296

9.4 GIS在城市应急管理中的应用 299

9.5基于位置服务的移动GIS应用 300

复习思考题 304

附录 GIS常用缩写词 305

参考文献 307