地理信息系统原理与算法PDF电子书下载

上篇 GIS原理 1

第一章 地理认知理论与模型 1

1.1 GIS与广义地理系统 1

1.1.1 学科融合与GIS内涵发展 2

1.1.2 广义地理系统与广义地理目标 4

1.2 地理抽象过程 5

1.3 地理认知模型 7

参考文献 9

第二章 2D GIS空间数据模型 10

2.1 三种传统数据模型 10

2.2 面向对象数据模型 13

2.3 空间数据组织与管理 16

2.3.1 空间数据的特征 16

2.3.2 空间数据库管理系统 17

2.3.3 空间数据的组织 20

2.4 空间索引机制 22

参考文献 27

第三章 2D GIS空间数据结构 28

3.1 矢量数据结构 28

3.1.1 无拓扑的矢量数据结构 28

3.1.2 有拓扑的矢量数据结构 30

3.2 栅格数据结构 32

3.2.1 栅格像元的取舍法则 33

3.2.2 栅格尺寸的选择 34

3.2.3 栅格数据的组织 36

3.3 矢栅结合的数据结构 38

3.4 镶嵌数据结构 40

3.4.1 规则镶嵌数据结构 40

3.4.2 不规则镶嵌数据结构 41

3.5 超图数据结构 41

3.5.1 超图数据结构的概念 42

3.5.2 超图数据组织 42

参考文献 43

第四章 3D GIS空间数据模型 45

4.1 空间维数与空间构模 45

4.1.1 3D GIS与3D GMS之比较 45

4.1.2 空间维数讨论 46

4.1.3 空间构模技术分类 47

4.2 3D空间构模原理 48

4.2.1 基于面模型的准3D空间构模 48

4.2.2 基于体模型的真3D空间构模 51

4.2.3 基于面-体混合的3D空间构模 56

4.3 基于GTP的3D地学构模 57

4.3.1 GTP构模原理 58

4.3.2 GTP构模特点 59

4.3.3 GTP构模过程 59

4.3.4 GTP数据结构 60

4.4 基于GTP的3D模型更新 62

4.4.1 加入新钻孔的模型更新 62

4.4.2 加入新空间点的模型更新 64

4.5 基于GTP的真3D地学模拟 65

4.5.1 系统开发与关键技术 65

4.5.2 真3D地学模拟实例 67

参考文献 69

第五章 空间关系 72

5.1 空间关系表达与描述 72

5.1.1 空间关系概念与研究进展 72

5.1.2 空间关系描述方法 73

5.1.3 空间关系表达方法 73

5.2 空间方向关系 75

5.2.1 空间方向与空间方向关系 75

5.2.2 空间方向关系描述模型 78

5.3 空间距离关系 84

5.4 2D空间拓扑关系 85

5.4.1 点集拓扑学原理 85

5.4.2 2D空间拓扑关系描述 86

5.4.3 2D空间拓扑关系维护 88

5.4.4 9I模型 89

5.4.5 2D空间拓扑关系研究进展 91

5.5 3D空间拓扑关系 93

5.5.1 3D空间拓扑描述方法 93

5.5.2 基于GTP的真3D拓扑 98

5.6 其他空间关系 102

5.6.1 3D空间拓扑关系全集 102

5.6.2 空间相似与空间相关关系 105

参考文献 106

第六章 时态GIS及时态关系 109

6.1 时空过程与时空数据库 109

6.1.1 时空过程 109

6.1.2 时空数据库 110

6.2 时空数据模型 111

6.2.1 时间附加型 111

6.2.2 时间新维型 112

6.2.3 面向对象型 115

6.2.4 基于状态和变化的统一模型 116

6.2.5 其他时空数据模型 117

6.3 时态拓扑关系 118

6.3.1 时态拓扑关系的定义 119

6.3.2 时态拓扑关系的描述 120

参考文献 121

第七章 地学信息分类与空间编码 123

7.1 分类编码原则与标准 123

7.1.1 分类编码原则 123

7.1.2 分类编码标准 124

7.2 分类编码模型 125

7.3 无边界GIS空间编码 126

7.3.1 传统的ID编码法分析 126

7.3.2 QuaPA法编码原理 127

7.3.3 QuaPA法的全球推广 131

参考文献 134

第八章 地理元数据 136

8.1 信息共享与元数据 136

8.2 地理元数据的构成与描述 138

8.2.1 地理元数据的构成 138

8.2.2 地理元数据的描述 140

8.3 地理元数据管理与操作 141

8.3.1 地理元数据管理 141

8.3.2 地理元数据操作 142

8.4 地理元数据标准 144

8.4.1 国外与国际元数据标准 144

8.4.2 中国元数据标准 147

参考文献 149

第九章 地图投影与图形变换 151

9.1 地球与地理参数 151

9.1.1 地球的形状与大小 151

9.1.2 地理参数与坐标 152

9.2 地图投影的基本原理 153

9.2.1 地图投影的基本分类 153

9.2.2 地图投影变形问题 155

9.3 GIS中地图投影选择 156

9.3.1 地图投影选择的一般原则 156

9.3.2 中国GIS的地图投影选择 158

9.3.3 面向数字地球的投影问题 160

9.4 图形变换 161

9.4.1 窗口区和视图区的坐标变换 161

9.4.2 规格化坐标到设备坐标的变换 163

9.4.3 二维图形的几何变换 163

9.4.4 三维图形的几何变换 167

参考文献 169

下篇 GIS算法 170

第十章 空间数据压缩算法 170

10.1 基于矢量的压缩算法 170

10.1.1 曲线的数据压缩算法 170

10.1.2 面域的数据压缩算法 172

10.2 基于栅格的压缩算法 174

10.2.1 游程长度压缩算法 174

10.2.2 差分映射算法 175

10.2.3 常规四叉树压缩算法 176

10.2.4 线性四叉树压缩算法 176

10.2.5 二维行程压缩算法 181

参考文献 183

第十一章 空间数据内插算法 184

11.1 点的内插算法 184

11.1.1 基于整体拟合的算法 185

11.1.2 基于局部拟合的算法 186

11.2 区域内插算法 192

11.2.1 点的区域内插算法 192

11.2.2 面的区域内插算法 193

11.3 采样点曲线拟合 196

11.3.1 张力样条函数法 196

11.3.2 分段三次多项式法 197

11.3.3 分段圆弧法 199

11.3.4 切线方向法 200

参考文献 200

第十二章 空间数据转换算法 202

12.1 矢量数据向栅格数据转换 202

12.1.1 内部点扩散算法 202

12.1.2 射线算法 203

12.1.3 扫描算法 203

12.1.4 复数积分算法 208

12.1.5 边界代数算法 209

12.2 栅格数据向矢量数据转换 212

12.2.1 基于图像处理的矢量化算法 213

12.2.2 基于窗口匹配的矢量化算法 214

12.3 TIN向规则格网DEM转换 216

参考文献 221

第十三章 空间数据误差分析算法 222

13.1 空间数据误差分类与来源 222

13.2 属性误差的分析算法 223

13.2.1 误差矩阵 223

13.2.2 属性数据精度的缺陷率度量算法 225

13.3 位置误差分析算法 229

13.3.1 几种误差指标的算法 229

13.3.2 置信区域方法 231

13.3.3 误差概率分布 239

参考文献 244

第十四章 多边形自动生成与裁剪算法 246

14.1 多边形性质及有关处理 246

14.1.1 多边形图的基本性质 246

14.1.2 异常处理 247

14.1.3 岛的判断 247

14.1.4 内点计算 248

14.2 弧-弧拓扑生成算法 250

14.2.1 基于方位角的算法 250

14.2.2 基于Qi的算法 251

14.2.3 基于矢量外积的算法 252

14.3 多边形自动生成算法 254

14.3.1 基于方位角的左转算法 254

14.3.2 结点依次搜索算法 255

14.4 多边形图裁剪算法 258

14.4.1 无拓扑多边形图裁剪算法 258

14.4.2 有拓扑多边形图裁剪算法 260

参考文献 262

第十五章 TIN的构建算法 264

15.1 Delaunay三角网 264

15.1.1 Delaunay TIN基础 264

15.1.2 Delaunay TIN的构建算法 266

15.2 基于离散点的构TIN算法 269

15.2.1 无约束构TIN算法 269

15.2.2 有约束构TIN算法 273

15.3 基于等高线的构TIN算法 276

15.3.1 基于等高线构TIN的一般算法 276

15.3.2 基于矿层底板等高线图的构TIN算法 277

参考文献 282

第十六章 Voronoi图构建算法 283

16.1 平面点集Voronoi图构建算法 283

16.1.1 基于矢量的Voronoi图自动构建 285

16.1.2 基于栅格的Voronoi图自动构建 286

16.1.3 基于Voronoi图的D-TIN构建 289

16.2 线/面集Voronoi图构建算法 290

16.2.1 基于C1偏置的Voronoi图构建算法 291

16.2.2 基于动态距离变换的Voronoi图构建算法 294

16.3 球面Voronoi图构建算法 295

16.3.1 球面点集Voronoi图构建算法 296

16.3.2 球面格网Voronoi图构建算法 297

参考文献 301

第十七章 空间变换算法 304

17.1 地图坐标变换算法 304

17.1.1 相似变换算法 304

17.1.2 仿射变换算法 305

17.2 地图投影变换算法 306

17.2.1 算法分析 306

17.2.2 算法实现过程 308

17.3 透视投影变换算法 309

17.3.1 简单的一点透视变换算法 310

17.3.2 复杂的一点透视变换算法 311

参考文献 314

第十八章 空间度量算法 315

18.1 空间距离与方向度量算法 315

18.1.1 基于矢量的距离与方向度量算法 315

18.1.2 基于栅格的距离与方向度量算法 318

18.2 面积度量算法 319

18.2.1 基于矢量的面积度量算法 319

18.2.2 基于栅格的面积度量算法 320

18.3 体积度量算法 322

18.3.1 山体体积算法 322

18.3.2 挖填方体积算法 323

18.4 坡度坡向度量算法 323

18.4.1 基于矢量的坡度坡向度量算法 324

18.4.2 基于栅格的坡度坡向度量算法 325

参考文献 325

第十九章 数字地形分析算法 326

19.1 基本地形因子分析算法 326

19.1.1 斜坡因子分析算法 326

19.1.2 面元因子分析算法 330

19.2 地形特征提取算法 331

19.2.1 基于规则格网DEM的算法 331

19.2.2 基于等高线和TIN的算法 333

19.3 数字地形典型应用算法 335

19.3.1 流水分析算法 335

19.3.2 通视分析算法 338

参考文献 340

第二十章 空间统计分析算法 342

20.1 多变量统计分析算法 342

20.1.1 主成分与主因子分析算法 342

20.1.2 关键变量分析算法 343

20.1.3 变量聚类分析算法 343

20.2 空间分类统计算法 347

20.2.1 空间聚类分析算法 347

20.2.2 空间聚合分析算法 347

20.2.3 判别因子分析算法 349

20.3 层次分析算法 350

参考文献 353

第二十一章 空间分析算法 354

21.1 路径分析算法 354

21.1.1 地理网络的基本概念 354

21.1.2 最短路径算法 356

21.1.3 最佳路径算法 358

21.1.4 最小连通树算法 359

21.2 资源分配算法 360

21.2.1 网络流优化算法 362

21.2.2 定位与分配算法 363

21.3 缓冲区分析算法 364

21.3.1 缓冲区的基本类型 364

21.3.2 缓冲线算法 366

21.3.3 特殊情况处理 370

21.4 叠置分析算法 373

21.4.1 基于栅格的叠置分析算法 373

21.4.2 基于矢量的叠置分析算法 376

参考文献 379

第二十二章 GIS可视化操纵算法 380

22.1 地形简化算法 380

22.1.1 地形简化算法综述 381

22.1.2 LOD模型分类 382

22.1.3 LOD模型生成算法 383

22.2 多分辨率纹理生成算法 388

22.2.1 一般算法 388

22.2.2 “分治”算法 389

22.3 纹理映射算法 390

22.3.1 纹理映射原理与算法 390

22.3.2 纹理分辨率选择算法 391

22.4 光相关算法 392

22.4.1 消隐算法 392

22.4.2 可见性算法 393

22.4.3 光照算法 393

22.4.4 透明算法 395

参考文献 397

第二十三章 空间数据挖掘与知识发现算法 399

23.1 空间数据仓库与数据挖掘 400

23.1.1 空间数据仓库技术 400

23.1.2 可发现的知识类型 401

23.1.3 SDMKD在GIS与遥感中的应用 403

23.2 算法分类剖析 404

23.2.1 概率统计类算法 405

23.2.2 模糊数学类算法 407

23.2.3 人工智能类算法 409

23.2.4 图形图像类算法 413

23.2.5 空间分析类算法 414

23.3 矿山空间数据挖掘系统设计 415

23.3.1 矿山数据的基本特征 415

23.3.2 矿山数据仓库体系结构 416

23.3.3 矿山数据挖掘过程 417

参考文献 419

附录：GIS术语中英文及其缩写对照表 422

后记 440