地理信息系统原理PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 地理信息系统的概念 1

1.1.1 地理信息系统的定义 1

1.1.2 地理信息系统概念内涵的演进 3

1.1.3 为什么需要地理信息系统 5

1.1.4 地理信息系统的组成 6

1.1.5 地理信息系统的空间分析能力 20

1.1.6 地理信息系统与相关学科的关系 20

1.1.7 地理信息系统发展简史 21

1.2 地理信息系统的科学基础 23

1.2.1 地球系统科学 23

1.2.2 地球信息科学 24

1.2.3 地理信息科学 25

1.2.4 地球空间信息科学 26

1.3 地理信息系统的技术基础 27

1.3.1 地理空间数据采集技术 28

1.3.2 计算机网络工程技术 35

1.3.3 现代通信技术 38

1.3.4 软件工程技术 40

1.3.5 信息安全技术 44

1.3.6 网络空间信息传输技术 50

1.3.7 虚拟现实与仿真技术 53

练习与思考题 56

第2章 地理信息系统基础理论 57

2.1 地理信息科学的提出与发展 57

2.1.1 地理信息科学的提出 57

2.1.2 地理信息科学的发展 59

2.2 地理信息科学中的重要概念 62

2.2.1 信息和数据 62

2.2.2 地理信息和地理数据 62

2.2.3 物质信息 63

2.2.4 能量信息 64

2.2.5 信息流 64

2.2.6 地理系统 64

2.2.7 耦合 65

2.3 地理信息科学基本框架 66

2.3.1 地理信息科学的特征 66

2.3.2 地理信息科学基本框架 67

2.4 地理信息科学的重要理论 69

2.4.1 与地理系统有关的理论 69

2.4.2 地理信息理论 70

2.4.3 地理（地球）空间认知理论 72

2.5 地理信息系统的时空观 73

2.6 社会科学的空间表达观 74

2.7 地理信息科学方法概论 75

2.7.1 地理信息本体论 76

2.7.2 地理信息科学方法 76

2.7.3 地理信息技术方法 77

练习与思考题 77

第3章 地理空间数据表达基础 79

3.1 地理空间数据的空间参考系统 79

3.1.1 地理坐标系统 79

3.1.2 地理坐标系的定义 82

3.1.3 GIS中的空间参考系 86

3.2 地理空间数据的表达方法 89

3.2.1 地图表达地理实体要素的方法 89

3.2.2 GIS表达地理实体要素的方法 91

3.3 空间数据的空间关系表达 102

3.3.1 矢量数据的空间关系 102

3.3.2 栅格数据的空间关系 106

练习与思考题 108

第4章 地理空间数据模型建模 109

4.1 概述 109

4.1.1 从地理世界到数字世界 109

4.1.2 空间数据模型的类型 111

4.1.3 空间数据模型和数据结构 112

4.1.4 数据库模型和数据库结构 112

4.2 地理空间数据模型 113

4.2.1 空间特征和空间对象 113

4.2.2 地理空间对象的基本特征和描述内容 119

4.2.3 地理数据模型的进展 120

4.2.4 矢量数据模型 124

4.2.5 栅格数据模型 129

4.2.6 连续表面数据模型 133

4.2.7 网络数据模型 139

4.2.8 动态分段数据模型 143

4.3 地理时空数据模型 145

4.3.1 时空数据的概念 145

4.3.2 时空数据模型 147

练习与思考题 166

第5章 地理空间数据库 167

5.1 概述 167

5.1.1 建立空间数据库的重要性 167

5.1.2 GIS与SDBMS的关系 168

5.1.3 数据库技术的演进 171

5.1.4 SDBMS的特殊结构 171

5.2 空间数据库的概念 173

5.2.1 空间数据库的定义 173

5.2.2 空间数据库的适用人群 174

5.2.3 空间数据库的概念结构 174

5.2.4 空间数据库的基本组成 176

5.3 空间数据库类型 176

5.3.1 分布式数据库 176

5.3.2 基于Web的空间数据库系统 177

5.3.3 并行数据库系统 178

5.3.4 时空数据库系统 180

5.4 空间数据访问方法 181

5.4.1 空间数据的操作特点 182

5.4.2 空间数据访问的基本思想 183

5.4.3 空间数据访问的基本需求 184

5.4.4 空间数据访问方法的分类 185

5.4.5 多比例尺空间数据库访问 188

5.5 空间数据索引 188

5.5.1 空间数据存取 188

5.5.2 空间数据索引的概念 190

5.5.3 哈希索引方法 192

5.5.4 四叉树索引方法 196

5.5.5 空间对象的排序索引 199

5.5.6 基于二叉树的索引方法 208

5.5.7 基于B树的方法 213

5.5.8 索引方法的评价 218

5.5.9 时空数据索引 219

5.6 空间查询及定义 221

5.6.1 关于查询的一些定义 221

5.6.2 空间选择查询 221

5.6.3 空间连接 226

5.7 空间数据查询语言与处理 227

5.7.1 空间数据查询语言 227

5.7.2 查询处理 230

5.7.3 查询优化 233

5.7.4 时空查询功能和查询语言 233

5.8 空间数据库设计 234

5.8.1 空间数据库设计的步骤和内容 234

5.8.2 空间数据的分类与分层 236

5.8.3 空间数据存储方案 238

5.8.4 空间数据库的组织方案 248

5.8.5 空间数据库更新方案 251

5.8.6 空间数据库备份 254

5.8.7 空间数据的管理 255

练习与思考题 258

第6章 地理空间数据获取与处理 259

6.1 地理空间数据源 259

6.1.1 地理空间数据源的类型 259

6.1.2 地理空间数据处理内容 260

6.2 空间数据的数字化 260

6.2.1 纸质地图的数字化 260

6.2.2 影像或图片数据的数字化 261

6.2.3 文本数据的数字化 262

6.3 空间数据坐标转换方法 262

6.3.1 空间坐标转换概念 262

6.3.2 常用的坐标转换方法 262

6.3.3 坐标转换方法的应用 264

6.4 空间数据编辑 265

6.4.1 数据表达错误的编辑 265

6.4.2 空间数据的拓扑编辑 266

6.4.3 空间数据的值域约束编辑 266

6.5 空间数据的互操作 267

6.5.1 数据格式转换的过程和内容 267

6.5.2 数据格式转换的方式 268

6.5.3 矢量数据和栅格数据的转换 269

6.6 空间数据的质量 269

6.6.1 GIS数据质量的概念 270

6.6.2 GIS数据质量的一般指标 271

6.6.3 空间数据的误差类型 271

6.6.4 GIS数据质量问题的检查方法 272

6.6.5 GIS数据质量研究的常用方法 272

6.6.6 空间数据的不确定性 273

练习与思考题 275

第7章 地理空间分析 276

7.1 概述 276

7.1.1 空间分析的功能 276

7.1.2 空间分析建模 278

7.1.3 空间分析的过程 279

7.2 栅格数据分析 281

7.2.1 基于栅格单元的分析 281

7.2.2 密度分析 287

7.2.3 欧氏距离分析 288

7.2.4 成本距离分析 291

7.2.5 栅格数据的提取方法 293

7.2.6 栅格数据的概括分析 294

7.2.7 水文分析 294

7.2.8 地形表面分析 301

7.3 地理空间统计分析 306

7.3.1 地理空间统计分析原理 307

7.3.2 探索性空间统计分析方法 312

7.4 矢量数据分析 317

7.4.1 叠置分析 317

7.4.2 邻近分析 321

7.4.3 属性表分析 323

7.4.4 统计分析 324

7.5 网络分析 325

7.5.1 网络的类型 325

7.5.2 网络分析的类型 326

7.5.3 网络分析的方法 327

7.5.4 主要的网络分析应用 333

7.6 地理空间数据的查询分析 344

7.6.1 简单查询功能 344

7.6.2 属性查询分析 345

7.6.3 基于位置的查询 346

7.6.4 基于图形的查询 347

练习与思考题 348

第8章 地理空间数据制图与可视化 349

8.1 概述 349

8.1.1 地图制图的概念 349

8.1.2 地理空间数据可视化的概念 350

8.2 地图制图基础 352

8.2.1 地图的组成要素 352

8.2.2 地图设计 353

8.2.3 地图设计的因素 354

8.3 从地理数据到制图数据 354

8.3.1 地理数据与制图数据的区别 354

8.3.2 表达冲突与编辑 355

8.3.3 地图的效果处理 357

练习与思考题 358

第9章 地理信息系统工程设计与开发 359

9.1 GIS工程设计与评价模式 359

9.1.1 GIS工程设计模式 359

9.1.2 GIS工程的评价模式 359

9.2 GIS工程设计过程和内容 361

9.2.1 GIS工程设计过程 361

9.2.2 GIS工程设计的内容 362

9.2.3 GIS工程设计要点 364

9.3 GIS工程设计的任务 367

9.3.1 GIS工程设计的系统分析 367

9.3.2 GIS系统设计 368

9.3.3 工程实施设计 369

9.3.4 运行维护设计 370

9.4 GIS工程的开发方法 370

9.4.1 GIS软件的开发方式 370

9.4.2 GIS软件的开发方法 371

练习与思考题 374

第10章 地理信息系统高级应用 375

10.1 地理空间框架与地理信息公共平台 375

10.1.1 地理空间框架 375

10.1.2 地理信息公共平台 378

10.2 数字地球、数字城市与智慧城市 411

10.2.1 数字地球、数字城市与智慧城市的概念 412

10.2.2 数字城市与智慧城市的关系 413

10.2.3 数字城市和智慧城市的框架 413

10.3 GIS与地理国情监测 418

10.3.1 地理国情监测的概念 418

10.3.2 GIS与地理国情监测的关系 419

10.4 GIS在行业和领域中的应用 420

10.4.1 GIS在规划行业中的应用 420

10.4.2 GIS在轨道交通中的应用 422

10.4.3 GIS在国土行业中的应用 424

10.4.4 GIS在交通行业中的应用 429

10.4.5 GIS在林业中的应用 429

10.4.6 GIS在民政方面的应用 430

10.4.7 GIS在农业方面的应用 432

10.4.8 GIS在气象领域的应用 433

10.4.9 GIS在水利行业的应用 434

10.4.10 GIS在公共卫生领域的应用 435

10.4.11 GIS在电力方面的应用 440

10.4.12 GIS在地下管线管理中的应用 441

练习与思考题 444

参考文献 446