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第1章 GIS概论 1

1.1 地理信息系统概念 1

1.1.1 数据和信息 1

1.1.2 地理数据和地理信息 2

1.1.3 地理信息的特征 3

1.1.4 信息系统 3

1.1.5 地理信息系统定义 4

1.2 地理信息系统的构成 6

1.2.1 GIS硬件系统 7

1.2.2 GIS软件系统 11

1.2.3 空间数据 13

1.2.4 GIS管理、操作和应用人员 13

1.2.5 应用模型 14

1.3 地理信息系统的功能与类型 15

1.3.1 地理信息系统的基本功能 15

1.3.2 地理信息系统的类型 17

1.4 地理信息系统与相关学科的关系 19

1.5 地理信息系统的发展 22

1.5.1 GIS发展简史 22

1.5.2 GIS中“S”的发展 25

1.5.3 GIS期刊 30

1.6 主流GIS软件介绍 31

1.6.1 国外主要商业化GIS软件 31

1.6.2 国内主要商业化GIS软件 36

1.6.3 开源GIS 39

思考题 42

第2章 GIS空间数据表达基础 43

2.1 地理空间与地理坐标系 43

2.1.1 地球椭球体 44

2.1.2 地理坐标系的分类 45

2.1.3 我国GIS常用坐标系 49

2.1.4 高程系统 51

2.2 地图投影 52

2.2.1 地图投影的实质 52

2.2.2 变形椭圆与地图投影变形 53

2.2.3 地图投影参数 56

2.2.4 地图投影类型 57

2.3 常用地图投影 62

2.3.1 高斯-克吕格投影 62

2.3.2 通用横轴墨卡托投影（UTM） 65

2.3.3 墨卡托投影 65

2.3.4 Web墨卡托 67

2.3.5 兰勃特投影 68

2.3.6 阿伯斯投影 69

2.4 GIS中坐标系与投影的应用 71

2.4.1 GIS中地图投影标识 71

2.4.2 ArcGIS中地图投影与坐标系 73

思考题 75

第3章 空间数据模型 76

3.1 现实世界的抽象 76

3.2 空间实体 78

3.2.1 空间实体的概念 78

3.2.2 空间实体的特征 79

3.2.3 空间关系 80

3.3 空间数据 83

3.4 空间数据结构 87

3.4.1 空间数据结构与空间数据模型 87

3.4.2 矢量数据结构 89

3.4.3 栅格数据结构 92

3.4.4 表面模型 101

3.4.5 矢量数据结构与栅格数据结构的比较 106

3.5 面向对象的空间数据模型 107

3.5.1 类与对象 108

3.5.2 Geodatabase模型 109

3.6 时空数据模型 113

思考题 117

第4章 空间数据的获取 118

4.1 空间数据的内容与来源 118

4.1.1 4D数据 118

4.1.2 空间元数据 119

4.1.3 空间数据来源 124

4.2 全野外数据采集 125

4.2.1 全野外数据采集特点 125

4.2.2 作业过程 126

4.2.3 GPS测量 127

4.3 数字化设备采集 129

4.3.1 手扶跟踪数字化 129

4.3.2 扫描数字化 131

4.3.3 摄影测量方法 135

4.3.4 遥感方法 136

4.4 空间数据格式转换与互操作 138

4.4.1 空间数据格式转换的内容及要求 138

4.4.2 空间数据格式转换的方式 139

4.4.3 空间数据互操作 140

4.5 空间数据获取技术发展 142

4.5.1 三维激光扫描 142

4.5.2 合成孔径雷达（SAR） 146

4.5.3 从GPS到GNSS 151

思考题 154

第5章 空间数据处理与质量评价 156

5.1 几何变换 156

5.1.1 几何纠正 156

5.1.2 均方根误差 157

5.2 投影变换 158

5.3 空间数据的编辑 160

5.3.1 空间数据的错误检查方法 160

5.3.2 几何数据的编辑 161

5.3.3 空间数据拼接 162

5.3.4 拓扑关系的建立与编辑 164

5.3.5 栅格数据的重采样 165

5.3.6 属性数据编辑 166

5.4 空间数据结构转换 166

5.4.1 矢量-栅格转换 166

5.4.2 栅格-矢量转换 171

5.5 空间数据压缩与综合 175

5.5.1 矢量数据压缩 175

5.5.2 栅格数据压缩 178

5.6 空间数据质量 181

5.6.1 空间数据质量的概念 181

5.6.2 空间数据误差来源 182

5.6.3 数据质量评价 183

5.6.4 空间数据质量控制 184

5.6.5 空间数据生产过程中的质量控制 184

5.7 空间数据标准 186

5.7.1 ISO／TC 211标准体系 186

5.7.2 OGC标准体系 188

5.7.3 我国国家地理信息标准体系 190

思考题 191

第6章 空间数据存储与管理 192

6.1 空间数据管理 192

6.1.1 矢量数据管理 192

6.1.2 栅格数据管理 196

6.1.3 地图切片与影像金字塔管理 197

6.2 空间数据引擎 199

6.2.1 空间数据引擎的概念 199

6.2.2 空间数据引擎工作原理 200

6.2.3 ArcSDE空间数据引擎 202

6.3 空间数据索引 203

6.3.1 实体范围索引 204

6.3.2 格网索引 205

6.3.3 四叉树索引 207

6.3.4 其他索引 210

6.4 空间数据库查询语言 213

6.4.1 标准查询语言SQL 213

6.4.2 SQL的扩展 214

6.5 基础地理空间数据库建立 216

6.5.1 基础地理空间数据库类型 216

6.5.2 基础地理空间数据库建库流程 217

6.5.3 基础地理空间数据库更新 225

6.6 长事务与版本管理 229

6.6.1 事务处理 229

6.6.2 版本控制 230

6.7 NoSQL数据库 231

6.7.1 NoSQL定义和介绍 231

6.7.2 常见NoSQL数据库 233

思考题 235

第7章 空间分析 237

7.1 数字地形模型分析 237

7.1.1 DTM与DEM 237

7.1.2 DEM的类型 239

7.1.3 DEM的特点 241

7.1.4 DEM应用 242

7.2 空间插值 249

7.2.1 全局插值法 249

7.2.2 局部插值法 250

7.2.3 逐点插值法 253

7.3 空间叠加分析 254

7.3.1 叠加分析概述 254

7.3.2 基于矢量的叠加分析 255

7.3.3 基于栅格的叠加分析 259

7.4 空间查询 261

7.5 空间缓冲区分析 263

7.5.1 缓冲区分析 263

7.5.2 基于矢量的缓冲区分析 264

7.5.3 基于栅格的缓冲区分析 267

7.6 网络分析 267

7.6.1 网络组成和属性 268

7.6.2 网络的建立 270

7.6.3 网络的应用 270

7.7 探索性空间分析方法 272

7.7.1 基本分析工具 272

7.7.2 检验数据分布 277

7.7.3 寻找数据离群值 277

7.7.4 全局趋势分析 279

7.7.5 空间自相关及方向变异 279

思考题 282

第8章 空间信息可视化 283

8.1 空间信息可视化概述 283

8.1.1 可视化的概念 283

8.1.2 空间信息可视化的表现形式 284

8.2 地图符号 286

8.2.1 地图符号的分类 286

8.2.2 地图符号视觉变量 290

8.2.3 地图符号设计 294

8.2.4 地图注记 296

8.3 专题图的表达 298

8.3.1 点状要素的表示方法 298

8.3.2 线状要素的表示方法 302

8.3.3 面状要素的表示方法 303

8.3.4 表示方法的分类与选择 309

8.4 地图设计与编制 311

8.4.1 地图制作过程及方法 311

8.4.2 地图设计的过程与内容 313

8.5 虚拟现实 315

8.5.1 虚拟现实的概念 315

8.5.2 虚拟现实技术 316

8.5.3 虚拟现实的应用 318

思考题 319

第9章 应用型GIS设计与开发 320

9.1 GIS系统分析 320

9.1.1 系统需求分析 320

9.1.2 系统可行性研究 322

9.1.3 系统分析报告 322

9.2 GIS系统设计 323

9.2.1 应用型GIS设计的原则 323

9.2.2 应用型GIS的总体设计 324

9.2.3 应用型GIS的详细设计 329

9.3 GIS系统实施 332

9.3.1 程序编制 333

9.3.2 数据库建立 333

9.3.3 用户培训 333

9.3.4 系统测试 334

9.4 GIS软件测试 336

9.4.1 GIS软件的特点 336

9.4.2 GIS软件测试步骤 336

9.4.3 GIS软件测试误区 337

9.4.4 GIS软件测试的策略及经验 338

9.5 GIS系统维护 338

9.5.1 系统评价 339

9.5.2 系统维护 340

思考题 341

第10章 GIS应用 342

10.1 GIS在公众服务中的应用 342

10.2 GIS在城市建设中的应用 345

10.3 GIS在国土资源管理中的应用 348

10.4 GIS在其他行业中的应用 352

思考题 356

参考文献 357