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第Ⅰ部 分GlS基本概念 3

第1章 GlS的基本概念 3

你会问“什么是GIS？” 3

你会再问“什么是GIS？” 4

练习1-1（项目）手工寻址 5

更多与GIS相关的内容 10

下一步:似乎与你想知道的 11

东西无关 11

位置确定因素:坐标系 12

球面坐标系 13

位置确定因素:纬度和经度 14

大地测量学、坐标系、地理投影和比例尺 15

投影坐标系 15

地理坐标系与投影坐标系，如何选择 16

两种投影坐标系:UTM和国家平面坐标系 17

坐标转换 18

物理维度 20

全球定位系统 21

遥感 22

关系数据库 22

从关系数据库获得信息:查询 25

关系数据库的经济学 26

关系数据库——何谓“关系” 27

关系数据库和电子表格 28

GIS的另一个定义 28

点 29

线 29

面 29

计算机软件:概述 30

计算机软件:关于ArcGIS 31

本书关注的软件 32

第1章 实训 33

练习1-2（项目）为所学知识编制一份概要文件 33

练习1-3（次要项目）启动ArcGIS 35

练习1-4（项目）了解ArcCatalog程序 36

练习1-5（主要项目）使用ArcCatalog来查看数据——村庄里的消防栓 47

练习1-6（项目）查看空间数据为野猫船厂寻址 59

练习1-7（项目）了解ArcGIS的帮助系统 75

练习1-8（有些枯燥）ArcCatalog的一些常用操作 78

练习1-9（复习）检查、修订和组织你的概要文件 79

第2章 空间数据的特性和示例 83

空间数据的初始形式:地图 83

空间数据从纸质地图到计算机地图——变革的动力 83

动力1:使用地图进行决策时存在的困难和限制 83

动力2:更合理分配资源和环境保护需求的日趋明显 86

动力3:普通计算机系统的发展速度令人惊叹 87

空间数据 88

限定范围 89

使用空间数据进行决策 89

空间数据的集合:数据库 89

空间数据库:内在的困难 90

尺寸 90

参考依据的连续性特征 93

数据的连续性特征 93

实体的抽象 94

存在多个空间坐标系 94

己经存在但并不合适的数据 94

发展所需要的努力 94

环境的变化 95

存储地理数据的多种范例 95

信息系统 96

总述 97

地理信息系统的用途土地及其利用 97

自然环境 98

能源 99

人力资源 100

关键环境所关注的领域 102

水 103

自然资源 104

农业 105

犯罪预防；法律实施；刑事司法 105

国土安全和民防 106

通信 107

交通运输 108

第2章 实训 109

练习2-1（户外项目）充分了解地理空间和地理数据 109

练习2-2（起步）查看和预览ArcMap工具栏 110

练习2-3（主要项目）查看不同类型的地理数据 112

练习2-4（主要项目）栅格数据 129

练习2-5（项目）不规则三角网（TIN） 146

练习2-6（项目）土壤、岩石和土地利用的地理数据 152

练习2-7（复习）检查、修订和组织概要文件 157

第3章 GlS产品:地图及其他信息 161

GIS技术和制图——可兼容吗？ 161

地理信息系统的产品 162

实用性的具体要求 162

GIS产品的分类 163

制作产品文档 165

对不同类型产品的思考 165

不要忽视字符化的信息 166

在排序信息时不要犹豫 166

硬拷贝 166

在产品内容上把握平衡 167

产品设计的元素 167

单位、投影和缩放比例 167

基于分辨率和缩放比例的思考 167

确保底图的使用 168

质量保证的测量 168

决策者一产品界面 169

小结 169

第3章 实训 171

练习3-1（热身）模板 172

练习3-2（项目）包含数据的模板 174

练习3-3（主要项目）数据帧 180

练习3-4（小项目）查看林林总总的制图工具和选项 185

练习3-5（主要项目）为野猫船厂数据集制作地图 190

练习3-6（主要项目）加强沟通:样式、图层文件、报表、图表和图形 190

练习3-7（复习）检查、修订和组织概要文件 205

第4章 地理数据的存储结构 209

空间数据分析为何如此困难？ 209

计算机如何辅助空间数据分析 210

空间数据的复杂性 210

空间数据结构 211

面数据的存储范式 212

地理数据模型基础 212

栅格数据模型 214

矢量数据模型 216

“storadigms”的多重性 216

基于矢量的地理数据集——逻辑结构 218

二维领域里的一维实体:线段 219

二维领域里的二维实体:多边形 220

三维领域里的三维实体:三角形和Multipatch 222

特定的ESRI空间矢量数据存储机制 222

geodatabase数据结构 222

geodatabase软件 223

多边形中的多边形:周长和面积计算 223

多多边形 225

geodatabase在计算机中的结构 225

geodatabase的逻辑构造 225

geodatabase的要素形状 226

点 226

线 227

多边形 228

geodatabase中的嵌套多边形 228

geodatabase和属性 229

子类 229

对象初探 230

shapefile数据结构 230

shapefile文件在计算机中的结构 231

矢量数据集特征概括 232

矢量GIS数据集的逻辑结构概括 233

栅格地理数据集的逻辑结构 233

格网栅格 233

栅格图像 234

栅格地理数据集在计算机中的结构 234

TIN 237

基于TIN的地理数据集在计算机中的布局 238

Terrain数据集 238

空间参照 238

第4章 实训 241

练习4-1（热身项目）初识ArcToolbox 241

练习4-2（热身项目）了解某些简单的个人型geodatabase要素类 243

练习4-3（热身）创建一个名为TextToFeature的个人型geodatabase要素类 245

练习4-4（快速测验）面积和周长 252

练习4-5（项目）为Foozit Court创建一个文件型geodatabase要素类 253

练习4-6（研究）理解貌似有错的几点 255

练习4-7（项目）geodatabase拓扑 257

练习4-8（复习）检查、修订和组织概要文件 262

第5章 地理和属性数据:选择、输入和编辑 265

寻找和收集数据方面的关注 265

从互联网查找数据 265

开发数据库的步骤 266

GPS和GIS 271

GPS的全称:Global Positioning System（全球定位系统） 272

地球 273

绕地卫星 273

地面站 274

接收器 274

接收器制造商 275

美国国防部 275

用户 275

今夕何夕？ 276

第5章 实训 277

练习5-1（准备活动）浏览真实世界的范围表示 277

练习5-2（项目）在网络上查看地理数据 283

练习5-3（项目）数字化和转换 283

练习5-4（项目）在geodatabase的真实坐标中直接数字化 295

练习5-5（准备活动）数字化geodatabase多边形并处理拓扑 301

练习5-6学习Editor的一些基本功能 306

练习5-7（继续）添加第六个岛屿 311

练习5-8（项目）5获得字段数据和连接表 315

练习5-9（复习）检查、修订和组织你的概要文件 321

第Ⅱ部分 使用GlS进行空间分析和综合 327

第6章 通过简单实例分析GlS数据 327

信息 327

计算机硬件:计算机的用途 329

输入 330

计算 330

加法 331

输出 331

连续现象和离散现象 332

GIS离散表示的内涵 335

科学计数法、数值意义、准确性和精确度恐龙几岁了？ 335

准确性和精确度 336

基本统计 338

平均值 338

中位数 339

模式 339

范围 339

标准方差 339

对值进行归类 340

测量的数值范围 341

第6章 实训 343

练习6-1（项目）进一步复习及学习ArcMap 343

练习6-2（项目）分类及标识回顾地图 355

练习6-3（小项目）比较数据集:Medically Underserved Are（MUAs）和Health Professional Shortage Are（HPSAs） 362

练习6-4（项目）人口数据和地理数据的合并 365

练习6-5（项目）判断点到点和点到线的距离 375

练习6-6（复习）检查，更新和组织概要文件 377

第7章 根据邻近度、叠加和属性创建空间数据集 381

根据邻近度生成各种要素:缓冲 381

缓冲点 381

缓冲线和多边形 382

通过叠加分析来产生要素 383

线和点要素类的叠加 385

点要素的叠加 386

线要素的叠加 386

空间连接概述 387

通过选择属性来获取地理数据集:提取（Extract） 388

第7章 实训 391

练习7-1（准备活动）在Trivial要素类周围创建试验性缓冲区 391

练习7-2（项目）通过野猫船舶公司数据来了解个人型geodatabase要素类的缓冲 392

练习7-3（项目）使用Union和Extract工具处理多边形要素类 395

练习7-4（项目）使用Overlay和Extract工具来处理Trivial点要素类和线要素类 402

练习7-5（项目）在geodatabase中使用Buffer和Overlay工具 404

练习7-6（项目）为致富项目解决方案创建一个模型 410

练习7-7（小项目）为解决野猫船舶公司的问题来创建缓冲 415

练习7-8（项目）为野猫船舶公司的厂房寻址 416

练习7-9（可选项目）解决修正后的野猫船舶公司问题 419

练习7-10（项目）创建一个野猫船舶公司解决方案的模型 423

练习7-11（复习）检查、修订和组织概要文件 425

第8章 基于栅格数据处理的空间分析 427

一种不同的存储范例 427

栅格的相关事实 429

坐标空间 430

具有整数栅格单元值的栅格 431

浮点值的栅格 434

栅格存储和处理的好处 434

栅格和要素 436

栅格:输入、计算和输出 436

栅格处理所惠及的地方:长途旅行所产生的费用 437

采用栅格进行临近度计算 437

人类活动、成本和距离 438

格网上的欧氏距离 438

欧几里得距离与空间分析 440

证明毕达哥拉斯定律的正确性 441

多源栅格单元 442

从多个源单元格中找出最近的一个 442

排除超过特定的起始点的距离 443

影响成本的其他因素 443

成本距离机制 444

成本距离计算 444

欧几里德距离和成本距离中的路径计算 445

理解总费用是如何计算的 446

获取更多信息:路径和配置 447

欧几里德距离的方向和配置栅格单元 447

成本距离的方向和配置栅格单元 447

栅格处理的一个主要应用:水文学 448

基本的地表水文 449

空间分析如何执行水文分析 450

地表水文学的基本概念 450

测量水流方向 450

水流的最终目的地是偏离栅格区域 452

水流累积:排水描述和降雨量 452

计算潜在的线性水体长度 454

给溪流指定身份 455

矢量与栅格表示比较 456

给溪流链区分等级 456

流域和倾点 458

第8章 实训 459

练习8-1（项目）栅格基本原理和操作 459

练习8-2（项目）使用栅格数据解决野猫船舶公司的问题 466

练习8-3（项目）根据不同要求解决野猫船舶公司的选址问题 478

练习8-4（演示）使用IDW、 Spline、 Trend、Nearest、 Neighbor和Kriging工具生成曲面 479

练习8-5（项目）GRIDS:距离和临近度 483

练习8-6（项目）结合使用这些工具:为地方停车场选址 494

练习8-7（项目）流域分析 501

练习8-8（复习）检查、修订和组织概要文件 507

第9章 其他维度、其他工具和其他解决方案 509

被忽略的第三维度:时态空间与垂直空间 509

第三个空间维度 实训 512

新软件包:ArcScene 512

练习9-1（项目）使用3D的经验之谈 512

时间维度 概述 536

3D:二维空间加上一维时间 536

时间维度 实训 538

练习9-2（项目）查看随时间而变化的基础设施 538

地址编码 概述 542

确定位置的第二条基本途径 542

TIGER/Line文件 543

TIGER文件中地理坐标的精确性 546

地址定位器 546

地址编码 实训 548

练习9-3（项目）使用地址和坐标 548

网络分析 概述 553

网络分析 实训 554

练习9-4（项目）路径和分配探索 554

线性参考 概述 561

线性参照 实训 563

练习9-5（项目）在线性要素中练习 563

练习9-6（复习）检查、修订和组织概要文件 569