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第1章 绪论 1

1.1 空间对象的属性、表达及空间关系 1

1.1.1 空间对象及其属性 1

1.1.2 空间对象的表达 2

1.1.3 空间对象间的关系 2

1.2 GIS的数据模型 3

1.2.1 GIS的概念数据模型 4

1.2.2 GIS的物理存储模型 7

1.3 GIS的组成及其功能 10

1.4 GIS空间分析的思路和框架 11

1.4.1 GIS空间分析的总体思路 11

1.4.2 空间分析的框架 11

1.4.3 空间分析的意义 12

1.5 教程安排 13

思考题 14

参考文献 14

第2章 矢量数据分析 15

2.1 拓扑的概念及矢量数据的拓扑关系 15

2.1.1 拓扑的概念 15

2.1.2 拓扑关系及其表达 16

2.2 矢量数据的类型及其拓扑表达 20

2.2.1 简单矢量数据结构 20

2.2.2 含拓扑关系的矢量数据结构 21

2.2.3 拓扑关系的判断 25

2.3 空间叠加分析原理及其应用 26

2.3.1 空间叠加分析的概念 26

2.3.2 基于矢量数据的叠加分析 27

2.3.3 地图的叠加方法 29

2.3.4 其他地图操作 31

2.3.5 空间叠加分析的应用 33

2.4 缓冲区分析原理 33

2.4.1 缓冲区的概念 33

2.4.2 缓冲区分析算法 35

2.4.3 缓冲区分析的应用 37

思考题 38

参考文献 38

第3章 栅格数据分析 39

3.1 栅格的基本概念 39

3.1.1 栅格数据 39

3.1.2 栅格数据的空间坐标 40

3.1.3 离散数据与连续数据 41

3.1.4 栅格精度 42

3.2 地图代数 43

3.2.1 基本概念 43

3.2.2 局部运算 46

3.2.3 邻域运算 48

3.2.4 区域运算 49

3.2.5 全局运算 51

3.3 综合模型 52

3.3.1 距离模型 52

3.3.2 密度模型 55

3.3.3 水系模型 57

3.3.4 空间评价模型 61

3.3.5 扩散模型 62

思考题 62

参考文献 62

第4章 数字高程模型分析 64

4.1 数字高程模型的概念及表示方法 64

4.1.1 数字地面模型和数字高程模型的概念 64

4.1.2 DEM的主要表示模型 64

4.2 DEM的产生方法 67

4.2.1 DEM的数据采集 67

4.2.2 数字摄影测量获取DEM 67

4.3 DEM的建立 69

4.3.1 等高线的建立 69

4.3.2 格网DEM的建立 70

4.3.3 TIN的建立 72

4.4 基于DEM的地形分析 77

4.4.1 坡度分析 77

4.4.2 坡向分析 79

4.4.3 表面积与土方计算 80

4.4.4 剖面分析 81

4.4.5 地形特征点的提取 84

4.4.6 可视性分析 85

思考题 87

参考文献 87

第5章 地理网络表达与分析 89

5.1 图论概述 89

5.1.1 图的基本概念 89

5.1.2 欧拉图与哈密尔顿图 90

5.1.3 图的存储结构 91

5.2 地理网络表达 93

5.2.1 地理网络要素 93

5.2.2 线性参考系统 94

5.2.3 动态分段与路径系统 95

5.3 最优路径分析算法 97

5.3.1 最短路径算法概述 98

5.3.2 Dijkstra算法 101

5.3.3 旅行商问题 103

5.3.4 中国邮路问题 105

5.4 网络分析模型与方法 106

5.4.1 资源配置问题 106

5.4.2 选址问题 108

5.4.3 可达性评价 115

思考题 120

参考文献 120

第6章 地统计 122

6.1 空间随机场 122

6.1.1 随机变量 122

6.1.2 随机函数 122

6.1.3 随机过程、随机场与区域化变量 123

6.2 协方差函数与变差函数 124

6.2.1 基本概念 124

6.2.2 协方差函数 125

6.2.3 变差函数的定义 126

6.2.4 平稳假设与二阶平稳假设 128

6.2.5 协方差函数与变差函数之间的关系 129

6.2.6 实验变差函数的计算 130

6.2.7 实验变差函数的拟合及套合 133

6.3 结构分析的理论与应用 137

6.3.1 空间结构分析的思路 137

6.3.2 研究实例 137

6.4 估计方差 142

6.4.1 估计方差的定义 142

6.4.2 估计方差的应用 143

6.5 克立格方法原理 144

6.5.1 简单克立格原理 145

6.5.2 普通克立格原理 146

6.6 克立格方法应用实例 148

6.7 克立格插值方法的发展 149

思考题 150

参考文献 151

第7章 空间数据不确定性分析 152

7.1 空间数据不确定性研究的内容 152

7.1.1 空间数据不确定性的含义 152

7.1.2 空间数据不确定性的来源 153

7.1.3 空间数据不确定性的研究意义 155

7.2 与空间数据不确定性研究相关的理论和方法 155

7.2.1 概率论 156

7.2.2 空间统计理论 156

7.2.3 证据数学理论 156

7.2.4 模糊数学 156

7.2.5 粗糙集理论 157

7.2.6 现代控制论 157

7.3 空间数据不确定性模型 158

7.3.1 空间位置的不确定性模型 158

7.3.2 属性数据的不确定性模型 161

7.3.3 空间位置和属性不确定性的耦合 166

7.4 空间数据不确定性的传递 167

7.4.1 线性函数的误差传递 167

7.4.2 GIS数据不确定性的传递 168

7.4.3 遥感数据不确定性的传递 172

思考题 176

参考文献 176

第8章 空间数据挖掘 178

8.1 数据挖掘概述 178

8.1.1 数据挖掘和知识发现的概念 178

8.1.2 数据挖掘的主要任务 179

8.1.3 数据挖掘的主要方法 179

8.2 空间数据挖掘的研究内容和框架 181

8.2.1 空间数据挖掘的特殊性 181

8.2.2 空间数据挖掘的任务和方法 182

8.3 空间聚类方法 183

8.3.1 谱系聚类 183

8.3.2 分割聚类 190

8.4 空间关联规则的挖掘 198

8.4.1 与关联规则相关的几个概念 198

8.4.2 Apriori算法介绍 200

8.4.3 空间关联规则 202

8.4.4 空间关联规则研究实例 203

8.5 空间决策树 205

8.5.1 决策树的概念 205

8.5.2 CLS决策树算法 205

8.5.3 ID3算法 207

8.5.4 决策树方法在地学研究中应用 212

8.6 空间数据挖掘研究中存在的问题和发展方向 214

思考题 215

参考文献 215

第9章 元胞自动机及其地理应用 217

9.1 元胞自动机的产生与发展 217

9.1.1 元胞自动机的起源 217

9.1.2 生命游戏模型 217

9.1.3 初等元胞自动机 219

9.2 元胞自动机的有关概念 220

9.2.1 元胞自动机的定义 220

9.2.2 复杂系统的几个概念 222

9.2.3 元胞自动机的特点 223

9.2.4 改进的元胞自动机模型 223

9.3 元胞自动机模型在地理学中的应用 224

9.3.1 元胞自动机在地理学研究中的应用概况 225

9.3.2 元胞自动机的地理建模实例 226

思考题 232

参考文献 232