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第一章 概论 1

1.1 基本概念 1

1.1.1 信息和地理信息 1

1.1.2 信息系统和地理信息系统 2

1.1.3 GIS与其相关学科 3

1.1.4 GIS的类型 5

1.2 GIS的组成和功能 6

1.2.1 GIS的基本构成 6

1.2.2 GIS的硬件组成 7

1.2.3 GIS软件系统 13

1.2.4 GIS软件的主要功能 14

1.3 GIS的发展和展望 16

1.3.1 GIS的发展史 16

1.3.2 GIS发展动态 17

思考题 20

第二章 空间数据模型和空间数据结构 21

2.1 地理空间概述 21

2.2 空间数据的特点 22

2.3 空间数据模型 24

2.3.1 数据模型 24

2.3.2 空间数据模型 25

2.3.3 时空数据模型 28

2.3.4 三维空间数据模型 30

2.3.5 面向对象空间数据模型 31

2.3.6 空间数据的表达和空间数据结构 34

2.4 矢量数据结构及其表达 35

2.4.1 矢量数据的位置、形状表达 35

2.4.2 矢量数据的空间关系表达 36

2.4.3 矢量数据的属性表达 40

2.5 矢量数据结构及其编码 40

2.5.1 无拓扑数据结构 40

2.5.2 拓扑数据结构 41

2.6 栅格数据结构及其表达 45

2.6.1 栅格数据的位置形状表达 45

2.6.2 栅格数据的空间关系表达 46

2.6.3 栅格数据的属性表达 46

2.7 栅格数据结构及其编码 47

2.7.1 直接栅格数据编码 48

2.7.2 费尔曼链码 48

2.7.3 游程编码 49

2.7.4 四叉树编码 50

2.8 栅格和矢量数据结构比较 56

2.9 矢量栅格一体化数据结构 57

思考题 58

第三章 空间数据的获取和质量控制 59

3.1 GIS的数据源 59

3.2 空间数据的地理参照系 60

3.2.1 地图简介 60

3.2.2 空间数据的坐标系 61

3.3 地图投影 62

3.3.1 地图投影简介 62

3.3.2 我国GIS中常用的地图投影 64

3.3.3 地形图的分幅和编号 66

3.4 空间数据的获取 68

3.4.1 地图数据的获取 68

3.4.2 遥感数据的获取 72

3.4.3 摄影测量数据 74

3.4.4 属性数据的获取 75

3.5 空间数据的质量 76

3.5.1 空间数据质量的概念 76

3.5.2 空间数据质量的评价和控制 77

3.5.3 空间数据的误差分析 79

3.6 空间数据的元数据 80

3.6.1 空间元数据标准概述 80

3.6.2 空间数据元数据的概念 81

3.6.3 空间数据元数据的应用 82

思考题 83

第四章 空间数据的处理 84

4.1 空间数据处理概述 84

4.2 空间数据处理基础 84

4.2.1 弧段和多边形的外接矩形 84

4.2.2 点、线、面的捕捉和判断 85

4.2.3 弧段的求交 87

4.2.4 点、弧段、多边形的位置 87

4.3 拓扑关系的建立 88

4.3.1 点、线拓扑关系的生成 88

4.3.2 多边形拓扑关系的生成 89

4.4 空间数据的编辑处理 91

4.4.1 空间数据的编辑 92

4.4.2 矢量数据编辑的检查 93

4.4.3 栅格数据的编辑 95

4.5 空间数据的坐标变换 96

4.5.1 空间数据坐标变换的理论基础 96

4.5.2 几何纠正 97

4.5.3 空间数据的投影变换 100

4.6 空间数据的结构转换 100

4.6.1 矢量到栅格数据的转换 100

4.6.2 栅格到矢量数据的转换 104

4.7 空间数据的数据共享 107

4.7.1 数据共享概述 107

4.7.2 空间数据的共享模式 108

4.8 图形的剪裁与合并 110

4.9 空间数据的内插 111

4.9.1 局部拟合插值 112

4.9.2 趋势面插值 113

4.9.3 区域属性数据的插值 113

思考题 115

第五章 空间数据的管理 116

5.1 数据管理模式 116

5.1.1 数据管理模式及其发展 116

5.1.2 数据库管理系统和数据库系统 117

5.2 数据库模型 118

5.2.1 数据库模型概述 118

5.2.2 传统数据库系统的数据模型 120

5.2.3 面向对象的数据库模型 122

5.3 空间数据库简介 123

5.3.1 空间数据库的特点 123

5.3.2 传统关系数据库模型的局限性 124

5.4 空间数据管理中的数据库技术 124

5.4.1 关系数据库技术 124

5.4.2 结构化查询语言 126

5.4.3 面向对象的数据库技术 127

5.4.4 对象—关系数据库技术 127

5.4.5 客户机／服务器数据库技术 128

5.5 空间数据库管理模式 130

5.5.1 全文件空间数据管理模式 130

5.5.2 文件和关系数据库混合管理模式 131

5.5.3 全关系型空间数据管理模式 132

5.5.4 对象—关系型空间数据库管理模式 133

5.5.5 空间数据库引擎 133

5.5.6 空间数据的查询——扩展SQL 136

5.6 空间索引 138

5.7 空间数据的分层 140

思考题 141

第六章 空间分析和分析模型 142

6.1 空间分析概述 142

6.2 空间数据的量算 144

6.2.1 长度量算 144

6.2.2 面积量算 145

6.2.3 分布中心的计算 146

6.3 空间数据的查询 147

6.3.1 空间查询类型 147

6.3.2 空间查询的方法 149

6.4 叠置分析 151

6.4.1 叠置分析概述 151

6.4.2 视觉叠置 153

6.4.3 基于矢量数据的叠置分析 154

6.4.4 基于栅格数据的叠置分析 158

6.5 邻域分析 160

6.5.1 缓冲区分析 160

6.5.2 泰森多边形分析 165

6.6 空间网络分析 170

6.6.1 空间网络分析基础 171

6.6.2 路径分析 173

6.6.3 定位与配置分析 175

6.6.4 地理编码 177

6.7 地形分析及数字地面模型 178

6.7.1 数字地面模型概述 178

6.7.2 DEM的规则格网模型 178

6.7.3 不规则三角网模型 182

6.7.4 等值线模型 183

6.7.5 DEM数据源的获取 185

6.7.6 数字地形分析中基本地形因子的计算 188

6.7.7 数字地形分析中地形特征的计算 193

6.7.8 数字地形的可视化 195

6.7.9 DEM模型及地形可视性分析 197

6.7.10 DEM模型的应用例 198

6.8 空间统计分析 201

6.8.1 空间统计分析概述 201

6.8.2 聚类分析应用举例 204

思考题 207

第七章 空间信息的可视化和制图 208

7.1 空间信息可视化 208

7.1.1 空间信息可视化概述 208

7.1.2 空间信息可视化的常用形式 209

7.1.3 空间信息的三维可视化 211

7.1.4 虚拟现实和虚拟地理环境 212

7.2 地图的符号和符号库 212

7.2.1 地图的符号和色彩 213

7.2.2 地图符号库和汉字库 216

7.2.3 地图的注记 217

7.2.4 空间实体的符号化过程 218

7.3 专题信息和专题地图 219

7.3.1 专题信息和专题地图 219

7.3.2 专题地图的表示方法 220

7.3.3 常用的几种专题图 221

7.3.4 专题图的设计制作 223

7.4 电子地图 225

7.4.1 电子地图概述 225

7.4.2 电子地图的应用 226

思考题 227

第八章 网络GIS 228

8.1 GIS的网络化 228

8.1.1 网络技术概述 228

8.1.2 信息系统网络化模式 230

8.1.3 地理信息系统网络化概述 231

8.2 WebGIS 232

8.2.1 WebGIS概述 232

8.2.2 WebGIS的特点和用途 233

8.3 WebGIS的结构框架 235

8.3.1 WebGIS系统结构 235

8.3.2 WebGIS的主要构造方法 238

8.3.3 WebGIS系统平台的分类 244

思考题 247

第九章 GIS集成系统 248

9.1 GIS集成系统简介 248

9.1.1 信息系统集成 248

9.1.2 GIS集成系统 249

9.2 GIS组件和组件式（化）GIS 252

9.2.1 GIS的发展与组件技术 252

9.2.2 GIS组件及组件式GIS 253

9.2.3 几种主要组件式GIS平台及其功能 255

9.3 3S集成系统 255

9.3.1 3S和3S集成概述 255

9.3.2 GIS和遥感的集成 257

9.3.3 GIS和GPS的集成 260

9.3.4 3S和通信技术集成 261

9.3.5 3S集成应用 262

9.4 “数字地球”简介 264

思考题 267

第十章 GIS应用系统的分析设计 268

10.1 GIS应用系统概述 268

10.1.1 GIS应用系统的开发模式 268

10.1.2 GIS应用系统的开发模型 269

10.1.3 GIS应用系统的开发方法 271

10.1.4 GIS应用系统开发的主要阶段 271

10.2 GIS应用系统的分析 272

10.2.1 GIS应用系统的需求分析 272

10.2.2 描述系统分析结果的工具 274

10.3 GIS应用系统的设计 274

10.3.1 GIS应用系统设计的原则 274

10.3.2 GIS应用系统的总体设计 275

10.3.3 GIS应用系统的功能设计 277

10.3.4 GIS应用系统的数据库设计 278

10.3.5 GIS应用系统中的输入／输出设计 279

10.4 GIS应用系统的实施和评价 280

10.4.1 程序编制 281

10.4.2 系统测试 281

10.4.3 系统运行和维护 283

10.4.4 系统评价与更新 283

10.5 GIS标准化 285

10.5.1 GIS标准化的内容 285

10.5.2 开放式地理数据互操作规范 287

10.5.3 ISO/TC211 288

思考题 288

第十一章 GIS在资源环境领域中的应用 289

11.1 GIS应用概述 289

11.1.1 GIS应用的特点 289

11.1.2 GIS的主要应用市场 290

11.2 GIS在森林资源管理中的应用 292

11.2.1 GIS在森林资源管理中的应用概述 293

11.2.2 森林资源管理信息系统 297

11.3 GIS在森林防火中的应用 302

11.3.1 GIS在森林防火中的应用 302

11.3.2 3S技术在森林防火中的应用 303

11.3.3 森林防火应用模型 303

11.3.4 森林防火信息系统 307

11.4 GIS在水土保持中的应用 313

11.4.1 GIS在水土保持中应用概述 313

11.4.2 水土保持监测与管理信息系统分析 313

11.4.3 水土保持监测与管理信息系统设计 321

11.4.4 水土保持监测与管理信息系统实现 331

思考题 332

附录 333

主要参考文献 337