第1章 绪论 1
1.1 地理信息系统的基本概念 1
1.1.1 信息与数据 1
1.1.2 空间数据与地图 2
1.1.3 地理信息与地学信息 3
1.1.4 信息系统和地理信息系统 3
1.2 地理信息系统发展过程 4
1.2.1 地理信息系统的发展阶段 4
1.2.2 地理信息系统在我国的发展 5
1.3 地球信息科学与地理信息系统 6
1.3.1 地球信息科学 6
1.3.2 地理信息系统软件 7
1.3.3 地理信息系统类型 7
1.4 地理信息系统与其他相关学科系统间的关系 9
1.4.1 GIS与地图学 9
1.4.2 GIS与一般事务数据库 10
1.4.3 GIS与计算机地图制图 10
1.4.4 GIS与计算机辅助设计（CAD） 11
1.4.5 GIS与测绘学 11
1.4.6 GIS与地理学 11
1.5 地理信息系统组成 12
1.5.1 计算机硬件系统 12
1.5.2 计算机软件系统 15
1.5.3 地理空间数据 17
1.5.4 应用分析模型 18
1.5.5 系统开发、管理和使用人员 18
1.6 地理信息系统功能和应用 19
1.6.1 地理信息系统功能 19
1.6.2 地理信息系统应用 21
习题 25
第2章 空间数据结构 26
2.1 空间认知模型 26
2.1.1 现实世界的认知过程 26
2.1.2 空间认知三层模型 27
2.2 空间实体模型 28
2.2.1 面向对象实体模型 28
2.2.2 MapGIS空间实体模型 29
2.3 栅格数据结构 36
2.3.1 栅格数据的基本概念 36
2.3.2 栅格数据层的概念 36
2.3.3 栅格数据结构的表示 37
2.3.4 栅格数据的组织方法 38
2.3.5 栅格数据取值方法 39
2.3.6 栅格数据存储的压缩编码 40
2.4 矢量数据结构 45
2.4.1 实体式数据结构 45
2.4.2 拓扑数据结构 48
2.5 矢量与栅格数据结构的比较 51
2.5.1 矢量与栅格数据结构的比较 51
2.5.2 矢量、栅格数据一体化 52
2.5.3 矢量数据和栅格数据的选择 52
2.6 三维空间数据模型及结构 53
2.6.1 三维矢量模型及结构 54
2.6.2 三维体元模型及结构 55
2.6.3 三维混合数据模型及结构 60
习题 62
第3章 GIS的地理数学基础 63
3.1 地球椭球体与大地控制 63
3.1.1 地球椭球体 63
3.1.2 大地控制 64
3.2 地图投影概述 67
3.2.1 地图投影的基本问题 67
3.2.2 地图投影的变形 67
3.2.3 地图投影的分类 69
3.2.4 地图投影与GIS的关系 71
3.2.5 GIS中地图投影的配置与设计 72
3.3 地图投影的应用 73
3.3.1 地图投影的选择 73
3.3.2 中国GIS中地图投影的应用 74
3.4 地图投影的自动生成和转换 79
3.4.1 地图投影的自动生成 79
3.4.2 地图投影的转换 81
习题 85
第4章 地理信息系统数据输入 86
4.1 GIS数据来源 86
4.1.1 地图数据 86
4.1.2 遥感图像 86
4.1.3 测量数据 87
4.1.4 数字资料 87
4.1.5 文字报告 87
4.2 数据规范化和标准化 87
4.2.1 统一的地理基础 88
4.2.2 统一的分类编码原则 88
4.2.3 数据交换格式标准 88
4.2.4 标准的数据采集技术规程 88
4.2.5 数据标准化所面临的问题 89
4.3 数据输入 89
4.3.1 野外数据采集 89
4.3.2 地图数字化 91
4.3.3 数字摄影测量 93
4.3.4 遥感影像处理 94
4.3.5 现有数据转换 95
4.4 数据质量 95
4.4.1 数据质量问题 96
4.4.2 误差来源 98
习题 99
第5章 地理信息系统的数据处理 100
5.1 数据编辑 100
5.1.1 窗口操作 100
5.1.2 图形数据编辑 104
5.1.3 属性数据编辑 107
5.2 多边形自动生成 107
5.3 空间数据的误差分析和校正 109
5.3.1 空间数据的误差分析 109
5.3.2 空间数据的误差校正 112
5.4 空间数据的压缩与光滑 113
5.4.1 数据压缩 113
5.4.2 曲线光滑（曲线拟合） 114
5.5 图形变换 114
5.5.1 几何变换 114
5.5.2 投影变换 118
5.6 图幅拼接处理 119
5.7 栅格数据与矢量数据的互相转换 121
5.7.1 矢量数据转换成栅格数据 121
5.7.2 栅格数据转换成矢量数据 124
习题 124
第6章 空间数据管理 126
6.1 数据库的概念 126
6.1.1 数据管理的文件方式 126
6.1.2 数据库系统管理数据的方式 127
6.1.3 数据库系统的构成 127
6.2 数据模型 127
6.2.1 传统数据模型 127
6.2.2 面向对象模型 130
6.3 图形数据与属性数据组织 134
6.3.1 地图数据的基本组成 134
6.3.2 图形数据的构模 135
6.3.3 专题属性数据构模 136
6.3.4 图形数据与专题属性数据的连接 136
6.3.5 地理实体信息框架 137
6.4 基于关系型数据库空间数据管理 138
6.4.1 全关系型数据库管理空间数据 139
6.4.2 Oracle Spatial空间数据存储解决方案 145
6.5 空间索引 147
6.5.1 矩形范围索引 147
6.5.2 单元格网索引 148
6.5.3 R树索引 151
6.5.4 四叉树编码索引 153
6.5.5 多级索引 156
6.5.6 索引技术比较 158
6.6 元数据 159
6.6.1 元数据的定义及其作用 159
6.6.2 元数据的分类 160
6.6.3 元数据的内容 162
6.7 栅格与影像数据库 164
6.8 时空数据模型 165
6.8.1 地理信息的时态性分析 165
6.8.2 时态GIS数据模型 166
习题 167
第7章 数学空间的几何对象 168
7.1 距离空间（度量空间） 168
7.2 欧氏空间 169
7.3 基于集合的几何空间 173
7.3.1 集合 173
7.3.2 关系 174
7.3.3 函数 176
7.3.4 凸集 177
7.4 拓扑空间 178
7.4.1 拓扑学的基本思想 178
7.4.2 点集拓扑 179
7.4.3 欧氏平面上的点集拓扑 187
7.4.4 欧氏平面的组合拓扑 190
7.4.5 网络空间 194
习题 198
第8章 空间分析 199
8.1 空间分析的内容与步骤 199
8.2 空间度量算法 201
8.2.1 长度量算 201
8.2.2 角度量算 206
8.2.3 任意多边形面积量算 206
8.2.4 分布中心的计算 207
8.3 数据检索及表格分析 207
8.3.1 属性统计分析 208
8.3.2 布尔逻辑查询 208
8.3.3 空间数据库查询语言 208
8.3.4 重分类、边界消除与合并 209
8.4 叠置分析 209
8.4.1 栅格系统的叠加分析 210
8.4.2 矢量系统的叠加分析（拓扑叠加） 214
8.5 缓冲分析 217
8.5.1 缓冲分析概念 217
8.5.2 建立缓冲区的算法 218
8.6 网络分析 218
8.6.1 网络数据模型——几个基本概念 218
8.6.2 常规的网络分析功能 219
8.7 三维空间关系 224
8.7.1 三维空间拓扑关系 224
8.7.2 三维空间方向关系 226
8.8 地理信息系统的数学模型 227
8.8.1 建立数学模型的一般过程 227
8.8.2 数理统计分析模型 228
8.8.3 回归分析模型 231
8.8.4 线性规划模型 235
习题 238
第9章 数字高程模型 240
9.1 概述 240
9.1.1 数字高程模型概念 240
9.1.2 数字高程模型特点 240
9.2 DEM数据分布特征 241
9.2.1 格网状数据 241
9.2.2 离散数据 241
9.3 DEM的表示方法 242
9.3.1 数学方法 242
9.3.2 图形方法 243
9.3.3 DEM三维表达方法 246
9.4 TIN的生成方法 247
9.4.1 人工方法 247
9.4.2 程序自动建立 248
9.5 规则矩形格网的生成 251
9.5.1 网格化插值计算 251
9.5.2 网格尺寸的确定 251
9.5.3 空间插值方法 253
9.5.4 几种典型数据网格化插值方法的选择 258
9.6 DEM的数据源和采样方法 258
9.7 DEM的应用 259
9.7.1 DEM的主要用途 259
9.7.2 DEM的应用 260
9.8 DEM分析的误差与精度 266
9.8.1 DEM的误差研究概况 266
9.8.2 DEM的误差来源 266
9.8.3 DEM的误差分析 267
9.8.4 DEM的误差评价模型 268
习题 269
第10章 网络地理信息系统 271
10.1 概述 271
10.1.1 网络GIS的概念 271
10.1.2 网络GIS体系结构 272
10.1.3 网络GIS内容体系 274
10.2 分布式网络GIS 275
10.2.1 分布式网络GIS概念 275
10.2.2 分布式主要技术 276
10.3 WebGIS 278
10.3.1 WebGIS的概念 278
10.3.2 WebGIS的分类与特点 278
10.3.3 WebGIS的技术框架 280
10.3.4 WebGIS实现技术 284
10.4 网络GIS的发展趋势 287
10.4.1 处理海量数据的功能 287
10.4.2 空间分析功能 288
10.4.3 网络三维可视化 288
10.5 MapGIS网络平台简介 288
习题 291
第11章 空间数据挖掘与空间决策支持系统 292
11.1 空间数据挖掘 292
11.1.1 空间数据挖掘的概念 292
11.1.2 空间数据挖掘的方法与过程 294
11.1.3 空间数据挖掘的应用 297
11.2 空间决策支持系统 299
11.2.1 空间决策支持系统的概念 299
11.2.2 空间决策支持系统的结构 300
11.2.3 空间决策支持系统的功能与应用 302
11.3 智能GIS 303
11.3.1 智能GIS概述 303
11.3.2 智能GIS关键技术 304
习题 306
第12章 GIS的输出与地图可视化 307
12.1 GIS的输出 307
12.1.1 输出方式 307
12.1.2 GIS的图形输出设备 307
12.2 地图符号 308
12.2.1 地图符号的实质 308
12.2.2 地图符号的分类 309
12.2.3 地图符号的设计要求 310
12.3 专题信息表达 311
12.3.1 专题地图的基本概念 311
12.3.2 专题地图的表示方法 313
12.3.3 专题地图的设计 318
12.4 电子地图 322
12.4.1 电子地图的定义 322
12.4.2 电子地图的种类 322
12.4.3 电子地图的特点 323
12.4.4 电子地图的设计 323
12.5 空间信息可视化 324
12.5.1 地图可视化 324
12.5.2 多媒体地学信息可视化 325
12.5.3 三维仿真地图可视化 325
12.5.4 虚拟环境 326
12.6 计算机地图出版系统 327
12.6.1 计算机出版系统的过程与工艺流程 327
12.6.2 计算机出版系统的优越性 327
习题 328
第13章 地理信息系统工程与标准 329
13.1 地理信息系统工程的概念 329
13.2 地理信息系统工程建设过程 330
13.2.1 应用型地理信息系统设计步骤和方法 330
13.2.2 需求分析 330
13.2.3 系统设计 332
13.2.4 系统开发与实施 336
13.2.5 系统的评价和维护 339
13.3 GIS标准 339
习题 341
第14章 地理信息系统的发展趋势 342
14.1 互操作GIS 342
14.1.1 传统GIS在数据标准化上的缺陷和面临的新课题 343
14.1.2 GIS互操作的概念 344
14.1.3 开放式地理信息系统（OGIS）及其特点 345
14.1.4 OGIS的组成部分 346
14.1.5 OGIS的实现技术 348
14.2 GIS的集成化 349
14.2.1 GPS、RS与GIS的集成 349
14.2.2 GIS多源空间数据集成 352
14.2.3 GIS与应用模型集成 355
14.2.4 GIS与专家系统的集成 356
14.2.5 GIS应用平台集成 357
14.2.6 GIS与多媒体技术集成 359
14.3 GIS的大众化和信息服务 359
14.4 嵌入式GIS 361
14.5 网格GIS 363
14.5.1 网格GIS的概念 363
14.5.2 网格GIS体系结构 363
14.5.3 网格GIS实现技术 365
习题 367
参考文献 368