第1章 概论 1
1.1 GIS基本概念 1
1.1.1 信息与地理信息 1
1.1.2 信息系统 3
1.1.3 地理信息系统 4
1.1.4 地理信息系统外延 5
1.2 GIS功能 7
1.2.1 基本功能需求 8
1.2.2 GIS的基本功能 9
1.3 GIS组成 12
1.3.1 硬件系统 12
1.3.2 软件系统 13
1.3.3 网络 14
1.3.4 空间数据 15
1.3.5 人员 16
1.4 GIS类型 17
1.4.1 按GIS功能 18
1.4.2 按数据结构 19
1.4.3 按数据维数 19
1.4.4 按软件开发模式和支撑环境 19
1.5 GIS与其他学科的关系 20
1.5.1 与相关学科关系 20
1.5.2 与其他信息系统区别与联系 22
1.6 GIS应用范畴 24
1.7 地理信息系统发展历程 26
专业术语 30
复习思考题 30
第2章 地理空间数学基础 31
2.1 地球空间参考 31
2.1.1 地球形状与地球椭球 31
2.1.2 坐标系统 33
2.1.3 高程基准 37
2.2 空间数据投影 40
2.2.1 地图投影的基本问题 40
2.2.2 地图投影的分类 42
2.2.3 常用地图投影概述 45
2.2.4 地图投影的选择 47
2.3 空间坐标转换 47
2.3.1 空间坐标转换基本概念 47
2.3.2 空间直角坐标的转换 48
2.3.3 投影解析转换 48
2.3.4 数值拟合转换 49
2.4 空间尺度 50
2.4.1 观测尺度 51
2.4.2 比例尺 51
2.4.3 分辨率 52
2.4.4 操作尺度 53
2.5 地理格网 53
2.5.1 地理格网标准 54
2.5.2 区域划分标准 56
2.5.3 国家基本比例尺地形图标准 58
专业术语 61
复习思考题 61
第3章 空间数据模型 62
3.1 地理空间与空间抽象 62
3.1.1 地理空间与空间实体 62
3.1.2 空间认知和抽象 63
3.2 数据概念模型 65
3.2.1 对象模型 65
3.2.2 场模型 66
3.2.3 网络模型 68
3.2.4 概念模型的选择 68
3.3 空间数据与空间关系 69
3.3.1 空间数据类型及其表示 69
3.3.2 空间关系 71
3.4 空间逻辑数据模型 76
3.4.1 矢量数据模型 76
3.4.2 栅格数据模型 77
3.4.3 矢量-栅格一体化数据模型 78
3.4.4 镶嵌数据模型 79
3.4.5 面向对象数据模型 82
专业术语 85
复习思考题 85
第4章 空间数据结构 86
4.1 矢量数据结构 86
4.1.1 实体数据结构 86
4.1.2 拓扑数据结构 88
4.2 栅格数据结构 93
4.2.1 栅格单元的确定 94
4.2.2 完全栅格数据结构 96
4.2.3 压缩栅格数据结构 97
4.2.4 链码结构 102
4.2.5 影像金字塔结构 103
4.3 矢栅一体化数据结构 103
4.3.1 栅格数据结构与矢量数据结构的比较 103
4.3.2 矢栅一体化数据结构的特点 104
4.4 镶嵌数据结构 106
4.4.1 Voronoi数据结构 106
4.4.2 TIN数据结构 108
4.5 三维数据结构 110
4.5.1 八叉树数据结构 110
4.5.2 三维边界表示法 111
专业术语 112
复习思考题 113
第5章 空间数据组织与管理 114
5.1 空间数据库概述 114
5.1.1 数据库基础 114
5.1.2 空间数据库 115
5.2 空间数据管理 116
5.2.1 空间数据的基本特征 116
5.2.2 矢量数据的管理 118
5.2.3 栅格数据的管理 122
5.2.4 空间数据库引擎 124
5.3 空间数据组织 125
5.3.1 图幅数据组织 125
5.3.2 空间数据的图库管理 127
5.3.3 属性数据组织 128
5.4 空间索引 129
5.4.1 对象范围索引 129
5.4.2 格网索引 130
5.4.3 四叉树空间索引 131
5.4.4 R树和R＋树空间索引 132
5.5 空间数据库查询语言 133
5.5.1 标准查询语言 134
5.5.2 扩展SQL处理空间数据 134
专业术语 136
复习思考题 136
第6章 空间数据采集与处理 138
6.1 概述 138
6.1.1 数据源分类 138
6.1.2 数据源特征 139
6.1.3 空间数据采集与处理的基本流程 142
6.2 数据采集 143
6.2.1 空间数据采集 144
6.2.2 属性数据的采集 151
6.3 数据编辑 155
6.3.1 图形数据编辑 155
6.3.2 属性数据编辑 157
6.4 数学基础变换 158
6.4.1 几何纠正 158
6.4.2 坐标变换 159
6.4.3 栅格数据重采样 162
6.5 数据重构 163
6.5.1 数据结构转换 164
6.5.2 数据格式转换 165
6.6 图形拼接 169
6.7 拓扑生成 171
6.8 数据压缩 174
6.9 数据质量评价与控制 176
6.9.1 空间数据质量的相关概念 176
6.9.2 空间数据质量评价 178
6.9.3 空间数据的误差源及误差传播 179
6.9.4 误差类型分析 180
6.9.5 空间数据质量的控制 181
6.10 数据入库 183
6.10.1 数据入库流程 183
6.10.2 元数据及其作用 185
专业术语 187
复习思考题 187
第7章 空间数据查询与空间度量 189
7.1 空间数据查询概述 189
7.2 属性查询 191
7.2.1 简单的属性查询 191
7.2.2 SQL查询 191
7.3 图形查询 193
7.3.1 点查询 193
7.3.2 矩形或圆查询 193
7.3.3 多边形查询 195
7.4 空间关系查询 195
7.4.1 拓扑关系查询 195
7.4.2 缓冲区查询 197
7.5 距离量算与方位量算 198
7.5.1 距离量算 198
7.5.2 方位量算 200
7.6 线状物体的量算 202
7.6.1 长度 202
7.6.2 分数维数 202
7.6.3 曲率与弯曲度 203
7.7 面状物体的量算 204
7.7.1 面积与周长 204
7.7.2 形状 205
7.7.3 质心 207
7.7.4 最大内切圆、最小外接圆和最小凸包 207
专业术语 208
复习思考题 208
第8章 GIS基本空间分析 209
8.1 叠置分析 209
8.1.1 矢量数据的叠置分析 210
8.1.2 栅格数据的叠置分析 213
8.2 缓冲区分析 217
8.2.1 缓冲区的类型 217
8.2.2 缓冲区的建立 219
8.3 窗口分析 221
8.3.1 窗口分析概述 221
8.3.2 分析窗口的类型 222
8.3.3 窗口分析的类型 223
8.4 网络分析 226
8.4.1 网络组成和属性 227
8.4.2 网络的建立 228
8.4.3 网络的应用 229
8.4.4 栅格数据的网络分析 233
专业术语 234
复习思考题 234
第9章 DEM与数字地形分析 236
9.1 基本概念 236
9.1.1 数字高程模型 236
9.1.2 数字地形分析 237
9.2 DEM建立 238
9.2.1 DEM建立的一般步骤 238
9.2.2 规则格网DEM的建立 239
9.2.3 DEM内插方法 239
9.3 数字地形分析 242
9.3.1 基本因子分析 242
9.3.2 地形特征分析 250
9.3.3 流域分析 255
9.3.4 可视性分析 256
专业术语 259
复习思考题 259
第10章 空间统计分析 261
10.1 概述 261
10.1.1 基本概念 261
10.1.2 主要分析内容 262
10.2 基本统计量 263
10.2.1 代表数据集中趋势的统计量 263
10.2.2 代表数据离散程度的统计量 265
10.2.3 代表数据分布形态的统计量 267
10.2.4 其他统计量 268
10.3 探索性数据分析 269
10.3.1 基本分析工具 269
10.3.2 检验数据分布 274
10.3.3 寻找数据离群值 274
10.3.4 全局趋势分析 276
10.3.5 空间自相关及方向变异 276
10.4 分级统计分析 279
10.4.1 分级的概念与目的 279
10.4.2 分级的原则 280
10.4.3 分级统计的方法 280
10.5 空间插值 285
10.5.1 整体内插 285
10.5.2 局部分块内插 287
10.5.3 逐点内插 292
10.6 空间回归分析 294
10.6.1 经典统计回归模型 295
10.6.2 空间加权回归模型 295
10.6.3 空间联立自回归模型 296
专业术语 296
复习思考题 296
第11章 地理信息可视化 298
11.1 空间信息输出方式与类型 298
11.1.1 空间信息输出方式 298
11.1.2 地理信息系统输出产品类型 301
11.2 可视化的一般原则 305
11.2.1 符号运用 305
11.2.2 颜色运用 307
11.2.3 注记运用 309
11.2.4 图面配置 311
11.2.5 制图内容安排 315
11.3 可视化表现形式 318
11.3.1 等值线显示 318
11.3.2 分层设色显示 319
11.3.3 地形晕渲显示 320
11.3.4 剖面显示 322
11.3.5 专题地图显示 323
11.3.6 立体透视显示 325
11.3.7 空间信息的三维建模 327
11.3.8 三维景观显示 330
11.3.9 虚拟现实技术 333
11.3.10 三维动态漫游 334
专业术语 336
复习思考题 336
第12章 地理信息的传输 337
12.1 计算机网络通信协议 337
12.1.1 OSI参考模型 337
12.1.2 TCP/IP参考模型 339
12.2 无线网络通信协议 340
12.2.1 无线短信系统（SMS） 340
12.2.2 移动IP 342
12.2.3 简单无线网络协议（WAP） 343
12.3 网络地理信息系统 345
12.3.1 广义网络地理信息系统 345
12.3.2 狭义网络地理信息系统 348
12.4 地理信息的网络服务 351
12.4.1 地理信息的网络服务模式 351
12.4.2 地理信息的网络服务内容 353
专业术语 356
复习思考题 356
参考文献 357