第一章 绪论 1
1．1 地理信息技术的发展与应用 1
一、GIS是信息技术(IT)的重要组成部分 1
二、GIS技术的发展趋势 2
三、GIS技术的产业化 4
四、GIS技术的应用 5
1．2 GIS教育 7
一、国外GIS教育现状 7
二、中国的GIS教育 10
1．3 GIS软硬件环境 11
一、GIS的硬件配置 12
二、GIS软件的特点和组成 13
1．4 GIS主要商品化软件 16
一、ARC/INFO GIS软件 17
二、GENAMAP GIS软件 19
三、模块化的GIS环境(MGE，Modular GIS Environment) 20
四、MapInfo桌面地图信息系统软件 20
五、MAPTITUDE GIS软件 22
六、城市之星(CityStar)GIS软件 22
七、吉奥之星(GeoStar)GIS软件 23
八、MAPGIS软件 24
1．5 GIS演示与操作实习 25
一、地理数据可视化 26
二、操作电子地图 27
三、地理查询与分析 29
四、实习 31
第二章 地图数字化 32
2．1 地图投影与坐标变换 32
一、投影与坐标系 32
二、坐标变换和最小二乘法 33
三、坐标变换的地理意义 35
2．2 数字化的方法与步骤 35
一、确定数字化路线 36
二、地图预处理 37
三、设置好数字化设备 37
四、扫描仪的原理与使用 40
2．3 利用ARC/INFO数字化 41
一、利用ARC/INFO数字化的基本步骤 41
二、ARC/INFO数字化过程中的坐标和投影变换 42
2．4 手工数字化 43
一、手工矢量数字化 43
二、手工栅格数字化 44
2．5 空间数据的编辑处理 45
一、利用ARCEDIT进行数据编辑 45
二、利用MapInfo进行数据编辑 46
三、数字化与编辑过程中的若干技术问题 47
2．6 实例分析——屏幕跟踪矢量化 48
一、准备扫描图像 48
二、栅格图像配准 48
三、新建数字化图层 50
四、屏幕跟踪矢量化地图 51
2．7 实习 52
实习一 最小二乘法误差检验 52
实习二 用MapInfo对《上海市政区简图》进行屏幕跟踪矢量化 52
实习三 手工矢量和手工栅格数字化 52
第三章 空间数据结构 54
3．1 地理实体及其空间关系 54
一、地理实体的空间特征及其表示 54
二、地理实体的空间相互关系 55
3．2 矢量数据结构 56
一、实体型数据结构 56
二、索引编码 59
三、拓扑型编码 61
3．3 栅格数据结构 62
一、游程压缩编码 63
二、链式数据编码 65
三、四叉树编码 66
3．4 矢量到栅格的数据格式转换 70
一、由矢量到栅格的数据格式转换 70
二、由栅格到矢量的数据格式转换 74
3．5 空间数据结构的新技术 75
一、三维数据结构 75
二、矢栅一体化数据结构 76
三、动态数据结构 77
3．6 实习 80
实习一 手工空间数据编码 80
实习二 利用GIS软件建立空间拓扑数据文件 81
实习三 空间数据文件格式转换编程 81
第四章 GIS数据模型与数据库 82
4．1 ARC/INFO数据模型 82
一、Coverage及其组成 82
二、ARC/INFO中的拓扑定义 84
三、特征属性数据的管理 86
4．2 MapInfo数据文件组织 91
一、MapInfo表 91
二、MapInfo工作空间 93
三、OLE与MapInfo地图对象 95
4．3 GIS中的SQL查询 98
一、关系数据库与SQL 98
二、MapInfo中的SQL查询 102
4．4 GIS数据库设计 105
一、数据库设计的基本原理和方法 105
二、ER模型(Entity Relationship Model) 106
三、地理元数据和数据字典 109
四、地理信息的分类和编码 110
4．5 实习 114
实习一 利用ARC/INFO建立GIS数据库 114
实习二 利用MapInfo建立GIS数据库，并进行SQL查询 114
实习三 利用ER模型设计GIS数据库 114
第五章 GIS空间分析技术 116
5．1 基本图形运算 116
一、图形量算 116
二、包含分析 119
三、直线段求交 120
四、图形裁剪 122
5．2 缓冲区分析 130
一、缓冲区的概念与算法原理 130
二、缓冲区分析实例 131
三、讨论 134
5．3 空间叠置分析原理与操作 134
一、空间叠置分析的基本步骤 135
二、ARC/INFO空间叠置分析的原理与操作 136
5．4 网络分析 145
一、网络的组成 145
二、路径优化与选址问题 146
三、地理编码 148
5．5 栅格数据的空间分析 150
一、栅格数据空间叠置分析的基本内容 150
二、ARC/INFO的GRID模块 151
5．6 空间分析综合应用实例 154
一、多伦多市公园分布合理性分析 154
二、一个伐木公司的决策 159
5．7 实习 178
实习一 图形面积和周长量算及多边形内点生成 178
实习二 城市潜力势能缓冲区生成 178
实习三 空间叠置分析 179
实习四 网络路径分析 180
实习五 栅格数据叠置分析 181
第六章 数字高程模型的建立与应用 182
6．1 DEM的建立 183
一、DEM数据采集概述 183
二、数据处理 184
三、DEM空间插值(格网化)程序设计 190
四、一个插值实例计算与程序 193
6．2 DEM的应用 198
一、等高线的绘制 198
二、立体透视图的绘制 206
三、地形剖面图的绘制 210
四、DTM的地形分析 212
五、在ARC/INFO系统中DEM的建立与应用简介 214
6．3 数字地面模型实例分析 218
一、地形数据的输入与编辑 218
二、数据转换与数字地形模型的生成 218
三、数字地形模型的应用 220
6．4 实习 223
实习一 用距离加权插值法形成格网化数据 223
实习二 用格网化数据绘制等高线 223
实习三 数字地形模型综合实习 223
第七章 GIS应用模型 225
7．1 GIS应用模型建模的步骤和方法 225
一、GIS应用模型建模的步骤 225
二、GIS应用模型的开发方法 226
7．2 GIS应用模型建模举例 227
一、空间聚类原理与应用 227
二、水质模型在GIS中的应用 241
三、大气扩散模型在GIS中的应用 244
四、基于GIS的城市土地利用模拟系统 248
7．3 实习 254
实习一 空间聚类分析编程实习 254
实习二 高斯扩散模型与MapInfo结合运用操作 254
第八章 GIS产品输出 255
8．1 点状符号的输出 255
一、正多边形符号的绘制 256
二、圆与椭圆符号的绘制 257
三、星形符号的绘制 259
四、组合符号的绘制 260
8．2 线状符号的输出 260
一、平行线的绘制 261
二、虚线的绘制 263
三、短齿线的绘制 264
四、加粗线的绘制 265
五、铁路线的绘制 266
六、境界线的绘制 267
8．3 面状符号的输出 269
一、Windows编程简介 269
二、调用API函数绘制面状符号 271
8．4 统计图表的输出 273
一、扇形图的绘制 274
二、直方图的绘制 275
三、玫瑰图的绘制 276
8．5 利用MapInfo进行专题制图 277
8．6 电子地图 281
一、电子地图的基本概念 282
二、电子地图的基本特征 282
三、电子地图的应用举例 283
8．7 实习 287
实习一 点、线、面状符号的计算机编程实现 287
实习二 统计图表的计算机编程实现 287
实习三 专题地图的制作 287
第九章 GIS与遥感 288
9．1 遥感数字数据 288
一、遥感数字数据的特征 288
二、遥感数字数据的格式 289
9．2 遥感图像的计算机处理 291
一、遥感数据的处理流程 291
二、遥感图像的校正 292
三、遥感图像的变换 294
四、遥感图像的分类 302
9．3 GIS与遥感结合应用实例 308
一、GIS与遥感结合的基本方式 308
二、GIS与遥感结合对澳门城市用地的解译 309
三、GIS辅助遥感进行水稻估产 313
9．4 实习 315
实习一 使用遥感图像处理软件(ER Mapper)解译某城市用地 315
实习二 编程实现图像处理的基本算法 316
第十章 网络地理信息系统(WebGIS) 327
10．1 网络与网络地理信息系统 327
一、互联网与万维网 327
二、万维网的基本特征 328
三、万维网地理信息系统(WebGIS) 329
10．2 WebGIS构建的模式分类 330
一、基于服务器的WebGIS模式 331
二、基于客户机的WebGIS模式 331
三、基于服务器/客户机(Server/Client)的WebGIS模式 333
10．3 WebGIS的实现技术 334
一、通用网关接口法(CGI) 335
二、服务器应用程序接口法(Server API) 335
三、插入软件法(plug-in) 336
四、ActiveX和构件对象模型COM方法 336
五、Java语言开发方法 337
10．4 WebGIS软件产品与应用实例 338
一、WebGIS软件产品 338
二、WebGIS应用实例 340
10．5 实习 342
实习一 从Web浏览器上操作城市旅游电子地图 342
实习二 从网上下载ArcExplore软件 343
实习三 访问WebGIS相关网站 343
第十一章 GIS工程设计 344
11．1 GIS工程设计的原理与方法 344
一、GIS产品开发的工程化方法 344
二、GIS系统分析 346
三、GIS需求分析 349
四、GIS系统设计方法 352
11．2 GIS编码设计 355
一、结构化程序设计 355
二、程序设计风格 357
11．3 GIS用户界面设计 359
一、用户界面设计分析 359
二、基本类型用户界面的设计 360
11．4 GIS工程文档的编写 363
一、文档的作用与分类 363
二、主要GIS文档的编制 364
11．5 实习 370
实习一 GIS系统概要设计 370
实习二 GIS系统分析 371
实习三 用高级语言实现简单GIS系统 372
附录一 国外主要GIS软件的基本情况与基本功能一览表 373
附录二 主要国产GIS软件名称和研制单位一览表 376
附录三 几种常见图形图像数据交换格式 377
附录四 城市地理信息系统参考交换文件数据格式 387
参考文献 392