第1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地理信息系统及其相关学科 4
1.1.4地理信息系统的类型 5
1.2地理信息系统的组成和功能 6
1.2.1地理信息系统的基本组成 6
1.2.2地理信息系统的硬件系统 7
1.2.3地理信息系统的软件系统 14
1.2.4地理信息系统软件的主要功能 14
1.3地理信息系统的发展和展望 16
1.3.1地理信息系统的发展史 16
1.3.2地理信息系统的发展动态 18
思考题 21
第2章 地理信息系统的地理基础 22
2.1空间数据的坐标系 22
2.1.1地理空间坐标 22
2.1.2平面坐标系 24
2.1.3高程系 24
2.2地图投影 24
2.2.1地图投影简介 24
2.2.2地理信息系统中常用的地图投影 26
2.2.3地形图的分幅和编号 29
2.3地图简介 32
思考题 33
第3章 空间数据模型和空间数据结构 34
3.1地理空间概述 34
3.2空间数据的特点 35
3.3空间数据模型基础 37
3.3.1数据模型 37
3.3.2空间数据模型 38
3.3.3时空数据模型 41
3.3.4三维空间数据模型 42
3.3.5面向对象空间数据模型 43
3.3.6空间数据的表达和空间数据结构 46
3.4矢量数据结构及其表达 47
3.4.1矢量数据的位置和形状表达 47
3.4.2矢量数据的空间关系表达 49
3.4.3矢量数据的属性表达 52
3.5矢量数据结构及其编码 53
3.5.1无拓扑关系的矢量数据结构 53
3.5.2有拓扑关系的矢量数据结构 54
3.6栅格数据结构及其表达 58
3.6.1栅格数据的位置和形状表达 58
3.6.2栅格数据的空间关系表达 59
3.6.3栅格数据的属性表达 59
3.7栅格数据结构及其编码 60
3.7.1直接栅格数据编码 61
3.7.2费尔曼链码 61
3.7.3游程编码 62
3.7.4四叉树编码 63
3.8栅格和矢量数据结构比较 70
3.9矢量栅格一体化数据结构 71
思考题 71
第4章 空间数据的获取和质量控制 73
4.1地理信息系统的数据源 73
4.2空间数据的获取 74
4.2.1地图数据的获取 74
4.2.2遥感数据的获取 78
4.2.3摄影测量数据 80
4.2.4属性数据的获取 81
4.3空间数据的质量 82
4.3.1空间数据质量的概念 82
4.3.2空间数据质量的评价和控制 83
4.3.3空间数据的误差分析 84
4.4空间数据的元数据 86
4.4.1空间元数据标准概述 86
4.4.2空间数据元数据的概念 86
4.4.3空间数据元数据的应用 88
思考题 89
第5章 空间数据处理 90
5.1空间数据处理概述 90
5.2空间数据处理基础 90
5.2.1弧段和多边形的外接矩形 90
5.2.2结点、弧段、多边形的捕捉和判断 91
5.2.3弧段的求交 93
5.2.4结点、弧段、多边形的位置 94
5.3拓扑关系的建立 95
5.3.1点、线拓扑关系的生成 95
5.3.2多边形拓扑关系的生成 96
5.4空间数据的编辑 98
5.4.1图形编辑 98
5.4.2矢量数据的编辑 99
5.4.3栅格数据的编辑 102
5.5空间数据的坐标变换 102
5.5.1空间数据坐标变换的理论基础 103
5.5.2几何纠正 104
5.5.3空间数据的投影变换 106
5.6空间数据的结构转换 108
5.6.1矢量到栅格数据的转换 108
5.6.2栅格到矢量数据的转换 112
5.7空间数据的数据共享 115
5.7.1数据共享概述 115
5.7.2空间数据的共享模式 116
5.8图形的剪裁与合并 118
5.9空间数据的内插 119
5.9.1局部拟合插值 120
5.9.2趋势面插值 120
5.9.3区域属性数据的插值 121
思考题 123
第6章 空间数据管理 124
6.1数据管理模式 124
6.1.1数据管理模式的发展 阶段 124
6.1.2数据库管理系统和数据库系统 125
6.2数据库模型 126
6.2.1数据库模型概述 126
6.2.2传统数据库系统的数据模型 128
6.2.3面向对象的数据库模型 130
6.3空间数据库简介 131
6.3.1空间数据库的特点 131
6.3.2传统关系数据库模型的局限性 132
6.4空间数据管理中的数据库技术 132
6.4.1关系数据库技术 132
6.4.2结构化查询语言 134
6.4.3面向对象的数据库技术 135
6.4.4对象-关系数据库技术 135
6.4.5客户-服务器数据库技术 136
6.5空间数据库管理模式 138
6.5.1全文件空间数据管理模式 138
6.5.2文件和关系数据库混合管理模式 138
6.5.3全关系型空间数据管理 模式 139
6.5.4对象-关系型空间数据库管理模式 140
6.5.5空间数据库引擎 141
6.5.6空间数据的查询——扩展SQL 144
6.5.7大数据管理——NoSQL 145
6.6空间索引 146
6.7空间数据的分层 149
思考题 149
第7章 空间分析和分析模型 151
7.1空间分析概述 151
7.2空间数据的量算 153
7.2.1长度量算 153
7.2.2面积量算 154
7.2.3分布中心的计算 155
7.3空间数据的查询 156
7.3.1空间数据的查询类型 156
7.3.2空间查询的方法 159
7.4叠置分析 160
7.4.1叠置分析概述 160
7.4.2视觉叠置 162
7.4.3基于矢量数据的叠置分析 163
7.4.4基于栅格数据的叠置分析 167
7.5邻域分析 169
7.5.1缓冲区分析 169
7.5.2泰森多边形分析 174
7.6空间网络分析 179
7.6.1空间网络分析基础 180
7.6.2路径分析 182
7.6.3定位与配置分析 184
7.6.4地理编码 186
7.7数字地形分析及数字地面模型 187
7.7.1数字地面模型概述 187
7.7.2数字高程模型的规则格网模型 187
7.7.3不规则三角网模型 190
7.7.4等值线模型 192
7.7.5数字高程模型数据源的获取 194
7.7.6数字地形分析中基本地形因子的计算 196
7.7.7数字地形分析中地形特征的计算 202
7.7.8数字地形的可视化 203
7.7.9数字高程模型及数字地形可视性分析 205
7.7.10数字高程模型的应用 207
7.8空间统计分析 209
7.8.1空间统计分析概述 209
7.8.2聚类分析的应用实例 212
7.9空间分析的智能化——空间决策支持 215
思考题 217
第8章 空间信息的可视化和制图 218
8.1空间信息可视化 218
8.1.1空间信息可视化概述 218
8.1.2空间信息可视化的常用形式 219
8.1.3空间信息的真三维可视化 221
8.1.4虚拟现实 222
8.2地图的符号和符号库 222
8.2.1地图的符号和色彩 222
8.2.2地图符号库和汉字库 225
8.2.3地图的注记 227
8.2.4空间实体的符号化过程 228
8.3专题地图 228
8.3.1专题信息和专题地图 229
8.3.2专题地图的表示方法 229
8.3.3常用的几种专题地图 231
8.3.4专题地图的设计制作 233
8.4电子地图 234
8.4.1电子地图概述 235
8.4.2电子地图的应用 236
思考题 237
第9章 网络地理信息系统 238
9.1网络地理信息系统概述 238
9.1.1信息系统网络化模式 238
9.1.2地理信息系统网络化概述 240
9.1.3 WebGIS的基本概念 240
9.1.4 WebGIS的特点和用途 241
9.2 WebGIS体系结构 244
9.2.1 WebGIS的二层架构 245
9.2.2 WebGIS的三层架构 246
9.2.3二层架构与三层架构的比较 246
9.3 WebGIS的关键技术 247
9.3.1 WebGIS的早期构造方法 247
9.3.2 WebGIS中的瓦片金字塔技术 248
9.4 WebGIS的发展趋势 253
9.4.1地理标记语言——网络环境下开放的空间数据交换格式 253
9.4.2网络虚拟地理环境 255
思考题 255
第10章 移动地理信息系统 256
10.1移动地理信息系统概述 256
10.1.1移动地理信息系统的概念 256
10.1.2移动地理信息系统的发展历程 257
10.1.3移动地理信息系统的功能和特点 257
10.1.4移动地理信息系统与WebGIS的关系 259
10.2移动地理信息系统的组成与系统架构 260
10.3移动地理信息系统的原理与关键技术 261
10.3.1移动地理信息系统设备与操作系统 261
10.3.2移动地理信息系统中的空间定位技术 264
10.3.3移动地理信息系统中的网络通信技术 266
10.3.4移动地理信息系统平台与开发技术 267
10.4移动地理信息系统应用与发展趋势 270
10.4.1移动地理信息系统应用 270
10.4.2移动地理信息系统的发展趋势 271
思考题 272
第11章 云地理信息系统 273
11.1云计算 273
11.1.1云计算的概念 273
11.1.2云计算的特点 273
11.1.3云计算的发展现状与趋势 274
11.1.4云地理信息系统概述 275
11.2云地理信息系统的基本架构 276
11.2.1物理/硬件层 277
11.2.2云平台层 277
11.2.3服务层 277
11.2.4应用层 279
11.3云地理信息系统的关键技术 279
11.3.1虚拟化技术 279
11.3.2并行计算 280
11.3.3分布式技术 280
11.3.4网格计算 281
11.3.5异构资源技术 282
11.4云地理信息系统的功能及优缺点 282
11.4.1云地理信息系统的优势 283
11.4.2云地理信息系统的局限 283
11.5云地理信息系统的应用 284
11.5.1云地理信息系统的部署模式 284
11.5.2云地理信息系统的应用模式 287
11.5.3“云+端” 288
思考题 289
第12章 三维地理信息系统 290
12.1三维地理信息系统概述 290
12.1.1传统二维地理信息系统的局限性 290
12.1.2三维地理信息系统的优越性 290
12.1.3三维地理信息系统的发展 291
12.1.4三维地理信息系统的应用 292
12.2三维空间数据模型 294
12.2.1数据模型要求 294
12.2.2基于面元的三维数据模型 295
12.2.3基于体元的三维数据模型 297
12.2.4基于混合结构的三维数据模型 301
12.3三维地理信息系统可视化 302
12.3.1三维空间数据可视化的基本流程 302
12.3.2三维空间数据可视化的主要方法 303
12.3.3三维可视化加速策略 304
12.3.4虚拟现实与地理信息系统的结合——虚拟地理环境 305
12.4三维地理信息系统空间分析 306
12.4.1数字地形分析 306
12.4.2三维缓冲区分析 306
12.4.3三维叠置分析 308
12.4.4三维交互分析 308
12.4.5其他分析 308
12.4.6空间分析应用 309
12.5三维地理信息系统的发展和挑战 310
思考题 311
第13章 时态地理信息系统 312
13.1时态地理信息系统概述 312
13.1.1时态地理信息系统的发展历程 312
13.1.2时态地理信息系统的基本功能 313
13.1.3时态地理信息系统的应用方向 315
13.2时空关系和时空数据模型 316
13.2.1时间特性的表示 316
13.2.2时空基本变化类型 318
13.2.3时空概念数据模型 319
13.2.4时空逻辑数据模型 322
13.3时空数据库的实现和操作 324
13.3.1时空数据库实现的主要方式 324
13.3.2几种主要的时间标记方法 324
13.4时空数据库的操作 327
13.4.1时空数据查询和回溯 327
13.4.2时空数据动态操作算子 329
13.5时空数据的可视化 331
13.5.1时态数据的静态可视化 331
13.5.2时态数据的动态可视化 332
13.6时态地理信息系统的发展和挑战 333
思考题 333
第14章 GIS应用系统的分析与设计 334
14.1 GIS应用系统概述 334
14.1.1 GIS应用系统的开发模式 334
14.1.2 GIS应用系统的开发模型 335
14.1.3 GIS应用系统的开发方法 337
14.1.4 GIS应用系统开发的主要阶段 337
14.1.5统一建模语言 338
14.2 GIS应用系统开发 341
14.2.1 GIS应用系统分析 341
14.2.2 GIS应用系统设计 342
14.2.3 GIS应用系统的实施和评价 343
14.3地理信息系统标准化 344
14.3.1地理信息系统标准化的内容 344
14.3.2开放式地理数据互操作规范 346
14.3.3 ISO/TC 211标准 347
思考题 348
第15章 地理信息系统在现代社会中的应用 349
15.1地理信息系统应用简介 349
15.1.1地理信息系统应用的特点 349
15.1.2地理信息系统的主要应用市场 350
15.2地理信息系统集成与3S 352
15.2.1地理信息系统集成 352
15.2.2地理信息系统组件和组件化 354
15.2.3 3S集成系统 356
15.3地理信息系统集成与3S的应用实例——在森林防火中的应用 360
15.4地理信息系统专业化应用实例——在地学中的应用 364
15.5地理信息系统的社会化应用发展 367
15.5.1地理信息系统在空间决策支持中的应用 367
15.5.2物联网地理信息系统 370
思考题 370
参考文献 372