第1章 绪论 1
1.1 地理信息系统（GIS） 2
1.1.1 GIS的组成 3
1.1.2 GIS的简史 3
1.1.3 GIS软件产品 4
1.2 GIS的应用 5
1.3 GIS的要素 7
1.3.1 数据模型 8
1.3.2 数据获取 10
1.3.3 属性数据管理 10
1.3.4 数据显示 10
1.3.5 数据探查 10
1.3.6 数据分析 10
1.4 Web制图 12
1.4.1 在线制图 12
1.4.2 协作Web制图 12
1.4.3 志愿者地理信息（VGI） 12
1.4.4 Web应用程序的意义 13
1.5 本书的结构 13
1.6 概念与实践 13
重要概念和术语 14
复习题 15
应用：绪论 16
挑战性任务 19
参考文献 20
第2章 坐标系统 21
2.1 地理坐标系统 22
2.1.1 地球的近似表示 23
2.1.2 大地基准 23
2.2 地图投影 26
2.2.1 地图投影类型 27
2.2.2 地图投影参数 28
2.3 常用地图投影 29
2.3.1 横轴墨卡托投影 30
2.3.2 兰勃特正形圆锥投影 30
2.3.3 阿伯斯等积圆锥投影 31
2.3.4 等距圆锥投影 31
2.3.5 Web墨卡托 31
2.4 投影坐标系统 32
2.4.1 通用横轴墨卡托格网系统（UTM） 33
2.4.2 通用极射格网系统（UPS） 34
2.4.3 国家平面坐标系统（SPC） 34
2.4.4 公用土地调查系统（PLSS） 36
2.5 在GIS中运用坐标系统 36
2.5.1 投影文件 36
2.5.2 预定义坐标系统 37
2.5.3 即时（on-the-fly）投影 38
重要概念和术语 38
复习题 40
应用：坐标系统 41
挑战性任务 45
参考文献 45
第3章 矢量数据模型 46
3.1 简单要素的表示 48
3.2 拓扑 48
3.2.1 拓扑统一地理编码格式（TIGER） 50
3.2.2 拓扑的重要性 51
3.3 地理关系数据模型 52
3.3.1 coverage 52
3.3.2 coverage数据结构 53
3.3.3 非拓扑矢量数据 55
3.4 基于对象的数据模型 55
3.4.1 类和类之间的关系 56
3.4.2 接口 56
3.4.3 geodatabase 57
3.4.4 拓扑规则 59
3.4.5 geodatabase数据模型的优点 60
3.5 复合要素的表示 61
3.5.1 不规则三角网（TINs） 61
3.5.2 分区 62
3.5.3 路径 64
重要概念和术语 66
复习题 67
应用：地理关系矢量数据模型 68
挑战性任务 71
参考文献 72
第4章 栅格数据模型 73
4.1 栅格数据模型要素 74
4.1.1 像元值 75
4.1.2 像元大小 75
4.1.3 像元深度 76
4.1.4 栅格波段 76
4.1.5 空间参照 76
4.2 栅格数据类型 77
4.2.1 卫星图像 77
4.2.2 数字高程模型（DEMs） 79
4.2.3 USGS的数字高程模型（USGS DEMs） 81
4.2.4 全球数字高程模型 81
4.2.5 数字正射图像 82
4.2.6 土地覆被数据 82
4.2.7 二值扫描文件 83
4.2.8 数字栅格图（DRG） 83
4.2.9 图形文件 84
4.2.1 0特定GIS软件的栅格数据 84
4.3 栅格数据结构 84
4.3.1 逐个像元编码 85
4.3.2 游程编码（RLE） 85
4.3.3 四叉树 86
4.3.4 头文件 88
4.4 栅格数据压缩 88
4.5 栅格数据文件格式 90
4.6 数据转换与综合 91
4.6.1 栅格化 91
4.6.2 矢量化 91
4.6.3 栅格数据与矢量数据的综合 92
重要概念和术语 93
复习题 94
应用：栅格数据模型 95
挑战性任务 97
参考文献 97
第5章 GIS数据获取 100
5.1 现有的地理信息系统数据 101
5.1.1 地理门户网站 101
5.1.2 美国地质调查局 102
5.1.3 美国人口普查局 102
5.1.4 自然资源保持局 103
5.1.5 州域公共数据举例 103
5.1.6 大都市公共数据举例 103
5.1.7 县级公共数据举例 104
5.1.8 私人公司的GIS数据 104
5.2 元数据 104
5.3 现有数据的转换 105
5.3.1 直接转换 105
5.3.2 中性格式 105
5.4 创建新数据 107
5.4.1 遥感数据 107
5.4.2 野外数据 107
5.4.3 有x、y坐标的文本文件 111
5.4.4 用数字化仪数字化 111
5.4.5 扫描数字化 113
5.4.6 屏幕数字化 115
5.4.7 源地图的重要性 115
重要概念和术语 116
复习题 117
应用：矢量数据输入 118
挑战性任务 121
参考文献 122
第6章 几何变换 123
6.1 几何变换 124
6.1.1 地图到地图和图像到地图的变换 124
6.1.2 变换方法 125
6.1.3 仿射变换 126
6.1.4 控制点 127
6.2 均方根（RMS）误差 129
6.3 数字化地图上的均方根误差 130
6.4 像元值重采样 132
6.4.1 重采样方法 132
6.4.2 重采样的其他用途 133
重要概念和术语 134
复习题 135
应用：几何变换 135
挑战性任务 140
参考文献 141
第7章 空间数据准确度和质量 142
7.1 定位错误 143
7.1.1 使用二手数据源的定位错误 143
7.1.2 产生数字化错误的原因 144
7.1.3 使用第一手数据源的定位错误 144
7.2 空间数据准确度标准 145
7.3 拓扑错误 146
7.3.1 空间要素的拓扑错误 146
7.3.2 图层之间的拓扑错误 147
7.4 拓扑编辑 149
7.4.1 coverage的拓扑编辑 149
7.4.2 用地图拓扑编辑 152
7.4.3 用拓扑规则编辑 153
7.5 非拓扑编辑 153
7.5.1 编辑现有要素 153
7.5.2 由现有要素创建新要素 155
7.6 其他编辑操作 155
7.6.1 图幅拼接 155
7.6.2 线的简化和平滑 156
重要概念和术语 158
复习题 159
应用：空间数据的准确度和质量 160
挑战性任务 165
参考文献 165
第8章 属性数据管理 166
8.1 GIS中的属性数据 168
8.1.1 属性表的类型 168
8.1.2 数据库管理 169
8.1.3 属性数据的类型 169
8.2 关系数据库模型 171
8.2.1 SSURGO：一个关系数据库实例 173
8.2.2 规范化 173
8.2.3 关系类型 176
8.3 合并、关联和关系类 178
8.3.1 合并 178
8.3.2 关联 178
8.3.3 关系类 179
8.4 属性数据输入 179
8.4.1 字段定义 179
8.4.2 数据输入方法 179
8.4.3 属性数据校核 180
8.5 字段与属性数据的处理 180
8.5.1 添加和删除字段 180
8.5.2 属性数据的分类 181
8.5.3 属性数据的计算 181
重要概念和术语 181
复习题 182
应用：属性数据的输入与管理 183
挑战性任务 188
参考文献 189
第9章 数据显示与地图编制 190
9.1 地图的符号表示 192
9.1.1 空间要素与地图符号 192
9.1.2 色彩的运用 194
9.1.3 数据的分类 195
9.1.4 制图概括 196
9.2 定量地图的种类 196
9.3 地图的注记 199
9.3.1 字体的变化 199
9.3.2 字体变化的选择 200
9.3.3 文字在地图主体的放置 201
9.4 地图设计 204
9.4.1 排版 204
9.4.2 视觉层次 206
9.5 动画地图 208
9.6 地图的生产 209
重要概念和术语 211
复习题 212
应用：数据显示和地图编制 213
挑战性任务 219
参考文献 220
第10章 数据探查 222
10.1 数据探查 223
10.1.1 描述性统计量 224
10.1.2 图形 225
10.1.3 动态图形 228
10.2 基于地图的数据操作 229
10.2.1 数据分类 230
10.2.2 空间集聚 230
10.2.3 地图比较 231
10.3 属性数据查询 232
10.3.1 结构化查询语言（SQL） 233
10.3.2 查询表达式 234
10.3.3 运算类型 235
10.3.4 查询操作举例 236
10.3.5 关系数据库查询 237
10.4 空间数据查询 238
10.4.1 由指针选择要素 238
10.4.2 由图形选择要素 238
10.4.3 由空间关系选择要素 239
10.4.4 属性数据查询与空间数据查询的结合 239
10.5 栅格数据查询 240
10.5.1 由像元数值查询 240
10.5.2 用选择要素查询 241
重要概念和术语 241
复习题 242
应用：数据探查 243
挑战性任务 247
参考文献 248
第11章 矢量数据分析 249
11.1 建立缓冲区 250
11.1.1 缓冲区建立中的差别 251
11.1.2 建立缓冲区的应用 252
11.2 地图叠置 253
11.2.1 要素类型和地图叠置 254
11.2.2 地图叠置方法 255
11.2.3 叠置和数据格式 256
11.2.4 碎屑多边形 257
11.2.5 地图叠置中的误差传递 258
11.2.6 地图叠置的应用 259
11.3 距离量测 260
11.4 模式分析 260
11.4.1 点模式分析 261
11.4.2 量测空间自相关的莫兰指数 262
11.4.3 量测高／低聚集度的G统计量 264
11.4.4 模式分析的应用 265
11.5 要素操作 266
重要概念和术语 269
复习题 270
应用：矢量数据分析 271
挑战性任务 275
参考文献 275
第12章 栅格数据分析 278
12.1 数据分析环境 279
12.2 局域运算 280
12.2.1 单一栅格的局域运算 280
12.2.2 重新分类 281
12.2.3 多个栅格的局域运算 281
12.2.4 局域运算的应用 282
12.3 邻域运算 283
12.3.1 邻域统计值 284
12.3.2 邻域运算的应用 284
12.4 分区运算 286
12.4.1 分区统计量 286
12.4.2 分区运算的应用 287
12.5 自然距离量测运算 288
12.5.1 配置与方向 289
12.5.2 自然距离量测运算的应用 289
12.6 其他的栅格数据运算 290
12.6.1 栅格数据管理 290
12.6.2 栅格数据提取 290
12.6.3 栅格数据的综合归纳 291
12.7 地图逻辑运算 292
12.8 基于矢量与基于栅格的数据分析的比较 292
12.8.1 地图叠置 293
12.8.2 建立缓冲区 294
重要概念和术语 294
复习题 295
应用：栅格数据分析 295
挑战性任务 298
参考文献 299
第13章 地形制图与分析 300
13.1 用于地形制图与分析的数据 301
13.1.1 数字高程模型（DEM） 301
13.1.2 不规则三角网（TIN） 302
13.2 地形制图 303
13.2.1 等高线法 303
13.2.2 垂直剖面法 305
13.2.3 地貌晕渲图法 305
13.2.4 分层设色法 307
13.2.5 透视图法 307
13.3 坡度和坡向 309
13.3.1 用栅格计算坡度和坡向的算法 310
13.3.2 用TIN计算坡度和坡向的算法 313
13.3.3 影响坡度和坡向量测的因素 314
13.4 表面曲率 315
13.5 栅格与TIN对比 317
重要概念和术语 317
复习题 318
应用：地形制图和分析 319
挑战性任务 323
参考文献 324
第14章 视域和流域 326
14.1 视域分析 327
14.1.1 视线操作 327
14.1.2 基于栅格的视域分析 328
14.1.3 基于TIN的视域分析 328
14.1.4 累积视域 329
14.1.5 视域分析的准确度 330
14.2 视域分析中的参数 330
14.3 视域分析的应用 332
14.4 流域分析 333
14.4.1 已填洼DEM 333
14.4.2 流向 334
14.4.3 流量累积 334
14.4.4 河网 335
14.4.5 河流链路 335
14.4.6 全流域 336
14.4.7 基于点的流域 336
14.5 影响流域分析的因素 338
14.5.1 DEM分辨率 338
14.5.2 流向方法 339
14.5.3 流量累积临界值 340
14.6 流域分析的应用 341
重要概念和术语 342
复习题 343
应用：视域和流域 343
挑战性任务 347
参考文献 348
第15章 空间插值 351
15.1 空间插值的元素 352
15.1.1 控制点 352
15.1.2 空间插值的类型 353
15.2 全局插值法 354
15.2.1 趋势面模型 354
15.2.2 回归模型 356
15.3 局部插值法 357
15.3.1 泰森多边形 357
15.3.2 密度估算 358
15.3.3 距离倒数权重插值 361
15.3.4 薄板样条函数 363
15.4 克里金法 365
15.4.1 半变异图 366
15.4.2 模型 367
15.4.3 普通克里金法 368
15.4.4 泛克里金法 370
15.4.5 其他克里金法 372
15.5 空间插值方法的比较 373
重要概念和术语 374
复习题 376
应用：空间插值 376
挑战性任务 381
参考文献 382
第16章 地理编码和动态分段 384
16.1 地理编码 385
16.1.1 地理编码参照数据库 385
16.1.2 地址匹配过程 386
16.1.3 地址匹配选项 388
16.1.4 偏移标注选项 389
16.1.5 地理编码质量 389
16.2 地理编码的变异形式 390
16.3 地理编码的应用 391
16.3.1 定位服务 391
16.3.2 商业应用 392
16.3.3 无线应急服务 392
16.3.4 犯罪制图和分析 392
16.3.5 公共健康 392
16.4 动态分段 393
16.4.1 路径 393
16.4.2 创建路径 394
16.4.3 事件 396
16.4.4 创建事件表 396
16.5 动态分段的应用 398
16.5.1 数据管理 398
16.5.2 数据显示 398
16.5.3 数据查询 399
16.5.4 数据分析 399
重要概念和术语 400
复习题 400
应用：地理编码和动态分段 401
挑战性任务 406
参考文献 407
第17章 最小耗费路径分析和网络分析 409
17.1 最小耗费路径分析 410
17.1.1 源栅格 410
17.1.2 耗费栅格 410
17.1.3 耗费距离量测 411
17.1.4 生成最小累积耗费路径 412
17.1.5 最小耗费路径分析的选项 415
17.2 最小耗费路径分析的应用 416
17.3 网络 416
17.3.1 链路和链路阻抗 417
17.3.2 节点和转弯阻抗 417
17.3.3 单行道或禁行道 417
17.3.4 天桥和地下通道 418
17.4 网络拼接 418
17.4.1 聚集线要素 418
17.4.2 编辑和创建网络 419
17.4.3 对网络要素赋予属性 419
17.5 网络分析 420
17.5.1 最短路径分析 421
17.5.2 旅行推销员问题 422
17.5.3 车辆路径问题 423
17.5.4 最近设施 423
17.5.5 配置 424
17.5.6 定位－配置 425
重要概念和术语 426
重要概念和术语 427
复习题 427
应用：路径分析和网络应用 428
挑战性任务 434
参考文献 434
第18章 GIS模型与建模 436
18.1 GIS建模的基本元素 437
18.1.1 GIS模型的分类 437
18.1.2 建模过程 438
18.1.3 GIS在建模中的作用 438
18.1.4 GIS与其他建模程序的结合 439
18.2 二值模型 440
18.2.1 基于矢量的方法 440
18.2.2 基于栅格的方法 441
18.2.3 二值模型的应用 442
18.3 指数模型 443
18.3.1 加权线性综合法 443
18.3.2 其他方法 446
18.3.3 指数模型的应用 448
18.4 回归模型 449
18.4.1 线性回归模型 450
18.4.2 局部回归模型 450
18.4.3 对数回归模型 451
18.5 过程模型 451
18.5.1 修正的通用土壤流失方程式 452
18.5.2 临界降雨量模型 453
重要概念和术语 454
复习题 454
应用：GIS模型与建模 455
挑战性任务 460
参考文献 460
附录A 常用换算关系 464
附录B UTM（通用横轴墨卡托）分带 465