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 2
1.1.4 信息系统和地理信息系统 3
1.2 地理信息系统的发展过程 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 地理信息系统与其他相关学科系统间的关系 6
1.3.1 GIS与地图学 6
1.3.2 GIS与一般事务数据库 6
1.3.3 GIS与计算机地图制图 7
1.3.4 GIS与计算机辅助设计（CAD） 7
1.4 地理信息系统的组成 7
1.4.1 计算机硬件系统 8
1.4.2 计算机软件系统 9
1.4.3 地理空间数据 11
1.4.4 系统开发、管理和使用人员 11
1.5 地理信息系统的功能和应用 11
1.5.1 地理信息系统的功能 11
1.5.2 地理信息系统的应用 13
1.6 地理信息系统与数字地球 15
1.6.1 数字地球的概念和提出的背景 15
1.6.2 数字地球的特点 16
1.6.3 数字地球需要的支撑技术与数字地球框架 16
1.6.4 数字地球的应用和意义 19
习题 19
第2章 空间数据结构 20
2.1 栅格数据结构 20
2.1.1 栅格数据的基本概念 20
2.1.2 栅格数据层的概念 21
2.1.3 栅格数据结构的表示 21
2.1.4 栅格数据的组织方法 23
2.1.5 栅格数据的取值方法 24
2.1.6 栅格数据存储的压缩编码 24
2.2 矢量数据结构 28
2.2.1 矢量数据结构编码的基本内容 28
2.2.2 矢量编码方法 30
2.3 地理数据的显式和隐式表示 39
2.4 矢量数据结构与栅格数据结构 40
2.4.1 矢量数据结构与栅格数据结构的比较 40
2.4.2 矢量数据结构与栅格数据结构的选择 41
习题 41
第3章 地理信息系统的地理数学基础 43
3.1 地图投影概述 43
3.1.1 地图投影的基本问题 43
3.1.2 地图投影的变形 43
3.1.3 地图投影的分类 45
3.2 地理信息系统中地图投影的配置与设计 47
3.2.1 地图投影与GIS的关系 47
3.2.2 GIS中地图投影的配置与设计 48
3.3 我国地理信息系统中地图投影的应用 49
3.3.1 高斯-克吕格投影 49
3.3.2 正轴等角圆锥投影 52
习题 54
第4章 地理信息系统的数据输入 55
4.1 GIS的数据来源 55
4.1.1 地图数据 55
4.1.2 遥感图像 55
4.1.3 数字资料 56
4.1.4 文字报告 56
4.2 数据的规范化和标准化 56
4.2.1 统一的地理基础 56
4.2.2 统一的分类编码原则 57
4.2.3 数据交换格式标准 57
4.2.4 标准的数据采集技术规程 57
4.2.5 数据标准化所面临的问题 57
4.3 数据输入 58
4.3.1 空间数据的输入 58
4.3.2 非空间属性数据的输入 63
4.3.3 空间数据和非空间数据的连接 63
4.4 数据质量 64
4.4.1 数据质量问题 64
4.4.2 误差来源 67
习题 67
第5章 地理信息系统的数据处理 68
5.1 数据编辑 68
5.1.1 窗口操作 68
5.1.2 图形数据编辑 71
5.1.3 属性数据编辑 72
5.2 空间数据的误差分析和校正 72
5.2.1 空间数据的误差分析 72
5.2.2 空间数据的误差校正 75
5.3 空间数据的压缩与光滑 76
5.3.1 数据压缩 76
5.3.2 曲线光滑（曲线拟合） 77
5.4 图形变换 81
5.4.1 几何变换 81
5.4.2 投影变换 84
5.5 栅格数据与矢量数据的互相转换 87
5.5.1 矢量数据转换成栅格数据 87
5.5.2 栅格数据转换成矢量数据 89
习题 90
第6章 空间数据管理 91
6.1 数据库的概念 91
6.1.1 数据管理的文件方式 91
6.1.2 数据库系统管理数据的方式 91
6.1.3 数据库系统的构成 92
6.2 数据模型 92
6.2.1 层次模型 92
6.2.2 网络模型 93
6.2.3 关系模型 93
6.2.4 面向对象模型 94
6.3 地图数据模型总论 98
6.3.1 地图数据的基本组成 98
6.3.2 图形数据的构模 99
6.3.3 专题属性数据的构模 100
6.3.4 图形数据与专题属性数据的连接 100
6.4 矢量数据模型 101
6.4.1 地理实体向数据处理目标的转化 101
6.4.2 实体信息的数据化 102
6.4.3 实体间关系的逻辑实现 102
6.5 三维空间数据模型 105
6.5.1 矢量栅格集成的三维空间数据模型 105
6.5.2 八叉树数据结构 106
6.5.3 四面体格网 107
6.5.4 三维边界表示法 108
6.5.5 参数函数表示法 108
6.6 GIS的地理分析模型 109
6.7 海量空间数据的组织与管理 110
6.7.1 数据库中图幅的组织方法 110
6.7.2 图幅间被分割目标的组织方法 111
6.7.3 地图数据库管理 112
习题 112
第7章 数学空间的几何对象 113
7.1 距离空间（度量空间） 113
7.2 欧氏空间 114
7.3 基于集合的几何空间 117
7.3.1 集合 117
7.3.2 关系 119
7.3.3 函数 120
7.3.4 凸集 121
7.4 拓扑空间 122
7.4.1 拓扑学的基本思想 123
7.4.2 点集拓扑 124
7.4.3 欧氏平面上的点集拓扑 132
7.4.4 欧氏平面的组合拓扑 136
7.4.5 网络空间 140
习题 144
第8章 地理信息系统的数学模型 145
8.1 建立数学模型的一般过程 145
8.2 数理统计分析模型 146
8.2.1 主成分分析 146
8.2.2 层次分析 147
8.2.3 系统聚类分析 147
8.2.4 判别分析 148
8.3 回归分析模型 149
8.3.1 一元线性回归模型 149
8.3.2 多元线性回归模型 150
8.3.3 计算实例 152
8.4 线性规划模型 152
习题 155
第9章 空间分析 156
9.1 空间分析的内容与步骤 156
9.1.1 空间分析的内容 156
9.1.2 空间分析的步骤 156
9.2 数据检索及表格分析 158
9.2.1 属性统计分析 158
9.2.2 布尔逻辑查询 158
9.2.3 空间数据库查询语言 159
9.2.4 重分类、边界消除与合并 159
9.3 叠置分析 160
9.3.1 栅格系统的叠加分析 160
9.3.2 矢量系统的叠加分析（拓扑叠加） 160
9.4 缓冲分析 163
9.5 网络分析 164
9.5.1 网络数据模型及其相关的概念 164
9.5.2 常规的网络分析功能 165
习题 167
第10章 数字高程模型 168
10.1 概述 168
10.2 DEM数据的分布特征 168
10.2.1 格网状数据 168
10.2.2 离散数据 169
10.3 DEM数据的网格化 169
10.3.1 网格化插值计算 169
10.3.2 网格尺寸的确定 170
10.3.3 空间插值方法 171
10.3.4 几种典型数据网格化插值方法的选择 176
10.4 DEM的表示方法 176
10.4.1 数学分块法 176
10.4.2 图像法 176
10.5 DEM的数据源和采样方法 180
10.6 DEM的应用 181
10.6.1 DEM的主要用途 181
10.6.2 DEM的应用 182
习题 187
第11章 地理信息系统与遥感技术 188
11.1 遥感技术简介 188
11.2 数字图像处理系统 189
11.2.1 数字图像 189
11.2.2 数字图像处理 189
11.2.3 数字图像处理系统 190
11.3 遥感与地理信息系统的结合 190
11.3.1 遥感数据是地理信息系统的重要信息源 190
11.3.2 地理信息系统对遥感的作用 191
11.3.3 地理信息系统与遥感制图 191
11.3.4 地理信息系统与遥感图像处理系统的结合 192
11.4 遥感信息与多元空间信息的复合 193
习题 194
第12章 地理信息系统的输出与数字制图 195
12.1 地理信息系统的输出方式 195
12.2 地理信息系统的图形输出设备 195
12.3 地图编制与制版一体化系统的结构 196
12.4 地图符号库、汉字库及颜色库 197
12.4.1 地图符号库 197
12.4.2 汉字库 199
12.4.3 颜色库 200
12.5 数字制图 200
习题 201
第13章 地理信息系统工程 202
13.1 地理信息系统工程的概念 202
13.2 应用型地理信息系统的设计步骤和方法 203
13.3 需求分析 203
13.3.1 用户情况调查 204
13.3.2 明确系统的目标和任务 205
13.3.3 系统可行性研究 205
13.3.4 提交需求分析报告 205
13.4 系统的设计 206
13.4.1 GIS的总体设计 206
13.4.2 数据库的概念设计 206
13.4.3 GIS的详细设计 206
13.5 系统的开发与实施 209
13.5.1 应用系统的开发技术 209
13.5.2 GIS开发与实施的内容及流程 210
13.6 系统的评价和维护 211
习题 212
第14章 地理信息系统的发展趋势 213
14.1 GPS,RS与GIS的集成 213
14.2 Web GIS 214
14.2.1 互联网的发展对GIS提出的要求 215
14.2.2 互联网GIS的架构 215
14.2.3 互联网GIS的实现方法 216
14.3 组件化地理信息系统 218
14.3.1 软件可复用技术 219
14.3.2 组件对象模型（COM） 220
14.3.3 组件化GIS（Com GIS） 221
14.3.4 Com GIS的开发 222
14.3.5 Com GIS和Web GIS的关系 223
14.4 3D＆4D GIS 223
14.4.1 二维半的GIS 223
14.4.2 三维GIS的技术难点与实现途径 224
14.4.3 四维GIS的研究 226
14.5 互操作地理信息系统 229
14.5.1 传统GIS在数据标准化上的缺陷和面临的新课题 230
14.5.2 GIS互操作的概念 231
14.5.3 开放式地理信息系统（OGIS）及其特点 232
14.5.4 OGIS的组成部分 233
14.5.5 OGIS的实现技术 235
14.6 Cyber GIS 235
14.6.1 从软件智能体到高级生物GeoAgent 236
14.6.2 基于GeoAgent的Cyber GIS 237
14.7 GIS的可视化 238
习题 239
参考文献 240