地理信息系統原理

本書系統地介紹了地理信息系統的相關基礎知識，闡述了空間資料庫技術，論述了數據獲取及處理的方法，重點介紹了地理信息系統的空間查詢和空間分析功能以及地理信息系統常用的設計方法及評價等；最後以“天地圖？遼寧”為例，闡述了其設計方法及部分功能模塊，使讀者能夠形象、生動地理解地理信息系統實際體現形式及用途。本書可作為工科院校測繪類、規劃類、環境類、農林水利類、遙感類、地學類等本、專科及高等職業教育的教學用書。在實際教學實踐中，任課老師可以根據具體情況，對本書內容進行選擇教學。

第1章緒論 1

1.1地理信息系統的基本概念 1

1.1.1地理信息系統的相關概念 1

1.1.2GIS含義 3

1.2GIS的發展 4

1.2.1國外GIS的發展概況 4

1.2.2我國GIS的發展概況 6

1.2.3當代GIS的發展概述 7

1.3GIS的組成 10

1.3.1系統硬體 11

1.3.2GIS軟體 14

1.3.3GIS的數據 15

1.3.4應用人員 17

1.3.5應用模型 17

1.4GIS的功能 18

1.4.1GIS的基本功能 18

1.4.2GIS的應用功能與範圍 20

習題 22

第2章空間數據組織 23

2.1地理空間及其表達 23

2.1.1地理空間信息 23

2.1.2地理空間信息的描述 23

2.1.3地圖對空間實體的描述 29

2.1.4影像對空間實體的描述 31

2.1.5GIS對空間實體的表達 31

2.2地理空間數據及其特徵 32

2.2.1空間數據基本特徵 32

2.2.2空間數據分類 33

2.3地理信息的空間關係 35

2.3.1地理空間數據的拓撲關係 35

2.3.2地理空間數據的方向關係 36

2.3.3地理空間數據的度量關係 37

2.4地理信息的空間數據結構 38

2.4.1矢量數據結構及編碼 38

2.4.2柵格數據結構及編碼 47

2.4.3矢、柵結構的比較與相互轉換 56

習題 68

第3章空間數據獲取與處理 69

3.1數據源的種類 69

3.2空間數據的採集 71

3.2.1空間數據的分類與編碼 72

3.2.2屬性數據的採集 73

3.2.3空間數據的採集 76

3.3空間數據編輯與處理 83

3.3.1誤差或錯誤的檢查與編輯 83

3.3.2數學基礎變換 85

3.3.3數據格式轉換 88

3.3.4坐標變化 89

3.3.5圖像解譯 91

3.3.6圖幅拼接 92

3.4空間數據編輯演演算法 94

3.4.1點的捕捉演演算法 94

3.4.2線的捕捉演演算法 94

3.4.3面的捕捉演演算法 96

3.5數據質量評價與控制 97

3.5.1空間數據質量的相關概念 97

3.5.2空間數據質量評價 98

3.5.3空間數據的誤差源及誤差傳播 99

3.5.4誤差類型分析 100

3.5.5空間數據質量的控制 100

習題 102

第4章空間資料庫 103

4.1資料庫概述 103

4.1.1傳統資料庫 103

4.1.2空間資料庫 104

4.2數據模型 105

4.2.1傳統數據模型 105

4.2.2面向對象數據模型 108

4.2.3空間數據模型 113

4.2.4三維空間數據模型 119

4.3空間數據索引 119

4.3.1簡單網格空間索引 120

4.3.2二叉樹索引 120

4.3.3R樹索引和R+樹索引 121

4.3.4CELL索引 122

4.3.5四叉樹索引 123

4.4空間資料庫設計 124

4.4.1需求分析 124

4.4.2概念設計 125

4.4.3邏輯設計 126

4.4.4物理設計 127

4.4.5資料庫的實現 127

4.4.6資料庫的運行與維護 128

習題 128

第5章空間查詢與空間分析 129

5.1空間分析建模 129

5.1.1空間分析模型 129

5.1.2空間分析建模 130

5.2空間查詢與量算 131

5.2.1空間數據的查詢 131

5.2.2空間數據的量算 133

5.3緩衝區分析 138

5.3.1緩衝區分析基本概念 138

5.3.2矢量數據緩衝區的生成 139

5.3.3柵格數據的緩衝區 142

5.4疊置分析 142

5.4.1矢量數據的疊置分析 143

5.4.2柵格數據的疊置分析 145

5.5網路分析 149

5.5.1圖論基本概念 149

5.5.2網路數據結構 151

5.5.3網路分析功能 153

5.6數字地形模型與地形分析 156

5.6.1DTM與DEM 157

5.6.2DEM的主數據模型 157

5.6.3DEM模型的相互轉化 158

5.6.4數字地形分析 159

5.7空間數據的其他分析 166

5.7.1空間信息分類 166

5.7.2空間統計分析 170

5.7.3空間插值 174

習題 182

第6章GIS的專題應用 183

6.1GIS應用概述 183

6.1.1概況 183

6.1.2農業 183

6.1.3林業 184

6.1.4土地管理 185

6.1.5環境資源管理 185

6.1.6宏觀預測、輔助決策 186

6.2GIS在資源管理、區域規劃及

輔助決策方面的應用 186

6.2.1資源管理 186

6.2.2區域規劃 187

6.2.3輔助決策 188

6.33S集成 189

6.3.13S集成概述 189

6.3.2GIS與RS集成 190

6.3.3GIS與GNSS的集成 191

6.3.4　RS與GNSS集成 193

6.3.53S集成的意義 194

6.4組件式GIS 194

6.4.1ComGIS概述 194

6.4.2COM技術 195

6.5WebGIS 197

6.5.1Web原理 198

6.5.2WebGIS特點 198

6.5.3分散式WebGIS 199

6.6虛擬現實技術 201

6.6.1虛擬現實技術概述 201

6.6.2VR分類 202

6.6.3VR組成及關鍵技術 203

6.7移動GIS 204

6.7.1移動GIS概述 204

6.7.2移動GIS特點 205

6.7.3移動GIS組成 205

6.8數字地球 209

6.8.1數字地球的概念 209

6.8.2DE涵蓋的技術學科 210

6.8.3DE的意義 211

6.8.4智慧地球 211

習題 212

第7章GIS產品輸出與地圖製圖 213

7.1地圖定義及分類 213

7.1.1紙質地圖 214

7.1.2數字地圖 217

7.1.3動態地圖 219

7.2地圖的色彩 219

7.2.1色彩的基本屬性 220

7.2.2三原色 220

7.2.3色彩的混合和色彩的感覺 221

7.2.4地圖色彩的設計 223

7.3地圖符號 225

7.3.1地圖符號的實質 225

7.3.2地圖符號的分類 226

7.3.3地圖符號的視覺變數 227

7.4地圖的註記 230

7.4.1地圖註記的功能 230

7.4.2地圖註記的種類 231

7.4.3地圖註記的構成 232

7.4.4地名 234

7.5製圖綜合 237

7.5.1製圖綜合的概念 237

7.5.2製圖綜合的基本方法 238

7.5.3影響製圖綜合的基本要素 240

7.6地圖圖面設計 241

習題 243

第8章GIS的設計與評價 244

8.1GIS的設計方法 244

8.1.1GIS設計概述 244

8.1.2結構化設計模式 245

8.2GIS設計與開發的步驟 248

8.2.1可行性研究 249

8.2.2系統設計 250

8.2.3建立系統的實施計劃 250

8.2.4系統實驗 251

8.2.5系統運行 251

8.2.6系統設計案例 252

8.3GIS評價 253

習題 254

第9章GIS案例 255

9.1“天地圖·遼寧”的意義 255

9.2“天地圖·遼寧”的建設原則及

依據 256

9.2.1建設原則 256

9.2.2編製依據 256

9.2.3建設技術標準與規範 256

9.3“天地圖”省、市級節點建設

技術要求 257

9.3.1技術規範與管理辦法 257

9.3.2在線服務數據集 257

9.3.3在線服務軟體系統 258

9.3.4運行支持環境 260

9.3.5日常運行管理 261

9.4“天地圖·遼寧”功能簡介 261

9.4.1系統使用環境 261

9.4.2功能模塊 262

習題 270

參考文獻 271