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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述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 GIS214

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 GIS223

14.4.1 二维半的GIS223

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 GIS235

14.6.1 从软件智能体到高级生物GeoAgent236

14.6.2 基于GeoAgent的Cyber GIS237

14.7 GIS的可视化238

习题239

参考文献240