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第Ⅰ部 分GlS基本概念3

第1章 GlS的基本概念3

你会问“什么是GIS？”3

你会再问“什么是GIS？”4

练习1-1（项目）手工寻址5

更多与GIS相关的内容10

下一步:似乎与你想知道的11

东西无关11

位置确定因素:坐标系12

球面坐标系13

位置确定因素:纬度和经度14

大地测量学、坐标系、地理投影和比例尺15

投影坐标系15

地理坐标系与投影坐标系，如何选择16

两种投影坐标系:UTM和国家平面坐标系17

坐标转换18

物理维度20

全球定位系统21

遥感22

关系数据库22

从关系数据库获得信息:查询25

关系数据库的经济学26

关系数据库——何谓“关系”27

关系数据库和电子表格28

GIS的另一个定义28

点29

线29

面29

计算机软件:概述30

计算机软件:关于ArcGIS31

本书关注的软件32

第1章 实训33

练习1-2（项目）为所学知识编制一份概要文件33

练习1-3（次要项目）启动ArcGIS35

练习1-4（项目）了解ArcCatalog程序36

练习1-5（主要项目）使用ArcCatalog来查看数据——村庄里的消防栓47

练习1-6（项目）查看空间数据为野猫船厂寻址59

练习1-7（项目）了解ArcGIS的帮助系统75

练习1-8（有些枯燥）ArcCatalog的一些常用操作78

练习1-9（复习）检查、修订和组织你的概要文件79

第2章 空间数据的特性和示例83

空间数据的初始形式:地图83

空间数据从纸质地图到计算机地图——变革的动力83

动力1:使用地图进行决策时存在的困难和限制83

动力2:更合理分配资源和环境保护需求的日趋明显86

动力3:普通计算机系统的发展速度令人惊叹87

空间数据88

限定范围89

使用空间数据进行决策89

空间数据的集合:数据库89

空间数据库:内在的困难90

尺寸90

参考依据的连续性特征93

数据的连续性特征93

实体的抽象94

存在多个空间坐标系94

己经存在但并不合适的数据94

发展所需要的努力94

环境的变化95

存储地理数据的多种范例95

信息系统96

总述97

地理信息系统的用途土地及其利用97

自然环境98

能源99

人力资源100

关键环境所关注的领域102

水103

自然资源104

农业105

犯罪预防；法律实施；刑事司法105

国土安全和民防106

通信107

交通运输108

第2章 实训109

练习2-1（户外项目）充分了解地理空间和地理数据109

练习2-2（起步）查看和预览ArcMap工具栏110

练习2-3（主要项目）查看不同类型的地理数据112

练习2-4（主要项目）栅格数据129

练习2-5（项目）不规则三角网（TIN）146

练习2-6（项目）土壤、岩石和土地利用的地理数据152

练习2-7（复习）检查、修订和组织概要文件157

第3章 GlS产品:地图及其他信息161

GIS技术和制图——可兼容吗？161

地理信息系统的产品162

实用性的具体要求162

GIS产品的分类163

制作产品文档165

对不同类型产品的思考165

不要忽视字符化的信息166

在排序信息时不要犹豫166

硬拷贝166

在产品内容上把握平衡167

产品设计的元素167

单位、投影和缩放比例167

基于分辨率和缩放比例的思考167

确保底图的使用168

质量保证的测量168

决策者一产品界面169

小结169

第3章 实训171

练习3-1（热身）模板172

练习3-2（项目）包含数据的模板174

练习3-3（主要项目）数据帧180

练习3-4（小项目）查看林林总总的制图工具和选项185

练习3-5（主要项目）为野猫船厂数据集制作地图190

练习3-6（主要项目）加强沟通:样式、图层文件、报表、图表和图形190

练习3-7（复习）检查、修订和组织概要文件205

第4章 地理数据的存储结构209

空间数据分析为何如此困难？209

计算机如何辅助空间数据分析210

空间数据的复杂性210

空间数据结构211

面数据的存储范式212

地理数据模型基础212

栅格数据模型214

矢量数据模型216

“storadigms”的多重性216

基于矢量的地理数据集——逻辑结构218

二维领域里的一维实体:线段219

二维领域里的二维实体:多边形220

三维领域里的三维实体:三角形和Multipatch222

特定的ESRI空间矢量数据存储机制222

geodatabase数据结构222

geodatabase软件223

多边形中的多边形:周长和面积计算223

多多边形225

geodatabase在计算机中的结构225

geodatabase的逻辑构造225

geodatabase的要素形状226

点226

线227

多边形228

geodatabase中的嵌套多边形228

geodatabase和属性229

子类229

对象初探230

shapefile数据结构230

shapefile文件在计算机中的结构231

矢量数据集特征概括232

矢量GIS数据集的逻辑结构概括233

栅格地理数据集的逻辑结构233

格网栅格233

栅格图像234

栅格地理数据集在计算机中的结构234

TIN237

基于TIN的地理数据集在计算机中的布局238

Terrain数据集238

空间参照238

第4章 实训241

练习4-1（热身项目）初识ArcToolbox241

练习4-2（热身项目）了解某些简单的个人型geodatabase要素类243

练习4-3（热身）创建一个名为TextToFeature的个人型geodatabase要素类245

练习4-4（快速测验）面积和周长252

练习4-5（项目）为Foozit Court创建一个文件型geodatabase要素类253

练习4-6（研究）理解貌似有错的几点255

练习4-7（项目）geodatabase拓扑257

练习4-8（复习）检查、修订和组织概要文件262

第5章 地理和属性数据:选择、输入和编辑265

寻找和收集数据方面的关注265

从互联网查找数据265

开发数据库的步骤266

GPS和GIS271

GPS的全称:Global Positioning System（全球定位系统）272

地球273

绕地卫星273

地面站274

接收器274

接收器制造商275

美国国防部275

用户275

今夕何夕？276

第5章 实训277

练习5-1（准备活动）浏览真实世界的范围表示277

练习5-2（项目）在网络上查看地理数据283

练习5-3（项目）数字化和转换283

练习5-4（项目）在geodatabase的真实坐标中直接数字化295

练习5-5（准备活动）数字化geodatabase多边形并处理拓扑301

练习5-6学习Editor的一些基本功能306

练习5-7（继续）添加第六个岛屿311

练习5-8（项目）5获得字段数据和连接表315

练习5-9（复习）检查、修订和组织你的概要文件321

第Ⅱ部分 使用GlS进行空间分析和综合327

第6章 通过简单实例分析GlS数据327

信息327

计算机硬件:计算机的用途329

输入330

计算330

加法331

输出331

连续现象和离散现象332

GIS离散表示的内涵335

科学计数法、数值意义、准确性和精确度恐龙几岁了？335

准确性和精确度336

基本统计338

平均值338

中位数339

模式339

范围339

标准方差339

对值进行归类340

测量的数值范围341

第6章 实训343

练习6-1（项目）进一步复习及学习ArcMap343

练习6-2（项目）分类及标识回顾地图355

练习6-3（小项目）比较数据集:Medically Underserved Are（MUAs）和Health Professional Shortage Are（HPSAs）362

练习6-4（项目）人口数据和地理数据的合并365

练习6-5（项目）判断点到点和点到线的距离375

练习6-6（复习）检查，更新和组织概要文件377

第7章 根据邻近度、叠加和属性创建空间数据集381

根据邻近度生成各种要素:缓冲381

缓冲点381

缓冲线和多边形382

通过叠加分析来产生要素383

线和点要素类的叠加385

点要素的叠加386

线要素的叠加386

空间连接概述387

通过选择属性来获取地理数据集:提取（Extract）388

第7章 实训391

练习7-1（准备活动）在Trivial要素类周围创建试验性缓冲区391

练习7-2（项目）通过野猫船舶公司数据来了解个人型geodatabase要素类的缓冲392

练习7-3（项目）使用Union和Extract工具处理多边形要素类395

练习7-4（项目）使用Overlay和Extract工具来处理Trivial点要素类和线要素类402

练习7-5（项目）在geodatabase中使用Buffer和Overlay工具404

练习7-6（项目）为致富项目解决方案创建一个模型410

练习7-7（小项目）为解决野猫船舶公司的问题来创建缓冲415

练习7-8（项目）为野猫船舶公司的厂房寻址416

练习7-9（可选项目）解决修正后的野猫船舶公司问题419

练习7-10（项目）创建一个野猫船舶公司解决方案的模型423

练习7-11（复习）检查、修订和组织概要文件425

第8章 基于栅格数据处理的空间分析427

一种不同的存储范例427

栅格的相关事实429

坐标空间430

具有整数栅格单元值的栅格431

浮点值的栅格434

栅格存储和处理的好处434

栅格和要素436

栅格:输入、计算和输出436

栅格处理所惠及的地方:长途旅行所产生的费用437

采用栅格进行临近度计算437

人类活动、成本和距离438

格网上的欧氏距离438

欧几里得距离与空间分析440

证明毕达哥拉斯定律的正确性441

多源栅格单元442

从多个源单元格中找出最近的一个442

排除超过特定的起始点的距离443

影响成本的其他因素443

成本距离机制444

成本距离计算444

欧几里德距离和成本距离中的路径计算445

理解总费用是如何计算的446

获取更多信息:路径和配置447

欧几里德距离的方向和配置栅格单元447

成本距离的方向和配置栅格单元447

栅格处理的一个主要应用:水文学448

基本的地表水文449

空间分析如何执行水文分析450

地表水文学的基本概念450

测量水流方向450

水流的最终目的地是偏离栅格区域452

水流累积:排水描述和降雨量452

计算潜在的线性水体长度454

给溪流指定身份455

矢量与栅格表示比较456

给溪流链区分等级456

流域和倾点458

第8章 实训459

练习8-1（项目）栅格基本原理和操作459

练习8-2（项目）使用栅格数据解决野猫船舶公司的问题466

练习8-3（项目）根据不同要求解决野猫船舶公司的选址问题478

练习8-4（演示）使用IDW、 Spline、 Trend、Nearest、 Neighbor和Kriging工具生成曲面479

练习8-5（项目）GRIDS:距离和临近度483

练习8-6（项目）结合使用这些工具:为地方停车场选址494

练习8-7（项目）流域分析501

练习8-8（复习）检查、修订和组织概要文件507

第9章 其他维度、其他工具和其他解决方案509

被忽略的第三维度:时态空间与垂直空间509

第三个空间维度 实训512

新软件包:ArcScene512

练习9-1（项目）使用3D的经验之谈512

时间维度 概述536

3D:二维空间加上一维时间536

时间维度 实训538

练习9-2（项目）查看随时间而变化的基础设施538

地址编码 概述542

确定位置的第二条基本途径542

TIGER/Line文件543

TIGER文件中地理坐标的精确性546

地址定位器546

地址编码 实训548

练习9-3（项目）使用地址和坐标548

网络分析 概述553

网络分析 实训554

练习9-4（项目）路径和分配探索554

线性参考 概述561

线性参照 实训563

练习9-5（项目）在线性要素中练习563

练习9-6（复习）检查、修订和组织概要文件569