空間信息系統(tǒng)原理

前言

因特網(wǎng)上的信息流，輻射到全世界的城市、鄉(xiāng)村和智能小區(qū)?？鐕居楷F(xiàn)，經(jīng)濟區(qū)域重組的新潮流，資源再分配和環(huán)境全球變化的大趨勢，撲面而來，令人目不暇接。戰(zhàn)爭也不再分什么前線和后方。生活在21世紀“地球村”里的人們，每天都要和數(shù)字化的世界打交道。信息領(lǐng)域的科學家、企業(yè)家和工程師們，更是夜以繼日，面對著電腦屏幕，考慮海量數(shù)據(jù)的處理、存儲、分析、模擬和顯示。其中不僅有產(chǎn)業(yè)化、工程化的優(yōu)化管理與技術(shù)創(chuàng)新問題，還有更深層次的科學原理、數(shù)據(jù)挖掘和知識創(chuàng)新問題。當今空間時代與信息社會，人們生活在量化的“數(shù)字地球"之中，不僅要善于掌握和運用海量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)倉庫，還要隨時隨地明確自己生存和生活空間的“定位"。凡事都要做到既不錯位，也不越位，又不缺位！這就是“空間定位系統(tǒng)”的實質(zhì)和社會需求。辛勤耕耘才能培育出生機勃焉的伊甸，磁性的核心才能生成璀璨的晶體?！犊臻g信息系統(tǒng)原理》是王家耀教授指導下的研究集體的力作，是為迎接信息時代新世紀奉獻給青年博士、碩士研究生的一部專業(yè)參考書。它既是一部知識創(chuàng)新的專著，又是一部起點很高的新教材。對于推進我國信息領(lǐng)域的原始創(chuàng)新和自主開發(fā)，必將產(chǎn)生非常深遠的影響。

內(nèi)容概要

《空間信息系統(tǒng)原理》是作者多年教學與科研工作的總結(jié)。書中分別論述了地球空間信息科學概念、空間信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和空間信息系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)與功能，地圖數(shù)據(jù)采集、遙感數(shù)據(jù)采集、GPS數(shù)據(jù)采集和3s技術(shù)集成，地理空間認知模型與地理數(shù)據(jù)模型分析、面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)模型、時空數(shù)據(jù)模型，數(shù)字高程模型及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）的建立和規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字高程模型（DEM）的建立，空間圖形的代數(shù)變換、圖形空間關(guān)系、空間分析，空間數(shù)據(jù)的多尺度特征與自動綜合、空間數(shù)據(jù)可視化，現(xiàn)代空間信息系統(tǒng)的核心技術(shù)、空間信息系統(tǒng)的新發(fā)展。
《空間信息系統(tǒng)原理》可作為地圖制圖學與地理信息工程、地圖學與地理信息系統(tǒng)等學科專業(yè)的博士生的教學參考用書，亦可供測繪科學與技術(shù)、地理信息系統(tǒng)研究與應用領(lǐng)域的科學技術(shù)人員參考。

書籍目錄

序言前言第一部分 空間信息系統(tǒng)科學基礎(chǔ)第一章 地球空間信息科學概念§1.1 地球系統(tǒng)科學§1.2 地球信息科學§1.3 地理信息科學§1.4 地球空間信息科學參考文獻第二章 空間信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論§2.1 地理系統(tǒng)理論§2.2 地理信息理論§2.3 地理（地球）空間認知理論參考文獻第三章 空間信息系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)與功能§3.1 空間信息系統(tǒng)的基本概念§3.2 空間信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能參考文獻第二部分 空間信息獲取第四章 地圖數(shù)據(jù)采集§4.1 作用和問題§4.2 數(shù)字地圖圖像分析與識別的數(shù)學形態(tài)學方法§4.3 數(shù)字地圖圖像分析與識別的人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法參考文獻第五章 遙感數(shù)據(jù)采集§5.1 遙感對地觀測§5.2 信息提取§5.3 遙感影像應用參考文獻第六章 GPS數(shù)據(jù)采集§6.1 GPS在空間數(shù)據(jù)獲取中的作用§6.2 GPS的構(gòu)成§6.3 GPS定位的基本原理和方法§6.4 GPS差分定位§6.5 GPS在GIS中的應用參考文獻第七章 3S技術(shù)集成§7.1 問題的提出§7.2 3S技術(shù)集成的概念§7.3 3S技術(shù)集成中的理論和關(guān)鍵技術(shù)§7.4 3S技術(shù)的實用集成模式參考文獻第三部分 空間數(shù)據(jù)模型第八章 地理空間認知模型與地理數(shù)據(jù)模型分析§8.1 地理空間與地理空間實體§8.2 地理空間認知與抽象§8.3 地理空間認知模型§8.4 地理數(shù)據(jù)模型的現(xiàn)狀與發(fā)展參考文獻第九章 面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)模型§9.1 面向?qū)ο蟮幕舅枷牒透拍睢?.2 標準建模語言HML和相應的開發(fā)工具§9.3 面向?qū)ο蟮乩頂?shù)據(jù)模型（OOGDM）實例參考文獻第十章 時空數(shù)據(jù)模型§10.1 時空GIS概念§10.2 三維數(shù)據(jù)模型§10.3 時態(tài)空間數(shù)據(jù)模型§10.4 超地圖四維時空數(shù)據(jù)模型參考文獻第四部分數(shù)字高程模型第十一章 數(shù)字高程模型及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§11.1 基本概念§U.2 離散點數(shù)字高程模型§11.3 不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§11.4 等高線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§11.5 斷面線DEM§11.6 規(guī)則格網(wǎng)DEM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§11.7 混合式DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§11.8 不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較參考文獻第十二章 不規(guī)則三角網(wǎng)（FIN）的建立§12.1 基于矢量方式構(gòu)建FIN§12.2 基于柵格方式構(gòu)建FIN§12.3 基于矢量方式約束條件下FIN的構(gòu)建§12.4 基于柵格方式約束條件下FIN的構(gòu)建§12.5 由等高線建立FIN參考文獻第十三章 規(guī)則格網(wǎng)數(shù)字高程模型（DEM）的建立§13.1 利用離散點建立規(guī)則格網(wǎng)DEM§13.2 提高內(nèi)插算法速度的兩種途徑§13.3 從FIN到規(guī)則格網(wǎng)DEM的轉(zhuǎn)換參考文獻第五部分空間關(guān)系與空間分析第十四章 空間圖形的代數(shù)變換§14.1 空間圖形代數(shù)的概念§14.2 空間圖形的數(shù)學特征§14.3 單元空間的代數(shù)變換§14.4 單元拓撲的代數(shù)變換§14.5 單元邏輯的代數(shù)變換§14.6 單元形態(tài)的代數(shù)變換參考文獻第十五章 圖形空間關(guān)系§15.1 圖形空間關(guān)系的概念與理論基礎(chǔ)§15.2 圖形空間關(guān)系的數(shù)學模型§15.3 圖形空間關(guān)系的表示模型§15.4 圖形空間關(guān)系的自動構(gòu)建參考文獻第十六章 空間分析§16.1 空間分析的概念框架§16.2 網(wǎng)絡分析§16.3 緩沖區(qū)分析§16.4 疊置分析參考文獻第六部分空間數(shù)據(jù)的多尺度特征與可視化第十七章 空間數(shù)據(jù)的多尺度特征與自動綜合§17.1 空間數(shù)據(jù)的多尺度特征§17.2 空間數(shù)據(jù)自動綜合的基本理論與方法§17.3 自動綜合系統(tǒng)的構(gòu)成參考文獻第十八章 空間數(shù)據(jù)可視化§18.1 空間數(shù)據(jù)可視化的基本概念§18.2 地形三維可視化§18.3 地面建筑物三維可視化§18.4 GIS環(huán)境下空間數(shù)據(jù)的多尺度顯示參考文獻第七部分空間信息系統(tǒng)的前沿技術(shù)第十九章 現(xiàn)代空間信息系統(tǒng)核心技術(shù)§19.1 空間數(shù)據(jù)獲取與組織——空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施§19.2 空間數(shù)據(jù)傳輸——高速、大容量計算機通信網(wǎng)絡技術(shù)§19.3 空間數(shù)據(jù)管理——空間數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)§19.4 空間數(shù)據(jù)共享——空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標準參考文獻第二十章 空間信息系統(tǒng)技術(shù)的新發(fā)展§20.1 超媒體網(wǎng)絡GIS（Web GIS）§20.2 構(gòu)件式GIS（Com GIS）§20.3 開放式GIS（0pen GIS）參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：地球系統(tǒng)科（earthsystem Science）是研究地球系統(tǒng)的科學。地球系統(tǒng)，指的是由大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈（包括人類本身）等四大圈層組成的作為整體的地球。它包括了自地心到地球的外層空間的十分廣闊的范圍，是一個復雜的非線性系統(tǒng)，在它們之間存在著地球系統(tǒng)各組成部分之間的相互作用，物理、化學和生物三大基本過程之間的相互作用，及人與地球系統(tǒng)之間的相互作用。所以，地球系統(tǒng)科學是一門新的綜合性學科，它是將構(gòu)成地球整體的大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈等作為一個相互作用的系統(tǒng)，研究其間物理的、化學的和生物的過程，并與人類生活和活動結(jié)合起來，借以了解現(xiàn)在和過去，預測未來（黃秉維1996）。地球系統(tǒng)科學作為一個完整的、綜合性的觀點，是20世紀80年代中期提出的一個新興科學前沿領(lǐng)域。它的產(chǎn)生和發(fā)展是人類為解決所面臨的全球性環(huán)境問題的需要，也是科學技術(shù)向深度和廣度發(fā)展的必然結(jié)果。就解決人類面臨的全球性環(huán)境問題而言，我們經(jīng)常說，氣候變暖、沙漠化、人口增加是當今人類面臨的三大問題。今天，殘酷的事實使我們認識到，人類面臨的環(huán)境問題的嚴重性在于它們已不再只是局部或區(qū)域性問題，而是跨越國界的全球性問題。氣候變暖，臭氧洞的形成和擴大，沙漠化和水資源短缺，植被破壞和物種大量消失，以及由此而帶來的頻繁的沙塵暴現(xiàn)象，有哪一個不是全球面臨的共同問題！這些重大的環(huán)境問題，就科學內(nèi)容而言已經(jīng)遠遠超出了單一學科的范圍，而涉及到大氣、海洋、土壤、生物等各類環(huán)境因子。又與物理、化學和生物過程密切相關(guān)。因此，只有從地球系統(tǒng)的整體著手，才有可能弄清這些問題產(chǎn)生的原因并尋找到解決問題的辦法。這里要特別指出的是，上述重大全球環(huán)境問題主要是人類的不合理開發(fā)利用地球資源所造成的，就影響的強度和速度而言已經(jīng)接近自然變化，并還在繼續(xù)加劇，這就有可能對未來人類的生存環(huán)境產(chǎn)生長遠的不可逆轉(zhuǎn)的后果。這個殘酷的事實迫使人們從全球的角度來制定對策，控制和調(diào)整人類自身的行為，使整個地球環(huán)境朝著有利于人類的方向發(fā)展。在這個意義上，中國政府近期采取的在黃河、長江中、上游地區(qū)退耕還林的政策，可以說是一個長遠的戰(zhàn)略性的舉措。

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