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?guó)公司涌現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)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(shì)，撲面而來(lái)，令人目不暇接。戰(zhàn)爭(zhēng)也不再分什么前線和后方。生活在21世紀(jì)“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(xué)家、企業(yè)家和工程師們，更是夜以繼日，面對(duì)著電腦屏幕，考慮海量數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、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(wèn)題，還有更深層次的科學(xué)原理、數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)創(chuàng)新問(wèn)題。當(dāng)今空間時(shí)代與信息社會(huì)，人們生活在量化的“數(shù)字地球"之中，不僅要善于掌握和運(yùn)用海量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，還要隨時(shí)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(cuò)位，也不越位，又不缺位！這就是“空間定位系統(tǒng)”的實(shí)質(zhì)和社會(huì)需求。辛勤耕耘才能培育出生機(jī)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(dǎo)下的研究集體的力作，是為迎接信息時(shí)代新世紀(jì)奉獻(xiàn)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(shí)創(chuàng)新的專著，又是一部起點(diǎn)很高的新教材。對(duì)于推進(jìn)我國(guó)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(yuǎn)的影響。

內(nèi)容概要

《空間信息系統(tǒng)原理》是作者多年教學(xué)與科研工作的總結(jié)。書中分別論述了地球空間信息科學(xué)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(rèn)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(shí)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(dòng)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(xué)與地理信息工程、地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)等學(xué)科專業(yè)的博士生的教學(xué)參考用書，亦可供測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)、地理信息系統(tǒng)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的科學(xué)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(xué)基礎(chǔ)第一章 地球空間信息科學(xué)概念§1.1 地球系統(tǒng)科學(xué)§1.2 地球信息科學(xué)§1.3 地理信息科學(xué)§1.4 地球空間信息科學(xué)參考文獻(xiàn)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(rèn)知理論參考文獻(xiàn)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(xiàn)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(wèn)題§4.2 數(shù)字地圖圖像分析與識(shí)別的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法§4.3 數(shù)字地圖圖像分析與識(shí)別的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法參考文獻(xiàn)第五章 遙感數(shù)據(jù)采集§5.1 遙感對(duì)地觀測(cè)§5.2 信息提取§5.3 遙感影像應(yīng)用參考文獻(xiàn)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(yīng)用參考文獻(xiàn)第七章 3S技術(shù)集成§7.1 問(wèn)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(shí)用集成模式參考文獻(xiàn)第三部分 空間數(shù)據(jù)模型第八章 地理空間認(rèn)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(shí)體§8.2 地理空間認(rèn)知與抽象§8.3 地理空間認(rèn)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(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言HML和相應(yīng)的開發(fā)工具§9.3 面向?qū)ο蟮乩頂?shù)據(jù)模型（OOGDM）實(shí)例參考文獻(xiàn)第十章 時(shí)空數(shù)據(jù)模型§10.1 時(shí)空GIS概念§10.2 三維數(shù)據(jù)模型§10.3 時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)模型§10.4 超地圖四維時(shí)空數(shù)據(jù)模型參考文獻(xiàn)第四部分?jǐn)?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(diǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(diǎn)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(xiàn)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(xué)特征§14.3 單元空間的代數(shù)變換§14.4 單元拓?fù)涞拇鷶?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(xiàn)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(xué)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(dòng)構(gòu)建參考文獻(xiàn)第十六章 空間分析§16.1 空間分析的概念框架§16.2 網(wǎng)絡(luò)分析§16.3 緩沖區(qū)分析§16.4 疊置分析參考文獻(xiàn)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(dòng)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(dòng)綜合的基本理論與方法§17.3 自動(dòng)綜合系統(tǒng)的構(gòu)成參考文獻(xiàn)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(xiàn)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(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)§19.3 空間數(shù)據(jù)管理——空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)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(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)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(luò)GIS（Web GIS）§20.2 構(gòu)件式GIS（Com GIS）§20.3 開放式GIS（0pen GIS）參考文獻(xiàn)

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(xué)。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(gè)復(fù)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(xué)和生物三大基本過(guò)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(xué)是一門新的綜合性學(xué)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(gè)相互作用的系統(tǒng)，研究其間物理的、化學(xué)的和生物的過(guò)程，并與人類生活和活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，借以了解現(xiàn)在和過(guò)去，預(yù)測(cè)未來(lái)（黃秉維1996）。地球系統(tǒng)科學(xué)作為一個(gè)完整的、綜合性的觀點(diǎn)，是20世紀(jì)80年代中期提出的一個(gè)新興科學(xué)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(wèn)題的需要，也是科學(xué)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(wèn)題而言，我們經(jīng)常說(shuō)，氣候變暖、沙漠化、人口增加是當(dāng)今人類面臨的三大問(wèn)題。今天，殘酷的事實(shí)使我們認(rèn)識(shí)到，人類面臨的環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性在于它們已不再只是局部或區(qū)域性問(wèn)題，而是跨越國(guó)界的全球性問(wèn)題。氣候變暖，臭氧洞的形成和擴(kuò)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(lái)的頻繁的沙塵暴現(xiàn)象，有哪一個(gè)不是全球面臨的共同問(wèn)題！這些重大的環(huán)境問(wèn)題，就科學(xué)內(nèi)容而言已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單一學(xué)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(xué)和生物過(guò)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(wèn)題產(chǎn)生的原因并尋找到解決問(wèn)題的辦法。這里要特別指出的是，上述重大全球環(huán)境問(wèn)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(qiáng)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(duì)未來(lái)人類的生存環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的不可逆轉(zhuǎn)的后果。這個(gè)殘酷的事實(shí)迫使人們從全球的角度來(lái)制定對(duì)策，控制和調(diào)整人類自身的行為，使整個(gè)地球環(huán)境朝著有利于人類的方向發(fā)展。在這個(gè)意義上，中國(guó)政府近期采取的在黃河、長(zhǎng)江中、上游地區(qū)退耕還林的政策，可以說(shuō)是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略性的舉措。

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