地理信息科學(xué)導(dǎo)論

前言

根據(jù)1998年教育部設(shè)置的專業(yè)目錄，地理信息系統(tǒng)專業(yè)已走過了十多年的歷程。期間，地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）理論、地理信息技術(shù)、地理信息應(yīng)用與服務(wù)得到了飛速發(fā)展。地理信息科學(xué)的內(nèi)涵和研究領(lǐng)域得到不斷拓展，對(duì)地理信息的認(rèn)知不斷深化。地理信息科學(xué)在全球變化和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究中發(fā)揮著不可替代的作用。而地理信息技術(shù)則日新月異，許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)和方法在問世不久就迅速應(yīng)用到地理信息系統(tǒng)，使地理信息系統(tǒng)成為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成和高新技術(shù)領(lǐng)域的生力軍。GIS應(yīng)用的深度和廣度不斷擴(kuò)展?；诨ヂ?lián)網(wǎng)和位置的地理信息服務(wù)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，逐漸地改變?nèi)藗兊纳?。而空間認(rèn)知的普及，甚至將改變?nèi)藗兊乃季S方式。地理信息的應(yīng)用正在成為國家、政府、企業(yè)和人們行為方式的重要組成。作為走進(jìn)地理信息系統(tǒng)專業(yè)的新生，他們對(duì)專業(yè)的了解和認(rèn)識(shí)還不夠清晰。由于專業(yè)培養(yǎng)方案中課程設(shè)置的原因，許多學(xué)生在入學(xué)后的一年甚至兩年，尚不清楚地理信息系統(tǒng)是什么，可以做什么，我將向哪去。為此，編者從2004年開始，在新生入學(xué)后的第一學(xué)期開設(shè)了地理信息科學(xué)導(dǎo)論課程，以期使學(xué)生能夠早一些了解專業(yè)，逐步提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)識(shí)，并培養(yǎng)起學(xué)生的專業(yè)興趣。但苦于無合適的教材，而使課程教學(xué)稍顯零亂?；诖?，編者決定面向地理信息系統(tǒng)專業(yè)新生編寫該教材。本書共分5章，按照地理信息獲取一管理一表達(dá)一應(yīng)用來組織本書，希望使學(xué)生能夠了解專業(yè)的主要脈絡(luò)。第1章 由張曉祥、張友靜編寫；第2章 由安如、王衛(wèi)平、顏梅春、張友靜編寫；第3章 至第5章 分別由許捍衛(wèi)、王紅、佘遠(yuǎn)見編寫。全書由張友靜、許捍衛(wèi)定稿、統(tǒng)稿。作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)新生的入門教材，本書試圖以通俗的語言介紹專業(yè)的主要內(nèi)容。但是否能夠達(dá)到編者設(shè)定的期望，尚需時(shí)間檢驗(yàn)。此外，由于編者的水平和能力所限，本書不妥之處在所難免，盼讀者不吝賜教，以便修改和完善。

內(nèi)容概要

本書在理解地理信息科學(xué)概念的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹了地理信息的獲取、管理、表達(dá)與可視化以及地理信息應(yīng)用與服務(wù)。    全書共分5章，其中第1章地理信息科學(xué)概述，主要介紹地理信息科學(xué)的概念，研究對(duì)象，應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展過程；第2章地理信息獲取，主要介紹地理數(shù)據(jù)定位基礎(chǔ)，地形數(shù)據(jù)采集，全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)和遙感技術(shù)；第3章地理信息管理，主要介紹地理信息與社會(huì)生活，地理信息系統(tǒng)的概念、組成，地理數(shù)據(jù)的組織與管理，地理數(shù)據(jù)建模與空間分析；第4章地理信息表達(dá)與可視化，從可視化的角度，介紹地理信息可視化的概念、發(fā)展，地理信息可視化的表達(dá)方法與應(yīng)用，虛擬地理環(huán)境概念與特點(diǎn)；第5章地理信息應(yīng)用與服務(wù)，主要介紹目前地理信息系統(tǒng)較為成熟的應(yīng)用，包括“3S”集成與應(yīng)用、WebGIS，并簡(jiǎn)要介紹了GIS在數(shù)字城市中的應(yīng)用。    本書主要選擇地理信息相關(guān)內(nèi)容編寫，可作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)入門教材，同時(shí)可作為測(cè)繪工程、土地管理、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用相關(guān)專業(yè)參考。

書籍目錄

第1章 地理信息科學(xué)概述  1.1 地理信息、地理信息系統(tǒng)與地理信息科學(xué)    1.1.1 地理信息    1.1.2 地理信息系統(tǒng)    1.1.3 地理信息科學(xué)  1.2 地理信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域    1.2.1 地理信息科學(xué)的學(xué)科屬性    1.2.2 地理信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容    1.2.3 地理信息科學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域  1.3 地理信息科學(xué)的發(fā)展    1.3.1 地理信息科學(xué)的萌芽    1.3.2 地理信息科學(xué)的形成    1.3.3 地理信息科學(xué)的發(fā)展第2章 地理信息獲取  2.1 地理信息定位基礎(chǔ)    2.1.1 地理空間的定義    2.1.2 地理空間的數(shù)學(xué)構(gòu)建    2.1.3 地理坐標(biāo)系的建立  2.2 地形測(cè)量    2.2.1 地形圖的基本知識(shí)    2.2.2 地形測(cè)量數(shù)據(jù)采集    2.2.3 地形圖測(cè)繪    2.2.4 數(shù)字化測(cè)圖  2.3 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與信息獲取    2.3.1 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)概述    2.3.2 GPS定位原理    2.3.3 GPS高程測(cè)量    2.3.4 GPS定位的誤差源  2.4 遙感技術(shù)與信息獲取    2.4.1 遙感技術(shù)系統(tǒng)    2.4.2 遙感技術(shù)特點(diǎn)    2.4.3 地物波譜與遙感數(shù)據(jù)處理    2.4.4 遙感技術(shù)的應(yīng)用第3章 地理信息管理  3.1 地理信息與社會(huì)生活  3.2 地理信息系統(tǒng)基本概念    3.2.1 地理信息系統(tǒng)定義    3.2.2 GIS研究?jī)?nèi)容    3.2.3 GIS基本構(gòu)成  3.3 地理數(shù)據(jù)表達(dá)    3.3.1 地理數(shù)據(jù)    3.3.2 離散對(duì)象和連續(xù)場(chǎng)    3.3.3 矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)  3.4 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)    3.4.1 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)    3.4.2 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)    3.4.3 TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)  3.5 空間分析    3.5.1 空間查詢與空間量算    3.5.2 疊加分析    3.5.3 緩沖區(qū)分析    3.5.4 地理數(shù)據(jù)的插值與分析第4章 地理信息表達(dá)與可視化  4.1 地理信息可視化概念    4.1.1 地理信息可視化    4.1.2 地理信息可視化研究框架  ……第5章 地理信息應(yīng)用與服務(wù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：美國于1987年成立了國家地理信息與分析中心（NCGIA）。1988年NCGIA提出研究方向并設(shè)定了應(yīng)當(dāng)全力開展的5個(gè)研究主題：空間分析與空間統(tǒng)計(jì)學(xué)，空間關(guān)系與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，人工智能與專家系統(tǒng)，可視化，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與制度問題。1994年底，一批知名的美國GIS學(xué)者在Colorado學(xué)術(shù)會(huì)議期間，提議建立一個(gè)新的GIS聯(lián)合組織，并試圖對(duì)已經(jīng)開始蓬勃發(fā)展的GIS新學(xué)科領(lǐng)域做出界定。專家們對(duì)這個(gè)新生組織的名字進(jìn)行了激烈的爭(zhēng)論，通過投票表決的方式，最終一致同意將該新組織命名為“地理信息科學(xué)大學(xué)聯(lián)盟”（UCGIS），并為新的組織與學(xué)科領(lǐng)域界定了一個(gè)大家所能接受的解釋性“間接”定義。UCGIS建立后即引領(lǐng)著地理信息科學(xué)的發(fā)展，從最初的地理信息科學(xué)到1996年的優(yōu)先研究領(lǐng)域和2002年的研究規(guī)劃，再到2006年新的地理信息科學(xué)與技術(shù)知識(shí)體系，在保持連續(xù)性與不斷拓展范疇的基礎(chǔ)上，通過雜志、專著和各種會(huì)議發(fā)布最新成果和學(xué)術(shù)前沿，成為地理信息科學(xué)的旗幟，引領(lǐng)著學(xué)科的發(fā)展。2．歐洲GIS的發(fā)展1）英國英國早在20世紀(jì)60年代就開展了自動(dòng)制圖研究。倫敦大學(xué)Birkbeck學(xué)院的Beckmore教授，是自動(dòng)制圖的最早倡導(dǎo)者，在國際上享有盛譽(yù)。60年代后期，地圖學(xué)家和制圖機(jī)構(gòu)開始研究計(jì)算機(jī)制圖。uK：Experimental Cartography Unit（ECU）和大不列顛地質(zhì)調(diào)查局1973年制作了世界上第一幅計(jì)算機(jī)地圖。很多機(jī)構(gòu)開始研究計(jì)算機(jī)編輯圖形，以代替昂貴的和效率低下的手工制圖。20世紀(jì)80年代初，英國開始空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作，其標(biāo)志是“數(shù)字地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)工作組”的成立。地理數(shù)據(jù)的兼容性既是一個(gè)國內(nèi)問題，又是一介國際問題，它制定的標(biāo)準(zhǔn)是面向歐共體的。數(shù)字地圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)工作組于1986年提交了一個(gè)“全國轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)格式”（NTF）草案，1990年通過了地理信息協(xié)會(huì)（AGI）標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的檢測(cè)?，F(xiàn)在，這一標(biāo)準(zhǔn)已在英國使用，并且成為歐洲重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。英國于1989年成立了地理信息學(xué)會(huì)，它得到了20多家公司和兩個(gè)政府部門的支持。此外，還有英國地圖學(xué)會(huì)、遙感學(xué)會(huì)等約10個(gè)與GIS相關(guān)的組織。英國的GIS應(yīng)用以公用設(shè)施部門和地方政府為主導(dǎo)，在縣級(jí)行政部門已得到廣泛應(yīng)用。主要發(fā)展方向?yàn)榫o急事務(wù)、交通運(yùn)輸、設(shè)施規(guī)劃與管理、地方政府運(yùn)作服務(wù)和環(huán)境等方面。現(xiàn)在，英國GIS市場(chǎng)已進(jìn)入成熟、競(jìng)爭(zhēng)、多樣性和快速增長(zhǎng)的發(fā)展階段。

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