地理信息系統(tǒng)教程

前言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機軟、硬件環(huán)境的支持下，對全球或部分區(qū)域的地理空間數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、分析和顯示的技術系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)從20世紀60年代起步，隨著信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化的縱深發(fā)展，其概念也從地理信息系統(tǒng)技術、地理信息研究向地理信息服務延伸。地理信息系統(tǒng)已成為信息技術產(chǎn)業(yè)的重要組成部分和高新技術領域的生力軍。地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)作為一種戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)以及低碳經(jīng)濟的重要組成部分，正在被公眾所認知。自1998年教育部設置地理信息系統(tǒng)專業(yè)至今，全國已超過200所高校開設了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，開設了許多GIS的相關課程，對地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材的需求日增。本書為編者對從事10多年的地理信息系統(tǒng)教學過程的總結，偏重于空間數(shù)據(jù)的獲取、處理，空間數(shù)據(jù)庫建設、空間分析與應用。通過對本書的學習，可以初步掌握地理信息系統(tǒng)基本技能，為以后的理論學習與GIS工程應用打下基礎。本書共分9章。第1章系統(tǒng)地闡述地理信息系統(tǒng)的概念、構成、功能、類型、產(chǎn)業(yè)、發(fā)展歷程；第2章介紹地理空間的坐標基礎；第3章介紹空間數(shù)據(jù)模型與常見的空間數(shù)據(jù)結構；第4章介紹空間與屬性數(shù)據(jù)的采集、編輯與處理，空間數(shù)據(jù)的監(jiān)理等內(nèi)容；第5章介紹空間數(shù)據(jù)庫的組織、管理與數(shù)據(jù)入庫更新等內(nèi)容；第6章介紹數(shù)字高程模型、緩沖、疊置、網(wǎng)絡等空間分析以及地理信息系統(tǒng)建模等內(nèi)容；第7章介紹GIS可視化的內(nèi)容；第8章介紹GIs設計與開發(fā)的主要內(nèi)容；第9章介紹GIS在各個行業(yè)中的應用案例。全書由許捍衛(wèi)擬定編寫大綱，并由許捍衛(wèi)和馬文波統(tǒng)稿、定稿。其中許捍衛(wèi)、房曉亮編寫了第1章，張蕾、趙相偉編寫了第2、3章，黃會平、徐艷杰編寫了第4、8章，許捍衛(wèi)、劉志輝編寫了第5章，賀巧寧編寫了第6章，馬文波編寫了第7章，馬文波、周衛(wèi)娟編寫了第9章。佘遠見、劉波、張雅奇、竇煒提供了部分素材，張志強、吳小東、李梅香做了繪制部分插圖、排版、校對工作，在此一并表示感謝。

內(nèi)容概要

　　《地理信息系統(tǒng)教程》從理論與應用出發(fā)，系統(tǒng)地闡述了地理信息系統(tǒng)（GIS）技術，內(nèi)容涵蓋GIS的定位基礎、數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析、GIS設計與開發(fā)以及典型案例等。　　《地理信息系統(tǒng)教程》是作者對從事10多年GIS教學與科研項目研究成果的總結，對GIS的基本理論與實踐的系統(tǒng)歸納，全書偏重于能力的培養(yǎng)?！　　兜乩硇畔⑾到y(tǒng)教程》可作為地理信息系統(tǒng)、地理、測繪、土地、資源、環(huán)境、規(guī)劃、地質(zhì)、海洋、氣象、計算機等專業(yè)的本科生與研究生的教材，也可供城市規(guī)劃管理、環(huán)境保護、國土資源管理、區(qū)域規(guī)劃、測繪等部門的研究人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 GIS中的基本概念1.1.1 地理信息1.1.2 地理信息系統(tǒng)1.1.3 GIS中“S”含義的演變1.1.4 地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容1.2 GIS的基本構成1.2.1 系統(tǒng)硬件1.2.2 系統(tǒng)軟件1.2.3 空間數(shù)據(jù)1.2.4 應用人員1.2.5 應用模型1.3 GIS的功能與類型1.3.1 GIS的基本功能1.3.2 GIS的類型1.4 GIS的應用1.4.1 管理領域1.4.2 百姓生活1.5 GIS產(chǎn)業(yè)1.5.1 GIS軟件開發(fā)與銷售1.5.2 GIS數(shù)據(jù)1.5.3 GIS教育、研究與出版1.5.4 GIS服務1.6 GIS與相關學科的關系1.6.1 相關學科1.6.2 GIS與CAD、MIs的異同1.7 GIS的發(fā)展史1.7.1 國外GIS發(fā)展史1.7.2 國內(nèi)GIS發(fā)展史1.7.3 GIS技術發(fā)展趨勢復習思考題學期作業(yè)第2章 地理空間坐標基礎2.1 地球空間參考2.1.1 自然球體和自然表面2.1.2 大地球體和大地水準面2.1.3 旋轉(zhuǎn)橢球體和地球橢球面2.2 空間參照系統(tǒng)2.2.1 球面坐標系2.2.2 xF面坐標系2.2.3 高程坐標系2.3 地圖投影2.3.1 地圖投影的概念2.3.2 地圖投影的分類2.3.3 常用的地圖投影2.4 空間坐標變換2.4.1 幾何糾正2.4.2 投影變換2.5 空間尺度2.5.1 觀測尺度2.5.2 比例尺2.5.3 地圖比例尺與空間尺度的關系與意義2.6 地形圖的分幅與編號2.6.1 地形圖的分幅2.6.2 地形圖的編號復習思考題第3章 空間數(shù)據(jù)結構3.1 空間數(shù)據(jù)表達3.1.1 空間實體特征3.1.2 離散對象和連續(xù)場3.1.3 矢量和柵格數(shù)據(jù)3.1.4 空間拓撲關系3.2 空間數(shù)據(jù)模型3.2.1 空間數(shù)據(jù)模型的概念3.2.2 常用空間數(shù)據(jù)模型3.3 矢量數(shù)據(jù)結構3.3.1 矢量數(shù)據(jù)結構的概念3.3.2 實體數(shù)據(jù)結構3.3.3 拓撲數(shù)據(jù)結構3.4 柵格數(shù)據(jù)結構3.4.1 柵格數(shù)據(jù)結構的概念3.4.2 柵格數(shù)據(jù)結構的壓縮編碼3.5 矢柵一體化數(shù)據(jù)結構3.5.1 矢量數(shù)據(jù)結構與柵格數(shù)據(jù)結構的比較3.5.2 矢柵一體化的概念3.5.3 矢柵一體化結構設計3.6 曲面數(shù)據(jù)結構3.6.1 Voronoi數(shù)據(jù)結構3.6.2 FIN數(shù)據(jù)結構3.6.3 Grid數(shù)據(jù)結構3.6.4 等高線3.7 三維數(shù)據(jù)結構3.7.1 八叉樹數(shù)據(jù)結構3.7.2 三維邊界表示法復習思考題第4章 空間數(shù)據(jù)采集與處理4.1 空間數(shù)據(jù)采集4.1.1 空間數(shù)據(jù)源分類4.1.2 空間數(shù)據(jù)采集流程4.1.3 空間數(shù)據(jù)采集方法4.1.4 屬性數(shù)據(jù)采集4.2 空間數(shù)據(jù)編輯4.2.1 矢量數(shù)據(jù)編輯4.2.2 屬性數(shù)據(jù)編輯4.2.3 柵格數(shù)據(jù)編輯4.3 空間數(shù)據(jù)監(jiān)理4.3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的主要內(nèi)容4.3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的主要方法4.3.3 數(shù)據(jù)生產(chǎn)各階段的質(zhì)量控制4.3.4 空間數(shù)據(jù)拓撲檢查4.4 空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換4.4.1 空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的方法4.4.2 常見數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換4.5 空間數(shù)據(jù)結構轉(zhuǎn)換4.5.1 矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換4.5.2 柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換4.6 空間數(shù)據(jù)的壓縮與重分類4.6.1 空間數(shù)據(jù)壓縮4.6.2 空間數(shù)據(jù)重分類4.7 空間數(shù)據(jù)內(nèi)插4.7.1 整體內(nèi)插方法4.7.2 局部分塊內(nèi)插4.7.3 逐點內(nèi)插4.8 空間數(shù)據(jù)拼接4.8.1 空間數(shù)據(jù)接邊4.8.2 要素合并復習思考題第5章 空間數(shù)據(jù)管理5.1 空間數(shù)據(jù)庫概述5.1.1 DBMS基礎5.1.2 空問數(shù)據(jù)庫5.2 空間數(shù)據(jù)庫設計5.2.1 概念設計5.2.2 邏輯設計5.2.3 物理設計5.3 空間數(shù)據(jù)庫管理5.3.1 矢量數(shù)據(jù)管理5.3.2 柵格數(shù)據(jù)管理5.4 地圖切片與影像金字塔管理……第6章 GIS空間分析第7章 GIS可視化第8章 GIS設計與開發(fā)第9章 GIS應用附錄 GIS常用縮寫詞參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.起步階段20世紀70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領域中的應用。隨著遙感技術的發(fā)展，我國在1974年開始引進美國地球資源衛(wèi)星圖像，開展了遙感圖像的處理和解譯。1976年召開了第一次遙感技術規(guī)劃會議，形成了遙感技術試驗和應用蓬勃發(fā)展的新局面，并先后開展了京津唐地區(qū)紅外遙感試驗、新疆哈密地區(qū)航空遙感試驗、天津渤海灣地區(qū)的環(huán)境遙感研究、天津地區(qū)的農(nóng)業(yè)土地資源遙感清查工作。國家測繪局開展了一系列航空攝影測量和地形測圖，為建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫打下了堅實的基礎。數(shù)字測圖、機助制圖、數(shù)字高程模型的研究和使用也同步進行。1977年誕生了第一張由計算機輸出的全要素地圖。所有這些為GIS的研制和應用做了技術上的準備。2.試驗階段進入20世紀80年代后，我國執(zhí)行“六五”、“七五”計劃，國民經(jīng)濟全面發(fā)展，很快對“信息革命”做出熱烈響應。在大力發(fā)展遙感技術應用的同時，GIS也全面進入試驗階段。在典型試驗中主要研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標準、空間數(shù)據(jù)庫建設、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應用軟件的開發(fā)等，以農(nóng)業(yè)為對象，研究有關質(zhì)量評價和動態(tài)分析預報的模式與軟件，并用于水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環(huán)境質(zhì)量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。在專題試驗和應用方面，在全國大地測量和數(shù)字地面模型建立的基礎上，建成了全國1：100萬地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和全國土地信息系統(tǒng)、1：4000萬全國資源和環(huán)境信息系統(tǒng)及l(fā)：250萬水土保持信息系統(tǒng)，并開展了黃土高原信息系統(tǒng)以及洪水災情預報與分析系統(tǒng)等專題研究試驗。用于輔助城市規(guī)劃的各種小型信息系統(tǒng)在城市建設和規(guī)劃方面也獲得了認可。3.全面發(fā)展階段20世紀80年代末到90年代，國家數(shù)字化測繪信息產(chǎn)業(yè)初步建立。l：100萬地圖數(shù)據(jù)庫已公開出版，1：25萬地圖數(shù)據(jù)庫也已完成建庫。部分省市已建立省級1：1萬基礎地理信息系統(tǒng)。數(shù)字攝影測量和遙感應用從典型試驗逐步走向?qū)嵱?，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。沿海、沿江經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的發(fā)展，土地的有償使用和外資引進，急需GIS為之服務，有力地促進了城市地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。用于城市規(guī)劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統(tǒng)在我國許多城市相繼建立。這一階段，在GIS學術交流和人才培養(yǎng)方面得到很大發(fā)展。在國內(nèi)召開了多次關于GIS的國際學術討論會。1985年建立“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室”，1990年建立“測繪遙感信息工程國家重點實驗室”，1994.年中國GIS協(xié)會在北京成立，標志著中國GIS產(chǎn)業(yè)已形成一定規(guī)模。

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