地理信息系統(tǒng)教程

前言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計(jì)算機(jī)軟、硬件環(huán)境的支持下，對(duì)全球或部分區(qū)域的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、分析和顯示的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)從20世紀(jì)60年代起步，隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)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(shù)、地理信息研究向地理信息服務(wù)延伸。地理信息系統(tǒng)已成為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分和高新技術(shù)領(lǐng)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(jì)的重要組成部分，正在被公眾所認(rèn)知。自1998年教育部設(shè)置地理信息系統(tǒng)專業(yè)至今，全國(guó)已超過200所高校開設(shè)了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，開設(shè)了許多GIS的相關(guān)課程，對(duì)地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材的需求日增。本書為編者對(duì)從事10多年的地理信息系統(tǒng)教學(xué)過程的總結(jié)，偏重于空間數(shù)據(jù)的獲取、處理，空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、空間分析與應(yīng)用。通過對(duì)本書的學(xué)習(xí)，可以初步掌握地理信息系統(tǒng)基本技能，為以后的理論學(xué)習(xí)與GIS工程應(yīng)用打下基礎(chǔ)。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(gòu)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(biāo)基礎(chǔ)；第3章介紹空間數(shù)據(jù)模型與常見的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；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(kù)的組織、管理與數(shù)據(jù)入庫(kù)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(luò)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(shè)計(jì)與開發(fā)的主要內(nèi)容；第9章介紹GIS在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)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(huì)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(yuǎn)見、劉波、張雅奇、竇煒提供了部分素材，張志強(qiáng)、吳小東、李梅香做了繪制部分插圖、排版、校對(duì)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(yīng)用出發(fā)，系統(tǒng)地闡述了地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，內(nèi)容涵蓋GIS的定位基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、空間分析、GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)以及典型案例等?！　　兜乩硇畔⑾到y(tǒng)教程》是作者對(duì)從事10多年GIS教學(xué)與科研項(xiàng)目研究成果的總結(jié)，對(duì)GIS的基本理論與實(shí)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(cè)繪、土地、資源、環(huán)境、規(guī)劃、地質(zhì)、海洋、氣象、計(jì)算機(jī)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(hù)、國(guó)土資源管理、區(qū)域規(guī)劃、測(cè)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?jī)?nèi)容1.2 GIS的基本構(gòu)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(yīng)用人員1.2.5 應(yīng)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(yīng)用1.4.1 管理領(lǐng)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(wù)1.6 GIS與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.6.1 相關(guān)學(xué)科1.6.2 GIS與CAD、MIs的異同1.7 GIS的發(fā)展史1.7.1 國(guó)外GIS發(fā)展史1.7.2 國(guó)內(nèi)GIS發(fā)展史1.7.3 GIS技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)復(fù)習(xí)思考題學(xué)期作業(yè)第2章 地理空間坐標(biāo)基礎(chǔ)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(zhǔn)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(biāo)系2.2.2 xF面坐標(biāo)系2.2.3 高程坐標(biāo)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(biāo)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(cè)尺度2.5.2 比例尺2.5.3 地圖比例尺與空間尺度的關(guān)系與意義2.6 地形圖的分幅與編號(hào)2.6.1 地形圖的分幅2.6.2 地形圖的編號(hào)復(fù)習(xí)思考題第3章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.1 空間數(shù)據(jù)表達(dá)3.1.1 空間實(shí)體特征3.1.2 離散對(duì)象和連續(xù)場(chǎng)3.1.3 矢量和柵格數(shù)據(jù)3.1.4 空間拓?fù)潢P(guān)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(jié)構(gòu)3.3.1 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念3.3.2 實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.3.3 拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.4 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.4.1 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念3.4.2 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的壓縮編碼3.5 矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.5.1 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較3.5.2 矢柵一體化的概念3.5.3 矢柵一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6 曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.6.1 Voronoi數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.6.2 FIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.6.3 Grid數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.6.4 等高線3.7 三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.7.1 八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.7.2 三維邊界表示法復(fù)習(xí)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(píng)價(jià)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?fù)錂z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(jié)構(gòu)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(diǎn)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(fù)習(xí)思考題第5章 空間數(shù)據(jù)管理5.1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)概述5.1.1 DBMS基礎(chǔ)5.1.2 空問數(shù)據(jù)庫(kù)5.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)5.2.1 概念設(shè)計(jì)5.2.2 邏輯設(shè)計(jì)5.2.3 物理設(shè)計(jì)5.3 空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(shè)計(jì)與開發(fā)第9章 GIS應(yīng)用附錄 GIS常用縮寫詞參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.起步階段20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開始推廣電子計(jì)算機(jī)在測(cè)量、制圖和遙感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在1974年開始引進(jìn)美國(guó)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(shù)規(guī)劃會(huì)議，形成了遙感技術(shù)試驗(yàn)和應(yīng)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(yàn)、新疆哈密地區(qū)航空遙感試驗(yàn)、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(guó)家測(cè)繪局開展了一系列航空攝影測(cè)量和地形測(cè)圖，為建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。數(shù)字測(cè)圖、機(jī)助制圖、數(shù)字高程模型的研究和使用也同步進(jìn)行。1977年誕生了第一張由計(jì)算機(jī)輸出的全要素地圖。所有這些為GIS的研制和應(yīng)用做了技術(shù)上的準(zhǔn)備。2.試驗(yàn)階段進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，我國(guó)執(zhí)行“六五”、“七五”計(jì)劃，國(guó)民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，很快對(duì)“信息革命”做出熱烈響應(yīng)。在大力發(fā)展遙感技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，GIS也全面進(jìn)入試驗(yàn)階段。在典型試驗(yàn)中主要研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等，以農(nóng)業(yè)為對(duì)象，研究有關(guān)質(zhì)量評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)分析預(yù)報(bào)的模式與軟件，并用于水庫(kù)淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與人口趨勢(shì)分析等多項(xiàng)專題的試驗(yàn)研究。在專題試驗(yàn)和應(yīng)用方面，在全國(guó)大地測(cè)量和數(shù)字地面模型建立的基礎(chǔ)上，建成了全國(guó)1：100萬(wàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和全國(guó)土地信息系統(tǒng)、1：4000萬(wàn)全國(guó)資源和環(huán)境信息系統(tǒng)及l(fā)：250萬(wàn)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(zāi)情預(yù)報(bào)與分析系統(tǒng)等專題研究試驗(yàn)。用于輔助城市規(guī)劃的各種小型信息系統(tǒng)在城市建設(shè)和規(guī)劃方面也獲得了認(rèn)可。3.全面發(fā)展階段20世紀(jì)80年代末到90年代，國(guó)家數(shù)字化測(cè)繪信息產(chǎn)業(yè)初步建立。l：100萬(wàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)已公開出版，1：25萬(wàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)也已完成建庫(kù)。部分省市已建立省級(jí)1：1萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和遙感應(yīng)用從典型試驗(yàn)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(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展，土地的有償使用和外資引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，有力地促進(jìn)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(chǔ)設(shè)施管理的城市信息系統(tǒng)在我國(guó)許多城市相繼建立。這一階段，在GIS學(xué)術(shù)交流和人才培養(yǎng)方面得到很大發(fā)展。在國(guó)內(nèi)召開了多次關(guān)于GIS的國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)。1985年建立“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，1990年建立“測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，1994.年中國(guó)GIS協(xié)會(huì)在北京成立，標(biāo)志著中國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)已形成一定規(guī)模。

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