地理信息系統(tǒng)分析與實踐教程

前言

　　地理信息系統(tǒng)是一門多學(xué)科結(jié)合的邊緣學(xué)科，實踐性很強。GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才，不但要有深厚的理論基礎(chǔ)，而且要掌握過硬的實踐技術(shù)，具有不同層面的實際動手能力。這種能力的培養(yǎng)僅靠課堂教學(xué)是不夠的，實驗教學(xué)是課程教學(xué)的重要組成部分之一，實驗課是為理論課服務(wù)的。教學(xué)必須緊密結(jié)合應(yīng)用，加強實踐內(nèi)容的研究，重視GIS應(yīng)用環(huán)節(jié)，做到理論與應(yīng)用并重。實踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、科研能力方面的作用重大，在培養(yǎng)人才方面起著不可替代的作用。通過實踐教學(xué)可以將理論與實際很好地結(jié)合，使課堂內(nèi)容更好地為學(xué)生所接受，理論課程更容易被學(xué)生理解，全面增強學(xué)生獨立分析和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力，提高學(xué)生實際動手能力、專業(yè)應(yīng)用能力和軟件開發(fā)能力。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）的“地理信息系統(tǒng)”課程已經(jīng)講授了10多年，按照教學(xué)大綱和教學(xué)計劃的要求，實踐課時占相當(dāng)大的比例，通過數(shù)年的教學(xué)經(jīng)驗表明，沒有一本配套的實驗教程，很難提高教學(xué)質(zhì)量，很難提高實驗課的效率，為了促進GIS實驗教學(xué)正規(guī)化、標準化，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，出版這一教材是當(dāng)務(wù)之急?！　apGIS軟件的創(chuàng)新保持了地理信息系統(tǒng)課程的優(yōu)勢和特色，充分發(fā)揮了其在地理信息系統(tǒng)課程實踐教學(xué)中的核心作用，通過MapGIS技術(shù)創(chuàng)新，不斷拓展課程研究方向和領(lǐng)域，拓展課程實踐內(nèi)涵，提升課程實踐層次，促進課程實踐內(nèi)容推陳出新，課程實踐結(jié)構(gòu)不斷變革創(chuàng)新。MapGIS地理信息系統(tǒng)被引入地理信息系統(tǒng)課程實踐教學(xué)過程中，對人才培養(yǎng)起到了推動作用?！　IS實驗教材建設(shè)的目的是建立GIS課程的實踐內(nèi)容體系，實踐教程以地理信息系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，以MapGISK9為平臺，涉及空間數(shù)據(jù)的采集、處理和管理，地理信息的空間分析和地學(xué)建模以及地理信息系統(tǒng)的建立和運用等方面內(nèi)容，全書按照GIS數(shù)據(jù)輸入、處理、管理和分析等功能的應(yīng)用劃分章節(jié)，共分11章?！　〉?章MapGISK9地理信息系統(tǒng)；　　第2章GIS數(shù)據(jù)輸入；第3章GIS數(shù)據(jù)處理；　　第4章GIS數(shù)據(jù)管理；　　第5章柵格分析；　　第6章矢量分析；　　第7章網(wǎng)絡(luò)分析；　　第8章統(tǒng)計分析；　　第9章數(shù)字高程模型；　　第10章數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；　　第11章綜合應(yīng)用分析。　　本書第1章主要參考了吳信才所著的《空間數(shù)據(jù)庫》一書，其他章節(jié)基于MapGISK9平臺完成。全書廣泛涉及地質(zhì)、礦產(chǎn)、地震、水文、環(huán)境、資源、土地、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、災(zāi)害、人口、市政、交通等領(lǐng)域的各種工程應(yīng)用案例。　　本書作者長期從事GIS的教學(xué)和科研工作，在工作實踐中面向應(yīng)用，組織了多項GIS應(yīng)用軟件開發(fā)項目，在教學(xué)和科研過程中積累了豐富的實踐經(jīng)驗和應(yīng)用案例。該書選定最有代表性與輻射力的國內(nèi)主流MapGISK9軟件等作為GIS課程的實驗對象。一個案例集中了GIS的很多功能，把GIS功能有機地融合為一體。學(xué)生通過一個案例的學(xué)習(xí)，就能掌握GIS諸多功能，找到快速學(xué)習(xí)GIS軟件的方法，達到事半功倍的效果，解決了以往學(xué)會了GIS軟件但不知道怎么應(yīng)用的問題。該書的編寫注重理論與實踐結(jié)合、軟件與工程結(jié)合、教學(xué)與科研結(jié)合、項目與應(yīng)用結(jié)合、基礎(chǔ)與綜合結(jié)合，將生產(chǎn)與科研成果、工程項目應(yīng)用案例、MapGISK9開發(fā)技術(shù)融入教材編寫過程中。認真精選GIS軟件的實踐內(nèi)容，盡量吸收國內(nèi)外GIS研究的新進展與新成果，盡可能做到系統(tǒng)性、科學(xué)性、綜合性、實用性的統(tǒng)一。通過本實踐教材的學(xué)習(xí)，可以很好得鞏固學(xué)生的理論知識，幫助學(xué)生系統(tǒng)、全面地掌握GIS的基本概念、基本原理、基本知識、基本方法和基本技能，掌握GIS總體設(shè)計、功能要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組織實施等方面的基本技術(shù)，掌握GIS軟件的應(yīng)用和操作，并能用之解決工程中的實際應(yīng)用問題，加深對地理信息系統(tǒng)課程的綜合理解?！　”緯饕舌嵸F洲策劃并組織編寫，參加編寫的人員還有胡家賦、晁怡、張學(xué)華、花衛(wèi)華、楊乃，彭俊芳參加了教材11.5節(jié)地質(zhì)專題圖制作的編寫工作及文字整理和繪圖工作。書中融入了與廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、河南省經(jīng)貿(mào)工程技術(shù)學(xué)校項目合作的部分成果。研究生姚昳昕、晉俊嶺、任東宇、劉琳、李劍萍、師素姣參與本書部分內(nèi)容的編寫工作，本科生李小群、陳貴珍、方輝、劉天鳳等為本書案例做了部分數(shù)據(jù)實驗，在此真誠感謝他們?yōu)楸緯冻龅男燎趧趧??！　∮捎诰帉憰r間倉促，編者水平有限，書中可能存在不少缺點和錯誤，切盼廣大讀者提出批評意見，以便進一步完善本書內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　本書簡要介紹了GIS軟件MapGIS K9的基本組成及主要特點，闡述了MapGIS
K9在地圖數(shù)字化、專題圖制作、地圖投影、誤差校正、影像匹配、屬性表建立、地理數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、柵格分析、矢量分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地形表面分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方面的應(yīng)用，廣泛涉及土地利用、災(zāi)害評估、洪水淹沒、礦產(chǎn)預(yù)測、農(nóng)田保護、退耕還林、土壤分析、糧食估產(chǎn)、人口統(tǒng)計、道路選線、資源分配、多車送貨以及旅游勝地、商店和實驗室選址等方面的內(nèi)容。本書注重理論與實踐、軟件與工程、教學(xué)與科研、項目與應(yīng)用、基礎(chǔ)與綜合等方面的結(jié)合。教材融入了大量生產(chǎn)與科研成果，以及大量工程項目應(yīng)用案例。

書籍目錄

第1章 MapGIS K9地理信息系統(tǒng)
1.1 MapGIS K9簡介
1.2 MapGIS K9體系結(jié)構(gòu)
1.3 面向?qū)嶓w的空間數(shù)據(jù)模型
1.3.1 概述
1.3.2 空間參照系
1.3.3 實體表達及分類
1.4 MapGIS平臺特性
1.4.1 MapGIS K9特點
1.4.2 MapGIS 6X與MapGIS K9比較
第2章 GIS數(shù)據(jù)輸入
2.1 手工鍵盤輸入
2.1.1 手工鍵盤輸入矢量數(shù)字化
2.1.2 手工鍵盤輸入柵格數(shù)據(jù)
2.2 手扶跟蹤數(shù)字化
2.2.1 數(shù)字化儀簡介
2.2.2 數(shù)字化過程
2.2.3 數(shù)字化誤差
2.3 掃描數(shù)字化
2.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
2.3.2 GIS數(shù)據(jù)分層
2.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理
2.3.4 MapGIS矢量化
第3章 GIS數(shù)據(jù)處理
3.1 地圖投影轉(zhuǎn)換
3.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
3.1.2 鉆探地理坐標轉(zhuǎn)投影平面直角坐標（去投影帶大地坐標）
3.1.3 礦區(qū)大地坐標轉(zhuǎn)圖形投影平面直角坐標
3.1.4 投影平面直角坐標（mm）轉(zhuǎn)影平面直角坐標（m）
3.1.5 去帶號大地坐標（m）轉(zhuǎn)投影平面直角坐標（mm）
3.2 幾何誤差校正
3.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
3.2.2 幾何誤差校正基本原理
3.2.3 MapGIS自動誤差校正
3.2.4 MapGIS交互式誤差校正
3.2.5 影像匹配誤差校正
3.3 圖幅拼接
3.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
3.3.2 拼圖基本原理
3.3.3 圖幅拼接過程
3.4 拓撲關(guān)系建立
3.4.1 問題和數(shù)據(jù)分析
3.4.2 拓撲造區(qū)基本過程
3.4.3 提取造區(qū)線要素層
3.4.4 拓撲關(guān)系自動生成
第4章 GIS數(shù)據(jù)管理
4.1 創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)庫
4.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
4.1.2 創(chuàng)建地理數(shù)據(jù)庫
4.1.3 定義空間參照系
4.1.4 空間數(shù)據(jù)庫建立
4.1.5 屬性數(shù)據(jù)表創(chuàng)建
4.1.6 空間數(shù)據(jù)導(dǎo)出
4.2 屬性合并
4.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
4.2.2 屬性表合并
4.3 圖形與屬性連接
4.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
4.3.2 基本原理
4.3.3 地塊空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接
第5章 柵格分析
5.1 柵格基本分析
5.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
5.1.2 距離制圖
5.1.3 計算密度
5.1.4 鄰域統(tǒng)計
5.2 柵格疊加分析（糧食估產(chǎn)）
5.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
5.2.2 糧食產(chǎn)量柵格疊加局部統(tǒng)計
5.2.3 糧食產(chǎn)量關(guān)聯(lián)因素分區(qū)統(tǒng)計
5.2.4 權(quán)重疊加運算預(yù)測糧食產(chǎn)量
5.3 柵格統(tǒng)計分析（農(nóng)田保護）
5.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
5.3.2 找出洪水淹沒區(qū)域
5.3.3 尋找可耕種區(qū)域
5.3.4 確定水壩保護的可耕種區(qū)域
5.3.5 選擇面積為數(shù)公頃的區(qū)域
第6章 矢量分析
6.1 商店選址評價
6.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
6.1.2 確定商店的服務(wù)范圍
6.1.3 分析消費者特征
6.2 洪水災(zāi)害損失的分析
6.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
6.2.2 地形地塊數(shù)據(jù)預(yù)處理
6.2.3 洪水災(zāi)害損失分析
6.3 實驗室選址分析
6.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
6.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理
6.3.3 屬性結(jié)構(gòu)編輯
6.3.4 實驗室選址分析
第7章 網(wǎng)絡(luò)分析
7.1 路徑分析
7.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
7.1.2 幾何網(wǎng)絡(luò)地理數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建
7.1.3 查找路徑
7.1.4 尋找最佳路線
7.2 連通性分析
7.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
7.2.2 連通性分析步驟
7.3 尋找最近設(shè)施
7.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
7.3.2 查找最近設(shè)施步驟
7.4 創(chuàng)建服務(wù)區(qū)域
7.4.1 問題和數(shù)據(jù)分析
7.4.2 創(chuàng)建服務(wù)區(qū)域步驟
7.5 定位分配
7.5.1 問題和數(shù)據(jù)分析
7.5.2 定位分配步驟
7.6 多車送貨
7.6.1 問題和數(shù)據(jù)分析
7.6.2 多車送貨步驟
第8章 統(tǒng)計分析
8.1 屬性統(tǒng)計分析
8.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
8.1.2 屬性統(tǒng)計
8.1.3 屬性匯總
8.2 空間回歸分析（人口統(tǒng)計）
8.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
8.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理
8.2.3 在Excel中利用客戶化工具分析空間數(shù)據(jù)
8.2.4 在MapGIS K9中進行回歸分析
8.3 時間序列分析
8.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
8.3.2 時間序列分析方法
8.3.3 時間序列分析過程
8.4 空間中心分析（土壤肥沃度分析）
8.4.1 問題和數(shù)據(jù)分析
8.4.2 分析土壤類型與鉀元素含量的關(guān)系
8.4.3 空間集中性計算
第9章 數(shù)字高程模型
9.1 數(shù)字高程模型建立
9.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
9.1.2 GRID模型建立
9.1.3 TIN模型建立
9.1.4 TIN轉(zhuǎn)GRID
9.2 地形因子分析
9.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
9.2.2 坡度
9.2.3 坡向
9.2.4 粗糙度
9.2.5 溝脊值
9.2.6 曲率
9.3 可視性分析
9.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
9.3.2 連線可視性分析
9.3.3 全局可視性分析
9.4 道路選線
9.4.1 問題和數(shù)據(jù)分析
9.4.2 最短路徑分析
9.4.3 最佳路徑分析
9.5 流域及洪水淹沒分析
9.5.1 問題和數(shù)據(jù)分析
9.5.2 水文表面流域分析
9.5.3 洪水淹沒分析
9.6 DEM其他應(yīng)用
9.6.1 問題和數(shù)據(jù)分析
9.6.2 等高線生成
9.6.3 剖面分析
9.6.4 陰影圖生成
9.6.5 立體圖生成
9.6.6 體積和表面積計算
第10章 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
10.1 MapGIS與MapInfo間的轉(zhuǎn)換
10.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
10.1.2 MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapInfo數(shù)據(jù)
10.1.3 將MapInfo數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapGIS點、線、面文件
10.2 MapGIS與AutoCAD間的轉(zhuǎn)換
10.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
10.2.2 AutoCAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapGIS
10.2.3 MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成AutoCAD數(shù)據(jù)
10.3 MapGIS與ArcGIS間的轉(zhuǎn)換
10.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
10.3.2 MapGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ArcGIS數(shù)據(jù)
10.3.3 ArcGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MapGIS
第11章 綜合應(yīng)用分析
11.1 燕麥試驗田選址
11.1.1 問題和數(shù)據(jù)分析
11.1.2 圖像配準
11.1.3 修改地理數(shù)據(jù)庫
11.1.4 數(shù)字化及拓撲造區(qū)
11.1.5 圖形裁剪
11.1.6 添加屬性字段
11.1.7 顯示TypeID注記
11.1.8 新建純屬性表
11.1.9 連接屬性
11.1.10 緩沖區(qū)分析
11.1.11 疊加分析
11.1.12 確定最后的選址區(qū)域
11.2 度假村選址
11.2.1 問題和數(shù)據(jù)分析
11.2.2 確定以水系為條件的區(qū)域
11.2.3 確定Kerri森林以外的區(qū)域
11.2.4 確定坡度小于3%的區(qū)域
11.2.5 提取年平均溫度高于16.5 ℃的區(qū)域
11.2.6 確定最終的度假村選址
11.3 退耕還林
11.3.1 問題和數(shù)據(jù)分析
11.3.2 坡度圖制作
11.3.3 退耕還林分析
11.4 MapGIS在成礦預(yù)測中的應(yīng)用
11.4.1 研究區(qū)地質(zhì)概況
11.4.2 數(shù)據(jù)準備
11.4.3 找礦空間分析
11.5 地質(zhì)專題圖制作
11.5.1 問題和數(shù)據(jù)分析
11.5.2 計算機輔助制圖設(shè)計
11.5.3 圖形數(shù)據(jù)輸入
11.5.4 線數(shù)據(jù)預(yù)處理
11.5.5 造區(qū)及區(qū)編輯
11.5.6 點數(shù)據(jù)編輯
11.5.7 圖幅校驗輸出
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：（8）支持多層次數(shù)據(jù)組織，包括地理數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)包、類、幾何元素、幾何實體、幾何數(shù)據(jù)。（9）幾何數(shù)據(jù)支持矢量表示法和解析表示法，包括折線、圓、橢圓、弧、矩形、樣條、貝塞爾曲線等形態(tài)。能夠支持規(guī)劃設(shè)計等應(yīng)用領(lǐng)域。1.3.2空間參照系空間參照系是平面坐標系和高程系的統(tǒng)稱，用于確定地理目標的平面位置和高程。這包含兩方面的內(nèi)容：一是在把大地水準面上的測量成果換算到橢球體面上的計算工作中，所采用的橢球的大小；二是橢球體與大地水準面的相關(guān)位置不同，對同一點的地理坐標所計算的結(jié)果將有不同的值。因此，選定了一個一定大小的橢球體，并確定了它與大地水準面的相關(guān)位置，就確定了一個坐標系。一個要素要進行定位，必須嵌入一個空間參照系中。地面上任一點的位置，通常用經(jīng)度和緯度來表示。經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交（相交為90。）的曲線，這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標，稱為地理坐標。因為GIS所描述是位于地球表面的信息，所以根據(jù)地球橢球體建立的地理坐標（經(jīng)緯網(wǎng)）可以作為所有要素的參照系統(tǒng)。地球表面是不可展開的曲面，地理坐標是一種球面坐標，也就是說，曲面上的各點不能直接表示在平面上。為了能夠?qū)⑵浔砻娴膬?nèi)容顯示在平面的顯示器或紙面上，必須運用地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點的函數(shù)關(guān)系，使地球表面上由地理坐標確定的任意一點，在平面上必有一個與它相對應(yīng)的點，即建立地球表面上的點與投影平面上的點之間的一對應(yīng)關(guān)系。地圖投影的使用保證了空間信息在地域上的聯(lián)系和完整性，在各類地理信息系統(tǒng)的建立過程中，選擇適當(dāng)?shù)牡貓D投影系統(tǒng)是首先要考慮的問題。MapGISK9提供了不同類型的地圖投影以及相互轉(zhuǎn)換的功能。使用者可根據(jù)需要方便地建立不同的坐標系并進行相互之間的轉(zhuǎn)換。

編輯推薦

《地理信息系統(tǒng)分析與實踐教程》是中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）實驗技術(shù)研究項目資助，中國地持大學(xué)（武漢）研究生培養(yǎng)模式與教學(xué)改革項目資助。

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