地理信息系統(tǒng)原理教程

前言

地理信息系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代在地理學(xué)、地圖制圖學(xué)、空間信息學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門交叉學(xué)科，它所涉及的學(xué)科和內(nèi)容體系十分豐富。雖然地理信息系統(tǒng)要通過計算機信息系統(tǒng)軟件的方式來發(fā)揮作用，但它的原理才是它的靈魂和本質(zhì)，只有將地理信息系統(tǒng)的原理表現(xiàn)在軟件中，才能發(fā)揮出地理信息系統(tǒng)不同于一般的信息系統(tǒng)的優(yōu)勢。本書的主要內(nèi)容就是圍繞著地理信息系統(tǒng)學(xué)科的原理進行展開的。本書用通俗易懂的語言對復(fù)雜的原理進行講解，有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)這門學(xué)科的興趣，從而為將來的地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)和應(yīng)用打下堅實的理論基礎(chǔ)。本書的結(jié)構(gòu)組織如下。第1章主要講述地理信息系統(tǒng)的基本概念以及它的組成、功能、類型、發(fā)展歷程和前景等。第2章主要講述地理信息系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。這一部分內(nèi)容與地理學(xué)、地圖學(xué)關(guān)系密切，同時也是地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的重要容。第3章主要講述地理信息系統(tǒng)的重要組成部分——空間數(shù)據(jù)的采集與處理?？臻g數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)能夠發(fā)揮自身特有功能的基礎(chǔ)，本章主要講解空間數(shù)據(jù)的類型、特點、采集以及處理的理論與方法。第4章主要講述三種重要的地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第5章主要講述如何利用數(shù)據(jù)庫的方式對空間數(shù)據(jù)進行管理。通過對數(shù)據(jù)模型以及空間數(shù)據(jù)庫的講解，使讀者能夠掌握如何利用數(shù)據(jù)庫的方式對空間數(shù)據(jù)進行管理，從而為科學(xué)地組織和利用空間數(shù)據(jù)打下了基礎(chǔ)。第6章主要講述地理信息系統(tǒng)的重要應(yīng)用方法——空間分析?？諉柗治瞿芰κ堑乩硇畔⑾到y(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)的重要標(biāo)志。通過空間分析，地理信息系統(tǒng)能夠為用戶提供許多基于空間信息的服務(wù)。本章通過講解諸如緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、包含分析、數(shù)字地面模型分析、空間查詢與量算、空間插值等眾多典型空間分析方法，使讀者充分掌握地理信息系統(tǒng)空間分析方法的原理與應(yīng)用。第7章主要講述地理信息系統(tǒng)將要用到的數(shù)學(xué)模型，例如主成分分析、層次分析、聚類分析等，通過對這些數(shù)學(xué)模型的學(xué)習(xí)，能夠開發(fā)出功能更為強大的地理信息系統(tǒng)軟件。第8章主要講述空間數(shù)據(jù)顯示與制圖輸出的相關(guān)知識?？臻g數(shù)據(jù)的顯示與制圖輸出是地理信息系統(tǒng)提供最終成果的重要方式，它涉及地圖學(xué)、地圖制圖學(xué)等相關(guān)學(xué)科。第9章豐要講述地理信息系統(tǒng)目前的兩個發(fā)展和研究熱點，即三維地理信息系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)。隨著用戶對地理信息系統(tǒng)需求層次的不斷提高，以及相關(guān)軟硬件條件的進步，使得地理信息系統(tǒng)由傳統(tǒng)的二維與單機的形式向三維與網(wǎng)絡(luò)形式轉(zhuǎn)變。

內(nèi)容概要

　　地理信息系統(tǒng)的學(xué)科體系包含地理信息系統(tǒng)原理、地理信息系統(tǒng)開發(fā)和地理信息系統(tǒng)應(yīng)用三個層次，《地理信息系統(tǒng)原理教程》的主要內(nèi)容是圍繞地理信息系統(tǒng)原理而展開的，并從地理信息系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、應(yīng)用分析模型、地理信息系統(tǒng)工程等角度進行描述。　　《地理信息系統(tǒng)原理教程》力圖避免復(fù)雜枯燥的講述方法，試圖運用科學(xué)易懂的語言，配合圖形和實例進行講解，目的是幫助讀者對地理信息系統(tǒng)這門學(xué)科有一個總體的認(rèn)識和掌握。《地理信息系統(tǒng)原理教程》在傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)原理書籍的基礎(chǔ)上，添加了應(yīng)用分析模型、地理信息系統(tǒng)工程等與實踐相關(guān)的內(nèi)容。　　《地理信息系統(tǒng)原理教程》適合作為地理信息系統(tǒng)及相關(guān)專業(yè)的本?？茖W(xué)生地理信息系統(tǒng)原理課程的教材，也適合具有地理學(xué)、測繪學(xué)、計算機科學(xué)技術(shù)等學(xué)科背景的讀者。

書籍目錄

第一章　結(jié)論1．1　地理信息系統(tǒng)的基本概念1．1．1　信息與地理信息1．1．2　 信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)1．2　地理信息系統(tǒng)的組成1．2．1　硬件系統(tǒng)1．2．2　軟件系統(tǒng)1．2．3　地理空間數(shù)據(jù)1．2．4　應(yīng)用分析模型1．2．5　系統(tǒng)開發(fā)、管理和應(yīng)用人員1．3　地理信息系統(tǒng)的功能概述1．3．1　基本功能需求1．3．2　地理信息系統(tǒng)的基本功能1．4　地理信息系統(tǒng)的類型1．4．1　按GIS的功能分類1．4．2　按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類1．4．3　按數(shù)據(jù)維數(shù)分類1．4．4　按軟件開發(fā)模式和支撐環(huán)境分類1．5　地理信息系統(tǒng)的發(fā)展1．5．1　 GIS的發(fā)展簡史1．5．2 　GIS的發(fā)展展望第2章　地理空間的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2．1　地球空間參考2．1．1　地球形狀與地球橢球2．1．2　坐標(biāo)系統(tǒng)2．1．3　高程系2．2　地圖投影2．2．1　地圖投影的概念2．2．2　地圖投影的變形與分類2．2．3　地圖投影的選擇2．2．4　地圖投影與GIS的關(guān)系2．3　空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換2．3．1　空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本概念2．3．2　投影解析轉(zhuǎn)換2．3．3　數(shù)值擬合轉(zhuǎn)換2．4　空間尺度2．4．1  觀測尺度2．4．2  比例尺2．4．3  分辨率2．4．4　操作尺度2．5　地理格網(wǎng)2．5．1　地理格網(wǎng)的作用2．5．2　常見的地理格網(wǎng)2．5．3　我國的地理格網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)第3章　空間數(shù)據(jù)的采集與處理3．1 　GIS數(shù)據(jù)源3．1．1　地圖數(shù)據(jù)3．1．2　遙感圖像3．1．3　數(shù)字資料3．1．4　文字報告3．2　地理實體分類與數(shù)據(jù)編碼3．2．1　地理實體分類3．2．2　地理實體編碼3．3　空間數(shù)據(jù)采集3．3．1　空間數(shù)據(jù)的矢量化3．3．2　矢量化在GIS軟件中的實現(xiàn)方法3．3．3　使用數(shù)字化儀進行矢量化工作3．3．4　不同格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換3．4　空間數(shù)據(jù)處理3．4．1  數(shù)據(jù)的檢查與編輯3．4．2　數(shù)據(jù)幾何糾正3．4．3　投影變換3．4．4  圖幅拼接3．4．5　建立拓?fù)潢P(guān)系3．5　數(shù)據(jù)質(zhì)量控制3．5．1  空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念3．5．2　空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價3．5．3　誤差的類型3．5．4　空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制3．6　空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)3．6．1　空間數(shù)據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)3．6．2　空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)3．6．3 　GIS空間元數(shù)據(jù)3．6．4　空間數(shù)據(jù)的互操作和Open GIS規(guī)范第4章　空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4．1　地理空間及其表達4．1．1　地圖對地理空間的表達4．1．2　地理信息的數(shù)字化表達4．1．3　空間數(shù)據(jù)特征4．2　柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4．2．1　柵格數(shù)據(jù)的基本概念4．2．2　柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方法4．2．3　柵格數(shù)據(jù)的組織方法4．2．4　柵格數(shù)據(jù)的取值方法4．2．5　柵格數(shù)據(jù)存儲的壓縮編碼4．3　矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4．3．1  矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容4．3．2　矢量編碼方法4．4　矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較4．4．1　矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較概述4．4．2　矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)一體化4．4．3　矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的選擇4．5　三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4．5．1　八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4．5．2　四面體格網(wǎng)4．5．3　三維邊界表示法4．5．4　參數(shù)函數(shù)表示法第5章　空間數(shù)據(jù)管理5．1　數(shù)據(jù)的管理模式5．1．1　數(shù)據(jù)管理的文件方式5．1．2　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的方式5．2　數(shù)據(jù)模型5．2．1  層次模型5．2．2　網(wǎng)狀模型5．2．3　關(guān)系模型5．2．4　面向?qū)ο竽Ｐ?．2．5　三維空間數(shù)據(jù)模型5．3　空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計5．3．1　空間數(shù)據(jù)庫的概念5．3．2　空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成5．3．3　空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、實現(xiàn)和維護第6章　空間分析6．1  空間分析的內(nèi)容與步驟6．1．1　空問分析的內(nèi)容6．1．2　空間分析的步驟6．2　空間分析的基本方法6．2．1  緩沖區(qū)分析6．2．2　疊加分析6．2．3  網(wǎng)絡(luò)分析6．2．4　包含分析6．2．5　數(shù)字地面模型與地形分析6．3  空間數(shù)據(jù)的其他分析方法6．3．1  空間查詢與量算6．3．2　空間插值6．3．3　空間信息分類6．3．4　窄問統(tǒng)計分析第7章　地理信息系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7．1  建立數(shù)學(xué)模型的一般過程7．2　數(shù)理統(tǒng)計分析模型7．2．1　主成分分析7．2．2　層次分析7．2．3　系統(tǒng)聚類分析7．2．4　判別分析7．3　回歸分析模型7．3．1　一元線性回歸模型7．3．2　多元線性回歸模型7．4　線性規(guī)劃模型7．4．1　線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型7．4．2　線性規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)形式第8章　空間數(shù)據(jù)顯示與制圖輸出8．1  空間數(shù)據(jù)顯示8．1．1　地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)與地圖學(xué)8．1．2　地圖符號8．2　空間數(shù)據(jù)制圖輸出8．2．1　專題信息表達8．2．2　專題地圖設(shè)計8．2．3　制圖綜合8．2．4　制圖輸出在軟件上的實現(xiàn)方法第9章  三維GIS與網(wǎng)絡(luò)GIS9．1  三維GIS9．1．1  三維GIS概述9．1．2三維GIS的基本功能與軟件實現(xiàn)9．2  網(wǎng)絡(luò)GIS9．2．1　計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)9．2．2　分布式地理信息系統(tǒng)9．2．3　萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)第10章　地理信息系統(tǒng)工程10．1　地理信息系統(tǒng)工程的概念10．2　應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與步驟10．2．1  應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容10．2．2　應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的步驟10．3  需求分析10．3．1  用戶情況調(diào)查10．3．2　明確系統(tǒng)的目標(biāo)和任務(wù)10．3．3　系統(tǒng)可行性研究10．4　系統(tǒng)的設(shè)計10．4．1　 GIS的總體設(shè)計10．4．2　數(shù)據(jù)庫設(shè)計10．4．3 　GIS的詳細功能設(shè)計10．5　系統(tǒng)的開發(fā)與實施10．5．1　系統(tǒng)的開發(fā)模型10．5．2　系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)10．5．3　系統(tǒng)的實施10．6　系統(tǒng)的評價與維護10．6．1　系統(tǒng)的評價10．6．2　系統(tǒng)的維護第11章　成熟地理信息系統(tǒng)軟件11．1  ArcGlS11．1．1　桌面GIS軟件11．1．2　嵌入式(ilS軟件11．1．3　移動GIS軟件11．1．4　服務(wù)器GIS軟件11．2 　MapInfo11．2．1　表的基本概念11．2．2　地圖圖層11．2．3 　Map lnfo的窗口類型11．2．4　地圖對象11．3　 Map GtS11．3．1　 Map GIS基礎(chǔ)平臺11．3．2　嵌入式平臺(Map GIS-EMS)11．3．3  網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺(Map GIS-IMS)11．3．4　三維開發(fā)甲臺(Map GIS-TDE) 11．4 　Super Map11．4．1 Super Map GIS 5桌面產(chǎn)品11．4．2　 Super Map Objects11．4．3 　eSuper Map11．4．4　海量卒問數(shù)據(jù)管理技術(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

經(jīng)濟上的限制是很多地理信息系統(tǒng)項目建設(shè)成敗的重要制約因素。建設(shè)一個地理信息系統(tǒng)項目需要大量的資金投入，但由于地理信息系統(tǒng)總體來說是一個軟件項目，而軟件項目要想申請大量的資金支持是比較困難的，因此在很多情況下，地理信息系統(tǒng)的建立只能根據(jù)資金情況進行合理的目標(biāo)和規(guī)模設(shè)計。由于地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有其特殊性，因此在數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)建庫階段所花費的資金占據(jù)著整個系統(tǒng)建設(shè)的很大比重。一般來說，軟件購置、硬件購置、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)建庫和應(yīng)用層的軟件開發(fā)這四個部分所花費的經(jīng)費占整個項目經(jīng)費的比例大約為5％，10％，70％，15％。經(jīng)濟可行性分析的另一個重要的方面是必須整體性考慮系統(tǒng)的投入和產(chǎn)出之比。例如在地理信息系統(tǒng)的一個重要應(yīng)用方面，即物流配送的管理方面，使用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對配送路線、車輛定位與調(diào)度、用戶管理等各方面進行管理的確能夠提高工作效率和準(zhǔn)確性，并能降低工作人員的勞動強度，但對于一個僅有幾十輛甚至十幾輛或幾輛運輸車輛的小物流企業(yè)，它運用簡單的辦公軟件或是人工作業(yè)的方式也能完成相應(yīng)的工作，雖然使用地理信息系統(tǒng)能夠帶來提高工作效率和準(zhǔn)確性、降低勞動強度等方面的好處，但從經(jīng)濟角度考察，這遠遠無法促使該物流企業(yè)投入幾萬乃至于幾十萬元來建立一個地理信息系統(tǒng)。從目前的實際情況來看，包括投入與產(chǎn)出之比在內(nèi)的經(jīng)濟因素是阻礙地理信息系統(tǒng)技術(shù)在中小企業(yè)和個人級用戶層面普及的一個重要的影響因素?；诖?，研究新的地理信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，特別是耗費巨大的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)建庫技術(shù)的更新，是地理信息系統(tǒng)學(xué)科的重要研有方向。

編輯推薦

《地理信息系統(tǒng)原理教程》內(nèi)容體系全面，利于掌握地理信息系統(tǒng)學(xué)科知識。語言通俗易懂，深入淺出。前沿知識和工程實踐知識相結(jié)合，使讀者能夠?qū)W以致用。注重相關(guān)學(xué)科知識的結(jié)合，豐富讀者知識結(jié)構(gòu)。適合地理學(xué)、測繪學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科背景的讀者。

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