地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，水利學(xué)科與信息學(xué)科的交叉融合給水利學(xué)科的發(fā)展增添了活力，豐富了其內(nèi)涵和外延。目前，地理信息系統(tǒng)在水利學(xué)科中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已取得了豐碩的成果。因此，編寫(xiě)一本適合水利學(xué)科特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)教材，是十分必要的。由華中科技大學(xué)康玲教授主編的《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》正是一本符合水利學(xué)科及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)與科研需要的好書(shū)。教材的特色反映在理論與實(shí)際緊密結(jié)合，學(xué)以致用。教材首先系統(tǒng)地介紹了地理信息系統(tǒng)的基本原理和方法，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合水利工程的實(shí)際應(yīng)用需求，將GIS技術(shù)應(yīng)用于水文科學(xué)、洪水管理、水土保持等水利學(xué)科重要領(lǐng)域的研究及實(shí)踐中，使學(xué)生既掌握了地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，又能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決水文水資源水利水電工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)際問(wèn)題。教材中的應(yīng)用實(shí)例來(lái)自于華中科技大學(xué)和河海大學(xué)的科研成果，再次體現(xiàn)了教學(xué)與科研相長(zhǎng)并進(jìn)的辯證關(guān)系。我相信這本教材能給當(dāng)代大學(xué)生的創(chuàng)新思想的培養(yǎng)帶來(lái)有力的幫助，并期望著通過(guò)他們創(chuàng)造水利學(xué)科發(fā)展的未來(lái)。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)介紹了地理信息系統(tǒng)的基本原理、方法及其在水利學(xué)科中的應(yīng)用。全書(shū)由兩大部分組成，前6章闡述了地理信息系統(tǒng)的基本原理和方法，主要內(nèi)容包括：地理信息系統(tǒng)的基本概念、組成和功能，地球橢球體模型、空間坐標(biāo)系和地圖投影等地理空間基礎(chǔ)知識(shí)，空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)獲取及處理方法，空間數(shù)據(jù)庫(kù)，空間分析原理與方法。后4章介紹了地理信息系統(tǒng)在水利學(xué)科中的應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：GIS工程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程，GIS在水文科學(xué)、洪水管理和水土保持中的應(yīng)用。    本書(shū)可作為普通高等院校水利、地質(zhì)、土地資源管理、城市規(guī)劃、環(huán)境科學(xué)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生的教材，也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生和科技工作者的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

序總前言前言第1章　緒論　1.1　地理信息系統(tǒng)的基本概念　1.2　地理信息系統(tǒng)的組成和功能　1.3　地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況第2章　地理空間基礎(chǔ)　2.1　地球橢球體模型　2.2　地理空間坐標(biāo)系　2.3　地圖投影第3章　空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　3.1　空間數(shù)據(jù)的基本特征和類(lèi)型　3.2　空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系　3.3　空間數(shù)據(jù)模型　3.4　空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　習(xí)題第4章　GIS數(shù)據(jù)獲取及處理　4.1　空間數(shù)據(jù)源　4.2　空間數(shù)據(jù)采集　4.3　空間數(shù)據(jù)編輯與處理　4.4　空間數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化　4.5　空間元數(shù)據(jù)　4.6　空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)　4.7　空問(wèn)數(shù)據(jù)制圖與輸出　習(xí)題第5章　空間數(shù)據(jù)庫(kù)　5.1　概述　5.2　空間數(shù)據(jù)庫(kù)　習(xí)題第6章　空間分析原理與方法　6.1　空間分析模型　6.2　柵格數(shù)據(jù)空間分析　6.3　矢量數(shù)據(jù)空間分析　6.4　數(shù)字高程模型　6.5　空間數(shù)據(jù)的其他分析方法　習(xí)題第7章　GIS工程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)　7.1　GIS工程設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)　7.2　GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程　7.3　GIS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)　習(xí)題第8章　GIS在水文科學(xué)中的應(yīng)用　8.1　概述　8.2　流域水文特征提取方法　8.3　分布式水文模型空間參數(shù)分析方法  　8.4　基于DEM的流域等流時(shí)線方法　習(xí)題第9章　GIS在洪水管理中的應(yīng)用　9.1　洪水災(zāi)害分析與評(píng)估方法　9.2　基于DEM的洪水淹沒(méi)范圍和深度計(jì)算　9.3　基于空間分析的洪水災(zāi)害定量統(tǒng)計(jì)  　9.4　洪水災(zāi)害評(píng)估結(jié)果可視化表達(dá)　習(xí)題第10章　GIS在水土保持中的應(yīng)用　10.1　建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容　10.2　水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)　10.3　水土保持監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的功能參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1．幾何數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)地理實(shí)體本身位置和形狀大小的量度信息。其表達(dá)手段可以是經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)，以及矩陣的行、列數(shù)等。2．關(guān)系數(shù)據(jù)描述各個(gè)不同地理實(shí)體之間空間關(guān)系的信息，如鄰接、關(guān)聯(lián)、包含和連通等。其表達(dá)手段是建立實(shí)體之間的連接信息，用拓?fù)潢P(guān)系表示?？臻g拓?fù)潢P(guān)系是地理信息系統(tǒng)的特色之一，對(duì)于地理空間數(shù)據(jù)的編碼、錄入、格式轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)管理、查詢檢索和模型分析都有重要的作用。3．屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)分為定性和定量?jī)煞N，定性包括名稱(chēng)、類(lèi)型和特征，如土壤種類(lèi)、土地利用類(lèi)型、行政區(qū)劃等；定量包括數(shù)量和等級(jí)，如降雨量、河流長(zhǎng)度、水土流失量等。屬性數(shù)據(jù)是對(duì)地理實(shí)體專(zhuān)題內(nèi)容更廣泛、更深刻的描述，是對(duì)空間數(shù)據(jù)強(qiáng)有力的補(bǔ)充。地理數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行組織和存儲(chǔ)，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。1．2．1．4應(yīng)用模型GIS是以應(yīng)用為目的，應(yīng)用模型的構(gòu)建是系統(tǒng)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，盡管GIS為解決各種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，但針對(duì)某一專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題，必須通過(guò)建立專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用模型才能解決，例如分布式水文模型、洪水監(jiān)測(cè)模型、水土流失模型等。應(yīng)用模型是GIS與相關(guān)專(zhuān)業(yè)連接的橋梁，應(yīng)用模型的開(kāi)發(fā)必須以堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)，根據(jù)模型的研究對(duì)象和應(yīng)用目的，確定模型的結(jié)構(gòu)、相關(guān)變量、參數(shù)和算法，通過(guò)分析計(jì)算揭示各種因素之間內(nèi)在的變化規(guī)律，構(gòu)建真正有效的GIS應(yīng)用模型，這也是GIS生命力的重要保證。由此可見(jiàn)，應(yīng)用模型在GIS技術(shù)中占有十分重要的地位。1．2．1．5系統(tǒng)應(yīng)用人員GIs系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)以人為本的系統(tǒng)工程，人是GIS中重要的構(gòu)成因素，僅具有軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，必須有系統(tǒng)管理操作人員進(jìn)行有效的組織、管理、維護(hù)、數(shù)據(jù)更新、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等。因此，GIS管理操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)是GIS工程及其應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。1．2．2地理信息系統(tǒng)的功能GIs的基本功能是實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)輸入管理、空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理、空間數(shù)據(jù)處理和分析以及應(yīng)用模型，如圖1-4所示。1．空間數(shù)據(jù)輸入管理功能空間數(shù)據(jù)輸入管理的目的是獲取GIS中各種數(shù)據(jù)源，并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所要求的數(shù)字格式進(jìn)行存儲(chǔ)。GIS中，空間數(shù)據(jù)的多源性帶來(lái)了輸入管理的復(fù)雜性。針對(duì)數(shù)據(jù)源種類(lèi)的不同、輸入設(shè)備的不同及系統(tǒng)選用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)編碼方式的不同，在數(shù)據(jù)輸入部分配有不同的軟件，以確保原始數(shù)據(jù)按要求存入空間數(shù)據(jù)庫(kù)中。通常，空間數(shù)據(jù)輸入的同時(shí)，伴隨著對(duì)輸入數(shù)據(jù)處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和編輯。空間數(shù)據(jù)輸入管理如圖1-5所示。

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《地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用》：高等學(xué)校水利學(xué)科專(zhuān)業(yè)規(guī)范核心課程教材·水文與水資源工程

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