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第1章 GIS概论1

1.1 地理信息系统概念1

1.1.1 数据和信息1

1.1.2 地理数据和地理信息2

1.1.3 地理信息的特征3

1.1.4 信息系统3

1.1.5 地理信息系统定义4

1.2 地理信息系统的构成6

1.2.1 GIS硬件系统7

1.2.2 GIS软件系统11

1.2.3 空间数据13

1.2.4 GIS管理、操作和应用人员13

1.2.5 应用模型14

1.3 地理信息系统的功能与类型15

1.3.1 地理信息系统的基本功能15

1.3.2 地理信息系统的类型17

1.4 地理信息系统与相关学科的关系19

1.5 地理信息系统的发展22

1.5.1 GIS发展简史22

1.5.2 GIS中“S”的发展25

1.5.3 GIS期刊30

1.6 主流GIS软件介绍31

1.6.1 国外主要商业化GIS软件31

1.6.2 国内主要商业化GIS软件36

1.6.3 开源GIS39

思考题42

第2章 GIS空间数据表达基础43

2.1 地理空间与地理坐标系43

2.1.1 地球椭球体44

2.1.2 地理坐标系的分类45

2.1.3 我国GIS常用坐标系49

2.1.4 高程系统51

2.2 地图投影52

2.2.1 地图投影的实质52

2.2.2 变形椭圆与地图投影变形53

2.2.3 地图投影参数56

2.2.4 地图投影类型57

2.3 常用地图投影62

2.3.1 高斯-克吕格投影62

2.3.2 通用横轴墨卡托投影（UTM）65

2.3.3 墨卡托投影65

2.3.4 Web墨卡托67

2.3.5 兰勃特投影68

2.3.6 阿伯斯投影69

2.4 GIS中坐标系与投影的应用71

2.4.1 GIS中地图投影标识71

2.4.2 ArcGIS中地图投影与坐标系73

思考题75

第3章 空间数据模型76

3.1 现实世界的抽象76

3.2 空间实体78

3.2.1 空间实体的概念78

3.2.2 空间实体的特征79

3.2.3 空间关系80

3.3 空间数据83

3.4 空间数据结构87

3.4.1 空间数据结构与空间数据模型87

3.4.2 矢量数据结构89

3.4.3 栅格数据结构92

3.4.4 表面模型101

3.4.5 矢量数据结构与栅格数据结构的比较106

3.5 面向对象的空间数据模型107

3.5.1 类与对象108

3.5.2 Geodatabase模型109

3.6 时空数据模型113

思考题117

第4章 空间数据的获取118

4.1 空间数据的内容与来源118

4.1.1 4D数据118

4.1.2 空间元数据119

4.1.3 空间数据来源124

4.2 全野外数据采集125

4.2.1 全野外数据采集特点125

4.2.2 作业过程126

4.2.3 GPS测量127

4.3 数字化设备采集129

4.3.1 手扶跟踪数字化129

4.3.2 扫描数字化131

4.3.3 摄影测量方法135

4.3.4 遥感方法136

4.4 空间数据格式转换与互操作138

4.4.1 空间数据格式转换的内容及要求138

4.4.2 空间数据格式转换的方式139

4.4.3 空间数据互操作140

4.5 空间数据获取技术发展142

4.5.1 三维激光扫描142

4.5.2 合成孔径雷达（SAR）146

4.5.3 从GPS到GNSS151

思考题154

第5章 空间数据处理与质量评价156

5.1 几何变换156

5.1.1 几何纠正156

5.1.2 均方根误差157

5.2 投影变换158

5.3 空间数据的编辑160

5.3.1 空间数据的错误检查方法160

5.3.2 几何数据的编辑161

5.3.3 空间数据拼接162

5.3.4 拓扑关系的建立与编辑164

5.3.5 栅格数据的重采样165

5.3.6 属性数据编辑166

5.4 空间数据结构转换166

5.4.1 矢量-栅格转换166

5.4.2 栅格-矢量转换171

5.5 空间数据压缩与综合175

5.5.1 矢量数据压缩175

5.5.2 栅格数据压缩178

5.6 空间数据质量181

5.6.1 空间数据质量的概念181

5.6.2 空间数据误差来源182

5.6.3 数据质量评价183

5.6.4 空间数据质量控制184

5.6.5 空间数据生产过程中的质量控制184

5.7 空间数据标准186

5.7.1 ISO／TC 211标准体系186

5.7.2 OGC标准体系188

5.7.3 我国国家地理信息标准体系190

思考题191

第6章 空间数据存储与管理192

6.1 空间数据管理192

6.1.1 矢量数据管理192

6.1.2 栅格数据管理196

6.1.3 地图切片与影像金字塔管理197

6.2 空间数据引擎199

6.2.1 空间数据引擎的概念199

6.2.2 空间数据引擎工作原理200

6.2.3 ArcSDE空间数据引擎202

6.3 空间数据索引203

6.3.1 实体范围索引204

6.3.2 格网索引205

6.3.3 四叉树索引207

6.3.4 其他索引210

6.4 空间数据库查询语言213

6.4.1 标准查询语言SQL213

6.4.2 SQL的扩展214

6.5 基础地理空间数据库建立216

6.5.1 基础地理空间数据库类型216

6.5.2 基础地理空间数据库建库流程217

6.5.3 基础地理空间数据库更新225

6.6 长事务与版本管理229

6.6.1 事务处理229

6.6.2 版本控制230

6.7 NoSQL数据库231

6.7.1 NoSQL定义和介绍231

6.7.2 常见NoSQL数据库233

思考题235

第7章 空间分析237

7.1 数字地形模型分析237

7.1.1 DTM与DEM237

7.1.2 DEM的类型239

7.1.3 DEM的特点241

7.1.4 DEM应用242

7.2 空间插值249

7.2.1 全局插值法249

7.2.2 局部插值法250

7.2.3 逐点插值法253

7.3 空间叠加分析254

7.3.1 叠加分析概述254

7.3.2 基于矢量的叠加分析255

7.3.3 基于栅格的叠加分析259

7.4 空间查询261

7.5 空间缓冲区分析263

7.5.1 缓冲区分析263

7.5.2 基于矢量的缓冲区分析264

7.5.3 基于栅格的缓冲区分析267

7.6 网络分析267

7.6.1 网络组成和属性268

7.6.2 网络的建立270

7.6.3 网络的应用270

7.7 探索性空间分析方法272

7.7.1 基本分析工具272

7.7.2 检验数据分布277

7.7.3 寻找数据离群值277

7.7.4 全局趋势分析279

7.7.5 空间自相关及方向变异279

思考题282

第8章 空间信息可视化283

8.1 空间信息可视化概述283

8.1.1 可视化的概念283

8.1.2 空间信息可视化的表现形式284

8.2 地图符号286

8.2.1 地图符号的分类286

8.2.2 地图符号视觉变量290

8.2.3 地图符号设计294

8.2.4 地图注记296

8.3 专题图的表达298

8.3.1 点状要素的表示方法298

8.3.2 线状要素的表示方法302

8.3.3 面状要素的表示方法303

8.3.4 表示方法的分类与选择309

8.4 地图设计与编制311

8.4.1 地图制作过程及方法311

8.4.2 地图设计的过程与内容313

8.5 虚拟现实315

8.5.1 虚拟现实的概念315

8.5.2 虚拟现实技术316

8.5.3 虚拟现实的应用318

思考题319

第9章 应用型GIS设计与开发320

9.1 GIS系统分析320

9.1.1 系统需求分析320

9.1.2 系统可行性研究322

9.1.3 系统分析报告322

9.2 GIS系统设计323

9.2.1 应用型GIS设计的原则323

9.2.2 应用型GIS的总体设计324

9.2.3 应用型GIS的详细设计329

9.3 GIS系统实施332

9.3.1 程序编制333

9.3.2 数据库建立333

9.3.3 用户培训333

9.3.4 系统测试334

9.4 GIS软件测试336

9.4.1 GIS软件的特点336

9.4.2 GIS软件测试步骤336

9.4.3 GIS软件测试误区337

9.4.4 GIS软件测试的策略及经验338

9.5 GIS系统维护338

9.5.1 系统评价339

9.5.2 系统维护340

思考题341

第10章 GIS应用342

10.1 GIS在公众服务中的应用342

10.2 GIS在城市建设中的应用345

10.3 GIS在国土资源管理中的应用348

10.4 GIS在其他行业中的应用352

思考题356

参考文献357