地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)（第二版）

目錄
叢書序
第二版序
第二版前言
第一版序
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 地理信息系統(tǒng)的起因與發(fā)展 1
1.1.1 國際上GIS 的起因與發(fā)展 1
1.1.2 我國GIS 的發(fā)展概況 3
1.2 地理信息系統(tǒng)的概念內(nèi)涵及演進 5
1.2.1 信息和地理信息 5
1.2.2 信息系統(tǒng) 7
1.2.3 地理信息系統(tǒng)的概念及演進 7
1.3 GIS 的特點 9
1.3.1 GIS 的基本特點 9
1.3.2 GIS 與相關(guān)系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系 9
1.4 GIS 與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系 11
1.5 當(dāng)代GIS 的發(fā)展 12
1.5.1 組件GIS 12
1.5.2 互聯(lián)網(wǎng)GIS 13
1.5.3 多維動態(tài)GIS 13
1.5.4 移動GIS 14
1.5.5 實時GIS 15
1.5.6 地理信息網(wǎng)絡(luò)共享與互操作 16
1.5.7 地理空間信息公共服務(wù) 16
思考題 17
第2章 地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成 18
2.1 地理信息系統(tǒng)的組成要素 18
2.2 地理信息系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 19
2.2.1 硬件配置 19
2.2.2 計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 21
2.2.3 存儲設(shè)備 26
2.2.4 輸入設(shè)備 27
2.2.5 輸出設(shè)備 30
2.3 地理信息系統(tǒng)的軟件構(gòu)成 31
2.3.1 GIS 程序集的軟件層次 31
2.3.2 GIS 基礎(chǔ)軟件的五大子系統(tǒng) 32
2.4 地理信息系統(tǒng)的主要功能 36
思考題 37
第3章 地理空間數(shù)據(jù)獲取 38
3.1 概述 38
3.1.1 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容 38
3.1.2 空間數(shù)據(jù)的基本特征 39
3.1.3 空間數(shù)據(jù)測量的尺度與精度 40
3.1.4 數(shù)據(jù)來源 40
3.2 野外數(shù)據(jù)采集 41
3.2.1 傳統(tǒng)外業(yè)數(shù)據(jù)采集 41
3.2.2 全站儀數(shù)據(jù)采集 42
3.2.3 GNSS 數(shù)據(jù)采集 42
3.3 地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)采集 46
3.3.1 地圖數(shù)字化原理 46
3.3.2 手扶跟蹤數(shù)字化 47
3.3.3 掃描數(shù)字化 47
3.3.4 數(shù)字化編輯處理 48
3.4 攝影測量數(shù)據(jù)采集 49
3.4.1 基本原理 50
3.4.2 解析攝影測量 51
3.4.3 數(shù)字?jǐn)z影測量 52
3.5 遙感圖像處理數(shù)據(jù)采集 52
3.5.1 遙感技術(shù) 52
3.5.2 遙感數(shù)據(jù)及其特征 53
3.5.3 遙感圖像處理系統(tǒng) 56
3.5.4 數(shù)字影像地圖數(shù)字化 58
3.5.5 遙感與GIS 的結(jié)合 59
3.6 點云數(shù)據(jù)采集 61
3.7 屬性數(shù)據(jù)獲取 64
3.8 眾源地理數(shù)據(jù)獲取 65
3.9 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量 66
3.9.1 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念 66
3.9.2 空間數(shù)據(jù)誤差來源及其類型 68
3.9.3 幾何誤差及其描述 69
3.9.4 屬性誤差及其描述 72
3.10 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù) 73
3.10.1 元數(shù)據(jù)的概念與類型 73
3.10.2 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)描述 75
3.10.3 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)問題 78
3.10.4 空間元數(shù)據(jù)的作用 80
思考題 81
第4章 地理空間數(shù)據(jù)表達 82
4.1 地理空間與地理系統(tǒng) 82
4.1.1 地理空間 82
4.1.2 地理系統(tǒng) 82
4.2 地理參考系統(tǒng) 84
4.2.1 地球形狀和大小 84
4.2.2 參考橢球體 85
4.2.3 地理坐標(biāo)系 87
4.3 地圖投影 88
4.3.1 地圖投影的概念 88
4.3.2 地圖投影變形 88
4.3.3 地圖投影的類型 90
4.3.4 我國常用的地圖投影 90
4.3.5 地形圖的分幅與編號 95
4.3.6 我國常用坐標(biāo)系統(tǒng)及高程系統(tǒng) 96
4.4 地理空間對象及其表達方法 98
4.4.1 地理實體與地理現(xiàn)象 98
4.4.2 地理實體的類型 98
4.4.3 地理空間對象的表示方法 99
4.4.4 空間對象關(guān)系 105
4.4.5 矢量數(shù)據(jù)表達 113
4.4.6 柵格數(shù)據(jù)表達 120
4.5 規(guī)則鑲嵌結(jié)構(gòu) 125
4.6 四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 126
4.7 不規(guī)則鑲嵌結(jié)構(gòu) 139
思考題 142
第5章 地理空間數(shù)據(jù)處理 143
5.1 空間數(shù)據(jù)處理基本算法 143
5.1.1 點狀數(shù)據(jù)處理基本算法 143
5.1.2 線狀目標(biāo)基本操作算法 144
5.1.3 多邊形目標(biāo)基本操作算法 157
5.2 幾何變換 162
5.2.1 相似變換 162
5.2.2 仿射變換 163
5.2.3 投影變換 164
5.3 空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 165
5.3.1 外部交換文件方式 166
5.3.2 空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)方式 166
5.3.3 空間數(shù)據(jù)互操作方式 167
5.3.4 Web 服務(wù)方式 167
5.4 矢量柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 168
5.4.1 矢量-柵格轉(zhuǎn)換 168
5.4.2 柵格-矢量轉(zhuǎn)換 171
5.5 拓撲關(guān)系的自動建立 173
5.5.1 歐拉定理 173
5.5.2 點-線拓撲關(guān)系的建立 174
5.5.3 多邊形拓撲關(guān)系的自動建立 175
5.6 矢量數(shù)據(jù)錯誤與編輯 176
5.6.1 矢量數(shù)據(jù)錯誤類型 177
5.6.2 幾何數(shù)據(jù)的編輯方法 178
5.7 圖幅拼接與接邊 181
5.7.1 幾何接邊 181
5.7.2 邏輯接邊 182
思考題 182
第6章 地理空間數(shù)據(jù)管理 183
6.1 數(shù)據(jù)管理概述 183
6.1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫文件 183
6.1.2 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 188
6.1.3 數(shù)據(jù)庫模型 192
6.2 空間數(shù)據(jù)組織 200
6.2.1 圖幅內(nèi)空間數(shù)據(jù)的組織 200
6.2.2 圖庫管理 201
6.2.3 數(shù)據(jù)庫組織方式 202
6.3 空間數(shù)據(jù)索引 205
6.3.1 對象范圍索引 206
6.3.2 空間格網(wǎng)索引 206
6.3.3 二叉樹空間索引 208
6.3.4 四叉樹空間索引 210
6.3.5 R 樹與R+樹空間索引 211
6.4 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 212
6.4.1 文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng) 212
6.4.2 全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 213
6.4.3 對象-關(guān)系空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 214
6.4.4 面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 217
6.5 空間數(shù)據(jù)查詢 217
6.5.1 空間查詢及定義 217
6.5.2 空間查詢語言及方法 221
6.6 新型空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 223
6.6.1 NoSQL 數(shù)據(jù)庫概述 223
6.6.2 基于NoSQL 數(shù)據(jù)庫的空間擴展 224
思考題 226
第7章 空間數(shù)據(jù)分析 228
7.1 矢量數(shù)據(jù)空間分析 228
7.1.1 疊置分析 228
7.1.2 緩沖區(qū)分析 232
7.1.3 網(wǎng)絡(luò)分析 233
7.2 柵格數(shù)據(jù)空間分析 239
7.2.1 柵格數(shù)據(jù)聚類聚合分析 239
7.2.2 柵格數(shù)據(jù)的疊置分析 241
7.2.3 柵格數(shù)據(jù)追蹤分析 243
7.3 三維數(shù)據(jù)空間分析 244
7.3.1 趨勢面分析 244
7.3.2 表面積計算 247
7.3.3 體積計算 249
7.3.4 坡度計算 250
7.3.5 坡向計算 251
7.3.6 剖面計算 254
7.3.7 可視性分析 255
7.4 空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 259
7.4.1 多元統(tǒng)計分析 259
7.4.2 空間點模式分析 262
7.4.3 空間自相關(guān)分析 268
7.4.4 地學(xué)統(tǒng)計分析 273
思考題 274
第8章 地圖制圖與空間數(shù)據(jù)可視化 275
8.1 地圖制圖 275
8.1.1 地圖的組成和布局 275
8.1.2 地圖符號 277
8.1.3 地圖注記 285
8.1.4 普通地圖與專題地圖制圖 286
8.1.5 地圖設(shè)計 292
8.1.6 地圖排版 293
8.1.7 地圖輸出 295
8.2 地理空間數(shù)據(jù)可視化 296
8.3 地形數(shù)據(jù)可視化 297
8.3.1 等值線法 297
8.3.2 垂直剖面線法 306
8.3.3 地貌暈渲法 306
8.3.4 分層設(shè)色法 307
8.3.5 透視圖法 307
思考題 311
第9章 地理信息工程設(shè)計與開發(fā) 312
9.1 GIS 工程的特點 312
9.2 GIS 工程設(shè)計方法 313
9.3 GIS 工程開發(fā)模型 314
9.4 GIS 工程設(shè)計開發(fā)過程 318
9.4.1 系統(tǒng)分析 318
9.4.2 系統(tǒng)設(shè)計 321
9.4.3 系統(tǒng)實施 324
9.4.4 系統(tǒng)測試 324
9.4.5 系統(tǒng)運行 325
9.4.6 系統(tǒng)維護與評價 325
9.5 GIS 工程設(shè)計開發(fā)方法 325
9.5.1 獨立式GIS 工程開發(fā) 326
9.5.2 GIS 二次開發(fā) 327
思考題 328
主要參考文獻 329