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第1章　绪论1

1.1　地理信息系统的基本概念1

1.1.1　数据与信息1

1.1.2　地理信息与地图2

1.1.3　信息系统与地理信息系统3

1.2　地理信息系统的特征和类型3

1.2.1　地理信息系统的特征3

1.2.2　地理信息系统的类型4

1.3　地理信息系统的组成5

1.3.1　计算机硬件系统5

1.3.2　计算机软件系统5

1.3.3　空间数据6

1.3.4　应用人员6

1.4　地理信息系统的基本功能7

1.4.1　数据采集与输入7

1.4.2　数据编辑与更新8

1.4.3　数据存储与管理8

1.4.4　空间查询与分析8

1.4.5　数据显示与输出8

1.5　地理信息系统的应用9

1.5.1　统计与量算9

1.5.2　规划与管理9

1.5.3　预测与监测9

1.5.4　辅助决策10

1.6　地理信息系统的研究内容10

1.6.1　研究内容10

1.6.2　相关学科11

1.7　地理信息系统发展概况12

1.7.1　国际发展状况12

1.7.2　国内发展状况14

第2章　空间数据模型与数据结构17

2.1　地理空间与空间抽象17

2.1.1　地理空间与空间实体17

2.1.2　空间认知与抽象过程18

2.2　空间数据概念模型19

2.2.1　对象模型19

2.2.2　场模型19

2.2.3　网络模型20

2.2.4　概念模型的选择21

2.3　空间数据与空间关系22

2.3.1　空间数据类型及其表示22

2.3.2　空间关系22

2.4　矢量数据模型25

2.4.1　实体数据结构26

2.4.2　拓扑数据结构26

2.5　栅格数据模型28

2.5.1　栅格单元确定29

2.5.2　栅格数据编码30

2.5.3　直接栅格编码31

2.5.4　压缩栅格编码31

2.6　矢量-栅格一体化数据模型35

2.6.1　栅格结构与矢量数据结构的比较35

2.6.2　矢量-栅格一体化数据模型36

2.7　镶嵌数据模型36

2.7.1　规则镶嵌数据模型37

2.7.2　不规则镶嵌数据模型37

2.8　三维数据模型38

2.9　网络数据模型39

2.10　面向对象数据模型39

第3章　空间数据获取42

3.1　空间数据数学基础42

3.1.1　地理空间参照系统42

3.1.2　地理坐标系统43

3.1.3　大地坐标系43

3.1.4　投影坐标系统44

3.1.5 MapGIS软件中基于大地坐标系标准图框的生成45

3.2　空间数据获取方式47

3.2.1　已有数据的获取与转换47

3.2.2　遥感数据获取48

3.2.3　外业测量数据获取49

3.2.4　全球定位系统数据获取49

3.2.5　数字摄影测量数据获取49

3.2.6　数字化仪矢量化50

3.2.7　扫描数字化51

3.3　屏幕矢量化52

3.4　属性数据获取54

3.4.1　属性数据的录入与编辑54

3.4.2　属性数据编码的原则55

3.4.3　属性数据编码的内容55

3.4.4　属性数据编码的方法55

第4章　空间数据处理57

4.1　空间数据处理的概念和意义57

4.2　常见的空间数据处理57

4.2.1　图形坐标变换57

4.2.2　地图投影变换59

4.2.3　图幅拼接60

4.2.4　图形数据编辑61

4.2.5　拓扑关系维护62

4.2.5　空间数据压缩63

4.3　仿射变换64

4.3.1　仿射变换原理64

4.3.2　仿射变换图像配准64

4.4　空间数据插值66

4.4.1　整体内插法67

4.4.2　局部内插法67

4.5　空间数据质量控制69

4.5.1　空间数据质量的相关概念69

4.5.2　空间数据质量评价71

4.5.3　空间数据的误差源及误差传播72

4.5.4　误差类型分析72

4.5.5　空间数据质量控制73

4.6　元数据74

4.6.1　元数据及其作用74

4.6.2　元数据实例75

第5章　空间数据组织与管理77

5.1　数据的层次与文件组织77

5.1.1　数据的层次单位77

5.1.2　数据间的逻辑关系77

5.1.3　常用数据文件78

5.2　空间数据库79

5.2.1　数据库的概念79

5.2.2　空间数据库80

5.2.3　数据库系统结构80

5.2.4　数据库管理系统82

5.3　空间数据管理设计82

5.3.1　空间数据的基本特征82

5.3.2　矢量数据管理83

5.3.3　栅格数据管理86

5.3.4　空间数据库引擎87

5.4　空间数据组织88

5.4.1　图幅数据组织88

5.4.2　空间数据图库管理89

5.4.3　属性数据组织90

5.5　空间索引90

5.5.1　对象范围索引91

5.5.2　格网索引91

5.5.3　四叉树空间索引92

5.5.4 R树和R＋树空间索引93

5.6　空间数据库查询语言94

5.6.1　标准查询语言94

5.6.2　扩展SQL处理空间数据95

第6章　空间分析基本方法97

6.1　空间数据查询与量算97

6.1.1　空间数据查询97

6.1.2　空间量算100

6.1.3　几何量算101

6.1.4　质心103

6.1.5　最大内切圆、最小外接圆和最小凸包103

6.2　缓冲区分析104

6.2.1　缓冲区概念和作用104

6.2.2　缓冲区建立104

6.2.3　缓冲区分析应用实例105

6.3　叠置分析106

6.3.1　视觉信息叠加106

6.3.2　矢量数据叠置分析106

6.3.3　栅格数据叠置分析109

6.4　网络分析109

6.4.1　网络概念和构成109

6.4.2　网络分析应用111

6.5　泰森多边形分析113

6.5.1　泰森多边形的概念和生成113

6.5.2　泰森多边形的特点113

6.5.3　泰森多边形分析的应用114

6.6　空间插值114

6.7　空间统计分类分析114

6.7.1　主成分分析115

6.7.2　层次分析法115

6.7.3　系统聚类分析116

6.7.4　判别分析116

第7章　栅格数据分析117

7.1　栅格数据分析方法117

7.1.1　数据分析环境117

7.1.2　局部运算117

7.1.3　邻域运算121

7.1.4　分带运算122

7.2　距离量测运算123

7.2.1　自然距离量测运算124

7.2.2　成本距离量测运算124

7.3　空间聚类与聚合125

7.3.1　空间聚类125

7.3.2　空间聚合125

7.4　网络分析126

第8章　数字地形模型及其应用128

8.1　数字高程模型概念128

8.1.1 DTM和DEM的概念128

8.1.2 DEM的表示法128

8.2 DEM的主要表示模型129

8.2.1　规则格网模型129

8.2.2　不规则三角网（TIN）模型130

8.2.3　等高线模型130

8.3 DEM的建立130

8.3.1 DEM数据采集方法130

8.3.2　数字摄影测量获取DEM131

8.3.3 DEM的空间插值方法132

8.4 DEM分析与应用133

8.4.1　基本地形因子计算134

8.4.2　谷脊特征分析136

8.4.3　地形剖面分析137

8.4.4　淹没损失估算137

8.4.5　地貌类型的自动划分137

8.4.6　从DEM数据自动形成地形轮廓线137

8.4.7　通视分析138

8.4.8　地形可视化139

第9章　空间建模与空间决策支持140

9.1　空间分析模型140

9.1.1　地学模型概述140

9.1.2　空间分析模型的特点140

9.1.3　空间分析建模141

9.1.4　空间分析的步骤141

9.2　空间建模实例142

9.2.1　二值模型143

9.2.2　指数模型145

9.2.3　回归模型148

9.2.4　过程模型148

9.3　空间决策支持149

9.3.1　决策的概念150

9.3.2　决策支持系统的概念和特点150

9.3.3　决策支持系统的构成151

9.3.4　空间决策支持的一般过程152

9.4　专家系统153

9.4.1　专家系统的基本组成153

9.4.2　专家系统的知识表示与推理153

9.4.3　人工智能与专家系统155

第10章　地理信息系统产品输出及可视化156

10.1　地理信息输出方式156

10.1.1　地理信息的输出设备156

10.1.2　屏幕显示156

10.1.3　打印输出157

10.2　地理信息系统产品的类型157

10.2.1　地图158

10.2.2　影像地图158

10.2.3　统计图表158

10.3　空间数据可视化159

10.3.1　空间数据专题渲染160

10.3.2　等值线、分层设色与地形晕渲显示161

10.3.3　剖面图显示161

10.3.4　立体透视图显示161

10.3.5　空间信息的三维表达（三维景观与虚拟现实）161

第11章　地理信息系统工程164

11.1　地理信息系统工程的概念164

11.2　应用型地理信息系统生产步骤与方法164

11.3　需求分析165

11.4　系统设计166

11.5　数据工程设计168

11.5.1　数据管理设计168

11.5.2　数据结构设计169

11.6　系统开发与实施169

11.6.1　编码170

11.6.2　测试170

11.7　系统维护171

第12章　空间信息基础设施与标准化173

12.1　地理信息系统的标准化173

12.1.1 GIS标准化概述173

12.1.2 GIS标准化的内容173

12.1.3　元数据标准174

12.1.4 ISO/TC211地理信息标准简介174

12.1.5　开放式GIS协会（OGC）简介177

12.2　国家信息基础设施与国家空间数据基础设施178

12.2.1　国家信息基础设施178

12.2.2　空间数据基础设施178

12.3　数字地球框架179

12.3.1　数字地球的基本概念179

12.3.2　数字地球的核心技术180

12.3.3　数字地球的应用182

12.4　空间信息网格184

12.4.1　网格的发展历史与现状185

12.4.2　网格的概念及特点186

12.4.3　空间信息网格功能及体系结构187

12.4.4　研究重点与关键技术188

12.4.5　应用前景189

附录1 GIS相关网站190

1.1　国家政府科研部门相关空间信息网站190

1.2 GIS民间组织与资源网站190

1.3 GIS专业公司网站190

1.4　中国电子地图网站191

1.5 GIS论坛191

1.6 GIS博客空间191

参考文献192