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第1章 绪论1

1.1 GIS中的基本概念1

1.1.1地理信息1

1.1.2地理信息系统3

1.1.3 GIS中“S”含义的演变6

1.1.4地理信息系统的研究内容8

1.2 GIS的基本构成8

1.2.1系统硬件9

1.2.2系统软件11

1.2.3空间数据12

1.2.4应用人员12

1.2.5应用模型12

1.3 GIS的功能与类型14

1.3.1 GIS的基本功能14

1.3.2 GIS的类型15

1.4 GIS的应用18

1.4.1管理领域18

1.4.2百姓生活19

1.5 GIS产业19

1.5.1 GIS软件开发与销售20

1.5.2 GIS数据20

1.5.3 GIS教育、研究与出版21

1.5.4 GIS服务21

1.6 GIS与相关学科的关系22

1.6.1相关学科22

1.6.2 GIS与CAD、MIS的异同23

1.7 GIS的发展史25

1.7.1国外GIS发展史26

1.7.2国内GIS发展史26

1.7.3 GIS技术发展趋势29

复习思考题31

学期作业31

第2章 地理空间坐标基础32

2.1地球空间参考32

2.1.1自然球体和自然表面32

2.1.2大地球体和大地水准面33

2.1.3旋转椭球体和地球椭球面33

2.2空间参照系统34

2.2.1球面坐标系34

2.2.2平面坐标系38

2.2.3高程坐标系39

2.3地图投影41

2.3.1地图投影的概念41

2.3.2地图投影的分类43

2.3.3常用的地图投影49

2.4空间坐标变换54

2.4.1几何纠正54

2.4.2投影变换56

2.5空间尺度57

2.5.1观测尺度58

2.5.2比例尺58

2.5.3地图比例尺与空间尺度的关系与意义61

2.6地形图的分幅与编号62

2.6.1地形图的分幅62

2.6.2地形图的编号63

复习思考题65

第3章 空间数据结构66

3.1空间数据表达66

3.1.1空间实体特征66

3.1.2离散对象和连续场68

3.1.3矢量和栅格数据69

3.1.4空间拓扑关系71

3.2空间数据模型73

3.2.1空间数据模型的概念73

3.2.2常用空间数据模型75

3.3矢量数据结构78

3.3.1矢量数据结构的概念78

3.3.2实体数据结构79

3.3.3拓扑数据结构80

3.4栅格数据结构81

3.4.1栅格数据结构的概念81

3.4.2栅格数据结构的压缩编码84

3.5矢栅一体化数据结构89

3.5.1矢量数据结构与栅格数据结构的比较89

3.5.2矢栅一体化的概念90

3.5.3矢栅一体化结构设计91

3.6曲面数据结构91

3.6.1 Voronoi数据结构91

3.6.2 TIN数据结构94

3.6.3 Grid数据结构95

3.6.4等高线96

3.7三维数据结构97

3.7.1八叉树数据结构98

3.7.2三维边界表示法100

复习思考题102

第4章 空间数据采集与处理104

4.1空间数据采集104

4.1.1空间数据源分类105

4.1.2空间数据采集流程107

4.1.3空间数据采集方法108

4.1.4属性数据采集113

4.2空间数据编辑113

4.2.1矢量数据编辑114

4.2.2属性数据编辑116

4.2.3栅格数据编辑116

4.3空间数据监理117

4.3.1数据质量评价的主要内容117

4.3.2数据质量控制的主要方法117

4.3.3数据生产各阶段的质量控制118

4.3.4空间数据拓扑检查120

4.4空间数据格式转换122

4.4.1空间数据格式转换的方法122

4.4.2常见数据的格式转换125

4.5空间数据结构转换126

4.5.1矢量数据向栅格数据转换127

4.5.2栅格数据向矢量数据转换133

4.6空间数据的压缩与重分类136

4.6.1空间数据压缩137

4.6.2空间数据重分类140

4.7空间数据内插141

4.7.1整体内插方法141

4.7.2局部分块内插142

4.7.3逐点内插146

4.8空间数据拼接148

4.8.1空间数据接边149

4.8.2要素合并149

复习思考题150

第5章 空间数据管理151

5.1空间数据库概述151

5.1.1 DBMS基础151

5.1.2空间数据库153

5.2空间数据库设计154

5.2.1概念设计154

5.2.2逻辑设计155

5.2.3物理设计156

5.3空间数据库管理156

5.3.1矢量数据管理157

5.3.2栅格数据管理162

5.4地图切片与影像金字塔管理163

5.4.1地图切片与影像金字塔结构164

5.4.2地图切片与影像金字塔组织164

5.4.3地图切片与影像金字塔应用165

5.5空间数据库引擎166

5.5.1 Oracle Spatial地理扩展166

5.5.2 ArcSDE数据库引擎168

5.5.3 SpatialWare数据库引擎169

5.6空间数据的组织与管理170

5.6.1空间数据分类与编码170

5.6.2空间数据组织173

5.6.3属性数据组织175

5.7数据入库与更新175

5.7.1数据入库175

5.7.2数据库更新176

5.7.3数据库整合179

5.7.4数据库事务处理与版本控制180

5.8空间索引182

5.8.1实体范围索引183

5.8.2格网索引183

5.8.3四叉树索引184

5.8.4其他空间索引机制185

5.9元数据188

5.9.1元数据的含义188

5.9.2元数据的内容189

5.9.3元数据的标准189

5.9.4空间数据元数据的应用190

5.9.5空间数据元数据示例191

复习思考题193

第6章 GIS空间分析194

6.1数字高程模型194

6.1.1数字高程模型的概念194

6.1.2 DEM数据采集方法196

6.1.3 DEM空间内插方法196

6.1.4地学分析与应用197

6.1.5 DEM水文分析202

6.2空间关系与空间量算205

6.2.1空间关系的类型205

6.2.2空间量算206

6.3空间查询分析208

6.3.1空间数据库查询语言208

6.3.2空间数据的查询209

6.4缓冲区分析211

6.4.1缓冲区分析的概念211

6.4.2缓冲区的生成212

6.4.3缓冲区分析举例213

6.5叠加分析214

6.5.1点与多边形叠加214

6.5.2线与多边形叠加215

6.5.3多边形叠加215

6.5.4栅格GIS叠加分析216

6.6网络分析218

6.6.1网络分析的基本概念218

6.6.2图论的基本知识219

6.6.3网络分析的主要功能222

6.6.4最短路径算法223

6.7地理信息系统建模226

6.7.1地理信息系统建模概述227

6.7.2常见地理信息系统模型228

复习思考题231

第7章 GIS可视化233

7.1 GIS可视化产品类型233

7.1.1数字地图233

7.1.2动态地图235

7.1.3虚拟现实系统235

7.2地图符号与专题图设计236

7.2.1地图符号设计236

7.2.2专题图设计244

7.3虚拟现实技术247

7.3.1虚拟现实的概念及特征247

7.3.2虚拟现实的关键技术248

7.3.3虚拟地理环境249

复习思考题252

第8章 GIS设计与开发253

8.1 GIS设计方法253

8.1.1结构化设计方法253

8.1.2原型化设计方法254

8.1.3面向对象设计方法255

8.2 GIS设计的主要内容256

8.2.1系统分析256

8.2.2系统设计260

8.2.3系统实施263

8.2.4系统运行与维护266

8.3 GIS主流平台267

8.3.1国内GIS平台267

8.3.2国外GIS平台271

8.4 GIS开发模式273

8.4.1应用型GIS开发模式273

8.4.2常用的GIS组件275

8.5 GIS标准化277

8.5.1 GIS标准化定义277

8.5.2 GIS标准化组织及工作内容277

8.5.3 GIS标准化的作用283

复习思考题284

第9章 GIS应用285

9.1 GIS在土地管理中的应用285

9.2 GIS在城市规划中的应用292

9.3 GIS在交通领域中的应用296

9.4 GIS在城市应急管理中的应用299

9.5基于位置服务的移动GIS应用300

复习思考题304

附录 GIS常用缩写词305

参考文献307