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第1章 绪论1

1.1 GIS基本概念1

1.1.1 信息与数据1

1.1.2 空间数据与地图2

1.1.3 地理信息与地学信息2

1.1.4 信息系统和GIS3

1.2 GIS的发展过程4

1.2.1 GIS在国外的发展4

1.2.2 GIS在我国的发展5

1.3 地球信息科学与GIS6

1.3.1 地球信息科学6

1.3.2 GIS软件7

1.3.3 GIS类型7

1.4 GIS与其他相关学科间的关系9

1.4.1 GIS与地图学9

1.4.2 GIS与一般事务数据库10

1.4.3 GIS与计算机地图制图10

1.4.4 GIS与计算机辅助设计（CAD）10

1.4.5 GIS与测绘学11

1.4.6 GIS与地理学11

1.5 GIS组成12

1.5.1 计算机硬件系统12

1.5.2 计算机软件系统14

1.5.3 地理空间数据16

1.5.4 应用分析模型17

1.5.5 系统开发、管理和使用人员17

1.6 GIS功能和应用17

1.6.1 地理信息系统功能17

1.6.2 地理信息系统应用19

习题123

第2章 空间数据结构24

2.1 空间认知模型24

2.1.1 现实世界的认知过程24

2.1.2 空间认知三层模型25

2.2 空间实体模型26

2.2.1 面向对象实体模型26

2.2.2 MapGIS空间实体模型27

2.3 栅格数据结构43

2.3.1 栅格数据的基本概念43

2.3.2 栅格数据层的概念44

2.3.3 栅格数据结构的表示45

2.3.4 栅格数据的组织方法46

2.3.5 栅格数据取值方法46

2.3.6 栅格数据存储的压缩编码47

2.4 矢量数据结构52

2.4.1 实体式数据结构52

2.4.2 拓扑数据结构54

2.5 矢量与栅格数据结构的比较和选择57

2.5.1 矢量与栅格数据结构的比较58

2.5.2 矢量、栅格一体化数据结构58

2.5.3 矢量和栅格数据结构的选择59

2.6 三维空间数据模型及结构59

2.6.1 三维矢量模型及结构59

2.6.2 三维体元模型及结构61

2.6.3 三维混合数据模型及结构65

习题267

第3章 GIS的地理数学基础68

3.1 几何空间68

3.1.1 距离空间（度量空间）68

3.1.2 欧氏空间69

3.1.3 基于集合的几何空间72

3.1.4 拓扑空间76

3.2 地球椭球体与大地控制78

3.2.1 地球椭球体78

3.2.2 大地控制79

3.3 地图投影82

3.3.1 地图投影的概念82

3.3.2 地图投影的变形83

3.3.3 地图投影的分类84

3.3.4 GIS中的地图投影86

3.4 空间坐标转换92

3.4.1 坐标系转换92

3.4.2 投影转换93

习题397

第4章 GIS数据输入98

4.1 GIS数据来源98

4.2 数据规范化和标准化100

4.3 数据输入101

4.3.1 野外数据采集101

4.3.2 地图数字化103

4.3.3 数字摄影测量105

4.3.4 遥感影像处理106

4.3.5 现有数据转换107

4.4 数据质量107

4.4.1 数据质量问题107

4.4.2 误差来源110

习题4110

第5章 GIS数据处理111

5.1 数据编辑111

5.1.1 窗口操作111

5.1.2 图形数据编辑114

5.1.3 属性数据编辑117

5.2 拓扑关系的建立118

5.3 空间数据的误差分析和校正120

5.3.1 空间数据的误差分析120

5.3.2 空间数据的误差校正122

5.4 空间数据的压缩与光滑123

5.4.1 数据压缩124

5.4.2 曲线光滑（曲线拟合）125

5.5 图形变换125

5.5.1 几何变换125

5.5.2 投影变换128

5.6 图幅拼接处理129

5.7 栅格数据与矢量数据的互相转换131

5.7.1 矢量数据转换成栅格数据131

5.7.2 栅格数据转换成矢量数据133

习题5134

第6章 空间数据管理135

6.1 概述135

6.1.1 空间数据管理方式135

6.1.2 数据库管理系统136

6.1.3 空间数据库系统136

6.2 空间数据模型137

6.2.1 传统数据模型137

6.2.2 面向对象模型139

6.3 空间数据组织143

6.3.1 地图数据的基本组成143

6.3.2 图形数据模型144

6.3.3 专题属性数据模型145

6.3.4 图形数据与专题属性数据的连接145

6.3.5 地理实体信息框架146

6.4 空间索引和空间查询147

6.4.1 空间索引147

6.4.2 空间查询152

6.4.3 空间查询处理155

6.4.4 查询优化157

6.5 空间数据引擎158

6.5.1 空间数据引擎的概念158

6.5.2 空间数据引擎工作原理159

6.5.3 空间数据引擎实例160

6.6 元数据162

6.6.1 元数据的定义及其作用162

6.6.2 元数据的分类163

6.6.3 元数据的内容164

6.7 空间数据库设计166

6.7.1 空间数据库概念结构设计166

6.7.2 空间数据库逻辑结构设计169

6.7.3 空间数据库物理结构设计175

6.8 空间数据管理技术新发展176

6.8.1 空间数据仓库176

6.8.2 数据中心178

6.8.3 NoSQL非关系数据库181

习题6184

第7章 空间分析185

7.1 空间分析的内容与步骤185

7.2 空间度量算法187

7.2.1 长度量算187

7.2.2 角度量算191

7.2.3 任意多边形面积量算192

7.2.4 分布中心的计算192

7.3 数据检索及表格分析193

7.3.1 属性统计分析193

7.3.2 布尔逻辑查询194

7.3.3 空间数据库查询语言194

7.3.4 重分类、边界消除与合并195

7.4 叠置分析195

7.4.1 栅格系统的叠加分析196

7.4.2 矢量系统的叠加分析（拓扑叠加）199

7.5 缓冲分析203

7.5.1 缓冲分析的概念203

7.5.2 建立缓冲区的算法204

7.6 网络分析204

7.6.1 网络数据模型——几个基本概念204

7.6.2 常规的网络分析功能205

7.7 地理信息系统的数学模型210

7.7.1 建立数学模型的一般过程210

7.7.2 数理统计分析模型211

7.7.3 回归分析模型214

7.7.4 线性规划模型218

7.8 空间自相关分析220

7.9 空间聚类分析222

7.9.1 划分空间聚类方法223

7.9.2 层次空间聚类方法223

7.9.3 基于密度的空间聚类方法223

7.9.4 基于网格的空间聚类方法224

习题7224

第8章 数字高程模型226

8.1 概述226

8.1.1 数字高程模型的概念226

8.1.2 数字高程模型的特点226

8.2 DEM数据分布特征227

8.2.1 格网状数据227

8.2.2 离散数据227

8.3 DEM的表示方法227

8.3.1 数学方法228

8.3.2 图形方法228

8.3.3 DEM三维表达方法232

8.4 TIN的生成方法233

8.4.1 人工方法233

8.4.2 程序自动建立方法233

8.5 Grid的生成236

8.5.1 网格化插值计算236

8.5.2 网格尺寸的确定237

8.5.3 空间插值方法238

8.5.4 几种典型数据网格化插值方法选择243

8.6 DEM的数据源和采样方法243

8.7 DEM的应用244

8.7.1 DEM的主要用途244

8.7.2 DEM的应用244

8.8 DEM分析的误差与精度250

8.8.1 DEM的误差研究概况250

8.8.2 DEM的误差来源250

8.8.3 DEM的误差分析251

8.8.4 DEM的误差评价模型252

习题8253

第9章 网络GIS254

9.1 概述254

9.1.1 网络GIS概念254

9.1.2 网络GIS体系结构255

9.1.3 网络GIS内容体系257

9.2 分布式网络GIS257

9.2.1 分布式网络GIS概念258

9.2.2 分布式主要技术259

9.3 WebGIS260

9.3.1 WebGIS的概念260

9.3.2 WebGIS分类与特点261

9.3.3 WebGIS技术框架263

9.3.4 WebGIS实现技术266

9.4 网络GIS发展趋势270

9.4.1 处理海量数据的功能271

9.4.2 空间分析功能271

9.4.3 网络三维可视化271

9.5 MapGIS IGSS简介271

习题9273

第10章 三维GIS274

10.1 概述274

10.2 三维GIS数据管理275

10.2.1 三维空间数据模型275

10.2.2 三维空间数据组织276

10.2.3 三维空间数据管理278

10.3 三维GIS模型构建279

10.3.1 基于二维GIS数据的三维建模279

10.3.2 基于遥感影像的三维建模279

10.3.3 基于激光扫描系统的三维建模280

10.3.4 基于CAD模型的三维建模280

10.4 三维GIS可视化281

10.4.1 三维空间数据可视化的基本流程281

10.4.2 三维场景管理与可视化策略281

10.4.3 基于体索地理数据的可视化282

10.4.4 虚拟现实展示技术284

10.5 三维GIS空间分析285

10.5.1 数字地形分析285

10.5.2 三维交互分析286

10.5.3 数学量算287

10.5.4 基于Web的三维分析287

10.6 三维GIS平台应用及发展趋势288

10.6.1 应用现状288

10.6.2 发展趋势291

10.7 MapGIS三维开发平台简介293

习题10295

第11章 空间数据挖掘与空间决策支持系统296

11.1 空间数据挖掘296

11.1.1 概述296

11.1.2 空间数据挖掘的方法与过程298

11.1.3 空间数据挖掘的应用301

11.2 空间决策支持系统302

11.2.1 空间决策支持系统的概念302

11.2.2 空间决策支持系统的结构304

11.2.3 空间决策支持系统的功能与应用305

11.3 智能GIS306

11.3.1 智能GIS概述306

11.3.2 智能GIS关键技术307

习题11309

第12章 GIS的输出与地图可视化310

12.1 GIS的输出310

12.1.1 输出方式310

12.1.2 GIS的图形输出设备310

12.2 地图符号311

12.2.1 地图符号的实质311

12.2.2 地图符号的分类312

12.2.3 地图符号的设计要求313

12.3 专题信息表达314

12.3.1 专题地图的基本概念314

12.3.2 专题地图的表示方法315

12.3.3 专题地图的设计320

12.4 电子地图324

12.4.1 电子地图的定义324

12.4.2 电子地图的种类324

12.4.3 电子地图的特点324

12.4.4 电子地图的设计325

12.5 空间信息可视化326

12.5.1 地图可视化326

12.5.2 多媒体地学信息可视化326

12.5.3 三维仿真地图可视化326

12.5.4 虚拟环境327

12.6 计算机地图出版系统328

12.6.1 计算机出版系统的过程与工艺流程328

12.6.2 计算机出版系统的优越性329

习题12329

第13章 GIS发展趋势330

13.1 互操作GIS330

13.1.1 传统GIS在数据标准化上的缺陷和面临的新课题330

13.1.2 GIS互操作的概念332

13.1.3 开放式地理信息系统（OGIS）及其特点333

13.1.4 OGIS的组成部分334

13.1.5 OGIS的实现技术335

13.2 集成化GIS336

13.2.1 GPS、RS与GIS的集成337

13.2.2 GIS多源空间数据集成339

13.2.3 GIS与应用模型集成342

13.2.4 GIS与专家系统的集成343

13.2.5 GIS应用平台集成344

13.2.6 GIS与多媒体技术集成346

13.3 移动GIS346

13.3.1 移动GIS概述346

13.3.2 移动GIS的关键技术348

13.3.3 移动GIS的应用349

13.4 网格GIS349

13.4.1 网格GIS概述349

13.4.2 网格GIS体系结构350

13.4.3 网格GIS实现技术351

13.5 云GIS353

13.5.1 云GIS概述353

13.5.2 云GIS的应用模式354

13.6 物联网GIS355

习题13356

参考文献357