153****8620 更新日期：2023-03-16 10:06:19第 1 章 概 论 .......................................................................................................................................7
1.1 GIS 基本概念..............................................................................................................................7
1.1.1 信息与地理信息..............................................................................................................7
1.1.2 信息系统..........................................................................................................................8
1.1.3 地理信息系统..................................................................................................................9
1.1.4 地理信息系统外延........................................................................................................10
1.2 GIS 组成....................................................................................................................................12
1.2.1 硬件系统........................................................................................................................12
1.2.2 软件系统........................................................................................................................13
1.2.3 空间数据........................................................................................................................14
1.2.4 地学模型........................................................................................................................15
1.2.5 人员 ...............................................................................................................................16
1.3 GIS 功能....................................................................................................................................17
1.3.1 基本功能需求................................................................................................................17
1.3.2 GIS 的基本功能.............................................................................................................17
1.3.3 GIS 应用功能.................................................................................................................20
1.4 GIS 与其他学科的关系............................................................................................................20
1.4.1 与相关学科关系............................................................................................................20
1.4.2 与其他信息系统区别与联系........................................................................................22
1.5 GIS 应用范畴............................................................................................................................23
1.6 地理信息系统发展历程............................................................................................................24
专业术语 .................................................................................................................................28
复习思考题 .............................................................................................................................28
第 2 章 地理空间数学基础....................................................................................................................29
2.1 地球空间参考...........................................................................................................................29
2.1.1 地球形状与地球椭球....................................................................................................29
2.1.2 坐标系统........................................................................................................................31
2.1.3 高程基准........................................................................................................................35
2.2 空间数据投影...........................................................................................................................37
2.2.1 地图投影的基本问题....................................................................................................37
2.2.2 地图投影的分类............................................................................................................39
2.2.3 常用地图投影概述........................................................................................................41
2.2.4 地图投影的选择............................................................................................................43
2.3 空间坐标转换...........................................................................................................................43
2.3.1 空间坐标转换基本概念................................................................................................43
2.3.2 空间直角坐标的转换....................................................................................................44
2.3.3 投影解析转换................................................................................................................44
2.3.4 数值拟合转换................................................................................................................45
2.4 空间尺度 ..................................................................................................................................46
2.4.1 观测尺度........................................................................................................................46
2.4.2 比例尺............................................................................................................................47
2.4.3 分辨率............................................................................................................................47
2.4.4 操作尺度........................................................................................................................48
2.5 地理格网...................................................................................................................................49
2.5.1 地理格网标准................................................................................................................49
2.5.2 区域划分标准................................................................................................................50
2.5.3 国家基本比例尺地形图标准........................................................................................52
专业术语..................................................................................................................................54
复习思考题..............................................................................................................................54
第 3 章 空间数据模型............................................................................................................................54
3.1 地理空间与空间抽象................................................................................................................55
3.1.1 地理空间与空间实体....................................................................................................55
3.1.2 空间认知和抽象............................................................................................................55
3.2 空间数据概念模型...................................................................................................................57
3.2.1 对象模型........................................................................................................................58
3.2.2 场模型............................................................................................................................58
3.2.3 网络模型........................................................................................................................59
3.2.4 时空模型........................................................................................................................60
3.2.5 多维数据模型................................................................................................................62
3.2.6 概念模型的选择............................................................................................................62
3.3 空间数据逻辑模型...................................................................................................................63
3.3.1 逻辑数据模型的设计....................................................................................................64
3.3.2 逻辑数据模型的表示....................................................................................................66
3.3.3 物理数据模型................................................................................................................68
3.4 空间数据与空间关系...............................................................................................................69
3.4.1 空间数据类型及其表示................................................................................................69
3.4.2 空间关系........................................................................................................................73
专业术语..................................................................................................................................76
复习思考题..............................................................................................................................76
第 4 章 空间数据结构............................................................................................................................78
4.1 矢量数据结构............................................................................................................................78
4.1.1 实体数据结构.................................................................................................................78
4.1.2 拓扑数据结构.................................................................................................................80
4.1.3 网络数据结构.................................................................................................................83
4.2 栅格数据结构...........................................................................................................................85
4.2.1 完全栅格数据结构.........................................................................................................86
4.2.2 压缩栅格数据结构.........................................................................................................87
4.2.3 链码结构.........................................................................................................................91
4.2.4 影像与瓦片金字塔结构.................................................................................................91
4.3 矢栅与栅格数据的融合与转换...............................................................................................92
4.3.1 栅格数据与矢量数据结构的比较................................................................................92
4.3.2 矢栅一体化数据结构数据结构....................................................................................93
4.3.3 矢量数据与栅格数据结构的转换................................................................................94
4.4 镶嵌数据结构...........................................................................................................................96
4.4.1 Voronoi 数据结构...........................................................................................................96
4.4.2 TIN 数据结构.................................................................................................................97
4.5 多维数据结构...........................................................................................................................99
4.5.1 多维数据的特征............................................................................................................99
4.5.2 多维数据结构..............................................................................................................100
专业术语 ...............................................................................................................................102
复习思考题 ...........................................................................................................................103
第 5 章 空间数据组织与管理..............................................................................................................104
5.1 空间数据库概述......................................................................................................................104
5.1.1 数据库基础..................................................................................................................104
5.1.2 空间数据库..................................................................................................................105
5.2 空间数据库设计.....................................................................................................................106
4.2.1 空间数据库的设计内容..............................................................................................106
4.2.2 空间数据库的设计步骤..............................................................................................107
5.3 空间数据特征与组织.............................................................................................................108
5.3.1 空间数据的基本特征..................................................................................................108
5.3.2 空间数据组织..............................................................................................................109
5.3.2 属性数据组织..............................................................................................................112
5.4 空间数据管理......................................................................................................................... 113
5.4.1 矢量数据的管理.......................................................................................................... 113
5.4.2 栅格数据的管理.......................................................................................................... 115
5.4.3 时空大数据管理.......................................................................................................... 117
5.4.4 空间数据库引擎.......................................................................................................... 118
5.5 空间数据检索......................................................................................................................... 119
5.5.1 空间数据索引概述......................................................................................................119
5.5.2 空间数据索引算法......................................................................................................120
5.5.3 空间数据库查询语言..................................................................................................124
专业术语 ...............................................................................................................................126
复习思考题 ...........................................................................................................................126
第 6 章 空间数据采集与处理..............................................................................................................127
6.1 概述 .........................................................................................................................................127
6.1.1 数据源分类................................................................................................................... 127
6.1.2 数据源特征................................................................................................................... 128
6.1.3 空间数据采集与处理的基本流程............................................................................... 130
6.2 数据采集 .................................................................................................................................131
6.2.1 空间数据采集..............................................................................................................131
6.2.2 属性数据的采集.......................................................................................................... 140
6.3 数据编辑与拓扑关系..............................................................................................................143
6.3.1 数据编辑......................................................................................................................143
6.3.2 拓扑关系......................................................................................................................145
6.4 数学基础变换......................................................................................................................... 148
6.4.1 几何纠正......................................................................................................................148
6.4.2 坐标变换......................................................................................................................150
6.4.3 栅格数据重采样.......................................................................................................... 152
6.5 数据重构 ................................................................................................................................153
6.5.1 数据结构转换..............................................................................................................153
6.5.2 数据格式转换..............................................................................................................154
6.6 图形拼接.................................................................................................................................157
6.8 数据压缩.................................................................................................................................159
6.9 数据质量评价与控制.............................................................................................................160
6.9.1 空间数据质量的相关概念..........................................................................................160
6.9.2 空间数据质量评价......................................................................................................161
6.9.3 空间数据的误差源及误差传播..................................................................................163
6.9.4 误差类型分析..............................................................................................................164
6.9.5 空间数据质量的控制..................................................................................................164
6.10 数据入库...............................................................................................................................166
6.10.1 数据入库流程............................................................................................................166
6.10.2 元数据及其作用........................................................................................................167
专业术语................................................................................................................................169
复习思考题............................................................................................................................169
第 7 章 GIS 基本空间分析 ..................................................................................................................170
7.1 空间分析概述........................................................................................................................170
7.1.1 空间分析的概念..........................................................................................................170
7.1.2 空间分析的类型..........................................................................................................170
7.2 空间对象基本度量方法........................................................................................................172
7.2.1 几何度量......................................................................................................................172
7.2.2 距离量算......................................................................................................................176
7.2.3 方向量算......................................................................................................................177
7.3 叠置分析................................................................................................................................178
7.3.1 矢量数据的叠置分析................................................................................................179
7.3.2 栅格数据的叠置分析................................................................................................182
7.4 缓冲区分析............................................................................................................................185
7.4.1 矢量缓冲区分析........................................................................................................186
7.4.2 栅格缓冲区分析........................................................................................................188
7.5 窗口分析................................................................................................................................190
7.5.1 窗口分析概述............................................................................................................190
7.5.2 分析窗口的类型........................................................................................................191
7.5.3 窗口分析的类型........................................................................................................192
7.6 网络分析................................................................................................................................194
7.6.1 矢量网络分析............................................................................................................194
7.6.2 栅格网络分析............................................................................................................199
专业术语................................................................................................................................200
复习思考题............................................................................................................................200
第 8 章 DEM 与数字地形分析.............................................................................................................201
8.1 基本概念.................................................................................................................................201
8.1.1 数字高程模型..............................................................................................................201
8.1.2 数字地形分析..............................................................................................................201
8.2 DEM 建立................................................................................................................................202
8.2.1 DEM 建立的一般步骤.................................................................................................202
8.2.2 格网 DEM 的建立.......................................................................................................203
8.2.3 TIN 的建立................................................................................................................... 203
8.2.4 等高线的建立..............................................................................................................205
8.2.5 DEM 内插方法.............................................................................................................206
8.3 数字地形分析......................................................................................................................... 208
8.3.1 基本因子分析..............................................................................................................208
8.3.2 地形特征分析..............................................................................................................215
8.3.3 流域分析......................................................................................................................219
8.3.4 可视性分析..................................................................................................................220
8.3.5 黄土高原建模与分析..................................................................................................222
专业术语 ...............................................................................................................................225
复习思考题 ...........................................................................................................................225
第 9 章 GIS 空间统计分析..................................................................................................................227
9.1 空间统计概述......................................................................................................................... 227
9.1.1 基本概念......................................................................................................................227
9.1.2 主要分析内容..............................................................................................................227
9.2 基本统计量 ............................................................................................................................228
9.2.1 代表数据集中趋势的统计量......................................................................................229
9.2.2 代表数据离散程度的统计量......................................................................................231
9.2.3 代表数据形态的统计量..............................................................................................234
9.2.4 其它统计量..................................................................................................................236
9.3 探索性数据分析.....................................................................................................................237
9.3.1 基本分析工具..............................................................................................................237
9.3.2 检验数据的分布.......................................................................................................... 240
9.3.3 寻找数据的离群值......................................................................................................240
9.3.4 全局趋势分析..............................................................................................................241
9.3.5 空间自相关与空间关系建模......................................................................................242
9.4 空间数据常规统计与分析.....................................................................................................244
9.4.1 空间数据分级统计分析..............................................................................................244
9.4.2 空间数据分区统计分析..............................................................................................247
9.4.3 样方统计与核密度估计..............................................................................................249
9.5 空间插值 ................................................................................................................................251
9.5.1 整体内插......................................................................................................................252
9.5.2 局部分块内插..............................................................................................................253
9.5.3 逐点内插法..................................................................................................................256
9.6 空间统计与空间关系建模.....................................................................................................257
9.6.1 空间分布特征统计......................................................................................................258
9.6.2 空间分布模式挖掘......................................................................................................260
9.6.3 空间关系建模与探测..................................................................................................261
专业术语 ...............................................................................................................................263
复习思考题 ...........................................................................................................................263
第 10 章 地理信息可视化....................................................................................................................264
10.1 地理信息可视化概述...........................................................................................................264
10.1.1 可视化与信息可视化................................................................................................264
10.1.2 地理信息可视化........................................................................................................265
10.1.3 地理信息可视化的意义............................................................................................265
10.2 地理信息输出方式与类型...................................................................................................266
10.2.1 地理信息输出方式....................................................................................................266
10.2.2 地理信息系统输出产品类型....................................................................................268
10.3 可视化的一般原则...............................................................................................................270
10.3.1 符号的运用................................................................................................................270
10.3.2 注记运用....................................................................................................................274
10.3.3 图面配置....................................................................................................................276
10.3.4 制图内容的一般安排................................................................................................279
10.4 可视化表现形式....................................................................................................................282
10.4.1 专题地图显示............................................................................................................282
10.4.2 等值线显示................................................................................................................284
10.4.3 分层设色显示............................................................................................................285
10.4.4 地形晕渲显示............................................................................................................286
10.4.5 剖面显示....................................................................................................................288
10.4.6 立体透视显示............................................................................................................289
10.4.7 三维景观显示............................................................................................................291
10.4.8 时空数据显示............................................................................................................292
10.4.9 虚拟现实技术............................................................................................................294
10.4.10 三维动态漫游...........................................................................................................295
专业术语................................................................................................................................296
复习思考题............................................................................................................................296
第 11 章 网络 GIS 与地理信息服务....................................................................................................297
11.1 GIS 的平台网络化与应该服务化.........................................................................................297
11.2 网络地理信息系统...............................................................................................................298
11.2.1 广义网络地理信息系统............................................................................................298
11.2.2 狭义网络地理信息系统............................................................................................301
11.3 地理信息的网络服务...........................................................................................................303
11.3.1 地理信息的网络服务模式........................................................................................303
11.3.2 地理信息的网络服务内容........................................................................................304
专业术语................................................................................................................................308
复习思考题............................................................................................................................308
Andie_a_l
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