本书是一部分专题而又较系统地介绍地球信息科学的基础性教科书，分为上、下两篇，共18章。上篇12章为地球信息科学的理论、方法与技术，分别论述地球信息科学的基本概念与理论基础，作为地球信息科学的方法与技术的全球定位系统、遥感、地理信息系统及其应用，地球信息空间数据库技术、空间信息分析模型、可视化方法技术，地球信息标准化与规范化、地球信息共享，地球信息综合制图、地学信息图谱等内容。下篇6章为地球信息科学的应用，分别阐述地球信息科学在区域可持续发展、数字省区与数字城市建设、自然灾害研究、农业信息化、生态环境动态监测与管理等方面的应用，以及中巴资源卫星的应用实例。
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序言
前言
上篇地球信息科学的理论、方法与技术
第一章地球信息科学的缘起、发展及应用 3
第一节地球信息科学的诞生 3
一、地球信息科学产生的背景 3
二、地球信息科学的诞生 6
第二节地球信息科学的基本内容与框架 8
一、地球信息科学的性质、定义与内涵 8
二、地球信息科学的理论基础与技术体系 9
三、地球信息科学与数字地球的结合 11
四、地学信息图谱是地球信息科学的重要研究手段 12
第三节地球信息科学在地学中的应用 12
一、资源清查与管理 13
二、经济与社会可持续发展的规划决策与管理 13
三、城市规划与现代化管理 14
四、农业规划决策与生产管理 14
五、灾害预测与灾情评估 15
六、环境污染与生态变化监测 15
七、全球变化监测与研究 17
参考文献 18
第二章全球卫星定位系统(GPS)及其在地球信息科学中的应用 19
第一节 GPS概况 19
一、GPS技术的发展 19
二、GPS的特点 20
三、GPS的组成 21
四、GPS的用户政策 24
第二节坐标系统和时间系统 25
一、天球坐标系与地球坐标系 25
二、GPS坐标系统 26
三、坐标系统转换 28
四、时间系统 29
第三节GPS定位和导航的基本原理 30
一、概述 30
二、伪距测量 31
三、载波相位测量 32
四、GPS绝对定位与相对定位 35
五、差分定位 36
六、GPS卫星导航 38
第四节GPS测量误差来源及影响 38
一、GPS测量主要误差分类 38
二、与信号传播有关的误差 39
三、与卫星有关的误差 39
四、与接收设备有关的误差 40
第五节GPS测量的实施 41
一、GPS测量的技术设计 41
二、GPS测量的外业实施 42
三、GPS测量的作业模式 43
四、数据预处理及观测成果的质量检核 44
第六节GPS技术的应用 45
一、GPS在测绘中的应用 45
二、GPS在线路勘测及各项工程建设中的应用 47
三、GPS在地籍测量与城镇规划中的应用 47
四、GPS在海洋测绘与考察中的应用 48
五、GPS在各类定位与导航系统中的应用 48
六、GPS在地球动力学及地震研究中的应用 49
七、GPS在气象信息测量中的应用 50
八、GPS在弹道轨迹测量中的应用 50
九、GPS在地球信息科学中的应用集成 51
参考文献 52
第三章遥感对地观测数据应用多元综合分析 53
第一节空间图像信息的特性及其地学应用性能 54
一、空间图像信息的基本属性 55
二、资源卫星图像应用性能 56
三、空间图像信息地学分析应用 57
第二节遥感专题信息识别的地学参数分析 58
一、空间图像信息的背景参数应用分析 58
二、空间图像信息和区域参数应用研究 63
第三节遥感与地理信息系统核心一体化的整合应用 68
第四节基于地球信息科学的遥感地学应用多元分析 71
参考文献 73
第四章地理信息系统和地球信息的分析与处理方法技术 75
第一节地理信息系统发展概况 75
第二节基于GIS的地球信息处理方法 78
一、基于GIS的地球信息处理 78
二、栅格数据 79
三、矢量数据 80
四、矢量与栅格数据转换 83
笫三节基于GIS的地球信息分析方法 85
一、空间信息量算 85
二、空间信息分类 86
三、覆盖叠置分析 87
四、网络分析 88
五、缓冲区分析（邻域与分析） 89
六、空间统计分析 90
笫四节地球信息的分析与处理技术 91
一、集中式GIS计算技术 91
二、客户机/服务器GIS计算技术 91
三、基于Internet的GIS计算技术 92
四、基于WebService的地球信息服务技术 93
五、基于元数据地球信息服务技术 96
六、空间信息网格与地理信息服务网格 97
笫五节地球信息分析与处理技术的发展趋势 106
参考文献 107
第五章地球信息科学的理论基础 109
第一节地球信息理论 109
一、信息的基本概念 109
二、地球信息的基本特征 113
三、地球的物质信息 115
四、地球的能量信息 118
第二节地球系统理论 118
一、关于系统的基本概念 119
二、地球系统概要 120
三、地球系统科学 124
第三节地球系统的耗散结构与自组织理论 131
一、耗散结构的基本概念 131
二、地球系统的自组织理论 132
三、分形分维与自相似理论 133
参考文献 134
第六章地球信息空间数据库技术基础 135
第一节空间数据库的特点与应用 135
第二节空间数据存储 136
一、二进制大对象存储 137
二、结构化存储 137
三、关系拓扑存储 138
第三节空间索引与查询 139
一、R-Tree系列索引 139
二、Quad-Tree系列索引 141
三、Grid索引 143
第四节事务管理与版本管理 144
一、长事务 144
二、版本管理 145
第五节 SuperMap SDX十介绍 145
第六节结语 147
参考文献 148
第七章地球信息空间分析模型 149
第一节空间信息分析的对象和学科基础 149
一、空间分析的对象 149
二、空间信息的特殊性 149
三、空间信息分析的学科基础 150
第二节 地球科学的空间分析 150
第三节地球信息空间分析的体系 152
一、空间分析的理论体系 152
二、空间分析和预报模型的五种建模途径 154
三、空间模型解法 156
第四节若干综合性的重大基础问题 156
第五节地球信息空间分析软件包 157
一、地理学空间分析软件包主要功能模块 157
二、地质学空间分析软件包主要功能模块 158
三、其他有关软件包 158
第六节地球信息空间分析技术前沿方向 158
参考文献 159
第八章地理信息共享 161
第一节地理信息共享的一般原理 161
一、信息与地理信息 161
二、信息共享及地理信息共享 162
三、地理信息共享的意义 164
第二节地理信息共享的本源 166
一、地理信息共享本源的内涵 166
二、地理信息共享的功能依据 167
第三节地理信息共享的形成与发展过程 168
一、地理信息共享形成与发展的基本动力 168
二、地理信息共享发展的过程 169
第四节作为地理信息共享客体和重要财产形式的地理信息资源属性 173
一、地理信息的属性 173
二、地理信息资源分类体系 178
第五节地理信息共享的支撑条件 181
一、信息标准是地理信息共享的前提条件 181
二、地理信息共享管理是共享实现优化高效的保证 190
参考文献 203
第九章地理信息标准化和规范化 204
第一节地理信息标准化概述 204
一、标准和标准化 204
二、地理信息标准和标准化 208
第二节地理信息国际标准的研究和制定 210
一、目标、任务和工作范围 210
二、国际标准的制定程序 211
三、组织形式和工作项目 212
四、国际地理信息标准的主要研究内容 214
第三节行业和地区地理信息标准的研究和制定 218
一、开放式地理信息互操作规范 218
二、地理信息地区标准的研究和制定 221
第四节我国地理信息标准的研究和制定 221
一、标准化系统工程管理 221
二、我国地理信息技术标准编制工作程序 223
三、国际标准的采用 225
第五节地理信息标准的实施 227
一、标准的宣贯 227
二、一致性 228
三、一致性测试 230
四、一致性测试报告的认证 231
第六节空间数据质量标准化 233
一、空间数据误差的来源 233
二、空间数据质量的概念 234
三、数据质量元素和子元素 235
四、数据质量的检验和评价 238
第七节本章小结 239
参考文献 239
第十章地球信息可视化的方法与技术 240
第一节可视化与地球信息可视化 240
一、可视化的概念 240
二、地球信息可视化 241
三、地球信息可视化的过程 245
四、地球信息可视化的研究框架 245
第二节地球信息可视化的方法 246
一、地球数据的特点 246
二、地球信息可视化的形式 246
三、地球信息可视化的工具 249
第三节多媒体地学可视化 250
一、多媒体技术筒介 250
二、多媒体技术在地球信息可视化中的作用 252
三、多媒体电子地图集 253
第四节动态地图可视化 257
一、计算机动画技术 257
二、地图动画与动态地图可视化 259
三、地图动画的类型 259
四、地图动画的设计与实现 260
第五节网络地图可视化 261
一、网络地图的类型 262
二、网络地图的特点与功能 263
三、网络地图的设计 264
第六节虚拟现实与地学三维可视化 268
一、虚拟现实技术与虚拟现实地图 268
二、基于OpenGL的地形三维可视化 270
三、基于GeoVRML的网络三维可视化 272
参考文献 274
第十—章地球信息综合制图的基本原则与方法 275
第一节地球信息综合制图的理论依据与制图方法 275
一、综合制图的理论依据 276
二、综合制图的基本环节 276
三、综合制图的不同形式及其制图方法 278
第二节遥感综合系列制图 279
一、农业自然条件遥感综合系列制图 279
二、生态环境遥感综合系列制图 283
第三节综合地图集的设计与编制的特点和方法 290
第四节综合制图的统一协调性 294
一、分类分级与图例的统一协调 294
二、轮廓界线的统一协调 295
三、综合制图科学内容统一协调的其他方法和措施 297
第五节在计算机制图与地理信息系统环境下的综合制图 298
参考文献 299
第十二章地学信息图谱 300
第一节图谱的基本概念 300
第二节地学信息图谱的探讨 302
一、地学信息图谱产生和发展的背景 302
二、地学信息图谱的定义与内涵 303
三、地学信息图谱与地学图谱的区别 303
四、地学信息图谱的种类 304
第三节地学信息图谱建立的基本过程与步骤 305
第四节地学信息图谱实例之——中国自然景观综合信息图谱 307
一、中国自然景观综合信息图谱设计和建立的原则与方法 308
二、中国自然景观图谱的表现形式 310
第五节地学信息图谱实例之二——福建省生态环境综合信息图谱 312
一、生态环境问题的重要性和生态环境综合信息图谱的意义 312
二、设计生态环境综合信息图谱的目的与要求 313
三、生态环境综合信息图谱设计与建立的方法和步骤 313
第六节地学信息图谱的意义与展望 322
参考文献 323
下篇地球信息科学的应用
第十三章区域可持续发展信息化 327
二、我国区域可持续发展方面所面临的问题 329
三、全面贯彻科学发展观 330
四、可持续发展指标体系 331
第二节区域可持续发展信息化设计若干要点 333
一、区域可持续发展的空间性基础 333
二、区域可持续发展的时序性标志 334
三、区域可持续发展中的系统论和系统分析方法 335
四、区域可持续发展决策支持系统数据结构的一体化 336
五、区域可持续发展空间决策支持系统 337
六、区域可持续发展以发展为基础，在发展中实现动态平衡 339
七、地理生态信息的选题和评价 340
第三节区域可持续发展信息化若干实践 342
一、可持续发展公共信息网中的元数据和元数据管理系统 343
二、区域可持续发展模型体系 348
三、水资源与区域可持续发展 350
四、环境评价与区域可持续发展 351
五、可持续发展综合评价与可持续发展度 352
参考文献 352
第十四章数字省区和数字城市 354
第一节数字省区和数字城市建设的基本内容 354
第二节地球信息科学在数字省区中的主要应用 355
第三节数字省政务信息共享平台总体设计 359
一、建设目标 359
二、政务信息共享平台的体系结构 360
三、政务信息共享平台提供的信息服务 360
四、总体建设方案 362
五、数字省政务信息共享平台的系统实现 365
第四节地球信息科学在数字城市中的主要应用 369
一、数字城市地理空间信息系统 369
二、主要模块划分及功能划分 370
三、系统运作模式 376
四、城市地理空间信息系统数据库建设 377
五、城市地理空间信息共享技术平台建设 377
六、城市专业应用系统建设 381
七、城市综合应用系统建设 383
第五节数字城市信息共享环境建设 386
一、数字城市共享环境建设在系统建设中的地位 386
二、数字城市共享环境体系结构 387
三、数字城市共享环境建设的主要内容 388
四、数字城市共享环境模块划分 392
五、数字城市共享环境的建立办法 392
参考文献 393
第十五章地理信息系统在自然灾害研究中的应用 395
第一节地理信息系统在滑坡灾害研究中的应用 395
一、基于GIS的滑坡研究方法论 395
二、香港滑坡与环境因子关系分析 400
第二节地理信息系统在洪水灾害研究中的应用 408
一、GIS与洪水灾害研究 408
二、基于GIS的洪水淹没水深分析计算 410
三、浑太流域洪水淹没水深反演 414
四、洪水灾害动态变化过程的分析 416
参考文献 418
第十六章农业信息化研究进展及其示范应用 419
第一节农业信息化的出现 419
一、农业信息化的概念及其内涵 419
二、发展农业信息化的战略意义 421
三、农业信息化的发展趋势 423
第二节农业信息化进展及其技术支撑 424
一、农业信息化发展回顾 424
二、国外农业信息化研究进展 426
三、我国的农业信息化研究进展 427
四、农业信息化的技术支撑 430
五、农业信息化的技术系统 432
第三节农业信息化示范应用——以福建省为例 433
一、农业信息化工作方案的拟定 433
二、农业信息化示范工程的设计 435
三、特色农业SARD系统优化分析——以漳州市为例 436
参考文献 450
第十七章生态环境动态监测与管理信息系统——以福建省为例 452
第一节生态环境动态监测与管理信息系统的设计目标、原则与内容 452
一、系统设计目标与建设原则 452
二、系统建设的内容 453
第二节生态环境动态监测与管理信息系统建设的技术路线与实施方案 454
一、生态环境动态监测子系统的设计与建设 454
二、生态环境数据库子系统的设计与建设 459
三、生态环境决策支持管理信息子系统的设计与建设 462
四、结语 463
参考文献 464
第十八章中巴卫星遥感数据的应用——以新疆为例 465
第一节概述 465
一、背景 465
二、中巴资源卫星的研究与应用现状 466
第二节研究方法与技术路线 468
一、研究内容 468
二、技术路线 469
第三节研究过程与取得的成果 469
一、研究过程 469
二、主要研究结果 470
第四节技术关键与科技创新 476
一、技术关键 476
二、科技创新 477
第五节成果的应用 478
一、理论研究成果的应用 478
二、技术方法成果的应用 478
三、系统成果应用 478
第六节社会经济效益分析 479
一、综合应用评价 479
二、研究队伍建设与人才培养 479
三、存在的问题和建议 480
参考文献 480
作者简介 482
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