地理信息系统是综合处理和分析地理空间数据的信息系统和技术方法，地理空间数据的组织、管理、分析、可视化等都需要地理信息技术的支持。本书系统介绍了地理信息系统基本概念、数据模型、数学基础、体系结构、技术手段等主要内容，重点阐述了地理空间数据获取、处理、分析、管理和可视化等核心技术，并对地理信息系统标准、地理信息服务和地理信息应用等进行了初步的介绍。
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第二版前言
第一版前言
第1章 绪论 1
1.1 什么是地理信息系统 1
1.1.1 地理信息系统的起源 1
1.1.2 地理信息系统的相关术语 2
1.1.3 地理信息系统的概念 3
1.2 GIS的基本功能 6
1.2.1 空间数据获取 6
1.2.2 空间数据管理 7
1.2.3 空间查询与空间分析 8
1.2.4 空间数据可视化 9
1.3 GIS的组成 10
1.3.1 硬件 10
1.3.2 软件 11
1.3.3 数据 11
1.3.4 人 12
1.4 GIS的应用 12
1.4.1 GIS的基本使用方式 12
1.4.2 GIS的应用领域 12
1.4.3 我国GIS的应用概况 13
1.5 GIS的发展历史 15
1.5.1 国外GIS的发展概况 15
1.5.2 我国GIS的发展概况 16
1.5.3 GIS的发展方向 18
思考题 20
第2章 地理空间数据的数学基础 21
2.1 地理空间数据的地理参照系 21
2.1.1 参考椭球 21
2.1.2 坐标系 21
2.1.3 高程系 22
2.2 地图投影 22
2.2.1 地图投影的实质 22
2.2.2 地图投影变形 23
2.2.3 地图投影的分类 23
2.2.4 地图投影变换 24
2.3 常用地图投影 25
2.3.1 高斯-克吕格投影 26
2.3.2 正等角割圆锥投影 27
2.3.3 墨卡托投影 28
2.4 常用大地坐标系 29
2.4.1 常用大地坐标系简介 29
2.4.2 常用坐标转换模型 30
2.4.3 坐标转换的一般方法 32
思考题 32
第3章 地理空间数据 33
3.1 地理空间数据的来源 33
3.1.1 地图数据 33
3.1.2 遥感数据 33
3.1.3 文本数据 34
3.1.4 统计数据 34
3.1.5 实测数据 35
3.1.6 导航定位数据 35
3.1.7 多媒体数据 36
3.1.8 兴趣点数据 36
3.2 地理空间数据的特征与类型 37
3.2.1 地理空间数据的基本特征 37
3.2.2 地理空间数据的类型 38
3.3 地理空间数据的量表 40
3.3.1 名称量表 40
3.3.2 顺序量表 40
3.3.3 间隔量表 41
3.3.4 比率量表 41
3.4 地理空间数据质量 42
3.4.1 地理空间数据质量概述 42
3.4.2 地理空间数据误差的类型 42
3.4.3 地理空间数据质量的评价标准与评价方法 43
3.4.4 矢量地图数据的质量评价 44
3.5 地理空间数据标准 45
3.5.1 地理空间数据标准概述 45
3.5.2 地理空间信息的分类与编码 47
3.5.3 地理空间信息的记录格式 49
3.5.4 地理空间信息元数据 51
思考题 53
第4章 空间数据模型 54
4.1 从现实世界到GIS54
4.1.1 现实世界 54
4.1.2 空间概念模型 55
4.1.3 空间数据模型 55
4.1.4 GIS数据库 56
4.2 空间数据模型概述 57
4.2.1 空间数据模型的分类 57
4.2.2 经典GIS空间数据模型 57
4.2.3 空间数据模型的拓展 57
4.2.4 空间数据模型的相互关系 58
4.3 矢量空间数据模型 59
4.3.1 基本概念 59
4.3.2 简单矢量数据结构 59
4.3.3 拓扑数据结构 60
4.3.4 要素对象模型 62
4.4 栅格空间数据模型 63
4.4.1 基本概念 63
4.4.2 栅格数据结构 65
4.5 表面模型 67
4.5.1 规则格网DEM 68
4.5.2 不规则三角网 68
4.6 时空数据模型 69
4.6.1 三维空间数据模型 69
4.6.2 时空数据模型 71
4.7 基本空间关系 74
4.7.1 空间距离 74
4.7.2 空间拓扑 77
4.7.3 空间方位 81
思考题 82
第5章 地理空间数据获取 84
5.1 地理空间数据获取概述 84
5.1.1 地理空间数据获取的概念 84
5.1.2 地理空间数据获取的分类 85
5.2 基本地理空间数据获取 86
5.2.1 矢量数据获取 86
5.2.2 影像数据获取 88
5.2.3 地形数据获取 89
5.2.4 属性数据获取 90
5.2.5 关系数据获取 91
5.3 多源地理空间数据获取 92
5.3.1 测量数据获取 92
5.3.2 卫星定位数据获取 93
5.3.3 互联网空间数据获取 93
5.3.4 物联网空间数据获取 95
5.3.5 海洋空间数据获取 96
5.3.6 空间数据接入 98
思考题 98
第6章 地理空间数据处理 99
6.1 地理空间数据的几何纠正 99
6.1.1 仿射变换 99
6.1.2 高次变换 100
6.1.3 二次变换 100
6.2 地理空间数据的图形编辑 100
6.2.1 点的捕捉 100
6.2.2 线的捕捉 101
6.2.3 面的捕捉 102
6.3 空间数据的拓扑关系生成 103
6.3.1 图形数据预处理 103
6.3.2 点线拓扑的建立 104
6.3.3 面拓扑的建立 105
6.4 矢量数据的压缩 107
6.4.1 道格拉斯-普克法 107
6.4.2 垂距法 108
6.4.3 光栏法 108
6.4.4 几种方法的比较 109
6.5 空间数据的结构转换 109
6.5.1 矢量-栅格转换 109
6.5.2 栅格-矢量转换 111
6.6 空间插值 114
6.6.1 空间插值的基本思想与分类 114
6.6.2 空间数据的插值方法 115
6.7 数字高程模型的生成 118
6.7.1 格网DEM 的生成 118
6.7.2 不规则三角网的生成 119
思考题 121
第7章 地理空间数据组织与管理 123
7.1 地理空间数据管理技术概述 123
7.1.1 地理空间数据的特点 123
7.1.2 地理空间数据管理技术的发展 123
7.2 地理空间数据库系统 126
7.2.1 地理空间数据库的基本概念 126
7.2.2 数据库的体系结构 126
7.2.3 数据库模型 127
7.3 地理空间数据的组织 130
7.3.1 纵向分层 131
7.3.2 横向分块 131
7.4 空间索引 132
7.4.1 空间索引概述 132
7.4.2 空间索引的分类 133
7.4.3 常用的空间索引 134
7.5 空间数据库引擎 136
7.5.1 空间数据库引擎的概念及作用 136
7.5.2 空间数据库引擎的功能与应用模式 137
思考题 138
第8章 空间查询与空间分析 139
8.1 空间数据查询 139
8.1.1 空间数据查询的方式 139
8.1.2 空间数据查询的操作 140
8.2 基本空间统计分析 142
8.2.1 集中特征数计算 142
8.2.2 离散特征数计算 143
8.2.3 基本分类分级方法 144
8.2.4 分级的基本方法 145
8.3 地形分析 145
8.3.1 常用地形特征计算 146
8.3.2 常用基本地形分析 148
8.4 叠置分析 150
8.4.1 点与多边形的叠置 150
8.4.2 线与多边形的叠置 151
8.4.3 多边形与多边形的叠置 151
8.5 缓冲区分析 152
8.5.1 缓冲区及其作用 152
8.5.2 缓冲区的建立 153
8.6 栅格分析 154
8.6.1 聚类聚合分析 154
8.6.2 复合叠置分析 155
8.6.3 追踪分析 157
8.6.4 邻域分析 158
8.7 网络分析 159
8.7.1 网络数据结构 159
8.7.2 网络分析功能 159
8.8 时空大数据分析 160
8.8.1 时空大数据概述 160
8.8.2 常用时空大数据分析方法 163
思考题 168
第9章 地理空间数据可视化 169
9.1 地理空间数据可视化概述 169
9.1.1 可视化概述 169
9.1.2 地理空间数据可视化的概念 172
9.1.3 地理空间数据可视化的方式 175
9.2 常规地图可视化 181
9.2.1 地图概述 182
9.2.2 常规地图可视化基本原理 183
9.2.3 地图符号设计概述 187
9.2.4 普通地图符号设计 191
9.2.5 专题地图符号设计 195
9.2.6 地图输出 201
9.3 扩展地图可视化 203
9.3.1 电子地图可视化 203
9.3.2 扩展电子地图可视化 208
思考题 211
第10章 地理空间信息服务 212
10.1 地理空间信息服务技术基础 212
10.1.1 网络服务概述 212
10.1.2 面向服务的体系架构 214
10.2 地理空间信息服务概念与类型 216
10.2.1 地理空间信息服务概念 216
10.2.2 地理空间信息服务类型 216
10.3 地理空间信息服务模型 224
10.3.1 OGC 与地理空间信息服务 224
10.3.2 OGC 网络服务抽象模型 225
10.3.3 OGC 网络服务体系结构 226
10.3.4 OGC 网络服务的应用模型 228
10.4 典型网络地图服务 229
思考题 232
主要参考文献 233
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