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第一章 绪论1

1．1 地理信息技术的发展与应用1

一、GIS是信息技术(IT)的重要组成部分1

二、GIS技术的发展趋势2

三、GIS技术的产业化4

四、GIS技术的应用5

1．2 GIS教育7

一、国外GIS教育现状7

二、中国的GIS教育10

1．3 GIS软硬件环境11

一、GIS的硬件配置12

二、GIS软件的特点和组成13

1．4 GIS主要商品化软件16

一、ARC/INFO GIS软件17

二、GENAMAP GIS软件19

三、模块化的GIS环境(MGE，Modular GIS Environment)20

四、MapInfo桌面地图信息系统软件20

五、MAPTITUDE GIS软件22

六、城市之星(CityStar)GIS软件22

七、吉奥之星(GeoStar)GIS软件23

八、MAPGIS软件24

1．5 GIS演示与操作实习25

一、地理数据可视化26

二、操作电子地图27

三、地理查询与分析29

四、实习31

第二章 地图数字化32

2．1 地图投影与坐标变换32

一、投影与坐标系32

二、坐标变换和最小二乘法33

三、坐标变换的地理意义35

2．2 数字化的方法与步骤35

一、确定数字化路线36

二、地图预处理37

三、设置好数字化设备37

四、扫描仪的原理与使用40

2．3 利用ARC/INFO数字化41

一、利用ARC/INFO数字化的基本步骤41

二、ARC/INFO数字化过程中的坐标和投影变换42

2．4 手工数字化43

一、手工矢量数字化43

二、手工栅格数字化44

2．5 空间数据的编辑处理45

一、利用ARCEDIT进行数据编辑45

二、利用MapInfo进行数据编辑46

三、数字化与编辑过程中的若干技术问题47

2．6 实例分析——屏幕跟踪矢量化48

一、准备扫描图像48

二、栅格图像配准48

三、新建数字化图层50

四、屏幕跟踪矢量化地图51

2．7 实习52

实习一 最小二乘法误差检验52

实习二 用MapInfo对《上海市政区简图》进行屏幕跟踪矢量化52

实习三 手工矢量和手工栅格数字化52

第三章 空间数据结构54

3．1 地理实体及其空间关系54

一、地理实体的空间特征及其表示54

二、地理实体的空间相互关系55

3．2 矢量数据结构56

一、实体型数据结构56

二、索引编码59

三、拓扑型编码61

3．3 栅格数据结构62

一、游程压缩编码63

二、链式数据编码65

三、四叉树编码66

3．4 矢量到栅格的数据格式转换70

一、由矢量到栅格的数据格式转换70

二、由栅格到矢量的数据格式转换74

3．5 空间数据结构的新技术75

一、三维数据结构75

二、矢栅一体化数据结构76

三、动态数据结构77

3．6 实习80

实习一 手工空间数据编码80

实习二 利用GIS软件建立空间拓扑数据文件81

实习三 空间数据文件格式转换编程81

第四章 GIS数据模型与数据库82

4．1 ARC/INFO数据模型82

一、Coverage及其组成82

二、ARC/INFO中的拓扑定义84

三、特征属性数据的管理86

4．2 MapInfo数据文件组织91

一、MapInfo表91

二、MapInfo工作空间93

三、OLE与MapInfo地图对象95

4．3 GIS中的SQL查询98

一、关系数据库与SQL98

二、MapInfo中的SQL查询102

4．4 GIS数据库设计105

一、数据库设计的基本原理和方法105

二、ER模型(Entity Relationship Model)106

三、地理元数据和数据字典109

四、地理信息的分类和编码110

4．5 实习114

实习一 利用ARC/INFO建立GIS数据库114

实习二 利用MapInfo建立GIS数据库，并进行SQL查询114

实习三 利用ER模型设计GIS数据库114

第五章 GIS空间分析技术116

5．1 基本图形运算116

一、图形量算116

二、包含分析119

三、直线段求交120

四、图形裁剪122

5．2 缓冲区分析130

一、缓冲区的概念与算法原理130

二、缓冲区分析实例131

三、讨论134

5．3 空间叠置分析原理与操作134

一、空间叠置分析的基本步骤135

二、ARC/INFO空间叠置分析的原理与操作136

5．4 网络分析145

一、网络的组成145

二、路径优化与选址问题146

三、地理编码148

5．5 栅格数据的空间分析150

一、栅格数据空间叠置分析的基本内容150

二、ARC/INFO的GRID模块151

5．6 空间分析综合应用实例154

一、多伦多市公园分布合理性分析154

二、一个伐木公司的决策159

5．7 实习178

实习一 图形面积和周长量算及多边形内点生成178

实习二 城市潜力势能缓冲区生成178

实习三 空间叠置分析179

实习四 网络路径分析180

实习五 栅格数据叠置分析181

第六章 数字高程模型的建立与应用182

6．1 DEM的建立183

一、DEM数据采集概述183

二、数据处理184

三、DEM空间插值(格网化)程序设计190

四、一个插值实例计算与程序193

6．2 DEM的应用198

一、等高线的绘制198

二、立体透视图的绘制206

三、地形剖面图的绘制210

四、DTM的地形分析212

五、在ARC/INFO系统中DEM的建立与应用简介214

6．3 数字地面模型实例分析218

一、地形数据的输入与编辑218

二、数据转换与数字地形模型的生成218

三、数字地形模型的应用220

6．4 实习223

实习一 用距离加权插值法形成格网化数据223

实习二 用格网化数据绘制等高线223

实习三 数字地形模型综合实习223

第七章 GIS应用模型225

7．1 GIS应用模型建模的步骤和方法225

一、GIS应用模型建模的步骤225

二、GIS应用模型的开发方法226

7．2 GIS应用模型建模举例227

一、空间聚类原理与应用227

二、水质模型在GIS中的应用241

三、大气扩散模型在GIS中的应用244

四、基于GIS的城市土地利用模拟系统248

7．3 实习254

实习一 空间聚类分析编程实习254

实习二 高斯扩散模型与MapInfo结合运用操作254

第八章 GIS产品输出255

8．1 点状符号的输出255

一、正多边形符号的绘制256

二、圆与椭圆符号的绘制257

三、星形符号的绘制259

四、组合符号的绘制260

8．2 线状符号的输出260

一、平行线的绘制261

二、虚线的绘制263

三、短齿线的绘制264

四、加粗线的绘制265

五、铁路线的绘制266

六、境界线的绘制267

8．3 面状符号的输出269

一、Windows编程简介269

二、调用API函数绘制面状符号271

8．4 统计图表的输出273

一、扇形图的绘制274

二、直方图的绘制275

三、玫瑰图的绘制276

8．5 利用MapInfo进行专题制图277

8．6 电子地图281

一、电子地图的基本概念282

二、电子地图的基本特征282

三、电子地图的应用举例283

8．7 实习287

实习一 点、线、面状符号的计算机编程实现287

实习二 统计图表的计算机编程实现287

实习三 专题地图的制作287

第九章 GIS与遥感288

9．1 遥感数字数据288

一、遥感数字数据的特征288

二、遥感数字数据的格式289

9．2 遥感图像的计算机处理291

一、遥感数据的处理流程291

二、遥感图像的校正292

三、遥感图像的变换294

四、遥感图像的分类302

9．3 GIS与遥感结合应用实例308

一、GIS与遥感结合的基本方式308

二、GIS与遥感结合对澳门城市用地的解译309

三、GIS辅助遥感进行水稻估产313

9．4 实习315

实习一 使用遥感图像处理软件(ER Mapper)解译某城市用地315

实习二 编程实现图像处理的基本算法316

第十章 网络地理信息系统(WebGIS)327

10．1 网络与网络地理信息系统327

一、互联网与万维网327

二、万维网的基本特征328

三、万维网地理信息系统(WebGIS)329

10．2 WebGIS构建的模式分类330

一、基于服务器的WebGIS模式331

二、基于客户机的WebGIS模式331

三、基于服务器/客户机(Server/Client)的WebGIS模式333

10．3 WebGIS的实现技术334

一、通用网关接口法(CGI)335

二、服务器应用程序接口法(Server API)335

三、插入软件法(plug-in)336

四、ActiveX和构件对象模型COM方法336

五、Java语言开发方法337

10．4 WebGIS软件产品与应用实例338

一、WebGIS软件产品338

二、WebGIS应用实例340

10．5 实习342

实习一 从Web浏览器上操作城市旅游电子地图342

实习二 从网上下载ArcExplore软件343

实习三 访问WebGIS相关网站343

第十一章 GIS工程设计344

11．1 GIS工程设计的原理与方法344

一、GIS产品开发的工程化方法344

二、GIS系统分析346

三、GIS需求分析349

四、GIS系统设计方法352

11．2 GIS编码设计355

一、结构化程序设计355

二、程序设计风格357

11．3 GIS用户界面设计359

一、用户界面设计分析359

二、基本类型用户界面的设计360

11．4 GIS工程文档的编写363

一、文档的作用与分类363

二、主要GIS文档的编制364

11．5 实习370

实习一 GIS系统概要设计370

实习二 GIS系统分析371

实习三 用高级语言实现简单GIS系统372

附录一 国外主要GIS软件的基本情况与基本功能一览表373

附录二 主要国产GIS软件名称和研制单位一览表376

附录三 几种常见图形图像数据交换格式377

附录四 城市地理信息系统参考交换文件数据格式387

参考文献392