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1.1 地理信息系统的基本概念1

一、信息与信息技术1

第1章 绪论1

二、地理数据与地理信息的基本特征2

三、信息系统的主要类型2

四、地理信息系统的定义和主要类型3

1.2 地理信息系统的构成和功能4

一、地理信息系统的构成4

二、地理信息系统的主要功能8

1.3 地理信息系统的研究内容13

一、基本理论研究13

二、技术系统研究13

1.4 地理信息系统的相关学科和技术14

三、应用方法研究14

1.5 地理信息系统的发展概况16

一、地理信息系统发展的科学技术背景16

二、地理信息系统的发展简史16

1.6 地理信息系统的应用领域20

小结23

思考题23

第2章 地球空间与空间数据基础24

2.1 从数字地球到数字城市24

一、数字地球的概念24

二、数字地球的核心技术和系统框架25

三、中国数字地球计划和数字中国27

四、数字城市、数字小区与地理信息系统28

一、地理空间现象与地理系统31

2.2 地理现象与地理空间的数据表达31

二、地理空间认知模型32

三、地图对地理空间的描述36

四、遥感影像对地理空间的表述38

五、地理信息的数字化表述40

2.3 地理空间坐标系与地图投影41

一、在椭球面上表示点位置的坐标系统41

二、椭球的定位44

三、地图投影的概念45

四、地理信息系统中常用的地图投影48

五、地图的分幅与编号52

2.4 空间数据特征和类型55

一、GIS空间数据的基本特征55

二、空间数据的类型及其抽象表示57

三、空间数据的拓扑关系58

四、空间数据的不确定性61

2.5 空间数据获取与变换62

一、主要空间数据源及其获取62

二、空间数据的尺度66

三、空间数据的变换（转换）67

2.6 空间数据的元数据68

一、元数据的概念及其重要性68

二、空间数据元数据的概念和标准72

三、空间数据元数据的获取与管理74

四、空间数据元数据的应用75

小结77

思考题78

3.1 概述79

一、数据模型和数据结构的概念79

第3章 空间数据结构与数据库79

二、数据管理与数据库80

3.2 从传统数据库到空间数据库81

一、传统数据库及其数据模型81

二、空间数据库的结构模式85

三、面向对象的数据库系统87

3.3 空间数据模型与数据组织98

一、空间数据模型发展现状98

二、对象模型与场（域）模型99

三、空间数据模型101

3.4 空间数据结构与数据编码104

一、矢量数据结构及其编码105

二、栅格数据结构及其编码111

三、栅格—矢量一体化数据结构116

四、镶嵌数据结构128

五、四叉树和八叉树数据结构133

六、超图数据结构144

小结149

思考题150

第4章 空间数据采集与处理151

4.1 空间数据的采集与组织151

一、图形数据的输入151

二、属性数据的输入155

三、GIS数据的检核与编辑155

四、拓扑关系的建立158

五、空间数据与属性数据的连接160

4.2 空间数据的处理161

一、图幅数据几何纠正162

二、地图投影变换163

三、空间数据压缩处理165

四、图幅拼接167

五、区域分割170

六、空间数据格式转换173

七、数据更新176

4.3 空间数据的索引177

一、实体范围索引178

二、格网索引179

三、四叉树空间索引179

四、R树与R＋树空间索引180

五、CELL树空间索引182

4.4 GPS、RS和GIS技术的集成182

一、3S技术集成的概念183

二、3S技术集成中的理论和关键技术184

三、3S技术的实用集成模式185

四、3S的整体集成189

4.5 空间数据质量分析与控制191

一、空间数据质量的概念和内容191

二、空间数据质量问题的来源193

三、常见的空间数据源的误差分析196

四、空间数据位置不确定性的评价模型199

五、空间数据处理中误差的传播201

六、空间数据质量的控制203

小结205

思考题205

第5章 空间分析207

5.1 综合属性数据分析208

一、数学和逻辑运算208

三、属性信息的统计分析210

二、单变量分级分析210

四、空间信息分类211

5.2 空间查询分析214

一、几何参数量算与查询214

二、空间定位查询216

三、空间关系查询216

四、基于属性特征的查询218

五、基于空间关系和属性特征的查询218

5.3 缓冲区分析219

一、基本概念219

二、缓冲区的生成220

三、特殊情况下的缓冲区生成问题221

5.4 空间叠置分析223

一、矢量数据的叠置分析224

二、栅格数据的叠置分析227

5.5 网络分析229

一、基本概念229

二、网络的基本要素229

三、网络要素的属性表示231

四、路径分析233

五、资源分配234

六、网络分析应用实例235

5.6 DTM与三维地形分析236

一、DTM的概念与作用236

二、DTM数据源与采集方法237

三、DTM的表达模型及其转换239

四、空间拟合和内插242

五、基于DTM的三维地形分析248

小结256

思考题257

第6章 空间资料的可视化与自动制图258

6.1 概述258

6.2 普通地图与影像地图制图259

一、地图符号及其分类259

二、GIS中地图符号的实现260

三、地形要素的制图表示266

四、地图整饰266

五、影像地图的制图267

6.3 专题地图制图268

一、专题地图的基本类型268

二、专题要素的表示方法269

三、GIS中专题要素的符号化273

四、GIS专题地图的实现274

一、空间数据的多尺度特征275

6.4 空间数据的多尺度特征与自动综合275

二、空间资料的自动综合方法279

6.5 三维动态显示与虚拟现实285

一、真实感地形的生成与显示285

二、地物的三维表示292

三、基于OpenGL的三维景观动态显示293

四、虚拟现实与空间数据可视化296

小结298

思考题298

第7章 GIS工程与应用299

7.1 GIS工程建设与设计299

一、概述299

二、GIS工程建设的原则与路线299

四、GIS硬件工程301

三、GIS工程中的人员配置与管理301

7.2 GIS软件开发304

一、开发路线和体系结构304

二、GIS需求分析306

三、系统设计与实施307

四、用户界面设计与开发309

五、数据库设计309

六、功能设计与模块开发310

七、GIS的二次开发311

八、GIS产品的评价与测试311

7.3 GIS的应用模式与方法313

一、GIS的应用模式313

二、GIS应用的层次314

三、GIS与专业模型的结合314

四、GIS与决策支持317

7.4 GIS标准化318

一、GIS标准化的意义和作用318

二、GIS标准化的内容321

三、ISO/TC211地理信息标准324

四、中国的地理信息系统标准化现状325

7.5 GIS应用实例327

一、在测绘与制图中的应用328

二、土地信息系统（LIS）329

三、城市GIS与政府GIS331

四、矿区资源环境信息系统334

五、GIS的其他应用领域综述336

小结340

思考题341

一、计算机网络系统及其实现343

第8章 GIS的发展与展望343

8.1 GIS的网络工程与WebGIS343

二、Web GIS——网络技术与GIS的结合346

三、网络GIS设计和标准347

四、Web GIS的实现技术348

五、Web GIS的软件产品351

8.2 GIS互操作与开放式GIS352

一、GIS的互操作352

二、开放的地理信息数据互操作规范——OGIS355

三、开放式地理信息系统（OpenGIS）及其实现356

8.3 组件式GIS358

一、组件与COM技术358

二、Com GIS的概念与特点360

三、Com GIS设计与开发360

四、主要Com GIS产品简介361

五、Com GIS与Web GIS363

8.4 三维和动态空间GIS的发展动态363

一、三维GIS的基本概念364

二、三维数据模型与数据结构365

三、时态GIS367

四、多维动态GIS的发展369

8.5 关于第四代GIS的一些思考369

一、目前GIS软件的技术特点与不足369

二、第四代GIS软件技术371

三、第四代GIS与GIS的发展372

小结374

思考题375

参考文献376