地理信息系统导论

本书旨在提供地理信息系统（GIS）概念和实践的坚实基础，自靠前版出版发行12年来已成为靠前外广受欢迎的经典教材，2014年近期新版（第7版）及时反映了GIS技术的新发展和日益广泛的应用。本书共18章，靠前章至第4章主要解释GIS的概念和数据模型；第5章至第8章涵盖了数据获取、编辑和管理；第9章和靠前0章包括数据显示和探查；靠前1章和靠前2章提供核心数据分析的概览；靠前3章至靠前5章重点阐述地形制图和分析；靠前6章和靠前7章涉及线性要素和移动；靠前8章介绍GIS 模型和建模。每章包含2 至7 个习作任务，全书共81个习作，采用ArcGIS10.0软件平台。附光盘1张，含全套习作数据。

第1章绪论1
1.1地理信息系统（GIS）2
1.1.1GIS的组成3
1.1.2GIS的简史3
1.1.3GIS软件产品4
1.2GIS的应用5
1.3GIS的要素7
1.3.1数据模型8
1.3.2数据获取10
1.3.3属性数据管理10
1.3.4数据显示10
1.3.5数据探查10
1.3.6数据分析10
1.4Web制图12
1.4.1在线制图12
1.4.2协作Web制图12
1.4.3志愿者地理信息（VGI）12
1.4.4Web应用程序的意义13
1.5本书的结构13
1.6概念与实践13
重要概念和术语14
复习题15
应用：绪论16
参考文献20
第2章坐标系统21
2.1地理坐标系统22
2.1.1地球的近似表示23
2.1.2大地基准24
2.2地图投影26
2.2.1地图投影类型27
2.2.2地图投影参数28
2.3常用地图投影29
2.3.1横轴墨卡托投影30
2.3.2兰勃特正形圆锥投影30
2.3.3阿伯斯等积圆锥投影31
2.3.4等距圆锥投影31
2.3.5Web墨卡托31
2.4投影坐标系统32
2.4.1通用横轴墨卡托格网系统（UTM）33
2.4.2通用极射格网系统（UPS）34
2.4.3国家平面坐标系统（SPC）34
2.4.4公用土地调查系统（PLSS）36
2.5在GIS中运用坐标系统36
2.5.1投影文件36
2.5.2预定义坐标系统37
2.5.3即时（on-the-fly）投影38
重要概念和术语38
复习题40
应用：坐标系统41
参考文献45
第3章矢量数据模型46
3.1简单要素的表示48
3.2拓扑48
3.2.1拓扑统一地理编码格式（TIGER）50
3.2.2拓扑的重要性51
3.3地理关系数据模型52
3.3.1Coverage53
3.3.2Coverage数据结构53
3.3.3非拓扑矢量数据55
3.4基于对象数据模型55
3.4.1类和类之间的关系56
3.4.2接口56
3.4.3Geodatabase57
3.4.4拓扑规则59
3.4.5Geodatabase数据模型的优点60
3.5复合要素的表示61
3.5.1不规则三角网（TINs）61
3.5.2分区62
3.5.3路径64
重要概念和术语66
复习题67
应用：地理关系矢量数据模型68
挑战性任务71
参考文献72
第4章栅格数据模型73
4.1栅格数据模型要素74
4.1.1像元值75
4.1.2像元大小75
4.1.3像元深度76
4.1.4栅格波段76
4.1.5空间参照76
4.2栅格数据类型77
4.2.1卫星影像77
4.2.2数字高程模型（DEMs）79
4.2.3USGS的数字高程模型（USGSDEMs）81
4.2.4全球数字高程模型81
4.2.5数字正射影像82
4.2.6土地覆被数据83
4.2.7二值扫描文件83
4.2.8数字栅格图（DRG）83
4.2.9图形文件84
4.2.10特定GIS软件的栅格数据84
4.3栅格数据结构84
4.3.1逐个像元编码85
4.3.2游程编码（RLE）85
4.3.3四叉树86
4.3.4头文件88
4.4栅格数据压缩88
4.5栅格数据文件格式90
4.6数据转换与综合91
4.6.1栅格化91
4.6.2矢量化91
4.6.3栅格数据与矢量数据的综合92
重要概念和术语93
复习题94
应用：栅格数据模型95
挑战性任务97
参考文献97
第5章GIS数据获取100
5.1现有的地理信息系统数据101
5.1.1地理门户网站101
5.1.2美国地质调查局102
5.1.3美国人口普查局102
5.1.4自然资源保持局103
5.1.5州域公共数据举例103
5.1.6大都市公共数据举例103
5.1.7县级公共数据举例104
5.1.8私人公司的GIS数据104
5.2元数据104
5.3现有数据的转换105
5.3.1直接转换105
5.3.2中性格式105
5.4创建新数据107
5.4.1遥感数据107
5.4.2野外数据108
5.4.3有x、y坐标的文本文件111
5.4.4用数字化仪数字化111
5.4.5扫描数字化113
5.4.6屏幕数字化115
5.4.7源地图的重要性115
重要概念和术语116
复习题117
应用：矢量数据输入118
挑战性任务121
参考文献122
第6章几何变换123
6.1几何变换124
6.1.1地图到地图和图像到地图的变换124
6.1.2变换方法125
6.1.3仿射变换126
6.1.4控制点127
6.2均方根（RMS）误差129
6.3数字化地图上的均方根误差131
6.4像元值重采样132
6.4.1重采样方法132
6.4.2重采样的其他用途134
重要概念和术语134
复习题135
应用：几何变换135
挑战性任务140
参考文献141
第7章空间数据准确度和质量142
7.1定位错误143
7.1.1使用二手数据源的定位错误143
7.1.2产生数字化错误的原因144
7.1.3使用第一手数据源的定位错误144
7.2空间数据准确度标准145
7.3拓扑错误146
7.3.1空间要素的拓扑错误146
7.3.2图层之间的拓扑错误147
7.4拓扑编辑149
7.4.1Coverage的拓扑编辑149
7.4.2用地图拓扑编辑152
7.4.3用拓扑规则编辑153
7.5非拓扑编辑153
7.5.1编辑现有要素153
7.5.2由现有要素创建新要素154
7.6其他编辑操作155
7.6.1图幅拼接155
7.6.2线的简化和平滑156
重要概念和术语158
复习题159
应用：空间数据的准确度和质量160
挑战性任务165
参考文献165
第8章属性数据管理166
8.1GIS中的属性数据168
8.1.1属性表的类型168
8.1.2数据库管理169
8.1.3属性数据的类型169
8.2关系数据库模型171
8.2.1SSURGO：一个关系数据库实例173
8.2.2规范化173
8.2.3关系类型176
8.3合并、关联和关系类178
8.3.1合并178
8.3.2关联178
8.3.3关系类179
8.4属性数据输入179
8.4.1字段定义179
8.4.2数据输入方法179
8.4.3属性数据校核180
8.5字段与属性数据的处理180
8.5.1添加和删除字段180
8.5.2属性数据的分类181
8.5.3属性数据的计算181
重要概念和术语181
复习题182
应用：属性数据的输入与管理183
挑战性任务188
参考文献189
第9章数据显示与地图编制190
9.1地图的符号表示192
9.1.1空间要素与地图符号192
9.1.2色彩的运用194
9.1.3数据的分类195
9.1.4制图概括196
9.2定量的地图的种类196
9.3地图的注记199
9.3.1字体的变化199
9.3.2字体变化的选择200
9.3.3文字在地图主体的放置201
9.4地图设计204
9.4.1排版204
9.4.2视觉层次206
9.5动画地图208
9.6地图的生产209
重要概念和术语211
复习题212
应用：数据显示和地图编制213
挑战性任务219
参考文献220
第10章数据探查222
10.1数据探查223
10.1.1描述性统计量224
10.1.2图形225
10.1.3动态图形228
10.2基于地图的数据操作229
10.2.1数据分类230
10.2.2空间集聚230
10.2.3地图比较231
10.3属性数据查询232
10.3.1SQL233
10.3.2查询表达式234
10.3.3运算类型235
10.3.4查询操作举例236
10.3.5关系数据库查询237
10.4空间数据查询238
10.4.1由指针选择要素238
10.4.2由图形选择要素238
10.4.3由空间关系选择要素239
10.4.4属性数据查询与空间数据查询的结合239
10.5栅格数据查询240
10.5.1由像元数值查询240
10.5.2用选择要素查询241
重要概念和术语241
复习题242
应用：数据探查243
挑战性任务247
参考文献248
第11章矢量数据分析249
11.1建立缓冲区250
11.1.1缓冲区建立中的差别251
11.1.2建立缓冲区的应用252
11.2地图叠置253
11.2.1要素类型和地图叠置254
11.2.2地图叠置方法255
11.2.3叠置和数据格式256
11.2.4碎屑多边形257
11.2.5地图叠置中的误差传递258
11.2.6地图叠置的应用259
11.3距离量测260
11.4模式分析260
11.4.1点模式分析261
11.4.2量测空间自相关的莫兰指数262
11.4.3量测高/低聚集度的G统计量264
11.4.4模式分析的应用265
11.5要素操作266
重要概念和术语269
复习题270
应用：矢量数据分析271
挑战性任务275
参考文献275
第12章栅格数据分析278
12.1数据分析环境279
12.2局域运算280
12.2.1单一栅格的局域运算280
12.2.2重新分类281
12.2.3多个栅格的局域运算281
12.2.4局域运算的应用282
12.3邻域运算283
12.3.1邻域统计值284
12.3.2邻域运算的应用284
12.4分区运算286
12.4.1分区统计量286
12.4.2分区运算的应用287
12.5自然距离量测运算288
12.5.1配置与方向289
12.5.2自然距离量测运算的应用289
12.6其他的栅格数据运算290
12.6.1栅格数据管理290
12.6.2栅格数据提取290
12.6.3栅格数据的综合归纳291
12.7地图逻辑运算292
12.8基于矢量与基于栅格的数据分析的比较292
12.8.1地图叠置293
12.8.2建立缓冲区294
重要概念和术语294
复习题295
应用：栅格数据分析295
挑战性任务298
参考文献299
第13章地形制图与分析300
13.1用于地形制图与分析的数据301
13.1.1数字高程模型（DEM）301
13.1.2不规则三角网（TIN）302
13.2地形制图303
13.2.1等高线法303
13.2.2垂直剖面法305
13.2.3地貌晕渲图法305
13.2.4分层设色法307
13.2.5透视图法307
13.3坡度和坡向309
13.3.1用栅格计算坡度和坡向的算法310
13.3.2用TIN计算坡度和坡向的算法313
13.3.3影响坡度和坡向量测的因素314
13.4表面曲率315
13.5栅格与TIN对比317
重要概念和术语317
复习题318
应用：地形制图和分析319
挑战性任务323
参考文献324
第14章视域和流域326
14.1视域分析327
14.1.1视线操作327
14.1.2基于栅格的视域分析328
14.1.3基于TIN的视域分析328
14.1.4累积视域329
14.1.5视域分析的准确度330
14.2视域分析中的参数330
14.3视域分析的应用332
14.4流域分析333
14.4.1已填洼DEM333
14.4.2流向334
14.4.3流量累积334
14.4.4河网335
14.4.5河流链路335
14.4.6全流域336
14.4.7基于点的流域336
14.5影响流域分析的因素338
14.5.1DEM分辨率338
14.5.2流向方法339
14.5.3流量累积临界值340
14.6流域分析的应用341
重要概念和术语342
复习题343
应用:视域和流域343
挑战性任务347
参考文献348
第15章空间插值351
15.1空间插值的元素352
15.1.1控制点352
15.1.2空间插值的类型353
15.2全局插值法354
15.2.1趋势面模型354
15.2.2回归模型356
15.3局部插值法357
15.3.1泰森多边形357
15.3.2密度估算358
15.3.3距离倒数权重插值361
15.3.4薄板样条函数363
15.4克里金法365
15.4.1半变异图366
15.4.2模型367
15.4.3普通克里金法368
15.4.4泛克里金法370
15.4.5其他克里金法372
15.5空间插值方法的比较373
重要概念和术语374
复习题376
应用：空间插值376
挑战性任务381
参考文献382
第16章地理编码和动态分段384
16.1地理编码385
16.1.1地理编码参照数据库385
16.1.2地址匹配过程386
16.1.3地址匹配选项388
16.1.4偏移标注选项389
16.1.5地理编码质量389
16.2地理编码的变异形式390
16.3地理编码的应用391
16.3.1定位服务391
16.3.2商业应用392
16.3.3无线应急服务392
16.3.4犯罪制图和分析392
16.3.5公共健康392
16.4动态分段393
16.4.1路径393
16.4.2创建路径394
16.4.3事件396
16.4.4创建事件表396
16.5动态分段的应用398
16.5.1数据管理398
16.5.2数据显示398
16.5.3数据查询399
16.5.4数据分析399
重要概念和术语400
复习题400
应用：地理编码和动态分段401
挑战性任务406
参考文献407
第17章最小耗费路径分析和网络分析409
17.1最小耗费路径分析410
17.1.1源栅格410
17.1.2耗费栅格410
17.1.3耗费距离量测411
17.1.4生成最小累积耗费路径412
17.1.5最小耗费路径分析的选项415
17.2最小耗费路径分析的应用416
17.3网络416
17.3.1链路和链路阻抗417
17.3.2节点和转弯阻抗417
17.3.3单行道或禁行道417
17.3.4天桥和地下通道418
17.4网络拼接418
17.4.1聚集线要素418
17.4.2编辑和创建网络419
17.4.3对网络要素赋予属性419
17.5网络分析420
17.5.1最短路径分析421
17.5.2旅行推销员问题422
17.5.3车辆路径问题423
17.5.4最近设施423
17.5.5配置424
17.5.6定位-配置425
重要概念和术语427
复习题427
应用:路径分析和网络应用428
挑战性任务434
参考文献434
第18章GIS模型与建模436
18.1GIS建模的基本元素437
18.1.1GIS模型的分类437
18.1.2建模过程438
18.1.3GIS在建模中的作用438
18.1.4GIS与其他建模程序的结合439
18.2二值模型440
18.2.1基于矢量的方法440
18.2.2基于栅格的方法441
18.2.3二值模型的应用442
18.3指数模型443
18.3.1加权线性综合法443
18.3.2其他方法446
18.3.3指数模型的应用448
18.4回归模型449
18.4.1线性回归模型450
18.4.2局部回归模型450
18.4.3对数回归模型451
18.5过程模型451
18.5.1修正的通用土壤流失方程式452
18.5.2临界降雨量模型453
重要概念和术语454
复习题454
应用：GIS模型与建模455
挑战性任务460
参考文献460
附录A常用换算关系464
附录BUTM（通用横轴麦卡托）分带465