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ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第三版) 版权信息
- ISBN：9787030702159
- 条形码：9787030702159 ; 978-7-03-070215-9
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第三版) 本书特色
适读人群 ：高等院校地理信息科学与地理学其他各专业，测绘、资源、环境、城市等相关学科学生，科学研究、工程设计、规划管理等部门的科技人员本书即学即用，举一反三，以提高读者的实践应用能力为目的。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第三版) 内容简介
本书是作者在分析上一版教材应用情况基础上，针对ArcGIS软件近期新功能与特色重新改编而成。每章内容均进行了精炼化和实用化处理，并新增了时空数据统计分析理论与方法、多种空间分析建模方法等内容，实验内容也进行了相应的提升，提高了本书的系统性、现势性和实用性。本书内容主要包括GIS基本概念、ArcGIS应用基础、空间数据的采集与组织、空间数据的转换与处理、空间数据的可视化表达、GIS空间分析导论、矢量数据的空间分析、栅格数据的空间分析、三维分析、空间统计分析、空间分析建模等。此外，本书还配备具有典型性意义的实例分析及大量的随书练习资料，并辅以相应的数据资料，以便读者参考练习。 本书内容注重科学性、系统性与实用性相结合，可作为高等院校地理信息科学与地理学其他各专业，以及测绘、资源、环境、城市等相关学科学生的教材，也可为科学研究、工程设计、规划管理等部门的科技人员提供参考。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第三版) 目录
目录
前言
第1章 导论 1
1.1 地理信息系统 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 GIS构成 1
1.1.3 GIS功能与应用 3
1.1.4 GIS技术与发展 5
1.2 GIS空间分析 6
1.2.1 空间分析 7
1.2.2 基于GIS的空间分析 8
1.2.3 常用GIS平台空间分析功能比较 9
1.3 ArcGIS 10概述 10
1.3.1 ArcGIS 10体系结构 10
1.3.2 ArcGIS 10软件特色 13
1.3.3 ArcGIS10空间分析 15
第2章 ArcGIS应用基础 17
2.1 ArcMap应用基础 17
2.1.1 ArcMap窗口组成 17
2.1.2 地图文档创建 21
2.1.3 数据层的加载 22
2.1.4 数据层的基本操作 25
2.1.5 地图文档的保存 29
2.1.6 数据框的添加 29
2.1.7 要素的选择与转出 30
2.1.8 利用属性制作统计图表 32
2.2 ArcCatalog应用基础 32
2.2.1 ArcCatalog基础操作 33
2.2.2 目录内容浏览 36
2.2.3 数据搜索 39
2.2.4 地图与图层操作 41
2.2.5 管理地图与服务 42
2.3 Geoprocessing地理处理框架 43
2.3.1 地理处理框架的基本介绍 43
2.3.2 ArcToolbox内容简介 45
2.3.3 地理处理应用基础 47
第3章 空间数据的采集与组织 52
3.1 矢量数据组织 52
3.1.1 基于文件系统的数据组织 52
3.1.2 基于地理数据库的数据组织 53
3.2 栅格数据组织 56
3.2.1 栅格数据格式 56
3.2.2 栅格数据组织方式 57
3.3 点云数据组织 59
3.3.1 LAS文件介绍 59
3.3.2 点云数据的组织方式 60
3.3.3 创建LAS数据集 61
3.4 地理数据库创建 62
3.4.1 地理数据库建立的一般过程 62
3.4.2 创建一个新的地理数据库 64
3.4.3 建立数据库中的基本组成项 64
3.4.4 向地理数据库加载数据 69
3.4.5 地理数据库的高级功能 73
3.5 数据采集 91
3.5.1 手动数字化 91
3.5.2 自动数字化 93
3.6 数据编辑 98
3.6.1 图形编辑 98
3.6.2 拓扑编辑 104
3.6.3 属性编辑 106
3.7 实例与练习 108
3.7.1 某地区地块的拓扑关系建立 108
3.7.2 镶嵌数据集的建立 115
第4章 空间数据的转换与处理 119
4.1 空间变换 119
4.1.1 投影变换 119
4.1.2 空间校正 123
4.1.3 地理配准 129
4.2 数据格式转换 133
4.2.1 矢栅数据转换 133
4.2.2 文本数据转换 135
4.2.3 CAD数据转换 136
4.3 数据处理 138
4.3.1 数据裁切 138
4.3.2 数据拼接 140
4.3.3 数据提取 142
4.4 实例与练习 数据更新变换 144
第5章 空间数据的可视化表达 149
5.1 数据符号化 149
5.1.1 矢量数据符号化 151
5.1.2 栅格数据符号化 162
5.1.3 地图符号的制作 166
5.2 专题地图编制 173
5.2.1 布局设计 174
5.2.2 制图数据操作 178
5.2.3 地图标注 185
5.2.4 地图整饰 188
5.2.5 地图输出 202
5.2.6 地图共享 204
5.3 实例与练习 南京市部分地区行政区划图制作 206
第6章 GIS空间分析导论 213
6.1 空间分析的数据模型 213
6.1.1 栅格数据模型 213
6.1.2 矢量数据模型 214
6.1.3 矢量和栅格数据模型的区别与联系 215
6.1.4 时空数据模型 216
6.2 GIS空间分析的基本原理与方法 216
6.2.1 栅格数据分析模式 216
6.2.2 矢量数据分析方法 219
6.2.3 空间统计分析 222
6.2.4 三维空间分析 222
6.3 ArcGIS空间分析模块和功能 223
第7章 矢量数据的空间分析 227
7.1 邻域分析 227
7.1.1 缓冲区 227
7.1.2 泰森多边形 232
7.1.3 近邻分析 234
7.2 叠置分析 237
7.2.1 空间连接 238
7.2.2 图层擦除 238
7.2.3 标识叠加 239
7.2.4 相交操作 240
7.2.5 交集取反 241
7.2.6 图层联合 242
7.2.7 修正更新 242
7.2.8 分割 243
7.2.9 裁剪 244
7.3 网络分析 245
7.3.1 网络的组成 245
7.3.2 网络分析的基本原理 246
7.3.3 网络分析工具 247
7.3.4 传输网络分析 248
7.3.5 效用网络分析 272
7.4 追踪分析 287
7.4.1 追踪分析的相关概念 287
7.4.2 追踪分析的基本功能 289
7.4.3 追踪分析实例演示 289
7.5 实例与练习 298
7.5.1 市区择房分析 298
7.5.2 超市选址问题 305
第8章 栅格数据的空间分析 312
8.1 设置分析环境 312
8.1.1 加载分析模块 313
8.1.2 设置工作路径 314
8.1.3 设置单元大小 315
8.1.4 设置分析区域 316
8.1.5 选择坐标系统 317
8.2 距离制图分析 317
8.2.1 距离制图基础 318
8.2.2 直线距离 320
8.2.3 区域分配 320
8.2.4 成本距离 321
8.2.5 *短路径 322
8.3 密度制图分析 323
8.3.1 基本概念 323
8.3.2 操作步骤 324
8.4 表面分析 324
8.4.1 等值线绘制 324
8.4.2 地形因子提取 325
8.4.3 山体阴影 328
8.5 栅格计算 329
8.5.1 栅格计算器 329
8.5.2 数学运算 330
8.5.3 函数运算 331
8.6 重分类 333
8.6.1 新值替换 333
8.6.2 空值设置 333
8.6.3 旧值合并 335
8.6.4 重新分类 335
8.7 统计分析 336
8.7.1 像元统计 337
8.7.2 邻域统计 338
8.7.3 分类区统计 340
8.8 多元分析 342
8.8.1 ISO聚类 342
8.8.2 *大似然分类 343
8.8.3 树状图 346
8.9 实例与练习 347
8.9.1 学校选址 347
8.9.2 寻找*佳路径 352
8.9.3 熊猫分布密度制图 357
第9章 三维分析 361
9.1 创建三维表面 361
9.1.1 栅格表面的创建 362
9.1.2 TIN表面的创建 364
9.1.3 地形（Terrain）数据集创建与管理 370
9.2 三维表面分析 375
9.2.1 三维表面几何参数 375
9.2.2 交互式三维表面分析 376
9.2.3 可见性分析 378
9.3 三维要素构建 389
9.3.1 二维要素三维化 390
9.3.2 栅格转换为三维要素 392
9.3.3 TIN转换为三维要素 393
9.4 三维要素分析 394
9.4.1 叠置分析 394
9.4.2 邻域分析 398
9.5 ArcScene三维可视化 400
9.5.1 要素的立体显示 401
9.5.2 设置场景属性 406
9.5.3 飞行动画 409
9.6 实例与练习 413
9.6.1 地形指标提取 413
9.6.2 地形特征信息提取 417
9.6.3 表面创建及景观图制作 420
第10章 空间统计分析 424
10.1 空间统计基础 424
10.1.1 空间统计概述 424
10.1.2 空间自相关 425
10.1.3 空间插值 428
10.2 探索性空间数据分析 429
10.2.1 数据分析工具 429
10.2.2 检验数据分布 438
10.2.3 寻找数据离群值 439
10.2.4 全局趋势分析 441
10.2.5 空间自相关及方向变异 442
10.3 空间插值与地统计模拟 444
10.3.1 确定性空间插值 444
10.3.2 地统计空间点插值 453
10.3.3 地统计空间面插值 459
10.4 空间模式与空间关系建模 463
10.4.1 度量地理要素的基本特征 463
10.4.2 地理要素的全局模式分析 468
10.4.3 地理要素的局部模式分析 472
10.4.4 空间关系建模 478
10.5 时空统计分析 484
10.5.1 时空立方体的构建与可视化 485
10.5.2 时空演变模式分析 486
10.5.3 时空格局可视分析 487
10.6 综合实验与练习 490
10.6.1 污染物空间插值实验 490
10.6.2 人口空间格局分析实验 494
第11章 空间分析建模 499
11.1 简介 499
11.2 地理处理工具与工具箱 500
11.2.1 工具的类型和特点 500
11.2.2 工具箱的操作与工具管理 500
11.2.3 工具的应用技巧 505
11.3 模型构建器与可视化建模 511
11.3.1 基本概念与类型 511
11.3.2 图解模型的形成流程 515
11.3.3 图解模型的形成过程 523
11.3.4 高级模型构建器技术 528
11.4 Python与地理处理脚本 539
11.4.1 简介 539
11.4.2 Python脚本编写基础 540
11.4.3 利用Python创建脚本工具 541
11.4.4 Python脚本应用实例 546
11.5 地理处理框架与综合建模 547
11.5.1 简介 547
11.5.2 综合模型的构建策略 548
11.6 实例与练习 549
11.6.1 综合数据处理模型构建 549
11.6.2 双循环模型构建 554
参考文献 558
前言
第1章 导论 1
1.1 地理信息系统 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 GIS构成 1
1.1.3 GIS功能与应用 3
1.1.4 GIS技术与发展 5
1.2 GIS空间分析 6
1.2.1 空间分析 7
1.2.2 基于GIS的空间分析 8
1.2.3 常用GIS平台空间分析功能比较 9
1.3 ArcGIS 10概述 10
1.3.1 ArcGIS 10体系结构 10
1.3.2 ArcGIS 10软件特色 13
1.3.3 ArcGIS10空间分析 15
第2章 ArcGIS应用基础 17
2.1 ArcMap应用基础 17
2.1.1 ArcMap窗口组成 17
2.1.2 地图文档创建 21
2.1.3 数据层的加载 22
2.1.4 数据层的基本操作 25
2.1.5 地图文档的保存 29
2.1.6 数据框的添加 29
2.1.7 要素的选择与转出 30
2.1.8 利用属性制作统计图表 32
2.2 ArcCatalog应用基础 32
2.2.1 ArcCatalog基础操作 33
2.2.2 目录内容浏览 36
2.2.3 数据搜索 39
2.2.4 地图与图层操作 41
2.2.5 管理地图与服务 42
2.3 Geoprocessing地理处理框架 43
2.3.1 地理处理框架的基本介绍 43
2.3.2 ArcToolbox内容简介 45
2.3.3 地理处理应用基础 47
第3章 空间数据的采集与组织 52
3.1 矢量数据组织 52
3.1.1 基于文件系统的数据组织 52
3.1.2 基于地理数据库的数据组织 53
3.2 栅格数据组织 56
3.2.1 栅格数据格式 56
3.2.2 栅格数据组织方式 57
3.3 点云数据组织 59
3.3.1 LAS文件介绍 59
3.3.2 点云数据的组织方式 60
3.3.3 创建LAS数据集 61
3.4 地理数据库创建 62
3.4.1 地理数据库建立的一般过程 62
3.4.2 创建一个新的地理数据库 64
3.4.3 建立数据库中的基本组成项 64
3.4.4 向地理数据库加载数据 69
3.4.5 地理数据库的高级功能 73
3.5 数据采集 91
3.5.1 手动数字化 91
3.5.2 自动数字化 93
3.6 数据编辑 98
3.6.1 图形编辑 98
3.6.2 拓扑编辑 104
3.6.3 属性编辑 106
3.7 实例与练习 108
3.7.1 某地区地块的拓扑关系建立 108
3.7.2 镶嵌数据集的建立 115
第4章 空间数据的转换与处理 119
4.1 空间变换 119
4.1.1 投影变换 119
4.1.2 空间校正 123
4.1.3 地理配准 129
4.2 数据格式转换 133
4.2.1 矢栅数据转换 133
4.2.2 文本数据转换 135
4.2.3 CAD数据转换 136
4.3 数据处理 138
4.3.1 数据裁切 138
4.3.2 数据拼接 140
4.3.3 数据提取 142
4.4 实例与练习 数据更新变换 144
第5章 空间数据的可视化表达 149
5.1 数据符号化 149
5.1.1 矢量数据符号化 151
5.1.2 栅格数据符号化 162
5.1.3 地图符号的制作 166
5.2 专题地图编制 173
5.2.1 布局设计 174
5.2.2 制图数据操作 178
5.2.3 地图标注 185
5.2.4 地图整饰 188
5.2.5 地图输出 202
5.2.6 地图共享 204
5.3 实例与练习 南京市部分地区行政区划图制作 206
第6章 GIS空间分析导论 213
6.1 空间分析的数据模型 213
6.1.1 栅格数据模型 213
6.1.2 矢量数据模型 214
6.1.3 矢量和栅格数据模型的区别与联系 215
6.1.4 时空数据模型 216
6.2 GIS空间分析的基本原理与方法 216
6.2.1 栅格数据分析模式 216
6.2.2 矢量数据分析方法 219
6.2.3 空间统计分析 222
6.2.4 三维空间分析 222
6.3 ArcGIS空间分析模块和功能 223
第7章 矢量数据的空间分析 227
7.1 邻域分析 227
7.1.1 缓冲区 227
7.1.2 泰森多边形 232
7.1.3 近邻分析 234
7.2 叠置分析 237
7.2.1 空间连接 238
7.2.2 图层擦除 238
7.2.3 标识叠加 239
7.2.4 相交操作 240
7.2.5 交集取反 241
7.2.6 图层联合 242
7.2.7 修正更新 242
7.2.8 分割 243
7.2.9 裁剪 244
7.3 网络分析 245
7.3.1 网络的组成 245
7.3.2 网络分析的基本原理 246
7.3.3 网络分析工具 247
7.3.4 传输网络分析 248
7.3.5 效用网络分析 272
7.4 追踪分析 287
7.4.1 追踪分析的相关概念 287
7.4.2 追踪分析的基本功能 289
7.4.3 追踪分析实例演示 289
7.5 实例与练习 298
7.5.1 市区择房分析 298
7.5.2 超市选址问题 305
第8章 栅格数据的空间分析 312
8.1 设置分析环境 312
8.1.1 加载分析模块 313
8.1.2 设置工作路径 314
8.1.3 设置单元大小 315
8.1.4 设置分析区域 316
8.1.5 选择坐标系统 317
8.2 距离制图分析 317
8.2.1 距离制图基础 318
8.2.2 直线距离 320
8.2.3 区域分配 320
8.2.4 成本距离 321
8.2.5 *短路径 322
8.3 密度制图分析 323
8.3.1 基本概念 323
8.3.2 操作步骤 324
8.4 表面分析 324
8.4.1 等值线绘制 324
8.4.2 地形因子提取 325
8.4.3 山体阴影 328
8.5 栅格计算 329
8.5.1 栅格计算器 329
8.5.2 数学运算 330
8.5.3 函数运算 331
8.6 重分类 333
8.6.1 新值替换 333
8.6.2 空值设置 333
8.6.3 旧值合并 335
8.6.4 重新分类 335
8.7 统计分析 336
8.7.1 像元统计 337
8.7.2 邻域统计 338
8.7.3 分类区统计 340
8.8 多元分析 342
8.8.1 ISO聚类 342
8.8.2 *大似然分类 343
8.8.3 树状图 346
8.9 实例与练习 347
8.9.1 学校选址 347
8.9.2 寻找*佳路径 352
8.9.3 熊猫分布密度制图 357
第9章 三维分析 361
9.1 创建三维表面 361
9.1.1 栅格表面的创建 362
9.1.2 TIN表面的创建 364
9.1.3 地形（Terrain）数据集创建与管理 370
9.2 三维表面分析 375
9.2.1 三维表面几何参数 375
9.2.2 交互式三维表面分析 376
9.2.3 可见性分析 378
9.3 三维要素构建 389
9.3.1 二维要素三维化 390
9.3.2 栅格转换为三维要素 392
9.3.3 TIN转换为三维要素 393
9.4 三维要素分析 394
9.4.1 叠置分析 394
9.4.2 邻域分析 398
9.5 ArcScene三维可视化 400
9.5.1 要素的立体显示 401
9.5.2 设置场景属性 406
9.5.3 飞行动画 409
9.6 实例与练习 413
9.6.1 地形指标提取 413
9.6.2 地形特征信息提取 417
9.6.3 表面创建及景观图制作 420
第10章 空间统计分析 424
10.1 空间统计基础 424
10.1.1 空间统计概述 424
10.1.2 空间自相关 425
10.1.3 空间插值 428
10.2 探索性空间数据分析 429
10.2.1 数据分析工具 429
10.2.2 检验数据分布 438
10.2.3 寻找数据离群值 439
10.2.4 全局趋势分析 441
10.2.5 空间自相关及方向变异 442
10.3 空间插值与地统计模拟 444
10.3.1 确定性空间插值 444
10.3.2 地统计空间点插值 453
10.3.3 地统计空间面插值 459
10.4 空间模式与空间关系建模 463
10.4.1 度量地理要素的基本特征 463
10.4.2 地理要素的全局模式分析 468
10.4.3 地理要素的局部模式分析 472
10.4.4 空间关系建模 478
10.5 时空统计分析 484
10.5.1 时空立方体的构建与可视化 485
10.5.2 时空演变模式分析 486
10.5.3 时空格局可视分析 487
10.6 综合实验与练习 490
10.6.1 污染物空间插值实验 490
10.6.2 人口空间格局分析实验 494
第11章 空间分析建模 499
11.1 简介 499
11.2 地理处理工具与工具箱 500
11.2.1 工具的类型和特点 500
11.2.2 工具箱的操作与工具管理 500
11.2.3 工具的应用技巧 505
11.3 模型构建器与可视化建模 511
11.3.1 基本概念与类型 511
11.3.2 图解模型的形成流程 515
11.3.3 图解模型的形成过程 523
11.3.4 高级模型构建器技术 528
11.4 Python与地理处理脚本 539
11.4.1 简介 539
11.4.2 Python脚本编写基础 540
11.4.3 利用Python创建脚本工具 541
11.4.4 Python脚本应用实例 546
11.5 地理处理框架与综合建模 547
11.5.1 简介 547
11.5.2 综合模型的构建策略 548
11.6 实例与练习 549
11.6.1 综合数据处理模型构建 549
11.6.2 双循环模型构建 554
参考文献 558
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ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第三版) 节选
第1章 导论 随着信息社会的到来，人类社会进入了信息大爆炸的时代。面对海量信息，人们对于信息的要求发生了巨大变化，对信息的广泛性、精确性、快速性及综合性要求越来越高。随着计算机技术的出现及其快速发展，对空间位置信息和其他属性类信息进行统一管理的地理信息系统（GIS）也随之快速发展起来，在此基础上进行空间信息挖掘和知识发现是当前亟待解决的问题，也是GIS研究的热点和难点之一。GIS空间分析也越来越凸显出其重要作用。 1.1 地理信息系统 1.1.1 基本概念 地理信息系统（geographical information system，GIS）既是跨越地球科学、空间科学和信息科学的一门应用基础学科，又是一项工程应用技术。它以地学原理为依托，在计算机软硬件的支持下，研究空间数据的采集、处理、存储、管理、分析、建模、显示和传播的相关理论方法与应用技术，以解决复杂的管理、规划和决策等问题。GIS处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，主要用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决各类复杂的地学问题。 1.1.2 GIS 构成 一个完整的GIS主要由五个部分构成，即硬件系统、软件系统、地理空间数据、地学模型和应用人员。其中，硬件、软件系统为GIS提供了运行环境；地理空间数据反映了GIS的地理内容；地学模型为GIS应用提供解决方案；应用人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其他几个构成部分。 1.硬件系统 硬件系统是计算机系统中的实际物理配置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是GIS的物理外壳。系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约。GIS由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等。这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务，也可以保存数据以备现在或将来使用，或将处理得到的结果或信息提供给用户。 2.软件系统 GIS运行所需的软件系统如下。 1）GIS支撑软件 任何GIS软件都需要一个基础的运行环境。小到各种移动终端的GIS Apps，大到PC端的各类GIS平台，都离不开操作系统的支持。空间数据的存储和管理也通常使用发展成熟的大型数据库管理系统。例如，常用的操作系统包括移动端的安卓、苹果IOS，PC端的Windows、Linux和MacOS等；GIS数据的存储管理通常也需要依赖于大型的企业级数据库，GIS常用的数据库系统有Oracle、Microsoft SQL Server和PostgreSQL等。此外，可能还需要一些用于支撑GIS系统运行的其他支撑软件。 2）GIS平台软件 GIS功能的复杂性和需求的多样性决定了其平台软件在GIS中的重要地位。*为典型的GIS平台，如国外的ArcGIS商业平台、QGIS开源平台等，国内的有SuperMap和MapGIS等商业平台。这些大型GIS平台的主要表现形式为基础应用程序和软件开发包。这些GIS平台都必须运行或部署在支撑软件之上，主要用于完成各种GIS任务，其中，软件开发包可以扩展和定制满足特定领域业务需求的应用型GIS软件。 3）GIS应用软件 GIS的应用行业非常广泛。基础平台软件提供的功能并不能满足各行业对GIS的业务需求，这就需要GIS开发人员基于某个GIS平台已有的功能和开放的接口，结合某个行业的具体业务需求开发出符合行业需要的GIS应用系统，如与不动产相关的审批系统、与国土相关的土地资源管理系统、与城市规划相关的辅助决策系统，以及与地名相关的地名管理与信息化服务系统等。 3.地理空间数据 地理空间数据是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通信设备输入GIS，是系统程序作用的对象，是GIS所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。不同用途的GIS，其地理空间数据的种类、精度均不相同，包括以下三种信息。 1）已知坐标系中的位置 已知坐标系中的位置即几何坐标，标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图中的空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等。采用数字化仪输入时通常采用数字化仪直角坐标或屏幕直角坐标。 2）实体间的空间关系 实体间的空间关系通常包括：度量关系，如两个地物之间的距离远近；延伸关系（或方位关系），定义了两个地物之间的方位；拓扑关系，定义了地物之间连通、邻接等关系，是GIS分析中*基本的关系，其包括网络结点与网络线之间的枢纽关系、边界线与面实体间的构成关系、面实体与岛或内部点的包含关系等。 3）与几何位置无关的属性 与几何位置无关的属性即通常所说的非几何属性或简称属性，是与地理实体相联系的地理变量或地理意义。属性分为定性和定量两种。定性包括名称、类型、特性等，定量包括数量和等级；定性描述的属性如土壤种类、行政区划等，定量描述的属性如面积、长度、土地等级、人口数量等。非几何属性一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计得到。任何地理实体至少有一个属性，而GIS的分析、检索和表示主要是通过对属性的操作运算实现的。因此，属性的分类系统、量算指标对系统的功能有较大的影响。 4.地学模型 GIS的地学模型是根据具体的地学目标和问题，以GIS已有的操作和方法为基础，构建的能够表达或模拟特定现象的计算机模型。尽管GIS提供了用于数据采集、处理、分析和可视化的一系列基础性功能，而与不同行业相结合的具体问题往往是复杂的，这些复杂的问题必须通过构建特定的地学模型进行模拟。 GIS作为一门应用型学科，强大的空间分析功能支撑着其强大的发展潜力及其在相关行业广泛的应用。而以空间分析为核心并与特定地学问题相结合的地学模型，正是其价值的具体表现形式。因此，地学模型是GIS的重要组成部分。GIS地学模型的实现不依赖于软件，相同功能的模型可以在不同的GIS软件中实现。 5.应用人员 人是GIS重要的构成因素。GIS从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期都离不开人的作用。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的GIS，还需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新，以及系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。GIS专业人员是GIS应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。 1.1.3 GIS功能与应用 GIS要解决的核心问题包括：位置、条件、变化趋势、模式和模型，据此，可以把GIS功能分为以下六个方面。 1.数据采集与输入 数据采集与输入，即将系统外部原始数据传输到GIS内部，并将这些数据从外部格式转换到系统便于处理的内部格式的过程。多种形式和来源的信息要经过综合和一致化的处理过程。数据采集与输入要保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。一般而论，GIS数据库建设的投资占整个系统建设投资的70%或更多，并且这种比例在近期内不会有明显的改变。因此，信息共享与自动化数据输入成为GIS研究的重要内容，自动化扫描输入与遥感数据集成*为人们所关注。扫描技术的改进、扫描数据的自动化编辑与处理仍是GIS数据获取研究的关键技术。 2.数据编辑与更新 数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、投影变换以及误差校正等；属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成。数据更新则要求以新纪录数据来替代数据库中相对应的原有数据项或记录。由于空间实体都处于发展进程中，获取的数据只反映某一瞬时或一定时间范围内的特征。随着时间推移，数据会随之改变。数据更新可以满足动态分析之需。 3.数据存储与管理 数据存储与管理是建立GIS数据库的关键步骤，涉及空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能执行的数据分析的功能，在地理数据组织与管理中，*为关键的是如何将空间数据与属性数据融为一体。目前大多数系统都是将二者分开存储，通过公共项（一般定义为地物标识码）来连接。这种组织方式的缺点是数据的定义与数据操作相分离，无法有效记录地物在时间域上的变化属性。 4.空间数据分析与处理 空间查询是GIS以及许多其他自动化地理数据处理系统应具备的*基本的分析功能。而空间分析是GIS的核心功能，也是GIS与其他计算机系统的根本区别。模型分析是在GIS的支持下，分析和解决现实世界中与空间相关的问题，它是GIS应用深化的重要标志。 5.数据与图形的交互显示 GIS为用户提供了许多表达地理数据的工具。其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件，可以通过人机交互方式来选择显示对象的形式，尤其要强调的是GIS的地图输出功能。GIS不仅可以输出全要素地图，也可以根据用户需要，输出各种专题图、统计图等。 6.应用模型与系统开发功能 随着GIS在各行各业的应用越来越广泛，常规GIS无法满足各类型的应用需求。因此，GIS也具有相应的二次开发功能，用于开发满足特定行业需求的应用模型或应用软件系统。GIS的二次开发功能包通常会提供完整的API和开发环境。 GIS的大容量、高效率及其结合的相关学科的推动使其具有运筹帷幄的优势，成为国家宏观决策和区域多目标开发的重要技术支撑，也成为与空间信息有关各行各业的基本分析工具。GIS强大的空间分析功能及发展潜力使得其在测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾害预测、土地调查与环境管理、国防、宏观决策等方面得到广泛、深入的应用。 GIS以数字形式表示自然界，具有完备的空间特性，它可以存储和处理不同地理发展时期的大量地理数据，具有极强的空间信息综合分析能力，是地理分析的有力工具。GIS不仅要完成管理大量复杂的地理数据的任务，更为重要的是要完成地理分析、评价、预测和辅助决策的任务。因此，研究广泛适用于GIS的地理分析模型是GIS真正走向实用的关键。 1.1.4 GIS技术与发展 GIS的发展已近40年，用户的需要、技术的进步、应用方法的提高以及有关组织机构的建立等因素，深深影响着GIS的发展历程。 20世纪60年代初期，GIS处于萌芽和开拓期，注重空间数据的地学处理。该时期GIS发展的动力来自新技术的应用、大量空间数据处理的生产需求等方面，专家兴趣与政府推动也起到积极的引导作用。进入70年代，GIS进入巩固发展期，注重于空间地理信息的管理。资源开发、利用乃至环境保护问题成为首要解决之疑难，需要有效地分析、处理空间信息。随着计算机技术的迅速发展，数据处理速度加快，为GIS软件的实现提供了必要条件和保障。80年代是GIS的大发展时期，注重空间决策支持分析。GIS应用领域迅速扩大，涉及许多学科和领域，此时GIS发展*显著的特点是商业化实用系统进入市场。90年代是GIS的用户化时期，GIS已成为许多机构**的工作系统，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅度增加，从而使得GIS应用领域扩大化、深入化，GIS向现代社会*基本的服务系统发展。 进入21世纪，GIS应用向更深的层次发展，展现新的发展趋势。 GIS进入21世纪之后，尤其是2010年之后，随着计算机技术和智能设备的进一步发展，学界从GIS到地理信息科学，更加注重学科建设与学科创新；业界从GIS到地
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第三版) 作者简介
汤国安，1961年生，浙江宁波人，教授、博士生导师。1998年获奥地利萨尔茨堡大学地理信息系统专业博士学位。现任南京师范大学地理科学学院副院长。主要从事地理信息系统及数字地形分析等方面教学与研究工作。主持包括国家863重点项目、国家自然科学重点项目在内的多项科学研究项目；出版研究专著3部、教材9部，发表研究论文150余篇；曾获省部级科技进步奖（3项）、国家教学成果二等奖及教育部“高等学校教学名师奖”。
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