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地理信息系统原理与实践

作者：张军海编著

出版社：科学出版社出版时间：2022-06-02

开本： 16开 页数： 280

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版权信息
内容简介
目录
节选

地理信息系统原理与实践版权信息

ISBN：9787030446367
条形码：9787030446367 ; 978-7-03-044636-7
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
自然科学
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地理信息系统原理与实践内容简介

《地理信息系统原理与实践（第二版）》是作者在总结多年从事地理信息系统（GIS)教学与研究工作的基础上，参阅国内外大量GIS文献编写而成的。以GIS基本原理和基本技能为主线，根据教与学的特点，贯彻理论联系实际的原则，尽量使教材结构体系符合教学规律。《地理信息系统原理与实践（第二版）》通过简练的文字和大量的实例插图，力图增强教材的实用性。《地理信息系统原理与实践（第二版）》共分两部分。**部分重点介绍GIS的概念和特征、空间数据的表达、地理数据获取方法、空间数据处理与质量控制、空间数据管理、空间分析、建模与决策、数字地形模型及其应用、空间数据可视化与产品输出、GIS系统平台、地理信息工程、地理信息系统集成等内容。第二部分为地理信息系统实习指导，以ArcGIS为平台，精心设计了9个实习项目，帮助和指导学生上机操作实习。

地理信息系统原理与实践目录

目录
第二版前言
**部分地理信息系统原理
第1章绪论 1
1.1地理信息系统的产生 1
1.2地理信息系统的基本概念 2
1.3地理信息系统的特征和类型 5
1.4地理信息系统的组成 6
1.5地理信息系统的基本功能 9
1.6地理信息系统的应用 11
1.7地理信息系统的研究内容 12
1.8地理信息系、统发展概况 14
习题 19
第2章空间数据的表达 20
2.1地理空间与空间抽象 20
2.2空间数据概念模型 21
2.3矢量数据模型 24
2.4栅格数据模型 29
2.5矢量栅格一体化数据模型 34
2.6其他数据模型 35
习题 38
第3章地理数据获取方法 39
3.1空间数据数学基础 39
3.2到旬数据获取方法 42
3.3属性数据获取 48
习题 52
第4章空间数据处理与质量控制 53
4.1空间数据处理的概念和意义 53
4.2常见的空间数据处理 53
4.3空间数据配准与校正 60
4.4空间数据插值 63
4.5空间数据质量控制 66
4.6元数据 71
习题 72
第5章空间数据管理 73
5.1数据的层次与文件组织 73
5.2空间数据库 75
5.3空间数据管理设计 79
5.4空间数据组织 83
5.5挪索引 85
5.6数据库查询语言 88
习题 89
第6章空间分析、建模与决策 90
6.1空间数据査询与量算 91
6.2缓冲区分析 96
6.3叠置分析 98
6.4网络分析 100
6.5空间统计分类分析 103
6.6GIS空间建模 104
6.7空间决策支持 110
习题 113
第7章数字地形模型及其应用 114
7.1数字高程模型概念 114
7.2DEM的主要表示模型 115
7.3DEM 的建立 118
7.4DEM分析与应用 123
习题 130
第8章空间数据可视化与产品输出 131
8.1空间数据可视化 131
8.2地理信息系统产品输出方式 135
8.3地理信息系统产品类型 137
习题 139
第9章GIS系统平台 140
9.1GIS平台的构成 140
9.2GIS平台的发展 141
9.3ComGIS 144
9.4WebGIS 146
9.5WebGIS Service 150
9.6GridGIS 155
9.7Cloud GIS 159
9.8大数据 GIS 162
习题 164
第10章地理信息工程 165
10.1地理信息工程_点 165
10.2地理信息工程的建设过程 165
10.3地理信息工程实例——县级农村土地调查数据库建设 169
习题 176
第11章地理信息系统集成 177
11.1计算机信息織集成 177
11.2地理信息雜集成 178
11.3地理信息系统标准化 181
11.4空间数据基础设施与数字地球框架 186
11.5智慧地球与智慧城市 191
习题 196
第二部分实习指导
实习一初识ArcGIS for DeskTop实习环境 197
实习二基于栅格图像的矢量数据生产与互联网数据获取 204
实习三空间数据格式转换与坐标系统维护 214
实习四空间数据库建立与数据査询统计 222
实习五基于矢量数据的空间分析方法 236
实验六基于栅格数据的空间分析方法 244
实验七数字高程模型分析 253
实习八空间数据的可视化表达 260
实习九地图版面设计与输出 268
主要参考文献 278

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地理信息系统原理与实践节选

**部分地理信息系统原理　　第1章绪论　　21世纪，世界将全面进人信息时代。信息时代以信息资源的科学管理和充分利用为特征，它必将要求地理学高度现代化。信息时代的地理学，X寸地理信息采集、管理、分析提出了更高要求。可以说，地理决策的科学性，取决于地理信息的获取和分析技术水平，于是地理信息系统（geographical information system，GIS)应运而生。地理信息系统技术的兴起，使地理学向精密科学迈进。地理信息系统（GIS)、遥感(remote sensing， RS )技术和全球定位系统（global positioning system， GPS )三者有机结合(称为3S技术)，使GIS应用的深度和广度达到一个新水平，构成地理学日臻完善的技术体系，引起世界各国的普遍重视。　　随着大地理时代的到来，GIS作为地理信息技术的重要组成部分，将发挥越来越重要的作用。大地理时代以地理系统为核心，系统化解决地理感知、地理建模、地理监测、地理设计和地理控制问题，使地理科学、地理技术充分发挥作用，特别是综合作用，从而摆脱地理学危机，建立一种良性的发展模式，进入地理学发展的新时代。　　1.1地理信息系统的产生　　20世纪中叶，计算机的发明与应用成为**次信息革命的标志。从此人类在经历了农业社会和工业社会之后，像自然界的进化一样，步入了第三个文明社会~信息社会。信息社会是一个知识化的社会，信息的爆炸、技术的爆炸导致了信息存储和处理方法的重大变革，信息的海量存储与管理、信息的迅速处理与传递、信息的分布与共享构成了信息社会的重要支柱。信息技术凝聚着新的文明，人类工作的重点从单纯的物质生产转移到信息处理上来。信息产业的发展日益迅猛，已成为当代经济发展的重要特征。信息革命的影响要求地理学要应时代的要求，跟上时代的步伐，地理学要高度现代化。计算机技术、自动化技术等的发展为GIS的形成奠定了坚实的基础。　　地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析和显示地理信息的功能。机助制图起源于20世纪50年代，计算机制图的出现是地图制图领域的一次重大技术革命。它不仅适应人类社会的客观需要，而且*终改变了地图制图的性质和地图的面貌。计算机制图大大减轻了人的劳动强度，使过去手工方法很难解决的曲线内插、立体图形的表示和许多复杂的专题图的表示变得更加容易，同时避免了制图过程中的一些主观因素，而且精度高、速度快；地图内容以数字形式存储，按要素建立数据文件，便于保存、提取、传输、更新和应用；由于地图图形的数字处理方法，使内容转绘、投影变换和比例尺改变等各项编图技术方法更加简单了。总之，计算机制图能缩短成图周期、提高地图精度、增强地图功能等。由此可见，计算机制图技术的发展对GIS的产生起到了有力的促进作用。　　国土规划、区域开发、环境保护和大型工程规划设计的开展，人口普査、土地调査、工业普查、农业普查、经济普查、文物普查和污染源普查等大量数据的获取，卫星和航空多层次遥感手段提供的丰富信息和更新能力等，都为社会经济建设提供了极其丰富的信息资源。总之，资源环境信息的爆炸，客观上需要GIS为之服务。　　社会的进步使人类开始觉悟到对于自然资源的利用，不能是简单的掠夺，而应是合理的利用，并且将开发和保护相结合。对自然资源应采取科学的管理，进行定量分析和预测，从而为宏观科学决策提供依据，这些为GIS的产生提供了应用基础。　　基于上述社会经济与技术发展的历史背景和原因，GIS的产生是历史的必然。GIS是20 世纪60年代中期开始形成并逐渐发展起来的一门新技术。20世纪50年代，由于计算机科学的兴起和它在航空摄影测量与地图制图学中的应用，使人们开始有可能利用计算机来收集、存储和处理各种与空间分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，从而促使GIS问世。　　1.2地理信息系统的基本概念　　1.2.1醒与信息　　数据是通过数字化或直接记录下的可以被鉴别的符号，是一种未经加工的原始资料。数据是客观事物的属性、数量、位置及其相关关系等的抽象表示。数据的形式不仅表现为数字，还有文字、符号和图像等。数据是用以载荷信息的物理符号，在GIS中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。　　信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理形式的改变而改变。信息是通过数据形式来表达的，是加载在数据之上的，是对数据具体含义的解释。信息的主要特点如下：　　(1)客观性。任何信息都是与客观事实紧密相关的，是现实世界的反映，这是信息正确性的保证。　　(2 )实用性。信息对决策是十分重要的，建立GIS的目的就是为生产、管理和决策服务，因而信息具有实用性。　　(3)传输性。信息可以在信息发送者和接收者之间传播，既包括系统把有用信息传送至终端设备和以一定形式或格式提供给有关用户，也包括信息在系统各子系统之间的流动和交换以及网络中的传输。　　(4)共享性。信息与实物不同，它可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。　　信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。　　数据与信息既有区别又有联系。信息与数据是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。数据本身并没有意义，数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。例如，同样的数据“1”和“0”，当用来表示某一种实体在某个地域内存在与否时，它就提供了有和无（1表示有、0表示无）的信息；在绘图矩阵中表示画线或不画线时，它就提供了抬笔、落笔信息(1表示落笔、0表示抬笔)等。要从数据中得到信息，处理和解释是非常重要的环节。数据处理是对数据进行运算、排序、转换、分类、筛选、检索等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。对同一数据每个人的解释可能不同，因而获得信息量的多少与人的知识水平和经验有关。信息与数据虽然有词义上的差别，但GIS的建立和运行，就是信息（或数据）按一定方式流动酣程，在通常情况下，并不严格区分使用数据和信息两个术语。　　1.2.2地理信息与地图　　地理信息是指表示地理环境诸要素的数量、质量、分布特征及其相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。从地理实体到地理数据，从地理数据到地理信息的发展，反映了人类认识从认识物质、数据到认识信息的一个巨大飞跃。地理环境是客观世界*大的信息源，随着现代科学技术的发展，地理科学的一个重要任务就是迅速地采集到地理空间的几何信息，物理信息和人文信息，并定期和适时地识别，转换，存储，传输，显示，m\m 应用这些信息。　　地理信息的主要特征有以下几个方面：　　(1)属于空间信息。这是地理信息区别于其他类型信息的显著标志。地理信息位置的识别与数据联系在一起，这种定位特征是通过公共地理基础来体现的，bp参照某一特定的大地坐标框架，通过经纬网或方里网建立的地理坐标来实现空间位置的识别。　　(2)具有多维结构的特征。在二维空间的基础上，实现多专题的第三维结构，而各个专题型、实体型之间的联系是通过属性码进行的，这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能，也为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供了方便。　　(3)时序特征十分明显。按照时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、寒潮）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如水土流失、城市化）、超长期的（如气候变化、地壳变动）等。地理信息的时序特征，一方面要求地理信息获取和更新要及时；另一方面要从其自然变化过程中研究变化规律，从而进行预测预报，为科学决策提供依据。认识地理信息的这种区域性、多层次性和动态变化的特征，对建立GIS、实现人口、资源和环境等的综合分析、管理、规划和决策具有重要意义。　　地图是遵循相应的数学法则，将地球（也包括其他星体）上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在空间和时间上的分布规律和发展变化。地图是一种符号图形，从地图上可以获得一个区域或整个地球表面同一时间的空间表象，它是自然世界的一种抽象模型，是制图者根据对自然世界的认识，用简化和概括的可视形式表示客观实际某些方面的结构。读者通过对地图符号的理解，建立起地图所表示的客观实际的空间模型。地图是一种思维模型，它的建立依赖于制图者和读者对地图符号的“约定”，地图是制图者与读者交流空间信息的符号图形载体。　　地图具有表达空间信息精确、简洁、丰富、动态和灵活等特点，成为地学工作者普遍使用的第二语言。地图是地理信息的传统数据源，GIS的查询与分析结果的表示手段也主要是地图。因此，地图学理论和地图分析方法成为GIS的重要学科基础。　　1.2.3信息系统与地理信息系统　　信息系统是具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。信息系统是为实现某些特定功能，由人、机器、数据、程序或方法按一定的相关关系联系起来进行工作的集合体，内部要素之间的相互联系通过信息流实现。信息系统由硬件、软件、数据和用户四个主要部分组成。另外，智能化的信息系统还包括知识。　　信息系统根据所处理的信息特征可分为空间信息系统和非空间信息系统（图1-1)。非空间信息系统强调的是数据的记录和操作，如目前流行的人事管理信息系统、图书资料管理信息系统和企业管理信息系统等。空间信息系统是一种十分重要而又与其他类型信息系统有显著区别的信息系统，它所采集、管理、处理和更新的是空间信息。因此，这类信息系统在结构上也比一般信息系统复杂得多，功能上也较其他信息系统强得多。　　图1-1信息系统的分类　　由于不同的部门和不同的应用目的，GIS的定义也不相同。有的侧重于GIS的技术内涵，有的则强调GIS的应用功能。例如，美国的Goodchild把GIS定义为“采集、存储、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合技术系统”。加拿大的Roger Tomlinson认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”。笔者推荐美国联邦数字地图协调委员会（FICCDS) 关于GIS的定义，认为“GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题”。目前，国内外已研制了一批较为成熟的GIS工具软件，如美国环境系统研究所研制的ArcGIS 系统、北京超图软件股份有限公司研制的SuperMap系统、中国地质大学研制的MapGIS系统等。　　地理信息系统可以把整个地区或全球的各种观测站建成网络，再加上遥感卫星周期性的大范围扫描数据，以及结合社会经济统计数据的实时传输，数据库可以经常更新，而且可以选择多种多样的对比方案，进行快速的运算，获取*优化的结果。可以根据地理信息系统建立动力学模型，来进行动态数学模拟和预测，从而克服某些物理模拟的局限性，提高宏观决策与工程设计的水平。对于地理学研究来说，有的学者断言：“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展开辟一个新的天地”。GIS被誉为地理学的第三语言——用数字形式来描述空间实体，成为地理学研究的主要方法之一。　　1.2.4地理信息科学

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