Introduction to geographic information systems

第1章 绪论.1

1.1 什么是gis？1

1.1.1 gis应用1

1.1.2 gis组成3

1.2 gis简史3

1.3 地理参照数据5

1.3.1 空间数据5

1.3.2 属性数据7

1.3.3 空间数据与属性数据的联合7

1.4 gis操作8

1.4.1 空间数据输入8

1.4.2 属性数据管理9

1.4.3 数据显示9

1.4.4 数据探查9

1.4.5 数据分析10

1.4.6 gis模型和建模11

1.5 本书的结构11

1.6 概念与实践12

重要概念和术语13

复习题14

.应用：绪论15

挑战性作业19

第2章 坐标系统20

2.1 地理坐标系统21

2.1.1 地球的近似表示21

2.1.2 大地基准22

2.2 地图投影24

2.2.1 地图投影类型25

2.2.2 地图投影参数25

2.3 常用地图投影27

2.3.1 横轴墨卡托投影27

2.3.2 兰勃特正形圆锥投影27

2.3.3 阿伯斯等积圆锥投影28

2.3.4 等距圆锥投影28

2.4 投影坐标系统29

2.4.1 通用横轴墨卡托格网系统29

2.4.2 通用极射坐标系格网系统(ups) 31

2.4.3 国家平面坐标系统(spc) 31

2.4.4 公用土地调查系统(plss) 32

2.5 在gis中运用坐标系统33

2.5.1 投影文件33

2.5.2 预定义坐标系统33

2.5.3 即时(on-the-fly)投影34

重要概念和术语35

复习题36

应用：坐标系统37

挑战性作业40

第3章 地理关系矢量数据模型42

3.1 地理关系数据模型43

3.2 简单要素的表示43

3.3 拓扑44

3.3.1 拓扑统一地理编码格式(tiger) 45

3.3.2 esri 的coverage模型46

3.3.3 coverage 数据结构46

3.3.4 拓扑的重要性48

3.4 非拓扑矢量数据49

3.5 复合要素的数据模型51

3.5.1 不规则三角网(tin) 51

3.5.2 分区51

3.5.3 路径54

重要概念和术语55

复习题56

应用：地理关系矢量数据模型56

挑战性作业59

第4章 基于对象的矢量数据模型60

4.1 基于对象数据模型60

4.1.1 类61

4.1.2 类间关系62

4.2 geodatabase数据模型63

4.2.1 空间要素的几何表示63

4.2.2 数据结构64

4.3 界面65

4.4 拓扑规则67

4.5 geodatabase数据模型的优点68

重要概念和术语69

复习题69

应用：基于对象的矢量数据模型70

挑战性作业72

第5章 栅格数据模型73

5.1 栅格数据模型要素74

5.1.1 像元值74

5.1.2 像元大小75

5.1.3 栅格波段75

5.1.4 空间参照75

5.2 栅格数据类型76

5.2.1 卫星影像76

5.2.2 usgs 的数字高程模型(dem) 77

5.2.3 非usgs的数字高程模型78

5.2.4 全球数字高程模型79

5.2.5 数字正射影像79

5.2.6 二值扫描文件80

5.2.7 数字栅格图(drg) 80

5.2.8 图形文件81

5.2.9 特定gis软件的栅格数据81

5.3 栅格数据结构81

5.3.1 逐个像元编码81

5.3.2 游程编码(rle) 82

5.3.3 四叉树82

5.3.4 头文件83

5.4 数据压缩84

5.5 数据转换86

5.6 栅格数据与矢量数据的结合87

重要概念和术语88

复习题89

应用：栅格数据模型90

挑战性作业92

第6章 数据输入93

6.1 现有的地理信息系统数据93

6.1.1 美国联邦地理数据委员会94

6.1.2 美国地理空间一站式服务(geospatial one-stop) 94

6.1.3 美国地质调查局94

6.1.4 美国人口普查局95

6.1.5 美国自然资源保护局95

6.1.6 美国州域公共数据举例95

6.1.7 美国区域公共数据举例96

6.1.8 美国大都市公共数据举例96

6.1.9 美国县级公共数据举例96

6.1.10 美国私人公司的gis数据96

6.2 元数据96

6.3 现有数据的转换97

6.3.1 直接转换97

6.3.2 中性格式98

6.4 创建新数据100

6.4.1 遥感数据100

6.4.2 野外数据100

6.4.3 有x、y坐标的文本文件103

6.4.4 用数字化仪数字化103

6.4.5 扫描数字化104

6.4.6 屏幕数字化107

6.4.7 源地图的重要性107

重要概念和术语108

复习题109

应用：数据输入110

挑战性作业113

第7章 几何变换115

7.1 几何变换115

7.1.1 地图到地图和图像到地图的变换115

7.1.2 变换方法116

7.1.3 仿射变换117

7.1.4 仿换变换参数的几何解释118

7.1.5 控制点118

7.2 均方根(rms)误差120

7.3 数字化地图上的均方根误差121

7.4 像元值重采样123

7.4.1 重采样方法123

7.4.2 重采样的其他用途123

重要概念和术语125

复习题125

应用：几何变换126

挑战性作业129

第8章 空间数据编辑131

8.1 定位错误131

8.1.1 使用二手数据源的定位错误132

8.1.2 产生数字化错误的原因132

8.1.3 使用第一手数据源的定位错误133

8.2 空间数据准确度标准133

8.3 拓扑错误134

8.3.1 几何要素的拓扑错误134

8.3.2 图层之间的拓扑错误136

8.4 拓扑编辑137

8.4.1 coverages 的拓扑编辑138

8.4.2 用地图拓扑编辑140

8.4.3 用拓扑规则编辑140

8.5 非拓扑编辑141

8.5.1 编辑现有要素141

8.5.2 由现有要素创建新要素142

8.6 其他编辑操作142

8.6.1 图幅拼接143

8.6.2 线的简化和平滑144

重要概念和术语145

复习题146

应用：空间数据编辑146

挑战性作业153

第9章 属性数据的输入与管理154

9.1 gis中的属性数据156

9.1.1 属性表的类型156

9.1.2 数据库管理157

9.1.3 属性数据的类型157

9.2 关系数据库模型158

9.2.1 muir：关系数据库一例159

9.2.2 正规化160

9.2.3 关系类型162

9.2.4 合并和关联表格164

9.3 属性数据输入165

9.3.1 字段定义165

9.3.2 数据输入方法165

9.3.3 属性数据校核165

9.4 字段与属性数据的处理166

9.4.1 添加和删除字段166

9.4.2 属性数据的分类166

9.4.3 属性数据的计算167

重要概念和术语167

复习题168

应用：属性数据的输入与管理169

挑战性作业172

第10章 数据显示与地图编制173

10.1 地图的符号表示174

10.1.1 空间要素与地图符号..174

10.1.2 色彩的运用175

10.1.3 数据的分类176

10.2 地图的种类177

10.3 地图的注记179

10.3.1 字体的变化179

10.3.2 字体变化的选择180

10.3.3 文字在地图主体的放置181

10.4 地图设计184

10.4.1 排版184

10.4.2 视觉层次186

10.5 地图的生产189

重要概念和术语191

复习题193

应用：数据显示和地图编制193

挑战性作业199

第11章 数据探查200

11.1 数据探查200

11.1.1 描述性统计量201

11.1.2 图形201

11.1.3 动态图形205

11.1.4 数据探查与gis206

11.2 属性数据查询206

11.2.1 sql(结构查询语言)207

11.2.2 查询表达式208

11.2.3 运算类型209

11.2.4 查询操作举例210

11.2.5 关系数据库查询210

11.3 空间数据查询211

11.3.1 由指针选择要素211

11.3.2 由图形选择要素211

11.3.3 由空间关系选择要素212

11.3.4 属性数据查询与空间数据查询的结合213

11.4 栅格数据查询213

11.4.1 由像元数值查询213

11.4.2 用选择要素查询214

11.5 地理可视化214

11.5.1 数据分类214

11.5.2 空间集聚215

11.5.3 地图比较216

重要概念和术语217

复习题218

应用：数据探查219

挑战性作业223

第12章 矢量数据分析225

12.1 建立缓冲区225

12.1.1 建立缓冲区中的差别226

12.1.2 建立缓冲区的应用227

12.2 地图叠置228

12.2.1 要素类型和地图叠置228

12.2.2 地图叠置方法229

12.2.3 shapefile的叠置231

12.2.4 碎屑多边形231

12.2.5 地图叠置中的误差传递232

12.2.6 地图叠置的应用233

12.3 距离量测234

12.4 模式分析235

12.4.1 最近邻分析235

12.4.2 量测空间自相关的莫兰指数235

12.4.3 量测高/低聚集度的g统计量237

12.4.4 模式分析的应用238

12.5 地图操作239

重要概念和术语241

复习题242

应用：矢量数据分析243

挑战性作业247

第13章 栅格数据分析248

13.1 数据分析环境248

13.2 局部运算249

13.2.1 单一栅格的局部运算249

13.2.2 重新分类250

13.2.3 多个栅格的局部运算250

13.2.4 局部运算的应用252

13.3 邻域运算253

13.3.1 邻域统计值253

13.3.2 邻域运算的应用254

13.4 分区运算255

13.4.1 分区统计量256

13.4.2 分区运算的应用257

13.5 自然距离量测运算257

13.5.1 配置与方向258

13.5.2 距离量测运算的应用259

13.6 其他的栅格数据运算259

13.6.1 栅格数据管理259

13.6.2 栅格数据提取260

13.6.3 栅格数据的综合归纳260

13.7 基于矢量与基于栅格的数据分析的比较261

13.7.1 地图叠置261

13.7.2 建立缓冲区262

重要概念和术语262

复习题263

应用：栅格数据分析263

挑战性作业266

第14章 地形制图与分析267

14.1 用于地形制图与分析的数据267

14.1.1 数字高程模型(dem) 267

14.1.2 不规则三角网(tin) 268

14.2 地形制图270

14.2.1 等高线法270

14.2.2 垂直剖面法271

14.2.3 地貌晕渲图271

14.2.4 分层设色法273

14.2.5 透视图273

14.3 坡度和坡向274

14.3.1 用栅格计算坡度和坡向的算法276

14.3.2 用tin计算坡度和坡向的算法278

14.3.3 影响坡度和坡向量算的因子279

14.4 表面曲率280

14.5 栅格与tin282

重要概念和术语283

复习题284

应用：地形制图和分析285

挑战性作业289

第15章 视域分析和流域分析290

15.1 视域分析290

15.2 视域分析中的参数293

15.3 视域分析的应用295

15.4 流域分析296

15.4.1 已填洼dem296

15.4.2 流向297

15.4.3 流量累积297

15.4.4 河网298

15.4.5 河流链路299

15.4.6 全流域(areawide watersheds) 299

15.4.7 基于点的流域299

15.5 影响流域分析的因素301

15.6 流域分析的应用303

重要概念和术语303

复习题304

应用：视域分析和流域分析304

挑战性作业308

第16章 空间插值310

16.1 空间插值的要素310

16.1.1 控制点310

16.1.2 空间插值的类型311

16.2 整体拟合法312

16.2.1 趋势面模型312

16.2.2 回归模型314

16.3 局部拟合法315

16.3.1 森泰多边形315

16.3.2 密度估算316

16.3.3 反距离权重插值318

16.3.4 薄板样条函数319

16.4 克里金法322

16.4.1 半变异图322

16.4.2 模型324

16.4.3 普通克里金法325

16.4.4 泛克里金法328

16.4.5 其他克里金法330

16.5 空间插值方法的比较330

重要概念和术语332

复习题333

应用：空间插值334

挑战性作业338

第17章 地理编码和动态分段340

17.1 地理编码340

17.1.1 地理编码参照数据库341

17.1.2 地理编码过程341

17.1.3 地址匹配选项342

17.1.4 其他类型的地理编码344

17.2 地理编码的应用344

17.3 动态分段345

17.3.1 路径345

17.3.2 创建路径346

17.3.3 事件348

17.3.4 创建事件表348

17.4 动态分段的应用350

17.4.1 数据管理350

17.4.2 数据显示350

17.4.3 数据查询350

17.4.4 数据分析351

重要概念和术语351

复习题352

应用：地理编码和动态分段352

挑战性作业357

第18章 路径分析和网络应用358

18.1 路径分析358

18.1.1 源栅格358

18.1.2 耗费栅格359

18.1.3 耗费距离量测359

18.1.4 生成最小累积耗费路径360

18.1.5 耗费距离量测的改进363

18.2 路径分析的应用364

18.3 网络364

18.3.1 链路和链路阻抗365

18.3.2 节点和转弯阻抗365

18.3.3 单行道或禁行道365

18.3.4 天桥和地下通道365

18.4 网络拼接366

18.4.1 聚集线要素366

18.4.2 创建拓扑366

18.4.3 对网络要素赋予属性367

18.5 网络应用369

18.5.1 最短路径分析369

18.5.2 最近设施370

18.5.3 配置371

18.5.4 定位-配置372

18.5.5 城市交通规划模型374

重要概念和术语375

复习题376

应用：路径分析和网络应用376

挑战性作业380

第19章 gis模型与建模381

19.1 gis建模的基本元素381

19.1.1 gis模型的分类381

19.1.2 建模过程382

19.1.3 gis在建模中的作用383

19.1.4 gis与其他建模程序的结合383

19.2 二值模型384

19.3 指数模型386

19.3.1 加权线性综合法386

19.3.2 其他方法387

19.3.3 指数模型的应用389

19.4 回归模型391

19.4.1 线性回归模型391

19.4.2 对数回归模型392

19.5 过程模型392

19.5.1 土壤侵蚀模型393

19.5.2 其他过程模型395

19.5.3 gis与过程模型395

重要概念和术语396

复习题397

应用：gis模型与建模397

挑战性作业402

参考文献...404