Introduction to geographic information systems

目录
中文导读部分
双语版序言
前言
第1章 绪论
第2章 坐标系统
第3章 地理关系矢量数据模型
第4章 面向对象的矢量数据模型
第5章 栅格数据模型
第6章 数据输入
第7章 几何变换
第8章 空间数据编辑
第9章 属性数据的输入与管理
第10章 数据显示与地图制图
第11章 数据探查
第12章 矢量数据分析
第13章 栅格数据分析
第14章 地形制图与分析
第15章 视域和流域
第16章 空间插值
第17章 地理编码和动态分段
第18章 路径分析和网络应用
第19章 GIS模型与建模
原版部分
前言
第1章 绪论
1．1 什么是GIS?
1．1．1 GIS应用
1．1．2 GIS的组成
注释栏1．1 GIS应用的更多趣例
1．2 GIS简史
注释栏1．2 GIS软件产商及其主要产品
1．3 地理参照数据
1．3．1 空间数据
1．3．2 属性数据
1．3．3 空间和属性数据的联合
1．4 GIS操作
1．4．1 空间数据输入
1．4．2 属性数据管理
1．4．3 数据显示
1．4．4 数据查询
1．4．5 数据分析
1．4．6 GIS模型与建模
1．5 本书的结构
1．6 概念与实践
重要概念和术语
复习题
应用：绪论
习作1： ArcCatalog简介
习作2： ArcMap简介
习作3： ArclnfOWOrkstatiOn简介
挑战性任务
参考文献
第2章 坐标系统
2．1 地理坐标系统
2．1．1 地球的近似
2．1．2 大地基准
注释栏2．1 大地基准之间的转换
注释栏2．2 如何量测地球表面的距离
2．2 地图投影
2．2．1 地图投影类型
2．2．2 地图投影参数
2．3 常用地图投影
2．3．1 横轴墨卡托
2．3．2 兰勃特等角圆锥
2．3．3 阿尔伯特等积圆锥
2．3．4 等距圆锥
2．4 投影坐标系
注释栏2．3 地图比例尺
2．4．1 UTM格网系统
2．4．2 UPS格网系统
2．4．3 SPC系统
2．4．4 PLSS
注释栏2．4 投影文件举例
2．5 在GIS中运用坐标系统
2．5．1 投影文件
2．5．2 预定义坐标系统
注释栏2．5 ArcGIS中的坐标系统
2．5．3 即时投影
重要概念和术语
复习题
应用： 坐标系统
习作1： 将——个要素类型由地理坐标系统投影到投影坐?
习作2： 导入坐标系统
习作3： 用预定义坐标系统投影——个Shapefile
习作4： 由一个坐标系统转换到另一个坐标系统
挑战性任务
参考文献
第3章 地理关系矢量数据模型
3．1 地理关系数据模型
3．2 简单要素的表示
3．3 拓扑
注释栏3．1 邻接与入射
3．3．1 TIGER
3．3．2 ESRI的Coverage模型
3．3．3 Coverage数据结构
3．3．4 拓扑的重要性
注释栏3．2 拓扑与非拓扑
3．4 非拓扑矢量数据
3．5 复合要素数据模型
3．5．1 TIN
3．5．2 区域
注释栏3．3 分级区域
3．5．3 路径
重要概念和术语
复习题
应用： 地理关系矢量数据模型
习作1： 查验Coverage和Shapefile的数据文件结构
习作2： 查看区域和路径
习作3： 查看TIN
挑战性任务
参考文献
第4章 面向对象的矢量数据模型
4．1 面向对象数据模型
4．1．1 类型
4．1．2 类型之间的关系
4．2 Geodatabase数据模型
4．2．1 空间要素的几何表达
注释栏4．1 ESRI软件中GeOdatabase、Shapefile和Coverage
4．2．2 数据结构
注释栏4．2 NHDinGEO
4．3 接口
注释栏4．3 ArcObJect和ArcGIS
注释栏4．4 如何使用接口
4．4 拓扑规则
4．5 Geodatabase数据模型的优点
重要概念和术语
复习题
应用： 面向对象矢量数据模型
习作1： 创建Geodatabase、要素数据子集及要素类型
习作2： 将一个Shapefile转换为Geodatabase要素类型
习作3： 用Measures查验POlylines
挑战性任务
参考文献
第5章 栅格数据模型
5．1 栅格数据模型的要素
5．1．1 单元格数值
注释栏5．1 确定一种类型的单元格数值的原则
5．1．2 单元格大小
5．1．3 栅格波段
5．1．4 空间参照
5．2 栅格数据类型
5．2．1 卫星影像
5．2．2 USGS数字高程模型(DEM)
注释栏5．2 7．5分DEM中的非数据细长多边形
5．2．3 非USGS的DEM
5．2．4 全球DEM
5．2．5 数字正射影像
5．2．6 双水准(Bi-Level)扫描文件
5．2．7 数字栅格图形(DRGs)
5．2．8 图形文件
5．2．9 特定GIS软件的栅格数据
5．3 栅格数据结构
5．3．1 逐个像元编码
5．3．2 游程长度编码
5．3．3 四叉树
注释栏5．3 头文件举例
5．3．4 头文件
5．4 数据压缩
注释栏5．4 简单小、波举例：哈尔小波(HaarWavelet)
5．5 数据转换
5．6 栅格数据与矢量数据的综合
注释栏5．5 矢量数据与图像的链接
重要概念和术语
复习题
应用： 栅格数据模型
习作1： 查看USG的DEM数据
习作2： 在ArcMap中查看卫星影像
习作3： 将矢量数据转换为栅格数据
挑战崜任务
参考文献
第6章 数据输入
6．1 现有的GIS数据
6．1．1 联邦地理数据委员会
6．1．2 地理空间一站(GeospatialOne-Stop)
6．1．3 美国地质调查局
6．1．4 美国人口普查局
6．1．5 自然资源保护服务
6．1．6 州级公共数据：举例
6．1．7 区域公共数据：举例
6．1．8 大都市公共数据：举例
6．1．9 县级公共数据：举例
6．1．10 私人公司的GIS数据
6．2 元数据
6．3 现有数据的转换
6．3．1 直接转换
6．3．2 中性格式
注释栏6．1 SSURGO数据分发格式
注释栏6．2 在ArcGIS中导入DLG、SC，TS、TIGER和VPF文件
6．4 创建新数据
6．4．1 遥感数据
6．4．2 野外数据
注释栏6．3 一个GPS数据的实例
6．4．3 有x、y坐标的文本文件
6．4．4 用数字化仪数字化
6．4．5 扫描数字化
注释栏6．4 ArcGIS中的矢量化设置
6．4．6 挑战崜任务
6．4．7 源地图的重要性
重要概念和术语
复习题
应用： 数据输入
习作1： 从互联网下载和处理DEM和DLG
习作2： 在ArcMap中作屏幕数字化
习作3： 在ArcMap中加入XY数据
挑战性任务
参考文献
第7章 几何变换
7．1 几何变换
7．1．1 地图到地图和影像到地图的变换
7．1．2 变换方法
7．1．3 仿射变换
7．1．4 仿射变换参数的几何解释
7．1．5 控制点
注释栏7．1 变换参数的估算
注释栏7．2 仿射变换的输出
7．2 均方根(RMS)误差
注释栏7．3 仿射变换均方根误差
7．3 数字化地图上的均方根误差解释
7．4 像元值重采样
7．4．1 重采样方法
注释栏7．4 双线性内插的计算
注释栏7．5 成角锥形法(Pyramiding)
7．4．2 重采样的其他用途
重要概念和术语
复习题
应用： 几何变换
习作1： 地理参照和矫正一幅扫描地图
习作2： 用ArcScan矢量化栅格线条
习作3： 完成影像到地图的变换
挑战性任务
参考文献
第8章 空间数据编辑
8．1 定位错误
8．1．1 使用二手数据源的定位错误
8．1．2 产生数字化错误的原因
8．1．3 使用第一手数据源的定位错误
8．2 空间数据准确度标准
注释栏8．1 空间数据准确度(NSSDA)统计的国家标准
8．3 拓扑错误
8．3．1 几何要素拓扑错误
8．3．2 图层之间的拓扑错误
8．4 拓扑编辑
注释栏8．2 用于拓扑编辑的GIS软件包
注释栏8．3 ArcGIS中的拓扑编辑
8．4．1 在Coverages上进行拓扑编辑
8．4．2 用地图拓扑编辑
8．4．3 用拓扑规则编辑
8．5 非拓扑编辑
8．5．1 编辑现有要素
注释栏8．4 ArcGIS中的基本编辑
8．5．2 由现有要素创建新要素
注释栏8．5 ArcGIS中的接边和高级编辑
8．6 其他编辑操作
8．6．1 接边
8．6．2 线条的简化和平滑
重要概念和术语
复习题
应用： 空间数据编辑
习作1： 编辑一个Shapefile文件
习作2： 用集群容差纠正两个Shapefile之间的数字化错误
习作3： 用拓扑规则修订悬挂弧段
习作4： 用拓扑规则修订悬挂弧段
习作5： 完成接边
挑战性任务
参考文献
第9章 属性数据的输入与管理
9．1 GIS中的属性数据
注释栏9．1 非空间数据表格
9．1．1 属性表的类型
9．1．2 数据库管理
9．1．3 属性数据类型
注释栏9．2 类别型和数值型数据
9．2 关系数据库模型
9．2．1 MUIR：关系数据库一例
9．2．2 正规化
9．2．3 关系类型
9．2．4 合并和关联表格
9．3 属性数据输入
9．3．1 字段定义
9．3．2 数据输入方法
9．3．3 属性数据校核
9．4 字段与属性数据的处理
9．4．1 添加和删去字段
9．4．2 属性数据的分类
注释栏9．3 在ArcGISDesktop上添加和删去字段
9．4．3 属性数据的计算
重要概念和术语
复习题
应用： 属性数据的输入与管理
习作1： 输入Geodatabase要素类型的属性数据
习作2： 在ArcMap中合并表格
习作3： 在ArcMap中关联表格
习作4： 由数据分类生成新的属性数据
习作5： 使用属性数据分类的高级方法
习作6： 由数据计算生成新的属性数据
挑战性任务
参考文献
第10章 数据显示与地图制图
10．1 地图符号系统
10．1．1 空间要素与地图符号
10．1．2 色彩的运用
10．1．3 数据分类
10．2 地图的种类
注释栏10．1 点描法地图上点的定位
注释栏10．2 绝对值和派生值制图
10．3 地图注记
10．3．1 字体的变化
10．3．2 字体变化的选择
10．3．3 文字在地图主体的放置
注释栏10．3 动态标注方法
10．4 地图设计
10．4．1 版面布局
注释栏10．4 添加地图要素的向导
10．4．2 视觉层次
注释栏10．5 使用软拷贝地图
10．5 地图产品
注释栏10．6 制作彩色地图的网络工具
重要概念和术语
复习题
应用： 数据显示和地图制图
习作1： 制作一幅等值区域图
习作2： 使用分级符号、线状符号、公路盾形符号和文字?
习作3： 标记流
挑战性任务
参考文献
第11章 数据探查
11．1 数据探查
11．1．1 描述性统计
11．1．2 图形
注释栏11．1 描述性统计
11．1．3 动态图形
注释栏11．2 ArcGIS中的图形
11．1．4 数据探查与GIS
11．2 属性数据查询
注释栏11．3 ArcGIS中的查询方法
11．2．1 SQL(结构查询语言)
11．2．2 查询表达式
11．2．3 运算类型
11．2．4 查询操作举例
11．2．5 关系数据库查询
11．3 空间数据查询
11．3．1 由指针选择要素
11．3．2 由图形选择要素
注释栏11．4 ArcMap中的空间关系表达
11．3．3 由空间关系选择要素
11．3．4 属性数据与空间数据查询的结合
11．4 栅格数据查询
11，4．1 由单元格数值查询
11．4．2 用选择要素查询
11．5 地理可视化
11．5．1 数据分类
11．5．2 空间聚集
11．5．3 地图比较
重要概念和术语
复习题
应用： 数据探查
习作1： 由位置选择要素
习作2： 由图形选择要素
习作3： 由联合属性表查询属性数据
习作4： 由关系数据库查询属性数据
习作5： 由关系数据库查询属性数据
习作6： 由关系数据库查询属性数据
挑战性任务
参考文献
第12章 矢量数据分析
12．1 建立缓冲区
12．1．1 缓冲区的种类
注释栏12．1 河岸缓冲宽度
12．1．2 缓冲区的应用
12．2 地图叠置
12．2．1 要素类型和地图叠置
12．2．2 地图叠置方法
注释栏12．2 ArcGIS中的地图叠置方法
12．2．3 Shapefile的叠置
12．2．4 破碎多边形
12．2．5 地图叠置的误差传递
12．2．6 地图叠置的应用
注释栏12．3 地图叠置中的误差传递
12．3 距离量测
12．4 模式分析
注释栏12．4 用ArcGIS作距离量测
12．4．1 最近邻分析
12．4．2 量测空间自相关的莫兰指数
12．4．3 量测高／低聚类的G统计量
12．4．4 模式分析的应用
12．5 地图操作
注释栏12．5 用ArcGIS作地图操作
重要概念和术语
复习题
应用： 矢量数据分析
习作1： 进行缓冲区建立和地图叠加
习作2： 多组分多边形叠置
习作3： 点与线之间的距离量测
习作4： 计算总体和局部的G统计量
挑战性任务
参考文献
第13章 栅格数据分析
注释栏13．1 如何制作分析掩膜
13．1 数据分析环境
13．2 局部运算
13．2．1 单一栅格的局部运算
13．2．2 重新分类
13．2．3 多个栅格的局部运算
注释栏13．2 ArcGIS中的局部运算
13，2．4 局部运算的应用
13．3 邻域运算
13．3．1 邻域统计量
注释栏13．3 ArcGIS中的邻域运算
13．3．2 邻域运算的应用
13．4 分区运算
13．4．1 分区统计量
注释栏13．4 ArcGIS中的分区运算
13．4．2 分区运算的应用
13．5 自然距离量测运算
13．5．1 配置与方向
注释栏13．5 ArcGIS中的距离量算
13．5．2 距离量测运算的应用
13．6 其他的栅格数据运算
13．6．1 栅格数据管理
13．6．2 栅格数据提取
13．6．3 栅格数据综合
13．7 基于矢量和基于栅格的数据分析的比较
13．7．1 地图叠置
13．7．2 建立缓冲区
重要概念和术语
复习题
应用： 栅格数据分析
习作1： 进行局部运算
习作2： 进行组合运算
习作3： 进行存户域运算
习作4： 进行分区运算
习作5： 自然距离量测
挑战性任务
参考文献
第14章 地形制图与分析
14．1 用于地形制图与分析的数据
14．1．1 数字高程模型(DEM)
14．1．2 不规则三角网(TIN)
14．2 地形制图
14．2．1 等高线法
14．2．2 垂直剖面法
14．2．3 地貌晕渲法
注释栏14．1 反立体效应(PseudoscopicEffect)
注释栏14．2 计算才目对辐射的实例
14．2．4 分层设色法
14．2．5 透视图法
14．3 坡度和坡向
14．3．1 用栅格(Grid)计算坡度和坡向的算法
注释栏14．3 将D转换成坡向
注释栏14．4 利用栅格计算坡度和坡向的实例
14．3．2 用不规则三角网(TIN)计算坡度和坡向的算法
注释栏14．5 利用TIN计算坡度和坡向的实例
14．3．3 影响坡度和坡向测算的因素
14．4 地面曲率
注释栏14．6 计算地面曲率的实例
14．5 栅格与不规则三角网(TIN)的对比
注释栏14．7 用ArcGIS进行地形制图和分析
重要概念和术语
复习题
应用： 地形制图和分析
习作1： 用DEM进行地形制图
习作2： 由DEM创建坡度、坡向和曲率
习作3： 建立和显示不规则三角网(TIN)
挑战性任务
参考文献
第15章 视域和流域
15．1 视域分析
15．2 视域分析中的参数
注释栏15．1 选择观察点的工具
注释栏15．2 设置视域分析参数
15．3 视域分析的应用
15．4 流域分析
注释栏15．3 流域边界数据集(WBD)
15．4．1 已填充数字高程模型(FilledDEM)
15．4．2 流向
15．4．3 水流累积
15．4．4 河网
15．4．5 河流链路
15．4．6 全流域(Areawide Watersheds)
15．4．7 基于点的流域
注释栏15．4 捕捉流出点
15．5 影响流域分析的因子
15．6 流域分析的应用
重要概念和术语
复习题
应用： 视域和流域
习作1： 视域分析
习作2： 创建一个用于视域分析的新的了望哨Shapefile
习作3： 勾绘全流域
习作4： 生成流出点的上游贡献区域
挑战性任务
参考文献
第16章 空间插值
16．1 空间插值的原理
16．1．1 控制点
16．1．2 空间插值的类型
16．2 全局方法
16．2．1 趋势面模型
注释栏16．1 趋势面分析的实例
16．2．2 回归模型
16．3 局部方法
16．3．1 泰森多边形
16．3．2 密度估算
16．3．3 反距离权重插值
注释栏16．2 核密度估算的实例
注释栏16．3 反距离权重法估算的实例
16．3．4 薄板样条函数(Thin-plate Splines)
注释栏16．4 径向基线(Radial Basis)函数
注释栏16．5 薄板张力样条函数(Thin-plate Splines with Tension)的实例
16．4 克里金法(Kriging)
16．4．1 半方差图
16．4．2 模型
16．4．3 普通克里金法
16．4．4 通用克里金法(Universal Kriging)
注释栏16．6 用普通克里金法估算的实例
16．4．5 其他克里金法
16．5 各种空间插值方法的比较
注释栏16．7 用通用克里金法估算的实例
注释栏16．8 用ArcGIS进行空间插值
重要概念和术语
复习题
应用： 空间插值
习作1： 趋势面模型用于插值
习作2： 核密度估算
习作3： IDW用于插值
习作4： 用普通克里金法插值
习作5： 用通用克里金法插值
挑战性任务
参考文献
第17章 地理编码和动态分段
17．1 地理编码
17．1．1 地理编码参照数据库
17．1．2 地理编码过程
17．1．3 地址匹配选项
注释栏17．1 地理编码的得分系统
17．1．4 其他类型的地理编码
17．2 地理编码的应用
注释栏17．2 线性位置参照系统
17．3 动态分段
17．3．1 路径
注释栏17．3 路径要素类型
注释栏17．4 用ArcGIS创建路径
17．3．2 创建路径
17．3．3 事件
17．3．4 创建事件表
17．4 动态分段的应用
17．4．1 数据管理
17．4．2 数据显示
17．4．3 数据查询
17．4．4 数据分析
重要概念和术语
复习题
应用： 地理编码和动态分段
习作1： 对街道地址进行地理编码
习作2： 路径和事件的显示和查询
习作3： 分析两个事件图层
习作4： 创建河流路径并分析该路径沿线的坡度
习作5： 对美国5号州际公路沿线城市进行定位
挑战性任务
参考文献
第18章 路径分析和网络应用
18．1 路径分析
18．1．1 源栅格
18．1．2 耗费栅格
18．1．3 耗费距离量测
注释栏18．1 管道选址分析的耗费栅格
18．1．4 生成最小累积耗费路径
注释栏18．2 最小累积耗费路径的生成
18．1．5 耗费距离量测的改进
注释栏18．3 在ArcGIS中进行耗费距离量测操作
18．2 路径分析的应用
18．3 网络
18．3．1 链路和链路阻抗
18．3．2 节点和转弯阻抗
18．3．3 单行道或禁行道
18．3．4 天桥和地下通道
18．4 网络拼接
注释栏18．4 在ArcGIS中创建网络拓扑
18．4．1 聚集线状要素
18．4．2 创建拓扑
18．4．3 网络要素赋予属性
注释栏18．5 转弯角
18．5 网络应用
18．5．1 最短路径分析
18．5．2 最近设施
18．5．3 配置
18．5．4 定位—配置
18．5．5 城市交通规划模型
注释栏18．6 用Arclnfo WOrkstatiOn进行网络分析
重要概念和术语
复习题
应用： 路径分析和网络应用
习作1： 计算最小累积耗费距离
习作2： 计算路径距离
习作3： 将线Shapefile转换成Geodatabase几何网络
习作4： 在Arclnfo Workstation中进行最短路径分析
习作5： 在ArclnfO WOrkstatiOn中进行西己置
挑战性任务
参考文献
第19章 GIS模型与建模
19．1 GIS建模的基本要素
19．1．1 GIS模型的分类
19．1．2 建模过程
19．1．3 GIS在建模中的作用
19．1．4 GIS与其他建模程序的结合
19．2 二值模型
注释栏19．1 保护区保护计划(CRP)
19．3 指数模型
19．3．1 加权线性综合法
19．3．2 其他方法
注释栏19．2 ArcGIS 9．0中的地理处理工具(Geoprocessing Tools)
19．3．3 指数模型的应用
19．4 回归模型
19．4．1 线性回归模型
19．4．2 指数回归模型
19．5 过程模型
19．5．1 土壤侵蚀模型
注释栏19．3 RUSLE中6个因素的解释
19．5．2 其他过程模型
19．5．3 GIS与过程模型
重要概念和术语
复习题
应用：GIS模型与建模
习作1： 建立基于矢量的二值模型
习作2： 建立基于栅格的二值模型
习作3： 建立基于矢量的指数模型
习作4： 建立基于栅格的指数模型
挑战性任务
参考文献
索引