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上篇 GIS理论篇3

第1章 地理信息系统概论3

1.1 地理信息系统的基本概念3

1.2 地理信息系统的组成6

1.3 地理信息系统的主要功能9

1.4 地理信息系统的学科体系10

1.4.1 地理信息系统的学科定义10

1.4.2 地理信息系统的学科特点10

1.5 本书基础部分案例11

第2章 地理信息系统的地理基础12

2.1 地球椭球12

2.1.1 大地水准面和大地球体12

2.1.2 地球椭球体及其元素13

2.1.3 总地球椭球13

2.2 大地坐标系和空间直角坐标系14

2.2.1 大地坐标系14

2.2.2 空间直角坐标系15

2.3 地图投影15

2.3.1 地图投影的种类15

2.3.2 高斯-克吕格投影17

2.4 地形图分幅与编号17

2.4.1 投影分带的概念17

2.4.2 地形图分幅与编号概述18

2.4.3 地理格网和方位角19

第3章 空间数据的表达22

3.1 空间数据22

3.1.1 地图上的地理空间数据22

3.1.2 空间数据的类型23

3.1.3 空间数据的来源24

3.1.4 空间数据的关系24

3.2 GIS空间数据模型25

3.2.1 场模型与栅格数据模型25

3.2.2 要素模型与矢量数据模型30

3.2.3 栅格数据与矢量数据间的转换34

3.2.4 TIN数据模型35

3.2.5 面向对象的空间数据模型：Geodatabase36

3.3 GIS数据结构38

3.3.1 基于栅格数据模型的数据结构38

3.3.2 基于矢量数据模型的数据结构40

第4章 空间数据的获取与处理44

4.1 空间数据采集45

4.1.1 图形数据的采集45

4.1.2 属性数据的采集51

4.1.3 空间数据和非空间数据的连接52

4.1.4 空间数据转换52

4.2 空间数据的编辑与录入后的处理55

4.2.1 误差或错误的检查与编辑56

4.2.2 投影转换56

4.2.3 图幅拼接58

4.2.4 数据裁切59

4.2.5 拓扑生成59

第5章 GIS数据组织与管理61

5.1 空间区域框架与组织结构61

5.1.1 空间区域框架61

5.1.2 图层组织结构62

5.1.3 地理实体信息框架63

5.2 空间数据格式64

5.2.1 ESRI的几种空间数据格式64

5.2.2 基于关系型空间数据组织72

5.3 元数据74

5.3.1 空间元数据定义及其作用74

5.3.2 空间元数据的分类75

5.3.3 空间数据元数据中所用到的概念76

5.3.4 空间数据元数据的标准77

5.3.5 空间数据元数据的应用78

5.3.6 空间数据元数据的获取与管理78

第6章 GIS空间分析80

6.1 空间数据基本分析80

6.1.1 空间查询80

6.1.2 空间数据量算81

6.1.3 叠加分析83

6.2 矢量数据分析83

6.2.1 叠加分析83

6.2.2 缓冲区分析87

6.2.3 空间插值88

6.2.4 网络分析91

6.3 栅格数据分析92

6.3.1 栅格数据的聚类、聚合分析92

6.3.2 栅格数据的信息复合分析94

6.3.3 栅格数据的追踪分析95

6.3.4 栅格数据的窗口分析97

6.3.5 基于DEM的地形分析99

6.4 空间统计分类分析103

6.4.1 主成分分析103

6.4.2 层次分析103

6.4.3 系统聚类分析106

6.4.4 判别分析108

第7章 空间数据的表现与产品输出110

7.1 专题地图设计111

7.1.1 专题地图的基本要素111

7.1.2 制图区域范围的确定112

7.1.3 图幅基本轮廓的设计112

7.1.4 专题信息表现113

7.1.5 地图符号的设计与制作114

7.2 地理信息的可视化116

7.2.1 基本概念116

7.2.2 地理信息的二维可视化118

7.2.3 地理信息的三维可视化119

7.3 地理信息系统产品输出120

7.3.1 地理信息系统输出产品类型120

7.3.2 电子地图121

下篇 GIS行业应用篇127

第8章 国内外常用GIS软件介绍127

8.1 ESRI公司的ArcGIS系列127

8.1.1 ArcGIS简介128

8.1.2 ArcGIS的结构体系128

8.1.3 ArcGIS的特点133

8.2 ESRI公司的ArcView软件135

8.2.1 ArcView简介135

8.2.2 AreView的组成136

8.2.3 ArcView的特点137

8.3 Pitney Bowes Business Insight公司的MapInfo软件137

8.3.1 MapInfo简介138

8.3.2 MapInfo的组成138

8.3.3 MapInfo的特点144

8.4 美国Intergraph公司的GeoMedia系列软件147

8.4.1 GeoMedia系列软件简介147

8.4.2 美国Intergraph公司的系列软件体系结构148

8.4.3 GeoMedia的特点151

8.5 Skyline公司的Skyline TerraSuite软件体系152

8.5.1 Skyline TerraSuite产品简介152

8.5.2 产品体系结构153

8.5.3 产品特点156

8.6 Autodesk公司的AutoCAD Map 3D软件156

8.6.1 Autodesk公司的GIS系列软件简介157

8.6.2 AutoCAD Map 3D158

8.6.3 Autodesk MapGuide160

8.6.4 Autodesk Topobase165

8.6.5 Autodesk LandXplorer165

8.6.6 AutoCAD Raster Design166

8.7 中地数码集团的MapGIS产品167

8.7.1 MapGIS简介168

8.7.2 MapGIS的体系结构168

8.7.3 MapGIS产品特点170

8.8 超图公司的SuperMap GIS系列产品171

8.8.1 SuperMap产品简介172

8.8.2 SuperMap产品体系结构173

8.8.3 SuperMap软件特点179

第9章 GIS在地理学中的应用181

9.1 GIS在地理学中的应用方向181

9.1.1 GIS制图与分析182

9.1.2 资源的调查与管理183

9.1.3 灾害管理186

9.1.4 区域规划与管理187

9.2 案例1——GIS在土地利用及景观格局变化、模拟中的应用187

9.2.1 项目技术方案188

9.2.2 案例实施过程195

9.3 案例2——GIS在生态系统健康评估中的应用206

9.3.1 项目技术方案207

9.3.2 项目实施过程211

第10章 GIS在农业中的应用233

10.1 GIS在农业中的应用方向233

10.1.1 GIS在农业资源调查中的应用234

10.1.2 GIS在农作物估产中的应用234

10.1.3 GIS在精准农业中的应用237

10.1.4 GIS在耕地地力评价中的应用238

10.1.5 GIS在农业灾害监测中的应用238

10.2 案例1——GIS在农业资源调查中的应用240

10.2.1 遥感影像几何校正240

10.2.2 大豆空间分布数据采集244

10.2.3 大豆重茬面积计算248

10.3 案例2——GIS在农作物估产中的应用252

10.3.1 遥感影像校正252

10.3.2 水稻空间分布数据的采集与面积计算256

10.3.3 水稻总产预测258

第11章 GIS在林业中的应用265

11.1 GIS在林业中的应用概述266

11.1.1 GIS在林业专题图制作中的应用266

11.1.2 GIS在森林资源调查与监测中的应用267

11.1.3 GIS在森林资源管理中的应用270

11.1.4 林业地理信息系统的建立与应用274

11.2 案例1——GIS在森林资源二类调查与林业专题图制作中的应用276

11.2.1 技术方案276

11.2.2 案例操作过程283

11.3 案例2——GIS在森林火险评估及森林火灾损失评估中的应用295

11.3.1 技术方案297

11.3.2 案例操作过程300

第12章 GIS在环境科学领域的应用308

12.1 GIS在环境科学中的应用方向308

12.1.1 GIS在环境科学中的应用优势分析309

12.1.2 GIS在环境科学中的应用方向310

12.2 工业污染源大气污染扩散模拟及大气影响评价316

12.2.1 研究区概况317

12.2.2 项目技术与实施方案317

12.2.3 项目实施过程325

12.3 GIS在大气泄漏事故环境风险预测系统中的应用346

12.3.1 背景346

12.3.2 研究方法347

12.3.3 评价过程350

第13章 GIS在交通领域的应用357

13.1 GIS在交通领域的应用方向357

13.1.1 GIS在交通规划中的应用358

13.1.2 GIS在交通建设尤其是公路建设中的应用362

13.1.3 GIS在交通设施管理中的应用363

13.1.4 GIS在交通运输管理中的应用365

13.1.5 GIS在智能运输系统中的应用365

13.1.6 GIS在城市道路设计中的应用365

13.2 案例1——GIS在广州市智能交通管理中的应用365

13.2.1 背景365

13.2.2 研究方法366

13.2.3 GIS-T的高层应用369

13.3 案例2——基于GIS的呼和浩特市公交查询系统的设计369

13.3.1 背景369

13.3.2 研究方法370

13.3.3 公交查询系统的实现371

13.4 案例3——GIS基础数据在交通规划建模中的应用（以TransCAD为例）372

13.4.1 背景372

13.4.2 模型的导入373

13.4.3 模型的设置374

13.4.4 模型的简单应用375

13.5 总结376

第14章 GIS在物流管理领域的应用377

14.1 GIS在现代物流管理中的应用方向378

14.1.1 运输配送378

14.1.2 动态监管381

14.1.3 信息管理383

14.1.4 未来的应用趋势383

14.2 案例1——GIS在物流配送中的应用386

14.2.1 构建道路几何网络386

14.2.2 最优路径分析395

14.3 案例2——GIS在物流中心选址中的应用398

14.3.1 派生数据400

14.3.2 重分类数据403

14.3.3 综合选址分析406

第15章 GIS在电力领域的应用408

15.1 电力GIS的发展现状409

15.1.1 传统的电力GIS409

15.1.2 电力AM/FM/GIS410

15.1.3 国内外应用现状对比410

15.2 GIS在电力领域中的应用方向411

15.2.1 电力设备管理411

15.2.2 电网运行413

15.2.3 调度管理与维护414

15.2.4 输变电管理416

15.2.5 配电网规划417

15.2.6 营销管理418

15.3 案例1——GIS在电力统计中的应用420

15.3.1 风电场空间布局及查询统计420

15.3.2 发电装机容量分布图429

15.3.3 发电装机容量构成分布图431

15.3.4 发电充裕度指标分级图434

15.4 案例2——GIS在输电线路工程环境影响评价中的应用435

15.4.1 输电线沿线植被类型空间分布435

15.4.2 输电线路沿线自然保护区分布（以甘肃省段为例）440

15.4.3 敏感区影响预测及保护措施444

第16章 GIS在水文与水务领域的应用445

16.1 GIS在水文水资源中的应用方向445

16.1.1 水资源评价与规划445

16.1.2 水资源管理446

16.1.3 水文模拟及水文分析447

16.1.4 防洪减灾449

16.1.5 水环境监测和水资源保护451

16.1.6 水土保持452

16.2 GIS在水务领域中的应用方向452

16.2.1 建立城市地下管网GIS的必要性453

16.2.2 GIS在地下管网管理中的作用454

16.2.3 GIS在给排水管网应用中的情景分析455

16.3 案例1——GIS在水资源水文分析及旱涝气候区划中的应用457

16.3.1 水资源水文分析457

16.3.2 河南省旱涝气候区划468

16.4 案例2——GIS在洪水灾害评估中的应用474

16.4.1 洪水淹没模拟分析474

16.4.2 洪水灾害风险评估476

第17章 GIS在公共安全领域的应用478

17.1 综合应急管理过程中的重要环节479

17.1.1 评估规划479

17.1.2 预防准备479

17.1.3 快速反应479

17.1.4 灾情缓解480

17.1.5 恢复重建480

17.2 GIS在城市公共安全领域的应用480

17.2.1 风险隐患监测防控481

17.2.2 预案制定、评估与调整481

17.2.3 公共安全应急决策481

17.2.4 公共安全应急指挥482

17.2.5 公共安全应急评估483

17.2.6 公共安全模拟演练483

17.3 案例1——GIS在城市公共安全综合应急救援中的应用484

17.3.1 化工厂毒气泄漏分析决策484

17.3.2 城市道路积水应急管理分析490

17.3.3 城市应急避难场所的选择494

17.4 案例2——GIS在犯罪制图中的应用496

17.4.1 GIS在犯罪制图中的应用方向496

17.4.2 举例——犯罪热点分析497

参考文献502