地理信息系统与科学（原书第2版）

第一部分  概      述
第1章　系统、科学和研究        2
1.1　地理信息系统的重要性        2
1.2　数据、信息、证据、知识和智慧        6
1.3　实用型科学        7
1.4　实用型技术        9
1.4.1　GIS的发展史        10
1.4.2　关于GIS的不同观点        14
1.4.3　GIS的基本组成部分        14
1.5　GIS产业        17
1.5.1　软件产业        17
1.5.2　数据产业        18
1.5.3　地理信息服务产业        18
1.5.4　出版产业        20
1.5.5　GIS教育        21
1.6　地理信息系统、地理信息科学和
地理信息研究        22
1.7　GIS和地理学        25
习题        27
进阶阅读材料        27
第2章　GIS应用概览        28
2.1　引言        28
2.1.1　与GIS相伴的一天        28
2.1.2　利用GIS的理由        31
2.2　科学、地理和应用        31
2.2.1　科学问题和GIS应用        31
2.2.2　地理信息科学的应用        32
2.3　典型应用领域及其基础        32
2.3.1　综述        32
2.3.2　政府和公共服务        33
2.3.3　商业和服务业        38
2.3.4　物流和交通        43
2.3.5　环境        47
2.4　总结        51
习题        52
进阶阅读材料        52
第二部分　原　　理
第3章　地理表达        54
3.1　引言        54
3.2　数字化表达        55
3.3　表达的内容        57
3.4　基本问题        59
3.5　离散对象和连续场        61
3.5.1　离散对象        61
3.5.2　连续场        62
3.6　栅格和矢量        64
3.6.1　栅格数据        64
3.6.2　矢量数据        65
3.6.3　连续场的表达        66
3.7　纸质地图        67
3.8　制图综合        69
3.8.1　制图综合方法        69
3.8.2　消减顶点        71
3.9　总结        71
习题        71
进阶阅读材料        71
第4章　地理数据的特性        72
4.1　引言        72
4.2　再次重申基本问题        73
4.3　空间自相关和尺度        74
4.4　空间采样        77
4.5　距离衰减        80
4.6　将度量距离效应理解为空间自相关        82
4.7　空间依赖关系的建立        84
4.8　地理畸变的解决        87
4.9　归纳和演绎及两者的结合方式        89
习题        90
进阶阅读材料        90
第5章　地理参照        91
5.1　引言        91
5.2　地名        94
5.3　邮政地址和邮政编码        94
5.4　线性参照系统        95
5.5　地籍和美国公共土地测量系统        96
5.6　地球量测—经纬度        97
5.7　投影和坐标        99
5.7.1　平面投影和等距圆柱投影        101
5.7.2　通用横轴墨卡托投影        102
5.7.3　国家平面坐标系和其他局部系统        103
5.8　利用GPS测量经度、纬度和高度        104
5.9　地理参照转换        106
5.10　总结        107
习题        107
进阶阅读材料        108
第6章　不确定性        109
6.1　引言        109
6.2　U1: 地理现象概念中的不确定性        110
6.2.1　分析单元        110
6.2.2　模糊与二义性        111
6.2.3　模糊方法        113
6.2.4　地理个体的尺度        115
6.3　U2: 地理现象测量与表达中的
不确定性        116
6.3.1　测量与表达        116
6.3.2　不确定性的统计模型        117
6.3.3　位置误差        122
6.3.4　误差的空间结构        123
6.4　U3: 地理现象分析中产生的验证        124
6.4.1　空间分析中的内部和外部验证        124
6.4.2　内部验证：误差传播        125
6.4.3　内部验证：误差的聚合与分解        127
6.4.4　外部验证：数据结合与共享
关系        127
6.4.5　内部与外部误差验证：归纳
与演绎        128
6.5　总结        129
习题        130
进阶阅读材料        130
第三部分　技　　术
第7章　GIS软件        134
7.1　引言        134
7.2　GIS软件的发展        135
7.3　GIS软件体系结构        136
7.3.1　项目、部门和企业型GIS        136
7.3.2　三层结构        136
7.3.3　软件数据模型和用户定制        138
7.3.4　桌面和网络GIS        140
7.4　构建GIS软件系统        141
7.5　GIS软件开发商        142
7.5.1　ESRI公司        143
7.5.2　Intergraph公司        143
7.5.3　Autodesk公司        143
7.5.4　GE　Energy        144
7.6　GIS软件系统的类型        144
7.6.1　桌面型GIS软件        144
7.6.2　服务器型GIS软件        147
7.6.3　开发型GIS软件        149
7.6.4　手持系统GIS软件        149
7.6.5　其他类型的GIS软件        149
7.7　GIS软件的使用        150
7.8　总结        151
习题        151
进阶阅读材料        151
第8章　地理数据建模        152
8.1　引言        152
8.1.1　数据模型简介        152
8.1.2　数据模型抽象中的不同层次        153
8.2　GIS的数据模型        154
8.2.1　GIS中的CAD、图形和图像
数据模型        154
8.2.2　栅格数据模型        155
8.2.3　矢量数据模型        157
8.2.4　对象数据模型        165
8.3　实例：供水设施系统中的对象
数据模型        168
8.4　实践中的地理数据建模        169
习题        171
进阶阅读材料        171
第9章　GIS数据采集        172
9.1　引言        172
9.2　直接的地理数据获取        174
9.2.1　栅格数据的获取        174
9.2.2　矢量数据的获取        177
9.3　间接的地理数据获取        177
9.3.1　使用扫描仪获取栅格数据        178
9.3.2　矢量数据的获取        178
9.4　从外部数据源获取数据        184
9.5　属性数据的采集        188
9.6　数据采集项目管理        188
习题        189
进阶阅读材料        189
第10章　地理数据库的创建与维护        190
10.1　引言        190
10.2　数据库管理系统        191
10.2.1　DBMS类型        192
10.2.2　地理DBMS扩展        193
10.2.3　地理中间件扩展        194
10.3　在DBMS表中存储数据        194
10.4　SQL        197
10.5　地理数据库类型与函数        199
10.6　地理数据库设计        201
10.7　结构化地理信息        202
10.7.1　拓扑创建        203
10.7.2　数据库索引        205
10.8　编辑与数据维护        208
10.9　多用户编辑连续的数据库        209
10.9.1　事务处理        209
10.9.2　版本更新        209
10.10　总结        211
习题        212
进阶阅读材料        212
第11章　分布式GIS        213
11.1　引言        213
11.2　分布式数据        216
11.2.1　对象层次上的元数据        216
11.2.2　地理图书馆        218
11.2.3　集合层次上的元数据        220
11.3　移动用户        221
11.3.1　虚拟现实和增强现实        222
11.3.2　基于位置的服务        225
11.3.3　移动GIS的一些问题        227
11.4　分布式软件：地理信息服务        228
11.5　展望        229
习题        230
进阶阅读材料        230
第四部分　分　　析
第12章　制图学与地图生产        232
12.1　引言        232
12.2　地图和制图        235
12.3　地图设计原理        237
12.3.1　地图组成要素        238
12.3.2　地图符号化        239
12.4　地图集        243
12.5　应用        246
12.6　总结        247
习题        248
进阶阅读材料        248
第13章　地理可视化        249
13.1　用途、用户、信息和媒体简介        249
13.2　地理可视化和空间查询        252
13.2.1　简介        252
13.2.2　空间查询和因特网制图        254
13.3　地理可视化与转换        254
13.3.1　简介        254
13.3.2　比较统计图        256
13.3.3　分区密度图        257
13.4　沉浸式交互和PPGIS        258
13.4.1　科学可视化和表达方法        258
13.4.2　地理可视化和虚拟现实系统        260
13.4.3　手持计算和地理可视化        264
13.5　总结        264
习题        265
进阶阅读材料        265
第14章　查询、度量和转换        267
14.1　空间分析的定义        267
14.1.1　实例        268
14.1.2　空间分析和建模的类型        271
14.2　查询        271
14.3　度量        273
14.3.1　距离和长度        274
14.3.2　形状        275
14.3.3　坡度和坡向        276
14.4　空间变换        278
14.4.1　缓冲区分析        278
14.4.2　点在多边形内        279
14.4.3　多边形叠加        280
14.4.4　空间插值        282
14.5　总结        289
习题        289
进阶阅读材料        289
第15章　描述性概括、设计和推论方法        290
15.1　更多的空间分析方法        290
15.2　描述性概括        291
15.2.1　中心        291
15.2.2　离差（分散程度）        294
15.2.3　模式度量：未标记的点        294
15.2.4　模式度量：标记的要素        296
15.2.5　破碎和分形维度        297
15.3　最优化        299
15.3.1　点的定位        300
15.3.2　路径问题        301
15.3.3　最佳路径        303
15.4　假设检验        304
15.5　总结        307
习题        307
进阶阅读材料        307
第16章　利用GIS进行空间建模        308
16.1　引言        308
16.1.1　建立模型的原因        310
16.1.2　分析还是建模        311
16.2　模型类型        312
16.2.1　静态模型及其标准        312
16.2.2　个体和集合模型        313
16.2.3　元胞模型        315
16.2.4　制图建模与地图代数        316
16.3　建模技术        317
16.3.1　在GIS中实现模型        317
16.3.2　模型耦合        317
16.3.3　分类和共享模型        318
16.4　多标准方法        319
16.5　检测模型的精确性和有效性        321
16.6　总结        322
习题        322
进阶阅读材料        323
第五部分　管理及策略
第17章　管理GIS        326
17.1　引言        326
17.2　开发一个可持续发展的GIS的步骤        329
17.2.1　选择GIS        330
17.2.2　实施GIS        336
17.2.3　管理持续运行的操作型GIS        338
17.3　维护GIS        339
17.3.1　GIS员工和团队        339
17.3.2　项目经理        340
17.3.3　应对不确定性        340
17.4　总结        342
习题        342
进阶阅读材料        342
第18章　GIS与管理、知识经济及信息        343
18.1　“业务管理”时代的来临        343
18.2　管理—成功使用GIS的关键        345
18.2.1　基本要素        345
18.2.2　管理者面对的来自GIS的一些
挑战        347
18.2.3　各种管理观点        347
18.2.4　业务驱动        348
18.3　知识经济、知识管理和GIS        351
18.3.1　创新的事物        351
18.3.2　知识和信息的价值        352
18.4　信息—知识经济的货币        353
18.4.1　信息和知识—良好决策的依据        353
18.4.2　信息的特点        354
18.4.3　地理信息的特性        355
18.4.4　因特网、万维网和地理信息        356
18.5　GIS产业及其发展动力        358
18.5.1　供应方        358
18.5.2　需求方        359
18.6　总结        360
习题        360
进阶阅读材料        360
第19章　GIS的资产与约束条件        361
19.1　GIS与法律        361
19.1.1　保护信息资产        362
19.1.2　关于信息所有权的重要问题        363
19.1.3　法律责任和GIS        365
19.1.4　GIS和隐私权        366
19.2　GIS从业人员及其技能        366
19.2.1　GIS教育与培训现状        367
19.2.2　GIS中的专业认证        369
19.2.3　现有GIS教育与学习的改进        370
19.3　核心地理信息的可用性        370
19.3.1　基础地理信息框架的本质        373
19.3.2　基础地理信息框架的可用性        374
19.4　约束条件        376
19.4.1　GIS战略的作用        376
19.4.2　GIS项目的风险管理        378
19.5　总结        380
习题        380
进阶阅读材料        380
第20章　GIS伙伴关系        381
20.1　引言        381
20.2　区域合作        382
20.3　国家级合作        383
20.3.1　美国国家空间数据基础设施        384
20.3.2　寻求解决方法        385
20.3.3　NSDI的实质内容        386
20.3.4　NSDI的参与者        387
20.3.5　美国NSDI是否成功        387
20.3.6　美国NSDI的发展        389
20.4　多国合作        389
20.4.1　欧洲方面        389
20.4.2　亚洲及太平洋地区GIS基础
设施常设委员会        390
20.5　民族主义、全球化、政策与GIS        391
20.5.1　全球数据库        391
20.5.2　建立标准的全球合作        394
20.5.3　全球空间数据基础设施        395
20.6　改变一切的极端事件        395
20.6.1　GIS帮助袭击者的方式        396
20.6.2　公众获取地理信息是否会
带来问题        396
20.6.3　GIS在应对恐怖主义活动中的
作用        398
20.6.4　GIS是否提供了帮助        400
20.7　总结        400
习题        400
进阶阅读材料        400
第21章　结束语        401
21.1　引言        401
21.2　书中涉及的主题        401
21.2.1　系统、科学和研究        401
21.2.2　地理信息系统和地理空间        403
21.2.3　地理反映及地理信息系统研究        404
21.2.4　GIS及其技术        405
21.2.5　GIS及其管理        405
21.2.6　GIS应用        406
21.3　GIS面临的十个巨大挑战        408
21.3.1　全球数据        408
21.3.2　GIS专业化        409
21.3.3　GIS课程        410
21.3.4　GIS用户的共同权利        411
21.3.5　全球人口统计        411
21.3.6　丰富的地理人口统计数据基础
设施的发展        412
21.3.7　从以地理为中心到以自我为
中心的转变        412
21.3.8　支持地理全景的数据模型        413
21.3.9　与恐怖主义作战        413
21.3.10　支持更多类型的地理模拟        413
21.4　总结        414
习题        415
进阶阅读材料        415
缩写词表        416
索引        421