目录

  • 1 绪论
    • 1.1 GIS的基本概念
    • 1.2 GIS的组成
    • 1.3 GIS的功能
    • 1.4 GIS与其他学科的关系
    • 1.5 GIS应用范畴
    • 1.6 GIS发展历程
  • 2 地理空间的数学基础
    • 2.1 地球空间参考
    • 2.2 空间数据投影
    • 2.3 空间坐标转换
    • 2.4 空间尺度
    • 2.5 地理格网
  • 3 空间数据模型
    • 3.1 地理空间与空间抽象
    • 3.2 空间数据概念模型
    • 3.3 空间数据逻辑模型
    • 3.4 空间数据与空间关系
  • 4 空间数据结构
    • 4.1 矢量数据结构
    • 4.2 栅格数据结构
    • 4.3 矢量与栅格数据的融合与转换
    • 4.4 镶嵌数据结构
    • 4.5 多维数据结构
    • 4.6 对象数据模型
  • 5 空间数据组织与管理
    • 5.1 空间数据库概述
    • 5.2 空间数据库设计
    • 5.3 空间数据特征与组织
    • 5.4 空间数据管理
    • 5.5 空间数据检索
  • 6 空间数据不确定性与数据质量
    • 6.1 空间数据不确定性
    • 6.2 空间数据质量评价
    • 6.3 空间数据质量控制
  • 7 GIS数据获取
    • 7.1 空间数据源
    • 7.2 数据采集
    • 7.3 数据编辑与拓扑关系
  • 8 GIS空间分析
    • 8.1 空间分析概述
    • 8.2 空间对象基本度量方法
    • 8.3 叠置分析
    • 8.4 缓冲区分析
    • 8.5 窗口分析
    • 8.6 网络分析
  • 9 数字地形分析
    • 9.1 基本概念
    • 9.2 数字地形分析方法
    • 9.3 流域分析
    • 9.4 可视性分析
    • 9.5 地形制图
  • 10 空间统计分析
    • 10.1 空间统计概述
    • 10.2 基本统计量
    • 10.3 探索性数据分析
    • 10.4 空间数据常规统计与分析
    • 10.5 空间插值
    • 10.6 空间统计与空间关系建模
  • 11 地理信息可视化
    • 11.1 地理信息可视化概述
    • 11.2 地理信息输出方式与类型
    • 11.3 可视化的一般原则
    • 11.4 可视化表现形式
  • 12 网络GIS与地理信息服务
    • 12.1 网络地理信息系统
    • 12.2 地理信息服务
  • 13 GIS应用模型与建模
    • 13.1 概述
    • 13.2 二值模型
    • 13.3 指数模型
    • 13.4 回归模型
    • 13.5 过程模型
GIS与其他学科的关系

1、与相关学科关系

GIS 是现代科学技术发展和社会需求的产物。人口、资源、环境、灾害是影响人类生存与发展的四大基本问题。为了解决这些问题必须要自然科学、工程技术、社会科学等多学科、多手段联合攻关。于是,许多不同的学科,包括地理学、测量学、地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数学、统计学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科,都在寻找一种能采集、存储、检索、变换、处理和显示输出从自然界和人类社会获取的各式各样数据、信息的强有力工具,其归宿就是地理信息系统,或称空间信息系统,资源与环境信息系统。因此,GIS 明显地具有多学科交叉的特征,它既要吸取诸多相关学科的精华和营养,并逐步形成独立的边缘学科,又将被多个相关学科所运用,并推动它们的发展。尽管GIS 涉及众多的学科,但与之联系最为紧密地还是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感等。


地理学和测绘学是以地域为单元研究人类居住的地球及其部分区域,研究人类环境的结构、功能、演化以及人地关系。空间分析是GIS 的核心,地理学作为GIS 的分析理论基础,可为GIS提供引导空间分析的方法和观点。测绘学和遥感技术不但为GIS 提供快速、可靠、多时相和廉价的多种信息源,而且它们中的许多理论和算法可直接用于空间数据的变换、处理。

遥感是一门60 年代以后发展起来的新兴学科。由于遥感信息所具有的多源性,弥补了常规野外测量所获取数据的不足和缺陷,以及其在遥感图像处理技术上的巨大成就,使人们能够从宏观到微观的范围内,快速而有效地获取和利用多时相、多波段的地球资源与环境的影像信息,进而为改造自然,造福人类服务。GPS 卫星全球定位系统是新一代卫星导航和定位系统。美国已于1993 年完成了整个系统的部署,达到全效能服务的阶段。它在测量和勘察领域可以取代常规大地测量来完成各种等级的定位工作,在航空摄影和遥感领域,GPS 遥感对地定位系统很有发展前途,在舰船、飞机、汽车的导航定位,导弹的精确制导方面应用更为广泛,在地球动力学、重力场、磁场等的研究中也能发挥很大作用。

此外,GIS 最初是从机助制图起步的,早期的GIS 往往受到地图制图中在内容表达、处理和应用方面的习惯影响。但是建立在计算机技术和空间信息技术基础上的GIS 数据库和空间分析方法,并不受传统地图纸平面的限制。GIS 不应当只是存取和绘制地图的工具,而应当是存取和处理空间实体的有效工具和手段,存取和绘制地图只是其功能之一。

再者,GIS 与计算机科技、数学、运筹学、统计学、认知学等学科也密切相关。计算机辅助设计(CAD)为GIS 担供了数据输入和图形显示的基础软件;数据库管理系统(DBMS)更是GIS 的核心;数学的许多分支,尤其是几何学、图论、拓扑学、统计学、决策优化方法等被广泛应用于GIS 空间数据的分析。

2、GIS与CAD的共同点与不同点

两者共同点:1)都具有坐标参考系统;2)都处理图形、非图形数据; 3)都能对空间对象的空间相关关系建立和处理;

两者不同点:1)CAD不能建立地理坐标统和完成地理坐标变换;2)CAD处理多为规则图形,而GIS为非几何图形; 3)CAD图形功能强而属性处理能力若,而GIS图形与属性的操作比较频繁,且专业化特征比较强;4)GIS的数据量比CAD大得多,数据结构、数据类型复 杂,数据之间联系紧密; 5)CAD不具备地理意义上的查询和分析能力;

3、GIS与管理信息系统(MIS)的共同点与不同点

两者共同点:1)都能对属性数据进行管理和处理;2)都能对图形数据进行存储;

两者不同点 :1)GIS对图形和属性数据共同管理、分析和应用;而 MIS一般只处理属性数据,对图形数  据以文件形式进行管理,图形要素不能分解、查询,图形与数据之间没有联系; 2)管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DBMS。

4、GIS与遥感信息处理系统(RS)的区别与联系

1)遥感数据是GIS的重要信息源。经过遥感信息系统处理的遥感信息,或进入GIS系统作为制图的背静图象,或是与经过分类的信息协同GIS与遥感的集成分析;2)遥感图象信息处理系统是专门用于对遥感数据进行处理的软件,主要强调对遥感数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取,具有较强的制图功能,可设计丰富的符号和注记,虽有空间叠置分析空能,但由于缺少实体空间关系的描述,难以进行空间实体的空间关系查询、属性查询及网络分析等;3)两者都具有面向位置的特征,但遥感图象处理系统不能看作是GIS。 

5、GIS与机助制图、地图数据库的区别与联系

1)机助制图和地图数据库是GIS的主要技术基础;2)GIS强调空间数据的处理、显示与表达且具有空间分析能力;3)GIS包含数字制图系统的全部功能;4)地图数据库若空间分析能力较强,可升格为GIS,而GIS若空间分析能力较弱,则退化为地图数据库。 

目前常用的GIS软件有,国产的SuperMap、MapGIS、Geostar和国外的ArcGIS、MapInfo。