地理信息系統(tǒng)(GIS)在當前社會經濟建設中發(fā)揮著重要作用，是解決諸多空間問題的主要技術手段。《地理信息系統(tǒng)基礎與實驗教程》是長期從事GIS課程教學與科研工作的教師在開展“GIS專業(yè)建設與高校課程改革”研究中取得的重要成果。全書共分7章，主要內容包括緒論、空間數據基礎、空間數據的輸入與處理、空間分析、空間數據的可視化與輸出、地理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展等。
全書以GIS基本理論為主線，結合大量的具體實例，并配備相關數據，具有很強的可操作性。隨書光盤中除了實驗數據外，還配有各章的課件，便于教師教學和學生學習。
《地理信息系統(tǒng)基礎與實驗教程》可作為GIS、地理科學、測繪、城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地管理等專業(yè)的本科生、研究生的課程教材，也可供其他相關專業(yè)的師生、工程技術人員和研究人員學習參考。
本書從有利于教師教學和學生學習為基本出發(fā)點，將地理信息系統(tǒng)的基本理論與實踐有機結合起來。全書以數據流程為主線，將GIS基本理論分為7個章節(jié)，并以ArcGIS為實驗平臺，在每章之后輔以與理論關聯的專項實驗，對地理空間數據的輸入、編輯與處理、分析與輸出等過程進行了較為詳盡的闡述，是一本較具特色的地理信息系統(tǒng)基礎教材。
從20世紀60年代初的萌芽，到逐步社會化的今天，GIS在短短50年的發(fā)展時間內，從研究室走向生產一線，從空間數據管理轉變?yōu)榭臻g信息服務，從技術升華為科學，它作為“數字地球”的基礎，“3S”一體化的核心，已幾乎滲透到國民經濟的所有部門，逐步影響和改變著人們的生產、生活和工作方式，并將最終導致人類空間數字思維方式的產生。據初步估算，目前全球與地理信息系統(tǒng)相關的產值已超過1000億美元，我國超過400億元人民幣。隨著GIS產業(yè)的迅速增長，GIS教育事業(yè)也蓬勃發(fā)展，GIS觀念已逐漸深入人心。GIS在中國經歷了30多年的發(fā)展歷史，而高校GIS專業(yè)自1998年開設至今已歷時10余年。據不完全統(tǒng)計，目前全國高等院校中已開設GIS相關本科專業(yè)的多達150余所，數十所院校設置了GIS的碩士點與博士點，每年畢業(yè)的GIS專業(yè)學生超過3000人，我國已經建成世界最大的GIS人才培養(yǎng)體系。
“地理信息系統(tǒng)基礎”或“地理信息系統(tǒng)概論”是GIS專業(yè)的核心課程之一，在GIS專業(yè)的課程體系中具有舉足輕重的地位。除GIS相關本科專業(yè)開設此門課程之外，目前全國高等院校中尚有數十個其他專業(yè)將其作為必修課或選修課。由于近年來我國GIS教育發(fā)展極其迅速，擔任此門課程的許多教師并未受到過GIS專業(yè)方面的系統(tǒng)訓練，因此教材建設對于地理信息系統(tǒng)基礎課程教學質量的保證尤為重要。自1989年黃杏元教授編著大陸第一部《地理信息系統(tǒng)概論》教材并在高等教育出版社出版以來，至今已有10余部地理信息系統(tǒng)基礎方面的教材或專著出版，為我國GIS專業(yè)人才的培養(yǎng)作出了不可或缺的貢獻。西南大學田永中等老師長期致力于GIS本科專業(yè)及其他相關專業(yè)“地理信息系統(tǒng)基礎”課程的教學工作，《地理信息系統(tǒng)基礎與實驗教程》是其長期教學與科研工作的總結。該教材從有利于教師教學和學生學習為基本出發(fā)點，將地理信息系統(tǒng)的基本理論與實踐有機結合起來。全書以數據流程為主線，將GIS基本理論分為7個章節(jié)，并以ArcGIS為實驗平臺，在每章之后輔以與理論關聯的專項實驗，對地理空間數據的輸入、編輯與處理、分析與輸出等過程進行了較為詳盡的闡述，是一本較具特色的地理信息系統(tǒng)基礎教材。
教育是GIS發(fā)展的基礎，教師素質與教學質量是GIS相關專業(yè)人才培養(yǎng)的基本保證，教材建設對于教師教學能力的提高和教學質量的保證具有較大的促進作用。歡迎更多的GIS同仁為我國的GIS教育添磚加瓦，共同促進我國GIS各領域的健康發(fā)展。
序
前言
第1章 緒論
1.1 地理信息系統(tǒng)的基本概念
1.2 地理信息系統(tǒng)的組成與功能
1.3 地理信息系統(tǒng)的研究內容
1.4 地理信息系統(tǒng)與相關學科的關系
1.5 地理信息系統(tǒng)的應用領域
1.6 常用地理信息系統(tǒng)軟件簡介
復習思考題
實驗部分
實驗一 地理信息系統(tǒng)的組成與功能
第2章 空間數據基礎
2.1 地理空間
2.2 空間數據模型
2.3 空間數據組織與編碼
2.4 空間數據質量
2.5 空間數據的元數據
復習思考題
實驗部分
實驗二 空間數據的表達
實驗三 ArcGIS基本操作與數據表示
實驗四 柵格像元的不同編碼方法及誤差比較
實驗五 ArcGIS中空間數據的顯示
實驗六 ArcGIS中空間數據的操作
實驗七元數據的瀏覽與編輯
第3章 空間數據的輸入與處理
3.1 空間數據的輸入
3.2 空間數據的編輯
3.3 空間數據的處理
3.4 空間數據的壓縮與編碼
3.5 空間數據庫
3.6 空間查詢
復習思考題
實驗部分
實驗八 空間數據掃描矢量化
實驗九 空間數據編輯
實驗十 屬性數據輸入
實驗十一 空間坐標的轉換
第4章 空間分析
4.1 空間分析概述
4.2 矢量數據分析方法
4.3 柵格數據分析方法
4.4 DTM與三維分析
4.5 空間分析建模
復習思考題
實驗部分
實驗十二 緩沖區(qū)分析
實驗十三 疊加分析
實驗十四 網絡分析
實驗十五 柵格數據的統(tǒng)計分析
實驗十六 地形特征點的提取
實驗十七 最短路徑分析
實驗十八 空間插值
實驗十九 DEM的生成與應用
實驗二十 三維顯示
實驗二十一 空間圖解建模
第5章 空間數據的可視化與輸出
5.1 空間數據的可視化
5.2 地理信息系統(tǒng)與地圖制圖
5.3 電子地圖
5.4 地理信息系統(tǒng)產品輸出
復習思考題
實驗部分
實驗二十二 中國人口密度圖的制作
第6章 地理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用
6.1 地理信息系統(tǒng)的開發(fā)
6.2 地理信息系統(tǒng)的應用
復習思考題
實驗部分
實驗二十三 基于AreGIS Engine的GIS二次開發(fā)
實驗二十四 堰塞湖災害評估
實驗二十五 確定被炸沉的航空母艦位置
第7章 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展
7.1 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程
7.2 地理信息系統(tǒng)的未來
復習思考題
主要參考文獻
附錄1 GIS常用術語對照
附錄2 GIS相關資源
1.1.2地理數據與地理信息
1.地理數據與地理信息
地理數據（geographical data）是指用來表示地理實體或現象的位置、形狀、大小及其分布等諸多方面特征的數據。地理信息（geographical information）是有關地理實體的性質、特征和運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對地理數據的解釋（陳述彭等，1999）。由于地理對象都具有一定的空間位置，因此可以簡單地認為，地理數據和地理信息就是與空間位置相關的數據和信息。正因為如此，地理數據和地理信息有時也被稱為空間數據（spatial data）和空間信息（spatial information）。
2.地理數據的組成
一個完整的地理數據應當包括以下三個部分。
1）空間位置：描述地理對象所在的位置。這種位置既可以根據大地參照系定義，如大地經緯度坐標，也可以依據地物間的相對位置關系定義，如空間上的距離、鄰接、重疊和包含等。
2）屬性：描述地理對象特征的定性或定量指標（如井的深度、河流的污染物濃度、土地的類型等），它是地理數據中的非空間組成部分。
3）時間：反映地理數據采集或地理現象發(fā)生的時刻或時段。缺少時間的地理數據往往在應用上會受到很大的限制。
例如，對于一條河流的地理數據，除了要表達河流的空間位置外，還需要知道河流的寬度、水位高低、水質狀況等屬性數據，以及采集這些數據的時間。
3.地理信息的特征
地理信息除了具有信息的一般特征外，還具有其獨特之處。
1）空間性：由于地理數據是基于一定空間的地理對象而產生的，因此從地理數據中提取出的地理信息具有空間特征，這是地理信息區(qū)別于其他信息的根本標志。
2）數據量大：地理數據空間位置的存儲需要大量的存儲空間，此外，它還需要存儲眾多的屬性數據，并且還需要存儲不同時間的數據，因此其數據量往往比非地理數據要大得多。特別是當地理數據采用柵格數據結構，并且柵格像元較小時，數據量會變得更大。
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