地理信息系统导论（第3版）

在过去的30年里，在对各种资源、环境和区域的研究中，各种数据的应用急剧增加。面对大量数据的挑战，人们对信息的要求发生了巨大变化，对信息的广泛性、精确性、高效性及综合性要求越来越高。不断发展的地理信息系统（GIS）功能使得计算机系统以更有效的方式处理地理空间数据，利用这些数据和现代空间技术、网络技术、虚拟环境、人工智能技术等来研究和应用。目前GIS已在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、交通、能源、通信、林业、房地产开发、灾害监测与评估等领域得到广泛应用。因此，为地学及相关专业的本科生阐述GIS的基础理论和方法，进一步深入学习和应用GIS打好基础是本书再版的主要目的。同时，为完善大学慕课以及在线一流课程的建设，与同行更好地交流，加速人才培养，与时俱进，也是本书第3版出版的一个动力。值得一提的是，为方便读者更好地学习，本版将通过二维码的形式在每章末提供本章思考题答案以及本章部分彩图。
本书由闽南科技学院、福建师范大学地理科学学院的余明教授、武汉大学资源与环境学院的艾廷华教授共同编著，后由余明教授统稿完成。作者在参阅了国内外有关GIS教材、专著和论文的基础上，结合多年对地图、GIS的教学和研究经验编著此书。本书第3版仍由8章正文内容和附录组成，并与《地理信息系统导论实验指导（第3版）》配套使用，这是GIS理论与实践相结合的有益尝试。
此外，作者由衷地感谢“瑾茀工作室”的全体成员提供GIS实验案例，感谢所有支持和厚爱本书的师生。感谢清华大学出版社为本书第3版的出版所付出的辛勤工作。作者在此诚挚欢迎专家、学者和每一位读者朋友对本书不当之处提出宝贵意见。

2021年5月于福州

本书系统地介绍了GIS的基本理论和主要应用。全书由8章3个附录组成。第1章为GIS概述；第2章为GIS的地理基础；第3章为GIS数据结构和空间数据库；第4章为GIS数据采集和数据处理；第5章为GIS空间分析方法；第6章为GIS应用模型；第7章为GIS可视化及其产品输出；第8章为GIS设计方法及应用。每章前写有导读、每章后提供思考题及进一步讨论的问题，便于读者阅读使用。3个附录分别为GIS导论实验项目提纲、本书双语关键术语以及本书每章内容英语摘要及教学大纲。本书提及的实验项目要与《GIS导论实验指导》一书配套使用。 本书内容全面、实用，叙述深入浅出，既有理论又有实践。可作为高等院校地理、生态环境、土地资源、城市规划等专业本科生教材，也可作为地理信息系统、资源和环境信息系统以及地学类专业的基础课程用书。

余明,现为福建师范大学地科院、闽南科技大学计算机信息学院教授。研究方向：地学及GIS应用，大数据技术及其应用。在国内外学术期刊发表论文60余篇，被三大检索论文10几篇、专著2部，主编21世纪高校教材5本。近期主持省级慕课《地理信息系统导论》等三门课程，校级名师。

第1章GIS概述

1.1GIS相关概念

1.1.1数据、信息和地理信息

1.1.2系统、信息系统和GIS

1.1.3GIS与相关学科

1.2GIS组成要素

1.2.1GIS硬件

1.2.2GIS软件

1.2.3GIS数据

1.2.4GIS方法

1.2.5GIS人员

1.3GIS功能

1.3.1GIS基本功能和核心功能

1.3.2GIS应用功能

1.4GIS类型与特点

1.4.1按GIS功能分类

1.4.2按数据结构分类

1.4.3按数据维数分类

1.5GIS发展简史及发展趋势

1.5.1GIS发展简史

1.5.2GIS发展趋势

思考题

进一步讨论的问题

实验项目1桌面GIS的功能与菜单操作

第2章GIS地理基础知识

2.1地球空间的认知及表达

2.1.1地理实体和地理数据

2.1.2地理实体类型及空间关系

2.1.3地理数据、地理实体与图层

2.2地球形状与空间模型

2.2.1地球形状认识及表达

2.2.2地球空间模型

2.3地球空间参照基础的坐标系

2.3.1坐标系统

2.3.2地图投影

2.4地球时间系统

2.4.1时间的本质和含义

2.4.2量时原则和时间计量系统

思考题

进一步讨论的问题

实验项目1续

第3章GIS数据结构和空间数据库

3.1GIS数据结构

3.1.1矢量数据结构

3.1.2栅格数据结构

3.1.3矢栅一体化数据结构

3.1.4面向对象的数据结构

3.2GIS空间数据库

3.2.1空间数据库简介

3.2.2空间数据库设计

3.2.3空间数据库实现和维护

3.2.4空间数据存储和管理

3.3GIS空间查询及数据探查

3.3.1空间查询

3.3.2数据探查

思考题

进一步讨论的问题

实验项目2GIS数据采集

第4章GIS数据采集和数据处理

4.1GIS数据源

4.1.1纸质地图数据

4.1.2遥感数据

4.1.3野外测量和GPS数据

4.1.4其他数据

4.2地理数据分类和编码 

4.2.1地理数据分类

4.2.2地理数据编码和代码

4.3GIS数据采集和输入

4.3.1建库前准备

4.3.2几何图形数据采集

4.3.3属性数据采集和文件组织

4.3.4属性数据和图形(几何)数据连接

4.4GIS数据处理

4.4.1空间数据格式转换

4.4.2空间数据坐标转换

4.4.3空间数据结构转换

4.4.4空间数据检查和编辑

4.4.5空间数据压缩和综合

4.4.6空间数据插值

4.4.7多源空间数据整合

4.4.8地理大数据

4.5GIS数据质量和精度控制

4.5.1数据质量

4.5.2数据共享

4.5.3数据误差和不确定性

4.5.4数据质量评价

4.5.5空间数据标准 

4.5.6元数据

4.5.7互操作

4.5.8Open GIS 

思考题

进一步讨论的问题

实验项目3GIS数据处理

第5章GIS空间分析

5.1空间分析及主要方法

5.2基于矢量数据的GIS空间分析

5.2.1矢量地理查询

5.2.2矢量缓冲分析

5.2.3矢量叠置分析

5.2.4矢量网络分析

5.2.5矢量地形分析

5.2.6矢量邻域分析

5.3基于栅格数据的GIS空间分析

5.3.1栅格叠加分析

5.3.2栅格缓冲分析

5.3.3栅格邻域分析

5.3.4栅格窗口分析

5.3.5栅格地形分析

思考题

进一步讨论的问题

实验项目4GIS地形分析

实验项目5GIS网络分析和缓冲区分析

第6章GIS应用模型

6.1GIS应用模型概述

6.1.1GIS 应用模型分类

6.1.2GIS应用模型与GIS空间分析

6.1.3GIS 应用模型构建

6.2常用的GIS应用模型

6.2.1适宜分析模型

6.2.2地学模拟模型

6.2.3发展预测模型

6.2.4交通规划模型

思考题

进一步讨论的问题

实验项目6GIS叠加分析

第7章GIS可视化及其产品输出

7.1地理信息可视化理论

7.1.1可视化定义

7.1.2地理信息可视化概念

7.1.3地理信息可视化理论

7.2地理信息可视化技术

7.2.1概念和形式

7.2.2地理信息可视化过程

7.2.3电子地图

7.3动态现象可视化

7.3.1动态地图概念

7.3.2动态地图符号

7.3.3动态电子地图分类

7.3.4动态电子地图设计

7.4GIS输出

7.4.1电子地图输出

7.4.2地图(集)生产出版

7.4.3地图制图的主要工具

思考题

进一步讨论的问题

实验项目7GIS地图设计与输出

第8章GIS设计开发及应用

8.1GIS设计开发简介

8.1.1工具型GIS和应用型GIS

8.1.2三种开发方法简介 

8.2GIS工程开发

8.2.1GIS工程概念

8.2.2GIS工程开发阶段划分及任务制定

8.2.3GIS工程开发中的组织管理

8.3GIS构建及应用案例

8.3.1水土流失地理信息系统构建及应用

8.3.2自然灾害风险评估系统构建及应用

8.3.3旅游地理信息系统建设

8.3.4湿地WebGIS构建及应用

8.3.5生态环境信息系统构建及应用

8.3.6福建省生态环境综合信息图谱构建与应用

8.3.7闽东南生态环境基础数据库应用系统构建

思考题

进一步讨论的问题

实验项目8GIS综合实验

附录

附录1本书双语关键术语

附录2本书每章内容英语摘要及教学大纲

参考文献

信息化时代，本书是一本关于GIS入门教材。可以作为高等院校GIS、生态环境、土地资源、城市规划等专业本科生教材用书。