地理信息系统实践与行业应用内容简介

本书以美国Esri公司的主打产品ArcGIS系列为技术支持，在介绍GIS基本功能的基础上，分篇章介绍了GIS在各行业的应用，旨在推动GIS的普及和与各行业的融合。全书分为上下两篇，上篇是GIS理论篇，下篇为GIS行业应用篇。其中，上篇分为GIS概论、GIS的地理基础、空间数据的表达、空间数据的获取与处理、GIS数据组织与管理、GIS空间分析、GIS制图输出共7章； 下篇分为国内外常用GIS软件介绍，GIS在地理学、农业、林业、环境科学、交通领域、物流管理、电力行业、水文与水务及公共安全中的应用共10章。可操作性强是本书的突出特点，下篇的各章都配有案例，读者可以利用配套的案例数据，按书中步骤进行操作，直至专业目标实现。

本书可作为高等院校或科研机构地理、农林和环境科学等专业的本科生和研究生教材，也可供从事国土资源管理、城市规划、生态监测和市政建设等部门的科技工作者阅读参考。^[1]

地理信息系统实践与行业应用前言

历经半个世纪的发展，地理信息系统（Geographic Information System,GIS）的应用已从最初的地学领域扩展到测绘、国土、环境、水利、农业、林业和矿产等传统资源管理和城市规划、应急、交通、旅游、市政、卫生和统计等国民经济的重要领域。而随着互联网的普及，GIS也必将像电话机一样加速普及到千家万户。然而，GIS专业的学习目前还于地学相关专业和部分信息科学类相关的专业。GIS知识及技能的传播和GIS未来的普及化发展趋势显然是不对称的，《地理信息系统实践与行业应用》这本书就是针对此现状编写的。

本书的出版除了内容简介中所述外，还有一点初衷是该书将与我写作团队已出版的另两本书（《GIS原理与实践》，2011； 《Arcgis 9地理信息系统应用与实践》，2007）形成GIS基础、GIS软件操作和GIS行业应用的学习系列。而从笔者近10年的教学经验来看，北京林业大学所开设的研究生课程“GIS原理与应用”，每年都有很多外专业的学生来选修，其中有园林专业的、城规专业的、林学专业的、生物专业的，甚至还有经管和数学专业的，这一方面说明了GIS功能的强大，同时也反映出当前各行业对GIS的广泛需求。但这些专业的学生和研究者往往不需要对GIS涉猎太深，只要能利用其解决专业问题即可，本书恰好能满足这些专业人士的需要。基于此，本书也力图做到涵盖面广，以架起GIS与各行业之间的桥梁。

本书结构框架由吴秀芹拟定。各章作者如下： ^[1] 第1～2章李瑞改（东北林业大学）

第3章董贵华（中国环境监测总站）

第4章李瑞改

第5章李林辉（东北林业大学）

第6章董贵华

第7章黄昌胜（佳木斯勘察测绘研究院）、李瑞改

第8～9章李瑞改

第10章于凤荣（东北农业大学）

第11章李瑞改

第12章董贵华、李瑞改

第13章董贵华

第14～17章王曼曼、吴秀芹（北京林业大学）

全书由吴秀芹统稿，王曼曼、郭继凯和庞超参与了校稿工作。清华大学出版社的柳萍老师为本书的策划和编写提供了很好的建议及出版方面的支持，在此一并致谢。

书稿文字量大，图表繁多，加之作者水平有限，书中疏漏和错误之处恳请广大读者批评、指正。

编者

2013年11月

地理信息系统实践与行业应用目录

上篇GIS理论篇

第1章地理信息系统概论

1.1地理信息系统的基本概念

1.2地理信息系统的组成

1.3地理信息系统的主要功能

1.4地理信息系统的学科体系

1.4.1地理信息系统的学科定义

1.4.2地理信息系统的学科特点

1.5本书基础部分案例

第2章地理信息系统的地理基础

2.1地球椭球

2.1.1大地水准面和大地球体

2.1.2地球椭球体及其元素

2.1.3总地球椭球

2.2大地坐标系和空间直角坐标系

2.2.1大地坐标系

2.2.2空间直角坐标系

2.3地图投影

2.3.1地图投影的种类

2.3.2高斯克吕格投影

2.4地形图分幅与编号

2.4.1投影分带的概念

2.4.2地形图分幅与编号概述

2.4.3地理格网和方位角

第3章空间数据的表达

3.1空间数据

3.1.1地图上的地理空间数据

3.1.2空间数据的类型

3.1.3空间数据的来源

3.1.4空间数据的关系

3.2GIS空间数据模型

3.2.1场模型与栅格数据模型

3.2.2要素模型与矢量数据模型

3.2.3栅格数据与矢量数据间的转换

3.2.4TIN数据模型

3.2.5面向对象的空间数据模型： Geodatabase

3.3GIS数据结构

3.3.1基于栅格数据模型的数据结构

3.3.2基于矢量数据模型的数据结构

第4章空间数据的获取与处理

4.1空间数据采集

4.1.1图形数据的采集

4.1.2属性数据的采集

4.1.3空间数据和非空间数据的连接

4.1.4空间数据转换

4.2空间数据的与录入后的处理

4.2.1误差或错误的检查与

4.2.2投影转换

4.2.3图幅拼接

4.2.4数据裁切

4.2.5拓扑生成

第5章GIS数据组织与管理

5.1空间区域框架与组织结构

5.1.1空间区域框架

5.1.2图层组织结构

5.1.3地理实体信息框架

5.2空间数据格式

5.2.1ESRI的几种空间数据格式

5.2.2基于关系型空间数据组织

5.3元数据

5.3.1空间元数据定义及其作用

5.3.2空间元数据的分类

5.3.3空间数据元数据中所用到的概念

5.3.4空间数据元数据的标准

5.3.5空间数据元数据的应用

5.3.6空间数据元数据的获取与管理

第6章GIS空间分析

6.1空间数据基本分析

6.1.1空间查询

6.1.2空间数据量算

6.1.3叠加分析

6.2矢量数据分析

6.2.1叠加分析

6.2.2缓冲区分析

6.2.3空间插值

6.2.4网络分析

6.3栅格数据分析

6.3.1栅格数据的聚类、聚合分析

6.3.2栅格数据的信息复合分析

6.3.3栅格数据的追踪分析

6.3.4栅格数据的窗口分析

6.3.5基于DEM的地形分析

6.4空间统计分类分析

6.4.1主成分分析

6.4.2层次分析

6.4.3系统聚类分析

6.4.4判别分析

第7章空间数据的表现与产品输出

7.1专题地图设计

7.1.1专题地图的基本要素

7.1.2制图区域范围的确定

7.1.3图幅基本轮廓的设计

7.1.4专题信息表现

7.1.5地图符号的设计与制作

7.2地理信息的可视化

7.2.1基本概念

7.2.2地理信息的二维可视化

7.2.3地理信息的三维可视化

7.3地理信息系统产品输出

7.3.1地理信息系统输出产品类型

7.3.2电子地图

下篇GIS行业应用篇

第8章国内外常用GIS 软件介绍

8.1ESRI公司的ArcGIS系列

8.1.1ArcGIS简介

8.1.2ArcGIS的结构体系

8.1.3ArcGIS的特点

8.2ESRI公司的ArcView软件

8.2.1ArcView简介

8.2.2ArcView的组成

8.2.3ArcView的特点

8.3Pitney Bowes Business Insight公司的MapInfo软件

8.3.1MapInfo简介

8.3.2MapInfo的组成

8.3.3MapInfo的特点

8.4美国Intergraph公司的GeoMedia系列软件

8.4.1GeoMedia系列软件简介

8.4.2美国Intergraph公司的系列软件体系结构

8.4.3GeoMedia的特点

8.5Skyline公司的Skyline TerraSuite软件体系

8.5.1Skyline TerraSuite产品简介

8.5.2产品体系结构

8.5.3产品特点

8.6Autodesk公司的AutoCAD Map 3D软件

8.6.1Autodesk公司的GIS系列软件简介

8.6.2AutoCAD Map 3D

8.6.3Autodesk MapGuide

8.6.4Autodesk Topobase

8.6.5Autodesk LandXplorer

8.6.6AutoCAD Raster Design

8.7中地数码集团的MapGIS产品

8.7.1MapGIS简介

8.7.2MapGIS的体系结构

8.7.3MapGIS产品特点

8.8超图公司的SuperMap GIS系列产品

8.8.1SuperMap产品简介

8.8.2SuperMap产品体系结构

8.8.3SuperMap软件特点

第9章GIS在地理学中的应用

9.1GIS在地理学中的应用方向

9.1.1GIS制图与分析

9.1.2资源的调查与管理

9.1.3灾害管理

9.1.4区域规划与管理

9.2案例1——GIS在土地利用及景观格局变化、模拟中的应用

9.2.1项目技术方案

9.2.2案例实施过程

9.3案例2——GIS在生态系统健康评估中的应用

9.3.1项目技术方案

9.3.2项目实施过程

第10章GIS在农业中的应用

10.1GIS在农业中的应用方向

10.1.1GIS在农业资源调查中的应用

10.1.2GIS在农作物估产中的应用

10.1.3GIS在精准农业中的应用

10.1.4GIS在耕地地力评价中的应用

10.1.5GIS在农业灾害监测中的应用

10.2案例1——GIS在农业资源调查中的应用

10.2.1遥感影像几何校正

10.2.2大豆空间分布数据采集

10.2.3大豆重茬面积计算

10.3案例2——GIS在农作物估产中的应用

10.3.1遥感影像校正

10.3.2水稻空间分布数据的采集与面积计算

10.3.3水稻总产预测

第11章GIS在林业中的应用

11.1GIS在林业中的应用概述

11.1.1GIS在林业专题图制作中的应用

11.1.2GIS在森林资源调查与监测中的应用

11.1.3GIS在森林资源管理中的应用

11.1.4林业地理信息系统的建立与应用

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

11.2.1技术方案

11.2.2案例操作过程

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

11.3.1技术方案

11.3.2案例操作过程

第12章GIS在环境科学领域的应用

12.1GIS在环境科学中的应用方向

12.1.1GIS在环境科学中的应用优势分析

12.1.2GIS在环境科学中的应用方向

12.2工业污染源大气污染扩散模拟及大气影响评价

12.2.1研究区概况

12.2.2项目技术与实施方案

12.2.3项目实施过程

12.3GIS在大气泄漏事故环境风险预测系统中的应用

12.3.1背景

12.3.2研究方法

12.3.3评价过程

第13章GIS在交通领域的应用

13.1GIS在交通领域的应用方向

13.1.1GIS在交通规划中的应用

13.1.2GIS在交通建设尤其是公路建设中的应用

13.1.3GIS在交通设施管理中的应用

13.1.4GIS在交通运输管理中的应用

13.1.5GIS在智能运输系统中的应用

13.1.6GIS在城市道路设计中的应用

13.2案例1——GIS在广州市智能交通管理中的应用

13.2.1背景

13.2.2研究方法

13.2.3GIST的高层应用

13.3案例2——基于GIS的呼和浩特市公交查询系统的设计

13.3.1背景

13.3.2研究方法

13.3.3公交查询系统的实现

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）

13.4.1背景

13.4.2模型的导入

13.4.3模型的设置

13.4.4模型的简单应用

13.5总结

第14章GIS在物流管理领域的应用

14.1GIS在现代物流管理中的应用方向

14.1.1运输配送

14.1.2动态监管

14.1.3信息管理

14.1.4未来的应用趋势

14.2案例1——GIS在物流配送中的应用

14.2.1构建道路几何网络

14.2.2路径分析

14.3案例2——GIS在物流中心选址中的应用

14.3.1派生数据

14.3.2重分类数据

14.3.3综合选址分析

第15章GIS在电力领域的应用

15.1电力GIS的发展现状

15.1.1传统的电力GIS

15.1.2电力AM/ FM/ GIS

15.1.3国内外应用现状对比

15.2GIS在电力领域中的应用方向

15.2.1电力设备管理

15.2.2电网运行

15.2.3调度管理与维护

15.2.4输变电管理

15.2.5配电网规划

15.2.6营销管理

15.3案例1——GIS在电力统计中的应用

15.3.1风电场空间布局及查询统计

15.3.2发电装机容量分布图

15.3.3发电装机容量构成分布图

15.3.4发电充裕度指标分级图

15.4案例2——GIS在输电线路工程环境影响评价中的应用

15.4.1输电线沿线植被类型空间分布

15.4.2输电线路沿线自然保护区分布（以甘肃省段为例）

15.4.3敏感区影响预测及保护措施

第16章GIS在水文与水务领域的应用

16.1GIS在水文水资源中的应用方向

16.1.1水资源评价与规划

16.1.2水资源管理

16.1.3水文模拟及水文分析

16.1.4防洪减灾

16.1.5水环境监测和水资源保护

16.1.6水土保持

16.2GIS在水务领域中的应用方向

16.2.1建立城市地下管网GIS的必要性

16.2.2GIS在地下管网管理中的作用

16.2.3GIS在给排水管网应用中的情景分析

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

16.3.1水资源水文分析

16.3.2河南省旱涝气候区划

16.4案例2——GIS在洪水灾害评估中的应用

16.4.1洪水淹没模拟分析

16.4.2洪水灾害风险评估

第17章GIS在公共安全领域的应用

17.1综合应急管理过程中的重要环节

17.1.1评估规划

17.1.2预防准备

17.1.3快速反应

17.1.4灾情缓解

17.1.5恢复重建

17.2GIS在城市公共安全领域的应用

17.2.1风险隐患监测防控

17.2.2预案制定、评估与调整

17.2.3公共安全应急决策

17.2.4公共安全应急指挥

17.2.5公共安全应急评估

17.2.6公共安全模拟演练

17.3案例1——GIS在城市公共安全综合应急救援中的应用

17.3.1化工厂毒气泄漏分析决策

17.3.2城市道路积水应急管理分析

17.3.3城市应急避难场所的选择

17.4案例2——GIS在制图中的应用

17.4.1GIS在制图中的应用方向

17.4.2举例——热点分析

参考文献