地理信息系統︰原理、方法和應用

《北京大學地理教學叢書》序
序
前言
第一篇 基本概念和理論
第一章 地理信息系統概論
1．地理信息系統的基本概念
1.1 信息、數據、地理數據與地理信息
1.2 信息系統（Information System）及其類型
2．地理信息系統及其類型
2.1 地理信息系統
2.2 地理信息系統的類型
2.3 地理信息系統的構成
3．地理信息系統的功能概述
3.1 數據采集、監測與編輯
3.2 數據處理
3.3 數據存儲與組織
3.4 空間查詢與分析
3.5 圖形與交互顯示
4．地理信息系統的研究內容
4.1 研究內容
4.2 地理信息系統相關學科
5．地理信息系統發展簡史
5.1 60年代開拓發展階段
5.2 70年代鞏固階段
5.3 80年代突破階段
5.4 90年代社會化階段
6．GIS的發展展望
6.1 GIS理論研究中亟待解決的問題
6.2 地理信息秕發展動態
第二章 從現實世界到比特世界
1．對現實世界的地理認知
1.1 認知的含義
1.2 環境映象與模型
1.3 地圖認知模型
1.4 地理客體的科學認知
1.5 地圖是客觀世界的形象—符號—概括模型
2．現實世界的抽象
2.1 現實世界
2.2 概念世界
2.3 地理空間世界（Geospatial World）
2.4 維度世界（Dimensionality World）
2.5 項目世界（Project World）
3．比特世界
3.1 比特世界
3.2 模型的作用
3.3 GIS空間數據建模
3.4 GIS空間數據模型的概念與分類
第三章 空間數據模型
1．空間數據模型的基本問題
1.1 概念
1.2 空間數據模型的類型
1.3 GIS空間數據模型的學術前沿
2．場模型
2.1 場的特征
2.2 柵格數據模型
3．要素模型
3.1 歐氏（Euclidean）空間和歐氏空間中的三類地物要素
3.2 要素模型的基本概念
3.3 矢量數據模型
4．基于要素的空間關系分析
4.1 空間關系的基本概念
4.2 拓撲空間關系分析
4.3 方向空間關系分析
4.4 度量空間關系分析
5．網絡結構模型
5.1 網絡空間
5.2 網絡模型
6．時空模型
6.1 時空數據模型概述
6.2 時空數據模型設計的基本思想
7．三維模型
7.1 三維GIS的功能
7.2 三維數據結構
第四章 空間參照系統和地圖投影
1．地球橢球體基本要素
1.1 地球橢球體
1.2 地圖比例尺
2．坐標系
2.1 地理坐標
2.2 平面上的坐標系
2.3 直角坐標系的平移和旋轉
3．地圖投影的基本問題
3.1 地圖投影的概念
3.2 地圖投影的變形
3.3 地圖投影的分類
3.4 地圖投影的選擇
3.5 常用的一些地圖投影
4．高斯-克呂格投影
5．地形圖的分幅和編號
5.1 地圖圖的分幅
5.2 分幅編號
第五章 GIS中的數據
1．數據涵義與數據類型
1.1 數據的涵義
1.2 空間數據的類型
1.3 空間數據的表示方法
2．數據的測量尺度
2.1 命名（Nominal）量
2.2 次序（Ordinal）量
2.3 間隔（Interval）量
2.4 比率（Ratio）量
3．地理信息系統的數據質量
3.1 數據質量的基本概念
3.2 空間數據質量問題的來源
3.3 常見空間數據的誤差分析
3.4 空間數據質量控制
4．空間數據的元數據
4.1 元數據的概念及類型
4.2 空間數據元數據的應用
4.3 在地理信息系統中使用元數據的原因
4.4 空間數據元數據的獲取與管理
4.5 元數據存儲和功能實現
第二篇 地理信息系統功能
第六章 空間數據獲取與處理
1．地圖數字化
2．空間數據錄入後的處理
第七章 空間數據管理
1．空間數據庫
2．柵格數據結構及其編碼
3．矢量數據結構及其編碼
4．矢柵結構的比較及轉換算法
5．空間索引機制
6．空間信息查詢
第八章 空間分析
1．空間查詢與量算
2．空間變換
3．再分類
4．緩沖區分析
5．疊加分析
6．網絡分析
7．空間插值
8．空間統計分類分析
第九章 數字地形模型（DTM）與地形分析
1．概述
2．DEM的主要表示模型
3．DEM模型之間的相互轉換
4．DEM的建立
5．DEM的分析和應用
第十章 空間建模與空間決策支持
1．空間分析過程及其模型
2．空間決策支持模型
3．專家系統
4．數據倉庫與空間數據挖掘
5．GIS空間分析與空間動態建模
6．空間相互作用與位置——分配模型
第十一章 空間數據表現與地圖制圖
1．概述——地理信息系統數據表現與地圖學
2．地圖的符號
3．專題信息表現
4．專題地圖設計
5．制圖綜合（制圖概括）
6．地理信息的可視化
第三篇 地理信息系統應用技術
第十二章 3S集成技術
1．遙感簡介
2．全球定位系統簡介
3．GIS與遙感的集成及具體技術
4．GIS與全球定位系統的集成及具體技術
5．3S集成綜合述
第十三章 網絡地理信息系統
1．計算機網絡技術
2．分布式地理信息系統
3．WebGIS——萬維網地理信息系統
第十四章 地理信息系統應用實例
1．城市規劃、建設管理
2．農業氣候區劃
3．大氣污染監測管理
4．道路交通管理
5．地震災害和損失估計
6．地貌
7．醫療衛生
8．軍事
第十五章 地理信息系統應用項目組織和管理
1．GIS應用項目簡介
2．應用項目策略性規劃
3．應用項目合同
4．應用項目實施性規劃——軟硬件配置
5．子項目劃分和進度安排
6．項目預算
7．人員管理
8．開發和數據管理
9．項目控制與評估
10．軟件研制和開發的質量管理——對于GIS軟件開發組織的指導
第十六章 地理信息系統軟件工程技術
1．軟件工程簡介
2．GIS領域的體系結構和構件
3．GIS需求分析
4．數據管理設計
5．界面設計
6．GIS中的設計模型
7．在GIS項目中使用CASE工具——空間過程支持與空間數據配置管理
第十七章 地理信息系統標準
1．地理信息系統標準簡介
2．ISO/TC211地理信息標準
3．開放的地理數據互操作規範——OpenGIS
第十八章 地理信息系統和社會
1．GIS的社會化
2．GIS社會化的其他問題
3．社會對GIS發展的影響
第十九章 地球信息科學和數字地球
1．地球信息科學
2．數字地球的產生背景以及其概念
3．數字地球核心技術綜述
4．國家信息基礎設施和國家空間數據基礎設施
附錄一 GIS的計算機基礎
1．計算機組成原理
1.1 計算機發展歷史和展望
1.2 計算機的基本組成
1.3 存儲系統
1.4 輸入/輸出系統
1.5 計算機系統性能
2．數據庫系統基礎
2.1 數據庫的基本概念
2.2 數據庫的數據模型
2.3 數據庫管理系統
3．數據結構和算法
3.1 數據結構的概念
3.2 兩種重要的數據——樹和圖
3.3 算法
附錄二 GIS工具軟件介紹
1．ESRI產品系列
2．Intergraph產品系列
3．Mapinfo產品系列
4．國產GIS軟件
4.1 MapGIS
4.2 GeoStar
4.3 Citystar
參考文獻
1．書
2．標準和規範
3．雜志
4．Website
5．論文

國務院學位委員會決定，新生的地理信息系統與古老的地圖學並列為理科專業。在《北京大學地理教學叢書》中，鄔倫教授等編著的《地理信息系統——原理、方法和應用》列為其中系列教材之一，同時也作為研究生及自學的參考書。它的出版，標志著地理信息系統作為大學理科專業已經得到了科技界、教育界的認同——它既是應用領域廣泛的工程技術，又是跨越信息科學、地球科學和空間科學的應用基礎科學。這是科教興國戰略與教育深化改革的又一嶄新的亮點。我感到非常欣慰，並表示熱烈的祝賀！

隨著全球化、網絡化和知識經濟蓬勃發展的新世紀的到來，我國地理信息系統正迅猛地由實驗室走向產業化和社會化。由設備引進、技術克隆邁上自主開發、數據挖掘與知識創新的新台階。隨著加入世界貿易組織（WTO），在互聯網服務領域（ISP）、信息服務領域（ICP）以及應用服務領域（ASP），都需要大量地理信息系統（GIS）人才，特別是管理科學結合的管理/地理信息系統（MGIS）人才。

我國地理信息系統起步稍晚。20世紀末，互聯網的普及還遠遠低于世界平均水平。計算機軟、硬件人員在信息產業中所佔比例低于15%。雖然已有74%的重點企業建立了網站或主頁，但大部分還沒有建立防火牆設施，安全審計、監測和自動恢復系統。在國家重點企業中，采用的服務器HP、IBM各佔35%以上，UPS山特獨佔69%，路由器CISCO佔70%以上，交換機3CCM佔42%，操作系統WINDOW佔51%，辦公軟件OFFICE佔83.3%（據國家經貿委經濟信息中心調查）。

在迎接全球化、網絡化新機遇的同時，我國信息化所面臨的挑戰是十分嚴峻的，任重而道遠，關鍵在于素質教育與科技人才的培養。我國聯想集團生產的PC機佔有國內市場的55%，北京大學方正集團，Citystar和其他院校開發的專用軟件已享有盛譽，其中地理信息系統中自主開發的軟件已佔有國內市場25%左右，是非常良好的開端，但在發達國家中，信息產業對國民經濟增長貢獻率和就業動力所佔社會勞動力都已超過50%，我們的成就還只能算是萬里長征的第一步。

近年出版了一系列地理信息系統教材，其中有些側重于科學原理闡明，有些側重于專業部門的應用。鄔倫博士等以其深厚的地學造詣與計算機軟件開發的豐富實踐，融匯貫通化為一體，又著眼于公共課程的廣大性與大學本科的基礎性，旁征博引，求實創新，圖文並茂，深入淺出，推出這部迎接新世紀空間時代和信息社會的好教材，是非常難能可貴的。我非常樂意向讀者們鄭重推薦。

陳述彭