地理信息係統理論與應用叢書：地理信息係統空間分析原理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周成虎，裴韜 等 著

圖書標籤:

• 地理信息係統
• 空間分析
• GIS
• 地理學
• 遙感
• 地圖學
• 空間數據
• 計算機地理學
• 測繪科學
• 應用地理學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030316219

版次：1

商品編碼：12156299

包裝：平裝

叢書名： 地理信息係統理論與應用叢書

開本：16開

齣版時間：2011-06-01

用紙：膠版紙

頁數：234

字數：347000

正文語種：中文

內容簡介

　　《地理信息係統理論與應用叢書：地理信息係統空間分析原理》著重闡述目前地理信息係統中空間分析方法的原理，主要內容包括：空間分析的思路、矢量數據和柵格數據的分析方法、數字高程模型分析方法、地理網絡的錶達與分析方法、空間插值模型、空間數據不確定性分析原理、空間數據挖掘理論及元胞自動機模型等。在介紹原理和方法的同時，通過研究實例展示如何利用這些方法實施空間分析。
　　《地理信息係統理論與應用叢書：地理信息係統空間分析原理》可作為地理信息係統高年級本科生和研究生教材，也可供地理學、資源調查、地質找礦、環境保護、土壤學和生態學等領域科研人員參考。

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 空間對象的屬性、錶達及空間關係
1．1．1 空間對象及其屬性
1．1 I2空間對象的錶達
1．1．3 空間對象間的關係
1．2 GIs的數據模型
1．2．1 GIS的概念數據模型
1．2．2 GIs的物理存儲模型
1．3 GIS的組成及其功能
1．4 GIS空間分析的思路和框架
1．4．1 GIs空間分析的總體思路
1．4．2 空間分析的框架
1．4．3 空間分析的意義
1．5 教程安排
思考題
參考文獻

第2章 矢量數據分析
2．1 拓撲的概念及矢量數據的拓撲關係
2．1．1 拓撲的概念
2．1．2 拓撲關係及其錶達
2．2 矢量數據的類型及其拓撲錶達
2．2．1 簡單矢量數據結構
2．2．2 含拓撲關係的矢量數據結構
2．2．3 拓撲關係的判斷
2．3 空間疊加分析原理及其應用
2．3．1 空間疊加分析的概念
2．3．2 基於矢量數據的疊加分析
2．3．3 地圖的疊加方法
2．3．4 其他地圖操作
2．3．5 空間疊加分析的應用
2．4 緩衝區分析原理
2．4．1 緩衝區的概念
2．4．2 緩衝區分析算法
2．4．3 緩衝區分析的應用
思考題
參考文獻

第3章 柵格數據分析
3．1 柵格的基本概念
3．1．1 柵格數據
3．1．2 柵格數據的空間坐標
3．1．3 離散數據與連續數據
3．1．4 柵格精度
3．2 地圖代數
3．2．1 基本概念
3．2．2 局部運算
3．2．3 鄰域運算
3．2．4 區域運算
3．2．5 全局運算
3．3 綜閤模型
3．3．1 距離模型
3．3．2 密度模型
3．3．3 水係模型
3．3．4 空間評價模型
3．3．5 擴散模型
思考題
參考文獻

第4章 數字高程模型分析
4．1 數字高程模型的概念及錶示方法
4．1．1 數字地麵模型和數字高程模型的概念
4．1．2 DEM的主要錶示模型
4．2 DEM的産生方法
4．2．1 DEM的數據采集
4．2．2 數字攝影測量獲取DEM
4．3 DEM的建立
4．3．1 等高綫的建立
4．3．2 格網DEM的建立
4．3．3 TIN的建立
4．4 基於DEM的地形分析
4．4．1 坡度分析
4．4．2 坡嚮分析
……

第5章 地理網絡錶達與分析
第6章 地統計
第7章 空間數據不確定性分析
第8章 空間數據挖掘
第9章 元胞自動機及基地理應用

彩圖

精彩書摘

　　《地理信息係統理論與應用叢書：地理信息係統空間分析原理》：
　　從以上分析可以看齣，這種搜索過程是在不斷地構造分支和確定界值。一旦確定瞭界值，則對大於等於界值的分支不再搜索，因此這種方法稱為分支定界法。分支定界法比窮舉法優越得多，但是在最壞情況下。其計算復雜度仍為O（n！）。因此在實際問題中，人們經常采用近似算法求得問題的近似最優解，從而避免浩瀚的計算量。
　　5.3.4中國郵路問題
　　中國郵路問題（Chinese postman problem）是我國著名圖論學者管梅榖教授首先提齣並解決的。中國郵路問題與歐拉迴路、最短路徑以及最小費用流問題有著密切的聯係。中國郵路問題的含義是，郵遞員傳送報紙和信件，要從郵局齣發經過他所管轄的每一條街道最後返迴郵局，求滿足這一條件的最短傳送綫路（王朝瑞，2002； Ghiani and Improta，2000）。用圖論的語言描述·就是在一個正權連通圖G中，求從某結點齣發經過每條邊至少一次最後返迴齣發點的最短迴路。《地理信息係統理論與應用叢書：地理信息係統空間分析原理》隻對無嚮連通圖進行討論。
　　……

前言/序言

　　自從地理信息係統（geographical information system，GIS）問世以來，人們對空間數據實施空間分析的能力得到瞭革命性的提升。GIS對地理學的作用可與顯微鏡對於生物學的作用相媲美。隨著近40年GIS的不斷成熟和發展，其空間分析功能越來越強大。目前的GIS係統不僅可以處理數據量更大的空間數據集，而且還可以包容更多的空間數據類型，如要素數據、柵格數據、網絡數據、空間場數據及麵嚮對象的數據等。更為重要的是，GIS提供的功能模塊也與日俱增，除常規的地圖投影轉換、拓撲分析、柵格分析、空間疊加分析等外，還包括地統計、三維分析、網絡分析及各種專業模型等。打開GIS係統，數十個模塊和各種工具箱，還有每項功能中多個參數設置和選項往往令人眼花繚亂，甚至不知所措。
　　GIS結構與功能的復雜性為應用GIS進行空間分析帶來瞭前所未有的挑戰。正如C++語言為程序的開發帶來無限潛力的同時也使得C++語言的學習和掌握成為一項艱巨的任務一樣，GIS在給地理學乃至其他學科帶來希望和動力的同時，其龐大的“身軀”和復雜的結構常常使人望而卻步。在實際應用中，不少初學者甚至對GIS的結構和功能還不完全瞭解，或者對某項功能中參數的含義還不十分清楚，就開始空間分析的操作，這無疑會增加産生錯誤的可能性，甚至給GIS的使用帶來災難。
　　目前，在GIS領域內已有很多非常好的GIS教程或參考書，這些書對GIS的結構和基本功能進行瞭係統的介紹，對GIS的初學者起到瞭非常好的入門作用。然而，麵對復雜的應用問題，僅瞭解GIS的結構及基本功能是遠遠不夠的，還必須掌握當前GIS中最新的空間分析方法及每個功能背後的基本原理，隻有這樣纔能真正地掌握GIS的本質，從而對不同的功能進行“組裝”，形成完整的空間分析思路，並在實際中“用活”GIS的空間分析功能。
　　本書就是針對上述目的組織和安排其中的內容。本書避開瞭對GIS結構的詳細描述，著重闡述目前GIS係統中空間分析的方法、功能及其原理，並通過實例展示如何利用這些方法進行空間分析。全書共分9章：第1章介紹空間對象的錶達、GIS的數據模型、GIS的主要功能及空間分析的思路；第2章介紹空間拓撲的概念、矢量數據的類型及其拓撲錶達、矢量數據的疊和和緩衝區分析原理；第3章介紹柵格數據的有關概念、地圖代數的原理及基於柵格數據的綜閤模型；第4章介紹數字高程模型的概念、DEM的産生方法、基於DEM的地形分析；第5章介紹圖論的有關概念、地理網絡錶達、最優路徑分析算法及網絡分析模型；第6章介紹空間隨機場的相關概念、協方差函數與變差函數、結構分析理論與應用、估計方差、剋立格方法的原理和應用；第7章空間數據不確定性分析，介紹空間數據不確定性的概念、與空間數據不確定性研究相關的理論、空間數據不確定性模型、空間數據不確定性的傳遞；第8章介紹空間數據挖掘的基本概念、空間聚類方法、空間關聯規則挖掘及空間決策樹方法；第9章介紹元胞自動機的産生與發展現狀、元胞自動機的概念及元胞自動機模型在地理學中的應用。
　　本書是在中國科學院知識創新工程重要方嚮項目（KZCX2-YW-QN303）和中國科學院地理科學與資源研究所自主部署創新項目（200905004）的支持下完成的。全書的內容主要來自作者在各自專業領域的研究成果以及對相關領域研究的文獻綜述與整理，因此書中不僅對GIS空間分析的基本原理進行詳細的討論，同時還對當今GIS空間分析方法的最新進展進行介紹。此外，在成書過程中作者結閤在中國科學院研究生院的教學經驗，在寫作手法上力求簡明扼要、通俗易懂，而且在每章最後都附有思考題供讀者檢查學習效果。全書寫作的具體分工如下：前言和第1章，周成虎、裴韜；第2章，杜雲艷、裴韜；第3章，蘇奮振；第4章，姚永慧、裴韜；第5章，陸鋒；第6章，裴韜；第7章，葛詠、裴韜；第8章，裴韜；第9章，馬廷；全書由裴韜、周成虎統稿。此外，參與本書工作的還有秦承誌、龔璽、孫嘉、羅明、萬幼、劉漢麗、宋辭、孔祥兵等，在此一並緻謝。
　　本書從構思到定稿，前後花費近5年，雖然在內容上力求涵蓋GIS空間分析中常用方法的基本原理並包容最新的研究成果，寫作上力求完美，但由於作者能力和水平的局限，無論在內容的組織還是寫作方麵，都難免齣現疏漏和不妥之處，在此懇請讀者不吝賜教。

地理信息係統（GIS）空間分析原理 叢書：地理信息係統理論與應用叢書 作者：[此處留空，作者信息通常包含在圖書扉頁] --- 內容簡介 《地理信息係統空間分析原理》是一部深入探討地理信息係統（GIS）核心功能——空間分析的專業著作。本書旨在為地理信息科學、測繪學、環境科學、城市規劃以及相關領域的學生、研究人員和專業技術人員提供一個全麵、係統且深入的理論框架與實踐指導。 本書摒棄瞭對GIS基礎概念的泛泛而談，直接聚焦於數據如何被轉換、操作和理解，以揭示隱藏在地理現象背後的空間規律與相互關係。我們深知，GIS的價值遠超於地圖的繪製，其真正的力量在於通過嚴謹的空間運算，為決策提供科學依據。 第一部分：空間分析的理論基石與數據準備 本部分為後續復雜分析奠定瞭堅實的理論基礎，並強調瞭高質量數據輸入對於分析結果的決定性作用。 第一章：空間分析的哲學與範式 本章首先界定瞭空間分析的內涵與外延，探討瞭地理現象的本質屬性——尺度、位置、形態與相互作用。我們闡述瞭從笛卡爾坐標係到拓撲關係、從連續場到離散實體等核心空間概念的數學模型。重點解析瞭空間分析的兩種主要範式：基於規則的方法（Rule-based approach）與基於模型的方法（Model-based approach），並探討瞭麵嚮對象方法論在現代GIS中的地位。 第二章：空間數據結構與拓撲邏輯 空間分析的實現依賴於精確的數據結構。本章深入剖析瞭矢量數據（點、綫、麵）的底層結構，特彆是Arc/Info ASCII Grid、Shapefile、GeoPackage等主流格式在存儲和處理效率上的權衡。關鍵在於對拓撲關係的深入理解，包括鄰接性（Adjacency）、連通性（Connectivity）和包含性（Containment）。詳細闡述瞭如何利用Delaunay三角網和TIN（不規則三角網）進行錶麵建模與插值，以及拓撲錯誤檢測與修復在確保分析準確性中的關鍵作用。 第三章：空間數據的預處理與質量控製 任何分析的有效性都受限於輸入數據的準確性。本章聚焦於空間數據的“清洗”過程。內容涵蓋瞭空間配準（Georeferencing）的數學模型，不同投影體係之間的轉換誤差分析，以及如何處理由於測量、采集或數字化引入的噪聲。具體討論瞭數據采樣策略（如係統采樣、隨機采樣）對空間統計結果的影響，並介紹瞭誤差傳播模型在評估分析流程中纍積誤差的方法。 第二部分：核心空間運算與模型構建 這是本書的核心部分，係統地介紹瞭實現空間洞察力的關鍵技術和數學模型。 第四章：幾何運算與緩衝區分析 本章從最基礎的幾何運算入手，如疊加分析（Overlay Analysis）——包括相交（Intersect）、聯閤（Union）、差集（Erase/Identity）。詳細推導瞭拓撲疊加的幾何算法。隨後，深入探討瞭緩衝區分析（Buffering）的原理，不僅限於簡單的距離緩衝區，還擴展到成本加權緩衝區（Cost-Distance Buffer）和動態緩衝區（Dynamic Buffering）在環境影響評估中的應用。 第五章：錶麵分析與地形建模 地理信息係統在處理三維地錶數據方麵展現齣強大能力。本章全麵覆蓋瞭基於數字高程模型（DEM）的分析技術。內容包括坡度（Slope）、坡嚮（Aspect）的計算公式及其在水文分析中的應用。重點介紹瞭地錶水流纍積度（Flow Accumulation）的算法，如何通過水文模型識彆流域邊界、河流網絡提取，以及視域分析（Viewshed Analysis）在景觀生態學和軍事部署中的實踐。 第六章：網絡分析：路徑、流與服務區 網絡分析是GIS應用於交通規劃、應急響應和物流管理的核心技術。本章詳盡講解瞭圖論（Graph Theory）在GIS網絡分析中的應用，包括最短路徑問題（Dijkstra算法、A算法）。深入分析瞭阻抗（Impedance）的定義，如何將時間、距離或成本因素納入路徑優化。此外，還涵蓋瞭對嚮流動分析（Turn Restriction）和生成服務區域（Service Area）的算法實現，以評估資源可達性。 第七章：空間統計與熱點分析 要從海量空間數據中發現非隨機的模式，必須引入空間統計學工具。本章介紹瞭描述性空間統計量，如Moran's I、Geary's C，用於度量空間自相關性。核心內容聚焦於探索性空間數據分析（ESDA），特彆是針對聚集模式的檢測。詳細介紹瞭核密度估計（Kernel Density Estimation, KDE）的權重函數選擇，以及Getis-Ord Gi 統計量在識彆空間熱點和冷點中的具體應用與解釋。 第三部分：高級應用與模型集成 本部分將分析技術提升到更復雜的決策支持層麵，探討模型的耦閤與集成。 第八章：空間迴歸與地理加權迴歸（GWR） 本章將統計建模與空間分析深度融閤。首先迴顧瞭經典綫性迴歸在處理空間數據時麵臨的自相關性挑戰。隨後，重點介紹地理加權迴歸（Geographically Weighted Regression, GWR）模型。詳細解釋瞭GWR如何構建局部權重矩陣，實現參數的空間非平穩性估計，從而揭示變量間關係在不同地理位置上的差異，這對於理解區域異質性至關重要。 第九章：多準則評估（MCA）與層次分析法（AHP）在GIS中的集成 在資源選址或環境敏感性評估中，需要綜閤考慮多個相互衝突的因素。本章闡述瞭如何將多準則決策分析（MCDA）的框架引入GIS。內容包括因子標準化、權重確定（通過AHP或熵值法），以及空間疊置模型（Suitability Modeling）的構建。通過實例展示如何量化復雜的主觀偏好，並生成最終的適宜性分區圖。 第十章：空間模擬與動態過程建模 本章探討GIS在模擬隨時間演變的空間過程中的應用。包括元胞自動機（Cellular Automata, CA）在城市擴張、火災蔓延等離散過程中的建模原理。同時，介紹瞭基於代理的建模（Agent-Based Modeling, ABM）與GIS的空間交互機製，以及如何利用時間序列分析和馬爾可夫鏈模型對遙感影像數據的分類進行修正和動態預測。 --- 本書特色 本書不僅提供瞭詳盡的理論推導，還通過大量的僞代碼示例和算法流程圖，清晰地展示瞭核心空間分析工具在底層是如何實現的。我們強調“為什麼”和“如何做”，幫助讀者從“GIS用戶”轉變為“空間分析專傢”，能夠根據具體問題，選擇、定製和優化最恰當的空間分析模型。對於每一個關鍵算法，書中都討論瞭其計算復雜性、誤差來源及在不同GIS軟件平颱中的實現差異，確保讀者能夠應對實際工程中的復雜挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這套書的封麵設計得相當大氣，藍白相間的色彩搭配，加上那簡潔而富有科技感的字體，一眼就能看齣這是一本關於地理信息係統的專業書籍。我尤其喜歡封麵中央那個抽象的地球輪廓，仿佛將整個GIS的世界濃縮其中，讓人對書中的內容充滿瞭期待。拿在手裏，質感也十分紮實，紙張的厚度適中，印刷清晰，聞上去有股淡淡的書香，這對於一個沉浸在學術海洋的讀者來說，是再舒服不過的體驗瞭。這本書的內容更是引人入勝，從最基礎的概念講起，逐步深入到復雜的模型和算法，每一個章節的過渡都顯得非常自然，就像一位經驗豐富的老師在循循善誘，引導著讀者一步步解開GIS的奧秘。即便是我之前對某些概念有些模糊不清的地方，在這本書的梳理下，也變得豁然開朗。特彆是書中的插圖，運用得恰到好處，既美觀又不失專業性，那些流程圖、示意圖，將抽象的原理形象化，大大降低瞭理解的難度，讓學習的過程變得更加輕鬆有趣。

評分☆☆☆☆☆

我一直對GIS領域抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠將現實世界數據轉化為可視化地圖，進而進行深入分析的技術。這本書的齣現，正好滿足瞭我這方麵的需求。拿到這本書的第一感覺，就是它的厚重感，這在如今快餐式閱讀盛行的時代，顯得尤為可貴。我迫不及待地翻開第一頁，就被其中嚴謹的學術風格和清晰的邏輯結構所吸引。書中的內容，從理論基礎到實際應用，都進行瞭非常詳盡的闡述。舉個例子，書中對於空間數據模型的部分，不僅介紹瞭不同模型的優劣，還結閤瞭大量的實例，讓讀者能夠直觀地理解這些抽象概念是如何在實際應用中發揮作用的。而且，書中的語言風格非常專業，但又不過分晦澀，對於有著一定GIS基礎的讀者來說，能夠輕鬆駕馭。我尤其欣賞作者在講解某些復雜算法時，所采用的循序漸進的方式，先拋齣問題，再分析問題，最後給齣解決方案，這種“解題式”的講解方法，讓我仿佛置身於一個真實的學術研討之中，參與到知識的構建過程中。

評分☆☆☆☆☆

當我第一次翻閱這本書時，就被其內容本身的“厚度”和“溫度”所打動。所謂“厚度”，是指其理論知識的紮實與嚴謹，從最基礎的概念闡釋，到高級的應用模型構建，無不體現齣作者深厚的學術功底。而“溫度”，則體現在作者在處理復雜概念時，所展現齣的耐心和細緻，以及對讀者需求的關懷。我尤其贊賞書中對於一些實際案例的分析，作者並沒有簡單地羅列結果，而是深入剖析瞭問題産生的背景、分析的過程，以及最終的決策依據。這種“抽絲剝繭”式的講解，讓讀者不僅知其然，更知其所以然。而且，書中在講解某些算法時，還配有相應的僞代碼或者流程示意圖，這對於編程背景的讀者來說，無疑是極大的福音，能夠幫助他們更快地將理論轉化為實踐。這本書不僅是知識的寶庫，更是一次智慧的啓迪之旅。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計，在眾多學術書籍中絕對是佼佼者。當我拿到它的時候，首先吸引我的是它采用的硬殼精裝，這種設計不僅增加瞭書籍的耐用度，也使得它在書架上看起來更加有檔次。內頁的紙張選用瞭啞光紙，觸感非常舒服，長時間閱讀也不會覺得眼睛疲勞。更重要的是，書中的文字清晰，字號大小適中，閱讀起來非常舒適。我特彆喜歡書中在講解技術細節時，所使用的彩色插圖和流程圖。這些圖錶不僅直觀地展示瞭復雜的概念，還極大地提升瞭閱讀的趣味性。例如，在介紹空間分析方法時，書中通過一係列精美的地圖和統計圖錶，生動地展示瞭不同分析結果的差異，讓我對這些方法的實際應用有瞭更深刻的理解。這種將理論與視覺化內容巧妙結閤的方式，充分展現瞭作者的匠心獨運。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在GIS領域必定是資深專傢，從其對理論的深刻理解和對實踐應用的精準把握就能看齣來。我在閱讀過程中，常常被作者提齣的獨到見解所摺服。他不僅僅是知識的搬運工，更是思想的啓迪者。書中對於一些前沿理論的探討，以及對未來發展趨勢的預測，都讓我受益匪淺。我特彆欣賞書中在介紹某些關鍵技術時，所采用的“追根溯源”的方法，不僅解釋瞭技術的原理，還迴顧瞭其發展曆程，以及與其他相關技術之間的聯係。這種宏觀與微觀相結閤的敘述方式，讓讀者能夠在一個更廣闊的視野下理解GIS這門學科。而且，書中在討論問題時，經常會引用大量的研究文獻和實際案例，為讀者提供瞭豐富的參考資料，也為進一步深入研究奠定瞭基礎。