地理信息系统理论与应用丛书：地理信息系统空间分析原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周成虎，裴韬 等 著

图书标签:

• 地理信息系统
• 空间分析
• GIS
• 地理学
• 遥感
• 地图学
• 空间数据
• 计算机地理学
• 测绘科学
• 应用地理学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030316219

版次：1

商品编码：12156299

包装：平装

丛书名： 地理信息系统理论与应用丛书

开本：16开

出版时间：2011-06-01

用纸：胶版纸

页数：234

字数：347000

正文语种：中文

内容简介

　　《地理信息系统理论与应用丛书：地理信息系统空间分析原理》着重阐述目前地理信息系统中空间分析方法的原理，主要内容包括：空间分析的思路、矢量数据和栅格数据的分析方法、数字高程模型分析方法、地理网络的表达与分析方法、空间插值模型、空间数据不确定性分析原理、空间数据挖掘理论及元胞自动机模型等。在介绍原理和方法的同时，通过研究实例展示如何利用这些方法实施空间分析。
　　《地理信息系统理论与应用丛书：地理信息系统空间分析原理》可作为地理信息系统高年级本科生和研究生教材，也可供地理学、资源调查、地质找矿、环境保护、土壤学和生态学等领域科研人员参考。

目录

前言

第1章 绪论
1．1 空间对象的属性、表达及空间关系
1．1．1 空间对象及其属性
1．1 I2空间对象的表达
1．1．3 空间对象间的关系
1．2 GIs的数据模型
1．2．1 GIS的概念数据模型
1．2．2 GIs的物理存储模型
1．3 GIS的组成及其功能
1．4 GIS空间分析的思路和框架
1．4．1 GIs空间分析的总体思路
1．4．2 空间分析的框架
1．4．3 空间分析的意义
1．5 教程安排
思考题
参考文献

第2章 矢量数据分析
2．1 拓扑的概念及矢量数据的拓扑关系
2．1．1 拓扑的概念
2．1．2 拓扑关系及其表达
2．2 矢量数据的类型及其拓扑表达
2．2．1 简单矢量数据结构
2．2．2 含拓扑关系的矢量数据结构
2．2．3 拓扑关系的判断
2．3 空间叠加分析原理及其应用
2．3．1 空间叠加分析的概念
2．3．2 基于矢量数据的叠加分析
2．3．3 地图的叠加方法
2．3．4 其他地图操作
2．3．5 空间叠加分析的应用
2．4 缓冲区分析原理
2．4．1 缓冲区的概念
2．4．2 缓冲区分析算法
2．4．3 缓冲区分析的应用
思考题
参考文献

第3章 栅格数据分析
3．1 栅格的基本概念
3．1．1 栅格数据
3．1．2 栅格数据的空间坐标
3．1．3 离散数据与连续数据
3．1．4 栅格精度
3．2 地图代数
3．2．1 基本概念
3．2．2 局部运算
3．2．3 邻域运算
3．2．4 区域运算
3．2．5 全局运算
3．3 综合模型
3．3．1 距离模型
3．3．2 密度模型
3．3．3 水系模型
3．3．4 空间评价模型
3．3．5 扩散模型
思考题
参考文献

第4章 数字高程模型分析
4．1 数字高程模型的概念及表示方法
4．1．1 数字地面模型和数字高程模型的概念
4．1．2 DEM的主要表示模型
4．2 DEM的产生方法
4．2．1 DEM的数据采集
4．2．2 数字摄影测量获取DEM
4．3 DEM的建立
4．3．1 等高线的建立
4．3．2 格网DEM的建立
4．3．3 TIN的建立
4．4 基于DEM的地形分析
4．4．1 坡度分析
4．4．2 坡向分析
……

第5章 地理网络表达与分析
第6章 地统计
第7章 空间数据不确定性分析
第8章 空间数据挖掘
第9章 元胞自动机及基地理应用

彩图

精彩书摘

　　《地理信息系统理论与应用丛书：地理信息系统空间分析原理》：
　　从以上分析可以看出，这种搜索过程是在不断地构造分支和确定界值。一旦确定了界值，则对大于等于界值的分支不再搜索，因此这种方法称为分支定界法。分支定界法比穷举法优越得多，但是在最坏情况下。其计算复杂度仍为O（n！）。因此在实际问题中，人们经常采用近似算法求得问题的近似最优解，从而避免浩瀚的计算量。
　　5.3.4中国邮路问题
　　中国邮路问题（Chinese postman problem）是我国著名图论学者管梅谷教授首先提出并解决的。中国邮路问题与欧拉回路、最短路径以及最小费用流问题有着密切的联系。中国邮路问题的含义是，邮递员传送报纸和信件，要从邮局出发经过他所管辖的每一条街道最后返回邮局，求满足这一条件的最短传送线路（王朝瑞，2002； Ghiani and Improta，2000）。用图论的语言描述·就是在一个正权连通图G中，求从某结点出发经过每条边至少一次最后返回出发点的最短回路。《地理信息系统理论与应用丛书：地理信息系统空间分析原理》只对无向连通图进行讨论。
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前言/序言

　　自从地理信息系统（geographical information system，GIS）问世以来，人们对空间数据实施空间分析的能力得到了革命性的提升。GIS对地理学的作用可与显微镜对于生物学的作用相媲美。随着近40年GIS的不断成熟和发展，其空间分析功能越来越强大。目前的GIS系统不仅可以处理数据量更大的空间数据集，而且还可以包容更多的空间数据类型，如要素数据、栅格数据、网络数据、空间场数据及面向对象的数据等。更为重要的是，GIS提供的功能模块也与日俱增，除常规的地图投影转换、拓扑分析、栅格分析、空间叠加分析等外，还包括地统计、三维分析、网络分析及各种专业模型等。打开GIS系统，数十个模块和各种工具箱，还有每项功能中多个参数设置和选项往往令人眼花缭乱，甚至不知所措。
　　GIS结构与功能的复杂性为应用GIS进行空间分析带来了前所未有的挑战。正如C++语言为程序的开发带来无限潜力的同时也使得C++语言的学习和掌握成为一项艰巨的任务一样，GIS在给地理学乃至其他学科带来希望和动力的同时，其庞大的“身躯”和复杂的结构常常使人望而却步。在实际应用中，不少初学者甚至对GIS的结构和功能还不完全了解，或者对某项功能中参数的含义还不十分清楚，就开始空间分析的操作，这无疑会增加产生错误的可能性，甚至给GIS的使用带来灾难。
　　目前，在GIS领域内已有很多非常好的GIS教程或参考书，这些书对GIS的结构和基本功能进行了系统的介绍，对GIS的初学者起到了非常好的入门作用。然而，面对复杂的应用问题，仅了解GIS的结构及基本功能是远远不够的，还必须掌握当前GIS中最新的空间分析方法及每个功能背后的基本原理，只有这样才能真正地掌握GIS的本质，从而对不同的功能进行“组装”，形成完整的空间分析思路，并在实际中“用活”GIS的空间分析功能。
　　本书就是针对上述目的组织和安排其中的内容。本书避开了对GIS结构的详细描述，着重阐述目前GIS系统中空间分析的方法、功能及其原理，并通过实例展示如何利用这些方法进行空间分析。全书共分9章：第1章介绍空间对象的表达、GIS的数据模型、GIS的主要功能及空间分析的思路；第2章介绍空间拓扑的概念、矢量数据的类型及其拓扑表达、矢量数据的叠和和缓冲区分析原理；第3章介绍栅格数据的有关概念、地图代数的原理及基于栅格数据的综合模型；第4章介绍数字高程模型的概念、DEM的产生方法、基于DEM的地形分析；第5章介绍图论的有关概念、地理网络表达、最优路径分析算法及网络分析模型；第6章介绍空间随机场的相关概念、协方差函数与变差函数、结构分析理论与应用、估计方差、克立格方法的原理和应用；第7章空间数据不确定性分析，介绍空间数据不确定性的概念、与空间数据不确定性研究相关的理论、空间数据不确定性模型、空间数据不确定性的传递；第8章介绍空间数据挖掘的基本概念、空间聚类方法、空间关联规则挖掘及空间决策树方法；第9章介绍元胞自动机的产生与发展现状、元胞自动机的概念及元胞自动机模型在地理学中的应用。
　　本书是在中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX2-YW-QN303）和中国科学院地理科学与资源研究所自主部署创新项目（200905004）的支持下完成的。全书的内容主要来自作者在各自专业领域的研究成果以及对相关领域研究的文献综述与整理，因此书中不仅对GIS空间分析的基本原理进行详细的讨论，同时还对当今GIS空间分析方法的最新进展进行介绍。此外，在成书过程中作者结合在中国科学院研究生院的教学经验，在写作手法上力求简明扼要、通俗易懂，而且在每章最后都附有思考题供读者检查学习效果。全书写作的具体分工如下：前言和第1章，周成虎、裴韬；第2章，杜云艳、裴韬；第3章，苏奋振；第4章，姚永慧、裴韬；第5章，陆锋；第6章，裴韬；第7章，葛咏、裴韬；第8章，裴韬；第9章，马廷；全书由裴韬、周成虎统稿。此外，参与本书工作的还有秦承志、龚玺、孙嘉、罗明、万幼、刘汉丽、宋辞、孔祥兵等，在此一并致谢。
　　本书从构思到定稿，前后花费近5年，虽然在内容上力求涵盖GIS空间分析中常用方法的基本原理并包容最新的研究成果，写作上力求完美，但由于作者能力和水平的局限，无论在内容的组织还是写作方面，都难免出现疏漏和不妥之处，在此恳请读者不吝赐教。

地理信息系统（GIS）空间分析原理 丛书：地理信息系统理论与应用丛书 作者：[此处留空，作者信息通常包含在图书扉页] --- 内容简介 《地理信息系统空间分析原理》是一部深入探讨地理信息系统（GIS）核心功能——空间分析的专业著作。本书旨在为地理信息科学、测绘学、环境科学、城市规划以及相关领域的学生、研究人员和专业技术人员提供一个全面、系统且深入的理论框架与实践指导。 本书摒弃了对GIS基础概念的泛泛而谈，直接聚焦于数据如何被转换、操作和理解，以揭示隐藏在地理现象背后的空间规律与相互关系。我们深知，GIS的价值远超于地图的绘制，其真正的力量在于通过严谨的空间运算，为决策提供科学依据。 第一部分：空间分析的理论基石与数据准备 本部分为后续复杂分析奠定了坚实的理论基础，并强调了高质量数据输入对于分析结果的决定性作用。 第一章：空间分析的哲学与范式 本章首先界定了空间分析的内涵与外延，探讨了地理现象的本质属性——尺度、位置、形态与相互作用。我们阐述了从笛卡尔坐标系到拓扑关系、从连续场到离散实体等核心空间概念的数学模型。重点解析了空间分析的两种主要范式：基于规则的方法（Rule-based approach）与基于模型的方法（Model-based approach），并探讨了面向对象方法论在现代GIS中的地位。 第二章：空间数据结构与拓扑逻辑 空间分析的实现依赖于精确的数据结构。本章深入剖析了矢量数据（点、线、面）的底层结构，特别是Arc/Info ASCII Grid、Shapefile、GeoPackage等主流格式在存储和处理效率上的权衡。关键在于对拓扑关系的深入理解，包括邻接性（Adjacency）、连通性（Connectivity）和包含性（Containment）。详细阐述了如何利用Delaunay三角网和TIN（不规则三角网）进行表面建模与插值，以及拓扑错误检测与修复在确保分析准确性中的关键作用。 第三章：空间数据的预处理与质量控制 任何分析的有效性都受限于输入数据的准确性。本章聚焦于空间数据的“清洗”过程。内容涵盖了空间配准（Georeferencing）的数学模型，不同投影体系之间的转换误差分析，以及如何处理由于测量、采集或数字化引入的噪声。具体讨论了数据采样策略（如系统采样、随机采样）对空间统计结果的影响，并介绍了误差传播模型在评估分析流程中累积误差的方法。 第二部分：核心空间运算与模型构建 这是本书的核心部分，系统地介绍了实现空间洞察力的关键技术和数学模型。 第四章：几何运算与缓冲区分析 本章从最基础的几何运算入手，如叠加分析（Overlay Analysis）——包括相交（Intersect）、联合（Union）、差集（Erase/Identity）。详细推导了拓扑叠加的几何算法。随后，深入探讨了缓冲区分析（Buffering）的原理，不仅限于简单的距离缓冲区，还扩展到成本加权缓冲区（Cost-Distance Buffer）和动态缓冲区（Dynamic Buffering）在环境影响评估中的应用。 第五章：表面分析与地形建模 地理信息系统在处理三维地表数据方面展现出强大能力。本章全面覆盖了基于数字高程模型（DEM）的分析技术。内容包括坡度（Slope）、坡向（Aspect）的计算公式及其在水文分析中的应用。重点介绍了地表水流累积度（Flow Accumulation）的算法，如何通过水文模型识别流域边界、河流网络提取，以及视域分析（Viewshed Analysis）在景观生态学和军事部署中的实践。 第六章：网络分析：路径、流与服务区 网络分析是GIS应用于交通规划、应急响应和物流管理的核心技术。本章详尽讲解了图论（Graph Theory）在GIS网络分析中的应用，包括最短路径问题（Dijkstra算法、A算法）。深入分析了阻抗（Impedance）的定义，如何将时间、距离或成本因素纳入路径优化。此外，还涵盖了对向流动分析（Turn Restriction）和生成服务区域（Service Area）的算法实现，以评估资源可达性。 第七章：空间统计与热点分析 要从海量空间数据中发现非随机的模式，必须引入空间统计学工具。本章介绍了描述性空间统计量，如Moran's I、Geary's C，用于度量空间自相关性。核心内容聚焦于探索性空间数据分析（ESDA），特别是针对聚集模式的检测。详细介绍了核密度估计（Kernel Density Estimation, KDE）的权重函数选择，以及Getis-Ord Gi 统计量在识别空间热点和冷点中的具体应用与解释。 第三部分：高级应用与模型集成 本部分将分析技术提升到更复杂的决策支持层面，探讨模型的耦合与集成。 第八章：空间回归与地理加权回归（GWR） 本章将统计建模与空间分析深度融合。首先回顾了经典线性回归在处理空间数据时面临的自相关性挑战。随后，重点介绍地理加权回归（Geographically Weighted Regression, GWR）模型。详细解释了GWR如何构建局部权重矩阵，实现参数的空间非平稳性估计，从而揭示变量间关系在不同地理位置上的差异，这对于理解区域异质性至关重要。 第九章：多准则评估（MCA）与层次分析法（AHP）在GIS中的集成 在资源选址或环境敏感性评估中，需要综合考虑多个相互冲突的因素。本章阐述了如何将多准则决策分析（MCDA）的框架引入GIS。内容包括因子标准化、权重确定（通过AHP或熵值法），以及空间叠置模型（Suitability Modeling）的构建。通过实例展示如何量化复杂的主观偏好，并生成最终的适宜性分区图。 第十章：空间模拟与动态过程建模 本章探讨GIS在模拟随时间演变的空间过程中的应用。包括元胞自动机（Cellular Automata, CA）在城市扩张、火灾蔓延等离散过程中的建模原理。同时，介绍了基于代理的建模（Agent-Based Modeling, ABM）与GIS的空间交互机制，以及如何利用时间序列分析和马尔可夫链模型对遥感影像数据的分类进行修正和动态预测。 --- 本书特色 本书不仅提供了详尽的理论推导，还通过大量的伪代码示例和算法流程图，清晰地展示了核心空间分析工具在底层是如何实现的。我们强调“为什么”和“如何做”，帮助读者从“GIS用户”转变为“空间分析专家”，能够根据具体问题，选择、定制和优化最恰当的空间分析模型。对于每一个关键算法，书中都讨论了其计算复杂性、误差来源及在不同GIS软件平台中的实现差异，确保读者能够应对实际工程中的复杂挑战。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次翻阅这本书时，就被其内容本身的“厚度”和“温度”所打动。所谓“厚度”，是指其理论知识的扎实与严谨，从最基础的概念阐释，到高级的应用模型构建，无不体现出作者深厚的学术功底。而“温度”，则体现在作者在处理复杂概念时，所展现出的耐心和细致，以及对读者需求的关怀。我尤其赞赏书中对于一些实际案例的分析，作者并没有简单地罗列结果，而是深入剖析了问题产生的背景、分析的过程，以及最终的决策依据。这种“抽丝剥茧”式的讲解，让读者不仅知其然，更知其所以然。而且，书中在讲解某些算法时，还配有相应的伪代码或者流程示意图，这对于编程背景的读者来说，无疑是极大的福音，能够帮助他们更快地将理论转化为实践。这本书不仅是知识的宝库，更是一次智慧的启迪之旅。

评分☆☆☆☆☆

这套书的封面设计得相当大气，蓝白相间的色彩搭配，加上那简洁而富有科技感的字体，一眼就能看出这是一本关于地理信息系统的专业书籍。我尤其喜欢封面中央那个抽象的地球轮廓，仿佛将整个GIS的世界浓缩其中，让人对书中的内容充满了期待。拿在手里，质感也十分扎实，纸张的厚度适中，印刷清晰，闻上去有股淡淡的书香，这对于一个沉浸在学术海洋的读者来说，是再舒服不过的体验了。这本书的内容更是引人入胜，从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的模型和算法，每一个章节的过渡都显得非常自然，就像一位经验丰富的老师在循循善诱，引导着读者一步步解开GIS的奥秘。即便是我之前对某些概念有些模糊不清的地方，在这本书的梳理下，也变得豁然开朗。特别是书中的插图，运用得恰到好处，既美观又不失专业性，那些流程图、示意图，将抽象的原理形象化，大大降低了理解的难度，让学习的过程变得更加轻松有趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在GIS领域必定是资深专家，从其对理论的深刻理解和对实践应用的精准把握就能看出来。我在阅读过程中，常常被作者提出的独到见解所折服。他不仅仅是知识的搬运工，更是思想的启迪者。书中对于一些前沿理论的探讨，以及对未来发展趋势的预测，都让我受益匪浅。我特别欣赏书中在介绍某些关键技术时，所采用的“追根溯源”的方法，不仅解释了技术的原理，还回顾了其发展历程，以及与其他相关技术之间的联系。这种宏观与微观相结合的叙述方式，让读者能够在一个更广阔的视野下理解GIS这门学科。而且，书中在讨论问题时，经常会引用大量的研究文献和实际案例，为读者提供了丰富的参考资料，也为进一步深入研究奠定了基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计，在众多学术书籍中绝对是佼佼者。当我拿到它的时候，首先吸引我的是它采用的硬壳精装，这种设计不仅增加了书籍的耐用度，也使得它在书架上看起来更加有档次。内页的纸张选用了哑光纸，触感非常舒服，长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。更重要的是，书中的文字清晰，字号大小适中，阅读起来非常舒适。我特别喜欢书中在讲解技术细节时，所使用的彩色插图和流程图。这些图表不仅直观地展示了复杂的概念，还极大地提升了阅读的趣味性。例如，在介绍空间分析方法时，书中通过一系列精美的地图和统计图表，生动地展示了不同分析结果的差异，让我对这些方法的实际应用有了更深刻的理解。这种将理论与视觉化内容巧妙结合的方式，充分展现了作者的匠心独运。

评分☆☆☆☆☆

我一直对GIS领域抱有浓厚的兴趣，尤其是那些能够将现实世界数据转化为可视化地图，进而进行深入分析的技术。这本书的出现，正好满足了我这方面的需求。拿到这本书的第一感觉，就是它的厚重感，这在如今快餐式阅读盛行的时代，显得尤为可贵。我迫不及待地翻开第一页，就被其中严谨的学术风格和清晰的逻辑结构所吸引。书中的内容，从理论基础到实际应用，都进行了非常详尽的阐述。举个例子，书中对于空间数据模型的部分，不仅介绍了不同模型的优劣，还结合了大量的实例，让读者能够直观地理解这些抽象概念是如何在实际应用中发挥作用的。而且，书中的语言风格非常专业，但又不过分晦涩，对于有着一定GIS基础的读者来说，能够轻松驾驭。我尤其欣赏作者在讲解某些复杂算法时，所采用的循序渐进的方式，先抛出问题，再分析问题，最后给出解决方案，这种“解题式”的讲解方法，让我仿佛置身于一个真实的学术研讨之中，参与到知识的构建过程中。