具体描述
This text puts the high-tech field of geographic information systems within reach for students like you. It provides a basic, non-technical, and friendly introduction in one convenient source. It examines the basic GIS material that is traditionally found throughout the Geography curriculum—e.g., in Cartography, GIS spatial analysis, and quantitative methods. Clarke’s “learn-by-seeing” approach gives you clear, simple explanations, and an abundance of illustrations and photos.
城市规划与空间分析的基石：深入理解地理信息系统（GIS）的实践应用 本书旨在为读者提供一套全面、深入的地理信息系统（GIS）理论框架与实践操作指南，重点关注GIS在现代城市规划、资源管理及环境监测中的核心作用。 在当今数据驱动的时代，空间信息已成为理解和管理复杂世界不可或缺的要素。本书超越了基础软件操作层面，深入探讨了GIS的科学原理、数据结构以及高级分析技术，使读者能够构建和维护高效、可靠的空间数据库，并运用强大的空间分析工具解决现实世界中的复杂问题。 第一部分：GIS的理论基础与数据生态系统 本部分将奠定坚实的理论基础，确保读者对GIS的本质及其在信息科学中的定位有清晰的认识。 第一章：地理信息系统的范式与演进 本章首先界定了GIS的定义、组成要素（硬件、软件、数据、人员、方法）及其在决策支持系统中的独特价值。我们将追溯GIS从早期地图数字化到现代实时动态监测的发展历程，重点分析了Web GIS、移动GIS和云计算对传统工作流带来的根本性变革。讨论将涵盖空间数据的属性与拓扑关系，以及如何将这些抽象概念转化为可计算的模型。 第二章：空间数据模型与数据采集 这是理解GIS的基石。本章详细阐述了矢量模型（点、线、面）和栅格模型（像素网格）的内在逻辑、优缺点及其适用场景。我们将深入剖析拓扑结构的构建原则，如连通性、相交性和包含性，这些是确保空间分析结果准确无误的关键。 在数据采集部分，本书提供了对现代测绘技术的权威概述。内容涵盖： 遥感技术（RS）： 讲解了电磁波谱、成像原理、不同传感器类型（如光学、雷达）的数据特性，以及图像几何校正、辐射定标和分类算法（监督式与非监督式）。 全球导航卫星系统（GNSS）： 详细介绍GPS、北斗等系统的定位原理、误差源分析，以及差分定位（RTK/PPK）在高精度测绘中的应用。 数据转换与集成： 探讨了从模拟地图到数字数据的数字化过程，以及处理不同来源、不同精度数据的配准与融合技术。 第三章：空间数据管理与数据库架构 高效的GIS依赖于强大的数据库支持。本章聚焦于地理数据库的设计与管理，侧重于关系型数据库管理系统（RDBMS）与空间扩展（如PostGIS, Oracle Spatial）的集成。读者将学习如何设计规范化的空间数据模型，定义空间索引，并使用SQL进行复杂空间查询。讨论还将涉及数据治理、元数据标准（如ISO 19115）的创建与维护，确保数据的可发现性、可访问性和互操作性。 第二部分：空间分析的核心技术与方法论 本部分是本书的实践核心，旨在教授如何利用GIS工具从数据中提取有意义的洞察。 第四章：几何运算与空间查询 本章是所有空间分析的基础操作。我们将详细讲解： 选择操作： 基于属性查询（SQL）与基于空间关系查询（相交、包含、邻近、重叠）。 叠加分析（Overlay Analysis）： 深入探讨联合（Union）、相交（Intersect）、同一性（Identity）和擦除（Erase）等操作的数学原理及在制图综合中的应用。 缓冲区分析（Buffering）： 不仅包括静态缓冲区，还包括动态缓冲区和多环缓冲区的设计，以及其在服务范围界定中的应用。 第五章：表面建模与地形分析 数字高程模型（DEM）是理解地貌过程的关键。本章专注于栅格空间分析技术： 表面生成： 对比插值方法，如反距离加权（IDW）、克里金法（Kriging）和自然邻域法，并评估它们在不同地质环境中的适用性。 地形衍生分析： 详细阐述坡度、坡向、剖面线提取、可视域分析（Viewshed）和汇流分析（Flow Accumulation）的计算模型，这些是水文分析和工程规划的基础。 第六章：网络空间分析与路径优化 针对交通、物流和管线管理，网络分析至关重要。本章从图论角度出发，讲解了如何将现实世界的网络（道路、河流）转化为可计算的网络数据集。核心内容包括： 最短路径算法： 迪杰斯特拉算法（Dijkstra's Algorithm）和A算法在实际路网导航中的实现。 服务区分析： 确定设施的可达性范围，如“15分钟交通圈”的构建。 溯流与追溯分析： 在河流网络中确定污染源的上游汇水区，或在路网中确定应急响应区域。 第三部分：高级应用与专业领域整合 本部分将理论和技术应用于具体的行业案例，展示GIS的强大潜力。 第七章：城市规划中的空间决策支持 本章聚焦于GIS在城市规划中的核心应用： 土地利用/土地覆盖变化监测： 利用时序遥感数据进行分类和变化检测。 选址模型： 应用多准则评估（MCE）框架，结合层次分析法（AHP）和加权叠加，确定最优基础设施（如学校、医院）的建设地点。 三维GIS（3D GIS）与城市信息模型（CIM）： 探讨LiDAR数据在建筑建模、日照分析和城市风环境模拟中的应用。 第八章：环境与资源管理中的应用 本章深入探讨GIS在可持续发展和环境风险评估中的角色： 污染扩散建模： 结合流场数据进行污染物扩散路径预测。 生态系统健康评估： 利用景观指标（如斑块密度、连通度）量化栖息地破碎化程度。 灾害风险评估： 构建洪水淹没模型、滑坡易发性分区，并结合人口密度数据进行暴露度分析。 第九章：空间数据的可视化与数字地图制作 优秀的分析必须辅以清晰的表达。本章侧重于信息设计原则： 专题地图的构建： 探讨不同的符号学选择（大小、颜色、形状）对信息传达的影响。 数据可视化技巧： 从传统的二维地图到交互式Web地图（如使用Leaflet或Mapbox GL JS）的部署流程，强调用户体验（UX）在地理可视化中的重要性。 制图准确性与感知偏差： 分析在地图投影、符号化过程中可能引入的认知偏差，并提供校正方法。 全书结构逻辑清晰，从基础概念到高级应用层层递进，确保读者不仅能熟练操作GIS软件，更能理解其背后的科学原理，从而成为能够独立设计、执行和解释复杂空间分析项目的专业人士。本书的案例研究均来源于实际工程项目，提供了宝贵的实战经验。
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