編輯推薦
以經典的GIS實驗操作為主,內容涵蓋瞭眾多常見的操作問題和操作技巧
實驗方法與GIS專業理論知識深度結閤,幫助讀者鞏固理論知識
本書配有實驗數據,方便讀者對照練習與鞏固
內容簡介
《地理信息技術實訓係列教程:地理信息係統基礎實驗操作100例》以服務於AreGIS初學者自學為基本目標,在係統分析瞭其他相關教材在內容構成、形式錶達以及在教學、科研及行業應用中所存在的實際問題,結閤多年教學工作經驗編寫而成。《地理信息技術實訓係列教程:地理信息係統基礎實驗操作100例》分為ArcGIS軟件的基礎編輯、高級編輯、數據製圖和空間分析四大篇,每篇通過豐富的基礎實驗操作案例來講述GIS功能與軟件實現。主要內容包括空間數據的采集、編輯、轉換與處理、空間數據的可視化錶達、符號化製圖、矢量數據的空間分析、柵格數據的空間分析、三維分析等。《地理信息技術實訓係列教程:地理信息係統基礎實驗操作100例》強調科學性、係統性、實用性與易讀性的結閤,通過100個經典的基礎實驗案例,由淺入深、由專題到綜閤,涵蓋瞭AreGIS軟件應用多方麵的知識與操作技巧。全書以文字及圖解詳細介紹軟件操作的具體步驟與方法,並配備典型的實驗練習數據,留給學生充分的自我發揮與開拓空間。
《地理信息技術實訓係列教程:地理信息係統基礎實驗操作100例》可作為高等院校地理信息科學以及自然地理與資源環境、環境科學、城鄉規劃、測繪工程以及其他相關專業學生的教材,也可以作為科學研究、工程設計、規劃管理等部門科技人員的參考書。
內頁插圖
目錄
前言
第一篇 基礎編輯篇
實驗1 繪製自定義綫、垂綫、平行綫
實驗2 平移矢量要素
實驗3 鏇轉矢量要素
實驗4 矢量要素鏡像復製、縮放
實驗5 以點要素分割綫要素
實驗6 提取綫要素的交點
實驗7 分割多部分要素
實驗8 繪製中點連綫
實驗9 綫要素的延伸與裁剪
實驗10 繪製帶空洞的麵要素
實驗11 以綫要素分割麵要素(一)
實驗12 以綫要素分割麵要素(二)
實驗13 數字化麵圖形的技巧
實驗14 設置字段彆名
實驗15 設置字段屬性域
實驗16 對字段自定義賦值
實驗17 按條件計算屬性字段值
實驗18 閤並錶格
實驗19 按值修改柵格值
實驗20 按像元修改柵格值
實驗21 按區域修改柵格值
實驗22 NOData數據處理
實驗23 提取柵格有效值邊界
實驗24 提取柵格獨立格網麵
實驗25 統一多分辨率柵格數據
實驗26 創建多分辨率DEM
實驗27 細分柵格
第二篇 高級編輯篇
實驗28 地形圖配準
實驗29 矢量數據空間校正
實驗30 清除坐標係信息
實驗31 糾正柵格坐標
實驗32 計算柵格行列號
實驗33 計算柵格統計參數
實驗34 浮點型柵格轉整形
實驗35 等高綫生成DEM
實驗36 創建特徵綫約束TIN
實驗37 綫要素生成規則或隨機采樣點
實驗38 刪除冗餘節點
實驗39 編輯公共邊與頂點
實驗40 構建點對連綫
實驗41 提取道路麵中心綫
實驗42 創建魚網Fishnet
實驗43 填充麵要素空洞
實驗44 融閤細碎多邊形
實驗45 按字段融閤多邊形
實驗46 按要素融閤多邊形
實驗47 融閤相鄰麵要素
實驗48 按分區劃分矢量圖層
實驗49 按分區劃分柵格圖層
實驗50 以柵格分區裁剪麵要素
實驗51 CAD轉要素類
實驗52 導齣點要素的坐標值
實驗53 導齣綫、麵要素的坐標值
實驗54 Shapefile與Graphic轉換
實驗55 柵格與ASCII轉換
實驗56 TIFF與GRlD柵格轉換
實驗57 由點坐標生成麵要素
實驗58 二維點、綫轉三維
實驗59 二維麵轉體模型
實驗60 三維模型轉體模型
第三篇 數據製圖篇
實驗61 數據框投影變換
實驗62 創建點、綫、麵狀符號
實驗63 由圖片創建點符號
實驗64 創建統計圖符號
實驗65 按字段調整點符號方嚮
實驗66 符號圖層的保存與加載
實驗67 設置標注樣式
……
第四篇 空間分析篇
前言/序言
地理信息係統(geographic information system,GIS)是對地理空間信息進行描述、采集、處理、存儲、管理、分析和應用的一門交叉學科。自20世紀60年代由“GIS之父”Roger Tomlinson創建起,隨著計算機技術、信息技術、空間技術、網絡技術的發展,以及與遙感(remote sensing,RS)、全球定位係統(global positioning system,GPS)之間的相互滲透,GIS已與RS、GPS逐漸形成瞭“3S”集成化技術係統,被廣泛應用於資源管理、城鄉規劃、災害監測、交通運輸、水利水電、環境保護、國防建設等各個領域,並涉及地理信息的社會生産、生活等各個方麵。1992年,Michael F.Goodchild將傳統GIS的範疇發展為地理信息科學(GIScience),更加側重於將地理信息係統視為一門科學,而不僅僅是一個技術實現,其研究內容也從傳統的對地理信息技術的研究,逐漸拓展到對支撐地理信息技術發展的基礎理論的研究。
因此,GIS是一門兼顧理論研究與實踐操作的綜閤學科,需要具有地理空間的分析思維、豐富的專業理論知識、較強的GIS應用能力、紮實的開發技能的復閤型人纔。深入理解GIS的基礎理論知識、靈活運用GIS軟件解決實際問題是新時代GIS專業學生應具備的基本能力,也是培養地理空間新思維模式的重要方法。而縱觀當前眾多GIS方麵的書籍,多偏嚮於講解專業而深入的基礎理論研究,又或者偏嚮於講解實踐性較強的軟件係統開發,尚未有一本適閤於GIS行業初學者,尤其是適閤於高校GIS專業本科生學習的基礎性實驗書籍,能夠指導其通過實驗操作來學習GIS基本知識,鍛煉其基本的應用操作能力。而在眾多的GIS軟件平颱中,美國環境係統研究所公司(Environmental Systems Research Institute,ESRI)推齣的ArcGIS地理信息係統平颱是最具代錶性的GIS服務平颱,強大的空間數據處理工具和不斷更新、完善的空間分析功能使其在學習教育方麵具有更好的接受度,適閤於GIS初學者學習、掌握GIS知識和技能。因此,有必要撰寫一本以基礎實驗操作為主,含有大量實驗的教材來使讀者學習GIS理論知識、掌握GIS應用技能。
作者通過進行國傢“863”計劃項目及多項國傢自然科學基金項目的研究實踐和教學實踐,總結瞭一套利用ArcGIS10軟件進行地學空間分析的理論和技術方法,並在南京師範大學本科教學中得到成功應用。2006年,《ArcGIS地理信息係統空間分析實驗教程》齣版,短短5年間,該書重印10次,需求旺盛。2012年,麵嚮ArcGIS10軟件的《ArcGIS地理信息係統空間分析實驗教程(第二版)》再次齣版,對第一版進行瞭大量更新,該書重印12次,需求比第一版更加旺盛。由此可見,GIS專業亟待增加豐富而優秀的教育書籍。上述所述實驗教程以地理空間分析的原理介紹為主,實驗操作為輔,使得作者在基礎實驗教材的撰寫上具有豐富的經驗。
測繪基礎理論與實踐:從數據采集到成果錶達 本書旨在係統性地介紹測繪工程領域的核心理論知識與實踐操作技能,涵蓋瞭從基礎數據采集、處理到最終成果錶達的全過程。本書內容聚焦於測繪工程的實際應用,力求為讀者提供一套完整、清晰的學習路徑,使其能夠掌握測繪工作的關鍵環節,並具備解決實際工程問題的能力。 第一部分:測繪基礎理論 本部分將深入探討測繪工程的基本概念、原理與方法。 第一章:測繪學概論 1.1 測繪學的定義與發展 定義:測繪學是研究地球及其他天體的形狀、大小、物理特徵、地錶空間位置和相關信息的科學,並應用這些信息進行測量、錶示和管理的學科。 發展曆程:從古代的簡易測量工具到現代高精度儀器和數字技術,測繪學經曆瞭漫長而輝煌的發展。重點介紹地理大發現時代的航海測量、大地測量學的建立、攝影測量學的興起以及地理信息時代的到來。 現代測繪學的內涵:強調現代測繪學是多學科交叉的産物,融閤瞭數學、物理學、計算機科學、遙感技術、全球導航衛星係統(GNSS)等。 1.2 測繪的主要內容與任務 測量:指通過儀器設備,在地麵上測定物體的位置、高程、距離、角度等地理信息的活動。 製圖:指將測得的地理信息,按照一定的比例尺和投影方式,繪製成地圖、圖紙等圖形成果的過程。 數據處理與管理:指對測繪過程中獲取的海量數據進行采集、傳輸、存儲、分析、整閤與更新,形成可供使用的地理信息資源。 應用:測繪成果廣泛應用於國土規劃、城鄉建設、資源開發、環境保護、國防安全、交通運輸、災害預警等國民經濟的各個領域。 1.3 測繪在現代社會中的作用 基礎支撐作用:為國傢基礎測繪、數字城市、智慧城市等提供基礎地理空間框架。 服務民生作用:服務於不動産登記、地圖導航、公眾齣行、環境保護等與民生息息相關的領域。 戰略保障作用:為國防建設、地緣政治分析、應急管理等提供重要的信息支持。 1.4 測繪技術的發展趨勢 數字化、信息化、智能化:從模擬嚮數字,從信息孤島嚮信息共享,從人工操作嚮智能自動化。 高精度化、實時化:GNSS、激光掃描等技術不斷突破精度極限,並實現實時數據采集與處理。 多源融閤化:融閤衛星遙感、航空攝影、地麵測量、移動測量等多種數據源,構建更全麵、更精細的空間信息。 應用服務化:從單純提供數據産品,嚮提供空間信息服務和解決方案轉變。 第二章:地球的形狀、大小與坐標係統 2.1 地球的形狀與大地水準麵 地球的實際形狀(大地體)的復雜性。 大地水準麵(理想的海水平均麵)的定義與重要性。 地球橢球體:用數學模型描述地球形狀的近似體,如WGS84橢球體。 高程基準:以大地水準麵為參考,確定物體垂直位置的基準。 2.2 地理坐標係統 經度與緯度的概念。 大地坐標係(經度、緯度、高程)的定義與構成。 幾種常用的地理坐標係介紹(如WGS84,CGCS2000)。 2.3 空間直角坐標係統 三維直角坐標係(X, Y, Z)的定義。 大地坐標係與空間直角坐標係之間的轉換原理。 2.4 投影變換 投影的必要性:將三維地球錶麵投影到二維平麵上的必然性。 常用地圖投影方法介紹:如等角圓柱投影(墨卡托投影)、等距圓錐投影、等麵積投影等,以及它們在不同應用場景下的適用性。 地圖投影的變形:長度、麵積、角度、方嚮的變形及其控製。 2.5 國傢大地坐標係與地方坐標係 國傢大地坐標係(如我國的1980西安坐標係,2000國傢大地坐標係)的建立與應用。 地方坐標係在特定區域或工程中的應用,以及與國傢坐標係的轉換。 第二部分:數據采集與處理 本部分將重點介紹現代測繪中常用的數據采集技術與數據處理方法。 第三章:GNSS測量技術 3.1 全球導航衛星係統(GNSS)概述 GNSS的基本原理:利用衛星信號進行定位、導航與授時。 主要GNSS係統:GPS(美國)、GLONASS(俄羅斯)、Galileo(歐洲)、北鬥(中國)。 GNSS接收機的工作原理。 3.2 GNSS靜態測量 原理:接收機長時間接收衛星信號,獲取高精度定位數據。 操作流程:架設接收機、采集數據、後處理解算。 應用:高精度控製網的建立、大地測量。 3.3 GNSS動態測量(RTK/PPK) RTK(實時動態測量):通過基準站和移動站之間的實時差分改正,實現厘米級甚至更高精度的實時定位。 PPK(後處理動態測量):記錄基準站和移動站的數據,事後進行差分處理。 操作流程:建立基準站、設置移動站、進行測量作業。 應用:地形測量、工程放樣、地籍測量。 3.4 GNSS測量誤差分析與精度評定 誤差來源:衛星軌道誤差、大氣延遲誤差、多路徑效應、接收機誤差等。 精度評定:RMS(均方根誤差)、PDOP(位置精度衰減因子)等。 提高GNSS測量精度的策略。 第四章:傳統測量儀器與技術 4.1 全站儀 全站儀的組成與原理:集成測距、測角功能。 測角與測距的基本測量方法:三維坐標測量、邊長與高差測量。 全站儀導綫測量:控製網的建立。 全站儀地形測量:碎部測量。 4.2 水準儀 水準儀的種類與原理:用於測量地麵點的高程。 不同高差測量方法:直接水準測量、差動水準測量。 閉閤水準測量與精度校核。 應用:高精度高程控製網的建立。 4.3 經緯儀 經緯儀的原理與用途:主要用於測角。 測角方法:測水平角、測竪角。 經緯儀在控製測量中的應用。 4.4 測量數據記錄與整理 野外數據記錄的要求與規範。 測量手簿的書寫與數字化。 測量數據的初步檢查與整理。 第五章:攝影測量與遙感基礎 5.1 攝影測量學基本原理 攝影測量的定義與應用。 影像幾何模型:單張影像的定位原理。 立體像對:利用兩張有重疊度的影像恢復三維空間信息。 地麵控製點(GCP)的作用。 5.2 航空影像與衛星影像 航空影像的獲取與特點:分辨率高、覆蓋範圍靈活。 衛星影像的獲取與特點:覆蓋範圍廣、周期性強。 不同類型的衛星影像(可見光、紅外、雷達等)及其應用。 5.3 遙感數據處理基礎 影像校正:輻射校正、幾何校正。 圖像增強:對比度拉伸、濾波。 圖像分類:監督分類、非監督分類。 麵嚮對象影像分析(OBIA)的概念。 5.4 三維重建技術 基於影像的三維重建:SfM(Structure from Motion)技術。 傾斜攝影測量:一次性獲取地物的多角度影像,用於三維模型的快速構建。 激光掃描(LiDAR)技術:直接獲取地物的點雲數據,用於高精度三維建模。 第六章:測繪數據處理與質量控製 6.1 數據預處理 坐標轉換:不同坐標係統之間的轉換。 數據格式轉換。 數據糾錯與清理。 6.2 平差計算 平差的基本原理:利用多餘觀測值,對測量數據進行優化計算,求得最優的待定參數。 最小二乘法在測繪中的應用。 導綫測量、水準測量、GNSS測量的平差計算。 6.3 精度評定 點位中誤差、高程中誤差的計算。 相對精度與絕對精度的評定。 成果質量的檢查與驗收。 6.4 質量控製體係 貫穿於測繪工作全過程的質量控製。 野外作業質量控製、數據處理質量控製、成果檢查質量控製。 第三部分:成果錶達與應用 本部分將介紹如何將處理好的測繪數據轉化為直觀、實用的成果,並展示其在各個領域的應用。 第七章:地圖繪製與製圖學 7.1 地圖的要素 地圖的題名、圖例、比例尺、指北針、坐標網、圖廓等。 各類地圖要素的含義與規範。 7.2 地圖投影的實際應用 根據地圖用途選擇閤適的地圖投影。 不同地圖投影的特點及其變形的補償。 7.3 地形圖的繪製 地形圖的錶示方法:等高綫、暈渲法、符號錶示。 等高綫的繪製原理與方法。 地形圖的符號係統。 7.4 專題地圖的繪製 專題地圖的定義與類型:如地質圖、土壤圖、交通圖、人口密度圖等。 專題地圖的數據錶示方法:分級統計圖、統計符號圖、等值綫圖、注記等。 7.5 地圖集與電子地圖 地圖集的構成與編製。 電子地圖的特點與發展。 第八章:三維空間信息錶達 8.1 三維模型構建 傾斜攝影三維模型。 激光點雲的三維建模。 CAD模型與GIS模型的結閤。 8.2 三維可視化技術 三維場景的渲染與漫遊。 地理信息係統(GIS)的三維可視化。 虛擬現實(VR)與增強現實(AR)在測繪成果展示中的應用。 8.3 BIM(建築信息模型)與測繪的結閤 BIM的概念與流程。 測繪數據在BIM中的應用(如現狀模型生成)。 BIM成果的測繪驗證。 第九章:測繪工程應用領域 9.1 國土資源管理 土地調查與確權登記。 地籍測繪與不動産測繪。 礦産資源勘探與開發。 9.2 城鄉建設與規劃 工程測量:建築放樣、市政工程測量。 控製測量與地形測量。 城市規劃與管理。 9.3 交通運輸 公路、鐵路、水運、航空勘測設計。 導航與定位服務。 9.4 環境保護與災害監測 環境監測與評估。 地質災害(滑坡、地震)監測預警。 水文監測與防洪。 9.5 軍事與國防 地形測繪與地圖保障。 目標定位與導航。 9.6 其他新興應用 智慧城市建設。 精細農業。 地下管綫探測與管理。 第十章:測繪工程質量管理與職業發展 10.1 測繪工程質量管理體係 ISO 9000 係列標準在測繪行業的應用。 項目質量控製的關鍵環節。 10.2 測繪工程師的職業道德與規範 專業操守與責任意識。 保密協議與數據安全。 10.3 測繪行業發展前景與職業規劃 測繪技術更新換代帶來的機遇。 未來測繪人纔的需求方嚮。 個人職業發展路徑建議。 本書的編寫力求理論聯係實際,通過詳細的原理闡述和典型的應用案例,幫助讀者建立完整的測繪知識體係,並逐步掌握各項實踐技能。讀者在學習過程中,可以結閤實際的測量設備和軟件工具進行模擬操作和實踐,從而加深對知識的理解和掌握。