地理信息系统导论（第5版） [Getting Started with Geographic Information Systems(5th Edition)] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 克拉克（Keith C.Clarke） 著，叶江霞，吴明山 译

图书标签:

• GIS
• 地理信息系统
• GIS入门
• 地理学
• 地图学
• 空间分析
• 遥感
• 环境科学
• 计算机科学
• 地理信息技术

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302327165

版次：5

商品编码：11323930

品牌：清华大学

包装：平装

外文名称：Getting Started with Geographic Information Systems(5th Edition)

开本：16开

出版时间：2013-09-01

用纸：胶版纸

页数：41

编辑推荐

　　《地理信息系统导论（第5版）》特别针对GIS专业的学生梳理了GIS领域的全貌，以通俗易懂的语言、丰富的示意图和图片清楚介绍GIS基础知识，主题广泛涉及制图学、GIS空间分析、GIS最新趋势和技术动态。此外，读者还可以通过特色小节“GIS人物专访”规划未来的职业生涯提供实验数据、测试题、PPT讲义、RSS订阅、网上资源链接等。

内容简介

　　《地理信息系统导论（第5版）》共11章，内容涉及GIS发展简史、地图学基础、数据结构、数据获取与录入、GIS的管理、空间·分析、地理表面问题、地图学问题、GIS的功能、GIS软件及基于服务器的工具，然后提供四个案例研究来梳理GIS行业的全貌。
　　通过《地理信息系统导论（第5版）》的阅读，读者可以了解大地测量学、地图投影、比例尺及坐标系统相关知识，掌握查找GIS数据的关键，知道如何把地图输入GIS，如何更高效地制作更精美的地图。《地理信息系统导论（第5版）》适合高等院校GIS相关专业的学生阅读和参考，也适合GIS从业人员阅读。

作者简介

　　Keith C.Clarke，著名地图学与地理信息科学家，美国加利福尼亚大学圣芭芭拉校区地理系教授。现任美国国家地理信息与分析中心（NCGIA）主任，美国国家研究委员会制图科学委员会主席。曾获得美国地质测绘学会最高公民荣誉奖John Wesley Powell奖和大学地理信息科学协会（UCGIS）年度教育家奖。2006年，Clarke入选ACSM院士，NAS制图科学委员会主席，并被推举到国家地理研究与探索委员会。2007年，Clarke获得了英国利华休姆信托基金研究奖和富布赖特-海斯奖学金。
　　
　　Clarke，拥有伦敦米都塞克斯大学地理学学位和经济学学位，美国密歇根大学地理学硕士学位，1982年在密歇根大学获得分析制图博士学位。他教授过的课程有地理影像解译、地图制作、计算机制图与分析、地理信息系统导论、地理信息系统的应用问题、制图编程基础、、高级制图编程、地图变换和制图学研修课程。
　　
　　叶江霞，西南林业大学教师，中国林科院博士生。主要从事遥感、地理信息系统的教学及科研工作，研究方向为3S技术在林学及生态学中的交叉应用。主持纵横向科研课题6项；参与国家基金、国家科技支撑项目、国家林业局公益行业专项、省科技攻关，省院省校合作等纵向课题10余项，横向课题多项。获GIS应用授权专利技术4项、计算机软件著作权8项，云南省科技进步二等奖及三等奖各1次、参编专著1部、发表中文核心学术论文多篇。
　　
　　吴明山，西南林业大学教师，硕士。主要从事森林经理方面的教学及科研工作，侧重于GIS地统计模型构建与空间估计研究。主持省级课题l项，参与国家级课题4项、横向课题多项，参编专著3部，发表学术论文10余篇。历年参与指导全国大学生数学建模竞赛，荣获国家级二等奖1项，云南赛区二等奖2项；获得校级教学比赛二等奖1项，校级教学成果二等奖1项。

内页插图

目录

第1章 什么是地理信息系统
1.1 引言
1.2 地理信息系统的定义
1.2.1 地理信息系统是一个工具箱
1.2.2 GIS是信息系统
1.2.3 GIS是一种科学方法
1.2.4 GIS是一个价值数十亿美元的产业
1.2.5 GIS在社会生活中扮演的角色
1.3 GIS发展简史
1.4 GIS的信息源
1.4.1 互联网和万维网
1.4.2 书籍、期刊及杂志
1.4.3 专业组织
1.4.4 会议
1.4.5 教育机构和大学
1.5 学习指南
要点一览
学习思考题
1.6 参考文献
章节参考
最新著作
专业组织
1.7 重要术语及定义
1.8 GIS人物专访

第2章 GIS起源于地图学
2.1 地图和属性信息
2.2 地图比例尺和地图投影
2.2.1 地球的形状
2.2.2 地图比例
2.2.3 地图投影
2.3 坐标系统
2.3.1 地理坐标
2.3.2 通用横轴墨卡托坐标系统
2.3.3 军用格网坐标系统
2.3.4 美国国家格网系绕
2.3.5 国家平面坐标系统
2.3.6 其他系统
2.4 地理信息
2.5 学习指南
要点一览
学习思考题
2.6 参考文献
2.7 重要术语及定义
2.8 GIS人物专访

第3章 地图数字化
3.1 地图数字化
3.2 栅格数据
3.3 属性结构
3.4 地图的结构化
3.4.1 矢量数据结构
3.4.2 栅格数据结构
3.5 为什么要关注拓扑
3.6 地理信息系统的数据格式
3.6.1 矢量数据格式
3.6.2 栅格数据格式
3.7 数据转换
3.8 学习指南
要点一览
学习思考题
3.9 参考文献
3.10 重要术语及定义
3.11 GIS人物专访

第4章 地图计算机录入
4.1 模拟地图与数字地图
4.2 查找已有的地图数据
4.2.1 网上数据查找
4.2.2 美国地质调查局
4.2.3 美国国家海洋和大气局（NOAA）
4.2.4 美国人口普查局
4.2.5 其他联邦数据
4.2.6 创建新的数据
4.3 数字化和扫描
4.3.1 数字化
4.3.2 扫描
4.4 野外和影像数据
4.4.1 野外数据采集
4.4.2 屏幕数字化
4.4.3 GPS数据采集
4.4.4 影像和遥感数据
4.5 数据输入
4.6 编辑和检验
4.7 学习指南
要点一览
学习思考题
4.8 参考文献
4.8.1 参考书
4.8.2 网址
4.9 重要术语及定义
4.10 GIS人物专访

第5章 什么在哪儿
5.1 基础数据库管理
5.2 属性搜索
5.3 地理搜索
5.4查询界面
5.5 学习指南
要点一览
学习思考题
5.6 参考文献
5.7 重要术语及定义
5.8 GIS人物专访

第6章 为什么在那儿
6.1 描述性属性
6.2 统计描述
6.2.1 统计图
6.2.2 箱型图
6.2.3 均值、方差和标准差
6.2.4 统计测试
6.3 空间描述
6.3.1 均值中心
6.3.2 标准距离
6.3.3 最近邻域统计
6.3.4 地理特征和统计
……
第7章 表面分析
第8章 GIS制图
第9章 如何选择一个GIS
第10章 GIS在行动
第11章 GIS的未来

前言/序言

　　前几天，我在超市排队等着结账时偶然听到下面的对话：
　　“秋季你就要去读大学了，你打算学什么？”
　　“我想学GIS专业，做环境方面的研究，你知道那是做什么的吗？”
　　“哇哦，我当然清楚那是做什么的了。”
　　我轻笑，因为在我十四年前写这本书的第1版时，GIS经历了从地理学书呆子都难以理解的技术转变成为日常生活中心。当我1996年穿越美国搬往加利福尼亚时，那时还没有GoogleMaps或GoogleEarth，GPS也只是早些年刚刚用于军事方面，大多数GIS软件也是初露头角，而且又昂贵。真的是变化太大了，GIS已经变得影响如此之大。
　　每一年秋季，又一批莘莘学子步入课堂。早在1996我写这本书时就考虑到许多高级GIS书籍忽略了满足高等教育基地教学服务的初衷。很高兴的是，这本书还能受到新一代才华横溢，并希望用科学来改善恶化的世界环境的学者的追捧。我希望他们能愉快学习，为出人头地而挑战自我。我希望能一如既往地让大家在没有太多痛苦和困难的情况下涉足GIS。
　　第5版包含一个全新的地形分析章节。这部分内容对于诸如LiDAR新一代的传感器和AsterGDEM和SRTM这样的数据集非常重要，它们是进行全球尺度的地形分析的前提，此外，很少有GIS学生熟悉地形变换分析工具，而且GIS长期停留于二维现实空间的研究。为使学习更方便、轻松，我在原来版本每章末的学习指南上进行了完善。仔细阅读第4版的评论后，我在每章介绍地理主题艺术品时引入了卡通图片。称其为我的2%的艺术，我坚信艺术是制图学的一部分。至于引用，我想英国人也能适应美国人的生活方式，但又不失英国人的幽默，至少我能将二者结合起来。
　　第1章介绍GIS领域及一小部分历史，还介绍了相关组织和其他信息源以及可以查找到的帮助。我称其为自助学习，利用万维网可以轻松获取信息。第2章涵盖基本的地图学：大地测量学、地图投影、比例尺及坐标系统。没有这些资料，GIS在很大程度上还是一个谜，所以，我坚持把这部分内容置前。第3章介绍数据结构，对数据结构的理解是学生们查找GIS数据的关键。第4章涉及数据获取与录入，包含大量Internet服务器上的备用数据，以及怎样将地图输入到GIS。

深入探索数据驱动的决策：现代空间分析与应用 本书旨在为读者提供一个全面且深入的框架，用以理解和掌握现代空间分析的理论基础、核心技术及其在各个行业中的实际应用。我们聚焦于如何利用先进的空间数据处理工具和方法论，将海量地理信息转化为可执行的洞察力，从而驱动更智能、更可持续的决策制定过程。 第一部分：空间科学的基石与现代数据范式 本卷首先建立起对空间科学的宏观认知，明确地理信息在当代信息架构中的战略地位。我们不再将地理信息视为简单的地图绘制，而是将其定位为连接物理世界与数字世界的关键桥梁。 1. 空间认知的演进与哲学基础： 我们将回顾空间数据处理范式从传统的制图学到现代信息科学的转变。探讨描述空间关系的基本理论，如拓扑关系、度量关系和顺序关系。深入分析不同空间数据模型（如矢量模型、栅格模型以及新兴的离散全球网格系统，如DGGS）在处理现实世界复杂性和连续性问题上的优势与局限性。重点讨论了空间参考系统（SRS）的构建、大地测量学基础以及投影方法的选择对分析精度和结果解释的决定性影响。 2. 现代空间数据采集与管理： 本部分详细阐述了当前获取高质量空间数据的多源异构技术。 遥感技术的前沿进展： 不仅覆盖了光学和雷达遥感的基础原理，更侧重于高光谱数据、合成孔径雷达（SAR）的干涉测量（InSAR）在形变监测中的应用，以及无人机（UAS/Drone）系统在城市级高精度快速普查中的整合策略。讨论了如何处理大规模、高频次遥感数据的辐射定标、大气校正和几何纠正。 全球导航卫星系统（GNSS）的精度提升： 超越基础定位，深入探讨了实时动态定位（RTK）和精密单点定位（PPP）如何提供厘米级甚至毫米级的绝对精度，这对基础设施监测和自动驾驶至关重要。 数据库架构与空间扩展： 详细分析了关系型数据库与对象关系型数据库中空间数据类型的实现，重点介绍PostGIS等空间数据库扩展的架构优势。讨论了大规模空间数据集的索引策略（如R-tree, Quadtree）以及如何构建支持高性能事务和分析的空间数据仓库（Spatial Data Warehouse）。 第二部分：核心空间分析技术与建模 本部分是本书的实践核心，侧重于从数据到洞察的转换过程，即如何运用数学和计算方法解决实际的空间问题。 3. 空间统计学：发现隐藏的模式： 我们强调，空间分析的核心在于处理数据的“空间自相关性”——即地理上相近的事物倾向于相似。 描述性空间统计： 涵盖了点分布模式分析（如最近邻分析、Ripley's K函数），密度估计（如核密度估计 KDE），以及空间集中度测量（如Moran's I，Geary's C）。 推断性空间统计与建模： 深入讲解了空间回归模型，如普通最小二乘法（OLS）在空间数据面前的局限性。重点介绍并实践了空间滞后模型（SAR）和空间误差模型（SEM），以及地理加权回归（GWR）如何捕捉空间异质性，实现局部化参数估计。 时空分析基础： 介绍了事件模式分析（如J-function），以及如何利用时空立方体结构对时间序列的空间演变进行有效挖掘。 4. 高级空间建模与模拟： 本章聚焦于构建预测性和解释性的空间模型。 网络空间分析： 详细阐述了图论在交通、公用事业和物流中的应用。涵盖最短路径算法（Dijkstra, A），服务区分析（Isocrone/Isochrone），以及设施选址问题（如设施选址优化、最大覆盖问题）。讨论了如何处理动态、时变的交通网络数据。 地统计学与插值： 深入讲解了克里金（Kriging）方法的原理，包括各向异性变异函数的建立、最优权重计算，以及普通克里金、指示克里金和协同克里金在环境科学中的应用。对比了确定性插值方法（如IDW, Spline）的适用场景。 过程建模与模拟： 引入了元胞自动机（CA）模型在土地利用变化、城市扩展模拟中的应用框架。讨论了基于主体的模型（ABM）如何集成个体决策逻辑，以模拟复杂系统的涌现行为。 第三部分：新兴技术集成与应用前沿 本部分将视角转向信息技术的交汇点，探讨如何将空间能力嵌入到更广阔的计算生态系统中。 5. 空间计算与云计算范式： 面对PB级空间数据的挑战，我们探讨了将分析工作流迁移至高性能计算环境的策略。 分布式空间处理框架： 介绍了如何利用MapReduce或Spark等分布式计算架构来加速大规模栅格运算和空间连接操作。探讨了云原生GIS架构的优势，包括弹性伸缩和按需计算。 实时空间流处理： 讨论了如何处理和分析物联网（IoT）和移动设备产生的高速空间数据流，包括滑动窗口分析和实时异常检测。 空间数据基础设施（SDI）与数据共享： 阐述了开放地理空间联盟（OGC）标准在构建互操作性强的空间服务（如WMS, WFS, WCS）中的核心作用，以及如何构建和维护企业级或区域级的SDI。 6. 深度学习与空间智能： 这是现代空间分析发展最快的领域之一。 卷积神经网络（CNN）在图像分析中的应用： 详细讲解了如何训练CNN模型进行高精度地物分类（如面向高分辨率卫星影像的建筑、植被识别）和目标检测。 图神经网络（GNN）的空间依赖建模： 探讨了GNN如何自然地模拟复杂的空间关系网络，尤其在交通预测、社会经济数据空间相互作用建模中的潜力。 可解释性AI（XAI）在空间决策中的挑战： 讨论了如何打开“黑箱”，理解深度学习模型做出特定空间预测的驱动因素，以增强模型在关键基础设施规划中的可靠性。 第四部分：伦理、治理与未来方向 7. 空间数据的社会责任与治理： 本书最后强调了空间数据使用者必须承担的社会责任。讨论了隐私保护技术（如差分隐私在空间聚合中的应用），数据偏差（Bias）对社会公平性分析的影响，以及如何确保空间分析结果不会加剧社会不平等。同时，也为读者指明了未来研究和职业发展的方向，包括数字孪生（Digital Twins）的构建、沉浸式空间可视化（XR/VR）的集成，以及空间计算在应对全球气候变化和城市韧性建设中的关键作用。 本书的结构设计旨在引导读者，不仅要掌握操作软件的“技术”，更要理解驱动这些技术背后的“科学原理”和“分析思维”，从而成为能够驾驭复杂空间信息环境的专业人才。

评分☆☆☆☆☆

这本《地理信息系统导论》简直是我期待已久的“宝藏”。作者以一种非常人性化的方式，带领我一步步走进了GIS的奇妙世界。我之前对GIS的理解非常片面，以为只是简单的地图绘制，但这本书彻底颠覆了我的认知。从数据采集的各种方法，到不同类型地理数据的优缺点，再到复杂的空间分析技术，作者的讲解层层递进，逻辑清晰。让我印象深刻的是，书中不仅介绍了GIS的“是什么”和“怎么做”，更强调了“为什么这么做”，这使得我在学习过程中不仅知其然，更知其所以然。书中列举了大量生动有趣的案例，让我能够将抽象的概念与实际应用联系起来，例如如何利用GIS进行城市规划、环境保护、资源管理等，这些都极大地激发了我对GIS的兴趣。这本书让我看到了GIS在解决现实问题中的巨大潜力，也让我对未来的学习方向有了更明确的规划。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了新世界的大门！一直对地理信息系统（GIS）这个概念模糊不清，以为就是画地图的，但读完这本书，我才意识到它的强大和广泛的应用。作者用非常易懂的语言，从最基础的GIS概念讲起，比如空间数据是什么，我们怎么理解它，它又如何被存储和管理。我特别喜欢他举的那些生动的例子，比如如何用GIS来分析城市交通流量，预测自然灾害的发生区域，甚至是如何规划一个公园的绿化。读的过程就像在上一堂非常精彩的实践课，每一章都让我对GIS的理解更深入一层。书中关于数据采集、处理和分析的讲解，条理清晰，循序渐进，即使是没有任何GIS基础的读者，也能轻松跟上。我尤其惊讶于GIS在环境保护、农业发展、甚至是公共卫生领域的应用，这让我对未来的职业选择有了新的思考。我本来以为GIS是计算机科学的某个分支，但这本书让我看到了它和我们生活息息相关的方方面面，真是有种“原来如此”的豁然开朗。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论和实践之间找到了一个绝佳的平衡点。虽然是以“导论”为名，但它并没有局限于泛泛而谈，而是深入到了GIS的核心技术和工作流程。我被书中关于“空间关系”的讲解所打动，如何通过数学模型和算法来描述和分析地理要素之间的相互作用，例如距离、连通性、邻近性等等。作者还详细介绍了不同类型地理数据的特点和处理方法，包括矢量数据、栅格数据以及相关的数据库管理。我尤其对书中关于“空间统计”的介绍感到兴奋，它将统计学的方法应用于地理数据，能够发现隐藏在空间中的规律和趋势。虽然我还没有机会去使用相关的软件，但这本书为我打下了坚实的理论基础，让我对GIS的工作原理有了清晰的认识，也让我对接下来的学习和实践充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都让我印象深刻，绝对不是一本浅尝辄止的入门读物。作者在介绍基本概念之后，迅速深入到更复杂的GIS技术和应用场景。我被书中关于空间分析技术的讲解深深吸引，例如缓冲区分析、叠加分析、网络分析等等，这些工具的应用让地理数据变得“活”了起来，能够回答很多“为什么”和“怎么办”的问题。书中还详细介绍了各种GIS软件的功能和操作，虽然我还没有亲自动手实践，但光是看文字描述，就能想象出这些工具的强大之处。我特别喜欢作者对于“数据可视化”的强调，如何将复杂的数据转化为直观易懂的地图和图表，这对于信息的传播和决策至关重要。此外，书中还触及了GIS在智慧城市建设、土地管理、灾害应急等前沿领域的应用，让我看到了GIS作为一种强大的决策支持工具的潜力。这本书不仅教会了我“是什么”，更教会了我“怎么用”，让我对GIS的实际操作和应用有了更清晰的认知。

评分☆☆☆☆☆

这绝对是我读过的最“接地气”的技术类书籍之一。作者在讲述GIS的原理和技术时，并没有使用过于晦涩的专业术语，而是巧妙地将复杂的概念融入到实际的生活场景中。例如，在讲解投影和坐标系时，作者用到了我们日常生活中熟悉的地图，然后解释了为什么不同地图看起来会有差异，以及GIS是如何处理这些差异的。我还特别欣赏书中关于“地图语言”的解读，如何通过符号、颜色、文字等元素来传达地理信息，以及如何设计一张既美观又实用的地图。这本书让我认识到，GIS不仅仅是技术，更是一门关于如何理解和表达空间信息的艺术。书中还提到了许多关于GIS伦理和数据隐私的讨论，这让我意识到，在使用如此强大的技术时，也需要考虑其社会影响。读完这本书，我不再将GIS看作是一个冰冷的工具，而是将其视为一种理解和连接世界的有力方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书非常适合GIS的基础理论书，内容还不错，比较全面！

评分☆☆☆☆☆

Keith C.Clarke，著名地图学与地理信息科学家，美国加利福尼亚大学圣芭芭拉校区地理系教授。现任美国国家地理信息与分析中心（NCGIA）主任，美国国家研究委员会制图科学委员会主席。曾获得美国地质测绘学会最高公民荣誉奖John Wesley Powell奖和大学地理信息科学协会（UCGIS）年度教育家奖。2006年，Clarke入选ACSM院士，NAS制图科学委员会主席，并被推举到国家地理研究与探索委员会。2007年，Clarke获得了英国利华休姆信托基金研究奖和富布赖特-海斯奖学金。

评分☆☆☆☆☆

全会指出，要紧紧围绕使市场在资源配置中起决定性作用深化经济体制改革，坚持和完善基本经济制度，加快完善现代市场体系、宏观调控体系、开放型经济体系，加快转变经济发展方式，加快建设创新型国家，推动经济更有效率、更加公平、更可持续发展；

评分☆☆☆☆☆

全会指出，全面深化改革的总目标是完善和发展中国特色社会主义制度，推进国家治理体系和治理能力现代化。必须更加注重改革的系统性、整体性、协同性，加快发展社会主义市场经济、民主政治、先进文化、和谐社会、生态文明，让一切劳动、知识、技术、管理、资本的活力竞相迸发，让一切创造社会财富的源泉充分涌流，让发展成果更多更公平惠及全体人民。

评分☆☆☆☆☆

通过《地理信息系统导论（第5版）》的阅读，读者可以了解大地测量学、地图投影、比例尺及坐标系统相关知识，掌握查找GIS数据的关键，知道如何把地图输入GIS，如何更高效地制作更精美的地图。《地理信息系统导论（第5版）》适合高等院校GIS相关专业的学生阅读和参考，也适合GIS从业人员阅读。

评分☆☆☆☆☆

全会强调，全面深化改革必须加强和改善党的领导，充分发挥党总揽全局、协调各方的领导核心作用，提高党的领导水平和执政能力，确保改革取得成功。中央成立全面深化改革领导小组，负责改革总体设计、统筹协调、整体推进、督促落实。各级党委要切实履行对改革的领导责任。要深化干部人事制度改革，建立集聚人才体制机制，充分发挥人民群众积极性、主动性、创造性，鼓励地方、基层和群众大胆探索，及时总结经验。

评分☆☆☆☆☆

全会强调，全面深化改革必须加强和改善党的领导，充分发挥党总揽全局、协调各方的领导核心作用，提高党的领导水平和执政能力，确保改革取得成功。中央成立全面深化改革领导小组，负责改革总体设计、统筹协调、整体推进、督促落实。各级党委要切实履行对改革的领导责任。要深化干部人事制度改革，建立集聚人才体制机制，充分发挥人民群众积极性、主动性、创造性，鼓励地方、基层和群众大胆探索，及时总结经验。

评分☆☆☆☆☆

全会指出，要紧紧围绕使市场在资源配置中起决定性作用深化经济体制改革，坚持和完善基本经济制度，加快完善现代市场体系、宏观调控体系、开放型经济体系，加快转变经济发展方式，加快建设创新型国家，推动经济更有效率、更加公平、更可持续发展；

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《地理信息系统导论（第5版）》共11章，内容涉及GIS发展简史、地图学基础、数据结构、数据获取与录入、GIS的管理、空间·分析、地理表面问题、地图学问题、GIS的功能、GIS软件及基于服务器的工具，然后提供四个案例研究来梳理GIS行业的全貌。