地理信息系统应用与实践

本书以武汉中地数码科技有限公司自主研发的MapGIS 10为基础，详细介绍MapGIS 10的基本操作方法。主要内容包括初识地理信息系统、空间数据管理、GIS数据输入及可视化、空间数据的处理方法、空间分析、数字高程模型、三维GIS、GIS数据的输出、地图综合等。本书采用案例的教学模式，按照业务处理流程的顺序编排内容。全书穿插了大量的应用实例，内容全面、针对性强，为读者系统学习MapGIS 10提供了便捷的学习资料。

吴信才，男，中国地质大学教授、博士生导师、首届长江学者特聘教授，国家地理信息产业技术创新战略联盟理事长，国家地理信息系统工程技术研究中心首席科学家，地理信息软件及其应用教育部工程研究中心主任，湖北省地理信息系统软件开发与应用工程中心主任。曾获得“国家有突出贡献的中青年专家”“全国优秀科技工作者”“全国优秀教师”“测绘科技工作先进个人”“‘十一五’测绘地理信息科技杰出贡献奖”“地矿部跨世纪人才”“湖北省青年科技精英”“湖北省劳动模范”“中国软件十年功勋奖”等荣誉。

第1部分　初识地理信息系统
第1章　地理信息系统概述 3
1.1 地理信息系统的定义和发展历程 3
1.1.1 地理信息系统的定义 3
1.1.2 地理信息系统的发展历程 3
1.2 地理信息系统的新特性 6
1.2.1 全新的T-C-V架构 6
1.2.2 全生态开发体系 8
1.2.3 多维全空间 11
1.2.4 地理大数据 13
1.2.5 智能GIS 15
1.2.6 构建GIS生态圈 16
习题1 19
第2部分　空间数据管理
第2章　本地数据库的创建与管理　 23
2.1 地理信息系统软件的安装与卸载 23
2.1.1 产品安装 23
2.1.2 产品续期 30
2.1.3 产品更新 32
2.1.4 产品解绑 33
2.1.5 产品卸载 34
2.2 创建地理数据库 35
2.3 附加地理数据库 38
2.4 注销与删除地理数据库 39
2.5 维护地理数据库 40
2.5.1 启动存储服务 40
2.5.2 检查地理数据库 41
2.5.3 搜索地理数据库 43
习题2 44
第3章　空间数据的管理 45
3.1 空间数据类型 45
3.2 矢量数据的转换 46
3.2.1 MapGIS数据转换 46
3.2.2 表格数据的转换 53
3.2.3 其他数据转换 56
3.3 栅格数据的转换 62
3.4 地图集的创建与使用 66
3.4.1 创建地图集 67
3.4.2 创建图幅 69
3.4.3 数据入库 72
3.4.4 地图集的显示 74
3.4.5 地图集的其他管理操作 75
3.5 镶嵌数据集 76
3.5.1 创建镶嵌数据集 76
3.5.2 在镶嵌数据集中添加栅格数据 78
3.5.3 镶嵌数据集的修改和编辑 80
习题3 88
第4章　空间参照系 91
4.1 查看空间参照系 92
4.2 创建空间参照系 92
4.2.1 创建地理坐标系 92
4.2.2 创建投影坐标系 93
4.3 设置空间参照系 95
4.4 导入空间参照系 96
4.5 导出空间参照系 97
习题4 98
第5章　域集和规则 99
5.1 域集 99
5.1.1 添加和编辑域集 99
5.1.2 删除域集 101
5.2 规则 101
5.2.1 属性规则 102
5.2.2 关系规则 105
5.2.3 拓扑规则 108
5.2.4 连接规则 112
习题5 117
第6章　其他数据源的配置和使用 119
6.1 基于SQLServer的地理数据库 119
6.1.1 配置SQLServer数据源 119
6.1.2 创建地理数据库 120
6.1.3 附加基于SDE的地理数据库 123
6.2 基于Oracle的地理数据库 124
6.2.1 Oracle客户端的配置 124
6.2.2 配置基于Oracle的数据源 127
6.2.3 创建地理数据库 128
6.2.4 附加基于SDE的地理数据库 130
习题6 131
第3部分　GIS数据输入及可视化
第7章　地图文档与地图管理 135
7.1 新建地图文档 135
7.2 打开地图文档 136
7.3 添加二维地图 136
7.3.1 新建图层 136
7.3.2 打开图层 137
7.3.3 图层排序 139
7.3.4 图层成组 141
7.3.5 管理组图层 142
7.4 添加三维场景 142
7.4.1 新建三维场景 142
7.4.2 在三维场景中添加图层 143
7.4.3 浏览三维场景模型 143
7.5 保存地图文档 144
习题7 145
第8章　图元的输入编辑 147
8.1 基本图元的输入与编辑 147
8.1.1 点的输入与编辑 147
8.1.2 线的输入与编辑 150
8.1.3 区的输入与编辑 157
8.1.4 注记的输入与编辑 165
8.2 通用编辑工具 168
8.3 快速矢量化输入 175
8.3.1 交互式矢量化 175
8.3.2 全自动矢量化 175
习题8 176
第9章 地图显示与控制 177
9.1 地图相关控制 177
9.1.1 地图常规控制 177
9.1.2 地图相关显示 178
9.2 符号相关控制 180
9.3 自绘驱动 180
习题9 182
第10章 生成图框与专题图 183
10.1 为地图添加图框 183
10.1.1 基本比例尺地形图图框 183
10.1.2 标准分幅图框 183
10.1.3 任意图框 185
10.1.4 格网工具 185
10.2 为地图添加专题图 186
10.2.1 矢量数据专题图 186
10.2.2 栅格数据专题图 191
10.2.3 专题图的应用 192
习题10 196
第11章 系统库与样式库 197
11.1 系统库管理 197
11.1.1 符号库 198
11.1.2 颜色库 202
11.1.3 字体库 203
11.2 样式库管理 204
11.2.1 花边 205
11.2.2 颜色条 205
11.2.3 统计图 206
11.2.4 比例尺 206
11.2.5 图例板 207
11.2.6 指北针 207
11.2.7 格网 208
习题11 208

第12章 栅格影像的显示与调节 209
12.1 影像信息 209
12.1.1 打开栅格影像 209
12.1.2 查看栅格影像信息 209
12.1.3 查看影像数据属性页信息 210
12.2 影像显示 213
12.2.1 显示设置 213
12.2.2 直方图拉伸 215
12.2.3 卷帘显示 217
12.2.4 闪烁显示 217
12.2.5 透明显示 218
12.2.6 无效值设置 218
12.2.7 对比度调节 219
12.2.8 颜色合成 220
12.2.9 色表编辑 221
习题12 221
第4部分 空间数据的处理方法
第13章 属性表格的创建与编辑 225
13.1 属性结构的创建 225
13.2 属性值的输入与编辑 226
13.2.1 属性值的直接输入与编辑 226
13.2.2 属性值的间接输入与编辑 226
13.3 属性处理 229
13.3.1 属性检查 229
13.3.2 属性工具 229
13.4 如何通过属性值及参数修改地图 237
13.4.1 根据参数改参数 237
13.4.2 根据属性改参数 237
13.4.3 根据参数改属性 238
13.4.4 根据属性改属性 239
习题13 239
第14章 误差校正及坐标转换 241
14.1 矢量地图的误差校正 241
14.1.1 手动误差校正 241
14.1.2 自动误差校正 244
14.1.3 批量误差校正 245
14.2 地图整图变换 246
14.2.1 交互式整图变换 247
14.2.2 键盘定义整图变换 247
14.3 地图投影变换 248
14.3.1 单点投影 249
14.3.2 批量投影 250
14.3.3 地理转换参数设置 251
习题14 253
第15章 栅格地图配准 255
15.1 标准分幅栅格地图配准 255
15.2 非标准分幅栅格地图配准 257
习题15 259
第16章 栅格影像的处理分类 261
16.1 AOI编辑 261
16.2 栅格影像重采样 262
16.3 栅格影像镶嵌 263
16.4 栅格影像融合 266
16.5 栅格影像裁剪 267
16.6 投影变换 268
16.7 栅格计算器 269
16.8 栅格影像增强 270
16.8.1 波段合成 270
16.8.2 波段分解 271
16.8.3 色彩空间变换 271
16.8.4 影像二值化 279
16.8.5 影像滤波 280
16.8.6 纹理分析 281
16.8.7 数学形态学 281
16.8.8 主成分变换 283
16.8.9 小波变换 284
16.8.10 傅里叶变换在影像中的应用 285
16.9 栅格影像分类 288
16.9.1 监督分类 288
16.9.2 非监督分类 289
16.9.3 混合像元分解 291
16.9.4 栅格影像分类后的处理 291
习题16 295

第17章 瓦片的处理 297
17.1 瓦片裁剪 297
17.1.1 配置裁剪信息 297
17.1.2 配置图层信息 298
17.1.3 配置瓦片输出 299
17.2 瓦片浏览 300
17.3 瓦片更新 301
17.3.1 利用矢量地图直接对瓦片地图进行更新 301
17.3.2 利用新瓦片地图对旧瓦片地图进行更新 303
17.4 瓦片升级 304
17.5 瓦片合并 304
习题17 304
第5部分 空间分析
第18章 地图空间分析与查询 307
18.1 叠加分析 307
18.1.1 求并运算 308
18.1.2 相交运算 309
18.1.3 相减运算 311
18.1.4 判别运算 312
18.1.5 更新运算 313
18.1.6 对称差运算 314
18.2 缓冲分析 314
18.2.1 基于点图层的缓冲区 316
18.2.2 基于线图层的缓冲区 316
18.2.3 基于区图层多边形边界的缓冲区 316
18.3 空间查询 317
18.4 地图裁剪 318
18.4.1 矢量裁剪 318
18.4.2 栅格裁剪 321
习题18 324
第19章 网络分析 325
19.1 网络创建 325
19.1.1 建网原理 325
19.1.2 建网操作 329
19.2 网络分析 335
19.2.1 网络分析设置 336
19.2.2 查找路径 337
19.2.3 查找连通元素 339
19.2.4 查找非连通元素 340
19.2.5 查找环路 340
19.2.6 追踪分析 341
19.3 网络分析应用 344
19.3.1 查找近设施 344
19.3.2 查询服务范围 346
19.3.3 路径 348
19.3.4 定位分配 349
19.3.5 多车送货 350
习题19 352
第6部分 数字高程模型
第20章 创建地形数据 355
20.1 高程点和高程线的三角化 356
20.2 高程点和高程线的栅格化 357
20.3 特征点和特征线的编辑 358
20.4 离散数据网络化 359
20.5 函数生成规则网 360
20.6 地形数据转换 360
20.6.1 TIN转换 360
20.6.2 TIN简单要素类转点简单要素类 362
20.6.3 点简单要素类转TIN简单要素类 362
20.6.4 TIN三角网转栅格数据集DEM 363
20.6.5 矢量转栅格 363
20.6.6 栅格转矢量 364
20.7 地形数据查询分析 365
20.7.1 频率统计 365
20.7.2 多层叠加统计 366
20.7.3 像元累积计算 366
20.7.4 像元邻域统计 367
20.7.5 像元聚集统计 368
20.7.6 区域几何统计 368
20.7.7 像元分类统计 369
20.7.8 栅格分类输出 370
20.7.9 栅格数据比较 371
20.8 地形图件制作 371
20.8.1 地形因子分析 371
20.8.2 山脊线提取 372
20.8.3 剖面分析 373
20.8.4 平面等值线绘制 375
20.8.5 等高线综合 376
20.8.6 日照晕渲图 376
习题20 377
第7部分 2

MapGIS是当前主流的具有完全自主知识产权的国产地理信息系统平台之一。武汉中地数码科技有限公司从20世纪80年代开始涉足GIS的研究，先后承担了“八五”科技攻关项目、“九五”国家重中之重科技攻关项目、“十五”国家“863”项目、“十一五”国家“863”重点项目和“十五”“十一五”“十二五”“十三五”国家科技支撑计划。经过近30年的不懈努力，武汉中地数码科技有限公司积累了丰富的科研与实践经验，创建了一套GIS技术方法及先进的GIS软件开发体系，研制了具有国际先进水平的地理信息系统基础平台MapGIS。MapGIS先后荣获了3项国家科学技术进步二等奖，在科学技术部组织的国产地理信息系统软件测评中连续10多年名列榜首，应用范围涉及地质、地理、石油、煤炭、有色、冶金、测绘、土地、城建、建材、旅游、交通、铁路、水利、林业、农业、矿山、出版、教育、公安、军事等20多个领域。
MapGIS 10是一个融合了大数据、物联网、云计算、人工智能等先进技术的全空间智能GIS平台，将全空间的理念、大数据的洞察、人工智能的感知通过GIS的语言，形象化为能够轻松理解的表达方式，实现了超大规模地理数据的存储、管理、高效集成和分析挖掘，在地理空间信息领域为各行业及其应用提供更强的技术支撑。
本书是以MapGIS 10桌面产品高级版为例编写的，内容包括MapGIS 10桌面产品高级版的主要功能、操作方法及技术流程。
本书共分为9个部分：第1部分为初识地理信息系统，主要介绍GIS在国内外的发展及MapGIS软件的新特性；第2部分为空间数据管理，主要介绍数据库的创建与管理、空间参照系设置以及域集和规则；第3部分为GIS数据输入及可视化，主要介绍地图文档与地图管理、地图的基本编辑、图框的生成、系统库和样式库的编辑以及栅格影像的显示与调节；第4部分为空间数据的处理方法，主要介绍属性表格的创建与编辑、误差校正与坐标转换、栅格地图配准、栅格影像的处理分类及瓦片裁剪设置；第5部分为空间分析，主要介绍叠加分析、缓冲分析、网络分析、空间查询和地图裁剪；第6部分为数字高程模型，主要介绍DEM创建与编辑、地形数据处理与分析等；第7部分为三维GIS，主要介绍三维地形显示、三维建模及分析；第8部分为GIS数据的输出，主要介绍地图的排版及输出；第9部分为地图综合，主要介绍地图的化简、概括、降维、全自动综合、综合协调处理及辅助工具。本书针对每个部分介绍的内容，均给出了相对应的实践内容，详见附录A。
本书图文并茂、实用性强，可帮助读者全面了解MapGIS 10的基本功能、操作方法和使用技巧。如果读者需要进一步了解MapGIS 10的其他功能或二次开发的内容，请致电技术热线400-880-9970或加入技术交流QQ群83378469。扫描下边的二维码可以快速查看相关资料。
                             
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参与本书编写的人员有吴信才、吴亮、万波、郭明强、黄颖、陈小佩、黄胜辉、黄波、李清清、张国伟、郭有世、王小龙、黄春迎、李金华，这些人员均长期从事地理信息系统软件的研发工作以及MapGIS的培训工作，具有丰富的实践经验。
由于时间仓促，书中难免存在错误和不当之处，敬请广大读者提出宝贵意见和建议，以利改进。

作  者    
2020年8月