《地理信息系統在環境科學中的套用（第2版）》是2016年清華大學出版社出版的書籍，作者是張猛、李天、郭偉。
基本介紹
- 書名：地理信息系統在環境科學中的套用（第2版）
- 作者：張猛、李天、郭偉
- ISBN：9787302441397
- 定價：45
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2016.09.01
內容簡介,作者簡介,前言,目錄,
內容簡介
本書針對地理信息系統在環境科學中套用的需要，闡述了地理信息系統的特徵、類型、功能、數據採集和資料庫設計，著重介紹地理信息系統在環境科學套用中的技術和方法。
全書共分11章。第1~6章介紹地理信息系統的結構、功能及其發展與前景，實用地理信息系統的數據特徵、數據來源及數據質量，遙感及全球定位系統，地理信息系統資料庫設計的主要內容和方法，國內外常用的GIS軟體及其功能，環境信息系統建立方法；第7~10章運用實例，分別從生態控制、城市環境管理、水資源管理等領域介紹GIS在環境科學中的套用；第11章介紹地理信息系統的功能擴展，包括數據和模型接口、虛擬現實及數據挖掘技術等。
本書可作為環境科學與工程專業高年級本科生和研究生的學習用書，也可供從事環境科學與工程方面工作的科技工作者、信息資源開發等領域的技術人員閱讀參考。
作者簡介
張猛，男，生於1979年。獲清華大學學士和碩士學位，德國慕尼黑工業大學博士學位。現就職於西安交通大學人居學院,擔任副教授。主要研究方向為多源數據的自動匹配與融合以及GIS在環境科學中的套用。
前言
地理信息系統（geographic information system, GIS）是在計算機軟硬體系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行採集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。伴隨著計算機技術、信息技術、空間技術的發展，GIS正逐步建立起獨立的理論體系和完備的技術系統，其在國民經濟和社會生活的各個領域也獲得了越來越廣泛的套用。
環境科學帶有明顯的地理空間的特點，GIS與環境科學在研究對象和研究方法上所具有的相似性和互補性，使二者的結合孕育著巨大的發展潛力和套用前景。環境問題是21世紀所面臨的全球性問題，全球氣候變化、沙漠化、大氣污染、厄爾尼諾現象、酸雨等受到了人們越來越多的重視和關切。在環境問題日益突出的今天，利用有效的輔助決策支持工具GIS對我國環境套用系統進行設計和開發已成為當前環境科學領域的一項重要任務。本書編寫的初衷便是推動地理信息系統在環境科學領域的套用，為人類居住環境的保護和改善貢獻一點力量。
本書為李旭祥教授等人編寫的《地理信息系統在環境科學中的套用》一書的改版。原書的框架基本未變。在參閱了近10年來的期刊、論文以及著作等有關資料的基礎上，作者對第1版的內容做了一些修改，如關於地圖綜合的基本理論與算法、遙感技術和全球定位系統、常用的商業與開源GIS軟體，以及地理信息系統在生態控制、城市環境、水資源與水環境等領域的套用案例等。本書可作為高等院校高年級本科生或研究生的學習用書，也可供環境科學領域的科學工作者借鑑與參考。
本書由張猛、李天、郭偉共同編寫，由張猛統稿、定稿。在編寫過程中，陳燕、張明志、聶鹹文、何一飛為本書提供了地理信息系統在水資源與水環境領域的具體套用案例，張博、吳巧麗等人參與了相關資料的收集、錄入與編排。此次改版，還得到國家自然科學基金委基金項目的資助以及清華大學出版社的大力支持。在這裡，謹向他們致以由衷的感謝。
鑒於作者水平有限，加之時間倉促，書中的謬誤與不足之處在所難免。若蒙讀者賜教斧正，則不勝感激。
張猛2016年5月
環境科學帶有明顯的地理空間的特點，GIS與環境科學在研究對象和研究方法上所具有的相似性和互補性，使二者的結合孕育著巨大的發展潛力和套用前景。環境問題是21世紀所面臨的全球性問題，全球氣候變化、沙漠化、大氣污染、厄爾尼諾現象、酸雨等受到了人們越來越多的重視和關切。在環境問題日益突出的今天，利用有效的輔助決策支持工具GIS對我國環境套用系統進行設計和開發已成為當前環境科學領域的一項重要任務。本書編寫的初衷便是推動地理信息系統在環境科學領域的套用，為人類居住環境的保護和改善貢獻一點力量。
本書為李旭祥教授等人編寫的《地理信息系統在環境科學中的套用》一書的改版。原書的框架基本未變。在參閱了近10年來的期刊、論文以及著作等有關資料的基礎上，作者對第1版的內容做了一些修改，如關於地圖綜合的基本理論與算法、遙感技術和全球定位系統、常用的商業與開源GIS軟體，以及地理信息系統在生態控制、城市環境、水資源與水環境等領域的套用案例等。本書可作為高等院校高年級本科生或研究生的學習用書，也可供環境科學領域的科學工作者借鑑與參考。
本書由張猛、李天、郭偉共同編寫，由張猛統稿、定稿。在編寫過程中，陳燕、張明志、聶鹹文、何一飛為本書提供了地理信息系統在水資源與水環境領域的具體套用案例，張博、吳巧麗等人參與了相關資料的收集、錄入與編排。此次改版，還得到國家自然科學基金委基金項目的資助以及清華大學出版社的大力支持。在這裡，謹向他們致以由衷的感謝。
鑒於作者水平有限，加之時間倉促，書中的謬誤與不足之處在所難免。若蒙讀者賜教斧正，則不勝感激。
張猛2016年5月
目錄
第1章地理信息系統概論
1.1地理信息系統
1.1.1信息和地理信息
1.1.2信息系統和地理信息系統
1.1.3地理信息系統的類型
1.2地理信息系統的結構與功能
1.2.1地理信息系統的組成
1.2.2地理信息系統的主要功能模組
1.3地理信息系統的特性
1.3.1GIS與機助製圖系統的區別與聯繫
1.3.2GIS與資料庫管理系統的區別與聯繫
1.3.3GIS與CAD的區別與聯繫
1.3.4GIS與遙感圖像處理系統的區別與聯繫
1.3.5地理信息系統和事務處理系統的區別與聯繫
1.4地理信息系統的發展與前景
1.4.1地理信息系統軟體發展的歷史回顧
1.4.2我國在地理信息系統領域的主要研究成果
1.4.3地理信息系統的發展趨勢
第2章實用地理信息系統的數據
2.1空間數據的基本特徵
2.1.1空間特徵
2.1.2時間特徵
2.1.3專題特徵
2.2數據的測量尺度
2.3數據源
2.4數據質量
2.4.1數據質量的基本特點
2.4.2數據誤差或不確定性的來源
2.4.3數據的誤差類型
2.5空間數據類型轉換
2.5.1柵格與矢量數據的比較
2.5.2柵格數據與矢量數據的轉換
2.6地圖空間數據的可視化表達
2.6.1地圖投影
2.6.2地圖種類
2.6.3地圖符號
2.6.4地圖綜合
2.6.5地圖製作過程和計算機製圖
第3章遙感及全球定位系統
3.1遙感系統
3.1.1基本概念及原理
3.1.2起源及發展歷程
3.1.3系統組成
3.1.4遙感數據
3.1.5技術特點
3.1.6發展趨勢
3.2全球定位系統
3.2.1GPS系統發展歷程
3.2.2GPS系統的組成
3.2.3GPS的基本原理
3.2.4GPS的套用
3.2.5其他衛星導航系統
第4章地理信息系統資料庫設計
4.1地理信息系統資料庫及其設計
4.1.1GIS資料庫
4.1.2GIS資料庫設計的概念
4.1.3套用目的驅動的GIS資料庫設計過程
4.2用戶需求分析
4.2.1現狀調查
4.2.2需要了解的內容
4.2.3調查內容的組織和分析
4.3概念化設計
4.3.1資料庫的巨觀地理定義
4.3.2資料庫數據模型的確定
4.4詳細設計
4.4.1數據源的選擇
4.4.2各種數據的評價
4.4.3空間數據層的設計
4.4.4數據字典
4.4.5元數據
4.4.6存儲管理結構的設計
4.5實施規劃
4.5.1數據採集過程的自動化設計
4.5.2資料庫的質量控制
4.5.3開發進度的監測
4.6試點項目
第5章地理信息系統的套用和軟體
5.1概述
5.2地理信息系統的主要功能
5.2.1空間數據獲取
5.2.2空間數據管理
5.2.3空間數據分析
5.2.4專題地圖設計與製作
5.3MapInfo
5.4ArcGIS
5.5MapGIS
5.6SuperMap GIS
5.7開源GIS軟體
5.7.1標準層的開源軟體
5.7.2資料庫層的開源軟體
5.7.3組件層的開源軟體
5.7.4平台層的開源軟體
第6章環境數據特點及信息系統設計
6.1環境數據特點
6.1.1環境數據分類
6.1.2環境數據採集與處理
6.2環境信息系統設計
6.2.1環境信息系統設計目標與內容
6.2.2環境信息系統構建方法
6.2.3環境信息系統設計
6.2.4環境信息系統實施
第7章GIS在生態控制中的套用
7.1國家級生態示範區地理信息系統
7.1.1系統目標
7.1.2系統結構
7.1.3系統功能與界面
7.1.4系統實施
7.2生態環境監測信息系統
7.2.1系統開發的基礎
7.2.2系統功能組成結構
7.3土壤資源持續利用與信息技術
7.3.1土壤資源持續利用
7.3.2土壤資源持續利用的實現途徑
7.3.3信息技術在土壤資源持續利用與管理中的作用
7.3.4土壤資源研究趨勢
7.4西北地區生態環境信息系統
7.4.1系統設計原則
7.4.2系統目標和研製流程
7.4.3系統結構設計和技術路線
7.5青海湖流域植被覆蓋動態監測系統
7.5.1基礎數據
7.5.2EVI變化時空特徵
7.5.3植被變化與氣候因素的關係
7.5.4結果分析
第8章GIS在城市環境管理中的套用
8.1數字地球與數字城市
8.1.1數字地球的特徵與性質
8.1.2數字地球的基本框架
8.1.3數字地球的技術系統綜述
8.1.4數字地球套用領域綜述
8.1.5數字地球的研究內容
8.1.6數字地球的作用和意義
8.1.7數字城市建設意義
8.1.8數字城市建設內容
8.2城市大氣污染控制管理系統
8.2.1系統結構
8.2.2大氣污染擴散空間信息系統
8.3基於GIS平台的城市規劃信息系統
8.3.1GIS在城市小區建設管理中的套用特點
8.3.2城市小區GIS套用系統的組成與結構
8.4城市環境氣候圖
8.4.1城市環境氣候圖組成
8.4.2城市環境氣候圖資料庫
8.4.3城市氣候分析圖製作
第9章GIS在水資源及水環境管理中的套用
9.1水污染控制規劃系統
9.1.1機率規劃模型
9.1.2基於GIS的水污染控制規劃
9.2在海灣陸源污染物總量控制中的套用
9.2.1系統的功能結構圖
9.2.2系統套用
9.2.3GIS支持下水質模型的套用
9.3流域內降雨徑流模擬系統
9.3.1建模思路
9.3.2模型界面
9.3.3系統套用
9.4HECRAS模型在河道規劃設計中的套用
9.4.1模型簡介
9.4.2技術流程
9.4.3套用案例
第10章GIS在其他環境科學領域中的套用
10.1環境監測信息系統
10.1.1環境監測信息
10.1.2系統分析
10.1.3系統設計和實施
10.1.4環境監測信息系統的發展
10.2GIS技術在環境污染事故應急管理中的套用
10.2.1GIS/ES技術
10.2.2GIS/ES技術套用於突發性環境污染事故應急管理的優越性
10.2.3GIS/ES技術套用於突發性環境污染事故應急管理系統
10.2.4環境污染事故指標系統
10.2.5重大污染事故區域預警系統
10.3森林防火地理信息系統
10.3.1系統的發展現狀
10.3.2系統的總體目標
10.3.3系統的功能分析
10.3.4系統的總體構成
10.3.5系統的關鍵技術
第11章地理信息系統的功能擴展
11.1GIS的數據接口
11.1.1GIS數據模型
11.1.2GIS數據接口的模式
11.1.3數據接口的基本原理
11.2虛擬現實技術與地理信息系統
11.2.1虛擬現實技術
11.2.2虛擬現實技術和GIS系統集成
11.2.3VR和GIS集成技術的套用
11.3決策支持技術與地理信息系統
11.3.1決策支持系統的基本概念
11.3.2決策支持技術與地理信息系統集成
11.3.3基於GIS 的環境決策支持系統
11.4空間數據挖掘技術與地理信息系統
11.4.1空間數據挖掘技術
11.4.2空間數據挖掘體系結構及挖掘方法
11.4.3空間數據挖掘與GIS 集成
11.4.4生態環境空間數據挖掘系統
英文縮寫辭彙表
參考文獻
1.1地理信息系統
1.1.1信息和地理信息
1.1.2信息系統和地理信息系統
1.1.3地理信息系統的類型
1.2地理信息系統的結構與功能
1.2.1地理信息系統的組成
1.2.2地理信息系統的主要功能模組
1.3地理信息系統的特性
1.3.1GIS與機助製圖系統的區別與聯繫
1.3.2GIS與資料庫管理系統的區別與聯繫
1.3.3GIS與CAD的區別與聯繫
1.3.4GIS與遙感圖像處理系統的區別與聯繫
1.3.5地理信息系統和事務處理系統的區別與聯繫
1.4地理信息系統的發展與前景
1.4.1地理信息系統軟體發展的歷史回顧
1.4.2我國在地理信息系統領域的主要研究成果
1.4.3地理信息系統的發展趨勢
第2章實用地理信息系統的數據
2.1空間數據的基本特徵
2.1.1空間特徵
2.1.2時間特徵
2.1.3專題特徵
2.2數據的測量尺度
2.3數據源
2.4數據質量
2.4.1數據質量的基本特點
2.4.2數據誤差或不確定性的來源
2.4.3數據的誤差類型
2.5空間數據類型轉換
2.5.1柵格與矢量數據的比較
2.5.2柵格數據與矢量數據的轉換
2.6地圖空間數據的可視化表達
2.6.1地圖投影
2.6.2地圖種類
2.6.3地圖符號
2.6.4地圖綜合
2.6.5地圖製作過程和計算機製圖
第3章遙感及全球定位系統
3.1遙感系統
3.1.1基本概念及原理
3.1.2起源及發展歷程
3.1.3系統組成
3.1.4遙感數據
3.1.5技術特點
3.1.6發展趨勢
3.2全球定位系統
3.2.1GPS系統發展歷程
3.2.2GPS系統的組成
3.2.3GPS的基本原理
3.2.4GPS的套用
3.2.5其他衛星導航系統
第4章地理信息系統資料庫設計
4.1地理信息系統資料庫及其設計
4.1.1GIS資料庫
4.1.2GIS資料庫設計的概念
4.1.3套用目的驅動的GIS資料庫設計過程
4.2用戶需求分析
4.2.1現狀調查
4.2.2需要了解的內容
4.2.3調查內容的組織和分析
4.3概念化設計
4.3.1資料庫的巨觀地理定義
4.3.2資料庫數據模型的確定
4.4詳細設計
4.4.1數據源的選擇
4.4.2各種數據的評價
4.4.3空間數據層的設計
4.4.4數據字典
4.4.5元數據
4.4.6存儲管理結構的設計
4.5實施規劃
4.5.1數據採集過程的自動化設計
4.5.2資料庫的質量控制
4.5.3開發進度的監測
4.6試點項目
第5章地理信息系統的套用和軟體
5.1概述
5.2地理信息系統的主要功能
5.2.1空間數據獲取
5.2.2空間數據管理
5.2.3空間數據分析
5.2.4專題地圖設計與製作
5.3MapInfo
5.4ArcGIS
5.5MapGIS
5.6SuperMap GIS
5.7開源GIS軟體
5.7.1標準層的開源軟體
5.7.2資料庫層的開源軟體
5.7.3組件層的開源軟體
5.7.4平台層的開源軟體
第6章環境數據特點及信息系統設計
6.1環境數據特點
6.1.1環境數據分類
6.1.2環境數據採集與處理
6.2環境信息系統設計
6.2.1環境信息系統設計目標與內容
6.2.2環境信息系統構建方法
6.2.3環境信息系統設計
6.2.4環境信息系統實施
第7章GIS在生態控制中的套用
7.1國家級生態示範區地理信息系統
7.1.1系統目標
7.1.2系統結構
7.1.3系統功能與界面
7.1.4系統實施
7.2生態環境監測信息系統
7.2.1系統開發的基礎
7.2.2系統功能組成結構
7.3土壤資源持續利用與信息技術
7.3.1土壤資源持續利用
7.3.2土壤資源持續利用的實現途徑
7.3.3信息技術在土壤資源持續利用與管理中的作用
7.3.4土壤資源研究趨勢
7.4西北地區生態環境信息系統
7.4.1系統設計原則
7.4.2系統目標和研製流程
7.4.3系統結構設計和技術路線
7.5青海湖流域植被覆蓋動態監測系統
7.5.1基礎數據
7.5.2EVI變化時空特徵
7.5.3植被變化與氣候因素的關係
7.5.4結果分析
第8章GIS在城市環境管理中的套用
8.1數字地球與數字城市
8.1.1數字地球的特徵與性質
8.1.2數字地球的基本框架
8.1.3數字地球的技術系統綜述
8.1.4數字地球套用領域綜述
8.1.5數字地球的研究內容
8.1.6數字地球的作用和意義
8.1.7數字城市建設意義
8.1.8數字城市建設內容
8.2城市大氣污染控制管理系統
8.2.1系統結構
8.2.2大氣污染擴散空間信息系統
8.3基於GIS平台的城市規劃信息系統
8.3.1GIS在城市小區建設管理中的套用特點
8.3.2城市小區GIS套用系統的組成與結構
8.4城市環境氣候圖
8.4.1城市環境氣候圖組成
8.4.2城市環境氣候圖資料庫
8.4.3城市氣候分析圖製作
第9章GIS在水資源及水環境管理中的套用
9.1水污染控制規劃系統
9.1.1機率規劃模型
9.1.2基於GIS的水污染控制規劃
9.2在海灣陸源污染物總量控制中的套用
9.2.1系統的功能結構圖
9.2.2系統套用
9.2.3GIS支持下水質模型的套用
9.3流域內降雨徑流模擬系統
9.3.1建模思路
9.3.2模型界面
9.3.3系統套用
9.4HECRAS模型在河道規劃設計中的套用
9.4.1模型簡介
9.4.2技術流程
9.4.3套用案例
第10章GIS在其他環境科學領域中的套用
10.1環境監測信息系統
10.1.1環境監測信息
10.1.2系統分析
10.1.3系統設計和實施
10.1.4環境監測信息系統的發展
10.2GIS技術在環境污染事故應急管理中的套用
10.2.1GIS/ES技術
10.2.2GIS/ES技術套用於突發性環境污染事故應急管理的優越性
10.2.3GIS/ES技術套用於突發性環境污染事故應急管理系統
10.2.4環境污染事故指標系統
10.2.5重大污染事故區域預警系統
10.3森林防火地理信息系統
10.3.1系統的發展現狀
10.3.2系統的總體目標
10.3.3系統的功能分析
10.3.4系統的總體構成
10.3.5系統的關鍵技術
第11章地理信息系統的功能擴展
11.1GIS的數據接口
11.1.1GIS數據模型
11.1.2GIS數據接口的模式
11.1.3數據接口的基本原理
11.2虛擬現實技術與地理信息系統
11.2.1虛擬現實技術
11.2.2虛擬現實技術和GIS系統集成
11.2.3VR和GIS集成技術的套用
11.3決策支持技術與地理信息系統
11.3.1決策支持系統的基本概念
11.3.2決策支持技術與地理信息系統集成
11.3.3基於GIS 的環境決策支持系統
11.4空間數據挖掘技術與地理信息系統
11.4.1空間數據挖掘技術
11.4.2空間數據挖掘體系結構及挖掘方法
11.4.3空間數據挖掘與GIS 集成
11.4.4生態環境空間數據挖掘系統
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參考文獻
