地理信息系统导论（原著第九版）
Introduction to Geographic Information Systems
〔美］Kang-tsung Chang著
陈健飞 胡嘉骢 陈颖彪 译
科学出版社 北京
图字：01-2018-6580号
内容简介
本书共18章，涵盖地理信息系统的概念、操作和分析。第1章～第4章解释GIS概念、矢量数据模型和栅格数据模型；第5章～第8章涵盖数据获取、编辑和管理；第9章和第10章包括数据显示和探查;第11章和第12章关于核心数据分析的概览；第13章～第15章重点阐述曲面制图和分析；第16章和第17章关于线状要素和移动；第18章介绍GIS模型和建模。本书内容设计旨在满足地理信息系统入门的教学需求，可作为高等学校地理信息系统课程教材，也可供地理信息系统应用领域的专业人员参考。
图书在版编目（CIP）数据
地理信息系统导论：原著第九版/（美）张康聪 著；陈健飞，胡嘉骢，陈颖彪译.一北京：科学出版社，2019.3
书名原文：Introduction to Geographic Information
Systems
ISBN 978-7-03-060445-3
I.①地…Ⅱ.①张…②陈…③胡…④陈…皿①地理信息系统
IV.①P208.2
中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第014048号
责任编辑：万峰
责任校对：何艳萍
责任印制：肖兴
封面设计：北京图阅盛世文化传媒有限公司
科学出版社出版
北京东黄城根北街16号
邮政编码：100717
http://www.sciencep.com
中国科学院印刷厂 印刷
科学出版社发行 各地新华书店经销
2019年3月第一版
开本：787 x 1092 1/16
2019年12月第三次印刷
印张：30
字数：710000
定价：78.00元
第九版译者序
本书据美国爱达荷大学张康聪（Kang-tsung
Chang）教授编著的“Introduction to Geographic Information Systems”（McGraw-Hill Higher Education,2018）（第9版）译出。本书第1版于2002年问世，先后经过8次修订，可谓16年“磨一剑”。本书发行总量居同名书籍之首，赢得广大读者的很好口碑，成为一部经典的地理信息系统入门教材。本书中译本先后有过第1版（科学出版社，2003年10月）、第3版中文导读版（科学出版社，2006年10月）、第3版（清华大学出版社，2009年4月）、第5版（科学出版社，2010年7月）、第7版（电子工业出版社，2014年8月）、第8版（科学出版社，2016年1月）。众多高等学校与地理空间技术相关的专业都将其作为“地理信息系统导论”“地理信息系统原理”、“地理信息系统软件应用”或“地理信息系统实验”等课程的首选教材，并被中国科学院研究生院和许多高校指定为研究生入学考试科目《地理信息系统》的主要参考书。本书中译本在“当当”、“淘宝”和“亚马逊“等网上书店中居同类图书销售榜首，读者在网上纷纷留言：“学了四年GIS，对这本书有相见恨晚的感觉！这本书由浅至深，使我想到了ESRI的口号‘GIS for everyone'，以前很多模糊的概念弄清楚了，还有很多概念贯穿起来了”；不少读者认为“这本书最适合用来在课堂上讲授，当然也适合自学”，“绝对是最好的GIS入门书"，……
本书的特色主要体现在：①编写理念“强调GIS的实践”，内容设计体现“概念与实践并重”，符合对地理信息技术“学以致用”的需求；②理论教学与动手实验融为一体，方法原理与软件应用紧密结合，每章都包含面向解决问题的应用任务及其操作步骤详解，在线提供配套完备的实验数据（请扫描封底二维码）。第9版共有87个习作，译者已在教学实践中全部顺畅验证，有需要的读者可通过E-mail来函索取含有屏幕截图的操作详解，以使学习过程立竿见影；③教材内容涵盖了从入门到进阶的层次，概念术语表述简明，复习提问紧扣要领，章末还附有挑战性任务，可启迪读者举一反三；④分别提供全套中英文PPT,授课教师可来函获取各章复习题、习作过程提问、习作结果、测试题库及其参考答案，适用于教学过程各个环节；⑤体现地理信息系统技术、地理空间数据及其应用的前沿动态，注意吸收教材使用过程的反馈意见，不断加以修改和补充（第9版的修订介绍详见原著前言）。此外，为了便于中国读者联系中国实际，第9版中文版增加了数则“译者注"，内容涉及中国的大地坐标系、中国常用的地图投影、中国的北斗导航系统（BDS）、国内外GIS相关数据下载网站及服务于智能汽车的高精地图信息等。
第9版翻译的分工如下：北京师大珠海分校胡嘉骢副教授翻译第4～6章，广州大学陈颖彪教授翻译各章应用部分，陈健飞教授翻译其余各章和统校全书，并提供译者注。译者感谢曾经分别参与本书第7版和第5版翻译工作的连莲硕士和张筱林硕士，还有更早原本的参与翻译者。囿于译者专业水平和投入时间，译文差错之处仍在所难免，诚挚欢迎本书读者不吝指正，以便重印时加以订正。
陈健飞
(E-ma1l：cjf@gzhu.edu.cn)
2018年8月31日识于圣迭戈
前言
关于地理信息系统（GIS）
地理信息系统（GIS）是用于存储、管理、分析和显示地理空间数据的计算机系统。自20世纪70年代以来，对于从事自然资源管理、土地利用规划、自然灾害、交通、卫生保健、公共服务、市场分析和城市规划等领域的专业人员，GIS已显示其重要性。对于各级政府的常规运作而言，GIS也已成为必不可少的工具。近年来，GIS与互联网、全球定位系统、无线技术和网络服务相结合，已在定位服务、网络地图编制、车内导航系统、协作网络地图编制和志愿地理信息等方面拓展了应用。因此，美国劳工部把地理空间技术列为高速增长的行业，毫不奇怪。基于GIS的地理空间技术以GIS为中心，用GIS来综合源自遥感、全球定位系统、制图和调查的数据，产生有用的地理信息。
实际上，我们在日常生活中多已使用了GIS技术。比如为了确定饭店的位置，我们可上网输入饭店名，便在地图中找到其位置。为了制作项目地图，我们访问Google Maps网站，找到参考底图，然后把我们自己的项目内容和符号叠加上去，便完成了项目地图的制作。为了寻找最短行驶路线，我们用车内导航系统来确定行车路径。此外，为了记录我们访问过的地方，我们使用添加了地理标签的照片。所有这些活动都用到了地理空间技术，尽管我们可能并未意识到。
作为GIS用户显然比GIS专业人员要容易些，而要成为GIS专业人员，则必须熟悉这项技术及驱动该技术的基本概念，否则很可能导致滥用或误解地理空间信息。本书旨在给大学生提供GIS概念和实践的坚实基础。
第9版修订内容
第9版共18章，涵盖概念、操作和分析。第1章～第4章解释GIS概念、矢量数据模型和栅格数据模型；第5章～第8章涵盖数据获取、编辑和管理；第9章、第10章包括数据显示和探查；第11章、第12章关于核心数据分析的概览；第13章～第15章重点阐述曲面制图和分析；第16章、第17章关于线状要素和移动；第18章介绍GIS模型和建模。本书内容设计旨在满足不同领域学生的需求，适用于第一门或第二门GIS课程的教学。
教师可按照本书的章节顺序，也可重新组织章节以满足各自课程的需要。例如，原6章的几何变换和第7章的拓扑编辑，需要ArcGIS软件的标准许可或高级许可，可能在第二门GIS课程才会涉及。此外，第16章的地理编码对于许多学生可能是已熟悉的主题，则可作为GIS的一种应用而提前进行介绍。
第9版主要在以下三个方面进行了修订：GIS的新发展，地理空间数据获取方面的变化，GIS重要概念的精准解释。GIS的新发展包括开源和免费的GIS，GIS与Web2.0和移动技术的结合，新的水平基准，动画地图，地理编码质量，用空间数据作回归分析;免费地理空间数据获取，诸如高分辨率卫星图像、激光雷达数据、基于激光雷达的数字高程模型和全球尺度的数据，现在可由美国地质调查局、国家航空航天管理局以及其他组织所维护的网站提供；至于基本概念，诸如大地基准面的转换、拓扑、空间数据库、空间合并和地图代数等与GIS操作和分析密切关联的概念，GIS初学者必须牢固掌握。第9版修订内容涉及全书各章。
第9版继续强调GIS学习过程的实践环节。每章应用部分含有面向解决问题的习作,利用随书提供的数据集和操作指南来完成。第2章、第11章、第12章和第13章共新增了4个习作任务，使得全书习作任务达到87个，每章分别有2～7个习作任务。完成这些习作的指南对应于ArcGIS 10.5软件。本版的所有习作都使用ArcGIS及其扩展模块Spatial Analyst、3D Analyst、Geostatistical Analyst、Network Analyst和ArcScan。此外，每章应用部分的末尾分别有一项挑战性任务。
第9版保留了与习作任务相关的提问和复习题，这些已被此前版本的读者证明是很有用的。最后，本版更新了参考文献和网址。
第9版的网址为：www.mhhe.com/changgis9e，含有以口令保护的教师手册。请联系McGrawHill销售代表以获取用户名和口令。
数据来源说明：
本书的一些习作任务使用由下列网址下载的数据集：
Montana GIS data clearinghouse
http://nris.mt.gov/gis/
Northern California Earthquake
Data
http://quake.geo.berkeley.edu/
University of Idaho Library
http://inside.uidaho.edu
Washington State Department of
Transportation GIS Data
http://www.wsdot.wa.gov/mapsdata/geodatacatalog/default.htm
Wyoming Geospatial Hub
http://geospatialhub.org/
致谢
（略）
Kang-tsung Chang
目录
第九版译者序
前言
第1章 绪论
1.1 地理信息系统（GIS）
1.2 GIS的要素
1.3 GIS的应用
1.4 GIS、Web2.0和移动技术的集成
1.5 本书的结构
1.6概念与实践
第2章 坐标系统
2.1 地理坐标系统
2.2 地图投影
2.3常用地图投影
2.4 投影坐标系统
2.5 在GIS中运用坐标系统
第3章 矢量数据模型
3.1简单要素的表示
3.2拓扑
3.3地理关系数据模型
3.4基于对象数据模型
3.5复合要素的表示
第4章 栅格数据模型
4.1栅格数据模型要素
4.2 卫星图像
4.3数字高程模型
4.4 其他类型栅格数据
4.5栅格数据结构
4.6栅格数据压缩
4.7数据转换与综合
第5章 GIS数据获取
5.1 现有的GIS数据
5.2元数据
5.3现有数据的转换
5.4创建新数据
第6章 几何变换
6.1 几何变换
6.2 均方根（RMS）误差
6.3数字化地图上的均方根误差
6.4像元值重新采样
第7章 空间数据准确度和质量
7.1 定位错误
7.2空间数据准确度标准
7.3 拓扑错误
7.4 拓扑编辑
7.5 非拓扑编辑
7.6其他编辑操作
第8章 属性数据管理
8.1 GIS中的属性数据
8.2关系数据库模型
8.3合并、关联和关系类
8.4 空间合并
8.5属性数据输入
8.6字段与属性数据的处理
第9章 数据显示与地图编制
9.1 地图的符号表示
9.2 地图的种类
9.3 地图的注记
9.4 地图设计
9.5 动画地图
9.6 地图的生产
第10章 数据探查
10.1数据探查概述
10.2基于地图的数据操作
10.3属性数据查询
10.4空间数据查询
10.5栅格数据查询
第11章 矢量数据分析
11.1建立缓冲区
11.2地图叠置
11.3距离量测
11.4模式分析
11.5要素操作
第12章 栅格数据分析
12.1数据分析环境
12.2局域运算
12.3邻域运算
12.4分区运算
12.5自然距离量测运算
12.6其他的栅格数据运算
12.7地图代数运算
12.8基于矢量与基于栅格的数据分析的比较
第13章 地形制图与分析
13.1用于地形制图与分析的数据
13.2地形制图
13.3坡度和坡向
13.4表面曲率
13.5栅格与TIN对比
第14章 视域和流域
14.1视域分析
14.2视域分析中的参数
14.3视域分析的应用
14.4流域分析
14.5影响流域分析的因素
14.6流域分析的应用
第15章 空间插值
15.1空间插值的元素
15.2整体拟合法
15.3局部拟合法
15.4克里金法（Kriging）
15.5空间插值方法的比较
第16章 地理编码和动态分段
16.1地理编码
16.2地理编码的变异形式
16.3地理编码的应用
16.4动态分段
16.5动态分段的应用
第17章 最小耗费路径分析和网络分析
17.1最小耗费路径分析
17.2最小耗费路径分析的应用
17.3网络
17.4网络拼接
17.5网络分析
第18章 GIS模型与建模
18.1 GIS建模的基本元素
18.2二值模型
18.3指数模型
18.4回归模型
18.5过程模型
附录 常用换算关系
UTM（通用横轴麦卡托）分带