ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程

前言

第1章 导论

1.1 地理信息系统

1.1.1 基本概念

1.1.2 GIS系统构成

1.1.3 GIS功能与应用

1.1.4 GIS技术与发展

1.2 GIS空间分析

1.2.1 空间分析

1.2.2 基于GIS的空间分析

1.2.3 常用GIS平台空间分析功能比较

1.3 ArcGIS 10概述

1.3.1 ArcGIS 10体系结构

1.3.2 ArcGIS 10软件特色

1.3.3 ArcGIS 10空间分析

第2章 ArcGIS应用基础

2.1 ArcMap基础

2.1.1 ArcMap的窗口组成

2.1.2 新地图文档创建

2.1.3 数据层的加载

2.1.4 数据层的基本操作

2.1.5 数据层的保存

2.1.6 数据框的添加

2.1.7 要素的选择与转出

2.1.8 利用属性制作统计图表

2.2 ArcCatalog应用基础

2.2.1 ArcCatalog基础操作

2.2.2 目录内容浏览

2.2.3 数据搜索

2.2.4 地图与图层操作

2.2.5 地理数据输出

2.3 Geoprocessing地理处理框架

2.3.1 地理处理框架的基本介绍

2.3.2 ArcToolbox应用基础

2.3.3 ArcToolbox内容简介

第3章 空间数据的采集与组织

3.1 Shapefile文件创建

3.1.1 创建Shapefile和dBASE表

3.1.2 添加和删除属性项

3.2 地理数据库创建

3.2.1 地理数据库概述

3.2.2 地理数据库建立的一般过程

3.2.3 创建一个新的地理数据库

3.2.4 建立数据库中的基本组成项

3.2.5 向地理数据库加载数据

3.2.6 进一步定义数据库

3.3 数据编辑

3.3.1 图形编辑

3.3.2 属性编辑

3.4 实例与练习

3.4.1 某地区地块的拓扑关系建立

3.4.2 某市区几何网络的建立

第4章 空间数据的转换与处理

4.1 投影变换

4.1.1 定义投影

4.1.2 投影变换

4.1.3 数据变换

4.2 数据格式转换

4.2.1 数据结构转换

4.2.2 数据格式转换

4.3 数据处理

4.3.1 数据裁切

4.3.2 数据拼接

4.3.3 数据提取

4.4 练习:数据更新变换

4.4.1 背景

4.4.2 目的

4.4.3 要求

4.4.4 数据

4.4.5 操作步骤

第5章 空间数据的可视化表达

5.1 数据符号化

5.1.1 矢量数据符号化

5.1.2 栅格数据符号化

5.2 专题地图编制

5.2.1 布局设计

5.2.2 制图数据操作

5.2.3 地图标注

5.2.4 地图整饰

5.2.5 地图输出

5.3 实例与练习--上海市行政区划图制作

第6章 GIS空间分析导论

6.1 空间分析的数据模型

6.1.1 栅格数据模型

6.1.2 矢量数据模型

6.1.3 矢量-栅格数据模型的区别与联系

6.1.4 其他数据模型

6.2 GIS空间分析的基本原理与方法

6.2.1 栅格数据分析的模式

6.2.2 矢量数据分析方法

6.2.3 空间统计分析与内插

6.2.4 三维空间分析

6.3 ArcGIS 10空间分析模块和功能

第7章 矢量数据的空间分析

7.1 缓冲区分析

7.1.1 基本概念

7.1.2 缓冲区的建立

7.2 叠置分析

7.2.1 图层擦除(Erase)

7.2.2 标识叠加(Identity)

7.2.3 相交操作(Intersect)

7.2.4 交集取反(Symmetrical Difference)

7.2.5 图层联合(Union)

7.2.6 修正更新(Update)

7.3 网络分析

7.3.1 网络的组成

7.3.2 网络分析工具

7.3.3 传输网络分析(Network Analyst)

7.3.4 效应网络分析(utility network analysis)

7.4 追踪分析

7.4.1 追踪分析的相关概念

7.4.2 追踪分析的基本功能

7.5 实例与练习

7.5.1 市区择房分析

7.5.2 最短路径问题分析与应用

第8章 栅格数据的空间分析

8.1 设置分析环境

8.1.1 加载分析模块

8.1.2 设置工作路径

8.1.3 设置单元大小

8.1.4 设置分析区域

8.1.5 选择坐标系统

8.2 距离制图

8.2.1 距离制图基础

8.2.2 直线距离

8.2.3 区域分配

8.2.4 成本距离

8.2.5 最短路径

8.3 密度制图

8.4 栅格插值

8.4.1 反距离权重插值(IDW)

8.4.2 样条函数插值(Spline)

8.4.3 克里金插值(Kriging)

8.4.4 自然邻域法插值(Natural Neighborhood)

8.4.5 趋势面法插值(Trend)

8.4.6 数据重采样(Resample)

8.5 表面分析

8.5.1 等值线绘制

8.5.2 地形因子提取

8.5.3 山体阴影

8.6 统计分析

8.6.1 像元统计

8.6.2 邻域统计

8.6.3 分类区统计

8.7 重分类

8.7.1 新值替代

8.7.2 重新分类

8.7.3 空值设置

8.8 栅格计算

8.8.1 数学运算

8.8.2 函数运算

8.8.3 栅格计算器

8.9 多元分析

8.9.1 ISO聚类

8.9.2 最大似然分类

8.9.3 主成分分析

8.9.4 树状图

8.10 实例与练习

8.10.1 学校选址

8.10.2 寻找最佳路径

8.10.3 熊猫分布密度制图

8.10.4 GDP区域分布图的生成与对比

8.10.5 山顶点的提取

第9章 三维分析

9.1 创建表面

9.1.1 栅格表面的创建

9.1.2 TIN表面的创建

9.1.3 地形数据集(Terrain)创建与管理

9.2 表面分析

9.2.1 计算表面积与体积

9.2.2 坡度与坡向的计算

9.2.3 可视性分析

9.2.4 提取断面

9.2.5 表面阴影

9.3 三维要素分析

9.3.1 3D集合运算

9.3.2 可视性分析

9.4 ArcScene三维可视化

9.4.1 要素的立体显示

9.4.2 设置场景属性

9.4.3 飞行动画

9.5 数据转换

9.5.1 二维要素三维化

9.5.2 表面数据的矢量转换

9.6 实例与练习

9.6.1 地形指标提取

9.6.2 地形特征信息提取

9.6.3 表面创建及景观图制作

9.6.4 污染物在蓄水层中的可视化

9.6.5 模拟场景飞行

9.6.6 爆炸影响分析

第10章 地统计分析

10.1 地统计基础

10.1.1 基本原理

10.1.2 克里金插值

10.1.3 ArcGIS地统计分析

10.2 探索数据

10.2.1 数据分析工具

10.2.2 检验数据分布

10.2.3 寻找数据离群值

10.2.4 全局趋势分析

10.2.5 空间自相关及方向变异

10.2.6 多数据集协变分析

10.3 空间确定性插值

10.3.1 反距离加权插值

10.3.2 全局多项式插值

10.3.3 局部多项式插值

10.3.4 径向基函数插值

10.4 地统计插值

10.4.1 克里金插值基础

10.4.2 普通克里金插值

10.4.3 简单克里金插值

10.4.4 泛克里金插值

10.4.5 指示克里金插值

10.4.6 概率克里金插值

10.4.7 析取克里金插值

10.4.8 协同克里金插值

10.4.9 合理使用地统计分析工具

10.5 含障碍插值

10.5.1 含障碍的核插值(Kernel Smoothing)

10.5.2 含障碍的扩散插值(Diffusion Kernel)

10.6 练习:克里金方法内插生成高程曲面

第11章 水文分析

11.1 无洼地DEM生成

11.1.1 水流方向提取

11.1.2 洼地计算

11.1.3 洼地填充

11.2 汇流累积量

11.3 水流长度

11.4 河网的提取

11.4.1 河网的生成

11.4.2 Stream link的生成

11.4.3 河网分级的生成

11.5 流域的分割

11.5.1 流域盆地的确定

11.5.2 汇水区出水口的确定

11.5.3 集水流域的生成

11.6 Arc Hydro水文数据模型

11.6.1 Arc Hydro数据模型

11.6.2 Arc Hydro工具集

11.6.3 Arc Hydro的优点

11.7 实例与练习

11.7.1 利用水文分析方法提取山脊、山谷线

11.7.2 地形鞍部的提取

11.7.3 沟谷网络的提取及沟壑密度的计算

第12章 空间分析建模

12.1 空间分析模型与建模

12.1.1 空间分析模型及其分类

12.1.2 空间分析建模

12.2 图解建模

12.2.1 基本概念及类型

12.2.2 图解模型的形成过程

12.2.3 实例分析

12.3 脚本文件

12.3.1 简介

12.3.2 Python脚本编写基础

12.3.3 利用Python创建脚本文件

12.3.4 Python脚本应用实例

12.4 图解与脚本混合建模

12.4.1 简介

12.4.2 模型的形成过程

12.4.3 图解与脚本混合建模

12.5 实例与练习

12.5.1 明暗等高线制作

12.5.2 提取坡向变率(SOA)

第13章 综合分析练习

13.1 数据编辑与更新

13.2 寻找最短路径

13.3 土壤稳定性评估

13.4 找出某种珍贵药材的生长区域

13.5 城市建筑日照分析

主要参考文献

《地理信息系统理论与应用丛书：ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程（第二版）》是作者在总结多年教学与科研工作经验，并分析总结了上一版教材的应用情况及ArcGIS10软件新特点的基础上编写完成。书中主要介绍ArcGIS的应用基础、ArcGIS空间分析工具，以及地学分析实例。内容包括ArcGIS简介、ArcGIS应用基础、空间数据的采集与组织、空间数据的转换与处理、空间数据的可视化表达、GIS空间分析导论、矢量数据的空间分析、栅格数据的空间分析、三维分析、地统计分析、水文分析、空间分析建模，以及综合分析练习。此外，本书还配备具有典型性意义的实例分析及大量的随书练习资料，并在光盘中辅以相应数据，以便于参考练习。
　　《地理信息系统理论与应用丛书：ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程（第二版）》强调科学性、系统性、实用性与易读性的结合，可作为高等院校地理信息系统、地理学、测绘学等相关专业学生的教材，也可作为科学研究、工程设计、规划管理等部门的科技人员的参考书。