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第1章 绪论1

1.1 空间对象的属性、表达及空间关系1

1.1.1 空间对象及其属性1

1.1.2 空间对象的表达2

1.1.3 空间对象间的关系2

1.2 GIS的数据模型3

1.2.1 GIS的概念数据模型4

1.2.2 GIS的物理存储模型7

1.3 GIS的组成及其功能10

1.4 GIS空间分析的思路和框架11

1.4.1 GIS空间分析的总体思路11

1.4.2 空间分析的框架11

1.4.3 空间分析的意义12

1.5 教程安排13

思考题14

参考文献14

第2章 矢量数据分析15

2.1 拓扑的概念及矢量数据的拓扑关系15

2.1.1 拓扑的概念15

2.1.2 拓扑关系及其表达16

2.2 矢量数据的类型及其拓扑表达20

2.2.1 简单矢量数据结构20

2.2.2 含拓扑关系的矢量数据结构21

2.2.3 拓扑关系的判断25

2.3 空间叠加分析原理及其应用26

2.3.1 空间叠加分析的概念26

2.3.2 基于矢量数据的叠加分析27

2.3.3 地图的叠加方法29

2.3.4 其他地图操作31

2.3.5 空间叠加分析的应用33

2.4 缓冲区分析原理33

2.4.1 缓冲区的概念33

2.4.2 缓冲区分析算法35

2.4.3 缓冲区分析的应用37

思考题38

参考文献38

第3章 栅格数据分析39

3.1 栅格的基本概念39

3.1.1 栅格数据39

3.1.2 栅格数据的空间坐标40

3.1.3 离散数据与连续数据41

3.1.4 栅格精度42

3.2 地图代数43

3.2.1 基本概念43

3.2.2 局部运算46

3.2.3 邻域运算48

3.2.4 区域运算49

3.2.5 全局运算51

3.3 综合模型52

3.3.1 距离模型52

3.3.2 密度模型55

3.3.3 水系模型57

3.3.4 空间评价模型61

3.3.5 扩散模型62

思考题62

参考文献62

第4章 数字高程模型分析64

4.1 数字高程模型的概念及表示方法64

4.1.1 数字地面模型和数字高程模型的概念64

4.1.2 DEM的主要表示模型64

4.2 DEM的产生方法67

4.2.1 DEM的数据采集67

4.2.2 数字摄影测量获取DEM67

4.3 DEM的建立69

4.3.1 等高线的建立69

4.3.2 格网DEM的建立70

4.3.3 TIN的建立72

4.4 基于DEM的地形分析77

4.4.1 坡度分析77

4.4.2 坡向分析79

4.4.3 表面积与土方计算80

4.4.4 剖面分析81

4.4.5 地形特征点的提取84

4.4.6 可视性分析85

思考题87

参考文献87

第5章 地理网络表达与分析89

5.1 图论概述89

5.1.1 图的基本概念89

5.1.2 欧拉图与哈密尔顿图90

5.1.3 图的存储结构91

5.2 地理网络表达93

5.2.1 地理网络要素93

5.2.2 线性参考系统94

5.2.3 动态分段与路径系统95

5.3 最优路径分析算法97

5.3.1 最短路径算法概述98

5.3.2 Dijkstra算法101

5.3.3 旅行商问题103

5.3.4 中国邮路问题105

5.4 网络分析模型与方法106

5.4.1 资源配置问题106

5.4.2 选址问题108

5.4.3 可达性评价115

思考题120

参考文献120

第6章 地统计122

6.1 空间随机场122

6.1.1 随机变量122

6.1.2 随机函数122

6.1.3 随机过程、随机场与区域化变量123

6.2 协方差函数与变差函数124

6.2.1 基本概念124

6.2.2 协方差函数125

6.2.3 变差函数的定义126

6.2.4 平稳假设与二阶平稳假设128

6.2.5 协方差函数与变差函数之间的关系129

6.2.6 实验变差函数的计算130

6.2.7 实验变差函数的拟合及套合133

6.3 结构分析的理论与应用137

6.3.1 空间结构分析的思路137

6.3.2 研究实例137

6.4 估计方差142

6.4.1 估计方差的定义142

6.4.2 估计方差的应用143

6.5 克立格方法原理144

6.5.1 简单克立格原理145

6.5.2 普通克立格原理146

6.6 克立格方法应用实例148

6.7 克立格插值方法的发展149

思考题150

参考文献151

第7章 空间数据不确定性分析152

7.1 空间数据不确定性研究的内容152

7.1.1 空间数据不确定性的含义152

7.1.2 空间数据不确定性的来源153

7.1.3 空间数据不确定性的研究意义155

7.2 与空间数据不确定性研究相关的理论和方法155

7.2.1 概率论156

7.2.2 空间统计理论156

7.2.3 证据数学理论156

7.2.4 模糊数学156

7.2.5 粗糙集理论157

7.2.6 现代控制论157

7.3 空间数据不确定性模型158

7.3.1 空间位置的不确定性模型158

7.3.2 属性数据的不确定性模型161

7.3.3 空间位置和属性不确定性的耦合166

7.4 空间数据不确定性的传递167

7.4.1 线性函数的误差传递167

7.4.2 GIS数据不确定性的传递168

7.4.3 遥感数据不确定性的传递172

思考题176

参考文献176

第8章 空间数据挖掘178

8.1 数据挖掘概述178

8.1.1 数据挖掘和知识发现的概念178

8.1.2 数据挖掘的主要任务179

8.1.3 数据挖掘的主要方法179

8.2 空间数据挖掘的研究内容和框架181

8.2.1 空间数据挖掘的特殊性181

8.2.2 空间数据挖掘的任务和方法182

8.3 空间聚类方法183

8.3.1 谱系聚类183

8.3.2 分割聚类190

8.4 空间关联规则的挖掘198

8.4.1 与关联规则相关的几个概念198

8.4.2 Apriori算法介绍200

8.4.3 空间关联规则202

8.4.4 空间关联规则研究实例203

8.5 空间决策树205

8.5.1 决策树的概念205

8.5.2 CLS决策树算法205

8.5.3 ID3算法207

8.5.4 决策树方法在地学研究中应用212

8.6 空间数据挖掘研究中存在的问题和发展方向214

思考题215

参考文献215

第9章 元胞自动机及其地理应用217

9.1 元胞自动机的产生与发展217

9.1.1 元胞自动机的起源217

9.1.2 生命游戏模型217

9.1.3 初等元胞自动机219

9.2 元胞自动机的有关概念220

9.2.1 元胞自动机的定义220

9.2.2 复杂系统的几个概念222

9.2.3 元胞自动机的特点223

9.2.4 改进的元胞自动机模型223

9.3 元胞自动机模型在地理学中的应用224

9.3.1 元胞自动机在地理学研究中的应用概况225

9.3.2 元胞自动机的地理建模实例226

思考题232

参考文献232