本书是爱课程网中国大学MOOC“地理信息系统概论”的配套教材。本书突出科学性、趣味性、特色性与时代感，旨在拓宽学生的科学视野、培养学生的地理空间思维、提升其分析问题与解决问题能力。

本书首先介绍地理信息系统基本概念、地理空间参考系统、空间数据结构特征及空间数据质量、空间数据库、空间数据数字化表达与可视化、移动互联网GIS等内容，然后介绍网络分析、地形分析、相关分析、门槛分析等方法，最后简述地理信息工程的实践方法。

本书可以作为高等学校通识课程教材及地理科学类专业本科教材，也可以作为研究人员的参考书。

前辅文
第一章 地理信息系统概述
  第一节 地理信息系统（GIS）的概念
   一、信息与地理信息
   二、地理信息系统的定义
   三、地理信息系统的基本特征
   四、GIS的发展进程
  第二节 GIS的组成和类型
   一、硬件系统
   二、软件系统
   三、数据
   四、人员
   五、基础设施
   六、GIS的类型
  第三节 GIS与其他信息系统的联系与区别
   一、信息系统的定义
   二、GIS与管理信息系统的联系与区别
   三、GIS与CAD软件的联系与区别
   四、GIS与计算机辅助地图制图系统的联系与区别
   五、GIS与遥感图像处理系统的联系与区别
  第四节 GIS的基本功能
   一、数据采集功能
   二、数据处理与变换功能
   三、数据存储与管理功能
   四、空间查询与空间分析功能
   五、可视化功能
  第五节 GIS的应用与发展前景
   一、土地管理的应用
   二、城乡规划的应用
   三、交通管理的应用
   四、环境管理的应用
   五、人文科学及公众服务的应用
   六、GIS的未来发展前景
  习题
第二章 地理空间参考系统
  第一节 地球空间参考系统
   一、地球椭球体
   二、平面坐标系统
   三、高程系统
   四、地理格网
  第二节 地图投影
   一、地图投影概述
   二、地图投影的分类
   三、我国常用的地图投影方式
  第三节 空间坐标转换
   一、大地坐标系统的转换
   二、地方坐标系与中国国家坐标系的转换
  习题
第三章 地理空间数据结构与特征
  第一节 地理空间数据的基本结构
   一、地理空间数据定义与特征
   二、地理空间数据的分类
   三、地理空间数据结构和组织
  第二节 矢量数据的结构特征
   一、矢量数据的概念
   二、矢量数据的编码
   三、矢量数据的压缩
   四、矢量数据变换
  第三节 栅格数据的结构特征
   一、栅格数据的概念
   二、栅格数据的存储
   三、栅格数据的压缩编码
   四、栅格数据的运算
  第四节 矢量和栅格数据的格式转换
   一、矢量数据到栅格数据的格式转换
   二、栅格数据到矢量数据的格式转换
  习题
第四章 地理空间数据质量与不确定性
  第一节 数据的质量问题
   一、地理空间数据质量问题
   二、数据质量的相关概念
   三、数据质量的评价标准
  第二节 数据的误差来源
   一、数据源误差
   二、数据处理误差
   三、应用分析误差
  第三节 数据的质量评价
   一、地理空间数据质量评价指标
   二、地理空间数据质量评价方法
  第四节 数据的检查与规整
   一、地理空间数据的检查
   二、地理空间数据的编辑
   三、地理空间数据的规整
  习题
第五章 空间数据库技术
  第一节 数据库基本知识
   一、数据库概念
   二、数据库的主要特征
   三、数据的组织方式
   四、数据间的逻辑关系
   五、数据模型
  第二节 关系数据库模型
   一、关系数据库的基本概念
   二、关系代数
   三、数据查询
  第三节 空间数据库管理系统
   一、空间数据库概述
   二、空间数据库管理模式
   三、面向对象数据库
  第四节 空间数据库设计原理与方法
   一、空间数据库设计流程
   二、需求分析
   三、概念结构设计
   四、逻辑结构设计
   五、物理结构设计
   六、空间数据库实施
  第五节 空间数据库的发展趋势
   一、分布式空间数据库技术
   二、空间数据仓库技术
   三、数据挖掘
  习题
第六章 地理空间数据数字化与可视化
  第一节 数字化技术
   一、地理空间数据采集方法
   二、手扶跟踪地图数字化技术
   三、扫描矢量化技术
  第二节 符号化技术
   一、符号化技术概述
   二、地图符号的分类
   三、地图符号的视觉变量
   四、地理信息系统符号库
  第三节 可视化技术
   一、图文一体化技术
   二、自动标注技术
   三、模板技术
  第四节 可视化表示与应用发展
   一、可视化概述
   二、可视化表示方法
   三、可视化应用发展
  习题
第七章 移动互联网地理信息技术
  第一节 互联网GIS概述
   一、互联网GIS的概念
   二、互联网GIS的基本特征
   三、互联网GIS的建设要求
  第二节 WebGIS体系结构与关键技术
   一、WebGIS的体系结构
   二、WebGIS的实现技术
   三、地理置标语言
   四、分布式超地图
  第三节 移动GIS的构建
   一、移动GIS的概念
   二、移动GIS的组成
   三、移动GIS的关键技术
   四、移动GIS的应用
  第四节 云环境下的GIS
   一、云计算的概念
   二、云计算与GIS的结合
   三、云GIS的应用
  习题
第八章 空间分析（上）
  第一节 空间分析概述
   一、空间分析的概念
   二、空间分析的主要方法
   三、空间分析的应用案例
  第二节 空间信息查询与量算
   一、空间信息查询与量算概述
   二、空间信息查询的方法
   三、空间信息量算的方法
  第三节 叠置分析
   一、叠置分析的概念
   二、叠置分析的分类
   三、叠置分析的实现
   四、叠置分析的应用
  第四节 缓冲区分析
   一、缓冲区分析的概念
   二、栅格数据缓冲区的建立
   三、矢量数据缓冲区的建立
  第五节 网络分析
   一、网络分析的概念
   二、路径分析
   三、中心选址分析
  习题
第九章 空间分析（下）
  第一节 数字高程模型
   一、数字高程模型的基本概念
   二、高程矩阵的生成方法
   三、不规则三角网的建立
  第二节 地形分析
   一、地形分析概述
   二、地形制图
   三、地形指标计算
   四、流域分析
  第三节 空间相关性分析
   一、空间相关性分析的基本概念
   二、空间相关性分析的方法
   三、空间相关性分析的应用
  第四节 门槛分析
   一、门槛分析的基本概念
   二、门槛分析方法与技术流程
   三、门槛分析的应用
  习题
第十章 地理信息工程
  第一节 地理信息工程概述
   一、地理信息工程的概念
   二、地理信息工程的基本特征
   三、地理信息工程的设计原则
   四、地理信息工程的生命周期
  第二节 地理信息工程的方法步骤
   一、需求调查与可行性分析
   二、系统设计
   三、系统实施
   四、系统维护和评价
  第三节 地理信息工程的技术支撑
   一、组件化与零码组装技术
   二、面向服务的体系结构技术
   三、开源GIS技术
   四、地理信息工程的发展趋势
  第四节 地理信息工程的应用案例
   一、数字城市地理空间框架
   二、城乡规划业务全生命周期管理平台
   三、城市信息资源管理与智能规划系统
   四、面向城乡统筹规划的辅助决策服务平台
  习题
主要参考文献

本书依托南京师范大学“地理信息系统原理”国家级一流课程及“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《地理信息系统教程》（第二版），围绕GIS概论、地理空间数学基础、空间数据模型、空间数据结构、空间数据组织与管理、空间数据采集与处理、GIS基本空间分析、DEM与数字地形分析、GIS空间统计分析、地理信息可视化、网络GIS与地理信息服务等内容，设计了100个以问题为导向的实验，开发了相应的实验教学软件。

本书可作为“地理信息系统原理”实验课程的配套教材，也可供相关专业技术人员与研究人员参考。

前辅文
第1章 概论
  1.1 概述
  1.2 GIS基本概念
   问题1 GIIUC系统与一般的信息系统有何区别?
  1.3 GIS组成
   问题2 GIIUC系统的组成是什么？
  1.4 GIS功能
   问题3 GIIUC系统有哪些功能？
  1.5 认识GIIUC系统
   问题4 请熟悉“学在校园”模块和了解它的各项功能。
   问题5 请熟悉“吃在校园”模块和了解它的各项功能。
   问题6 请熟悉“住在校园”模块和了解它的各项功能。
   问题7 请熟悉“用在校园”模块和了解它的各项功能。
第2章 地理空间数学基础
  2.1 概述
  2.2 地理空间概述
   问题8 GIIUC系统中电子地图采用哪种坐标系统？
  2.3 空间数据投影
   问题9 GIIUC系统中影像数据坐标系采用哪种投影方式？
   问题10 请计算UTM下校园影像数据位于第几个投影带。
  2.4 空间坐标转换
   问题11 如何将宿舍楼的地理坐标转换为UTM Zone 50，Northern Hemisphere（WGS 1984）的地图坐标？
  2.5 空间尺度
   问题12 在地图上获得所在位置到食堂的行走路线及距离。
   问题13 GIIUC系统有几种分辨率的影像？能观察到哪种尺度的地物？
   问题14 请思考在1∶1 000，1∶2万，1∶10万的比例尺下绘制运动场有哪些问题。
  2.6 地理格网
   问题15 请说出校园空间数据的ID编码原则。
第3章 空间数据模型
  3.1 概述
  3.2 地理空间与空间抽象
   问题16 GIIUC系统中的校园地理空间存在哪些空间实体？
   问题17 请尝试设计GIIUC系统中道路类实体的空间数据模型。
  3.3 空间数据的概念模型
   问题18 请描述GIIUC系统中空间实体的主要特征。
   问题19 请尝试使用几种具体的场数据模型描述校园小山坡区域。
   问题20 请在一张白纸上绘制一个区域的道路交通网络图。
   问题21 请尝试利用时空模型知识定量描述自己一天的活动轨迹。
  3.4 空间数据的逻辑模型
   问题22 从校园基础设施管理的角度，尝试对数据进行逻辑和物理模型的设计与建模。
  3.5 空间数据与空间关系
   问题23 GIIUC系统中有哪几类空间数据？
   问题24 请指出GIIUC系统空间实体的几何图形的表示方法。
   问题25 请说出GIIUC系统影像的像元大小、空间分辨率和比例尺。
   问题26 请整理出GIIUC系统校园某一区域空间数据的拓扑关系表。
   问题27 结合问题26 中的拓扑关系表，判断各实体地物之间的空间关系。
第4章 空间数据结构
  4.1 概述
  4.2 矢量数据结构
   问题28 请尝试用实体数据的结构描述校园地理实体。
   问题29 请尝试用索引式的组织结构描述校园地理实体。
   问题30 请尝试用双重独立编码的组织结构描述校园地理实体。
   问题31 请尝试用链状双重独立编码的组织结构描述校园地理实体。
   问题32 请尝试用网络数据结构描述校园道路数据。
  4.3 栅格数据结构
   问题33 校园影像数据由多少行和列组成？
   问题34 请在白纸上以完全栅格数据结构的方式列出校园影像数据的结构。
   问题35 GIIUC系统矢量和影像地图的切片原理及数据组织管理方式是怎样的？
  4.4 矢量数据与栅格数据的融合与转换
   问题36 请将校园宿舍数据转换为分辨率是10m、50m、100m的栅格数据，并说明它们的异同。
  4.5 多维数据结构
   问题37 如何通过GIIUC系统分析你的宿舍在某个时间段的采光率？
第5章 空间数据组织与管理
  5.1 概述
  5.2 空间数据库概述
   问题38 请说出校园各个要素图层的属性表数据结构及数据内容。
   问题39 请说出GIIUC系统空间数据是如何组织和存储的。
  5.3 空间数据库设计
   问题40 请从空间结构、实体属性、属性关系、完整性约束等方面
  说明校园空间数据库的设计结构。
   问题41 请说出GIIUC系统空间数据库的设计步骤。
  5.4 空间数据特征与组织
   问题42 请从空间特征、非结构化特征、空间关系特征等角度，对校园空间数据进行概念性描述。
   问题43 GIIUC系统中有哪些矢量图层，哪些栅格图层？
   问题44 GIIUC系统中的影像数据是如何分块组织的？
   问题45 GIIUC系统是如何组织道路数据的，这种组织的实现途径是什么？
   问题46 请说出GIIUC系统电子地图中的比例尺与传统地形图比例尺的各自含义和意义。
   问题47 查看GIIUC系统中各矢量图层的属性信息，了解其数据组织方式。
  5.5 空间数据管理
   问题48 GIIUC系统中的关系数据库管理是如何实现的？
   问题49 GIIUC系统中的面向对象关系数据库管理是如何实现的？
   问题50 GIIUC系统中的栅格数据是如何管理的？
   问题51 请说出GIIUC系统是如何与数据库交互实现对空间数据的查询、显示、分析、处理的。
  5.6 空间数据检索
   问题52 GIIUC系统的空间索引如何看到，采用的是哪种空间索引方法？
   问题53 请利用SQL查询食堂及其周边100m范围内的校园建筑设施。
第6章 空间数据采集与处理
  6.1 概述
  6.2 数据源分类
   问题54 GIIUC系统中有哪些类型的空间数据，其获取途径有哪些？
  6.3 数据采集
   问题55 请运用GIIUC系统数字化学校的教学楼、食堂、道路数据。
   问题56 请说出校园路灯、行道树等数据的采集方法。
   问题57 GIIUC系统的校园数据的属性信息是如何获取的？
   问题58 请问将excel表格中的信息录入校园空间数据库中，该如何操作？
   问题59 请说出GIIUC系统图形数据与属性数据关联的方法。
   问题60 请分析校园打卡数据中哪个字段包含了空间位置信息。
  6.4 数据编辑与拓扑关系
   问题61 请依据你所学的知识，说出校园数据的图形信息该如何检查。
   问题62 请归纳校园空间数据的属性信息检查方法。
   问题63 请说出GIIUC系统的道路数据应该如何检查。
   问题64 通过拓扑构网的方法，构建校园道路网络，并检查其正确性。
  6.5 数学基础变换
   问题65 如果校园卫星影像有变形或者导入GIS软件后坐标不正确，那么该如何处理？
   问题66 如何将GIIUC系统的校园数据转换为统一的坐标系统？
  6.6 数据重构
   问题67 请问如何进行矢量和栅格数据的相互转换，若采集数据时获取的数据格式多样，则应该如何实现数据格式的统一。
  6.7 图形拼接
   问题68 请思考如何整合多个采集小组的校园数字化成果。
第7章 GIS基本空间分析
  7.1 概述
  7.2 空间分析概述
   问题69 在GIIUC系统中，哪些功能是空间分析功能？
  7.3 基本度量方法
   问题70 在GIIUC系统中查看道路的长度、湖泊水系的面积。
   问题71 运用量算工具找到离图书馆直线距离最近的食堂。
  7.4 叠置分析
   问题72 请在GIIUC系统中实现步道路线规划，并指出使用了哪种叠置分析功能。
   问题73 请在GIIUC系统中规划校园班车路线，并指出使用了哪种叠置分析功能。
  7.5 缓冲区分析
   问题74 请在GIIUC系统中实现实验站选址规划。
  7.6 窗口分析
   问题75 GIIUC系统是如何利用校园DEM获得校园地形起伏度的？
   问题76 GIIUC系统中校园地形中的坡度是如何计算的？
  7.7 网络分析
   问题77 请基于GIIUC系统，为你今天的行程规划最佳路径。
   问题78 请思考GIIUC系统步道的规划过程，是如何获得登山入口到山顶凉亭的最佳路径的。
第8章 DEM与数字地形分析
  8.1 概述
  8.2 基本概念
   问题79 请思考GIIUC系统校园DEM数据的每个栅格值代表什么含义。
   问题80 请基于GIIUC系统中校园DEM数据分析，阐述学校的地形特征。
  8.3 DEM建立
   问题81 请基于外业采集得到的校园高程点，思考该如何构建其DEM数据。
   问题82 请思考GIIUC系统的等高线图是如何制作的，并解读这幅等高线图。
  8.4 数字地形分析
   问题83 思考GIIUC系统是如何基于DEM数据提取坡度数据的。
   问题84 通过GIIUC系统设计出适宜骑行区域、较不适宜骑行区域与骑行费力区域。
   问题85 GIIUC系统的登山步道规划过程涉及了哪些地形指标的应用？
第9章 GIS空间统计分析
  9.1 概述
  9.2 基本统计量
   问题86 利用GIIUC系统统计哪个食堂的档口数最多，各食堂各类菜系占比情况。
  9.3 空间数据常规统计与分析
   问题87 利用GIIUC系统调查并统计空闲率达到40% 的教学楼。
   问题88 根据GIIUC系统中的校园卡消费记录，制作校园各分区餐厅打卡数量统计图。
   问题89 请结合教学楼上课人数判断周一早上哪个食堂的就餐率可能更高。
  9.4 空间数据插值
   问题90 请利用GIS的方法设计并获得该区域的土壤湿度图。
  9.5 空间统计分析与空间关系建模
   问题91 从GIIUC系统中找出学校教学楼、宿舍、食堂的方向分布特征。
第10章 地理信息可视化
  10.1 概述
  10.2 可视化的一般原则
   问题92 观察GIIUC系统的地图，试从颜色、大小、形状等方面谈谈你对点符号设计的建议。
   问题93 观察GIIUC系统的地图，请说明颜色对地图制图的影响。
   问题94 观察GIIUC系统的地图，请阐述地图对哪些设施采取了文字注记的方式。
   问题95 观察GIIUC系统地图中道路注记的制作方法，说出几条对道路注记的制作原则。
  10.3 可视化表现形式
   问题96 请问在GIIUC系统的新生报到指引地图中突出显示了哪些专题要素，又采用了哪些专题地图表现方式？
   问题97 GIIUC系统明暗等高线地图是如何制作的？采用了哪种表示方法？
   问题98 请思考GIIUC系统三维数字校园地形图添加了哪些地物。它们是如何制作的？
第11章 网络GIS与地理信息服务
  11.1 概述
  11.2 网络地理信息系统
   问题99 请查阅资料，阐述SuperMap GIS基础平台软件架构及其特点。
  11.3 地理信息的网络服务
   问题100 面向不同的校园应用需求，GIIUC系统还可以具备哪些能力和拓展性功能？
参考文献