GIS fundamentals, 2nd ed.

GIS fundamentals, 2nd ed. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Eider Press
作者:Paul V. Bolstad
出品人:
页数:543 pages
译者:
出版时间:2005
价格:$42
装帧:paperback
isbn号码:9780971764712
丛书系列:
图书标签:
  • GIS
  • 经典
  • EN
  • GIS
  • 地理信息系统
  • 地图学
  • 空间分析
  • 遥感
  • 地理技术
  • 第二版
  • 教材
  • 科学
  • 计算机科学
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具体描述

http://www.paulbolstad.net/gisbook.html

Geographic Information Systems (GIS) are computer-based tools for the entry, maintenance, and analysis of spatially-referenced data. GIS are critical to the effective management of constructed and natural resources, and they have been applied in science, business, education, and government to improve our lives.

This book provides a thorough introduction to the theory and application of GIS. The book is written for use as a textbook in an introductory course at the university level. It seeks to balance theoretical and applied material, so that students may apply knowledge of GIS in the solution of real-world problems. Topics include an introduction to GIS, spatial data models, map projections and coordinate systems, data entry, aerial photographs and satellite images, GPS, digital data, relational and other databases, vector and raster spatial analyses, terrain modeling, interpolation, cartographic modeling, metadata, standards, accuracy assessments, and a description of future trends.

深入探索地理信息系统 (GIS) 的核心原理与前沿应用:一本面向实践的指南 《地理信息系统:理论、技术与应用》 本书概述: 本书旨在为地理信息系统 (GIS) 领域的学习者、研究人员及专业人士提供一个全面、深入且高度实用的知识框架。作为一本面向新一代数据驱动时代的权威著作,它摒弃了对基础概念的简单重复,而是聚焦于当代 GIS 实践中最为关键和前沿的议题,特别是空间数据科学的融合、复杂系统建模的挑战,以及云计算和大数据环境下 GIS 基础设施的构建与管理。全书结构紧凑,逻辑清晰,通过大量的案例分析和动手实践指导,确保读者不仅理解理论,更能掌握将理论转化为实际解决方案的能力。 核心内容模块与深度解析: 第一部分:GIS 的理论基石与空间认知重塑 (Foundational Paradigms and Spatial Cognition) 本部分将 GIS 的基础概念置于现代科学哲学和认知科学的背景下进行重新审视。我们不再仅仅讨论“要素”和“属性”,而是深入探讨空间本体论(Spatial Ontology)的构建——即如何将现实世界的复杂性、不确定性和时间动态性转化为可计算、可分析的空间模型。 超越传统数据模型的局限: 详细剖析矢量、栅格模型的优缺点及其在处理不同尺度、不同复杂性现象时的适用边界。重点探讨新兴的不确定性空间数据模型(Uncertainty Spatial Data Models),例如模糊集理论在空间分析中的应用,以及如何量化和可视化空间误差的传播。 空间统计学的深度整合: 本章超越了简单的描述性统计,深入讲解了空间自相关性(Spatial Autocorrelation)的理论基础(如 Moran's I、Geary's C),并详细阐述了空间回归模型的选择与检验(包括 GWR, geographically weighted regression),强调如何识别和解释空间异质性对预测模型的关键影响。 时间维度与动态建模: 认识到地理现象本质上的时空动态性,本章重点讲解四维数据结构(4D Data Structures)的设计原理,以及如何利用时间序列分析和事件序列模型来捕捉和预测地理过程的演化,而非仅仅是静态快照的叠加。 第二部分:现代空间数据采集、处理与数据治理 (Advanced Data Acquisition, Processing, and Governance) 在数据爆炸的时代,获取高质量、高可靠性的空间数据是 GIS 应用成功的先决条件。本部分聚焦于前沿的数据采集技术和严谨的数据质量管理体系。 多源异构数据融合技术: 详尽介绍遥感影像处理的高级算法,包括深度学习在特征提取、地物分类和变化检测中的最新进展(如 U-Net 架构在像素级分类中的应用)。同时,重点讨论如何有效地融合激光雷达 (LiDAR) 点云数据、无人机摄影测量数据与传统地图数据,解决配准、尺度不一致和语义鸿沟问题。 空间数据基础设施 (SDI) 与数据治理: 从技术实现层面深入探讨 OGC (Open Geospatial Consortium) 标准的最新演进(如 3D Tiles、WebAssembly 在空间计算中的潜力)。本章的核心在于空间数据治理,包括元数据标准化(ISO 191xx 系列)、数据质量评估框架的建立(准确性、完整性、时效性),以及面向大规模集成的数据流通与安全策略。 数据库技术在空间管理中的演进: 深入 PostGIS 等空间数据库的高级功能,特别是事务处理、空间索引优化(如 R-tree, Quadtree 的高级变体)以及如何在分布式数据库环境中实现高效的空间查询和更新。 第三部分:复杂空间分析与决策支持系统 (Complex Spatial Analysis and Decision Support Systems) 本部分是本书的实践核心,侧重于利用 GIS 强大的分析能力解决现实世界中的复杂问题。 网络分析的深度优化: 不仅限于最短路径问题,本章将探讨多目标约束下的路径规划(例如考虑空气质量、坡度限制、时间窗约束),并详细介绍交通仿真模型(如基于 Agent 的模型)与 GIS 网络的集成方法,用于评估大型基础设施项目的级联效应。 空间优化与选址模型: 详细讲解设施选址问题的经典模型(如 p-median, p-center)及其在启发式算法(如遗传算法、模拟退火)下的求解策略。特别关注在资源有限、需求分布不均情况下的公平性约束优化。 面向健康的 GIS 分析 (Health GIS): 探讨如何利用空间流行病学方法,结合社会经济数据、环境暴露数据(如空气质量模型输出)进行疾病热点识别、空间暴露评估和干预效果的地理评估。强调因果推断在空间环境健康研究中的应用。 环境与资源管理中的模拟: 介绍如何利用 GIS 作为前端界面,集成水文模型、扩散模型或生态系统动态模型。重点分析如何进行敏感性分析和情景模拟,以支持气候变化适应和自然资源可持续管理决策。 第四部分:面向未来的 GIS 技术前沿 (Frontiers of Geospatial Technology) 本部分展望 GIS 技术的未来方向,特别关注计算范式的转变和人机交互的革新。 云计算与分布式空间计算 (Cloud & Distributed GIS): 探讨将大规模空间数据处理(如全球尺度的遥感影像分析)迁移到云平台(AWS, Azure, Google Earth Engine 等)的架构设计、数据流管理和成本效益分析。介绍并行计算框架(如 Spark, Dask)在空间数据处理中的应用。 3D/4D 可视化与沉浸式体验: 深入 CesiumJS, Unreal Engine 等平台在构建高保真数字孪生 (Digital Twin) 中的作用。讨论语义化三维场景的构建(CityGML, IFC 模型的集成)和虚拟现实/增强现实 (VR/AR) 在现场作业指导和公众参与中的潜力。 地理空间人工智能 (GeoAI) 的整合: 本章是关于 AI 如何重塑 GIS 分析的核心。它不仅是深度学习在图像识别上的应用,更包括利用图神经网络 (GNN) 分析复杂的空间关系网络,以及利用强化学习优化动态的地理决策过程。 本书特点: 1. 实践驱动的深度案例: 每个章节都配有从数据准备到结果解释的完整案例,使用的工具和数据为当前行业主流(如 Python 生态中的 GeoPandas, Rasterio, PySAL)。 2. 强调方法论的严谨性: 严格区分描述性分析、推断性分析和预测性建模,引导读者建立批判性思维,避免“垃圾进,垃圾出”的陷阱。 3. 跨学科视野: 内容广泛覆盖了计算机科学、统计学、环境科学、城市规划和公共卫生等多个领域的交叉知识点,为多领域专业人士提供必要的 GIS 技能支撑。 读者对象: 本书适合高年级本科生、研究生、从事环境监测、城市规划、交通工程、数据科学等领域、需要深入理解和应用地理信息系统技术的专业人员。它不仅是课堂教学的优秀教材,更是专业人士提升空间分析能力、掌握前沿技术的必备参考手册。

作者简介

Paul Bolstad is an Associate Professor at the University of Minnesota. He has 15 years of experience teaching, using, and researching GIS for industry, education, and government.

目录信息

读后感

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用户评价

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从**排版和学习辅助工具**的角度来看,这本书的编排设计体现了极高的用心程度。纸张的质量和印刷的清晰度都属上乘,尤其是那些用于展示**复杂空间网络图或高精度地图渲染**的插图,色彩还原度极高,细节丝毫不含糊。内容组织上,每一章末尾都设置了**“关键概念回顾”和“深入探讨”**两个板块,前者帮助快速梳理要点,后者则提供了延伸阅读的方向,非常贴合不同的学习节奏。更值得称赞的是,书中提供了一个**配套的在线资源库链接**,里面包含了所有案例分析所使用的**原始数据集**和**代码脚本**,这极大地便利了远程学习和自我检验。我曾经遇到一个关于**网络分析路径优化**的难题,通过下载书中的示例数据并在自己的环境中重跑一遍作者提供的脚本,立刻就找到了问题的症结所在。这种**理论与实操无缝对接**的学习体验,极大地提升了学习效率和挫败感管理。总而言之,这是一本在**物质呈现和学习支持**方面都做到极致的参考书。

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这本书的**内容深度**确实让人印象深刻,尤其是在探讨**空间分析的理论基础**方面。作者对于**地理信息系统的核心概念**的阐述非常扎实,深入浅出地解释了诸如**拓扑关系、投影系统转换**这些常常让新手感到困惑的知识点。我尤其欣赏它在**数据模型构建**上的详尽论述,书中不仅提到了传统的**矢量和栅格数据模型**的优劣,还花了不少篇幅去比较**三维GIS和不规则三角网(TIN)**在处理复杂地形时的适用性。对于那些希望不仅仅停留在软件操作层面,而是想真正理解“为什么这样做”的读者来说,这绝对是一本宝藏。举例来说,讲解**空间插值方法**时,它没有简单罗列公式,而是通过实际的案例分析了**克里金法(Kriging)**与**反距离加权法(IDW)**在不同数据分布下的表现差异,这种**批判性的视角**极大地提升了我的专业判断力。阅读体验上,文字严谨而不失流畅,尽管涉及大量专业术语,但总能通过精妙的比喻或清晰的图示进行辅助说明,使得学习曲线相对平缓,非常适合作为大学高年级或研究生阶段的**核心参考书**。它成功地架起了理论与实践之间的桥梁,让人在掌握工具的同时,也对GIS的科学本质有了更深刻的领悟。

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老实说,从一个**初学者的角度**来看,这本书的**知识广度**令人有些敬畏,但同时也带来了一定的阅读门槛。它似乎更倾向于为那些已经具备一定**计算机科学或地理学背景**的读者量身定做。书中对**空间数据库**的探讨深入到了**SQL语句和空间扩展(如PostGIS)**的层面,这对于一个刚接触GIS的文科背景学生来说,可能需要额外的资料来辅助理解。不过,一旦跨越了最初的壁垒,你会发现这种全面的覆盖是多么有价值。它不仅仅讲解了我们能用GIS做什么,更重要的是,它清晰地勾勒出了**GIS系统的技术栈**。从底层的**数据结构**到顶层的**可视化呈现**,几乎涵盖了所有关键环节。比如,在讨论**遥感影像处理**时,它没有回避**辐射校正和大气校正**的复杂性,这体现了作者对整个地理信息科学链条的掌控力。虽然初期阅读会略感吃力,但这本书的好处在于“一劳永逸”——它构建了一个**完整的知识框架**,避免了你日后在学习不同模块时需要不断回溯基础的麻烦。适合那些追求全面、系统化知识体系的学习者。

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这本书的**实践指导价值**简直是超乎预期,如果你正准备上手某个主流GIS软件,这本书可以作为你最可靠的“拐杖”。它并没有仅仅停留在概念的阐述上,而是非常细致地涵盖了**数据采集、数据清洗与预处理**的全流程操作指导。书中对于**坐标系定义和空间数据入库**的步骤讲解得极其细致,每一个关键参数的设置都有明确的解释,避免了初学者在数据准备阶段常犯的**“坐标系迷失”**的错误。我特别喜欢其中关于**属性数据管理与空间数据关联**的章节,它强调了“数据质量是GIS分析的生命线”,并提供了大量关于如何使用**数据库管理系统(DBMS)**来优化空间数据结构的最佳实践。书中的案例都是基于**真实世界的地理情景**设计的,无论是城市规划中的**选址分析**,还是环境科学中的**污染扩散模拟**,都配有清晰的步骤截图和逻辑流程图。这使得阅读过程充满了“动手”的冲动,读完一章,我立刻就能在软件上复现并进行自己的小实验。对于那些在工作环境中需要快速提升GIS应用能力的专业人士来说,这本书的**实操性**是其最大的亮点,它教会的不仅是“怎么点鼠标”,更是“如何系统地解决地理问题”。

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这本书在**批判性思维和未来趋势**方面的探讨,是它区别于许多操作手册类书籍的关键所在。作者并未将GIS描绘成一个万能的“银弹”,而是非常坦诚地讨论了当前技术面临的**局限性、伦理挑战以及数据偏差**问题。例如,书中对于**数据隐私和空间正义**的讨论,促使我反思在进行人口密度分析或资源分配模型构建时,我们如何避免加剧现有的社会不平等。这种**人文关怀与技术反思**的结合,使得本书的价值远超技术手册。此外,它对**新兴技术集成**的展望非常具有前瞻性,详尽分析了**无人机(UAV)数据获取、实时数据流处理**在GIS中的应用前景,以及**云计算对空间数据基础设施(SDI)**的影响。我感觉自己不是在读一本教科书,而是在与一位资深的行业专家进行深度对话,了解这个领域正驶向何方。这种引导读者进行**更高层次思考**的能力,是衡量一本优秀专业书籍的重要标准,而本书无疑做到了这一点。

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