ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程（第二版）
目 录内容简介
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前言
第1章导论 1
1.1 地理信息系统 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 GIS系统构成 1
1.1.3 GIS功能与应用 3
1.1.4 GIS技术与发展 4
1.2 GIS空间分析 6
1.2.1 空间分析 6
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前言
第1章导论 1
1.1 地理信息系统 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 GIS系统构成 1
1.1.3 GIS功能与应用 3
1.1.4 GIS技术与发展 4
1.2 GIS空间分析 6
1.2.1 空间分析 6
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目 录内容简介
本书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，并在网上下载资源中辅以相应数据，以便于参考练习。
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前言
第1章导论 1
1.1 地理信息系统 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 GIS系统构成 1
1.1.3 GIS功能与应用 3
1.1.4 GIS技术与发展 4
1.2 GIS空间分析 6
1.2.1 空间分析 6
1.2.2 基于GIS的空间分析 7
1.2.3 常用GIS平台空间分析功能比较 9
1.3 ArcGIS 10概述 10
1.3.1 ArcGIS 10体系结构 10
1.3.2 ArcGIS 10软件特色 12
1.3.3 ArcGIS 10空间分析 14
第2章 ArcGIS应用基础 16
2.1 ArcMap基础 16
2.1.1 ArcMap的窗口组成 16
2.1.2 新地图文档创建 22
2.1.3 数据层的加载 22
2.1.4 数据层的基本操作 25
2.1.5 数据层的保存 30
2.1.6 数据框的添加 30
2.1.7 要素的选择与转出 31
2.1.8 利用属性制作统计图表 33
2.2 ArcCatalog应用基础 33
2.2.1 ArcCatalog基础操作 33
2.2.2 目录内容浏览 36
2.2.3 数据搜索 38
2.2.4 地图与图层操作 39
2.2.5 地理数据输出 40
2.3 Geoprocessing地理处理框架 41
2.3.1 地理处理框架的基本介绍 41
2.3.2 ArcToolbox应用基础 44
2.3.3 ArcToolbox内容简介 45
第3章空间数据的采集与组织 48
3.1 Shapefile文件创建 48
3.1.1 创建Shapefile和dBASE表 48
3.1.2 添加和删除属性项 50
3.2 地理数据库创建 50
3.2.1 地理数据库概述 50
3.2.2 地理数据库建立的一般过程 52
3.2.3 创建一个新的地理数据库 53
3.2.4 建立数据库中的基本组成项 54
3.2.5 向地理数据库加载数据 58
3.2.6 进一步定义数据库 64
3.3 数据编辑 87
3.3.1 图形编辑 87
3.3.2 属性编辑 95
3.4 实例与练习 97
3.4.1 某地区地块的拓扑关系建立 97
3.4.2 某市区几何网络的建立 107
第4章空间数据的转换与处理 112
4.1 投影变换 112
4.1.1 定义投影 113
4.1.2 投影变换 115
4.1.3 数据变换 117
4.2 数据格式转换 131
4.2.1 数据结构转换 132
4.2.2 数据格式转换 134
4.3 数据处理 137
4.3.1 数据裁切 137
4.3.2 数据拼接 140
4.3.3 数据提取 142
4.4 练习：数据更新变换 145
4.4.1 背景 145
4.4.2 目的 145
4.4.3 要求 145
4.4.4 数据 145
4.4.5 操作步骤 146
第5章空间数据的可视化表达 151
5.1 数据符号化 151
5.1.1 矢量数据符号化 152
5.1.2 栅格数据符号化 162
5.2 专题地图编制 165
5.2.1 布局设计 166
5.2.2 制图数据操作 170
5.2.3 地图标注 177
5.2.4 地图整饰 180
5.2.5 地图输出 191
5.3 实例与练习——上海市行政区划图制作 192
第6章GIS空间分析导论 198
6.1 空间分析的数据模型 198
6.1.1 栅格数据模型 199
6.1.2 矢量数据模型 200
6.1.3 矢量—栅格数据模型的区别与联系 200
6.1.4 其他数据模型 201
6.2 GIS空间分析的基本原理与方法 201
6.2.1 栅格数据分析的模式 201
6.2.2 矢量数据分析方法 204
6.2.3 空间统计分析与内插 206
6.2.4 三维空间分析 208
6.3 ArcGIS 10空间分析模块和功能 209
第7章矢量数据的空间分析 211
7.1 缓冲区分析 211
7.1.1 基本概念 211
7.1.2 缓冲区的建立 211
7.2 叠置分析 217
7.2.1 图层擦除（Erase）217
7.2.2 标识叠加（Identity）218
7.2.3 相交操作（Intersect）219
7.2.4 交集取反（Symmetrical Difference）220
7.2.5 图层联合（Union）221
7.2.6 修正更新（Update）222
7.3 网络分析 223
7.3.1 网络的组成 224
7.3.2 网络分析工具 224
7.3.3 传输网络分析（Network Analyst）225
7.3.4 效应网络分析（utility network analysis）241
7.4 追踪分析 253
7.4.1 追踪分析的相关概念 253
7.4.2 追踪分析的基本功能 255
7.5 实例与练习 264
7.5.1 市区择房分析 264
7.5.2 短路径问题分析与应用 271
第8章栅格数据的空间分析 277
8.1 设置分析环境 277
8.1.1 加载分析模块 277
8.1.2 设置工作路径 277
8.1.3 设置单元大小 279
8.1.4 设置分析区域 280
8.1.5 选择坐标系统 281
8.2 距离制图 281
8.2.1 距离制图基础 282
8.2.2 直线距离 284
8.2.3 区域分配 285
8.2.4 成本距离 286
8.2.5 短路径 287
8.3 密度制图 288
8.4 栅格插值 289
8.4.1 反距离权重插值（IDW）289
8.4.2 样条函数插值（Spline）291
8.4.3 克里金插值（Kriging）292
8.4.4 自然邻域法插值（Natural Neighborhood）293
8.4.5 趋势面法插值（Trend）294
8.4.6 数据重采样（Resample）295
8.5 表面分析 296
8.5.1 等值线绘制 297
8.5.2 地形因子提取 297
8.5.3 山体阴影 302
8.6 统计分析 303
8.6.1 像元统计 303
8.6.2 邻域统计 305
8.6.3 分类区统计 307
8.7 重分类 309
8.7.1 新值替代 310
8.7.2 重新分类 310
8.7.3 空值设置 311
8.8 栅格计算 312
8.8.1 数学运算 312
8.8.2 函数运算 314
8.8.3 栅格计算器 315
8.9 多元分析 317
8.9.1 ISO聚类 317
8.9.2 似然分类 319
8.9.3 主成分分析 321
8.9.4 树状图 322
8.10 实例与练习 323
8.10.1 学校选址 323
8.10.2 寻找路径 328
8.10.3 熊猫分布密度制图 334
8.10.4 GDP区域分布图的生成与对比 337
8.10.5 山顶点的提取 343
第9章三维分析 346
9.1 创建表面 346
9.1.1 栅格表面的创建 347
9.1.2 TIN表面的创建 354
9.1.3 地形数据集（Terrain）创建与管理 358
9.2 表面分析 361
9.2.1 计算表面积与体积 362
9.2.2 坡度与坡向的计算 362
9.2.3 可视性分析 364
9.2.4 提取断面 367
9.2.5 表面阴影 368
9.3 三维要素分析 370
9.3.13 D集合运算 370
9.3.2 可视性分析 377
9.4 ArcScene三维可视化 380
9.4.1 要素的立体显示 381
9.4.2 设置场景属性 384
9.4.3 飞行动画 389
9.5 数据转换 393
9.5.1 二维要素三维化 393
9.5.2 表面数据的矢量转换 396
9.6 实例与练习 398
9.6.1 地形指标提取 398
9.6.2 地形特征信息提取 403
9.6.3 表面创建及景观图制作 405
9.6.4 污染物在蓄水层中的可视化 409
9.6.5 模拟场景飞行 413
9.6.6 爆炸影响分析 415
第10章地统计分析 419
10.1 地统计基础 419
10.1.1 基本原理 419
10.1.2 克里金插值 424
10.1.3 ArcGIS地统计分析 425
10.2 探索数据 428
10.2.1 数据分析工具 428
10.2.2 检验数据分布 436
10.2.3 寻找数据离群值 437
10.2.4 全局趋势分析 439
10.2.5 空间自相关及方向变异 440
10.2.6 多数据集协变分析 441
10.3 空间确定性插值 442
10.3.1 反距离加权插值 442
10.3.2 全局多项式插值 445
10.3.3 局部多项式插值 446
10.3.4 径向基函数插值 447
10.4 地统计插值 448
10.4.1 克里金插值基础 448
10.4.2 普通克里金插值 450
10.4.3 简单克里金插值 454
10.4.4 泛克里金插值 455
10.4.5 指示克里金插值 456
10.4.6 概率克里金插值 458
10.4.7 析取克里金插值 459
10.4.8 协同克里金插值 459
10.4.9 合理使用地统计分析工具 461
10.5 含障碍插值 469
10.5.1 含障碍的核插值（Kernel Smoothing）469
10.5.2 含障碍的扩散插值（Diffusion Kernel）471
10.6 练习：克里金方法内插生成高程曲面 472
第11章水文分析 478
11.1 无洼地DEM生成 478
11.1.1 水流方向提取 478
11.1.2 洼地计算 480
11.1.3 洼地填充 483
11.2 汇流累积量 484
11.3 水流长度 486
11.4 河网的提取 487
11.4.1 河网的生成 487
11.4.2 Stream link的生成 488
11.4.3 河网分级的生成 489
11.5 流域的分割 490
11.5.1 流域盆地的确定 490
11.5.2 汇水区出水口的确定 492
11.5.3 集水流域的生成 492
11.6 Arc Hydro水文数据模型 493
11.6.1 Arc Hydro数据模型 493
11.6.2 Arc Hydro工具集 495
11.6.3 Arc Hydro的优点 502
11.7 实例与练习 503
11.7.1 利用水文分析方法提取山脊、山谷线 503
11.7.2 地形鞍部的提取 506
11.7.3 沟谷网络的提取及沟壑密度的计算 509
第12章空间分析建模 512
12.1 空间分析模型与建模 512
12.1.1 空间分析模型及其分类 512
12.1.2 空间分析建模 513
12.2 图解建模 514
12.2.1 基本概念及类型 514
12.2.2 图解模型的形成过程 516
12.2.3 实例分析 518
12.3 脚本文件 522
12.3.1 简介 522
12.3.2 Python脚本编写基础 522
12.3.3 利用Python创建脚本文件 523
12.3.4 Python脚本应用实例 526
12.4 图解与脚本混合建模 527
12.4.1 简介 527
12.4.2 模型的形成过程 527
12.4.3 图解与脚本混合建模 528
12.5 实例与练习 529
12.5.1 明暗等高线制作 529
12.5.2 提取坡向变率（SOA）532
第13章综合分析练习 537
13.1 数据编辑与更新 537
13.2 寻找短路径 542
13.3 土壤稳定性评估 548
13.4 找出某种珍贵药材的生长区域 555
13.5 城市建筑日照分析 566
主要参考文献 578
^ 收 起
前言
第1章导论 1
1.1 地理信息系统 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 GIS系统构成 1
1.1.3 GIS功能与应用 3
1.1.4 GIS技术与发展 4
1.2 GIS空间分析 6
1.2.1 空间分析 6
1.2.2 基于GIS的空间分析 7
1.2.3 常用GIS平台空间分析功能比较 9
1.3 ArcGIS 10概述 10
1.3.1 ArcGIS 10体系结构 10
1.3.2 ArcGIS 10软件特色 12
1.3.3 ArcGIS 10空间分析 14
第2章 ArcGIS应用基础 16
2.1 ArcMap基础 16
2.1.1 ArcMap的窗口组成 16
2.1.2 新地图文档创建 22
2.1.3 数据层的加载 22
2.1.4 数据层的基本操作 25
2.1.5 数据层的保存 30
2.1.6 数据框的添加 30
2.1.7 要素的选择与转出 31
2.1.8 利用属性制作统计图表 33
2.2 ArcCatalog应用基础 33
2.2.1 ArcCatalog基础操作 33
2.2.2 目录内容浏览 36
2.2.3 数据搜索 38
2.2.4 地图与图层操作 39
2.2.5 地理数据输出 40
2.3 Geoprocessing地理处理框架 41
2.3.1 地理处理框架的基本介绍 41
2.3.2 ArcToolbox应用基础 44
2.3.3 ArcToolbox内容简介 45
第3章空间数据的采集与组织 48
3.1 Shapefile文件创建 48
3.1.1 创建Shapefile和dBASE表 48
3.1.2 添加和删除属性项 50
3.2 地理数据库创建 50
3.2.1 地理数据库概述 50
3.2.2 地理数据库建立的一般过程 52
3.2.3 创建一个新的地理数据库 53
3.2.4 建立数据库中的基本组成项 54
3.2.5 向地理数据库加载数据 58
3.2.6 进一步定义数据库 64
3.3 数据编辑 87
3.3.1 图形编辑 87
3.3.2 属性编辑 95
3.4 实例与练习 97
3.4.1 某地区地块的拓扑关系建立 97
3.4.2 某市区几何网络的建立 107
第4章空间数据的转换与处理 112
4.1 投影变换 112
4.1.1 定义投影 113
4.1.2 投影变换 115
4.1.3 数据变换 117
4.2 数据格式转换 131
4.2.1 数据结构转换 132
4.2.2 数据格式转换 134
4.3 数据处理 137
4.3.1 数据裁切 137
4.3.2 数据拼接 140
4.3.3 数据提取 142
4.4 练习：数据更新变换 145
4.4.1 背景 145
4.4.2 目的 145
4.4.3 要求 145
4.4.4 数据 145
4.4.5 操作步骤 146
第5章空间数据的可视化表达 151
5.1 数据符号化 151
5.1.1 矢量数据符号化 152
5.1.2 栅格数据符号化 162
5.2 专题地图编制 165
5.2.1 布局设计 166
5.2.2 制图数据操作 170
5.2.3 地图标注 177
5.2.4 地图整饰 180
5.2.5 地图输出 191
5.3 实例与练习——上海市行政区划图制作 192
第6章GIS空间分析导论 198
6.1 空间分析的数据模型 198
6.1.1 栅格数据模型 199
6.1.2 矢量数据模型 200
6.1.3 矢量—栅格数据模型的区别与联系 200
6.1.4 其他数据模型 201
6.2 GIS空间分析的基本原理与方法 201
6.2.1 栅格数据分析的模式 201
6.2.2 矢量数据分析方法 204
6.2.3 空间统计分析与内插 206
6.2.4 三维空间分析 208
6.3 ArcGIS 10空间分析模块和功能 209
第7章矢量数据的空间分析 211
7.1 缓冲区分析 211
7.1.1 基本概念 211
7.1.2 缓冲区的建立 211
7.2 叠置分析 217
7.2.1 图层擦除（Erase）217
7.2.2 标识叠加（Identity）218
7.2.3 相交操作（Intersect）219
7.2.4 交集取反（Symmetrical Difference）220
7.2.5 图层联合（Union）221
7.2.6 修正更新（Update）222
7.3 网络分析 223
7.3.1 网络的组成 224
7.3.2 网络分析工具 224
7.3.3 传输网络分析（Network Analyst）225
7.3.4 效应网络分析（utility network analysis）241
7.4 追踪分析 253
7.4.1 追踪分析的相关概念 253
7.4.2 追踪分析的基本功能 255
7.5 实例与练习 264
7.5.1 市区择房分析 264
7.5.2 短路径问题分析与应用 271
第8章栅格数据的空间分析 277
8.1 设置分析环境 277
8.1.1 加载分析模块 277
8.1.2 设置工作路径 277
8.1.3 设置单元大小 279
8.1.4 设置分析区域 280
8.1.5 选择坐标系统 281
8.2 距离制图 281
8.2.1 距离制图基础 282
8.2.2 直线距离 284
8.2.3 区域分配 285
8.2.4 成本距离 286
8.2.5 短路径 287
8.3 密度制图 288
8.4 栅格插值 289
8.4.1 反距离权重插值（IDW）289
8.4.2 样条函数插值（Spline）291
8.4.3 克里金插值（Kriging）292
8.4.4 自然邻域法插值（Natural Neighborhood）293
8.4.5 趋势面法插值（Trend）294
8.4.6 数据重采样（Resample）295
8.5 表面分析 296
8.5.1 等值线绘制 297
8.5.2 地形因子提取 297
8.5.3 山体阴影 302
8.6 统计分析 303
8.6.1 像元统计 303
8.6.2 邻域统计 305
8.6.3 分类区统计 307
8.7 重分类 309
8.7.1 新值替代 310
8.7.2 重新分类 310
8.7.3 空值设置 311
8.8 栅格计算 312
8.8.1 数学运算 312
8.8.2 函数运算 314
8.8.3 栅格计算器 315
8.9 多元分析 317
8.9.1 ISO聚类 317
8.9.2 似然分类 319
8.9.3 主成分分析 321
8.9.4 树状图 322
8.10 实例与练习 323
8.10.1 学校选址 323
8.10.2 寻找路径 328
8.10.3 熊猫分布密度制图 334
8.10.4 GDP区域分布图的生成与对比 337
8.10.5 山顶点的提取 343
第9章三维分析 346
9.1 创建表面 346
9.1.1 栅格表面的创建 347
9.1.2 TIN表面的创建 354
9.1.3 地形数据集（Terrain）创建与管理 358
9.2 表面分析 361
9.2.1 计算表面积与体积 362
9.2.2 坡度与坡向的计算 362
9.2.3 可视性分析 364
9.2.4 提取断面 367
9.2.5 表面阴影 368
9.3 三维要素分析 370
9.3.13 D集合运算 370
9.3.2 可视性分析 377
9.4 ArcScene三维可视化 380
9.4.1 要素的立体显示 381
9.4.2 设置场景属性 384
9.4.3 飞行动画 389
9.5 数据转换 393
9.5.1 二维要素三维化 393
9.5.2 表面数据的矢量转换 396
9.6 实例与练习 398
9.6.1 地形指标提取 398
9.6.2 地形特征信息提取 403
9.6.3 表面创建及景观图制作 405
9.6.4 污染物在蓄水层中的可视化 409
9.6.5 模拟场景飞行 413
9.6.6 爆炸影响分析 415
第10章地统计分析 419
10.1 地统计基础 419
10.1.1 基本原理 419
10.1.2 克里金插值 424
10.1.3 ArcGIS地统计分析 425
10.2 探索数据 428
10.2.1 数据分析工具 428
10.2.2 检验数据分布 436
10.2.3 寻找数据离群值 437
10.2.4 全局趋势分析 439
10.2.5 空间自相关及方向变异 440
10.2.6 多数据集协变分析 441
10.3 空间确定性插值 442
10.3.1 反距离加权插值 442
10.3.2 全局多项式插值 445
10.3.3 局部多项式插值 446
10.3.4 径向基函数插值 447
10.4 地统计插值 448
10.4.1 克里金插值基础 448
10.4.2 普通克里金插值 450
10.4.3 简单克里金插值 454
10.4.4 泛克里金插值 455
10.4.5 指示克里金插值 456
10.4.6 概率克里金插值 458
10.4.7 析取克里金插值 459
10.4.8 协同克里金插值 459
10.4.9 合理使用地统计分析工具 461
10.5 含障碍插值 469
10.5.1 含障碍的核插值（Kernel Smoothing）469
10.5.2 含障碍的扩散插值（Diffusion Kernel）471
10.6 练习：克里金方法内插生成高程曲面 472
第11章水文分析 478
11.1 无洼地DEM生成 478
11.1.1 水流方向提取 478
11.1.2 洼地计算 480
11.1.3 洼地填充 483
11.2 汇流累积量 484
11.3 水流长度 486
11.4 河网的提取 487
11.4.1 河网的生成 487
11.4.2 Stream link的生成 488
11.4.3 河网分级的生成 489
11.5 流域的分割 490
11.5.1 流域盆地的确定 490
11.5.2 汇水区出水口的确定 492
11.5.3 集水流域的生成 492
11.6 Arc Hydro水文数据模型 493
11.6.1 Arc Hydro数据模型 493
11.6.2 Arc Hydro工具集 495
11.6.3 Arc Hydro的优点 502
11.7 实例与练习 503
11.7.1 利用水文分析方法提取山脊、山谷线 503
11.7.2 地形鞍部的提取 506
11.7.3 沟谷网络的提取及沟壑密度的计算 509
第12章空间分析建模 512
12.1 空间分析模型与建模 512
12.1.1 空间分析模型及其分类 512
12.1.2 空间分析建模 513
12.2 图解建模 514
12.2.1 基本概念及类型 514
12.2.2 图解模型的形成过程 516
12.2.3 实例分析 518
12.3 脚本文件 522
12.3.1 简介 522
12.3.2 Python脚本编写基础 522
12.3.3 利用Python创建脚本文件 523
12.3.4 Python脚本应用实例 526
12.4 图解与脚本混合建模 527
12.4.1 简介 527
12.4.2 模型的形成过程 527
12.4.3 图解与脚本混合建模 528
12.5 实例与练习 529
12.5.1 明暗等高线制作 529
12.5.2 提取坡向变率（SOA）532
第13章综合分析练习 537
13.1 数据编辑与更新 537
13.2 寻找短路径 542
13.3 土壤稳定性评估 548
13.4 找出某种珍贵药材的生长区域 555
13.5 城市建筑日照分析 566
主要参考文献 578
^ 收 起
目 录内容简介
本书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，并在网上下载资源中辅以相应数据，以便于参考练习。
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