地理信息係統理論與應用叢書：空間分析建模與原理 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　空間分析是地理信息係統（GIS）的重要功能之一，也是評價一個GIS功能的主要指標之一。建立有效的空間分析模型，為GIS提供多的更強大的功能，已成為當前GIS研究和應用中十分重要的任務。
　　《地理信息係統理論與應用叢書：空間分析建模與原理》是作者在從事空間分析基本理論、模型和方法的研究和教學基礎上撰寫完成的。書中對空間分析建模和原理進行瞭討論，內容包括空間分析基本概念、數學基礎、空間疊置分析模型、緩衝區分析模型、統計分析模型、網絡分析模型、數字高程模型建模及其精度分析模型、三維地形分析模型、小波分析應用模型等。在模型論述中，特彆著重建模的思想、原理的闡述，方法的推導，同時充分應用瞭數學的思想和觀點去建立空間分析的模型和方法。
　　《地理信息係統理論與應用叢書：空間分析建模與原理》可作為GIS相關專業的本科生和研究生的教材，也可作為GIS領域科研、教學、研發人員的參考書。

內頁插圖

目錄

序
前言

第1章 概論
1．1 引言
1．2 空間數據
1．2．1 地理實體的特徵
1．2．2 空間數據的類型
1．2．3 空間數據的特性
1．2．4 空間數據的錶示模型
1．3 空間分析的定義與內容
1．3．1 空間分析的定義
1．3．2 空間分析的內容
1．4 空間模型與數學模型
1．4．1 空間模型
1．4．2 空間分析模型
1．4．3 數學模型
1．5 空間分析與GIS
1．6 空間分析與數學基礎
1．6．1 數值計算方法
1．6．2 圖論
1．6．3 分形
1．6．4 小波分析
1．7 本書內容安排

第2章 數學基礎
2．1 -元函數插值與逼近
2．1．1 引言
2．1．2 n次代數插值多項式
2．1．3 埃爾米特插值多項式
2．1．4 分段低次插值
2．1．5 樣條函數插值
2．1．6 等距B樣條函數插值
2．1．7 麯綫擬閤的最小二乘法
2．2 二元函數插值與逼近
2．2．1 引言
2．2．2 矩形區域上的代數插值逼近
2．2．3 矩形區域上的樣條插值逼近
2．2．4 矩形區域上的最小二乘逼近
2．2．5 三角形區域上的插值逼近
2．2．6 移動麯麵擬閤法
2．3 數值微分
2．3．1 -元函數的數值微分
2．3．2 二元函數的數值微分
2．4 圖論基礎
2．4．1 圖
2．4．2 樹
2．4．3 最短路徑和最小生成樹
2．4．4 有嚮圖及其矩陣錶示
2．5 分形基本理論
2．5．1 測度與分維
2．5．2 分維估值方法
2．5．3 無標度域
2．5．4 綫狀要素分維估值
2．5．5 分形插值
2．6 小波分析基礎
2．6．1 連續小波變換
2．6．2 正交小波基和多尺度分析
2．6．3 小波正交分解
2．6．4 多進製小波
2．6．5 其他

第3章 疊置分析模型
3．1 基本概念
3．1．1 基本思想
3．1．2 空間邏輯運算
3．1．3 空間邏輯運算規律
3．2 視覺信息疊置分析
3．3 矢量數據疊置分析
3．3．1 矢量數據疊置分析類型
3．3．2 點與點的疊置
3．3．3 點與綫的疊置
3．3．4 點與多邊形的疊置
3．3．5 綫與綫的疊置
3．3．6 綫與多邊形的疊置
……
第4章 緩衝區分析模型
第5章 統計分析模型
第6章 網絡分析模型
第7章 DEM錶麵建模及精度分析模型
第8章 三維地形分析模型
第9章 小波分析應用模型
主要參考文獻

前言/序言

《地理信息係統理論與應用叢書：空間分析建模與原理》 叢書導言： 本叢書旨在係統梳理地理信息係統（GIS）領域的核心理論、前沿技術與實際應用，特彆關注空間分析、建模及其背後的數學與計算原理。隨著數字化時代的深入，GIS已不再僅僅是地圖繪製工具，而是驅動決策、優化資源配置、揭示復雜空間過程的關鍵技術。本捲《空間分析建模與原理》正是構建這一知識體係的基石。它深入探討瞭如何將現實世界的復雜性抽象為可計算的模型，以及如何運用這些模型解決實際問題。 第一部分：空間分析的理論基石與數學基礎 本部分聚焦於空間分析得以成立的底層邏輯與數學支撐。 第一章：空間數據的內在屬性與度量 本章首先界定瞭地理空間數據的基本概念，包括其離散性、連續性與時空依賴性。重點闡述瞭空間對象（點、綫、麵）的拓撲關係（連通性、鄰接性、包含性）的數學定義與運算規則。不同於傳統的數據分析，空間分析必須考慮尺度效應和觀測偏差，因此，本章詳細討論瞭空間異質性（Spatial Heterogeneity）的概念，並介紹瞭描述空間分布模式的統計方法，如最近鄰指數（Nearest Neighbor Index）和空間自相關係數（Moran's I, Geary's C），為後續建模提供瞭量化工具。 第二章：空間數據的幾何運算與拓撲重建 深入探討瞭GIS中的核心幾何操作，包括疊加分析（Overlay Analysis）——如聯閤（Union）、相交（Intersection）和差集（Difference）的精確算法。特彆關注瞭拓撲一緻性在空間數據管理中的重要性，講解瞭如何檢測並修復拓撲錯誤，例如懸掛節點（Dangling Nodes）和間隙（Gaps）。此外，緩衝區分析（Buffering）的原理不再局限於簡單的距離計算，而是擴展到基於成本或時間加權的空間可達性分析。 第三章：空間插值與錶麵建模的數學原理 本章是處理連續場數據（如高程、溫度、汙染濃度）的關鍵。詳細剖析瞭經典的插值方法，如反距離加權法（IDW）及其局限性。核心內容放在瞭地統計學（Geostatistics）方法上，特彆是剋裏金插值（Kriging）。剋裏金基於最優綫性無偏估計（BLUE）原理，其核心在於半變異函數（Semivariogram）模型的構建、擬閤與驗證。本章將嚴格推導不同類型的剋裏金模型（普通剋裏金、簡單剋裏金、泛剋裏金）的數學公式，並討論如何選擇閤適的變異函數模型（球狀、指數、高斯模型）以反映真實的底層空間變異結構。 第二部分：核心空間分析模型與算法 本部分將理論轉化為具體的分析技術和模型構建流程。 第四章：基於網絡的空間分析模型 本章專門處理綫性參考係統上的問題，如交通網絡、水係網絡。重點分析瞭網絡拓撲結構（如雙嚮邊、單嚮邊、節點）的構建與錶示。核心算法包括最短路徑問題（Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法）在不同成本函數（距離、時間、費用）下的應用。更高級的主題包括服務區分析（Service Area Analysis，基於時間或距離的覆蓋範圍）和迴溯路徑分析（Trace Analysis），這對於應急響應和物流規劃至關重要。 第五章：空間統計建模與迴歸分析 超越描述性統計，本章進入推斷性空間統計領域。詳細講解瞭空間迴歸模型的必要性，即如何處理傳統最小二乘法中普遍存在的空間自相關問題。內容涵蓋空間滯後模型（Spatial Lag Model, SLM）和空間誤差模型（Spatial Error Model, SEM）的估計方法，包括最大似然法（ML）和廣義矩估計（GMM）。此外，引入瞭地理加權迴歸（Geographically Weighted Regression, GWR）的概念，用以捕捉參數在空間上的非平穩性（Non-stationarity），實現局部化的關係探究。 第六章：空間過程模擬與元胞自動機 本章麵嚮動態和演化過程的建模。從概率論的角度齣發，闡述瞭如何使用馬爾可夫鏈（Markov Chains）模擬土地利用變化等狀態轉移過程。重點介紹瞭元胞自動機（Cellular Automata, CA）的基本規則、鄰域定義和時間步進機製。通過實例，如城市擴張模擬或火災蔓延模擬，展示如何將局部交互規則集成到自下而上的宏觀過程模擬中，並討論模型的校準與敏感性分析方法。 第三部分：空間分析的應用與前沿展望 本部分將技術框架與實際應用場景相結閤，並探討未來的發展方嚮。 第七章：麵嚮決策支持的空間優化模型 本章關注如何利用GIS工具優化資源配置和選址問題。主要內容包括設施選址模型（如P-Median, Maximal Covering Location Problem）的建立，這些問題通常被轉化為整數規劃問題（Integer Programming）。討論如何將空間成本函數（如交通成本、覆蓋半徑）嵌入到這些優化模型中，並介紹求解算法（如啓發式算法、禁忌搜索）。 第八章：高維空間分析與時空數據融閤 隨著傳感器技術的發展，空間數據日益復雜，本章探討瞭超越二維平麵的分析需求。內容涵蓋三維GIS中的體數據（Volumetric Data）處理，如地下水流模型的可視化與分析。同時，重點介紹時空立方體（Spatiotemporal Cube）的概念，以及如何應用時空平滑技術（如時空核密度估計）來識彆動態事件的聚集區域。 總結與展望： 本捲《空間分析建模與原理》為讀者提供瞭從基礎數學原理到復雜模型實現的完整知識路徑。它強調的不僅僅是“如何操作軟件”，更是“為何這樣操作”——即理解模型背後的計算約束與統計假設。掌握這些原理，是實現有效、可靠、科學的空間決策支持係統的核心能力。未來的發展將更加依賴於大數據、深度學習與GIS的深度融閤，要求分析師具備更強的跨學科建模思維。