基本信息
- 原书名:Introducing Geographic Information Systems with ArcGIS: A Workbook Approach to Learning GIS
- 原出版社: Wiley
编辑推荐
包含丰富的面向项目的练习,为读者提供了一种行之有效的技能训练方法
具有创新特色的“概览文件”(Fast Facts)有利于鼓励读者在完成练习的过程中,一开始就建立个人专属的参考手册,从而树立良好的工作习惯
“实训”部分有助于读者建立自己的项目,添加数据,执行分析,绘制地图和完成报表。
内容简介
作译者
目录
第Ⅰ部分 GIS基本概念
第1章 GIS的基本概念 3
你会问“什么是GIS?” 3
你会再问“什么是GIS?” 4
练习1-1(项目)手工寻址 5
更多与GIS相关的内容 10
下一步:似乎与你想知道的
东西无关 11
位置确定因素:坐标系 12
球面坐标系 13
位置确定因素:纬度和经度 14
大地测量学、坐标系、地理投影
和比例尺 15
投影坐标系 15
地理坐标系与投影坐标系,
如何选择 16
两种投影坐标系:UTM和国家
平面坐标系 17
译者序
正是因为GIS只是一种认识自然的工具,因此,它必须与其他学科(土地管理、城乡规划、林业管理等)结合起来,方能发挥其无穷的魅力和力量。这就使得GIS教学课本的内容实际上成为一种“三明治”式的混合体,而许多讲授GIS原理和应用的课本,实际上就是“意义”、“空间数据库”、“图形学”和“软件工程学”的简单拼凑。这类课本既不符合认知规律,又让学习者产生了学习恐惧感。受限于学习者的接受能力和理解水平,授课教师往往也只能“蜻蜓点水”式地勾划出“理论重点”,而往往忽视了GIS作为一门实践性科学(技术)的本质。
作为一名具有丰富教学经验的老教师,肯塔基大学的Michael Kennedy教授为GIS教学提供了一种独特的方式。在《ArcGIS地理信息系统基础与实训》一书中,他通过循序渐进的GIS指导手册式的练习方法来让想要了解GIS的学生认识什么是矢量数据、栅格数据、如何实现地理分析和进行制图等内容,而这些内容他是通过一款广受好评的GIS软件——ArcGIS来实现的。因此,这本书实际上带来了两个好处,一是让对GIS一无所知的读者开始了解GIS中一些最基本的知识和内容;二是让读者学会一款主流GIS软件的用法,这一介绍的过程非常的详细。这无疑是大有裨益的。
在接受清华大学出版社的委托开始翻译这本厚厚的大书时,我们深感压力,第一来自书的篇幅和交稿时间,第二是书中的丰富的内容。当然,我们的翻译过程实际上是再次重温GIS基础知识和ArcGIS使用的过程,这一经历让我们也获益颇多。
本书的出版离不开众多人的辛勤努力,我们首先要感谢清华大学出版社文开琪编辑的长期支持和沟通,才使得本书得以最终面世;我们还要感谢在本书翻译和出版过程中进行审阅和校订的同学们,他们是武汉理工大学的陈建彬、陈楠、叶科、汤士明和王庆山同学,武汉大学的葛亮同学。如果没有他们的细致校订,我们翻译的许多谬误就无法寻找出来。最后,由于我们的水平和能力所限,本书的翻译难免会出现不当之处,请广大读者批评指正。
译 者
2011年春
前言
你将会发现《ArcGIS地理信息系统原理与实践(第2版)》的目标与第1版是一致的,详见第1版的前言。在过去三年时间里,本书的许多用户和读者提出了很多中肯的修改和改进意见,具体如下。
对初学者而言,本书涵盖ArcGIS 9.3版本(与9.2版本类似,但与9.1版本有很大的差异)方方面面的内容。如果可能的话,我建议你使用9.3版本,不过从9.2版本迁移过来也不会太麻烦。读者可以访问ESRI的官方网站(www.esri.com)查看最新的补丁包。
第2版旨在面向更广泛的读者群体。“实训”力图传达这样的一种信息,即本书为社区大学和技术学院的课程进行了富有针对性的修改。作为教师,如果能够获得任何级别的ArcGIS软件(ArcView、ArcEditor或ArcInfo),就几乎可以把GIS所有方面的内容都讲授到,并能让学生在一学期内就能熟练掌握许多软件功能。显然,本书中的任何练习都需要ArcView以上级别的ESRI软件。如果你是自学者,也可以使用ESRI提供的免费但仅有一年期限的学生版ArcView软件,在较短的时间内精通ArcGIS。
理论与实践相结合的方式能让你从GIS新秀变成高手——包括各种常识和实用的观点——在一学期或约60个小时的自学课程时间内。
相较于第1版,第2版更加灵活。如果想在更短的时间内完成学习而压缩GIS学习材料,则可以忽略书中建议的一些练习 。
两个比较费劲的练习(使用键盘输入和数字化方式来创建要素类)已经得到了改进,这使学生或读者无须亲自完成那些极度乏味的数据输入即可理解这些概念。其他练习需要的输入数据也通过配套光盘提供,由此降低了数字化和键盘输入的工作量。
优雅但几近消失的ESRI Coverage数据在本书中仅仅讨论了如何将其转为个人型Geodatabase(Personal Geodatabase)和文件型Geodatabase(File Geodatabase)格式。实际上,我也删除了所有关于ArcInfo Workstation 的讨论内容。我认为Coverage和Workstation的内容是第1版的卖点之一,但由于Geodatabase及其相关处理工具已经得到很大的改进,这使得过去一些行之有效的方式现在已经不再需要。
作为高密度数据采集的一种重要方法,LIDAR(激光雷达)的出现使新的地形数据结构在理论和实践上都成为现实。
配套光盘中附带的许多彩色图片是本文一些黑白图片的彩色版本。在文中这些图片都被标记了三个星号(***).
这些变化的细节部分和关于教师应该如何使用本书的一些信息都可以在本书的支持网站http://www.wiley.com/college/kennedy中找到,该网站还包含了一份详细的教学指南,它给出了该如何设置任意时长课程的建议。教师们可以通过在网站上注册来获取如何使用本书进行教学的一些建议,同时还可以获得练习答案。
我想要强调的是,第1版中一些核心观念仍然未变:GIS并不像字(词)处理那样简单,相反,如果想要熟悉软件,就应该知道一些正确和有用的知识。GIS背后的理论非常重要,有些教科书仅重视操作练习而对深层的概念只有寥寥数语的解释,它的用户在实践中必定会犯大错误。相对来说,学生们学习了许多理论但对使用软件没有经验或经验不足,这即使在今天的学术圈中也很难站稳脚跟,而雇主们又希望这些入门级水平的人能即刻开始工作。这可能反映出一点,在计算机诞生之前,所谓的GIS是不存在的。理论知识与实践经验相结合是一切事物的本源 。
致谢
除了在第1版中给予我大力帮助的人们之外(见第1版前言),还有很多人对本书做出了大量的贡献。作者非常感激Ryan Bowe女士,她阅读了本书并两次做完了全部练习。她是一名非常优秀的编辑,同时对ArcGIS细节知识的了解也是非常宝贵的。
非常感谢Mike Richie先生,他是Photo Science(该公司跻身于美国最佳综合航空遥感公司之列,网址为www.photoscience.com)的总裁和所有者,他特意为本书提供了LIDAR数据。
同时还要由衷感谢肯塔基大学的教职人员,他们是:Amanda Corder,Priyanka Ghosh和Tim Guenther。
前言(第1版)
序言
Michael F. Goodchild
在前言中,迈克尔·肯尼迪列出了这本书的三个目标,其中最后一个目标是“给读者提供一个继续深入研究GIS或研究新兴的GIScience领域的基础,GIScience被描述为对GIS技术和由GIS产生的基本问题进行检验的科学。”“系统背后的科学”这个想法可以追溯到20世纪90年代初。GIS软件行业正在蓬勃发展,大学里也正在着手开始这些课程,而且GIS作为一种重要的工具已得到普遍应用。然而,一些著名的学院派地理学家开始询问一些令人尴尬的问题。如果GIS只是一个工具,那么为何对其如此关注?毕竟,大学没有必要教文字处理或电子表格的课程。显然GIS对于那些强大的行业是非常有用的,但对于贫穷的和被边缘化的人又有什么作用呢?难道GIS不只是一项“非智力技能”,一种把戏而已吗?
到20世纪90年代中期,对GIS确实“有更多用处”这点已达成共识,应用GIS产生了一些非常有趣和基本的问题,如果GIS的设计将在下一代得到改善,则还有一些重要的研究问题需要解决。除了培训使用最新GIS软件版本外,GIS课程应该教授一些基本原则,这些基本原则将适用于未来的十年或二十年都是。特别是在美国之外,尽管诸如“地球数学”等其他术语也在应用,“地理信息科学”这一术语广泛应用于书本的标题、学位课程、刊物和会议的名字当中。
因此,这些疑问、问题和原则究竟是什么呢?其中很多问题已经被提出来,或者至少在本书中已经有过暗示,但更重要、更具有挑战性的部分则是下面几个方面。
不确定性的问题。每一个GIS数据库都试图表示地理世界中真实事物某些选定的方面,但是都没有成功,真正的原因在于现实的复杂程度无穷尽,但计算机的存储能力总是有限的。常常会面临许多选择,如应包括多少细节,在一个合理的成本范围内创建数据库要概括多少细节或近似多少细节,哪些可略去不管。简言之,GIS数据库总是留给用户对现实世界某种程度的不确定性。那些不确定性应该如何描述和测量?它对GIS分析结果又会产生哪些影响?在过去的20年里,已经大量收集了这三个问题的答案。
表示形式的选择。读者已经碰到过GIS中表示地理现象的不同方法——Shapefile、coverage、geodatabase、TIN、raster、vector——还有许多其他的方法。专业转换软件包可以识别300种格式。然而,GIS中仍旧有许多种现象很难采集。对于三维数据,或基于时间的动态现象的数据,或流量及交互的数据的表示技术仍然非常基础。许多GIS科学家都专门研究这一领域,开发新的数据模型和格式,它们有望形成为新一代GIS软件的基础。
公众参与。GIS是一种复杂的技术,而且需要学习一些大学课程来掌握这一技术。但如果要使GIS真正应用于日常生活,需要让那些没有时间阅读、听讲座和复杂的实训的人获得GIS知识。GIS科学的一个分支称为公众参与GIS(PPGIS),检验它在公众决策和社区规划中所发挥的作用。不同于单一数据库,PPGIS是使每个股东都参与开发表达他们自己观点的数据库。这对涉及当地文化的决策尤其重要,因为他们也许对自己的当地环境具有完全不同的思路。
空间数据基础设施。地理数据是人类活动许多方面的根本,从日复一日的探路到处理灾难,从后勤保障体系到山林管理。读者在本书中碰到的许多要素类对于许多不同的用途都是很有用处的,而且如果它们能被有效地共享使用,将有非凡意义。空间数据基础设施这一术语描述了社会生产和共享地理数据的所有措施。在美国,国家空间数据基础设施是在1994年克林顿总统在职期间开始的,现在已经发展成一个由许多委员会、格式标准、数据仓库和训练计划组成的集团,齐心协力地理数据的存取途径。其他国家也采用相似的策略,而且研究还在继续,寻求更好的方法以实现这些目标和清除可能的障碍。
这四项内容只是GIScience研究日程中的一小部分主题。获取更多信息的一个出色的资源是地理信息科学大学联合会的网页(www.ucgis.org),它们发布了也许是最棒的研究议程,并组织了许多会议和研讨会,为学生提供了奖学金项目。另一个很好的资源是一本名为《地理信息系统和科学》的书,作者是Longley、Goodchild、Maguire、和Rhind,也是由Wiley出版。
这本书覆盖大量的资料,而且它的练习将读者带到当今技术的前沿。但是当今的技术有什么更广泛的暗示吗,它又朝着什么方向发展呢?它所创造的结果有多精确呢?它对整个社会和其决定又有什么更为广泛的影响?这些都是很重要的问题,它们都是GIScience的研究对象。如同其他好书一样,如果这本书留给读者的问题能像它能解答读者的问题一样多,那么它将是很成功的。
序2
——Jack Dangermond
《ArcGIS地理信息系统基础与实训》为GIS教学提供了一种独特的方式。在本书中,Michael Kennedy通过循序渐进的GIS指导手册式方法重构了其经过时间检验的GIS课堂教学法。在跟随Kennedy教授学习GIS的旅程中,学生们可能会感觉到教授正在引导着自己踏上旅途,并在旅途中的每一步都给出了明智的建议。Kennedy教授非常关心他的学生,而各中的细节和多年积累的GIS教学经验都蕴含在整本书之中。在本书里面,他指导学生们去解决在课堂上每天都会出现的许多问题。他的目标是帮助他们去理解GIS的概念并掌握GIS的相关技能。作为一名高明的教师,他在传授GIS知识方面不仅能让学生清晰地理解这些知识,还能让他们在不断增强技能的过程当中获得信心。
一旦GIS专业的学生掌握了基础知识,下一步便是学习如何分析空间数据、识别问题并找出解决方案。学习分析空间数据的好处是,学生们不只是停留于浏览数据和在地图上进行定位操作的水平上,它还有助于帮助他们创建出地图来制定更好的决策。
我们大家都是通过不同方式来学习GIS技能的。有的人用眼睛看,有的则是用耳朵听,而有些人则需要手把手的指导。学生们的学习方式一般是多种多样的,GIS专业的学生也不例外。有的学生可能依赖课堂教学,需要交谈和时间来理解关于GIS概念、空间数据、地理数据库、地图投影、属性表、要素类、数据集和地图制作的相关信息,另一些人则可能只需一本图文并茂的指导手册就足矣。因此,多样化的GIS教学方法将有助于确保世界各地日益增多的学生都能有机会以最适合自己的方式来获得GIS技能。
GIS正在成为众多领域中许多人日常工作和生活的一部分,从建筑师到动物学家,从学界到商界,从城市规划到全国性和国际性空间数据门户。现在,教师们担当着最基本的重任,即为打算学习GIS的学生们开启此扇大门。在《ArcGIS地理信息系统基础与实践》一书中,Kennedy教授就为打算理解GIS而学习相关基础技能的学生们开启了这扇门,并期待着他们能够让我们的GIS社区发展得更加繁荣。
媒体评论
本书既是地理信息系统(GIS)的入门教材,也是对ArcGIS桌面产品实训手册。书中的实训练习充满了有用、有价值的提示和技巧,这是其他参考书和手册无法媲美的。
——The Professional Geographer
这种实训练习方法的确非常成功……我真诚地推荐本书,它是一本非常优秀的参考书……
——Sedimentary Research杂志