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地理计算语言及其应用 版权信息
- ISBN：9787030748966
- 条形码：9787030748966 ; 978-7-03-074896-6
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
地理计算语言及其应用 内容简介
本书全面系统地介绍了作者的用于地理计算的地理计算语言（简称G语言），包括提出该语言的背景，设计思想，语法规则，开发环境，开发方法等内容，之后介绍了利用该语言开发的应用案例，包括G语言教学系统，国土空间规划双评价系统，城市热岛效应分析系统，夜景灯光数据分析系统，城镇空间扩展模拟系统，新冠疫情分析系统，遥感变化监测系统，生态敏感性分析系统，建设用地适用性评价系统等内容。其中GIS教学部分是传统GIS教学中的常用案例，可直接用于新型GIS教学中，而其他案例则展示了地理计算语言在遥感、大数据、国土空间规划方面的应用潜力。
地理计算语言及其应用 目录
目录
序
前言
**篇 地理计算语言
第1章 引论 3
1.1 GIS与空间分析 3
1.1.1 GIS概述 3
1.1.2 坐标系统与空间数据 4
1.1.3 空间分析 6
1.1.4 地理分析模型 8
1.2 地理计算概述 8
1.2.1 地理计算的概念 8
1.2.2 地理计算的模式 9
1.2.3 问题与分析 11
1.3 编程语言 12
1.3.1 编程语言的发展 12
1.3.2 *终用户编程 14
1.3.3 低代码编程 15
第2章 G语言基础知识 17
2.1 新型地理计算模式 17
2.1.1 基本原理与关键技术 17
2.1.2 技术特点与研究现状 18
2.2 G地理计算语言概述 19
2.2.1 G语言的设计思想 19
2.2.2 G语言的技术特点 20
2.2.3 与传统编程语言的对比 21
2.2.4 G语言的应用领域 22
2.2.5 G语言解释器 30
2.2.6 G语言集成开发环境 31
2.3 软件下载与环境设置 33
2.3.1 软件下载 33
2.3.2 系统运行环境 35
2.3.3 环境设置与注册 35
2.3.4 网络地图API开发秘钥 37
第3章 G语言基础 38
3.1 基本术语与数据类型 38
3.1.1 基本术语 38
3.1.2 数据类型 39
3.2 G语言语法规则 40
3.2.1 概述 40
3.2.2 基本参数表 41
3.2.3 地理计算任务注册表 42
3.2.4 地理计算任务 43
3.2.5 结构化表达式 47
3.2.6 结构化表达式应用规则 49
3.3 G语言关键词 52
3.3.1 概述 52
3.3.2 G语言关键词的构成与调用 53
3.3.3 G语言关键词体系 54
3.3.4 用户自定义关键词 57
第4章 G语言应用系统开发 62
4.1 开发基础 62
4.1.1 建模原则与建模流程 62
4.1.2 开发基础框架 63
4.2 DAS智能文档的开发 66
4.2.1 概述 66
4.2.2 模型的描述性表达 67
4.2.3 模型的计算性表达 69
4.3 输出结果的定制 72
4.3.1 专题地图模板定制 72
4.3.2 统计表定制 75
4.3.3 统计图定制 78
4.4 模型的调试和运行 82
4.4.1 模型的运行模式 82
4.4.2 模型的运行 84
4.4.3 计算结果的检查 85
第二篇 G语言常用关键词
第5章 数据采集类关键词 91
5.1 获取兴趣点KX_BD_GetPOI 91
5.2 获取兴趣线KX_BD_GetLOI 93
5.3 获取兴趣面KX_BD_GetAOI 95
5.4 获取瓦片地图KX_BD_GetTile 98
5.5 获取街景图片KX_BD_GetStreetPic 101
5.6 获取人口迁徙KX_BD_GetQX 104
第6章 空间分析类关键词 106
6.1 矢量空间叠置分析KX_VecOverlay 106
6.2 栅格空间叠置分析KX_RasOverlay 107
6.3 空间插值与密度分析KX_InterDentity 109
6.4 地形分析KX_TerrainAnalysis 115
6.5 网络分析KX_NetWork 117
6.6 空间统计分析KX_SpatialStat 121
第7章 数据处理类关键词 126
7.1 字段计算器KX_FieldCalculator 126
7.2 栅格计算器KX_RasCalculator 129
7.3 重分类KX_Reclass 131
7.4 增强式栅格化KX_SelRasDisReclass 134
7.5 判断矩阵KX_JudgeMatrix 136
7.6 转移矩阵KX_TransMatrix 137
7.7 图像识别KX_PicRecognition 141
7.8 数据转换KX_Conversion 143
第8章 统计分析类关键词 147
8.1 规则网格绘制KX_DrawGrid 147
8.2 增强式单元统计KX_BufferStat 149
8.3 字段统计KX_FieldStat 151
8.4 指标计算器KX_IndexCalculator 154
第9章 成果表达类关键词 157
9.1 统计表制作KX_Statistic 157
9.2 属性表制作KX_Info 158
9.3 统计图制作KX_Table 160
9.4 专题地图制作KX_Mapping 166
9.5 OD弧绘制KX_DrawOD 169
第三篇 G语言应用开发案例
第10章 GIS教学应用 175
10.1 基于矢量数据的市区择房分析 175
10.2 基于栅格数据的学校选址分析 182
10.3 基于网络数据的设施服务水平分析 187
第11章 时空大数据应用 194
11.1 基于POI数据的城市用地功能识别 194
11.2 基于街景图片的街道空间品质评价 201
11.3 基于百度迁徙的城市人口流动时空分布格局研究 210
第12章 遥感应用 219
12.1 基于遥感数据的生态环境质量评价 219
12.2 基于POI和夜间灯光数据的城市空间结构分析 226
第13章 国土空间规划应用 235
13.1 国土空间规划“双评价”之土地资源评价 235
13.2 国土空间规划“双评价”之区位优势度评价 242
参考文献 249
附录 发明专利与软件著作权清单 251
展开全部
地理计算语言及其应用 节选
**篇 地理计算语言 本篇为地理计算语言的理论篇，分4章介绍地理计算语言的相关知识。第1章引论，介绍地理计算语言产生的相关背景知识和思考，包括空间分析、地理计算、编程语言等内容。其中，地理计算主要总结现有的4种地理计算模式，编程语言则分析编程语言的现状以及对未来编程语言的思考。第2章G语言基础知识，主要介绍新型地理计算模式和G语言的基本情况。其中，新型地理计算模式部分讲解该技术的基本思想、关键技术、技术特点以及研究现状，地理计算语言部分讲解G语言的概念、语言特点、G语言解释器以及G语言集成开发环境，并对G语言的应用前景做了分析。第3章G语言基础，介绍G语言的基本术语、语言规则和关键词。第4章G语言开发，讲解利用G语言开发地理分析模型的方法，主要包括G语言开发基本流程、DAS智能文档的开发、输出结果的定制以及模型的调试和运行等内容。 第1章 引论 1.1 GIS与空间分析 1.1.1 GIS概述 1.GIS的概念与发展 地理信息系统（geographic information system，GIS）是一种处理地理空间数据的信息系统。不同的学科专业、不同的应用领域，对GIS概念的理解也有所不同。例如，美国科学院院士、地理信息科学之父 Michael F.Goodchild将GIS定义为“一个能够采集、存储、管理、分析和显示与地理现象有关的信息的综合系统”。我国地理信息系统研究的开拓者陈述彭先生则认为，GIS是一种采集、存储、管理、分析与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。1988年美国国家地理信息与分析中心（NCGIA）下的定义为：为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算化的数据库管理系统。尽管各自的表述有所不同，但通常人们认为，GIS是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术和工具。 自从1963年加拿大测量学家R.F.Tomlinson提出并建立世界上**个GIS以来，经过60年的发展，GIS已在政府、企业和产业等方面得到了广泛应用，应用领域包括城乡规划、房地产、公共卫生、国防、自然资源、考古学、运输和物流等。而网络技术和移动互联网技术的推广与普及，使GIS的应用范围从*初的科研和政府部门扩大到百姓的日常生活，从地图制图和应用发展到今天的地理信息服务。 随着云计算、物联网、移动终端等新技术的快速发展，未来的GIS将是普世化的GIS，在这种情况下，很多人类的知识和经验都可通过地图的方式来表达，用户可以便捷地通过互联网和移动设备获取和使用空间数据或地理信息服务。 2.GIS的功能 GIS的功能大致包括数据采集、数据管理、空间分析以及可视化表达等四方面的内容。 （1）数据采集：数据采集是GIS*基本的功能，它是将地图数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计算机可处理的数字形式的过程。数据采集的手段有多种，既可以通过数字化现有地图，也可以通过野外测绘、GPS和遥感等技术直接获取空间数据。 （2）数据管理：包括数据库的设计，数据库的建立、更新与维护。 （3）空间分析：空间分析是GIS的核心功能，是区别于非GIS系统（如CAD）的重要特征，包括空间查询、空间统计、一般空间分析和空间分析模型等内容。 （4）可视化表达：就是将GIS查询或分析的结果通过专题地图（包括二维、三维）、统计图、统计表等形式从多个方面进行展示。 3.GIS的组成 （1）计算机硬件：硬件系统是GIS实现的物质基础，包括计算机、输入与输出设备、网络通信设备。 （2）计算机软件：包括系统软件、基础软件和GIS软件，系统软件主要指操作系统，基础软件包括数据库软件、编程软件和算法软件，GIS软件提供GIS的各种功能。目前，国外比较有代表性的GIS商业软件有ESRI的ArcGIS，国内有代表性的软件有SuperMap和MapGIS。除此之外，也有很多免费GIS软件，如GeoDa、uDig、OpenJump、QGIS、gVSIG、Whitebox GAT、GRASS GIS、MapWindow以及ILWIS等。 （3）空间数据：空间数据是地理信息的载体，是GIS操作和分析的对象，也称为GIS的“血液”。再好的GIS软件，若没有合适的空间数据，GIS软件也不能发挥其作用，可见空间数据对于GIS的重要性。因此，空间数据库的建设、维护和管理在GIS系统的建设中占有很大比重。 （4）GIS用户：GIS用户分为系统开发、管理、维护人员和GIS应用用户两大类。不同知识水平和不同专业背景的用户，使用GIS的水平也不一样，同样的数据、同样的GIS软件对于不同的GIS用户，其分析或应用效果会有所不同。 1.1.2 坐标系统与空间数据 1. 坐标系统 坐标系统是GIS图形显示、数据组织和分析的基础，GIS的坐标系统通常有地理坐标系统（geographic coordinate system）和投影坐标系（projection coordinate system），此外，还有平面坐标系统（plannar coordinate system）。平面坐标系统常常在小范围内不需要投影或坐标变换的情况下使用，而地理坐标系统和投影坐标系统是相互联系的，地理坐标系统是投影坐标系统的基础之一。 1）地理坐标系 地理坐标系是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。一个地理坐标系包括角度测量单位、本初子午线和参考椭球体三部分。 根据所选用的参考椭球体的不同会有不同的地理坐标系，我国常用的地理坐标系统有1954年北京坐标系（克拉索夫斯基椭球）、1980西安坐标系统（IAG1975椭球）、WGS84坐标系统（WGS-84椭球）以及2000国家大地坐标系（CGCS2000椭球）。 2）投影坐标系 由于用于近似地球的地球椭球体表面也是个曲面，而我们日常生活中所使用的地图及量测空间通常是二维平面，为此需要在地图制图和量测时将球面转化成平面。而地图投影就是按照一定的数学法则将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点位的地理坐标（φ， λ）与地图上相应点位的平面直角坐标（x，y）建立起一一对应的函数关系，从而实现由地球椭球面向地图平面的转换。 由于地球椭球面是一个不可展平的曲面，将球面投影到平面时会产生误差或变形（长度变形、面积变形和角度变形）。为了按照不同的需求减少某一方面的变形，就产生了不同投影方法，如高斯克吕格投影就是一种投影前后角度不变，但长度和面积会发生变形的投影，且这种变形离中央经线越远，变形越大。为此，需要采用3°或6°投影分割带的方法将投影范围限制在一定范围，从而使变形不超过一定限度。 投影坐标系由地理坐标系和投影方法（如高斯克吕格投影、Lambert投影、Mercator投影）确定，如ArcGIS中的投影坐标系Beijing 1954_3_Degree_GK_Zone_25，表示该坐标系的地理坐标系为1954年北京坐标系，投影为高斯克吕格投影，3°带，带号为25。 2. 地理数据 作为对现实世界的表达和抽象，地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据。它直接或间接关联着相对于地球某个地点的数据，是表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件，包括自然地理数据和社会经济数据，如土地覆盖类型数据、地貌数据、土壤数据、水文数据、植被数据、居民地数据、河流数据、行政境界及社会经济方面的数据等。 地理数据来源广泛，既可以是传统的纸质地图，也可以是遥感数据，或GPS定位数据，或各种统计数据，以及基于位置的社交网络数据等。尽管不同的GIS软件有各自特定的地理数据格式，但总体来说，可分为矢量数据和栅格数据两大类。 1）矢量数据 矢量数据是用点、线、面来对地理对象进行抽象。点对象由独立的坐标来表示，线对象由一系列坐标点表示，面对象由首尾相连的多个线要素构成，面要素的边界把区域分成内部和外部。矢量数据具有空间、属性和时间三大特征，空间特征又分为空间位置和拓扑关系。根据矢量数据是否包含拓扑关系，可分为无拓扑关系的矢量数据结构和有拓扑关系的矢量数据。无拓扑关系的矢量数据仅包含空间对象的位置坐标和属性信息，而有拓扑关系的矢量数据除包含有空间对象的位置坐标和属性信息外，还包含空间对象的拓扑关联信息。 2）栅格数据 栅格数据是以坐标隐含、属性信息明显的方式来表达、显示世界，通常用于表达连续分布的地理现象。栅格数据的结构是像元阵列，每个像元是栅格数据中*基本的信息存储单元，其坐标位置用行、列号确定。点实体在栅格数据中用一个像元表示，线实体用连接成串的像元集合表示，面实体用聚集在一起的相邻像元集合表示。 栅格的像元值通常是某一地理现象或地物的概况，如高程、气温、降水量、土地利用类型、植被类型等。栅格的像元一般为规则正方形，具有固定的尺寸和位置，像元的大小（栅格分辨率）决定了栅格数据的精度，也决定了栅格数据表达信息的详细程度。 3）矢量数据与栅格数据的对比 矢量数据与栅格数据有各自的优缺点和适用范围。通常，矢量数据位置精度高，具有建立空间关系的能力，适合地理对象的几何转换和拓扑关系的描述，且图形输出效率高，但叠加分析操作算法复杂，空间分析效率低。栅格数据具有叠加分析的算法简单、空间分析效率高的优点，但无法满足拓扑关系分析的要求，且图形表达精度和输出效率低。 4）空间数据格式 空间数据的组织形式有多种，如ArcGIS中常用的Shapefile、Coverage、Tiff的文件类型和Geodatabase数据库类型。 Shapefile：一种基于文件方式存储GIS数据的文件格式。至少由shp、dbf、shx三个文件作成，分别存储空间、属性和前两者的关系，是GIS中比较通用的一种数据格式。此外，还有prj、shp. xml、sbn和sbx四种文件：prj存储了坐标系统，shp. xml是对shapefile进行元数据浏览后生成的xml元数据文件，sbn和sbx存储的是shapefile的空间索引，它能加速空间数据的读取。 Coverage：一种拓扑数据结构，数据结构复杂，属性缺省存储在Info表中。目前ArcGIS中仍然有一些分析操作只能基于这种数据格式。 Grid：是ArcGIS原生的栅格数据存储格式，该格式是ArcGIS空间分析扩展模块默认的输出格式。 Tiff：是一种流行的高位彩色图像格式，格式复杂，存储内容多，占用存储空间大，以.tif为扩展名。 Geodatabase：用于存储空间数据的数据库，根据应用场景的不同，有以下三种： （1）FileGeodatabase：存储于文件中，文件大小没有限制。 （2）PersonalGeodatabase：用来存储小数据量数据，存储在Access的mdb格式中，文件不能大于4GB。 （3）ArcSDEGeodatabase：存储大型数据，存储在大型数据库（如Oracle、SQL Server、DB2等）中，可以实现并发操作。 1.1.3 空间分析 1.空间分析的概念 空间分析的概念源于20世纪60年代地理与区域科学的计量革命。M.F.Goodchild曾指出
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