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本书综合介绍不同GIS软件平台在制图、空间建模、地理设计、三维建模等方面的操作和应用，配备大量GIS专业竞赛案例并进行分析。全书共8章，第1章主要介绍基于MapGIS、SuperMap、ArcGIS平台的业界主流三大专业竞赛；第2、3章分别介绍全国高校GIS技能大赛的MapGIS矢量制图与三维建模；第4、5章分别介绍SuperMap大赛的地图制图与地理设计；第6、7章分别介绍Esri竞赛的ArcGIS地理设计、CityEngine三维建模；第8章讲解Esri竞赛的ENVI/IDL遥感应用开发相关内容和方法。此外，随书光盘中包含大量案例，以供读者参考。

目    录
 
第1章  GIS竞赛初识	1
1.1  竞赛寄语	1
1.1.1  超图总裁宋关福寄语	1
1.1.2  山东科技大学柳林老师
      寄语——回顾篇	2
1.1.3  山东科技大学柳林老师
      寄语——励志篇	4
1.2  中地数码杯全国高校GIS技能大赛
     ——智绘地球，业创云端	5
1.2.1  竞赛介绍	5
1.2.2  竞赛变革	6
1.2.3  竞赛规则	6
1.2.4  竞赛日程	7
1.2.5  奖项设置	7
1.3  SuperMap杯全国高校GIS大赛
     ——奔跑吧，GISer	8
1.3.1  竞赛介绍	8
1.3.2  竞赛变革	8
1.3.3  竞赛规则	9
1.3.4  竞赛日程	10
1.3.5  奖项设置	10
1.4  Esri杯中国大学生GIS软件开发竞赛
     ——GIS无处不在，随处精彩！	10
1.4.1  竞赛介绍	10
1.4.2  竞赛变革	11
1.4.3  竞赛规则	12
1.4.4  竞赛日程	13
1.4.5  奖项设置	13
第2章  MapGIS矢量制图	15
2.1  栅格几何校正	15
2.1.1  标准图幅校正流程	15
2.1.2  非标准选点校正流程	21
2.2  扫描数字化	24
2.2.1  图例板制作	24
2.2.2  矢量化编辑	26
2.2.3  按层分离图元	32
2.3  属性数据录入	33
2.3.1  属性输入与管理	34
2.3.2  属性处理	35
2.3.3  属性检查	38
2.4  地图整饰与打印输出	38
2.4.1  地图整饰	38
2.4.2  地图排版打印	41
第3章  MapGIS三维建模	44
3.1  三维场景	44
3.1.1  新建场景	44
3.1.2  添加场景	44
3.1.3  场景属性设置	45
3.2  三维建模工具	46
3.2.1  区生成封闭面	46
3.2.2  区生成水平面	48
3.2.3  区生成竖面	48
3.2.4  线生成管状面	49
3.2.5  线生成水平面	50
3.2.6  线生成竖直面	51
3.2.7  拾取区生成面	52
3.2.8  拾取线生成面	53
3.2.9  导入外部模型	54
3.3  三维编辑	55
3.3.1  关联场景	55
3.3.2  删除要素	56
3.3.3  移动模型	56
3.3.4  旋转模型	57
3.3.5  修改图元	57
3.3.6  路径漫游	59
3.4  三维模型分析	62
3.4.1  洪水淹没演示	62
3.4.2  坡度分析	62
3.4.3  坡向分析	63
3.4.4  填挖方计算	63
3.4.5  单点地形参数查询	64
3.4.6  两点通视性判断	65
3.4.7  可视域分析	65
3.4.8  地形剖切	66
3.5  MapGIS三维建模案例	66
3.5.1  新建数据库	67
3.5.2  创建地图文档	67
3.5.3  属性编辑	68
3.5.4  添加三维场景	68
3.5.5  创建三维模型	68
第4章  SuperMap地图制图	74
4.1  数据预处理	74
4.1.1  数据集成	74
4.1.2  坐标系设置	85
4.1.3  地图配准	87
4.1.4  栅格地图矢量化	93
4.1.5  拓扑处理	98
4.2  空间数据处理	102
4.2.1  数据裁剪	102
4.2.2  数据类型转换	105
4.3  SuperMap专题图制作	107
4.3.1  专题图基础	107
4.3.2  创建专题图	109
4.3.3  可见范围设置	114
4.3.4  地图排版	115
第5章  SuperMap地理设计	126
5.1  SuperMap地理设计概述	126
5.1.1  SuperMap地理设计基础	126
5.1.2  SuperMap地理设计内容	127
5.2  SuperMap7C空间分析	128
5.2.1  缓冲区分析	128
5.2.2  网络分析	134
5.2.3  叠加分析	141
5.2.4  栅格分析	144
5.3  SuperMap地理设计案例	148
5.3.1  案例背景	148
5.3.2  设计与分析	148
5.3.3  前期准备	148
5.3.4  实施过程	149
5.3.5  案例结果分析	152
第6章  ArcGIS地理设计	154
6.1  Model Builder概述	154
6.1.1  模型生成器	154
6.1.2  模型的基本组成	154
6.1.3  模型生成器元素	155
6.1.4  图形模型的类型	155
6.2  Model Builder使用指南	156
6.2.1  Model Builder页面介绍	156
6.2.2  使用Model Builder建模	157
6.3  空间分析（Spatial Analysis）	160
6.3.1  区域分析	160
6.3.2  表面分析	160
6.3.3  提取分析	161
6.3.4  条件分析	161
6.3.5  密度分析	161
6.4  网络分析（Network Analyst）	162
6.5  三维分析（3D Analyst）	165
6.6  ArcGIS地理设计实例	169
6.6.1  生态养殖区选址模型	169
6.6.2  养殖区养殖分布模型	170
6.6.3  运输最优路径选择模块	170
6.6.4  养殖区污染预估模块	171
6.6.5  养殖区投收分析模块	172
第7章  Esri CityEngine三维建模	174
7.1  CityEngine安装部署	174
7.1.1  软件安装	174
7.1.2  许可设置	174
7.1.3  License Manager的安装	175
7.1.4  停止License Server服务	175
7.1.5  更换许可文件	176
7.1.6  配置CityEngine服务	176
7.2  CityEngine基础	177
7.2.1  CityEngine 基本操作	177
7.2.2  CityEngine教程下载	177
7.2.3  CityEngine 相关概念	178
7.2.4  CityEngine 工程文件组成	178
7.2.5  Layer	178
7.2.6  Shapes	181
7.3  CGA语法简介	181
7.3.1  常用命令	181
7.3.2  形状操作	181
7.3.3  形状属性	183
7.4  Python脚本	183
7.4.1  Python控制台	184
7.4.2  Python编辑器	184
7.4.3  运行脚本	184
7.4.4  添加启动脚本	185
7.5  CityEngine三维建模实例	185
7.5.1  启动向导	185
7.5.2  窗口类型	185
7.5.3  新建工程	186
7.5.4  新建场景	187
7.5.5  图层类型	188
7.5.6  图层数据导入	189
7.5.7  场景导出	191
第8章  ENVI二次开发	192
8.1  ENVI组件构成	192
8.1.1  工具箱	192
8.1.2  菜单栏	193
8.1.3  工具栏	195
8.2  IDL语言简介	195
8.3  相关控制函数接口	196
8.3.1  程序控制方法及功能	197
8.3.2  数据控制函数	197
8.3.3  显示控制函数	198
8.4  ENVITask调用	198
8.5  ENVI二次开发方法	200
8.5.1  启动批处理模式	200
8.5.2  ENVITask调用	200
8.5.3  常用函数介绍	201
8.6  ENVI程序示例	204
8.6.1  镶嵌批处理
      ENVIMosaicRaster	204
8.6.2  辐射定标
      ENVIRadiometricCalibration	205
8.6.3  正射校正函数
      ENVIRPCRasterSpatialRef	206
8.6.4  快速大气校正函数
      ENVIQUACTask	206
8.6.5  分块处理函数
      CreateTileIterater	207
8.6.6  批量输出HDF5数据集	208
8.7  ENVI/IDL集成开发案例	209
8.7.1  案例实现流程	209
8.7.2  案例源代码	211
8.7.3  案例实现结果	216
参考文献	217

前    言
地理信息系统（GIS）技术的应用已经深入到各行各业，其重要性已经得到公认。GIS是一门多学科交叉的边缘学科，属于技术导引型（technology driven）和应用导引型（application driven），其实践性很强。这一学科特点决定了GIS专业人才培养更强调实际动手能力，包括GIS软件操作能力和应用能力。作者在多年的教学实践和GIS专业人才培养中发现，通过指导学生参加专业竞赛来加深学生对GIS理论的理解、提高学生的实践动手能力是最有效的教学途径之一。一本有关“GIS设计与竞赛”的书既可以系统指导学生参加GIS专业竞赛，又可以借助竞赛指导学生进行GIS软件操作和应用以提高其动手能力，这也是编写本书的初衷。
目前，如此多的GIS专业竞赛机会，使GIS专业的学生“英雄有用武之地”。业界主流的GIS专业竞赛包括：武汉中地数码有限公司主办的“全国高校GIS技能大赛”、北京超图软件股份有限公司发起的“SuperMap杯全国高校GIS大赛”、Esri中国信息技术有限公司发起的“Esri杯中国大学生GIS软件开发竞赛”。本书针对不同GIS专业竞赛，讲解基于MapGIS、SuperMap、ArcGIS不同GIS软件平台在地图制图、空间建模、地理设计、三维建模等方面的操作和应用。书中还给出了不同GIS竞赛组别的案例，通过案例来讲解GIS软件操作和应用的方法和技巧，随书光盘包含更为丰富的案例详解，以供学生自学和教师教学参考。读者通过对竞赛案例的分析、GIS操作的总结、软件应用探索，加深对GIS基本原理、空间分析方法、专业竞赛技巧的认识和理解，进而全面提高GIS实践应用能力和动手能力。
本书以GIS专业竞赛为载体，将不同GIS基础软件平台聚合进行对比学习，以便读者系统掌握不同软件平台的操作特点和方法；本书以竞赛案例为主线，将地图制图、地理设计、三维建模等不同GIS应用串联起来，使学习者掌握不同GIS应用的设计和实现方法。为使本书和实际GIS工程项目结合，邀请GIS企业高工和竞赛主办单位专家参与编著和指导，所以本书内容系统完整、特色鲜明，具有实战性。
全书按MapGIS、SuperMap、ArcGIS软件平台组织，同一软件平台从易到难按不同竞赛和应用组别组织。共包括8章，第1章GIS竞赛介绍，总体介绍了基于MapGIS、SuperMap、ArcGIS平台的专业竞赛；第2、3章基于MapGIS平台，分别是MapGIS矢量制图、MapGIS三维建模；第4、5章基于SuperMap平台，分别是SuperMap地图制图、SuperMap地理设计；第6、7章基于ArcGIS平台，分别是ArcGIS地理设计、CityEngine三维建模；为兼顾遥感专业学生竞赛，第8章为ENVI/IDL遥感应用开发竞赛。GIS专业竞赛的其他二次开发内容见“GIS开发与实践”丛书系列另一本教材《地理信息系统二次开发及案例分析》。
本书可以说是作者多年在GIS教学实践和专业竞赛指导方面经验的结晶。多年来作者进行GIS教学模式改革和人才实践培养模式创新，主编柳林博士指导学生获得全国GIS专业竞赛特等奖1项（齐鲁晚报予以报道）、一等奖2项、二等奖5项、三等奖9项、优胜奖18项，指导学生获科技竞赛国家级奖项2项、省级特等奖1项（半岛都市报予以报道），校级特等奖、一等奖9项，连续5年获得大学学生创新活动指导奖。在学生实践能力培养方面具有丰富的经验和积累，全部呈现在书中。本书的主要内容是作者在教学实践和软件应用中逐渐形成的，同时也参考了MapGIS、SuperMap、ArcGIS的官方帮助文档等，在此一并致谢。
本书的编写得到山东省教改项目（编号：2012251）、山东科技大学群星计划项目（编号：qx2013103）、山东科技大学研究生教育创新计划项目（KDYC14003）、山东省自然科学基金项目（ZR2012FM015）、青岛经济技术开发区重点科技计划项目（2013-1-27）、卫星测绘技术与应用国家测绘地理信息局重点实验室经费资助项目（编号：KLAMTA-201407）、山东省泰山学者建设经费的资助，特此鸣谢！
本书由山东科技大学的柳林老师和李万武老师负责总体设计、编著、定稿；中国海洋大学的李嘉靖负责第1章的编写和全书图片的编辑；山东省地质测绘院的潘宝玉总工、沈阳市勘察测绘研究院的毛坤德高工参与工程案例部分的编著。参与本书编著人员还有：陆波、王恒、柳诚、孙亚琴、杨博雄、张倩、董水峰、魏旭晨、王建邦、胡晓光、杨晓彤、刘飞、谭丽、丁静、张旗、满苗苗、张翔、陈黔、郭泽龙、刘勇、程鹏、孙群、谢中凯、郭亚敏、胡光辉、李宇坤、巴彦蔺、张志超、张卫平。山东科技大学的王恒、柳诚、张倩、董水峰、魏旭晨、杨晓彤、刘飞、谭丽、丁静、张旗、满苗苗、张翔等研究生，进行全书程序调试和修正，山东科技大学的陈黔、郭泽龙、刘勇、王洪旭、胡光辉、李宇坤、巴彦蔺等本科生参与本书的案例测试和文档编辑；上海赛华信息技术有限公司的陆波工程师、中国矿业大学的孙亚琴老师、北京师范大学（珠海分校）的杨博雄老师、中国人民公安大学的胡晓光老师参与第8章的编写；浙江省基础地理信息中心的王建邦工程师参与第6章的编写，ESRI有限公司的孙群工程师对本书案例进行指导，在此一并致谢！ 
尽管本书的编写历时一年多，反复斟酌、数易其稿，但由于知识更新速度及编者水平所限，书中难免有错误和不妥之处，敬请批评指正。批评和建议请致信liulin2009@126.com。也欢迎高校学子、指导教师致信，共同探讨GIS竞赛和软件应用的相关问题。

柳  林                 
2015年8月6 日于青岛山东科技大学

地理信息系统 GIS应用开发

柳林博士，硕士生导师，山东科技大学测绘学院副教授，曾获得山东省科技进步奖、山东省教学成果奖、中国测绘科技进步奖、中国煤炭工业科技进步奖、山东省自然科学学术创新奖、山东省高等学校优秀科研成果奖、齐鲁巾帼发明家等奖项。指导学生获得全国GIS专业竞赛特等奖1项、一等奖2项、二等奖5项、三等奖9项、优胜奖18项，指导学生获挑战杯大学生课外科技作品竞赛国赛、省赛奖项多项。

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地理信息系统设计与竞赛教程