開源地理信息系統(tǒng)QGIS空間分析教程

目錄
前言
第1章 GIS的基本概念與QGIS軟件簡介 1
1.1 地理信息系統(tǒng)的概念和組成 1
1.2 地理空間信息及其空間數(shù)據(jù)模型 3
1.3 大地測量系統(tǒng)和坐標系 6
1.4 GIS軟件與軟件運行環(huán)境設置 8
1.4.1 QGIS與Shapefiles數(shù)據(jù)格式簡介 8
1.4.2 QGIS軟件的下載與安裝 9
1.4.3 QGIS運行界面組成及其設定 12
1.4.4 QGIS加載數(shù)據(jù) 13
1.5 基于QGIS的矢量數(shù)據(jù)處理和編輯 15
第2章 QGIS數(shù)據(jù)符號化與專題地圖 20
2.1 專題地圖基礎知識 20
2.1.1 普通地圖、專題地圖與地理底圖 20
2.1.2 專題圖屬性表的數(shù)據(jù)處理 20
2.1.3 數(shù)據(jù)符號化 23
2.1.4 專題地圖制作過程 24
2.2 基于地理要素特征的符號化 25
2.2.1 單一要素符號化：以上海地理底圖為例 25
2.2.2 分類要素符號化：以土地利用為例 29
2.2.3 連續(xù)數(shù)值要素符號化：以夜間人口統(tǒng)計為例 30
2.2.4 統(tǒng)計圖示：以人口結構為例 32
2.3 外部統(tǒng)計數(shù)據(jù)的鏈接 34
2.3.1 屬性表鏈接 34
2.3.2 鏈接后的符號化 37
2.4 專題圖的排版與輸出 38
2.4.1 標注/注記 40
2.4.2 地圖整飾 42
2.4.3 打印輸出 47
第3章 QGIS空間數(shù)據(jù)采集：以區(qū)域優(yōu)秀歷史建筑為例 49
3.1 影像資料的地理配準與矢量化 49
3.1.1 數(shù)字影像與地理配準的概述 49
3.1.2 研究區(qū)數(shù)據(jù)介紹 50
3.2 數(shù)字影像的地理配準 50
3.2.1 對地圖進行空間配準 50
3.2.2 基于航攝相片的地圖矢量化 56
3.3 創(chuàng)建優(yōu)秀歷史建筑數(shù)據(jù)分布圖 59
3.3.1 通過地址文本資料獲得空間點數(shù)據(jù) 59
3.3.2 手機定位軟件獲取空間數(shù)據(jù) 61
3.3.3 疊加優(yōu)秀歷史建筑圖層和其他圖層 67
3.4 小結 68
第4章 QGIS空間鄰近性分析：以城市商圈分析為例 69
4.1 空間鄰近性與城市商圈 69
4.1.1 點狀地物的空間鄰近性與商圈 69
4.1.2 數(shù)據(jù)說明 69
4.1.3 分析內容與方法 70
4.2 GIS數(shù)據(jù)的導入與制作 70
4.3 鄰近區(qū)域的制作與可視化 72
4.3.1 創(chuàng)建緩沖區(qū) 72
4.3.2 創(chuàng)建泰森多邊形 75
4.4 鄰近區(qū)域屬性的空間分析 76
4.4.1 基于人口柵格數(shù)據(jù)的商圈人口估算 77
4.4.2 商圈居住人口的估算 77
4.4.3 商圈緩沖區(qū)內的公交站數(shù)的計算 82
4.5 小結 84
第5章 QGIS空間集聚分析與距離計算：以城市旅游景點為例 85
5.1 空間集聚與空間距離的概念 85
5.1.1 點狀地物的集聚概念與旅游景點分析 85
5.1.2 距離的概念與計算方法 85
5.2 基礎數(shù)據(jù)準備與可視化 86
5.2.1 基礎數(shù)據(jù)來源 86
5.2.2 從地址信息獲取坐標數(shù)據(jù) 86
5.2.3 由坐標數(shù)據(jù)轉換成空間點數(shù)據(jù) 87
5.3 空間集聚的分析方法 89
5.3.1 基于Heatmap的空間集聚的專題圖 89
5.3.2 基于Kernel Density函數(shù)的核密度分析 91
5.4 空間距離的計算 97
5.4.1 計算離旅游景點最近地鐵站的距離 97
5.4.2 計算旅游景點到主干線的距離 101
5.5 小結 104
第6章 PostgreSQL與PostGIS地理數(shù)據(jù)庫構建：以城市土地利用為例 106
6.1 研究背景 106
6.2 數(shù)據(jù)庫基礎知識 106
6.2.1 數(shù)據(jù)庫概述 106
6.2.2 關系型數(shù)據(jù)庫的構成 107
6.2.3 關系型數(shù)據(jù)庫的設計原則：數(shù)據(jù)規(guī)范化 109
6.3 空間數(shù)據(jù)庫的構建 109
6.3.1 關系型數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建 109
6.3.2 空間數(shù)據(jù)庫的擴展 110
6.3.3 數(shù)據(jù)庫模式的建立 110
6.4 空間數(shù)據(jù)導入 111
6.4.1 主要源數(shù)據(jù) 112
6.4.2 工作環(huán)境建立 112
6.4.3 QGIS與PostGIS的連接 113
6.4.4 源數(shù)據(jù)及主要導入方法 113
6.4.5 基于DB Manager的源數(shù)據(jù)導入 115
6.4.6 csv文件導入 117
6.4.7 Shapefile文件導入 119
6.4.8 數(shù)據(jù)導入后的檢查 120
6.5 主鍵與外鍵的創(chuàng)建 122
6.5.1 使用pgAdmin4工具瀏覽數(shù)據(jù)列表 123
6.5.2 數(shù)據(jù)導入時的主鍵自動創(chuàng)建 124
6.5.3 利用pgAdmin4與SQL創(chuàng)建主鍵和外鍵 126
6.6 基于PostGIS的空間分析與統(tǒng)計 130
6.6.1 基于數(shù)據(jù)庫視圖的專題圖制作 130
6.6.2 屬性統(tǒng)計與空間分析案例 132
第7章 PostGIS網(wǎng)絡拓撲分析：以城市道路為例 140
7.1 研究背景 140
7.2 空間拓撲的概念 140
7.2.1 空間幾何屬性與空間拓撲屬性 140
7.2.2 基于QGIS的空間拓撲的構成要素 140
7.3 基礎數(shù)據(jù)導入與空間數(shù)據(jù)庫構建 141
7.3.1 基礎數(shù)據(jù)導入 141
7.3.2 空間數(shù)據(jù)多重幾何格式的分解 143
7.3.3 點（地鐵站）、線（道路）實體的銜接與路徑生成 144
7.3.4 不同實體（圖層）文件合并 145
7.4 創(chuàng)建專題拓撲模式 147
7.5 基于pgrouting插件的可達范圍計算 150
7.5.1 路徑距離與成本的計算 150
7.5.2 可到達路徑的搜索 153
7.5.3 可到達范圍的計算 154
7.5.4 可到達范圍的人口估算 156
第8章 PostGIS空間綜合應用分析：以城市災害影響評估為例 158
8.1 案例概況 158
8.1.1 背景與意義 158
8.1.2 分析內容 158
8.1.3 分析方法 159
8.2 空間數(shù)據(jù)庫的構建 159
8.2.1 數(shù)據(jù)源與作業(yè)環(huán)境 159
8.2.2 構建數(shù)據(jù)庫與導入數(shù)據(jù) 160
8.3 極端洪水淹沒情景 162
8.4 災害暴露特征 163
8.4.1 住宅建筑和人口暴露統(tǒng)計 163
8.4.2 公交線的洪水暴露與影響 164
8.4.3 便利店的洪水暴露及影響 170
8.5 災害避難行為的GIS時空模擬 172
8.5.1 災害避難模擬的數(shù)據(jù)說明 172
8.5.2 避難最短路徑的計算 172
8.5.3 行走軌跡點的計算 174
8.5.4 QGIS的TimeManager的下載與安裝 177
8.5.5 基于TimeManager的避難模擬 178
參考文獻 182