本书围绕应用型地理信息系统（GIS）设计与开发，从理论篇、技术篇和实践篇3个部分进行内容组织。理论篇讲述了GIS设计与开发的理论技术基础，主要包含主流的应用型GIS系统开发技术、应用型GIS设计方法、应用型GIS开发软件工程理论技术、空间数据库设计、数据标准与共享等；技术篇主要介绍了两种组件式开发，即MapX和ArcGIS Engine两种组件分别在VB和C#前端开发工具下的应用，在简单介绍了HTML+Web IIS架构下的网络开发环境后，讲述了天地图和百度地图国产在线地图API的开发应用；实践篇提供了MapX+VB、ArcGIS Engine+C#和基于百度在线地图API的Web地图应用开发实例，以帮助学生进行上机实践。本书为教师和学生提供了多种授课内容组合的选择方式，可以较好地满足不同区域和不同教学环境下地理信息系统专业及相关专业本科生和研究生教学实践的需要。
2004年1月，Nature杂志发表了题为Mapping Opportunities的论文，赞同美国劳工部的观点：21世纪中期，以地理信息技术为工具的地球科学技术将大放光彩，并将成为最有前景的3个专业方向之一。本书第一作者自2006年7月从北京大学遥感与地理信息系统研究所博士毕业后，到新疆大学任教，承担了地理信息科学等专业的专业课程教学任务。新疆大学是全国较早设立地图学与地理信息系统专业的高校，为国家培养了较多地理信息系统专业技术人员和相关专业领域的管理人员。作者团队近年来主要承担新疆大学和新疆农业大学地理信息系统专业的相关本科和研究生课程。作者团队在教学工作中发现：不同高校相关学科基础不同，人才培养方向有差异，师资力量参差不齐，对应用型地理信息系统设计与开发类课程教材内容的需求差异较大，所以因地制宜、因材施教和与时俱进成为对特定地区地理信息系统设计与开发方面教材编制的重要原则。为此，作者团队借助新疆高校科研计划重点项目和新疆青年科技创新人才培养工程项目，结合应用型地理信息系统设计与开发类课程的现有资料、主流技术和作者团队已有的开发应用案例，有针对性地编著了本教材。在此，对给予经费支持的科研主管单位、作者团队所在单位的领导、所有应用型地理信息系统设计与开发类课程现有资料的编著者、相关的专业软件服务商、参加编著的所有老师和同学们表示由衷的感谢！
作者团队自2012年起开始了本书的内容规划，在推进的过程中，深感自己能力和精力的不足，几度停滞不前，但教学工作和人才培养工作的需求不断激励着作者团队。在新疆教育厅、新疆科技厅、新疆大学和新疆农业大学有关领导和相关项目经费的支持下，在丁建丽教授、吕光辉教授等领导的鼓励下，在电子工业出版社崔彤编辑的积极配合下，本书才得以完成出版，作者团队由衷地感谢他们。作者团队还要感谢新疆大学科研处和计财处在出版费用支出上给予的支持；感谢郑江华教授指导的研究生为本书所做的资料收集、文字录入、制图表、上机实践、代码验证和业务联系，他们是：牛文渊（塔里木农业大学）（天地图部分）、张圆（北京师范大学博士）（MapX组件开发）、毛亚会（资料收集与文字录入）、吴秀兰（新疆气候中心遥感中心）（资料收集与文字录入）、陈晨（伊犁师范学院）（案例开发讨论与建议）、张雪婷（内容校对）、范媛（内容校对与修正）等。刘永强教授对书稿组织架构提出了建设性意见。邱琳承担了第5章内容的撰写，轩俊伟（新疆农业大学）负责了第6章、第8章和第10章内容的撰写，郑江华负责全书的框架设计、统稿和剩余其他章节的指导与撰写。感谢所有对本书有贡献的参考文献编著者；感谢地理信息系统专业软件服务提供商易智瑞、北京超图软件技术有限公司和在线地图服务提供者天地图与百度公司等提供的技术支持。文中涉及的商标和产品名称均归相关厂商所有。
特别感谢电子工业出版社的崔彤编辑，没有她耐心细致的鼓励、督促和负责任的编辑，本书也无法出版。
最后感谢我的家人对我工作的支持。
书中难免有不当之处，敬请各位读者不吝指正！
编著者
2019年11月5日
郑江华，男，教授、博导，1973年6月出生，现任新疆大学旅游学院副院长。主讲地理信息系统（本科）、空间分析（研究生）、空间数据分析（研究生）、空间信息科学（研究生）和地理信息系统设计与开发（本科和研究生）等课程，主要研究方向：地理信息系统与遥感应用研究；地理环境建模与可视化；生物灾害遥感监测与气候变化；城市地理与智慧旅游。
第一篇 理论篇
第1章 GIS设计与开发基础 2
1．1 GIS的概念、产生和发展趋势 2
1．1．1 GIS的定义及组成 2
1．1．2 GIS的产生 4
1．1．3 GIS的发展趋势 6
1．2 GIS的空间数据模型 10
1．2．1 矢量数据及其拓扑关系模型 11
1．2．2 栅格数据模型 12
1．2．3 属性数据及其表示 13
1．2．4 空间地理位置 14
1．2．5 空间数据与属性数据的连接 18
1．2．6 数据模型与GIS功能之间的联系 19
1．3 GIS的分类 19
1．3．1 应用型GIS 20
1．3．2 工具型GIS 21
1．3．3 应用型GIS开发的三种实现方式 22
1．4 GIS开发的组件技术 23
1．4．1 软件开发的组件技术 23
1．4．2 COM与 DCOM 24
1．4．3 组件式GIS的特点 25
1．4．4 组件式GIS开发平台的结构 27
1．4．5 组件技术与GIS的发展 28
1．4．6 ActiveX与ActiveX控件 29
1．5 其他GIS开发技术简介 30
1．5．1 网格GIS 30
1．5．2 共相GIS 31
1．5．3 云GIS 31
第2章 GIS设计与开发的基本方法 33
2．1 GIS设计概述 33
2．1．1 GIS设计的特点 33
2．1．2 GIS设计的原则 34
2．1．3 GIS设计的内容 35
2．1．4 GIS设计的步骤 35
2．2 GIS设计的方法 36
2．2．1 结构化生命周期法 36
2．2．2 原型化方法 38
2．2．3 面向对象方法 41
2．3 需求分析 44
2．3．1 需求分析的内容 44
2．3．2 可行性研究 45
2．3．3 可行性分析报告 47
2．3．4 需求分析和可行性研究的一般原则 47
2．3．5 本节实例 47
2．4 系统总体设计 52
2．4．1 系统总体设计的内容 52
2．4．2 系统总体设计的步骤 54
2．4．3 系统总体设计的基本要求 55
2．4．4 系统总体设计的基本原则 56
2．4．5 本节实例 56
2．5 系统详细设计 61
2．5．1 GIS功能设计要点 61
2．5．2 GIS功能设计的原则 62
2．5．3 地理数据库设计 63
2．5．4 应用模型与方法设计 64
2．5．5 本节实例 66
2．6 GIS软件设计 67
2．6．1 应用型GIS软件设计的基本特点 68
2．6．2 信息描述 68
2．6．3 软件设计方法 71
2．7 用户界面设计 73
2．7．1 用户界面的作用 73
2．7．2 用户界面的设计原则 74
2．7．3 用户界面的主要类型及主要界面组件 75
2．7．4 GIS中常用的其他界面技术 77
2．8 GIS软件开发的工程化 78
2．8．1 GIS开发工程化的方法 79
2．8．2 GIS工程设计的基本原则 80
2．8．3 GIS工程设计的规范 81
2．8．4 GIS工程项目的管理 82
2．8．5 GIS工程建设中的文档 82
第3章 数据库设计基础与空间数据库设计 83
3．1 数据库概述 83
3．1．1 数据库的基本概念 83
3．1．2 数据管理技术的发展 85
3．1．3 数据库的数据模型 86
3．1．4 数据库设计 94
3．2 需求分析 97
3．2．1 应用领域的调查 98
3．2．2 定义数据库支持的信息与应用 98
3．2．3 定义数据库操作任务 99
3．2．4 定义数据项 100
?
3．3 概念设计 100
3．3．1 概念设计的基本方法 100
3．3．2 视图设计的基本策略 101
3．3．3 视图综合设计法 102
3．4 逻辑设计 104
3．5 物理设计 104
3．5．1 影响物理设计的因素 105
3．5．2 选择存取方法 105
3．5．3 设计存储结构 107
3．6 数据库的实施、运行和维护 108
3．6．1 数据库的实施 108
3．6．2 数据库的运行和维护 109
3．7 空间数据库概述 110
3．7．1 空间数据库特点 110
3．7．2 空间数据库的管理方法 111
3．7．3 空间数据库引擎 113
3．8 空间数据库的设计 117
3．8．1 空间数据库的设计原则 117
3．8．2 空间数据库的设计过程 118
3．8．3 空间数据库的需求分析和数据模型设计 119
3．8．4 空间数据库的概念设计 120
3．8．5 空间数据库的详细设计 124
3．9 基于ArcGIS的厦门空间地理基础信息数据库建设实例 126
第4章 GIS开发架构 132
4．1 基于C/S模式的网络GIS 132
4．1．1 C/S模式简介 132
4．1．2 C/S网络组件平台及商用解决方案 133
4．2 基于B/S模式的网络GIS 134
4．3 GIS标准化 135
4．3．1 促进空间数据的使用及交换 136
4．3．2 促进地理信息共享 138
4．4 GIS标准体系 139
4．4．1 制定标准体系的目的和意义 139
4．4．2 GIS标准体系的编制原则和方法 140
4．4．3 GIS标准的主要内容 141
4．5 国外GIS标准化组织 141
4．5．1 ISO/TC 211 143
4．5．2 OGC 145
4．5．3 CEN/TC 287 147
4．5．4 FGDC 148
4．5．5 ANSI 152
4．6 国内GIS标准化 153
4．6．1 国内GIS标准化现状 153
4．6．2 国内GIS标准化体系 154
第二篇 技术篇
第5章 ArcGIS Engine基础 160
5．1 ArcGIS Engine概述 160
5．2 ArcGIS Engine组件库 161
5．3 阅读对象模型图 167
5．3．1 ArcGIS Engine中的类与对象 167
5．3．2 类与类的关系 168
5．4 ArcGIS Engine组成部分 169
5．5 ArcGIS Engine系统基本功能的设计开发 170
5．5．1 图层的加载 170
5．5．2 鹰眼功能的实现 172
5．5．3 放大与缩小功能的实现 175
5．5．4 工具条的功能设计 176
5．5．5 弹出式菜单的设计 176
5．5．6 地图文档的保存 179
第6章 Web开发基础 181
6．1 HTML基础 181
6．1．1 万维网的基本概念 181
6．1．2 HTML的基础概念 182
6．1．3 HTML的基本标签 186
6．2 Web服务器简介 194
6．2．1 IIS 194
6．2．2 Apache 195
第7章 基于天地图WebAPI的WebGIS开发 198
7．1 天地图WebAPI简介 198
7．1．1 天地图 198
7．1．2 天地图WebAPI 198
7．2 搭建天地图WebAPI开发环境 199
7．3 天地图WebAPI中的“Hello World” 199
7．3．1 将应用声明为 HTML5 200
7．3．2 引入天地图的地图JavaScript API文件 201
7．3．3 地图 DOM 元素 201
7．3．4 创建地图实例 201
7．3．5 确定经纬度坐标 202
7．3．6 地图初始化 202
7．4 天地图WebAPI中的常用概念 202
7．4．1 控件 202
7．4．2 叠加层 203
7．4．3 图层 204
7．4．4 库 204
7．5 天地图WebAPI中的事件类 204
7．6 常用代码实例 206
7．6．1 地图基本操作 206
7．6．2 添加标记 206
7．6．3 控件选项 206
第8章 基于百度地图API的WebGIS开发（JavaScript） 208
8．1 百度地图API简介 208
8．1．1 概述 208
8．1．2 早期发展历程 208
8．1．3 产品介绍 209
8．2 百度地图API的基础知识 210
8．3 百度地图控件 213
8．3．1 地图控件概述 213
8．3．2 向地图添加控件 213
8．3．3 控制控件位置 214
8．3．4 修改控件配置 214
8．3．5 自定义控件 215
8．3．6 定义构造函数并继承Control 215
8．3．7 初始化自定义控件 216
8．3．8 添加自定义控件 216
8．4 百度地图覆盖物 217
8．4．1 地图覆盖物概述 217
8．4．2 标注 217
8．4．3 内存释放 219
8．4．4 信息窗口 220
8．4．5 折线 220
8．4．6 自定义覆盖物 221
8．4．7 自定义其他方法 223
8．5 事件 224
8．5．1 地图事件概述 224
8．5．2 事件监听 225
8．5．3 事件参数和this 225
8．5．4 移除事件监听 226
8．6 图层 226
8．7 地图工具 228
8．7．1 地图工具概述 228
8．7．2 向地图添加工具 229
8．8 服务 230
8．8．1 地图服务概述 230
8．8．2 公交导航 234
8．8．3 驾车导航 236
8．8．4 地理编码 237
第三篇 实践篇
第9章 ArcGIS Engine组件式开发 240
9．1 桌面GIS应用程序框架的建立 240
9．1．1 实践目的 240
9．1．2 实践环境 240
9．1．3 实践内容 240
9．2 鹰眼的实现 246
9．2．1 实践目的 246
9．2．2 实践环境 246
9．2．3 实践内容 247
9．2．4 实例代码 247
9．3 菜单的添加与实现 251
9．3．1 实践目的 251
9．3．2 实践环境 251
9．3．3 实践内容 251
9．3．4 主要代码 253
9．4 状态栏信息的添加与实现 256
9．4．1 实践目的 256
9．4．2 实践环境 256
9．4．3 实践内容 256
9．4．4 实例代码 256
9．4．5 实例结果 257
9．5 专题地图 257
9．5．1 实践目的 257
9．5．2 实践环境 257
9．5．3 实践内容 257
9．5．4 实例代码 260
9．6 通过要素属性查询 272
9．6．1 实践目的 272
9．6．2 实践环境 273
9．6．3 实践内容 273
9．6．4 实例代码 274
9．7 右击菜单添加与文本查询 275
9．7．1 实践目的 275
9．7．2 实践环境 275
9．7．3 实践内容 275
9．7．4 实例代码 276
9．7．5 实例结果 279
9．8 安装与部署 280
9．8．1 实践目的 280
9．8．2 实践环境 280
9．8．3 实践内容 280
9．8．4 实践结果 289
第10章 百度地图API的WebGIS开发实例 290
10．1 加载与显示地图 290
10．1．1 实践目的 290
10．1．2 实践环境 290
10．1．3 实践内容 291
10．1．4 实例代码 291
10．2 添加点状叠加层 292
10．2．1 实践目的 292
10．2．2 实践环境 292
10．2．3 实践内容 292
10．2．4 实例代码 292
10．3 添加线状叠加层 294
10．3．1 实践目的 294
10．3．2 实践环境 294
10．3．3 实践内容 294
10．3．4 实例代码 294
10．4 添加信息窗、事件监听、闭包 295
10．4．1 实践目的 295
10．4．2 实践环境 296
10．4．3 实践内容 296
10．4．4 实例代码 296
10．5 添加路况叠加层 298
10．5．1 实践目的 298
10．5．2 实践环境 298
10．5．3 实践内容 298
10．5．4 实例代码 299
10．6 添加文字标注 300
10．6．1 实践目的 300
10．6．2 实践环境 300
10．6．3 实践内容 300
10．6．4 实例代码 300
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