开源地理信息系统QGIS空间分析教程

前言
章 GIS的基本概念与QGIS软件简介 1
1.1 地理信息系统的概念和组成 1
1.2 地理空间信息及其空间数据模型 3
1.3 大地测量系统和坐标系 6
1.4 GIS软件与软件运行环境设置 8
1.4.1 QGIS与Shapefiles数据格式简介 8
1.4.2 QGIS软件的下载与安装 9
1.4.3 QGIS运行界面组成及其设定 12
1.4.4 QGIS加载数据 13
1.5 基于QGIS的矢量数据处理和编辑 15
第2章 QGIS数据符号化与专题地图 20
2.1 专题地图基础知识 20
2.1.1 普通地图、专题地图与地理底图 20
2.1.2 专题图属性表的数据处理 20
2.1.3 数据符号化 23
2.1.4 专题地图制作过程 24
2.2 基于地理要素特征的符号化 25
2.2.1 单一要素符号化：以上海地理底图为例 25
2.2.2 分类要素符号化：以土地利用为例 29
2.2.3 连续数值要素符号化：以夜间人口统计为例 30
2.2.4 统计图示：以人口结构为例 32
2.3 外部统计数据的链接 34
2.3.1 属性表链接 34
2.3.2 链接后的符号化 37
2.4 专题图的排版与输出 38
2.4.1 标注/注记 40
2.4.2 地图整饰 42
2.4.3 打印输出 47
第3章 QGIS空间数据采集：以区域优秀历史建筑为例 49
3.1 影像资料的地理配准与矢量化 49
3.1.1 数字影像与地理配准的概述 49
3.1.2 研究区数据介绍 50
3.2 数字影像的地理配准 50
3.2.1 对地图进行空间配准 50
3.2.2 基于航摄相片的地图矢量化 56
3.3 创建优秀历史建筑数据分布图 59
3.3.1 通过地址文本资料获得空间点数据 59
3.3.2 手机定位软件获取空间数据 61
3.3.3 叠加优秀历史建筑图层和其他图层 67
3.4 小结 68
第4章 QGIS空间邻近性分析：以城市商圈分析为例 69
4.1 空间邻近性与城市商圈 69
4.1.1 点状地物的空间邻近性与商圈 69
4.1.2 数据说明 69
4.1.3 分析内容与方法 70
4.2 GIS数据的导入与制作 70
4.3 邻近区域的制作与可视化 72
4.3.1 创建缓冲区 72
4.3.2 创建泰森多边形 75
4.4 邻近区域属性的空间分析 76
4.4.1 基于人口栅格数据的商圈人口估算 77
4.4.2 商圈居住人口的估算 77
4.4.3 商圈缓冲区内的公交站数的计算 82
4.5 小结 84
第5章 QGIS空间集聚分析与距离计算：以城市旅游景点为例 85
5.1 空间集聚与空间距离的概念 85
5.1.1 点状地物的集聚概念与旅游景点分析 85
5.1.2 距离的概念与计算方法 85
5.2 基础数据准备与可视化 86
5.2.1 基础数据来源 86
5.2.2 从地址信息获取坐标数据 86
5.2.3 由坐标数据转换成空间点数据 87
5.3 空间集聚的分析方法 89
5.3.1 基于Heatmap的空间集聚的专题图 89
5.3.2 基于Kernel Density函数的核密度分析 91
5.4 空间距离的计算 97
5.4.1 计算离旅游景点最近地铁站的距离 97
5.4.2 计算旅游景点到主干线的距离 101
5.5 小结 104
第6章 PostgreSQL与PostGIS地理数据库构建：以城市土地利用为例 106
6.1 研究背景 106
6.2 数据库基础知识 106
6.2.1 数据库概述 106
6.2.2 关系型数据库的构成 107
6.2.3 关系型数据库的设计原则：数据规范化 109
6.3 空间数据库的构建 109
6.3.1 关系型数据库的创建 109
6.3.2 空间数据库的扩展 110
6.3.3 数据库模式的建立 110
6.4 空间数据导入 111
6.4.1 主要源数据 112
6.4.2 工作环境建立 112
6.4.3 QGIS与PostGIS的连接 113
6.4.4 源数据及主要导入方法 113
6.4.5 基于DB Manager的源数据导入 115
6.4.6 csv文件导入 117
6.4.7 Shapefile文件导入 119
6.4.8 数据导入后的检查 120
6.5 主键与外键的创建 122
6.5.1 使用pgAdmin4工具浏览数据列表 123
6.5.2 数据导入时的主键自动创建 124
6.5.3 利用pgAdmin4与SQL创建主键和外键 126
6.6 基于PostGIS的空间分析与统计 130
6.6.1 基于数据库视图的专题图制作 130
6.6.2 属性统计与空间分析案例 132
第7章 PostGIS网络拓扑分析：以城市道路为例 140
7.1 研究背景 140
7.2 空间拓扑的概念 140
7.2.1 空间几何属性与空间拓扑属性 140
7.2.2 基于QGIS的空间拓扑的构成要素 140
7.3 基础数据导入与空间数据库构建 141
7.3.1 基础数据导入 141
7.3.2 空间数据多重几何格式的分解 143
7.3.3 点（地铁站）、线（道路）实体的衔接与路径生成 144
7.3.4 不同实体（图层）文件合并 145
7.4 创建专题拓扑模式 147
7.5 基于pgrouting插件的可达范围计算 150
7.5.1 路径距离与成本的计算 150
7.5.2 可到达路径的搜索 153
7.5.3 可到达范围的计算 154
7.5.4 可到达范围的人口估算 156
第8章 PostGIS空间综合应用分析：以城市灾害影响评估为例 158
8.1 案例概况 158
8.1.1 背景与意义 158
8.1.2 分析内容 158
8.1.3 分析方法 159
8.2 空间数据库的构建 159
8.2.1 数据源与作业环境 159
8.2.2 构建数据库与导入数据 160
8.3 极端洪水淹没情景 162
8.4 灾害暴露特征 163
8.4.1 住宅建筑和人口暴露统计 163
8.4.2 公交线的洪水暴露与影响 164
8.4.3 便利店的洪水暴露及影响 170
8.5 灾害避难行为的GIS时空模拟 172
8.5.1 灾害避难模拟的数据说明 172
8.5.2 避难最短路径的计算 172
8.5.3 行走轨迹点的计算 174
8.5.4 QGIS的TimeManager的下载与安装 177
8.5.5 基于TimeManager的避难模拟 178
参考文献 182