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地理資訊系統基礎 cover

地理學

地理學

地理資訊系統基礎

Paul Bolstad

英文原名: Geographic Information Systems Fundamentals

一部大型的地理資訊系統入門教科書，兼顧理論與應用，涵蓋空間資料模型、地圖投影、資料輸入、影像與定位、資料庫、後設資料與精確度，以及空間分析、網格分析與地形建模。適用於一年級GIS課程，也可作為從業者的參考書。

難度等級
中級
學術層次
大學部
GIS空間分析空間資料地圖投影資料庫管理網格分析地形建模

01 / 導讀

導讀

引用

Bolstad, P., & Manson, S. (2022). GIS Fundamentals: A First Text on Geographic Information Systems (7th ed.). Eider Press.

章節概要

本書是一部大型的 GIS 入門教科書，第七版共 732 頁，自 2000 年代初以來多次修訂（早期版本出版於 2008、2012、2016 和 2019 年）。Paul Bolstad 曾在明尼蘇達大學和維吉尼亞理工大學教授 GIS，撰寫了早期各版；Steven Manson 是明尼蘇達大學的地理學教授，從第七版起加入。封底把 GIS 定義為用於空間資料錄入、維護和分析的計算機工具，並稱本書介紹 GIS 的理論與應用，既供一年級 GIS 課程使用，也供從業者查閱。

GIS 是什麼，空間資料如何建模

全書從 GIS 引論開始，接著講空間資料模型，即地球上的地物和曲面以數字形式表示的方式。這些主題建立了全書其餘部分所依賴的術語。

地圖投影與座標系

地圖投影出現在出版社列出的主題中，它是 GIS 工作的基礎，因為來自不同來源的資料必須放進同一個框架，才能被組合使用。

獲取資料：資料錄入、影像與定位

相關主題包括資料錄入、影像資料和衛星定位（第七版為 GNSS，第六版為 GPS），以及數字資料來源。這部分講空間資料如何被採集、轉換並匯入 GIS。

管理資料：資料庫、後設資料、標準與精度

書中討論 GIS 中的資料庫系統、後設資料、標準和精度。這些主題涉及空間資料如何儲存、記錄和檢驗質量，而質量關係到分析是否可信。

分析：一般空間分析、柵格分析與地形建模

分析類主題包括一般空間分析、柵格分析和地形建模。封底說，本書兼顧理論與實踐內容，使讀者能夠把 GIS 應用於解決現實世界的問題。

核心概念

資料與表示

  • 空間資料模型：在 GIS 中表示地理要素和曲面的方式。
  • 地圖投影：把地球曲面放到平面上的方法。
  • 影像資料與 GNSS：為 GIS 提供影像和位置的來源。

管理與分析

  • 資料庫、後設資料與標準：組織和共享空間資料所依靠的結構和文件。
  • 精度：空間資料的質量及其對結果的影響。
  • 空間分析、柵格分析與地形分析：使 GIS 在資源管理等工作中發揮作用的分析操作。

評析

優點

  • 理論與實踐並重。 出版社稱第七版平衡了理論與實踐內容，使讀者能把 GIS 知識應用於現實問題。
  • 為第一門課而寫。 封底稱本書供一年級 GIS 課程使用，同時供從業者作為參考，因此一本書既可用於課堂，也可用於日後查閱。
  • 作者有豐富教學經驗。 Bolstad 有三十五年以上的 GIS 教學經驗，教過四千多名學生；Manson 在地理資訊科學和空間分析領域教過數千名學生。
  • 保持更新。 本書歷經多個版本，出版社稱第七版每一章都做了更新，新增或改進了四十多幅圖。

侷限

  • 篇幅大。 本書超過 700 頁，內容多於大多數一學期課程所能用到的，教師和讀者需要取捨主題。
  • 多個版本並存。 2002 年到 2022 年的各版以同一書名流通，頁數不同（2012 年第四版 688 頁，2019 年第六版 764 頁，第七版 732 頁），且第七版起有第二作者，讀者必須核對課程指定的是哪一版。
  • 講方法而非軟體手冊。 主題列表涉及的是 GIS 的方法和資料，而不是某個具體軟體的操作，需要軟體培訓的讀者還要另配教程或軟體文件。

在課程中的定位

Bolstad 的書是 GIS 技術的通用入門教材，從資料模型一直講到分析。Longley、Goodchild、Maguire 和 Rhind 的 Geographic Information Science and Systems 內容相近，但把 GIS 作為一門應用科學來講述，依次涉及表示、資料、軟體與資料庫、分析和製圖，直至管理與政策；兩本書可以作為互相替代的第一本教材，也可以一起使用。O'Sullivan 與 Unwin 的 Geographic Information Analysis 更深入地講解統計與分析方法，適合第二門課程。

在 GIS 的視覺方面，Krygier 與 Wood 的 Making Maps 是為使用 GIS 軟體製圖的人寫的地圖設計指南，Monmonier 的 How to Lie with Maps 簡短地介紹地圖如何簡化和誤導。Harley 的 The New Nature of Maps 則從文化和歷史文獻的角度，對地圖提出較高階的批判性視角。

如何使用本書

本書適合地理學、環境科學、林學、規劃及相關領域的本科生，以及轉入 GIS 工作的從業者。不要求有 GIS 經驗。

建議的讀法：

  • 起初按順序讀。 前面關於 GIS、資料模型和地圖投影的章節是後面資料錄入、資料庫和分析的基礎。
  • 資料基礎清楚後再讀分析主題。 想轉向應用工作的讀者，可以把柵格分析和地形建模作為目標。
  • 配合動手實踐。 用桌面 GIS 軟體處理真實資料集，練習書中所講的操作。
  • 日後當作參考書。 規劃專案時，後設資料、標準和精度這幾個主題值得再次查閱。
  • 核對版本。 第七版是在早期版本基礎上逐章更新的，查對頁碼時應使用課程指定的版本。