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一共十八章（第一章绪论、第二章坐标系统、第三章矢量数据模型、第四章栅格数据模型、第五章GIS数据获取、第六章几何变换、第七章空间数据准确度和质量、第八章属性数据管理、第九章数据显示与地图编制、第十章数据探查、第十一章矢量数据分析、第十二章栅格数据分析、第十三章地形制图与分析、第十四章视域和流域、第十五章空间插值、第十六章地理编码和动态分段、第十七章最小耗费路径分析和网络分析、第十八章GIS模型与建模。）绵延起伏的地形是GIS用户所熟悉的现象。如，等高线、晕渲法、分层设色、三维透视图。地形定量化科学和地貌量计学。
用于地形制图与分析的数据介绍内容为：数字高程模型（DEM）、不规则三角网（TIN）。
地形制图与分析的两种常用输入数据是：基于栅格的DEM和基于矢量的TIN。
DEM表示高程点的规则排列。DEM的数据源包括地形图、航空照片、卫星图像（包括主动和被动系统）、激光雷达和无人机系统基于摄影测量和地面激光扫描所采集的数据。不管DEM的来源如何，为了进行地形制图与分析，基于点的DEM数据必须首先转化成栅格数据格式，把每个高程点置于高程栅格的像元中心，因而，DEM和高程栅格可以相互转换。
TIN是指用一系列无重叠的三角形来近似模拟陆地表面，从而构成不规则的三角网。高度值（z）连同x、y坐标一起存储在节点(node)，再由这些节点构成三角形。与DEM对比，TIN是基于高程点的不规则分布。
DEM通常是经转换过程来编制初始TIN的主要数据源，但是TIN还可利用其他数据源。外加的点数据可包括实测高程点、GPS数据和雷达数据等；线数据可包括等高线和断线，断线（breaklines）是表示河流、岸线、山脊和道路等陆地表面变化的线要素；面数据可包括湖泊和水库。
最大z容差（maximum z-tolerance）算法是从一个高程栅格选点来构建一个TIN，要求达到：对于高程栅格上的每个点。以初始高程与TIN的估算高程之差小于指定的最大z容差为选点依据。该算法采用迭代过程：首先，构建一个候选的TIN。然后，对这个TIN的每个三角形，计算每个栅格点与闭合三角形面的高差。该算法确定最大差值的点。如果差值大于指定的z容差，算法就对该点标记为加到TIN的点。在当前的TIN上每个三角形都被检测以后，用选上的附加点计算新的三角形。该过程反复进行，直至栅格里所有点都在指定的最大z容差之内。（德朗奈三角测量法，由该算法形成的三角形具有以下特征：所有结点（高程点）与最近相邻点连接构成三角形；三角形尽量等角，或尽量密集。）
地形制图介绍内容为：等高线法、垂直剖面法、地貌晕渲图、分层设色法、透视图。等高线法是地形制图的常用方法。等高线将高程值相等的点连接起来。等高距表示等高线之间的垂直距离。基准等高线是开始计算高程的等高线。等高线的排列和模式是地形的反映。
等高线的自动绘制需要遵循两个基本步骤：1、检查等高线与栅格像元或三角形是否交叉；2、通过栅格像元或三角形绘出等高线。垂直剖面表示沿一条线的高度变化，如远足小道、道路或河流。手工方法一般包括以下几个步骤：
2、标记等高线与剖面线的每个交叉点，并记录其高程；垂直剖面的自动绘制的步骤相同，只是用高程栅格或TIN替代等高线地图。
地貌晕渲图（又称阴影地形图）是指模拟太阳光与地表要素相互作用下的地形容貌。面光的山坡明亮而背光的山坡阴暗。地貌晕渲图有助于看图者更好认识地形要素的形态。地貌晕渲图的更普遍用途是作为地形或专题地图的背景。
以往地貌晕渲的制作均由有天赋的艺术家完成，现今计算也能制作出高质量的晕渲图。影响地貌晕渲视觉效果的因子有4个：太阳方位角、太阳高度角、坡度和坡向。太阳方位角，是光线进来的方向，变化范围为顺时针方向0°-360°。一般来说，默认的太阳方位角为315°。当光源由地貌晕渲图的左上角射入时，地物阴影投向观察者，这样可避免反体效果。太阳高度角是射入光线与地平面的夹角，变化范围为0°-90°。坡度变化范围为：0°-90°，坡向为0°-360°。
分层设色法用高程描绘地球块体的分布。分层设色法（hypsometric tinting）是用不同颜色符号表示不同的高度分区。选用搭配合理的颜色有助于显示高程的渐变，这点对于小比例尺地图尤其突出。分层设色也可用于强调特殊的高程分区。
透视图是地形的三维视图，（如飞机上某个角度所见的地形容貌——鸟瞰图等）三维视图容貌受以下4个参数控制：
（1）观察方位，自观察者到地表面的方向，变化范围为顺时针方向0°-360°。（2）观察角度，观察者所在高度与地平面的夹角，总是在0°-90°。（3）观察距离，观察者与地表面的距离。（4）Z-比例系数，垂直比例尺与水平比例尺的比率，又称为垂直缩放因子。
ArcGis的3D Analyst扩展模块提供了用于设置观察参数的图形界面。具体如何打开3D扩展模块请参看：什么是 ArcGIS 3D Analyst 扩展模块？
坡度与坡向介绍内容为：用栅格计算坡度和坡向的算法、用TIN计算坡度和坡向的算法、影响坡度和坡向量算的因子。坡度是地表位置上高度变化率的量度，坡度可表达为百分数或者度数。其中，百分数坡度等于提升的垂直距离与所历经的水平距离之比率乘以100，度数坡度是垂直距离与水平距离之比的反正切（Arc tangent）。
坡向是斜坡方向的量度，量纲是度，从正北为0°开始，顺时针移动，回到正北以360°结束。坡向是圆的度量。坡向10°比30°更靠近360°。因此，用坡向做数据分析之前，我们经常需对坡向进行转换。常用方法是将坡向分为北、东、南、西共4个基本方向，或者北、东北、东、东南、南、西南、西、西北共8个基本方向，并把坡向作为类别数据。
坡度和坡向过去往往是在野外测得或从等高线地图经手工获取。现今，在GIS中计算坡度和坡向共有三种办法：1、由Fleming和Hoffer（1979）及Ritter(1987)提出的，采用与中心像元直接邻接的4个像元，估算中心像元的坡度与坡向；2、在ArcGis中采用Horn算法计算坡度和坡向（1981）.Horn算法使用8个邻接像元，4个直接邻接像元的权重值取2，4个对角像元的权重值取为1；3、Sharpnack和Akin算法（1969）.该方法也是采用8个邻接像元，但对每个像元的权重相同。
假设三角形的3个节点分别为A（x1，y1，z1）、B（x2，y2，z2）和C（x3，y3，z3），标准矢量分别是矢量AB[(x2-x1)，(y2-y1)，(z2-z1)]和AC[(x3-x1)，(y3-y1)，(z3-z1)]的向量积。该标准向量的3个分量是： nx=(y2-y1)(z3-z1)-(y3-y1)(z2-z1)
ny=(z2-z1)(x3-x1)-(z3-z1)(x2-x1) (1)
nz=(x2-x1)(y3-y1)-(x3-x1)(y2-y1)
影响坡度和坡向量算的因子共有四个：1、用于生成坡度和坡向的DEM数据的空间分辨率；2、DEM数据中的量测错误；3、算法的量测异同；4、局部地形。
用以确定某一个像元位置表面是向上凸还是向下凹。剖面曲率是沿着最大坡度方向进行估算。平面曲率是沿着垂直于最大坡度方向进行估算。而曲率是以上两者的差值，即剖面曲率-平面曲率。一个像元的曲率值为正值，表明该像元面向上凸出；像元曲率值为负值，则是下凹；像元曲率值为0，表明该表面是平的。
栅格或TIN常用于地形制图与分析。GIS允许使用高程栅格或TIN，并可将两种数据模型相互转换。
两者区别在于：1、数据灵活性：使用TIN的主要好处在于输入数据来源的灵活性。可用DEM、等高线、GPS数据、LiDRA数据和测量数据来构建TIN。还可把高程点的精确位置添加到TIN上，或者添加断线（如河流、道路、山脊线和岸线）以定义地表的不连续处。而一个高程栅格的像元大小是固定的，因此无法对高程栅格添加新采样点来提高其地表准确度。假定栅格的生成方法相同，改善栅格质量的唯一方法只能是提高分辨率，如从30m提高到10m。2、计算效率高：采用栅格进行地形分析的主要优点是计算效率高。其简单的数据结构使得比较容易在一个高程栅格上完成邻域操作。因此，用高程栅格计算坡度、坡向、表面曲率、相对辐射和其他地形变量更快捷。相比之下，随着三角形数目的增加，用TIN的计算量显著增加。对于一些地形分析操作，GIS软件包实际上是先将TIN转换成高程栅格，再进行数据分析。
其他，每章最后均有名词解释以及相应的练习题（原理理论回顾以及实际操作应用）。建议课后复习题、应用可以学习实操。
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