【课程大纲】《地理信息系统》-海洋仪器网资料库

《地理信息系统》课程大纲
一、课程概述
课程名称（中文）：地理信息系统
（英文）：geographical information system
课程编号：19371087
+ P7 w0 @/ [4 @6 ?课程学分：2
课程总学时：32
课程性质：专业选修课
二、课程内容简介（300字以内）
! d# C- z* T- G9 t地理信息系统是集计算机科学、地理科学、测绘学、遥感学环境科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新型边缘学科。它从20世纪60年代问世，至今已跨越了50多个春秋，现已广泛用于资源、环境、交通、城市、农业、林业、海洋、军事等领域。本课程的主要内容是介绍地理信息系统的基本概念、原理、基本组成，地理信息系统的结构与功能，空间数据结构的类型、数据的处理方法与空间分析以及在林业和相关专业中的基本应用等。
三、教学目标与要求
《地理信息系统》课程是园林专业方向的专业选修课，本教学大纲适用于园林专业本科生教学。
通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统的产生背景、功能、应用领域及发展方向；掌握GIS的基本概念、GIS的基本功能、GIS 的数据结构、GIS数据的采集与处理方法、GIS空间分析的原理与方法、GIS产品等知识点；懂得如何利用GIS去解决实际问题的思路。
& Q! E" @) F) I2 j& P' c( U在学完本课程后，学生应对GIS有一个较全面的了解，提高利用GIS解决相关专业实际问题的能力。
7 h+ B/ V+ x. i8 N1 p+ z3 ~                               四、教学内容与学时安排
第一章导论（4学时）
1. 教学目的与要求：了解什么是地理信息系统？地理信息系统有哪些内容构成？地理信息系统能做什么？
2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统的概念、地理信息系统的基本构成基本功能和应用功能；难点是区别数据与信息的概念及关系、地理信息系统与其他管理系统的区别。
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
4 N- K$ M0 q" Z- S$ |一、数据与信息
! C+ y; K) W3 [. U8 h' b9 L+ n二、地理信息与地理信息系统
第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
1 E0 g$ S: @& ~2 |一、系统硬件
' r2 N( D( r$ W% X: B) b* g7 J二、系统软件
3 G7 x& [9 x( k, B- j& ?0 G- w三、空间数据
四、应用人员
0 D% i: z( R9 ]; o. j五、应用模型
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
# {9 U# M! P: r9 f一、基本功能
二、应用功能
第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）
一、发展概况
, h4 P" S9 E1 h! s二、基础理论
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生了解地理信息系统的核心是空间数据，掌握空间数据的来源、空间数据的分类、空间数据结构的类型。
! ~: L$ m0 `1 T: W! Q8 L& n                               2. 教学重点与难点：重点掌握地理空间的概念和空间实体的表达方式，GIS空间数据的分类、基本特征，空间数据的拓扑关系，空间数据的类型（矢量数据结构、栅格数据结构、曲面数据结构）与编码，空间数据的分类与编码；难点是区分不同的空间拓扑关系、矢量数据结构和栅格数据结构的编码方法。
' L# {! g' ~5 ~) j. @; }3 D! Y第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
. f. E8 h; p1 }2 q二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
6 \. g: Z- p$ d一、GIS空间数据的分类
二、空间数据的基本特征
, g0 \. y, _4 w, A! R: c三、空间数据的拓扑关系
3 e' s2 _5 U. b5 F( A3 O: P四、空间数据的计算机表示
第三节、空间数据结构的类型（2学时）
一、矢量数据结构
二、栅格数据结构
三、曲面数据结构
第四节、空间数据结构的建立（1学时）
) O# V$ u' a8 K! k6 W* ]一、系统功能与数据源间的关系
6 @5 C* Z, B6 r1 ]二、空间数据的分类与编码
$ P3 Q/ b% `2 p9 @& a三、矢量数据的输入与编辑
' Y* d6 ~, \: M9 b四、栅格数据的输入
五、曲面数据的输入
第三章空间数据处理（6学时）
: q  s$ U+ E+ B; B9 q1. 教学目的与要求：通过本章的学习，让学生了解空间数据的处理过程。
                               2. 教学重点与难点：重点掌握几何纠正的原理、地图投影的方法，矢量和栅格数据的相互转换方法，空间拓扑关系的多种编辑方式，数据压缩的意义，难点是几何纠正的方法、空间拓扑关系的编辑。
第一节、空间数据的变换（1学时）
一、几何纠正
二、地图投影及其变换
第二节、空间数据结构的转换（1学时）
一、由矢量向栅格的转换
; {( a3 |1 }+ _0 z1 H/ [二、由栅格向矢量的转换
第三节、多元空间数据的融合（1学时）
一、遥感与GIS数据的融合
  u) M- H$ E( W0 c* E二、不同格式数据的融合
0 C  o9 r( s/ X( Y- j) Q: \第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
: J6 p, f- H' m6 J1 u! B- }一、空间数据的压缩
0 N8 c& b) u1 F! H, M0 k! M二、空间数据的重分类
* _+ u: J: a; v0 l第五节、空间数据的内插方法（1学时）
* l& B* a5 ^& K# n9 q一、点的内插
二、区域的内插
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
3 v/ ]+ O( Q3 P* T# ^8 ~3 W1 j一、多边形连接编辑
0 p0 b( {6 G  u5 K- a* l二、节点连接编辑
第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
. O4 S, H0 i& ]6 E1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握地理信息系统空间数据库的建立过程。
# Y9 S3 k+ C7 U2 h$ x' A2. 教学重点与难点：重点掌握空间数据库的概念，空间数据库设计的过程、步骤，空间索引方法，空间元数据，时空一体化数据模
. z% n& I$ H8 o$ q5 |/ I                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
第一节、空间数据库概述（0.5学时）
( k5 u. q" U* Q  L9 k9 S  R$ k一、空间数据库的概念
二、空间数据库的设计
第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）
一、语义数据模型
+ V7 N" m+ R: w# d, o5 G  i二、面向对象的数据模型
$ G3 ?% ^0 J% f1 b4 r第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
! h4 i+ J) B/ F5 {* C& S/ m一、关系数据模型
二、逻辑模型设计
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
一、空间数据库的物理设计概念
二、空间数据库的物理设计步骤
+ b; G8 |. G+ P0 P- l4 D第五节、空间数据查询（0.5学时）
一、空间关系查询类型
二、属性数据查询
三、空间属性联合查询
' i1 J( O  i2 h! s( w: B四、空间查询语言
; Y! \. p4 w) x% f第六节、空间数据库索引（0.5学时）
一、范围索引
二、格网空间索引
: x9 b" c( i* l; O6 U- P三、四叉树空间索引
) R" E# v; |: \0 F第七节、空间元数据（0.5学时）
* S. z6 O5 M1 K一、元数据及其作用
二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
                               一、空间数据库引擎概述
5 f8 F% [, J0 p0 F; b二、空间数据库引擎的工作原理
第九节、空间时态数据库（0.5学时）
一、空间时态数据库概述
二、时空一体化数据模型
3 ?4 M9 S, K) {4 n) h9 h# {& S9 \第五章空间分析的原理与方法（6学时）
5 h4 i+ `3 o" ]; Z8 m2 z& `1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握空间分析的原理和应用。
- W- _* N; f5 {) r1 p- M2. 教学重点与难点：重点掌握空间分析的定义、类型，DEM、DTM及相，空间叠合分析概念及方法，空间邻近度分析的类型及方法，空间网络分析的定义与算法；难点是DEM的建立及分析。
第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
一、地形因子的计算
二、地形剖面线计算
8 g+ H; \- h9 E三、DEM的通视分析
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
6 l- L* q, r3 }  q( o3 e一、空间叠合分析的概念
0 I. e. F  c! i$ Y, `. G! e) _二、基于矢量数据的叠合分析
三、基于栅格数据的叠合分析
& {: H! y: f3 {3 n! v# L  E4 T第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
, f! _) p  W* p  F3 s8 q; [9 W一、空间缓冲区分析
二、V oronoi多边形分析
第四节、空间网络分析（1.5学时）
/ l  S- f' }5 r* s: y; q( {: B/ p  i一、网络图论的基本概念
二、计算最短路径的Dijkstra算法
" y! @( b1 ]+ s4 o8 W+ Y) G3 s3 c第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
/ y: O# a5 j$ L- i% g                               1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握各种地理信息系统模型的应用方法。
, V9 Q8 A: o: Y/ @7 M. T' k2. 教学重点与难点：重点掌握GIS应用模型的分类，应用模型的构建步骤，各种模型的分析，难点是各种应用模型的构建。
第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
! e: |0 W# ]; i6 p( c9 b% c; t一、GIS应用模型的分类
二、GIS应用模型的构建
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
/ z6 H' ?0 U5 r一、技术路线
# c* l/ A3 a8 v" v" ~二、土地定级估价模型
# k$ q& i6 E5 w4 P, y; ]7 A三、应用实例
3 N0 x) Z# M% y* p1 v* W第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
" b" O' F" G' H% L* ]一、一般形式
! }+ }' Y' n' W7 c二、应用实例
第四节、发展预测模型
- J5 _7 E& f# A3 N8 H5 [% e! Z5 z一、一般介绍
/ ]( ]; G  e# A. J( ]  F二、应用实例
4 ]* c/ ?) b1 f" F  o3 P第五节、区位选择模型（0.5学时）
一、数据准备阶段
' B/ ^: L# j( l/ T/ Q: ]$ s二、综合影响评价阶段
1 X1 _! q+ }/ m, h0 w% s第六节、交通规划模型
! ]8 z; s8 ^. N$ M一、交通发生量预测模型
二、出行分布预测模型
0 M; b# Q/ V! N9 O第七节、地球科学模拟模型
一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
二、设计土壤侵蚀数据处理流程
# T, l6 _( E+ a' k* @' l$ d                               三、土壤侵蚀图的输出
/ V) D1 _3 _) Z第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
  p# ~! `+ o4 [6 K8 I/ G. i9 J1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握地理信息系统的设计和评价。
2. 教学重点与难点：重点掌握应用型GIS的设计内容，地理信息标准化的内容，地理信息系统的评价内容，难点是应用型GIS的设计内容。
$ h8 X; @9 c; |$ Q9 E( h) t/ y" t第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
  t' K$ a  N3 X8 W3 N* R5 o" Z5 p一、系统设计的目的
二、系统设计的模式
三、系统设计的流程
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
一、系统分析
二、系统设计
# v7 o+ J1 |. F9 {* b: e9 R3 K三、系统实施
9 Z3 m7 `& K" g& S4 }2 Z& V5 A第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
一、地理信息标准化的内容
二、地理信息标准化的制定
$ B2 v( H! v: U: s3 U第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）
5 D* s$ a/ |9 q( |1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握地理信息系统产品的表现形式。
2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
( @  G7 n5 G7 f6 o* X. q第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
一、地理信息系统产品及其类型
8 h( J2 R. c, ~4 [. \. J7 J二、网络地图和数字地球
                               第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）
, w5 j/ U3 z: O8 i: f. l9 i一、图形坐标系与颜色模型
二、输出的几何变换
5 g% @) v8 u  C- w/ @三、地形图与专题地图的输出组织形式
' I: |- u; D/ E; [9 L& X第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
一、三维空间制图模型
二、数字高程模型的构造
* o3 y! |6 R. T4 @7 t8 n$ A% s三、虚拟现实的设计与实现
五、考核方式与成绩评定
, X' S2 `, d0 }9 ^理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
六、教材及主要参考资料
教材：
4 ]" M) F. ~* e% m黄杏元马劲松。《地理信息系统概论》。北京：高等教育出版社，2011 参考资料:
1、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，2001
" t% }/ c  b3 ]7 ^1 w$ `! k2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
3、吴信才等。《地理信息系统原理与方法》（第2版）。北京：电子工业出版社，2009