《地理信息系统》课程大纲
5 H$ _% D+ n; j9 _/ F; V一、课程概述
9 G9 f7 z( R/ \' c! Q C; O% Q |课程名称（中文）：地理信息系统
* H) o2 E" x1 U# r; w（英文）：geographical information system- \) }6 ~7 ~: Z6 |. r! Y- h s' n* x
课程编号：19371087+ b) Y# M& y; L! O! L
课程学分：2( w% O4 O6 d z0 @" w
课程总学时：32
8 s ^/ k& W4 u0 O& i/ ]5 e/ o课程性质：专业选修课" g5 e- N* I' Y% E
二、课程内容简介（300字以内）
: W0 z6 P% ~ X! ?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。
Z9 a; T$ L/ Y& V0 u三、教学目标与要求- Z* j+ {8 ^# }$ n( A2 C
《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。/ d* G! z, ~0 F5 L: a3 F3 R
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。) \ g% V# I6 m" l o2 S6 @) m+ s z
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。8 I$ Y5 z" S$ g1 f% k% M$ {, f
四、教学内容与学时安排
' ~& t6 l' ~' J7 i5 L+ K* ^第一章导论（4学时）: ^, z8 l( B) N( f
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？
! \" S* ^) e# {4 A2. 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。8 W4 K9 d1 W; r
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
0 U) R0 k( X* r6 b1 t一、数据与信息
" O7 ~+ h: |4 {8 ]" ?# w二、地理信息与地理信息系统
+ F- H: @3 ~% Q第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
! p0 z% _% [' g T一、系统硬件# H4 G" ^- D O. g/ g6 b, q1 D
二、系统软件; G2 Y* |% l/ F- W6 e1 |. }. {
三、空间数据
- x# E* r2 {) x0 i( U1 D& m四、应用人员. U, I5 r9 |& z
五、应用模型 F1 r3 M$ x0 I/ [* m! {& }; c. z! H
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
( T7 m8 G) B9 P一、基本功能
( Q7 i6 F$ E: P二、应用功能7 I4 g- w7 N' z6 s4 ~/ I; i9 d
第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）
0 }. d7 t' R& {5 h) G3 P一、发展概况
$ g# h' x- }5 M, b* K二、基础理论
( G* V0 h _. {& j6 T第二章地理信息系统的数据结构（6学时）6 h# p/ T A/ [# J, d! Q
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。
. T" {: e1 {9 S8 O$ u& h3 l 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。
7 n; X) p/ Z* t+ z& v2 o第一节、地理空间及其表达（1学时）( G; {( ^+ E+ w3 ]3 t
一、地理空间的概念- V1 y) D0 m+ T# r
二、空间实体的表达
/ Y0 o: A& t# N1 X第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
# _2 Y) c, k" t) @一、GIS空间数据的分类! Q1 X; n% M& a/ U# T+ w2 q3 a
二、空间数据的基本特征% {8 l% [; Q4 Y6 g7 o& J
三、空间数据的拓扑关系3 b7 s# }; L- @" E
四、空间数据的计算机表示
4 \8 w5 R# i) @2 y第三节、空间数据结构的类型（2学时）9 p: F/ T- V q5 y) t5 E+ p
一、矢量数据结构$ W8 q* s" m- F8 E
二、栅格数据结构, L# r6 T6 V" ]
三、曲面数据结构/ ^% J# B- }, C6 F: _% j' d2 L& i
第四节、空间数据结构的建立（1学时）
+ y0 @ b q0 a5 j' j# K7 S6 K一、系统功能与数据源间的关系
+ V: B' F- P Z0 u, t# p9 b二、空间数据的分类与编码0 ^. u) p4 W5 G
三、矢量数据的输入与编辑
# e$ I+ R& A9 b! d四、栅格数据的输入
: S' g1 V Q* u" M, v, ?五、曲面数据的输入/ L: Y$ e' s: F
第三章空间数据处理（6学时）
& N9 C: v3 g# Z& K1. 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。
# ~" D4 W' P' o6 J! q" ~8 Z. g' s 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。2 i3 X6 p, |) o( ^3 d" {
第一节、空间数据的变换（1学时）
+ X* ^' _/ T5 y7 A4 H2 N0 }一、几何纠正
( v( |# N3 g: t! s7 e, S4 N二、地图投影及其变换
3 r3 F' L w: P第二节、空间数据结构的转换（1学时）" }5 v# J2 J7 q4 `" ]. G
一、由矢量向栅格的转换
: Y( E* x5 _0 ]% W3 \9 @二、由栅格向矢量的转换
# k0 X6 R$ P: q f- }- V4 R第三节、多元空间数据的融合（1学时）
2 Z& ~- A4 i4 m! {0 J1 t+ Q! \一、遥感与GIS数据的融合
) v3 j ~9 N0 p, @% \3 }* L7 o二、不同格式数据的融合
3 Q E5 e: G; t* V4 g0 }+ @第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
% X) J" i! f; q* n一、空间数据的压缩4 g: t# c$ O* c. z/ \- L
二、空间数据的重分类
9 L$ {6 F+ J% D第五节、空间数据的内插方法（1学时）
( u! G0 ~9 e7 U W$ b2 S& k2 d一、点的内插
' [5 b+ S8 Q% X2 N3 d8 B# N二、区域的内插+ n# r% D- \9 {' z- Z; B. j
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）& I: G: P' z/ j1 c; b
一、多边形连接编辑( U1 f, W! G( N" w! u
二、节点连接编辑
, u) B/ q7 E1 ?8 V8 c第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
) d/ ?- ]# Z5 s7 g' s Y1. 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。$ {' H9 L+ M5 o( i
2. 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$ x P2 X [. U5 x/ E6 x4 }
型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
7 v. l; C0 I3 z U: c4 r2 i& Z第一节、空间数据库概述（0.5学时）
2 n+ E( ]1 b0 k; g+ d% `一、空间数据库的概念
2 L, p' D B" N- f9 |; ?- X: a/ j二、空间数据库的设计+ B& j, g2 B7 T+ ^2 e0 ]! p
第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）9 P2 a/ ?9 G6 U/ L+ ?
一、语义数据模型
9 j5 F' G, E* m% b4 Z! l二、面向对象的数据模型0 A# x2 Y* i/ @; U% v8 Q( e
第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）& q5 S5 ^2 J, X4 P. Z p; f# ^. P
一、关系数据模型
. H/ L/ u" L+ _) }1 D2 N& ~二、逻辑模型设计
$ o) z G! C. H+ g J第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）) n: l/ g( f5 F+ n
一、空间数据库的物理设计概念# Q* f) D) x) ]( {) J% W4 E
二、空间数据库的物理设计步骤
& A( Y; L. v: g第五节、空间数据查询（0.5学时）5 ^7 ~, o9 |& @5 u& ~+ n: R4 M
一、空间关系查询类型
0 d9 O' q4 D, d6 e0 K9 G二、属性数据查询
$ x$ F5 u# p6 X2 E2 y% o三、空间属性联合查询
5 O* F. G$ Y" s: R' ^5 o7 g5 C/ k四、空间查询语言! @0 l5 K7 Z3 S' J* ?4 K% ~
第六节、空间数据库索引（0.5学时）
; `% q0 X- j: L( A1 \5 I0 ~7 b% X一、范围索引
5 t+ X3 B8 \; ], n" r( x二、格网空间索引
; |8 \' ?" j6 Z5 Z0 s2 U三、四叉树空间索引
7 p! M: i# e8 ~第七节、空间元数据（0.5学时）: s9 {& N5 K0 C8 q+ n
一、元数据及其作用4 c; J" |$ Q: M; H$ p: @
二、元数据实例
0 i3 [- h8 O6 |7 g- c, ]第八节、空间数据库引擎
, g- G4 Q5 J3 |, @& ^$ w 一、空间数据库引擎概述' \8 A( R( P7 ?9 R" U: j# z9 ^
二、空间数据库引擎的工作原理
4 C# M8 E, o h第九节、空间时态数据库（0.5学时）
. G0 Q. w$ \+ Z% j一、空间时态数据库概述; l+ U; L' I; h! K! e& @
二、时空一体化数据模型
( k, t/ M8 x, D第五章空间分析的原理与方法（6学时）. q# ~7 O9 c- a$ T1 T) \: }. w
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。
: R0 f+ o, M) ^* ?2 a/ d2. 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。
- J* a; `6 S( d$ }第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
' }1 U& Z% \9 x1 J! Y4 r一、地形因子的计算2 \8 O+ T" a; {% ~. v4 Y# F2 [0 h
二、地形剖面线计算
6 F; P% k" p- M- o. C1 ?三、DEM的通视分析% d" \( ?. M2 J" z7 v, N
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
. q' O2 f* D4 T9 |一、空间叠合分析的概念; {. v* M6 e- X/ \
二、基于矢量数据的叠合分析: Z4 ?: Z* w) v _* i# D. f* N
三、基于栅格数据的叠合分析( @+ f: a. [8 w
第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
0 k! A5 A2 u9 x6 t一、空间缓冲区分析9 e7 x) w }% i' t( B: ^5 @- t n
二、V oronoi多边形分析2 r- _9 X% ~: N* i3 [
第四节、空间网络分析（1.5学时）
9 `( y b; B/ T! i9 g/ s# G一、网络图论的基本概念
, d! q5 N H6 y) B& j, i6 k二、计算最短路径的Dijkstra算法7 q# O; t0 m( v
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）* {, P8 P5 w1 g/ k
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。
1 ]" k5 N8 y0 |# I( L; E) \& n1 V& [2. 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。
# J; a W- E& ^8 f; e第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
9 m& [+ i3 V$ i( |/ ^0 f一、GIS应用模型的分类; T; A' c+ X' r8 Z \
二、GIS应用模型的构建* z. K# g" K+ A/ {9 [7 ^6 `! C
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
: x5 d3 E: N9 s一、技术路线* ], ]& q, z" f: e# k- |/ A
二、土地定级估价模型
( R0 J& Y4 z, Y3 U* b三、应用实例3 I4 d* [" p- \2 F _( E6 B
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
9 r' ^: c; d; `3 c! v L. ]6 e一、一般形式% `% c4 l7 n6 \( D% _; ]
二、应用实例+ a2 l- Z' s) w
第四节、发展预测模型
: B0 b4 r9 y7 f, E: b# ]% c( f一、一般介绍
# u) F8 O B P) {& ?二、应用实例7 l* e1 D E4 M' \- n- ]+ e+ {
第五节、区位选择模型（0.5学时）) ]# I4 `/ a$ O2 R# f/ v0 q
一、数据准备阶段- }! U( M# p) l$ C! P
二、综合影响评价阶段
+ n4 C) c- |* l N. ^. |第六节、交通规划模型
, {& H: M+ H+ Y+ F! x9 \一、交通发生量预测模型
+ p' E8 a# |/ P: R$ g二、出行分布预测模型; E- F/ _2 k' \2 T3 q* _4 T
第七节、地球科学模拟模型8 r7 S0 _0 v2 ~- G6 D" o
一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
% m7 Z, x# V1 U, d二、设计土壤侵蚀数据处理流程
0 k4 r* F( d% f7 Y/ {" ^& t6 x+ J 三、土壤侵蚀图的输出" j+ E3 T; L' N# m/ ]5 X
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
0 c4 A, E& Y B+ g6 k, w1. 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。# d+ J8 _ b$ R2 C( \3 K
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。5 w7 Z4 M9 s! Z- Z; i
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
# V) O& e! n B# a1 {6 F: m一、系统设计的目的4 x) B+ ]) S9 D* \2 }
二、系统设计的模式$ u! @, ^* l! j! `/ E! T" G2 [
三、系统设计的流程
8 b- S$ |# Z" a8 M第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）! k8 X7 x& B3 f/ f% U& z3 q
一、系统分析- I# F" p8 p8 n7 ?2 P3 J. ~
二、系统设计
) q7 Q4 R c8 m8 a# _- X三、系统实施
' c J# B: e! ~: ^; J; p6 i/ p3 }4 I第三节、地理信息的标准化（0.5学时）; \+ x2 o% s/ S n$ a6 T1 l \
一、地理信息标准化的内容6 I* h x$ H* k2 Z5 I
二、地理信息标准化的制定
8 G |4 C2 ]3 o: a2 q8 W' @4 j1 U第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
9 q/ U5 c3 z+ A第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）* {3 U- L U) R0 z. O0 e+ }
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。( _7 w8 @3 y! F% x1 H2 j
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。, k( Q1 W1 @/ K% W& I R
第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）6 o2 `9 z! K: d
一、地理信息系统产品及其类型
# S& f* _) @: p3 \7 Y二、网络地图和数字地球
5 l; r s4 t+ V% J3 P; Q6 Z 第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）0 t; u) R) [5 W9 N" K% J, k
一、图形坐标系与颜色模型( D' `! g, ^8 |& ~4 G4 b
二、输出的几何变换1 H8 X, P3 K" P. u
三、地形图与专题地图的输出组织形式
6 n: z: s3 n5 W; \ C& E8 ?4 Y第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）) O. W3 I! N+ m5 ^
一、三维空间制图模型! ~$ u/ K1 l- b( e+ @ V
二、数字高程模型的构造
- `; D: Z( ]% k三、虚拟现实的设计与实现* P% [' E! h8 [1 u }; L
五、考核方式与成绩评定
/ ~$ ?, q- N8 ]0 d: ~2 G$ @/ r" \ k理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
$ h) D0 L5 H' r0 Q% M4 y7 q% c6 k六、教材及主要参考资料8 D" b$ F0 x- B1 r5 c/ D
教材：2 i7 B6 p: p+ g+ \
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:$ {4 P- I3 G, B+ Y X; n
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% _7 _ Y6 W# | M+ ^2 U5 H2 |
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
6 H+ `( q# ?5 b! y; s7 b3、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 |
