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《地理信息系统》课程大纲
一、课程概述
& v* ^% s; [) a/ ~; M& u* Q2 A' n课程名称（中文）：地理信息系统
( v! k. }  H6 S（英文）：geographical information system
课程编号：19371087
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）
/ M6 h: i$ \5 i* }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。
. m9 w1 I. ^1 L- ^/ r. e/ }0 V三、教学目标与要求
* T: t- d6 }, u9 S4 {8 y; Q: |《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。
- s- d9 n# F4 J2 X- V* _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。
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。
                               四、教学内容与学时安排
第一章导论（4学时）
* |2 r) `6 f, c# d1. 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？
" \% Q" b, \+ B, Z2. 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。
/ w6 x; o3 I: }* q. r第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
一、数据与信息
( F9 Q% L8 Z+ U" k2 j9 {% y4 {二、地理信息与地理信息系统
2 T0 x7 K2 k& d第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
# m7 s1 x6 d4 G' S0 f! {/ t一、系统硬件
) p5 g8 b& f$ ^- T( _& w' U二、系统软件
% Z; g4 W1 R  y) ]! r& @! R7 k4 `三、空间数据
四、应用人员
五、应用模型
, c% E/ i4 B0 ~. o7 F第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
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）
9 ?; i8 \& ^& f% G. H+ k: d3 O4 \$ q" o一、发展概况
二、基础理论
- O0 r  e- S' K第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
3 ]+ y! z0 U8 e1 c0 z. [8 v6 l1. 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。
                               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。
& e8 H4 i' X! w; f第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
7 y8 v( G$ }+ D% N/ `二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
, [7 p- {! R. f" N" w0 m# [6 V一、GIS空间数据的分类
' U& h4 y6 |5 Z, D6 a0 \  H二、空间数据的基本特征
+ z5 s- E- F& c; p, T三、空间数据的拓扑关系
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
4 y# g9 M- V1 @1 J% g第四节、空间数据结构的建立（1学时）
. w/ C8 ^2 w3 g6 \0 C7 M0 X9 S一、系统功能与数据源间的关系
" j, T" h9 [5 @( B  R二、空间数据的分类与编码
三、矢量数据的输入与编辑
5 U% n8 [. F2 }0 s( i四、栅格数据的输入
五、曲面数据的输入
* w' X- n& |& ]9 ?6 g" O; o第三章空间数据处理（6学时）
1. 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。
# x( j! h6 U- Y4 {; t' [* B                               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）
. S1 _" `8 ~- t$ l! f4 ?$ a& _2 R一、几何纠正
二、地图投影及其变换
, j" G% ~; c3 D9 h% p& N* a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
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
二、不同格式数据的融合
第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
一、空间数据的压缩
- P9 e5 s1 q/ [' I3 o$ g二、空间数据的重分类
$ j% C' W4 {2 t# b7 D3 n6 J3 n第五节、空间数据的内插方法（1学时）
一、点的内插
+ X9 h+ o7 T7 I) t$ C# I3 m1 _! K二、区域的内插
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
; m( w7 K9 \8 f( e/ C0 M0 R5 s% L一、多边形连接编辑
9 q5 _" j* a1 a二、节点连接编辑
" H7 W) P9 {9 k4 Z, Y3 Y$ s第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
. W! V% r0 Z" j3 i3 I0 O  H& ?$ A1. 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。
; G! L7 t- [2 Y2. 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
                               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）
一、空间数据库的概念
二、空间数据库的设计
* ^) k' h7 |3 p7 M& `7 W6 K第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）
$ [, V8 g5 Q9 {0 f1 o$ S一、语义数据模型
二、面向对象的数据模型
2 q' Y0 y& W2 I- ^3 E! U第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
一、关系数据模型
二、逻辑模型设计
" S6 O0 P+ B4 t" N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
) [2 ]" S, d' n5 z) U( T: ^7 ~. u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
4 A/ {2 P6 [5 {" _/ m( R三、空间属性联合查询
四、空间查询语言
6 r. w9 c* y- {9 I$ H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
三、四叉树空间索引
第七节、空间元数据（0.5学时）
一、元数据及其作用
二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
0 T" D& s+ |/ t/ V1 M8 I/ q                               一、空间数据库引擎概述
二、空间数据库引擎的工作原理
7 m5 m( ?$ M- j5 \7 p第九节、空间时态数据库（0.5学时）
一、空间时态数据库概述
0 C. l4 g: B4 T4 d' j' f; D二、时空一体化数据模型
第五章空间分析的原理与方法（6学时）
9 }8 a! _% Y. _( r7 r1. 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。
2. 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
  W# A5 [5 [# J0 k9 X: t! m4 _, P8 H$ h6 u二、地形剖面线计算
三、DEM的通视分析
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
一、空间叠合分析的概念
二、基于矢量数据的叠合分析
% O2 O; Y& j. \- X三、基于栅格数据的叠合分析
7 s2 a/ g7 |* g, X) H7 t! c/ ]第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
一、空间缓冲区分析
9 m. _& T7 G) X1 H5 {. [二、V oronoi多边形分析
# n: Q9 k: `0 b+ \) f6 y第四节、空间网络分析（1.5学时）
! ]. M6 Z5 o; t( H一、网络图论的基本概念
二、计算最短路径的Dijkstra算法
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
8 e) q" Z# |/ v                               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。
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。
0 F) N$ K( G& Z第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
* z& f2 t9 z' d: q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）
% x9 M7 I& j8 i/ m0 j4 r# \一、技术路线
二、土地定级估价模型
三、应用实例
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
4 ^7 |7 j2 Z2 P# _一、一般形式
二、应用实例
第四节、发展预测模型
一、一般介绍
. K: Y' ]  ?( z9 E: F二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
& K7 r; E: a, ?" M$ l8 o一、数据准备阶段
" |7 l5 u3 o" g8 }4 Z/ y% R( z* I二、综合影响评价阶段
第六节、交通规划模型
一、交通发生量预测模型
( R0 v2 P4 Y) t4 a/ P二、出行分布预测模型
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
                               三、土壤侵蚀图的输出
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
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。
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
一、系统设计的目的
# c2 ^7 }; c% ?( u; a7 |二、系统设计的模式
三、系统设计的流程
# I+ P5 P: V% f$ v& y( n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
三、系统实施
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
. k# b) P) n) y8 R# |二、地理信息标准化的制定
6 c& F5 i$ ~* c9 l3 t第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
$ |% Q& ?- S0 p3 ]& P: l第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）
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。
' _) \( F: ~4 \: y7 Y4 w- }" Z2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
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
3 z/ R9 x# |) ?- o: o二、网络地图和数字地球
! n3 u* \1 g+ ]3 x4 R                               第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）
$ r5 Q+ b( v, ~一、图形坐标系与颜色模型
二、输出的几何变换
6 Z' Z6 ~) H( u# m1 Z; v三、地形图与专题地图的输出组织形式
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
/ ?7 |* Z( h- T+ Y3 ~二、数字高程模型的构造
三、虚拟现实的设计与实现
五、考核方式与成绩评定
理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
2 G" n' l0 K* v; Q# ?六、教材及主要参考资料
8 e  Y1 w* C9 |, K7 o教材：
: n% y0 R+ n: x* q4 E; l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
2、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