【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
课程学分：2
课程总学时：32
课程性质：专业选修课
2 L3 O+ H3 K8 o2 F& O. H! ?二、课程内容简介（300字以内）
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
! Z. U# d; B* ~! ~) B1 E《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。
% G% J+ G) F( }+ e0 L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）
7 L/ P3 w- P1 y! [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。
  X+ L0 v' ^: l# [第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
5 [8 U/ z5 @, W一、数据与信息
6 N7 R7 }5 {; n8 I- U% L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）
% X! i$ O6 _* }/ H- ^一、系统硬件
二、系统软件
三、空间数据
四、应用人员
五、应用模型
2 Y* s0 a4 ^/ X5 z) a第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
) s$ [$ I8 W! x- l0 ?一、基本功能
; D7 \7 H  h$ m- v6 E3 D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
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。
2 p0 g% s. D# r                               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。
第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
- ^6 M1 J+ z& A& ]) e" R二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
/ ~4 K- m+ s  l一、GIS空间数据的分类
% z7 a6 {0 `; t+ @2 E7 f1 G" J二、空间数据的基本特征
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
) ]8 w% f% c, X- |+ G2 V0 @& v第四节、空间数据结构的建立（1学时）
* Y# |% `# t, G0 u- r8 D一、系统功能与数据源间的关系
" Q# q( o* R# R( }' t二、空间数据的分类与编码
三、矢量数据的输入与编辑
四、栅格数据的输入
五、曲面数据的输入
- C! l4 ^; x3 q# j* Y2 p) j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。
                               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）
5 X' Q/ [8 t! z; w. |; l一、几何纠正
二、地图投影及其变换
7 v6 C8 x0 l+ `: a% L! w& k第二节、空间数据结构的转换（1学时）
, P' p) g0 ]; ]4 y" Z3 Z# K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
  B7 C' I$ x1 {. `' S: o) e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
二、空间数据的重分类
第五节、空间数据的内插方法（1学时）
一、点的内插
二、区域的内插
; L" P% u% ^5 J* N0 d  S第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
一、多边形连接编辑
二、节点连接编辑
第四章地理信息系统空间数据库（4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空间数据库的建立过程。
  U; x$ n) N) `. d; a8 i+ s4 w2. 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）
$ M% I% k2 C& ?$ V$ y一、空间数据库的概念
. M1 C; C+ @$ i" {9 y. |5 |二、空间数据库的设计
* e( d# s' B3 Q第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）
. C- \3 G/ k: W$ Q- d一、语义数据模型
0 M2 B4 @& h0 l2 J+ X: r, |& V二、面向对象的数据模型
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
) ^3 C0 w3 D; g* d  n) Q. S二、逻辑模型设计
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
" K0 b# A) p8 q% E) G一、空间数据库的物理设计概念
1 l, o# ?; d! b1 I- v: J  J二、空间数据库的物理设计步骤
第五节、空间数据查询（0.5学时）
一、空间关系查询类型
" V6 Q, b8 A+ i4 u二、属性数据查询
$ z! B$ a1 O% n三、空间属性联合查询
四、空间查询语言
# B& l( K% [( D! h第六节、空间数据库索引（0.5学时）
: u' {( a: X0 {- D' v( L( T一、范围索引
二、格网空间索引
0 U& n. f( J( ~( x+ r8 W! K7 _三、四叉树空间索引
第七节、空间元数据（0.5学时）
$ A0 e( x6 l0 {1 w& Y2 @3 Y, S一、元数据及其作用
二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
: ^7 _' X; m0 C+ d! w                               一、空间数据库引擎概述
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
# `. g( O5 @  h* [! t, ~' M/ n二、时空一体化数据模型
; U2 Y9 [3 K3 q* M第五章空间分析的原理与方法（6学时）
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。
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。
8 y4 y1 B' o  w# Q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
% \+ N$ \; G5 w1 t" K三、DEM的通视分析
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
" f0 q7 D0 F) ?一、空间叠合分析的概念
  J5 J# b2 j8 D, O4 a* w% f二、基于矢量数据的叠合分析
! B4 V9 Z- Z* w0 f: g- [三、基于栅格数据的叠合分析
第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
5 M9 d6 c: [4 C; f( k一、空间缓冲区分析
二、V oronoi多边形分析
0 f) x; b# w) P) D" C1 ~. }) k第四节、空间网络分析（1.5学时）
一、网络图论的基本概念
二、计算最短路径的Dijkstra算法
( b( l( v$ v1 U% p% U" i5 \第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
                               1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握各种地理信息系统模型的应用方法。
+ _: X8 ]$ D  m  E# z( z2. 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。
6 \; T" m- Y3 @1 m3 I第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
) l4 P( p3 a4 h1 a; f+ x一、GIS应用模型的分类
二、GIS应用模型的构建
8 H8 N3 [5 X0 M& M! T9 z1 H. T第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
一、技术路线
二、土地定级估价模型
0 e7 U( I8 T, n& h三、应用实例
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
- }4 R7 J% e) v: m; o一、一般形式
4 T1 l/ N9 g) c, o/ n二、应用实例
# w# U. p( I: {+ v& Z第四节、发展预测模型
+ T" o' R0 ^" {; C1 G$ j7 i- b一、一般介绍
# h: d: u% m3 ~二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
* P$ ]6 k) n  g/ {7 M' G一、数据准备阶段
# [/ l2 w$ O7 O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
* }- e/ l5 L3 E  j" E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
# `" t. z- g; I$ {* r+ ~  ^第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
# P( j8 O3 S: Z% K! M1. 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。
% e: [8 c' {8 D+ P" n, T# T2. 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）
9 p4 e5 W5 P/ Y! D* J8 v& T) B0 q一、系统设计的目的
二、系统设计的模式
+ f5 N: x( E! E  T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
6 X1 J& G7 f5 R! T三、系统实施
* `9 z% i4 w0 O# E第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
# z  G3 X8 }# q; z一、地理信息标准化的内容
二、地理信息标准化的制定
- k* G5 v* E& G  o6 E, \第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
/ Y7 d9 D; C5 s/ m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。
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。
第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
) d( e7 B+ p$ X$ r, X1 ]一、地理信息系统产品及其类型
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）
一、图形坐标系与颜色模型
) X# t# G9 f4 {6 L* }: B: R( p二、输出的几何变换
% R! X  W7 o% [1 S& P; Z* p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）
( }) i# T1 D3 \2 ^6 {# ]4 `一、三维空间制图模型
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
  Z4 _( x9 n& s* F. Z$ |: r理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
+ p: f7 Y' o, Z* t, d7 M6 s六、教材及主要参考资料
7 l2 Z* k1 U% O7 m& E教材：
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
0 {, a1 X+ r5 v! b3 k# q2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
5 K: d, x$ P! ?1 C% h' y- S/ O; w3 ?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