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《地理信息系统》课程大纲
7 w" u) [6 ?( y% S9 T# Z一、课程概述
! w  t( h6 v# w7 y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
1 x9 I6 ?2 O6 W. {# [) ?二、课程内容简介（300字以内）
" U1 `6 \5 ]8 K. ]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。
- V- f$ C# g9 O2 G7 e: V! a: 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。
2 j3 i* v/ c2 p, M: o3 x                               四、教学内容与学时安排
第一章导论（4学时）
4 T; y7 Z- F$ x  A; ]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）
一、数据与信息
. [6 Y" ^7 c; F. r2 Q5 s( S/ e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）
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
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
一、基本功能
% j" b5 u- @4 Q' 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
2 X; m  V+ Z2 X! d* T8 \& \二、基础理论
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
3 W4 `" i) P0 F/ c5 S  z, H+ d1. 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。
6 t, w9 \, g) ~# s7 ~9 k                               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）
7 g1 R. l' T( p0 P1 o3 a, l8 ~. y一、地理空间的概念
5 O) I; @  ^4 {) ~1 g6 H二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
3 ~4 j/ a- s- W: G, f- z一、GIS空间数据的分类
: g& [' o% O1 L! e- M8 S8 V/ z% R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）
' @  [( E: Z/ z  \+ G& f7 u一、矢量数据结构
2 C# X8 @" i. ^" [2 M8 V2 u- \二、栅格数据结构
) o3 J0 j! L' A) U9 u9 E- s5 k& e三、曲面数据结构
1 }; ~. Y+ m2 G2 W) h第四节、空间数据结构的建立（1学时）
5 l* ]+ T+ c; U1 T7 ~一、系统功能与数据源间的关系
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
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。
- G( _' Y6 {# z4 Y+ v1 g+ _2 O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
二、由栅格向矢量的转换
# F. Y4 s3 A) O9 k第三节、多元空间数据的融合（1学时）
- c2 G- o1 w1 q% F; h" ~( X( W一、遥感与GIS数据的融合
4 h# c' ^; X; i; F' A$ D# \二、不同格式数据的融合
2 _3 F/ N$ m9 D0 Q- j4 p1 p第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
2 \: C  G7 z' f* T" H6 y5 y一、空间数据的压缩
  o+ W0 Q; i& H: o二、空间数据的重分类
第五节、空间数据的内插方法（1学时）
6 Q1 u- H1 R. Q7 k. k+ O# S一、点的内插
6 `5 g3 j' ~3 K6 |二、区域的内插
0 k. M: T$ [$ h3 D1 y% _- h, X0 x第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
8 _* q3 ?* A1 s. n8 h+ U% C/ X5 p" v7 X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。
5 k: c5 k! D- @1 D4 z2. 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
" {! F& A$ ]2 k! h                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
2 P) {# j, @% F' x9 w# e) K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
5 n0 t2 P2 t4 x0 A% c  E6 t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
7 a. s& a9 U1 {1 h二、面向对象的数据模型
/ q% v, a# z8 C# Z# h: ?( z* o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
7 N) ^2 `* I. v" v; n$ \- o- K二、逻辑模型设计
7 ]( v" e: U; ]3 d# q第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
6 x& x! Z" v# K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
第五节、空间数据查询（0.5学时）
1 t9 V, [4 b' y3 c3 C, x- |. }一、空间关系查询类型
  W( E2 T5 ]3 w8 o二、属性数据查询
) g/ @% h$ k6 X  O三、空间属性联合查询
) d2 O% t# Z4 l# Z; W0 ?四、空间查询语言
* ~: Y' r! Y: }: C第六节、空间数据库索引（0.5学时）
一、范围索引
. Z" q5 w& ^' g2 h二、格网空间索引
8 A- }; V1 R7 X5 X三、四叉树空间索引
第七节、空间元数据（0.5学时）
" I( e1 l  z$ f" I- `5 q/ T一、元数据及其作用
二、元数据实例
' a3 k/ ~$ @  i0 S第八节、空间数据库引擎
& `8 P& s7 X& E- ?# [5 b6 Y                               一、空间数据库引擎概述
二、空间数据库引擎的工作原理
% t0 J3 Q5 i+ u4 N第九节、空间时态数据库（0.5学时）
+ j0 M+ A$ e! b3 L4 C8 n, ~一、空间时态数据库概述
. b% A: {. Q8 }二、时空一体化数据模型
7 }8 h* T$ q: M9 h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。
2 l0 `+ K# Q7 y, K. I' s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
三、DEM的通视分析
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
/ B& g1 S$ e# E, I) a8 g一、空间叠合分析的概念
8 J0 s4 R8 S2 f# r6 _, i+ o二、基于矢量数据的叠合分析
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）
一、空间缓冲区分析
) Z) P. C/ D5 @二、V oronoi多边形分析
第四节、空间网络分析（1.5学时）
+ C& o" n$ V! n0 y一、网络图论的基本概念
6 x) u; f+ S4 i6 R: d二、计算最短路径的Dijkstra算法
' q6 p- V' X2 D6 C) T9 A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。
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。
第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
一、GIS应用模型的分类
二、GIS应用模型的构建
" w9 J- y$ a8 ]6 e  Z% ~6 ]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
$ x3 U7 i( V: n/ s0 v& ^三、应用实例
& _$ y  w3 F, p( R9 V% A% s第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
( |7 P8 @0 f/ s. s) L一、一般形式
5 u8 z' a" @5 j; t# w二、应用实例
9 l' ?/ D  _# W7 X' K4 U第四节、发展预测模型
, I+ ^$ K$ ?) _7 x9 d一、一般介绍
+ y1 f3 L4 H; n! |0 U$ }二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
一、数据准备阶段
% l& t* P6 C5 m7 ?4 e8 u# U二、综合影响评价阶段
* W$ z8 W# u2 A  Z9 @2 \( k第六节、交通规划模型
一、交通发生量预测模型
二、出行分布预测模型
第七节、地球科学模拟模型
" G# P' B# Z' P5 [一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
3 D7 ^: a9 r% K# N3 v, W二、设计土壤侵蚀数据处理流程
                               三、土壤侵蚀图的输出
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握地理信息系统的设计和评价。
3 x# [& D' Z& Z2. 教学重点与难点：重点掌握应用型GIS的设计内容，地理信息标准化的内容，地理信息系统的评价内容，难点是应用型GIS的设计内容。
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
一、系统设计的目的
9 F- \) \# L2 Q2 x8 h( i二、系统设计的模式
+ H8 O7 ?) D( N# Z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
3 L3 ^: M' z, {4 j3 q& O三、系统实施
第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
4 c. _2 Z' \8 [! a" e9 P, ?一、地理信息标准化的内容
二、地理信息标准化的制定
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）
9 Y, R7 s. ?  Z4 B8 u: h1. 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）
, H0 K; d0 u! O" ?1 o5 L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
- B. ?: U4 f) \二、输出的几何变换
三、地形图与专题地图的输出组织形式
# y9 S7 t4 }$ u$ M; M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
8 ^8 c; {7 E( @7 `二、数字高程模型的构造
三、虚拟现实的设计与实现
4 s: Z) r0 E2 }: t五、考核方式与成绩评定
理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
六、教材及主要参考资料
教材：
) Z1 d, @7 Z2 w) M; [2 |7 t6 ?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:
2 L3 P1 k9 o7 v8 C  F2 p* _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 ]+ G, I4 ^- B! v) u1 s3、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