《地理信息系统》课程大纲
& g S3 X2 t* \' B+ k9 }一、课程概述; J& \ P% `' D6 f
课程名称（中文）：地理信息系统
) g* v$ n# Q4 V d# \% n, A（英文）：geographical information system5 x O6 s0 F2 }4 T. p
课程编号：19371087( G& w. J* i8 ^% M" }, w8 ~
课程学分：2" v1 N* T$ K8 A: q" h* J- L
课程总学时：32" r4 C. O! a$ V+ R% n
课程性质：专业选修课
/ \: {. P& I& d J2 d6 ~二、课程内容简介（300字以内）
5 ~: n' { M& Z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。
8 ^4 c& d9 S6 Z! I2 _三、教学目标与要求
l" n8 N* m9 F《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。
2 v6 n; {; ? M) {! L. c: v) l; k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。" Y l0 Q8 R- H$ ^
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。( ?% j* t% q7 h; q& j2 v6 o4 O
四、教学内容与学时安排8 `# C* z( C5 i6 r- a* y
第一章导论（4学时）) \$ W& }! H" f7 S$ Z: E. 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？! q- h3 E9 c7 u
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。0 J( c- ]) [: N' O" T
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
& F8 m3 d6 z$ P3 {一、数据与信息6 f4 @. m' L' @" D: i: {' f+ e2 ? K
二、地理信息与地理信息系统
* T6 N8 X$ W' A: }第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
% {) t. b8 B4 g' H8 k+ X一、系统硬件# D# ?* Q& J7 H8 e9 f, I
二、系统软件
9 o/ w7 ]4 i( [. W/ f三、空间数据
# p9 J4 n$ m6 L7 h8 @& K四、应用人员
& V* n) y2 e# |五、应用模型
/ I* v! }0 j7 Y) I第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）5 ]# Q/ \- |! H9 n, L2 [7 F F
一、基本功能
6 T( t" `, v/ D% H) e# j4 ~二、应用功能, J& D2 e/ `4 J& u1 E
第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）& O, ^3 d& a6 r0 ~% h- r) T: N
一、发展概况
; H% c* X% ?# r6 [二、基础理论4 J* c! p& {6 |1 ^$ S3 G
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
( c- ~9 I: I7 v- a: H+ s7 w1. 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。: z: O: L; z/ ~. ?: \+ N+ M1 ^
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。& f: N+ ?4 @' x3 a- S' Q
第一节、地理空间及其表达（1学时）3 `$ m" L$ k+ t! h
一、地理空间的概念2 @: n1 v3 |/ [1 @
二、空间实体的表达
) ~, A* d' _1 |( A第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
2 e$ W4 O9 o# q, l3 ]) ~一、GIS空间数据的分类3 l4 s7 _# I3 F; V
二、空间数据的基本特征0 q1 b! A# Q" i$ {( ~! ~+ T$ o
三、空间数据的拓扑关系& y3 j! m; [; y5 D& C
四、空间数据的计算机表示
3 b9 t& ^. g7 L4 z: s( L+ s+ y; s; P第三节、空间数据结构的类型（2学时）1 n. k9 }. Q: E( T/ Q5 j+ u$ H
一、矢量数据结构
$ [/ d7 `- s. D) Q) C; q二、栅格数据结构 i3 M: B& u2 s; H) o- @! ?
三、曲面数据结构
6 `! s; z+ A. h- S9 M第四节、空间数据结构的建立（1学时）. `) X8 e+ _* a; O* w8 Z
一、系统功能与数据源间的关系( M9 ^% }: j! y+ p% h4 U* n
二、空间数据的分类与编码
# c, k/ S6 @1 M$ R三、矢量数据的输入与编辑
$ a' E3 D: `' k5 s四、栅格数据的输入
* M1 G; {1 M+ ~1 r五、曲面数据的输入1 G6 t3 L r7 T7 W# H n1 D
第三章空间数据处理（6学时）+ p. N: s, F3 R6 B& H
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。9 a5 \7 d$ k; X/ p/ ]1 n( a) X2 a! A
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。
0 o9 {' ~0 L9 |第一节、空间数据的变换（1学时）
5 ~7 E2 n0 z- G% C1 y一、几何纠正6 z4 V2 R h1 M
二、地图投影及其变换
- Z' t! ^; K m第二节、空间数据结构的转换（1学时）( Q4 t7 V0 {- ^+ W v& y, b
一、由矢量向栅格的转换
1 {, P" r q0 L+ m: E; S二、由栅格向矢量的转换8 \; D) T: Q7 P3 f! Q6 w
第三节、多元空间数据的融合（1学时）
% P: e: `9 X6 b, y7 O& |8 X* h一、遥感与GIS数据的融合7 i. G3 i9 Y% r3 h5 N }7 g, _
二、不同格式数据的融合
0 R( H1 T& l. V9 F/ R2 }& p第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）7 {1 [# t, }! a$ F k
一、空间数据的压缩
1 y8 B! b6 A$ S7 j3 O二、空间数据的重分类7 r3 Z- |8 ~+ R1 [- C
第五节、空间数据的内插方法（1学时）
: T0 G* h+ u2 m1 C% t5 O一、点的内插
2 i3 Z7 S! {2 H1 f$ N- j) `二、区域的内插
, p8 {; k' o: j; _# E7 M, T第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
- j, H* A: c& o5 w3 B) W一、多边形连接编辑5 W; m% H) B. n' K# f/ m6 C# q! Q2 S
二、节点连接编辑- ]/ q. {! A4 z+ ?
第四章地理信息系统空间数据库（4学时）" |1 B8 P" r. m1 D3 [
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。
9 i/ |# `0 F- m2 ~" r4 Q2. 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. ~# H- b r7 n j. i7 e
型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
( F7 J2 ~2 [. J: a4 j% \) I7 A+ G9 H第一节、空间数据库概述（0.5学时）* O4 p; S9 K, V% ~% `) ~
一、空间数据库的概念
) g0 J+ c; s5 i& ~二、空间数据库的设计
; v1 y- L2 v; m" S8 `4 v. Y第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时） K' ], a& P9 } ^# Q& X3 t, g4 J
一、语义数据模型
+ I6 r( ~" J, } O8 H3 g! r: H q二、面向对象的数据模型
- s& ^0 L2 ]4 ]* c' Y1 d第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
0 ?2 g! G. _- _7 ]% _8 w一、关系数据模型7 \8 G' P- A) Q7 p" j0 C" |3 K$ @( Z
二、逻辑模型设计
1 \& V) U! t ]" M7 f* i第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
( b9 b9 N) Q9 a一、空间数据库的物理设计概念9 c* ~( i% M h# K
二、空间数据库的物理设计步骤# d' V7 Y4 W4 B) m
第五节、空间数据查询（0.5学时）, f4 Q4 a9 [! z4 _+ g% T
一、空间关系查询类型
0 T' b# ^3 W' r, p二、属性数据查询
) a0 t5 c# l. h) T7 _三、空间属性联合查询' U" N% e: s0 \4 m
四、空间查询语言
/ f$ j# E6 g0 {9 `) J% l- |( {$ e第六节、空间数据库索引（0.5学时）
/ l+ N \ \3 Q4 T$ [+ i, E0 N: ~一、范围索引
% G9 a. `; o- w! R( q" U6 k) H二、格网空间索引
- C! N7 B' L: f三、四叉树空间索引* @4 F) W+ t9 c! R. ]! H
第七节、空间元数据（0.5学时）; A! V, l- y) m* ~% i* o# G
一、元数据及其作用9 H3 P* M* D2 W- G
二、元数据实例3 s+ ]2 W9 I" T% F+ A4 p
第八节、空间数据库引擎
8 ~4 w( }! u$ t$ O- i& _- X- `& { 一、空间数据库引擎概述
8 b. L( M2 I5 K1 K8 x- R$ D2 w& s二、空间数据库引擎的工作原理
. B! X) G) k f- [9 D: l第九节、空间时态数据库（0.5学时） \. S& h9 s/ I) p7 m. ], a- e: k
一、空间时态数据库概述9 g. v! Y) s: g% J/ l
二、时空一体化数据模型
! L% @9 S& Y, N r第五章空间分析的原理与方法（6学时）- J8 K& |6 Z* S- P' |! P0 N
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。: T( \2 v; @" p! Q6 Q( k w. V
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。
+ |9 \; k" }8 n I) f第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
$ m6 e( {) I8 Y一、地形因子的计算
( N. g, J( y1 P; J二、地形剖面线计算
0 s$ y5 [6 g5 U三、DEM的通视分析
8 ~' Q' f* M/ g: k: ~( f$ z6 J3 L第二节、空间叠合分析（1.5学时） i' o( T) i6 O( X5 q
一、空间叠合分析的概念
: C' o9 a( J) E3 k! w+ |3 W二、基于矢量数据的叠合分析; G- ~1 P5 ^7 V! a: G" Z
三、基于栅格数据的叠合分析- K0 ^* _5 f( u
第三节、空间邻近度分析（1.5学时）8 X7 g+ K {) G2 C# U- E4 A
一、空间缓冲区分析
1 A$ W* l4 ~" v( I' d7 j! \0 Q: G二、V oronoi多边形分析
4 |# [ S0 Z" \3 c: z( k6 S第四节、空间网络分析（1.5学时）. j, m. q7 f Q" S- z8 F0 Y
一、网络图论的基本概念0 M& q- t! {. f" v8 j
二、计算最短路径的Dijkstra算法6 `6 b: l8 O+ V( B
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）2 g" r! \8 N7 m- T$ j7 R
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。
3 ^: J- }( @4 {9 n' T$ y( F5 x2. 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。
! U; k3 s% S( z! X4 ~第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）3 N% U; d- |" J( v4 }7 J
一、GIS应用模型的分类
; d6 p' |6 t+ C# X# I二、GIS应用模型的构建# E* J* q+ L# F0 F w
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）) ^. ^6 Z+ h/ y
一、技术路线
* k5 \; a$ m c" L二、土地定级估价模型
+ `+ T- m V1 i8 D! Q' X! s1 M三、应用实例
~: u7 K8 `$ u第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
u) K, S4 O5 E: l1 q: h一、一般形式( u5 a" V; R. |- k' I* ]8 y" N
二、应用实例4 p2 g8 ]8 ?, t" {
第四节、发展预测模型
' i) W% j+ P: |- P' K1 R7 N) e一、一般介绍2 g j9 L6 |, I
二、应用实例6 n6 u7 z" ^, u/ b
第五节、区位选择模型（0.5学时）9 K v+ _% m, ~6 B S6 G- a ^
一、数据准备阶段
* i# t! ~. O0 B4 B+ B9 ~二、综合影响评价阶段
: i/ N; t4 s! D, G2 |第六节、交通规划模型
, H9 ?9 N7 W1 x6 D一、交通发生量预测模型2 r- L" o2 F' R" L
二、出行分布预测模型
+ a/ V* {% {. B5 q8 q第七节、地球科学模拟模型
: t6 l" N0 Y$ g一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
+ _9 Z. g' e/ u/ N3 C5 I二、设计土壤侵蚀数据处理流程
) t) S. n+ g; J7 Z2 J6 i 三、土壤侵蚀图的输出
8 j, r& b6 i8 ~第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
S t3 `& x6 e4 T1. 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。5 ^+ _ O2 b* H/ _
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。8 }0 U. u6 E9 C5 y, J+ O
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）6 c" @, E9 _9 `) Z( ~; h" }# j
一、系统设计的目的! e. [( R' y6 |+ T0 _. M$ m
二、系统设计的模式
9 u+ f# T; V, R2 c& J9 q三、系统设计的流程& B5 T. i, A( ~7 P6 E* H
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
& C; _3 b+ r3 |( z一、系统分析# ]% |4 E3 Z* V1 K
二、系统设计
! [, x( j* Y( |三、系统实施( ?4 g8 B+ Z; a- A/ q1 x: H: n- d
第三节、地理信息的标准化（0.5学时）: X: Z- R' b% _# Y6 `* k, x2 l
一、地理信息标准化的内容% [ B8 p7 X: z4 g* r# v& Y7 ]9 R. p
二、地理信息标准化的制定
" I3 k! ^' c2 x第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
6 l. a& {$ d2 x4 ^( K: s6 F第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）. l! \/ |0 S9 J2 D0 I/ g
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。
! b2 j- U- p( N4 U/ _2 A7 a2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
. T* p3 m9 Z! P6 J7 \第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）% ~4 ^3 r( o. Q; g2 R
一、地理信息系统产品及其类型+ `. W- o0 w2 w4 w' U4 c1 u
二、网络地图和数字地球
( \& w8 K9 u" d$ d6 T 第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）
* U. X' s: ^) c9 ? P一、图形坐标系与颜色模型
; D# j" |2 x; Z0 n6 I6 z B% I+ ^9 k二、输出的几何变换) M. l5 s/ j: ^1 F( k
三、地形图与专题地图的输出组织形式
8 \6 [# A8 ?2 O第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
6 F1 s' `8 B* O$ j9 m一、三维空间制图模型 y( e. \* E {
二、数字高程模型的构造" A, k$ @6 T9 `+ l2 m
三、虚拟现实的设计与实现
& G" D3 v' h' `; \1 E4 C! }五、考核方式与成绩评定
! T$ q/ X8 q4 v+ {& v理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）( E: N3 v) x4 T; `; ?" i
六、教材及主要参考资料7 ^" n# s3 Q u) ?& [% P3 n
教材：
, m& L _. |9 B0 }) f/ G1 n6 d* V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 \2 \; x4 F: G5 ^# \/ d1、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，20017 T) S, Y' ^1 ? c- X0 r. Z
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
+ o9 E8 b( b- ^" T( I3、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 |
