【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
" b4 p/ Q6 ?4 O- L# 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
% g3 G: \! G. @% k1 V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）
, F1 B4 i3 j. v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。
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。
- F" D# O9 S. p5 a, Q                               四、教学内容与学时安排
. X0 u% u0 P* f9 J0 v" l0 i# F第一章导论（4学时）
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。
  v  E8 B$ N! i, I; s第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
一、数据与信息
6 u6 o! i/ [8 H5 ]1 A4 O; d二、地理信息与地理信息系统
$ k& G. K( \2 V7 U5 a9 d第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
一、系统硬件
% j6 W9 j. A. h二、系统软件
三、空间数据
0 Q  ~* i& n" q/ V四、应用人员
0 Z+ x* y, z3 a- C# C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
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
, M& B" {$ N; P$ e/ g1 _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。
" v% |9 h* C7 X+ Q3 @                               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。
1 n5 d, h0 m$ l5 ?1 ^7 ~& j+ N第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
一、GIS空间数据的分类
二、空间数据的基本特征
$ |# {9 G) [/ e% H) g三、空间数据的拓扑关系
% n" a/ m$ q7 D! [  Q$ A1 R% _) Z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
& {1 O% y0 i) t4 k二、栅格数据结构
三、曲面数据结构
6 w6 u) s# A2 ~第四节、空间数据结构的建立（1学时）
. B+ D- k+ b+ {6 ]一、系统功能与数据源间的关系
0 ?3 i: v% @1 V; ?9 {( d/ P, ~* l二、空间数据的分类与编码
/ t% c6 D% g  s三、矢量数据的输入与编辑
+ z& D& S# q8 j4 m& y7 M0 @+ D2 [2 d四、栅格数据的输入
6 O9 r* Z; c. b, }五、曲面数据的输入
: B7 ~# n2 U! b6 M9 T+ F7 L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。
9 k$ q$ v, w% m# Y# B2 C6 n第一节、空间数据的变换（1学时）
一、几何纠正
* r" g% c: A& e二、地图投影及其变换
第二节、空间数据结构的转换（1学时）
) v. S2 v5 C) |; o6 Y) B1 T一、由矢量向栅格的转换
二、由栅格向矢量的转换
( E% C  p4 B: j2 B6 @- Z4 e0 }第三节、多元空间数据的融合（1学时）
% H% r" r  g* v+ m+ l一、遥感与GIS数据的融合
3 @' T# Y' e9 c9 |二、不同格式数据的融合
1 [, ^, n% B) @2 S( m9 J! z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）
2 A6 n7 M' b7 J- O% x' M  w& X9 t一、点的内插
+ }8 L1 K# k) V! V7 C3 }, F2 n二、区域的内插
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
一、多边形连接编辑
: W( G9 I- u- }7 K/ Q二、节点连接编辑
. G" S8 a) i6 h7 T( |% v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 B- P* C$ a/ ~9 ^1 i' K# E2. 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
9 x* k' l$ X$ l0 ?. }                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
3 k4 K* n( T6 L9 R第一节、空间数据库概述（0.5学时）
一、空间数据库的概念
! H$ Y8 Q4 F8 [& A8 `$ Z二、空间数据库的设计
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
, J9 S, M* M' p, e9 V4 Z, c$ F二、面向对象的数据模型
0 J. O8 t3 M* `* Z' x4 w, z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
, j0 _& R0 V0 u) a5 S3 s# c& o, B二、逻辑模型设计
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
+ ^; W7 P+ }2 ^$ I: t( s第五节、空间数据查询（0.5学时）
. v7 M' {# q: |+ {, U一、空间关系查询类型
二、属性数据查询
6 @' Q, }$ N. a三、空间属性联合查询
四、空间查询语言
- b7 _( B# k1 q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
4 I+ x: U% n# h" i三、四叉树空间索引
* k( O7 s8 f& a5 a第七节、空间元数据（0.5学时）
一、元数据及其作用
% ^+ o! J# j! Y3 |7 I二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
                               一、空间数据库引擎概述
& @# V3 M1 }6 z" h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）
/ P$ [. g$ _6 D7 q) ~$ }一、空间时态数据库概述
二、时空一体化数据模型
: ]" v% ^8 |) N% H" _第五章空间分析的原理与方法（6学时）
  f2 c4 \5 t3 q: @+ o- Q2 ]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。
: R8 @# k; g/ m7 {/ p第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
* N  ?: G0 c, l+ O# r' P一、地形因子的计算
. @- I+ {  m; L二、地形剖面线计算
+ j6 B' x0 o% Q- I三、DEM的通视分析
; H% `; U" M7 ^' Z2 L: w/ l第二节、空间叠合分析（1.5学时）
# x5 f% g4 k% Z0 I+ |一、空间叠合分析的概念
二、基于矢量数据的叠合分析
3 {8 i  x0 W8 W3 \三、基于栅格数据的叠合分析
' H: P$ \' K4 ], V6 S- T* S第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
+ b3 Q- {# Y0 }一、空间缓冲区分析
二、V oronoi多边形分析
: @0 M5 P( c& ^1 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
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。
6 j9 |5 S% f$ A+ x2 X! f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
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
& ^- H5 V% y6 L6 i/ H# N  C一、技术路线
7 R. U& }/ b3 ^  r2 U! V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）
一、一般形式
二、应用实例
第四节、发展预测模型
一、一般介绍
二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
1 Z2 S; X, I1 _) @. ]( @& h& R一、数据准备阶段
二、综合影响评价阶段
, G: R  n; a7 m- m- P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
: A. O  ~4 J; w' N5 q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
- d; H& O0 q9 i6 P! I- v4 ^                               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。
6 h% k2 i  b" c4 r2. 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 R6 `# D7 ?9 f( ^2 d; z二、系统设计的模式
) `  R6 w; Q! H1 E' R' p5 \* ^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
三、系统实施
$ K8 k9 X1 G9 P& s第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
& p! @* Z5 u/ G一、地理信息标准化的内容
0 w* u+ y# L: a- H; F二、地理信息标准化的制定
  w; v- T: g6 Y  \* Y# L) O第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
) ?0 k) S: r  O6 H( r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。
0 @" L8 ~5 @  V/ i9 [4 h2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
4 D6 v" u4 M+ W+ B# `3 R  \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
* `8 p- D0 ^1 d- V8 n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）
. c3 f4 @- ]' K' H" E一、图形坐标系与颜色模型
6 H7 ?$ l5 B1 T二、输出的几何变换
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）
- F; y4 m" T2 b% G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
7 M( k9 ?5 E' Z' a( k  h3 {五、考核方式与成绩评定
% G, J- p4 c4 ^. {( X理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
5 z: }8 i$ g! L  Z六、教材及主要参考资料
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
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
% U) r9 d- l& s! X' j0 \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