【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
, E. E7 X5 \. z; ~" E* q" N一、课程概述
* ^: m3 T/ w3 D  H# {, E课程名称（中文）：地理信息系统
% _  i# v$ u  H! J+ z/ k& Q（英文）：geographical information system
课程编号：19371087
课程学分：2
' x+ X3 u  J9 Q% y7 m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）
* Q1 h6 h9 J1 v, l7 @; c* S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。
$ j  ~+ E* P& J1 Z三、教学目标与要求
* I8 A3 H6 J$ B$ B. `3 g% v2 Q- i) j《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。
. g6 J+ l5 Z" g# i+ D6 a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
. b) s' }+ @9 I9 A0 K第一章导论（4学时）
. K8 z; ^" E, {5 L1. 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。
7 j0 f* R. u, j( S) y第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
一、数据与信息
' F0 H( Y" Q& B" }  _& w7 F% i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
8 G2 Z3 _; b! b% j# J6 }) T+ P四、应用人员
$ D6 Y3 z+ r9 Z& `五、应用模型
0 @! m. g* v7 n7 M第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
$ ?( `! L  B. S$ `, G一、基本功能
5 {4 I# _# Q, ]& X$ z# j2 Y1 {二、应用功能
- A4 l9 H( T# ^+ O- [' _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 A3 {* C" s- u8 q( \0 i; \                               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。
$ l) D1 M) T% S第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
& d6 @: q4 l0 }  i; ^二、空间实体的表达
1 J! u: }) Q- L4 I第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
" w# C. T+ M6 Q- W9 x7 t一、GIS空间数据的分类
二、空间数据的基本特征
3 U1 v0 j7 ?, `三、空间数据的拓扑关系
) d  P/ _6 W0 _3 X) ^% o四、空间数据的计算机表示
: ^' p. ?# L6 f: ^0 I' H& q第三节、空间数据结构的类型（2学时）
一、矢量数据结构
% l: c$ g" u. C7 i& ]" ~二、栅格数据结构
' U* v1 }) v- X, Y. o6 j三、曲面数据结构
第四节、空间数据结构的建立（1学时）
一、系统功能与数据源间的关系
. h, A! D2 G3 p二、空间数据的分类与编码
三、矢量数据的输入与编辑
7 F. W+ H; Y) M5 \$ V四、栅格数据的输入
五、曲面数据的输入
. |$ _5 S1 X. M# }4 m. F0 ^1 N. G0 D第三章空间数据处理（6学时）
4 V& X" e. a( h9 g+ x" {5 I1. 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。
' k, V; K  G4 \) _8 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。
第一节、空间数据的变换（1学时）
一、几何纠正
3 Q9 A) `6 C5 i/ T* p; T9 |二、地图投影及其变换
/ z  |& q0 |9 m7 y2 r$ Z' ^' p3 C3 a第二节、空间数据结构的转换（1学时）
6 O3 Z% ?" \+ O一、由矢量向栅格的转换
6 Q" s, E2 ?% a$ [" G" }二、由栅格向矢量的转换
9 s8 c# A2 v6 s1 O! r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
% z, z. u( O% N第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
( b& j; n1 ~; C! y3 k一、空间数据的压缩
( J4 a* D2 f& 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）
一、点的内插
: H, F* p/ G- {  ]" e; ?# U二、区域的内插
' u2 q: n" s- w9 Y1 x0 n$ M2 N' y第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
. F3 x9 L+ \$ b3 I  u; |一、多边形连接编辑
; p6 @. B& Q  i! S6 x: N* n; l. y) I二、节点连接编辑
: q2 |. m, \' h0 M) M第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
$ n. I) Q) k; L* F$ N/ p; `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。
2. 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
  M6 i5 k& m/ |' t5 `二、空间数据库的设计
' S) q6 s6 E7 l% q* C3 U3 `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
二、面向对象的数据模型
; t4 k/ l1 {9 m" I# T$ t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
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
第五节、空间数据查询（0.5学时）
6 }& M7 R/ Y2 Q6 b* [+ h& b一、空间关系查询类型
8 ~! }* |, @, ?- X5 P0 {) ~二、属性数据查询
三、空间属性联合查询
四、空间查询语言
3 r. A/ Z5 p& N$ e* h第六节、空间数据库索引（0.5学时）
, q& W% n& o4 Z: m' G0 L* D, @一、范围索引
# j( {) s$ y! x5 p( _二、格网空间索引
1 [. \. H. Z* A7 M! @: v/ A三、四叉树空间索引
( e/ j- M2 f5 P) x+ Z, E" a第七节、空间元数据（0.5学时）
: I; d+ s" N- c/ G$ N  l/ W一、元数据及其作用
" B4 C$ r/ L. P+ y二、元数据实例
# H$ K1 D+ z- Q- I5 U0 z! U第八节、空间数据库引擎
                               一、空间数据库引擎概述
$ t( B" n4 U- P. [, S二、空间数据库引擎的工作原理
& E" F9 h3 P$ X第九节、空间时态数据库（0.5学时）
一、空间时态数据库概述
二、时空一体化数据模型
7 ]5 u4 }; N% i& d& d( L第五章空间分析的原理与方法（6学时）
/ M: `: ]2 [3 L; Z1. 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。
6 H4 u# U0 H3 y! I' ^. G第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
3 G2 D3 j) o: F1 c6 h; Y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）
一、空间叠合分析的概念
二、基于矢量数据的叠合分析
4 U7 Q# A2 T+ H7 L# S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）
) }! a( Q4 g3 c一、空间缓冲区分析
4 d- Q4 k1 u# r) W二、V oronoi多边形分析
+ i  G0 r/ c$ F* I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
) @" |3 |" _; h第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
& E' u3 e: c. F! z2 V. c) x                               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。
1 K* q9 c. v( W2. 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）
/ G; T* v+ d* D* b  z一、GIS应用模型的分类
( y! X! U+ A: ]+ \二、GIS应用模型的构建
$ W0 W7 `3 h. a/ n. O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
7 s- P; y) Y* R6 R$ J) f三、应用实例
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
" J8 ~. t! a3 e8 X; q一、一般形式
: c) U% f: O. s* l二、应用实例
1 F$ f$ Y8 y$ L# f9 a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）
一、数据准备阶段
( c* q3 \4 Q- s二、综合影响评价阶段
第六节、交通规划模型
, g0 U! g: k- V6 f+ H9 f一、交通发生量预测模型
5 `, J0 Q" t4 |2 Q. C% F二、出行分布预测模型
第七节、地球科学模拟模型
1 }, }, k1 u/ v1 Q5 e! W一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
5 [" ]; A1 p! t$ V. I二、设计土壤侵蚀数据处理流程
3 i  w; p  D, ]- J1 V/ p( z                               三、土壤侵蚀图的输出
- a) K% F. R- E  `% L# r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
二、系统设计的模式
三、系统设计的流程
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
7 ]0 y" Y) R# E! n" U一、系统分析
+ b( B2 Y9 @! l+ }) [3 `二、系统设计
三、系统实施
6 J! X6 Z8 l9 T" M8 e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
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 W+ _+ ~8 R7 j, o* `0 ^0 W1. 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）
一、地理信息系统产品及其类型
; o0 D3 `8 ^% M% W- R# w二、网络地图和数字地球
2 J) F9 E% b2 K! d                               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
二、输出的几何变换
# \3 I: ^$ l; [# O% X三、地形图与专题地图的输出组织形式
. I' A; h) X) c: s9 e! P7 d第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
+ C2 a5 w8 M8 u8 C5 r一、三维空间制图模型
二、数字高程模型的构造
! U; h  Y; ^, b; i0 }( o: N  l三、虚拟现实的设计与实现
( v: X% E" y; z$ l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：
! M) M6 A/ z/ X' B6 G5 a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
8 w5 Q: a) G# ]; z& B2、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