【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
5 v; P* h: |9 e5 O" Y课程名称（中文）：地理信息系统
: j  I4 Q5 Q1 ~5 P0 z& z7 g（英文）：geographical information system
课程编号：19371087
- E% i. R) D5 I2 a: H: U课程学分：2
* }7 f+ I( m9 P, S9 D& m  l课程总学时：32
课程性质：专业选修课
% @- m0 ~$ W* h二、课程内容简介（300字以内）
4 H- J; M  a" h0 N" Q+ |2 g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。
) [1 A& _4 |# O4 n, h: y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。
- I8 X) Q6 [+ H! L6 }1 N5 n/ t( 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
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。
2 x! y8 n8 D! M6 l, _) e+ S2 w1 {第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
4 y1 R  ?9 d2 P$ x6 A$ ?+ i一、数据与信息
$ _. A  @' y: O8 O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
( G0 v; l6 S; f& V四、应用人员
五、应用模型
% a9 K7 ?0 ^6 }9 ~9 R第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
2 m# W! P9 }7 r( V8 H: u/ [2 T8 b一、基本功能
) \& j- N& {# X" O1 B2 y8 S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
# i- m. K( X7 R& `: k" y第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
5 S) J- O1 P, E6 Q* ~/ p1. 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. 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。
! H: C; b: Q# z1 B第一节、地理空间及其表达（1学时）
+ u9 ~3 T4 f; A/ z$ k一、地理空间的概念
' u+ K8 ^1 X- `, `二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
6 \2 l3 C  m# ?- |/ q, R6 Y一、GIS空间数据的分类
3 ?! y  w: S/ e( [6 k: Z4 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
2 x: n: r0 q' q三、曲面数据结构
第四节、空间数据结构的建立（1学时）
& _  W9 d5 D; U& Z2 w一、系统功能与数据源间的关系
; z8 @& M5 P2 j# U二、空间数据的分类与编码
三、矢量数据的输入与编辑
1 b4 O6 S  w: A' o四、栅格数据的输入
. j7 g8 f; f5 W7 K. Y; W五、曲面数据的输入
第三章空间数据处理（6学时）
' }/ k" F- c7 r: {+ @( k/ {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。
) ~% X! ^, w% D) K, g! D4 c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
( o/ Z2 }% s6 g1 G/ @6 V! P3 ?第二节、空间数据结构的转换（1学时）
1 G3 s* T% N3 H7 `7 Z+ X3 l一、由矢量向栅格的转换
& s+ `5 X* p& u" k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
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
2 M+ @+ B4 i+ i! o2 _1 u0 g9 H$ x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
3 |/ M" ]- `2 h# K4 F; ~5 }- n1 d2 G: Q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。
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
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
; R9 U$ t$ M0 q& q  r# F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
* i$ }+ X% _7 ~+ I. y( [3 C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）
+ s. z. b1 E1 W$ p# d; h0 \& I; V一、空间关系查询类型
二、属性数据查询
三、空间属性联合查询
, D5 t1 d  p$ O7 P5 ~四、空间查询语言
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
0 b: _3 ?- y5 D8 _2 \/ a8 \7 E: T三、四叉树空间索引
第七节、空间元数据（0.5学时）
一、元数据及其作用
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
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）
/ V4 ~" n$ y- K- V一、空间时态数据库概述
2 d/ ~+ M( A- f4 _  o4 r3 w' s, s二、时空一体化数据模型
第五章空间分析的原理与方法（6学时）
1 d! i6 B( r" h* |) Z: 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。
3 l4 ^0 V) ]0 r& q! e1 S2. 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。
: F- g: e* _3 u' a  D+ u* p第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
一、地形因子的计算
. f% G6 i- J1 _5 o' _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
# C7 L& A+ u* P- n3 I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
: J. h# p( {  b二、V oronoi多边形分析
1 N5 y3 D$ z, @* M0 P8 G. @第四节、空间网络分析（1.5学时）
3 }5 N" q5 X- f8 z9 t1 L9 d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。
" Q* q/ ]1 b" @- p2. 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。
' D3 t' ~# \( J9 d第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
/ \  P( V4 s0 x# |一、GIS应用模型的分类
: @3 D3 a; R* q+ y0 [0 b二、GIS应用模型的构建
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
一、技术路线
" s* b$ Z$ G0 J3 a二、土地定级估价模型
% }$ |5 t8 [: w! f. R' `$ `三、应用实例
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
9 {# D4 y& R6 `$ y7 r) D* F& A* w# B一、一般形式
2 x: v0 \/ j7 O二、应用实例
第四节、发展预测模型
  M4 ]! ~# @; ]' F$ }一、一般介绍
二、应用实例
' ~0 A: t9 t% e) B第五节、区位选择模型（0.5学时）
+ B, B+ h5 [. \4 b1 B- q/ }2 X一、数据准备阶段
. [* v  M1 k' w二、综合影响评价阶段
8 j# `2 ~( q0 n7 B1 q" T- M4 z第六节、交通规划模型
; L; T. d' q. G6 ~一、交通发生量预测模型
二、出行分布预测模型
& y* p4 k  J/ ~5 L0 b. o* _' T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
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
% V) j6 n: E5 h3 N$ ~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。
& ~; a6 J& v' W9 j) g+ ]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
7 Y) |, z6 ^3 O( x第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
+ e6 ?+ q! x3 _4 N; N5 s# h一、系统分析
二、系统设计
三、系统实施
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）
/ g& p' b7 R) Y1. 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。
: s: p8 ?' h. V1 c/ S: z2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
/ |! B2 V5 W- [# L$ r( v第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
' W# D) U$ _7 S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）
" \# x) q& y. z% @4 M. a& L一、图形坐标系与颜色模型
- E8 b$ a2 [+ K二、输出的几何变换
/ A. h: G8 c, T1 E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）
$ q& U0 `% w+ ]8 W4 g4 y7 R3 x% E一、三维空间制图模型
% W# N1 m( I/ |4 ~9 C  R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
理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
六、教材及主要参考资料
0 _' @# L$ ?/ M: N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
+ c/ n1 o% U* y* a8 Y: Z9 }2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
2 a2 I  Y, Z- L3、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