【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
课程名称（中文）：地理信息系统
, t3 v! M; J$ @9 N0 q（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
二、课程内容简介（300字以内）
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。
! H/ I" L/ G5 _4 p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。
/ Y) N' i! h, T0 x/ k6 _. P% [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
; Q: i: e9 V+ _  S第一章导论（4学时）
6 D/ e+ q) h# M2 |6 z1. 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？
: E9 L/ ~% _6 S0 T5 F2. 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）
  E" X0 [# m4 v一、数据与信息
. c! d; v/ E( K9 }: x- u2 c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）
, k2 }/ y2 ]5 k# X一、系统硬件
二、系统软件
7 g4 v. K* E2 q+ e3 I三、空间数据
四、应用人员
五、应用模型
8 G' g0 W. U" F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
4 w+ V6 B  R7 B" \  [! W二、基础理论
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
" S2 M* z0 X4 i7 a- a  z1. 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。
第一节、地理空间及其表达（1学时）
- h) b0 l7 A) h4 V- }一、地理空间的概念
5 J; O* ~2 o; J  e2 l! q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
- C9 r0 }, e# f0 u二、空间数据的基本特征
* H$ f- E, o6 q" q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
* D6 z" s! M+ K二、栅格数据结构
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
二、空间数据的分类与编码
. H' e" x. Y- q+ B, F三、矢量数据的输入与编辑
! l9 q; w0 ]6 @$ F7 B四、栅格数据的输入
2 L5 t9 w6 d4 v9 W, }五、曲面数据的输入
. t2 A5 {5 c# K' J- t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。
; X/ n) y) h0 c  ]第一节、空间数据的变换（1学时）
; l" f- q6 ~% k% Q3 j( f/ E$ C一、几何纠正
; j, g! ~6 j& t7 W# l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
: n/ v; l! O* c3 Q" X: \1 N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
2 N4 I" S! X2 N8 x4 F4 r. S第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
5 `. [5 o4 q1 L# ^1 U# f/ |  \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）
一、点的内插
' i5 X( a! {+ Z. E% h! O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
; R- o6 W8 i* G3 ?, C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。
* f9 D! M! `$ i" r# u2. 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
% B4 s2 q6 i! P2 q1 t                               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
+ y1 F$ P7 E1 T8 s3 c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
# f) F2 e* R4 k1 B8 u: Z二、面向对象的数据模型
9 o( O5 @5 v, s1 C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
* J5 d: p' g: i! S; w第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
7 Z$ F! R* S1 F" Y' P- ^1 x& n一、空间数据库的物理设计概念
2 u7 i  w& e% f2 t% h( k二、空间数据库的物理设计步骤
, _( J1 |3 e; y( U第五节、空间数据查询（0.5学时）
一、空间关系查询类型
( h9 d( j0 \3 {8 k7 [5 ^二、属性数据查询
7 L  I: G7 M  a' ?6 m三、空间属性联合查询
四、空间查询语言
1 r# @, Y' i/ V! V! ^1 a" g第六节、空间数据库索引（0.5学时）
4 \+ B2 J0 `# M" Z7 s  c' y一、范围索引
二、格网空间索引
& a; ]  S$ n# g& j) z. ~8 @) E三、四叉树空间索引
第七节、空间元数据（0.5学时）
% c3 j: ^8 h1 w6 j+ c- u& `一、元数据及其作用
3 b0 W$ ~) L/ u) ~: f二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
# V) m# n- p( k  q2 \4 N                               一、空间数据库引擎概述
二、空间数据库引擎的工作原理
1 X0 r2 Z+ e$ ^# i8 A- }+ ~- x( j第九节、空间时态数据库（0.5学时）
& C1 M: d2 ]; P  D6 A3 N9 `# x* z一、空间时态数据库概述
) U  \! \. y' q: L/ m5 U6 L二、时空一体化数据模型
3 J' Z! e; q0 y7 f第五章空间分析的原理与方法（6学时）
9 S8 Y- e6 K2 s1. 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。
' M6 p9 P# {- B2. 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 M2 Y7 z9 C- H, ~0 q第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
% T3 g) e8 j9 L5 g7 I1 w( g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
# u. S+ l+ W  I- ?8 K4 j4 D+ ?# `二、基于矢量数据的叠合分析
三、基于栅格数据的叠合分析
0 t* k! m0 T8 H  h& `第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
一、空间缓冲区分析
! u. w+ B4 ~3 U: h, t; y: r二、V oronoi多边形分析
% K5 k* m/ ^$ k7 m" {, @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
" k+ K  a* ^! q1 K第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
) J  O; d. |% ]; E                               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。
' Z% s1 c: `& h; D3 A. g6 [9 t2. 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。
5 Z" K7 W5 h5 f9 G. D% C( \9 K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）
一、技术路线
二、土地定级估价模型
三、应用实例
0 s. J  J% Y2 _6 I" q9 p7 e第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
一、一般形式
: c3 e* _" r+ h二、应用实例
/ H  I7 S1 a8 S5 u2 V/ e第四节、发展预测模型
一、一般介绍
二、应用实例
- u3 s  t* S9 o' @% ]- N第五节、区位选择模型（0.5学时）
一、数据准备阶段
二、综合影响评价阶段
4 Z6 f: i3 [# W5 r1 D# L. L+ T第六节、交通规划模型
% T( V( m  Y$ }0 J$ m一、交通发生量预测模型
二、出行分布预测模型
3 |% v8 r- W% Z0 \8 Z第七节、地球科学模拟模型
- J( g+ |3 M# V/ N% G一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
9 F/ ~' l8 j- ~3 U% Z% x二、设计土壤侵蚀数据处理流程
; a7 I+ e9 p8 N# K* e2 ~6 }                               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。
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）
3 J3 P+ T/ U) S# C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）
' d& a+ k$ M# h/ k! N: o一、系统分析
9 C! {" C% }$ I+ `二、系统设计
三、系统实施
( x& _! O, W: B; _3 A9 u" \( q: p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
9 I' X# Q/ R' Q- s* K% G% h第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
6 X& w0 W3 C" g+ U第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）
. {+ m+ i1 I' 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）
, q3 O' C( f6 B, `  X9 f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
' l. A! {1 x5 ~8 d! j, @% D" 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）
4 N( s! d2 U8 P+ T一、三维空间制图模型
# y5 \( X5 d4 B: S( i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%）
! Z, Z0 r' P! |  w6 ~! R六、教材及主要参考资料
5 i  Q* C% ?' |+ q3 q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:
2 o$ L" d" O. ~; ?2 t/ i* {6 ?9 b1、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
" n+ w9 @) M" ^/ @, J3、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