《地理信息系统》课程大纲
. U! J; B4 A+ W一、课程概述" q g! t( Q( z/ r. a$ b
课程名称（中文）：地理信息系统2 @( X9 B. u, \2 ]% {7 L
（英文）：geographical information system
2 L3 E" ] b% [% J课程编号：193710877 N2 c- f1 w; A$ y, C/ ]2 R; F
课程学分：2
( B0 Y5 ]3 ^8 A+ S! y' c* c课程总学时：32
4 J6 H" t( z: F+ P! `; d+ u课程性质：专业选修课
/ I M9 ^ p" E二、课程内容简介（300字以内）
$ D4 F7 N/ s3 {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 T$ L+ v0 W6 p5 ]三、教学目标与要求$ F0 X$ a6 M# V0 N
《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。
% p8 r' C, \* f( s+ z# X4 ^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。
& V6 B# U; `" x0 o( z2 }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。
6 X& |1 r! C/ v1 J 四、教学内容与学时安排
0 B5 a0 e" g) O B; n, o第一章导论（4学时）
, V* \5 d- |' G7 y' C U1 M' d1. 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？) o" l. D9 ~) ~( I2 q+ m
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。
% f8 {( ] I( _! p- H5 k9 d第一节、地理信息系统基本概念（1学时）0 J- ~$ {9 B- Q0 E. s
一、数据与信息
1 s/ H1 q4 L+ {( ]二、地理信息与地理信息系统
I; E. a _; i第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）1 M9 R; \$ H/ Z; i& {/ T' m
一、系统硬件
{3 q4 D4 ]) H; s C- p二、系统软件
9 W, w' Q, [ \7 L2 H( [三、空间数据# |0 e1 |: C7 L( j2 m0 }7 U
四、应用人员
5 Q4 N, d7 h6 H" U* V1 }五、应用模型! c; L u( z" a l
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
' p$ S# O0 C7 ~一、基本功能
# I9 D$ E8 y$ a4 d3 y8 s& X二、应用功能
$ C# R; I! G7 i- u$ ~9 ]第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）
- B; [; M& [* |( `一、发展概况
+ Y4 \; I* R; _' M1 X1 p二、基础理论
, W3 |% `$ R0 s2 q; k第二章地理信息系统的数据结构（6学时）5 c3 P# ^0 e( r( f) p1 r
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。& N& V$ f8 V+ {7 Z( O5 D/ Q+ F
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。
* ^3 y, z% m ^$ ?( K第一节、地理空间及其表达（1学时）
5 Z5 m# N5 P! ^" ]2 F! o; I- g一、地理空间的概念
1 d! p' L: ^0 F& S8 {二、空间实体的表达
' b Y( T6 |' _* d, r1 ~# T# s第二节、地理空间数据及其特征（2学时）/ N4 g4 ?2 O+ G9 [# S4 w! e/ T
一、GIS空间数据的分类
5 i- N, A. ~. d: N5 ^( m二、空间数据的基本特征
) J3 M/ d' J0 [3 f6 H三、空间数据的拓扑关系% d6 U+ g( e; A/ k0 q% V: n
四、空间数据的计算机表示" x) D% ^/ j; M$ X* ^6 l
第三节、空间数据结构的类型（2学时）' }: A; {1 Y6 ~, W
一、矢量数据结构: z# [* A, J& W
二、栅格数据结构# J4 L! I5 S7 o |! ]9 o
三、曲面数据结构! ^. U C* h" A5 {+ b/ ?+ o# l+ k
第四节、空间数据结构的建立（1学时）& P% J+ v t/ z$ \
一、系统功能与数据源间的关系7 ]2 h p& Z4 D+ O1 K/ C( N6 F0 R
二、空间数据的分类与编码
( _2 L( ~5 {; O) j1 A三、矢量数据的输入与编辑
+ @* ~) Z3 z$ \" k* S四、栅格数据的输入
9 `. V7 T4 p3 S4 }$ S五、曲面数据的输入
1 t7 K* T' Y- S+ e( u第三章空间数据处理（6学时）% @& g- G' M8 v
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。
4 w2 @, C& h# p( j 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。4 K0 s0 g( W# c! ~( o3 s2 K
第一节、空间数据的变换（1学时）
$ C# e/ {6 Z, C( j, e7 C. g& S) A一、几何纠正
7 V1 b& Q1 v4 G; b* q3 C二、地图投影及其变换
6 l8 P" `% Q! O! p1 `4 {- u第二节、空间数据结构的转换（1学时）+ K1 f, ^" X7 ]& M+ J3 n
一、由矢量向栅格的转换
' }, J2 w2 V$ R$ @5 P/ j( P二、由栅格向矢量的转换
1 j& L% G& ]9 q, ?) q+ P第三节、多元空间数据的融合（1学时）
$ K: N v+ y. j4 n" X5 s一、遥感与GIS数据的融合
- f( D: _, Y6 s+ m- [6 E% f. `; U( n二、不同格式数据的融合
; {6 B5 V: ~+ J! U第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）# V# u; U0 t0 l
一、空间数据的压缩
; o* T. R! a6 t8 y二、空间数据的重分类
3 ~) S5 g2 [8 }. \- X5 D第五节、空间数据的内插方法（1学时）. D( J# W0 a8 o% f% b N" C
一、点的内插
0 \. U" Z! y8 C6 e( ^+ e0 _7 t二、区域的内插
+ q. M3 y& P/ @# J* ^0 U4 W! H第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
- [3 @3 u, o' y" b一、多边形连接编辑# ^) v* X2 a! j- }& Z1 m' L
二、节点连接编辑
& |( S8 r, }1 e( M1 ]第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
4 T+ d2 M% E" k1. 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。( G- {2 B0 R2 f; c0 u( B
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' g. H! F& p# A4 e
型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
! G. s; k, c5 H# O第一节、空间数据库概述（0.5学时）# R& {* }( k3 D" Y8 R2 ]
一、空间数据库的概念7 G8 s% F8 f* t7 C, H. r9 ^
二、空间数据库的设计* F! g s. I8 E
第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）' V$ B( e% r& W* h# [
一、语义数据模型+ L. _4 p( w+ ?. Y: W/ }5 ?4 q3 M# l
二、面向对象的数据模型
, P" a$ g' w+ o5 |第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
$ z! P' ~4 L+ O- {3 a一、关系数据模型
$ g* W, {7 ~; Z/ G p j) y6 y二、逻辑模型设计2 _7 U* e! o9 j {
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
2 c/ H. H$ y1 G$ `+ y一、空间数据库的物理设计概念1 N# b+ o- A# B4 z) d
二、空间数据库的物理设计步骤
: P3 y* x2 o1 H4 e第五节、空间数据查询（0.5学时）
! r$ N" x& G6 v6 H- m9 d一、空间关系查询类型
" r% \ z, {# e8 n1 q二、属性数据查询; S6 t# G# }# P4 q
三、空间属性联合查询
& M3 E: B8 I, h9 I; o/ m4 I- o四、空间查询语言
( l2 i& H ?. E( X" y, |5 ?( ?4 v第六节、空间数据库索引（0.5学时）
- q3 D& o6 S; Y8 ^; M一、范围索引! k [/ I, n1 |
二、格网空间索引
) H: M6 X$ W. a1 I( c( `三、四叉树空间索引; o0 z" L: b& k
第七节、空间元数据（0.5学时）
* D* g; Q; ]8 b/ {0 H9 E5 [一、元数据及其作用
8 g4 x% k( T6 }* r; k二、元数据实例& v/ G, E: q& z8 p$ ~
第八节、空间数据库引擎) S) W6 L% Z# }8 R1 S: H" ?
一、空间数据库引擎概述8 i2 K( P% z) S; M/ t
二、空间数据库引擎的工作原理
& l& ^9 J# s) n6 T5 A8 [0 E第九节、空间时态数据库（0.5学时）3 Z( L% L* b2 A4 t g. X9 R
一、空间时态数据库概述
- ?6 D8 s4 i C, l5 {二、时空一体化数据模型
+ W: c& [& K/ j' Q" E" D; f第五章空间分析的原理与方法（6学时）4 e2 n: }/ y, k _
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。
8 _. X3 M7 ^$ ] U- M: X, \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。 \; W& [8 o3 c* s. H/ F0 i
第一节、数字地形模型分析（1.5学时）4 t9 J- y. G; R3 T8 B% t$ M3 ^9 W8 M
一、地形因子的计算/ @0 O! d, f: [ m) Z( U K
二、地形剖面线计算
$ j0 j) E/ Z. L( N' T U三、DEM的通视分析8 i8 C- k) |% m7 v. g( x1 l1 _
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
3 ]% t4 c& w9 i4 j6 j/ j一、空间叠合分析的概念
* E: s6 F; X. {6 B5 n* u二、基于矢量数据的叠合分析# ^9 `# E9 d V" r m
三、基于栅格数据的叠合分析
' k" k2 l+ ?0 b) j$ S第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
T( B$ {1 w5 ~( x/ ?4 p2 Q( d, C一、空间缓冲区分析
% ]# e( d0 |: l. C5 p+ ]二、V oronoi多边形分析
+ x* n' v9 Q2 h0 o8 S第四节、空间网络分析（1.5学时）7 L0 I* l0 P, ^" |" K
一、网络图论的基本概念/ ^7 m) X4 t. }) e, c
二、计算最短路径的Dijkstra算法3 u( C2 g+ U& I
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）& x% x; |2 i# k _
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。# u% k3 T0 t Z6 i& `
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 h9 B& t8 U' E/ V4 x# p第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
5 t- w# z" a2 \+ i( H) w一、GIS应用模型的分类: t! l. R- U/ w2 X, x" ] f3 N% V
二、GIS应用模型的构建: o1 m& W1 Z t% _& A
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）1 S7 ^4 R7 d/ e0 |% j
一、技术路线
8 ?% v4 {& T6 l二、土地定级估价模型) D7 C3 O, J4 }* l
三、应用实例
0 o1 z$ N+ l* }* |9 i6 Y. O; b4 J第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
+ u0 B* z& t# `' r2 Y+ c一、一般形式, ? B# s# j2 f( _% \+ R* w
二、应用实例
: M' \8 H( A) g' g; G7 v7 x第四节、发展预测模型
T2 T" X3 u0 ?9 ?& z! ~/ G9 N一、一般介绍/ }# Y2 v' r) L, Q% I
二、应用实例; M: i0 R: a! i4 j# y: |
第五节、区位选择模型（0.5学时）6 o9 ]) J# ]' y. f" ^, W
一、数据准备阶段" w2 H! n- H0 M6 @/ C7 K7 t$ ]% {' r
二、综合影响评价阶段& v4 F% s9 X; I9 J+ m
第六节、交通规划模型6 E7 X% I5 _7 |' Y# {
一、交通发生量预测模型
, G) v1 m$ u, y二、出行分布预测模型, x& a3 G0 r) T
第七节、地球科学模拟模型
- R" Z/ T5 O# a4 ]. l一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
' I; C. }, h2 F7 C二、设计土壤侵蚀数据处理流程7 ?0 A. s$ s. g/ W
三、土壤侵蚀图的输出; }9 H+ W+ G. F# X, w* m
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
$ ~0 i! W6 @, C. Y" i1. 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。. i8 n* W! s P
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。7 b! l; _7 U7 {6 x
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）! G+ @; C* r; x! q' J* r2 u
一、系统设计的目的) {! A, q! S5 I" _% n( L5 o
二、系统设计的模式
# M# r1 n, M9 K4 V. o H三、系统设计的流程+ `2 v% A% a( A3 x( m2 p
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）7 ]- n$ s: r8 N* _2 P2 R6 {
一、系统分析
/ v/ `% v( l0 @. H8 A二、系统设计/ E. K; v2 B( ~' K# Q! e( F0 N
三、系统实施
6 r k X* y9 a/ R第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
6 t$ c( `" c L( U/ O. l. H一、地理信息标准化的内容- u* J8 k; ?7 F; }6 ~7 _$ C9 c
二、地理信息标准化的制定
8 Z0 ^7 o9 T, n/ s, L7 d2 g5 _第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
g# V" d; Y; T1 Z1 u, A# c第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）7 m' ?& }% e( J
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。4 z" s4 r; U4 y" U# W- J, G6 S+ Y% n
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。4 u* T* ^4 J& y
第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
8 r" ~0 m0 f( F: g) Q0 {一、地理信息系统产品及其类型
3 e2 N& Z/ \) y+ M二、网络地图和数字地球3 }; y6 [& z3 K8 D1 _
第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）+ M, E% A8 f. b, m+ t
一、图形坐标系与颜色模型/ O9 b7 ]5 I! G
二、输出的几何变换
1 e5 s& h, Q* G% r" W5 {三、地形图与专题地图的输出组织形式- f+ p( a8 X/ U' |0 r# L
第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）. n$ E9 ]4 M% q2 l- y8 V5 u5 g
一、三维空间制图模型& d# a1 M/ [, r, _2 P0 m
二、数字高程模型的构造
6 V6 ]1 z6 j1 i( p! c% T5 z" a三、虚拟现实的设计与实现& m& }1 o! \6 L! G/ A z. z) ]
五、考核方式与成绩评定
8 J2 h8 U; u; G& e理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）# S' c: k4 ^. K
六、教材及主要参考资料
( _/ z/ |4 N! S1 Y教材：
$ Y0 P( L* {' g E; E0 o/ X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:
- U" a7 R' [& q8 Y1、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，2001
* L% K# R. v+ Q+ l1 s2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
- e" c, q6 C# u3、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 |
