《地理信息系统》课程大纲
, R. g3 }3 K$ v1 G+ j4 I# m一、课程概述) f1 Y( p* Y# H
课程名称（中文）：地理信息系统+ I( x1 i: D% s1 b8 H
（英文）：geographical information system
4 U6 X2 B! v" [" e' l) p3 C课程编号：19371087/ S. b+ N) g: o, x" l
课程学分：2% h9 ]# i5 n1 A( Y* v5 X
课程总学时：32
+ L. @( W2 ?, }6 }课程性质：专业选修课
( q; U5 U6 I0 T, L二、课程内容简介（300字以内）3 \$ |* W% W8 A! ^
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。0 C+ s7 N3 `" Y, k) p% R
三、教学目标与要求
. z }& o4 t4 I8 A) ^《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。
1 J2 K6 Y2 S4 {$ T6 ^3 q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。8 i0 j; H. f* A, D
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。
, ^$ f8 x' ~' Q" m5 w5 K! C1 o 四、教学内容与学时安排
2 b. ?& | r: E& i; \2 g第一章导论（4学时）
0 N/ |2 n3 {$ J S, o% w9 z% T9 i1. 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？+ U! ~) m4 I" k' z) f" x% p
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。# j X$ ]! P6 ?2 V1 s4 I$ l
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）: m4 z! T4 Q7 h# V& f
一、数据与信息& S+ Z" @6 f) n, L
二、地理信息与地理信息系统
% I/ S$ b; O1 Q4 }2 o第二节、地理信息系统的基本构成（1学时） ?6 r- ?9 P* U! _" G' K, C" I
一、系统硬件$ v! o8 O6 i: k5 Z, p! g; V
二、系统软件$ Q' e9 R. K. C5 Z% ? O" k
三、空间数据3 i, I/ o- `: l
四、应用人员4 q$ ^. X" Y, P1 a& H1 z
五、应用模型
2 r6 `, l( Q$ P0 Y! e( Z9 c第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）: `! B5 R9 `" y+ J+ K
一、基本功能7 c4 p4 f6 o3 s9 j5 {
二、应用功能* F: E7 A7 x) W; D k$ F
第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）& e" E5 m% d+ |' Q7 x0 X& Y
一、发展概况9 e5 q: L$ E# E6 I/ f
二、基础理论, P1 f5 b2 d+ W# l2 G
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
5 N5 t" { ?4 e1 j1. 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 f" n3 m. Y' M+ S. z: m, L 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。" a! J8 A W, D" v) Y6 S) k) Q) N
第一节、地理空间及其表达（1学时）) m7 u+ [, d7 C3 l7 T
一、地理空间的概念
$ t: n. g1 t7 l2 [9 f& }二、空间实体的表达' j1 o+ M4 [3 c
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
" @" V0 S! }+ |! Y6 D6 x一、GIS空间数据的分类# R7 Z' E! V) o# E" E" Q
二、空间数据的基本特征
8 R3 P6 H; W8 L/ }& ` u, |三、空间数据的拓扑关系
0 r! ^* W. Q. K/ x# q四、空间数据的计算机表示
! F2 M# Y9 y) O$ m# Z8 {; K J第三节、空间数据结构的类型（2学时）, W2 j" y. ]# g9 f' {
一、矢量数据结构
$ G' M" ?) r0 P( T. T二、栅格数据结构; I5 ^: I$ S5 N. K* a
三、曲面数据结构+ @# m8 |9 l( x" Y7 k& I
第四节、空间数据结构的建立（1学时）& B8 {, E, M/ P+ B* L
一、系统功能与数据源间的关系7 G# l3 O7 k& k7 }" ]; t, H
二、空间数据的分类与编码
5 B( H: t5 `5 I+ Q三、矢量数据的输入与编辑( y# W9 Q- ]" _% Z
四、栅格数据的输入
3 x7 e# @$ R7 a4 r" v4 O6 X五、曲面数据的输入" M# L5 O1 P2 K% d% w) t L4 C! L
第三章空间数据处理（6学时）
6 y% q1 X9 T/ |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 c* o% ^0 G3 h' W8 ?
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。
; H* ?8 Z$ w7 V+ Y8 l第一节、空间数据的变换（1学时）8 r3 r0 a6 q5 ^6 l& y- ^- X) |
一、几何纠正0 }' x3 A% x M, E. u
二、地图投影及其变换$ |, f7 X) P! K4 o' Q5 x
第二节、空间数据结构的转换（1学时）( C3 r$ Q$ y- b. K
一、由矢量向栅格的转换. P/ c2 s* U2 }7 M
二、由栅格向矢量的转换
) Q8 R7 a% A, s& \$ D' q$ v- o第三节、多元空间数据的融合（1学时）, M% i' W7 Z0 P& _+ d
一、遥感与GIS数据的融合
- g$ ^( |; O# u+ [3 l二、不同格式数据的融合 a2 y8 H9 L7 ^. {
第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
' d; u- A" A" h) N+ a& Z) ]3 w- u一、空间数据的压缩
6 Z' R7 V" j* [( c* l7 B二、空间数据的重分类
, Q; Y8 K- M/ q. p2 G) N第五节、空间数据的内插方法（1学时）) z) f: C' U( k5 K
一、点的内插: g! A* c, ~5 h0 r
二、区域的内插6 h4 l% ]7 j6 h/ D% \: ?) X3 F
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
. ` ?/ w% E; f% P: r一、多边形连接编辑
: f1 S+ E* `+ I& B# I! A0 d' ]二、节点连接编辑
# b1 J" e+ A/ }/ Z' y第四章地理信息系统空间数据库（4学时）5 [' I" C+ d8 h5 C# @) i4 c
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。% h+ r) f3 r& \7 }2 t% ]8 S
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
+ B7 e' ]# Q. A- W 型的类型；难点是空间数据库建立的方法。& @! n- a, N5 m0 n0 p$ C5 }
第一节、空间数据库概述（0.5学时）
}( v1 w! n8 l% [2 M; a一、空间数据库的概念* h0 j% H6 Y: B( C
二、空间数据库的设计
. C+ Y: y& L5 _" }8 I第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）
" n3 P+ u, k* s0 U/ W9 _ \一、语义数据模型
( o: Y5 Z$ y& w6 {& _二、面向对象的数据模型5 S9 q( X$ g+ K4 i9 A4 G
第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
; \5 u' k) v' }/ }, v7 k一、关系数据模型
# k6 }7 G# w4 o7 Y2 T% G( d二、逻辑模型设计( Z9 c# c" h) }+ |/ h9 S( @$ J
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
% {. c \# K* X2 p% c一、空间数据库的物理设计概念
% |1 e' D- F7 f! W二、空间数据库的物理设计步骤6 \! E: c( A' M c' u
第五节、空间数据查询（0.5学时）
) F9 E0 K* X H- n. k$ H$ N1 Z一、空间关系查询类型
/ w% [2 I. M3 z8 |二、属性数据查询( Z- i; d/ K2 h# D
三、空间属性联合查询
. n) S+ t( U& s3 Q' n# I% l四、空间查询语言! t- c0 K( P$ F
第六节、空间数据库索引（0.5学时）8 K" h! _0 A ~3 z
一、范围索引
" ^: Z$ ?3 t- M& Z: w# M0 e3 X二、格网空间索引
4 c) H% A/ F/ n) e0 Q三、四叉树空间索引. g5 r8 H5 e5 L# v8 S
第七节、空间元数据（0.5学时）, _8 Y5 P6 [ |' j0 h3 L
一、元数据及其作用
$ ^ g! R1 ^+ N& `$ I2 t Y二、元数据实例
- R: k# j) r2 H3 R; Q第八节、空间数据库引擎
# z0 y: w& O/ J' W 一、空间数据库引擎概述 x: K! G& ^' q3 h5 z, x; s6 [
二、空间数据库引擎的工作原理+ L- J. _- c6 W: \# J
第九节、空间时态数据库（0.5学时）$ n2 c7 ~/ `0 X- w
一、空间时态数据库概述. r4 e5 a1 K1 T. W0 t% b6 e
二、时空一体化数据模型: B% l) ?& R6 t2 K) J% w6 {
第五章空间分析的原理与方法（6学时）
* n1 t# `1 i" i7 C9 K1. 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。
* A# [$ R- I3 N4 t2. 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。. {0 {, Q& k% N5 `# v+ u, O$ {0 `/ a
第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
; B. B% f5 G1 W一、地形因子的计算
/ {/ ~4 m% T# m5 o二、地形剖面线计算1 R* x; o9 Z4 f1 o+ f
三、DEM的通视分析
5 ?/ [ o( s0 u. |6 z第二节、空间叠合分析（1.5学时）
; y- P# I7 N2 x; }: ]7 O. T一、空间叠合分析的概念9 ~! g2 R, L8 E+ E
二、基于矢量数据的叠合分析
?2 `- p1 l4 p! v/ W三、基于栅格数据的叠合分析* E7 c P# z4 ?$ \( Y
第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
$ f8 y) S* t( N% A一、空间缓冲区分析
7 Y. M3 `8 X9 b& B5 ]4 C; O. O二、V oronoi多边形分析
% O9 G q. `# Q7 Y3 m( c第四节、空间网络分析（1.5学时）. P8 T% L! }9 V
一、网络图论的基本概念9 N& E' D/ e. e& P0 z: L7 T
二、计算最短路径的Dijkstra算法
3 w* i7 u/ a0 ~1 D% _第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
8 H. k/ T% Q. g6 S$ ?7 C 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。, a. N7 Y0 \$ R4 L% L; G
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。- X7 F0 z& Z ^) R( p+ D
第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）( q* A4 Q, Q7 {2 c4 |& t0 G
一、GIS应用模型的分类
7 R5 |/ I0 \; T: T6 j二、GIS应用模型的构建
+ ^, n+ D+ w" b | W% O% f第二节、土地定级估价模型（0.5学时）2 p8 Y9 T7 c& |4 o' l
一、技术路线
4 p3 _. {) l8 J# M4 \7 k- J二、土地定级估价模型# t! ?7 I4 @3 L; l; N
三、应用实例
" ?/ l$ b; e2 V第三节、适宜性分析模型（0.5学时）8 ^* q, o4 G" L/ U: }
一、一般形式4 y! e# H' n% G1 R! `% a w
二、应用实例, W/ K9 C4 X% ]- p1 W$ V) J7 e' b
第四节、发展预测模型
2 L( a, g1 j& r# s, O一、一般介绍
2 n0 o4 ~, I" D( i9 x二、应用实例& x# u, P$ { \& X- y! A! c
第五节、区位选择模型（0.5学时）; N- s2 E' N: k- q- \
一、数据准备阶段
% E f A2 z6 U! J+ v0 m% g二、综合影响评价阶段
: j9 ?9 {. |0 V! }! _1 U0 C第六节、交通规划模型
& w {1 k& U, }7 w6 l2 ?% _一、交通发生量预测模型
$ }4 Z, q; X3 J! e3 w" r# W二、出行分布预测模型8 U# `+ q8 l' N% \# D
第七节、地球科学模拟模型' Z+ A# G% a5 t
一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
5 {. X0 t& e0 U二、设计土壤侵蚀数据处理流程
- J/ L- m3 n4 U+ j8 @9 a 三、土壤侵蚀图的输出
' t) |9 O& u6 G' b第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
: R: n# A3 H4 c1. 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 g* W/ @3 T& E; ~ y) M2. 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。
e% ^9 q( K) k; }9 ?第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
?) q% N5 Y. x: l一、系统设计的目的
9 _% i* G) C, l二、系统设计的模式
+ D. a) B; M4 _# q3 ?. R三、系统设计的流程$ H, N" Q. @* w& i' Y
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
2 o+ i6 e! |8 [4 d; f一、系统分析
+ d" m$ g" I# R6 B: c二、系统设计
; g4 v% i+ M2 `三、系统实施
: M$ `% A' @2 e( q, `( s }第三节、地理信息的标准化（0.5学时）1 d: W$ s0 D7 H5 G
一、地理信息标准化的内容
5 B6 k3 q! B- y# \. i# A二、地理信息标准化的制定
+ Q& d0 [9 S( V; t% _; w) S第四节、地理信息系统的评价（0.5学时） F9 v$ t, h( m6 t E. p: O
第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）' S' M: V2 F( t$ k
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。6 @% T( o3 A5 I2 ?/ A6 B
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。
" F \& s' \: W6 w" F$ l第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）' K/ h! o5 ?! ]) c& V
一、地理信息系统产品及其类型
3 b. _8 l9 ^2 M$ \% `- c. H二、网络地图和数字地球
% U! R0 Y6 j# { f$ o' A4 F! s8 ? 第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）
" R9 k0 d+ Z- a! |1 c! z3 a一、图形坐标系与颜色模型3 b- t; w' }" o+ I. h" k
二、输出的几何变换
1 P* A# i: W/ }) @三、地形图与专题地图的输出组织形式
! M3 U7 G$ L) r第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
/ Z! c6 |* m9 Z. R) d: C一、三维空间制图模型* N: d1 o3 R* u$ ~/ K
二、数字高程模型的构造' ~* _) z4 U9 F* e$ I7 F/ L
三、虚拟现实的设计与实现
" D3 R# Q( h! \% H五、考核方式与成绩评定
5 p: p Q$ L0 k$ E( j+ R$ ]理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
4 `4 E, n% A" {, E六、教材及主要参考资料% w/ R! _: [6 J
教材：
$ U4 @+ c5 Q& c* ]7 o6 O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:$ J5 x9 K; z& `' j
1、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，20016 s2 b: }- t( v8 Z! E; `1 `
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
# v. O+ [& J! s1 H! b3、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 |
