【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
, |- m# C$ Y$ B1 V, [3 w5 I0 j一、课程概述
课程名称（中文）：地理信息系统
+ D# H( y/ q0 m0 t( j4 V（英文）：geographical information system
课程编号：19371087
# [8 g2 f+ Z# V$ A7 ]! J课程学分：2
9 |( j& ]# r% ~) L# m课程总学时：32
课程性质：专业选修课
$ b7 f; F* ^! p1 x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。
% Q" S# O6 }! y! J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。
& z& d. ^. v' _! s3 R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。
* u+ \4 |0 }& M/ ~                               四、教学内容与学时安排
0 e, d, Y0 n; W* W第一章导论（4学时）
# A. ~, u. S, l! ]2 w3 z, M( C1. 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。
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
- ~+ L! E, u. A6 u. o6 F一、数据与信息
  \( D3 }; a& |' ~; j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
1 ?& `, k* R5 a' k1 H四、应用人员
五、应用模型
1 h3 {# ]! A( V' n第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
6 v$ e! m" C2 C0 H$ Z" x5 J. R一、基本功能
二、应用功能
4 ]# l' H8 E: Q. {( H7 r% Y) y0 M8 S4 o第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）
  ]0 o- D7 |$ n) R" \9 y! y一、发展概况
7 c/ _5 Y% a7 y) y" r5 P8 {! R二、基础理论
: b7 d; N4 T* e! ?0 M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。
5 T1 e' o* X& k+ W; Z                               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。
+ r5 d% X! `: ]7 B0 L, @7 z% h. A4 D第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
二、空间实体的表达
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
1 O1 Z& l! X, z! X8 F# q: r0 Q6 P一、GIS空间数据的分类
# ?- i% h& x7 c! ~0 \" v二、空间数据的基本特征
三、空间数据的拓扑关系
: H% y3 _' o* F7 l2 q' C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）
* D9 S0 V1 L7 r$ S5 }) T* |一、矢量数据结构
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
3 w" \2 _6 P' N6 ]8 Y; x# ]% X二、空间数据的分类与编码
三、矢量数据的输入与编辑
四、栅格数据的输入
# K, P/ D# ~2 r, r& f五、曲面数据的输入
2 Z$ D+ H( b- c/ f) j! V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。
" @- x+ `1 \0 [  Q                               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。
. S, G; E. ^* G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
第二节、空间数据结构的转换（1学时）
3 ]- L  _, ?# e一、由矢量向栅格的转换
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
* H" k/ M0 ~  `- [8 t第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
: v4 d& `+ S- Q9 U* o3 R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）
+ F0 c3 Y) s9 ^' l9 p2 l  F( o  w7 r一、点的内插
% |& N8 A5 ^' g! q+ C+ f二、区域的内插
+ u: l" {7 U7 o9 }) y# `4 a, B第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
: |: q$ M# z# `- X. Q9 Z一、多边形连接编辑
) i4 a# F: [: L" ]9 o' w二、节点连接编辑
第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
+ K8 l) ]7 p4 Q3 ?% n1 S* O1. 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
% m5 T0 Y3 L& `! ^' w1 \1 b4 ^. ]                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
2 K( o3 n  h- a7 k4 [6 D( s. b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）
  `6 D5 k; m0 Z; |  R) Y一、语义数据模型
二、面向对象的数据模型
$ D& \6 L2 B8 ~- m$ @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
# n6 y2 E* R2 m! s) `% [第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
! K, ]7 U4 G. Q2 z% ~" \一、空间数据库的物理设计概念
! W% w3 R! ~) ]9 X+ E8 t! F' B$ K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）
! C+ s0 u" Z# v( ~  _" t- G  p+ P一、空间关系查询类型
4 |  ?3 O( c* c7 u! k( g二、属性数据查询
6 {' w" x  ?: A& Y" @- o, `三、空间属性联合查询
1 e! E% J( f  j, f0 E四、空间查询语言
" \+ C5 E, ]1 P" ~3 T第六节、空间数据库索引（0.5学时）
3 y5 |; D8 U3 Z" X一、范围索引
  T4 N) K! I, ^& _  ]' f二、格网空间索引
三、四叉树空间索引
3 w/ [: y: e. K# T9 W5 X第七节、空间元数据（0.5学时）
一、元数据及其作用
0 Y3 U6 O* i7 D( K1 i( [3 ~5 X二、元数据实例
7 d: T4 B. C# u# @$ B第八节、空间数据库引擎
                               一、空间数据库引擎概述
1 _; v% A! d) `6 b/ n二、空间数据库引擎的工作原理
# v2 A# U, ~- @# H9 q8 p. n+ y  {第九节、空间时态数据库（0.5学时）
& o& q4 q# @* [4 t, i" U一、空间时态数据库概述
: o. o, r2 i" g; _二、时空一体化数据模型
! v* T6 S  m" z3 y( I# D% b第五章空间分析的原理与方法（6学时）
8 a% _3 z* V- x+ q% Z4 ?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。
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。
1 _2 N' C& T3 H, a# o+ K6 B; R: J第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
+ l3 ?- u7 F! N一、地形因子的计算
/ y# J2 Y' B4 \0 @% c( h/ ?- B二、地形剖面线计算
三、DEM的通视分析
& h( ?" F( f( f: n) W& u) D第二节、空间叠合分析（1.5学时）
一、空间叠合分析的概念
( X6 G$ c! h+ _二、基于矢量数据的叠合分析
0 d0 m' C2 r% k/ F  G& n, E% c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）
1 c6 g* J+ }* r1 |( M+ s一、空间缓冲区分析
二、V oronoi多边形分析
6 t3 N. b" i% u8 y2 a9 u' @第四节、空间网络分析（1.5学时）
  e( `, V/ X1 U0 s( {( p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）
, }, O2 Q5 x2 D& d+ F+ t                               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。
# w4 {5 l2 j! a! N3 b$ i7 A' G2. 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。
& f: _% }/ g& O3 a( M9 ^3 I第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
一、GIS应用模型的分类
6 {/ @( s4 t/ |0 B# N二、GIS应用模型的构建
0 o. |' _/ \9 d+ p: [+ 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
三、应用实例
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
一、一般形式
二、应用实例
第四节、发展预测模型
" _/ n8 f; e7 u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
二、综合影响评价阶段
! H" |4 `, \; V! l- [第六节、交通规划模型
一、交通发生量预测模型
二、出行分布预测模型
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
+ E/ j6 w! J8 V4 T  I, j二、设计土壤侵蚀数据处理流程
, o! h# ]) @5 p- f( Z* S( P3 e2 n                               三、土壤侵蚀图的输出
. m& J( D/ \9 N% f8 B0 h! a8 E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。
8 k- b9 [; |1 f. H! u% }第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
; V. W6 F8 m" o5 S0 C4 O% I一、系统设计的目的
二、系统设计的模式
6 H+ C1 I8 v: H5 J3 z1 y三、系统设计的流程
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
6 E- |/ R  g2 f, U. c$ [, J一、系统分析
* q( t  L% \& G3 \! @二、系统设计
  z' I/ ]  w" p# N三、系统实施
第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
7 ]6 R+ K7 }: n一、地理信息标准化的内容
' L% U' o6 [9 W, c! X' H3 g$ n* @二、地理信息标准化的制定
: X( B6 b" G3 b" w8 ^9 f# M第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
! K/ \% G* D# A/ G8 `# M$ i第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）
# R7 ~+ d7 j8 f- R. ?0 _0 ?. 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。
3 ~. v3 I4 M0 R3 z! g8 `3 d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
0 Z$ f7 B/ h( S) X二、网络地图和数字地球
& q9 A; O$ \4 B8 ?8 b- z3 R                               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
/ {) a8 u: \5 {; r5 J) [二、输出的几何变换
三、地形图与专题地图的输出组织形式
" e( g/ Z8 Z) {% s7 m2 y' Q. `第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
- L3 l! f' p. E% z7 h) K一、三维空间制图模型
二、数字高程模型的构造
" c! V6 `6 B, s8 d9 H) ^三、虚拟现实的设计与实现
1 b# p6 B1 o, X9 W五、考核方式与成绩评定
理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
2 S" x& b1 i5 ]6 {' s六、教材及主要参考资料
! E: X1 Y, c- U' d教材：
' C0 T. m: M( _( W6 N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
2、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