【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
5 W6 v* Z* e$ _# s; o一、课程概述
. X% |, w, v) X4 `课程名称（中文）：地理信息系统
（英文）：geographical information system
课程编号：19371087
6 ]& N5 {- {0 ~( A9 p课程学分：2
( u1 ?8 h7 L/ g' S课程总学时：32
: p% Y( M: J" i' t1 {- t. r1 r课程性质：专业选修课
二、课程内容简介（300字以内）
5 D& f# V, G+ x4 o' O& }, M6 J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。
' y+ j  a- r8 q9 R% c三、教学目标与要求
2 [* W3 O; l+ a: Q1 @2 I# W《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。
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
; B, p% J3 k- o. T# Y0 V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？
/ i. N, M8 s8 O1 r) U! z9 E) @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。
) _3 D. g# v% \* a/ i+ p第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
一、数据与信息
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
; a5 b5 J3 T8 \) \, w+ Y8 @二、系统软件
三、空间数据
四、应用人员
五、应用模型
( K( g7 ]& H+ e) b$ x" e2 ?$ n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
二、基础理论
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
5 e( T% @5 I9 H6 H( o5 e; ^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。
3 d! p2 S+ B3 B4 o7 e; |( z, K$ d/ G                               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。
* |5 k. I- q$ m6 ^/ I6 T. I$ T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
# ]( Z8 W6 q0 d" L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
二、空间数据的基本特征
三、空间数据的拓扑关系
9 G  A3 x* Z9 G  W: C. B) z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
, f6 K5 \! Y7 n/ b, k! g二、栅格数据结构
. p1 q" g6 r6 _4 K% ^三、曲面数据结构
第四节、空间数据结构的建立（1学时）
4 ~- S* W5 d" m! D9 y- R一、系统功能与数据源间的关系
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
; T9 g7 b" Z2 z% v9 c! `! v0 ~五、曲面数据的输入
第三章空间数据处理（6学时）
+ Y% |& M# Q) _; j  c3 T; p1. 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。
+ m9 T$ g6 u: F+ l& o8 T                               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。
2 d! p7 ~9 u, N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）
0 \. ^1 r2 {8 s# J一、由矢量向栅格的转换
2 D+ [) s7 H0 w( j/ }6 V2 b二、由栅格向矢量的转换
% M# [# Z$ r% s* E: W* _6 o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
: h% a# A+ C5 [; M- ]3 B9 N) j% L二、不同格式数据的融合
8 m! x5 Q( s# ]0 W$ V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
$ D' J* j8 f8 D* V: ]二、空间数据的重分类
0 r) E: @9 V, J! }& E第五节、空间数据的内插方法（1学时）
一、点的内插
' x8 @4 k1 v8 M二、区域的内插
7 H+ M5 W+ F9 Y% C第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
- N7 A/ U% i& v! l/ H7 `一、多边形连接编辑
0 C3 I9 _; h* G' n2 R9 L0 }二、节点连接编辑
第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
/ w, l: c9 H$ H6 C9 }# W3 J1. 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: }0 v8 V! T0 g1 B2. 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
8 s0 R* L" m) e+ S4 l- H                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
( U: y/ k( f5 u' e5 j3 }第一节、空间数据库概述（0.5学时）
/ g4 K) }7 w, |1 q: f! d一、空间数据库的概念
二、空间数据库的设计
9 K: b6 N1 s, |5 H( v: c! K7 \. W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
二、面向对象的数据模型
" R9 ~/ V4 e- U9 h& v' l1 U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
9 `- N, F- ^* d9 K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
$ X2 V1 |) h2 _) R; p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）
1 O; f- Q- J0 o8 U" u一、空间关系查询类型
二、属性数据查询
3 n/ j( u- I% ]0 O( U5 P2 G, G5 B三、空间属性联合查询
: ?' G4 e  ]& p! V四、空间查询语言
" S& Y0 P: o1 [' Q- C" g4 k+ n9 J第六节、空间数据库索引（0.5学时）
7 U% Q  O8 S" J一、范围索引
二、格网空间索引
三、四叉树空间索引
3 @8 Z/ m, \  ^! B第七节、空间元数据（0.5学时）
一、元数据及其作用
/ E/ h8 n; d4 A) K二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
; f) d# ^- E# P  K2 ~9 b/ J                               一、空间数据库引擎概述
二、空间数据库引擎的工作原理
2 J& B( A" c3 W第九节、空间时态数据库（0.5学时）
9 d+ R0 Y( ~+ Y; j2 x& E一、空间时态数据库概述
' i, C0 J$ R* n+ i/ K) k" P二、时空一体化数据模型
) i4 n0 X8 d2 ]5 k2 K第五章空间分析的原理与方法（6学时）
  O: Z6 Z# Q% U* c4 P1. 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。
' \% Y+ C  E7 N5 I3 `: {" I5 ~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。
第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
一、地形因子的计算
; h5 G9 U# F# t, i$ @1 r二、地形剖面线计算
& n! q5 c4 B" f三、DEM的通视分析
第二节、空间叠合分析（1.5学时）
; z  D5 }: }7 r7 h一、空间叠合分析的概念
二、基于矢量数据的叠合分析
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
5 z9 {5 u# c$ H  A0 D2 K二、V oronoi多边形分析
3 w; {! u& R, I第四节、空间网络分析（1.5学时）
5 F& x' D& [6 F; X! k) P& a一、网络图论的基本概念
' j  r+ U0 v* t2 O5 q% X! ~0 U$ K二、计算最短路径的Dijkstra算法
4 }- Y1 C% z6 I8 q" w5 h第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
* n0 z* N; W1 O3 r) {- F# S                               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。
1 R, v; |; U0 X( Z8 R. Q2. 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。
; {  v5 n( E' f1 q. @0 F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
' b" I" n* i/ j7 x, y, i0 V% w第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
& S& n/ W+ ]2 A3 {* ~4 L一、技术路线
二、土地定级估价模型
% @" Z% S0 a& `) q4 l三、应用实例
) O. ]: z  J) B* S" A9 u0 {: m第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
7 d4 \2 q$ E' O一、一般形式
3 Y% Y' D7 J% x: k$ Q4 U4 i( W5 _二、应用实例
$ H' r- [) }# B0 U; Z1 ^4 y第四节、发展预测模型
7 Y0 z4 ^6 o  Q" d( G一、一般介绍
二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
5 \0 M9 Z9 W/ L4 Q* K0 y, ?5 l一、数据准备阶段
, e( u. x/ C/ S+ V; ?二、综合影响评价阶段
1 C( ], M  z7 A第六节、交通规划模型
. ^* W# N3 r$ U% j3 V! ^2 X8 p" R一、交通发生量预测模型
0 r- [( W* b# Q二、出行分布预测模型
第七节、地球科学模拟模型
! F$ v7 U) S5 A" F0 R' @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
  V6 c/ p$ O7 a' ]( U  G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）
( D: Y( X/ T  O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）
一、系统分析
二、系统设计
" p& e) R9 E7 I* }7 N三、系统实施
第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
2 x/ ^1 C& z: H) `# v0 J- u# X一、地理信息标准化的内容
二、地理信息标准化的制定
4 z! q- O8 X1 Q& L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）
* Q8 O. X/ t# s# g& D1. 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。
8 y) |: D$ ?9 z, z" l: Y- g" {2 H2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
: q. W! d6 ?5 P5 c: M1 h) A2 W. S: O第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
$ G3 I- O) o7 ?) f0 A一、地理信息系统产品及其类型
5 d+ k9 O8 G3 R! W* s- z* \二、网络地图和数字地球
7 u1 L% D! U+ y. r                               第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）
9 H  {; y$ C) T2 W3 w( o; V+ R一、图形坐标系与颜色模型
  F5 v/ G6 A* I4 W, j二、输出的几何变换
8 i) k; Q/ G. q* z' e5 L三、地形图与专题地图的输出组织形式
# L. p9 S& J: t/ f& K9 P第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
; `! [& V- C$ j+ `7 k5 k一、三维空间制图模型
7 k& r% {0 F/ \8 x二、数字高程模型的构造
/ f  @- B/ X4 m) U三、虚拟现实的设计与实现
6 d4 F$ w+ I, E/ w- H五、考核方式与成绩评定
% o4 W0 J! s- n$ [1 o" y9 x" k9 y1 C理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
( }2 e7 C. b! ~' C6 L六、教材及主要参考资料
教材：
* r/ f8 s4 ?8 S2 x& c$ t* r* |$ v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:
" R5 o6 X' K- r6 @8 E1、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，2001
. D; R1 M' y- t$ S( p3 w, E. g; a2、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