《地理信息系统》课程大纲1 ]! c9 y' B5 f$ x" D# w
一、课程概述
% b4 E* ?" P* E4 D6 p$ T# V& s课程名称（中文）：地理信息系统 U! h: R. R4 S5 a% o
（英文）：geographical information system
3 F8 {( `' V$ Z课程编号：19371087
: S# F- x8 j4 z& F课程学分：2- G I2 D: B! J, [1 D: @) }
课程总学时：32
2 p* V& N- n, f课程性质：专业选修课
# _- d( p1 d |) I二、课程内容简介（300字以内）
' k& Q+ M" A1 p; L, Q% j* i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。
$ s* S l1 G1 Z5 ?/ z* n( d$ ^三、教学目标与要求
( ~" h% J7 C3 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。' P; B' r# r: I" K- `5 w
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" M, _5 R5 r: A' w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。/ ?( ^# v" J% Y) P$ d
四、教学内容与学时安排2 b1 m/ m! _" w9 N; _
第一章导论（4学时）
9 l" @5 K( O0 l1. 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？1 H, b- y5 \) _1 o6 q* ]
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。) x) m4 v4 d. L6 O( j `, Y
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
" L& p5 n. B# L" ?# I! {1 k一、数据与信息
2 X4 Z8 X3 l. O二、地理信息与地理信息系统
, d2 H: \% }" T" G) d! f. d! F第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
9 c: |: Z2 o; X5 c7 u- ~, i一、系统硬件
; I6 e: v( H1 }* e4 B2 H- G二、系统软件6 _1 r( `5 R+ I7 q- C6 G5 a/ r
三、空间数据6 w) U: b& Z: J: c2 F
四、应用人员3 P8 `. {; u- |- J/ C
五、应用模型
G" A- `7 `' _$ `4 | e第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）0 h/ S8 ?4 {" o3 _0 g
一、基本功能
, v4 e8 ]* f' q6 S+ ?: [# a2 G* Y二、应用功能
" W8 t& F) |* {9 o l第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）! N) W( Y) J+ D$ X) x+ r2 A' z
一、发展概况: S! ]* c! s" K6 X- ~
二、基础理论
0 b2 U+ T7 {6 `3 l6 D4 ]" j' y3 m第二章地理信息系统的数据结构（6学时）$ E& f/ l" _$ M
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。8 A- D& W/ ^( O! V( 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。) m8 ~& U* ~8 W, h
第一节、地理空间及其表达（1学时）
- L& Z7 `- M6 }. T一、地理空间的概念3 r2 G1 u9 \/ ` l. e/ P. Q
二、空间实体的表达
6 O- V# i8 x3 B: v第二节、地理空间数据及其特征（2学时）+ f; }4 Z. c' @) ]+ }, M% [
一、GIS空间数据的分类
& [# G7 p/ a$ e# L1 p二、空间数据的基本特征9 |5 }4 O% Z$ c$ h6 j
三、空间数据的拓扑关系
) ^: [7 N# L6 x ^% L4 I3 |四、空间数据的计算机表示4 A! l9 x L. V) Y5 ]
第三节、空间数据结构的类型（2学时）! S7 U* u3 @- T/ V6 `
一、矢量数据结构
) J2 G& Q0 t' b# J* H) V二、栅格数据结构3 L& X/ E; P% E# V: \" `" f5 e
三、曲面数据结构
1 ~" w4 ~1 T+ ^+ _第四节、空间数据结构的建立（1学时）# C# ~2 ]# K3 d4 u5 \9 N
一、系统功能与数据源间的关系. q! s) W: G! C
二、空间数据的分类与编码( A- i. s. b3 E, B2 _4 {# U$ H" @
三、矢量数据的输入与编辑
" T2 G* b6 ]9 I& X3 K四、栅格数据的输入
: c$ ]" @4 [8 g9 V0 l5 d! @4 P: N五、曲面数据的输入0 u7 O% j. \, l8 A7 ?3 F
第三章空间数据处理（6学时）
! a2 e: _# V/ R9 r8 S9 x1. 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 W E* e0 Y5 y4 R 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( y, @+ R8 S, p5 b& c第一节、空间数据的变换（1学时）
0 |! L f( }" Z$ e2 j一、几何纠正
( \1 Z0 y$ }% R4 P$ C6 S二、地图投影及其变换4 R7 r7 I) |+ m5 S. ]' q
第二节、空间数据结构的转换（1学时）
! }! }% @5 s# F( {5 |; ^5 x一、由矢量向栅格的转换
7 n" d. X* t/ v二、由栅格向矢量的转换: i/ Z1 g) _& W. b! k) J" k
第三节、多元空间数据的融合（1学时）
/ u5 T) f. }& X7 Y" ^9 E一、遥感与GIS数据的融合
* D( F/ @7 \$ I8 c二、不同格式数据的融合
: `; t' u& a1 l7 s# v0 [8 m! F第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
$ W, n) M' [2 x+ T: w G% M* X* B& l; ^一、空间数据的压缩
' A' c1 X, n: N二、空间数据的重分类
6 \3 [- a* S0 C6 c6 m0 ]第五节、空间数据的内插方法（1学时）
. T( w* I+ n5 w# y一、点的内插9 K$ m2 a _, h8 f1 W& R
二、区域的内插6 |% A% _' ~" m5 e- G( q
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
- v6 t& ?+ \: S2 C& l8 N5 d一、多边形连接编辑
7 {, |( E' ~: O/ ?二、节点连接编辑
. E% m" @0 ~7 y: l& \$ v5 V第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
5 s& T. B. e: L7 t+ R1. 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。
' f& o/ \0 z' d" K2. 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
y- p* ~# J4 z. H. |+ A- M- w: n+ ]% e 型的类型；难点是空间数据库建立的方法。1 f' k& g) V8 V! p
第一节、空间数据库概述（0.5学时）
$ a* J) C: K) j, p1 ]2 u. X0 G一、空间数据库的概念
7 ^. M: a1 h, U* M& W8 Y( z二、空间数据库的设计
l$ v( m4 v _0 E! e) ^第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）. z! b. x0 o! V M" Z
一、语义数据模型
/ b5 H* a2 f* F+ Y8 H& L. L二、面向对象的数据模型
, ^; u, G2 j$ d1 C% S第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
J4 V0 F& [7 P一、关系数据模型
) u& L: w, f3 p, x二、逻辑模型设计
2 k' C7 X4 O" Z4 `4 ^- ^' o# N1 Y第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）5 V9 }, g# _2 B) y
一、空间数据库的物理设计概念
' g, D2 z& n6 z+ m) X二、空间数据库的物理设计步骤7 \1 n4 a' I' `& V
第五节、空间数据查询（0.5学时）7 p& o: R" S+ F+ ?. J
一、空间关系查询类型7 ~$ p3 W1 `: x
二、属性数据查询
" M& g5 F, m$ w5 d' H- _; n三、空间属性联合查询+ B; ]9 \; Q. w* q: h# P7 @, I
四、空间查询语言4 _, `( G& W" ~! L, [
第六节、空间数据库索引（0.5学时）
1 }; a; a* c2 S; b9 J, b一、范围索引+ [* e+ ^/ E8 V
二、格网空间索引
! v" Z% p; }5 [4 O4 ]三、四叉树空间索引
& D5 r# ]7 L# S2 v第七节、空间元数据（0.5学时）
! R; ?; q& T! t- }0 b一、元数据及其作用
& E& G$ w9 a M% g7 S二、元数据实例
# j1 G3 L& l* ^; l! w% l$ w; h. S8 |; H第八节、空间数据库引擎
9 a/ j# c, a9 j 一、空间数据库引擎概述
+ y1 o# E* ^3 v二、空间数据库引擎的工作原理1 r/ z/ w( Y/ s8 g' S- H
第九节、空间时态数据库（0.5学时）
; t1 K) o7 n7 b6 n$ A5 D8 j一、空间时态数据库概述7 e1 T& U8 G5 W/ ~2 L6 E" ?# |
二、时空一体化数据模型
9 x8 E+ W& T' o( ?: b) c7 _' _8 B第五章空间分析的原理与方法（6学时）3 H# s$ A9 o. V" w! L9 l, J) y
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。/ J6 |0 z0 r9 B3 |; j% S
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。7 _$ S- c" H; }) Y/ b7 A1 k
第一节、数字地形模型分析（1.5学时）+ z' }% W% W2 J' L! q+ _
一、地形因子的计算
( V/ x6 `* @6 I |二、地形剖面线计算
3 l4 }: e5 m$ h H- q @) T三、DEM的通视分析
/ O$ T7 U$ y; ~9 B2 O9 ?' T! ~第二节、空间叠合分析（1.5学时）1 w& ~) b$ V1 C N$ U$ ^
一、空间叠合分析的概念
6 M9 [5 U0 S* B/ }8 V' }7 A二、基于矢量数据的叠合分析2 k3 l+ Y$ g- T ~
三、基于栅格数据的叠合分析
3 ~/ Y; ?$ f4 [, c/ Z' r第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
' q. j) G4 T/ \: W一、空间缓冲区分析
. N$ w! d. e1 d; ~二、V oronoi多边形分析
B& d, u- d( P# r+ h第四节、空间网络分析（1.5学时）9 z6 }8 ~6 B" u6 R5 E( O, m
一、网络图论的基本概念
7 ?7 p- A/ G% n3 S二、计算最短路径的Dijkstra算法* V+ |* U7 x) D6 B4 Y Q
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
# o8 ^+ I' O1 B8 l 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。; ^2 C) W; M, P8 K7 |9 |7 D
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。8 X$ @( J- p( ~; Y! j- A; k
第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）* d6 `& O% B7 r9 x
一、GIS应用模型的分类
8 P; l* \0 N6 N6 u# K; a二、GIS应用模型的构建
( S% D9 m+ ?% r4 E" V第二节、土地定级估价模型（0.5学时）6 b8 T4 N7 P3 b5 C4 _- X! R2 D
一、技术路线, C9 ]1 J% P) e q; F+ w
二、土地定级估价模型& y4 f% r( h7 Y0 w
三、应用实例% ~. `: O3 ?- L
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）% t6 k0 c0 X9 \" |
一、一般形式# \7 E8 T4 N/ F" A
二、应用实例; h7 o5 x5 _/ Z6 J7 y9 p0 ^/ s" ]
第四节、发展预测模型
/ p; i$ S0 ?% ]8 K2 b+ r2 h一、一般介绍
- n9 U6 i" e. j4 M. g二、应用实例% _1 d; s! V& e9 m) o
第五节、区位选择模型（0.5学时）
$ a: R6 ~5 S4 V8 e$ @. \一、数据准备阶段" @ P% |5 u! V9 i! ^4 [3 H
二、综合影响评价阶段5 ^) G$ r% `' U9 C9 t& n
第六节、交通规划模型+ U2 S1 G: v9 m3 ^6 `1 B1 i' z
一、交通发生量预测模型- D/ \4 T8 k5 q6 r2 w& B3 y
二、出行分布预测模型1 {+ w2 @# c) t4 P
第七节、地球科学模拟模型
- E! \8 j: E$ O' g* o一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
- S p3 y3 ?. L0 ]二、设计土壤侵蚀数据处理流程; E/ t( a- S B& V
三、土壤侵蚀图的输出; H3 K* j9 a" ?) w0 O3 m
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）, \) ~; r" Y! Y$ U4 G* {% ^
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。
4 k' W5 d% L% j# ~" h4 X- B2. 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。1 P/ n+ J/ c" O" S* l9 S
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）" ?( n/ }. @5 {8 ~/ B& J6 `; z
一、系统设计的目的
2 ?4 p* g2 B5 z" ~: q二、系统设计的模式% o' S+ o! @1 l0 Q, Q$ o- q
三、系统设计的流程
5 ?. Y: [. R6 y0 \* ?第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
1 F( J& n0 O: U8 A; K一、系统分析1 `. l4 T8 j) d: t
二、系统设计+ q6 z# ?: p _
三、系统实施% M5 T% }. N2 v+ j' Y4 }
第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
/ c Y/ K( P' ?/ y一、地理信息标准化的内容# \4 p0 S }! L0 v2 i Z
二、地理信息标准化的制定" E0 N+ S7 _( { X' {
第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）# {6 S+ b; N+ B/ W
第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）
! F: P! U* h5 h: P7 I" E1. 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。
9 T, Q9 ]( J/ I2 R# E; D2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
% k0 q& I3 X8 O, l第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）( V% ?/ ^* A: a7 `; W
一、地理信息系统产品及其类型7 h# n9 l# f2 M+ s7 o- U' e: U
二、网络地图和数字地球
( `7 N9 k7 n$ ~- V5 U3 h, P! S- i 第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）
/ W0 ^3 ]5 N# g6 i3 |9 W/ \& m一、图形坐标系与颜色模型
. T, Z8 ?+ Y; v& v5 L二、输出的几何变换
! V8 r4 ^2 M+ c+ |三、地形图与专题地图的输出组织形式
/ J) ^. }$ e/ K* E, ~第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
+ s* R3 C- w% R. G7 ?9 u一、三维空间制图模型9 U7 `8 W9 w% i1 @) ^0 z/ M( V
二、数字高程模型的构造
$ _ P' a* N) f2 l# f三、虚拟现实的设计与实现
1 e$ c" Q. [8 P五、考核方式与成绩评定
& J f" q# f) n1 s理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）. K3 H9 K% N( s
六、教材及主要参考资料6 K7 u% y- t7 t' r e
教材：
1 R. N u( a* P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:+ D7 V: }, {$ ?+ z$ U3 k) ~
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/ ^- E9 T/ W X0 R6 B5 j
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009
6 ]1 m! k9 Y7 b% C# m" G3、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 |
