【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
+ G6 A, a+ f" o' b一、课程概述
课程名称（中文）：地理信息系统
（英文）：geographical information system
6 ?5 X4 M* I: \: v课程编号：19371087
, V+ `4 E$ ]4 s7 H+ B( A- Z2 v; k4 f课程学分：2
课程总学时：32
  T2 I2 o" c* D% ^课程性质：专业选修课
1 h1 m& v) B  r# S% S3 e7 H二、课程内容简介（300字以内）
- R1 K$ t$ M. Z0 p. P& q* o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。
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。
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
5 S, M6 K. C0 S1 c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？
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。
+ R! Q3 a" r( I3 l- p2 p) d第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
# W3 S9 j. g( }+ Q5 d5 n! I) z一、数据与信息
二、地理信息与地理信息系统
! U% u+ u. b% i0 P0 f( P第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
, ]' ?; L$ T  v2 V+ L$ v一、系统硬件
) @  V! w7 U$ r, V* I二、系统软件
! H0 E& a( I5 q! g% v' F9 ?三、空间数据
3 G& j( e/ N( }3 K四、应用人员
, u  l- \2 d2 a3 z8 e! f五、应用模型
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
- T$ o3 ^  |1 P5 \) V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
% O; n. ~1 s5 x- P& G% U4 ?5 W二、基础理论
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。
                               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。
( G# ?9 R3 X% e; S4 M第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
# U) |% M/ o/ d. \' k二、空间实体的表达
$ q+ ~  l7 |7 }  H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
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）
$ M% `4 N; i0 J' I# Z7 J/ a: I一、矢量数据结构
二、栅格数据结构
三、曲面数据结构
4 G4 b  F+ \* b/ m7 s7 j, s6 Y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
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
五、曲面数据的输入
& a$ w7 d$ K1 K. r1 K, a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。
3 p1 l1 q) d# d' e1 H3 d/ _1 q3 Z                               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。
: V# B& K. ~/ V+ [第一节、空间数据的变换（1学时）
一、几何纠正
$ N$ A1 A3 T! C二、地图投影及其变换
9 f( p: k+ J/ G* Q第二节、空间数据结构的转换（1学时）
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
2 m- g$ y; [& M5 J- F/ p; R- G# C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
二、空间数据的重分类
: t; v7 ]& \/ z+ e# l& P4 ~- x第五节、空间数据的内插方法（1学时）
一、点的内插
二、区域的内插
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
' u! a& L3 K, ^$ l' V- G* P一、多边形连接编辑
二、节点连接编辑
第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
/ Z% |' u1 T% C+ w# s1. 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。
9 C% o( ~5 d2 [$ e2 M2. 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
                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
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
' e: N8 j" E0 C* }& U5 n6 S' 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
/ |* L4 F2 D7 |5 s' @第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
7 U7 d" C$ v. I0 c3 B一、关系数据模型
二、逻辑模型设计
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
  V, @9 T& O) G' Y一、空间数据库的物理设计概念
% _9 u. A9 a5 S- u$ U9 V+ L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）
一、空间关系查询类型
二、属性数据查询
3 `% C4 ?# \2 A三、空间属性联合查询
四、空间查询语言
第六节、空间数据库索引（0.5学时）
一、范围索引
二、格网空间索引
6 x/ E9 d/ e. T2 ~三、四叉树空间索引
第七节、空间元数据（0.5学时）
# e  z- h+ x! S$ Y一、元数据及其作用
* e* M! S) L1 h' H二、元数据实例
. v( m# D1 F6 U3 N0 V5 a3 z% o第八节、空间数据库引擎
                               一、空间数据库引擎概述
* u, o, @4 i9 o% _& P6 Q二、空间数据库引擎的工作原理
& d  q  M' o0 U3 `; R: z$ J( r( H第九节、空间时态数据库（0.5学时）
一、空间时态数据库概述
1 o& I' X/ c- D' f' ^- e: y$ Z二、时空一体化数据模型
5 F: o' ^/ D/ z: W9 k第五章空间分析的原理与方法（6学时）
+ R: Q7 d' V0 y% R: l% ]% ~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。
5 k' \; P- H( r2. 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）
1 W( B! `: j2 t+ O# D' X一、地形因子的计算
二、地形剖面线计算
2 d* G  J& y! n! E三、DEM的通视分析
% W( k5 F7 O9 z# q0 v第二节、空间叠合分析（1.5学时）
3 y5 b" S7 A4 W  c, }0 A* P/ B9 e一、空间叠合分析的概念
8 t; b- e. r/ \二、基于矢量数据的叠合分析
三、基于栅格数据的叠合分析
# R1 ?& v. d/ U; ?/ }$ w  |* O第三节、空间邻近度分析（1.5学时）
% j& f6 J/ U' `% c% U9 \一、空间缓冲区分析
二、V oronoi多边形分析
第四节、空间网络分析（1.5学时）
一、网络图论的基本概念
二、计算最短路径的Dijkstra算法
# o8 O. J2 y6 f1 H" G2 ?# [" z. L7 @第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
                               1. 教学目的与要求：通过本章内容的学习，让学生掌握各种地理信息系统模型的应用方法。
% q3 R; e2 z2 z: Y& V2. 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。
第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
* P4 U8 ?, |, A9 k一、GIS应用模型的分类
+ P. C, ^+ J& M二、GIS应用模型的构建
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
1 G. @" z, J: m; l, F一、技术路线
二、土地定级估价模型
三、应用实例
" l+ S0 S5 X( |第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
% v  g. B, g: n3 ^( N2 w! V+ i一、一般形式
二、应用实例
第四节、发展预测模型
一、一般介绍
二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
# G1 L/ b! }! ^9 x3 }4 O* c1 |一、数据准备阶段
" G% `! G8 j4 E- Y二、综合影响评价阶段
第六节、交通规划模型
$ `" p9 h8 H( {+ m1 B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
8 q2 s; a1 o0 {" j' ]6 \) `二、设计土壤侵蚀数据处理流程
, c. e# m7 S3 B5 r0 J/ M* n9 Y  m5 z                               三、土壤侵蚀图的输出
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。
3 B& C  ~: t. @! Y2. 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）
一、系统设计的目的
二、系统设计的模式
' H+ {( p. t& x. W三、系统设计的流程
" U5 {- z8 u: t* S, x- ~第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
一、系统分析
; Y2 d" n9 d  J9 `+ K( e, v9 |二、系统设计
三、系统实施
5 s6 }! ]& p' W. q9 z. D第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
一、地理信息标准化的内容
9 h( e+ C" G$ y; a二、地理信息标准化的制定
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）
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。
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。
第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
3 [+ Z1 e9 B$ g3 z/ W5 `" t一、地理信息系统产品及其类型
二、网络地图和数字地球
                               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
7 ]  y. J6 x, a9 D* k, x  k! w二、输出的几何变换
; N! o0 i. T. {" |9 _- v3 i三、地形图与专题地图的输出组织形式
第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
0 Z! F, G) n  R一、三维空间制图模型
二、数字高程模型的构造
三、虚拟现实的设计与实现
6 p+ G" Q, U+ N9 v五、考核方式与成绩评定
1 d+ E8 }# D) i3 W& C理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
1 q. u( R5 s. {; X六、教材及主要参考资料
教材：
( `2 v* K: W* f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:
7 l+ C9 k9 `& k& @  N3 p3 _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
& Y7 P+ y* F/ B( U8 \; [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