《地理信息系统》课程大纲+ Q: _, Y; \+ U$ H: V) Z
一、课程概述" e1 l" {' p' q# N) T
课程名称（中文）：地理信息系统) l- F# t& |6 j. |
（英文）：geographical information system5 I* N- w' w' g5 b, K% V% j
课程编号：19371087
& S: h: o4 G" v$ I% [0 t课程学分：2 m# x* B% B& y6 O' R4 k' }
课程总学时：32 }2 y6 A# q J z
课程性质：专业选修课9 i- f" @8 b6 P& ?
二、课程内容简介（300字以内）
: ]. p" o2 T# J. U9 n4 _* v( 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。
6 L/ ^2 ?2 P0 A0 d三、教学目标与要求$ `+ P5 c1 }* j
《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。
8 B9 x3 e$ ^- Y) r& h2 M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。
_( I$ u0 n3 n* l& e3 M2 j/ L2 S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。
6 }- I' k1 p l! F1 d, P 四、教学内容与学时安排
3 j2 c) |! j4 W; ^$ X: Q* |第一章导论（4学时）; k; L1 l5 W* V' T
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 K$ [) N% m% U1 B1 A2. 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。
8 F& Y6 \5 E1 L! }( u) T7 E& h第一节、地理信息系统基本概念（1学时）9 j7 D) @( i- `7 s$ K
一、数据与信息0 r: R0 S* F* f r
二、地理信息与地理信息系统* @5 Q" t0 t9 R6 D
第二节、地理信息系统的基本构成（1学时） M3 x% Z( f1 _& c
一、系统硬件
: d* I7 ?; J+ C" u二、系统软件' z0 U+ w8 X' y8 t+ j6 k
三、空间数据9 Z3 }9 U- p. F9 J5 s; g1 S; I# K5 O
四、应用人员. c- G: ]" E W2 Y8 k6 P
五、应用模型
' w4 o) \, U# v; S第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）) n: U; @: w9 M6 s% g; @3 ]
一、基本功能
& X, y2 Z% n) _- y7 Y二、应用功能
0 h) m R7 c: |! s2 g( l+ x/ A: N0 h$ P第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）0 T4 Q8 ?: S; v+ a y! b4 x
一、发展概况 x: a8 G, E1 P1 V
二、基础理论! e2 ~, J$ ^1 A+ y6 T7 x
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
. K5 p. y- X: l+ m) T4 X) G* e6 _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。, f- O: W( x* J: l7 D
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。
" q# a" _( U: x. M7 P) Y# T第一节、地理空间及其表达（1学时）5 | ^' [7 }: u( ?3 R; C4 B8 }1 t
一、地理空间的概念
! I# S8 j" c1 Q, E$ N二、空间实体的表达) {1 ]/ x. B8 @) Z0 B$ n. C `
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
g) r( K2 v) [: h( r+ ~; _( X* a一、GIS空间数据的分类' c3 X+ D9 i/ |$ f; f8 h
二、空间数据的基本特征: v4 I- H: K$ m2 g3 N6 n e( E
三、空间数据的拓扑关系
! P! A8 j6 n" ]& v8 j四、空间数据的计算机表示
0 r* f9 q% n' n第三节、空间数据结构的类型（2学时）6 V& G9 @: x" s S# i
一、矢量数据结构
( M3 T( f8 V7 v( `7 ?: r二、栅格数据结构
8 `& Z; M) L4 w2 Y( a7 x三、曲面数据结构5 |& k+ V4 _4 B: ~' J, ~9 V- A
第四节、空间数据结构的建立（1学时）
. k% `5 b5 u6 _' V* R! X! {一、系统功能与数据源间的关系
5 T( T6 O* N$ j& |4 z: x二、空间数据的分类与编码
5 T) u8 P2 g% `; f7 D$ ]7 o5 u三、矢量数据的输入与编辑+ S8 y* h4 C* J
四、栅格数据的输入4 ^5 z2 j0 [0 Z3 \& ^ ^$ ^7 X5 Q4 K
五、曲面数据的输入% O5 r \1 N9 C/ H1 h! }
第三章空间数据处理（6学时）4 Y' O6 l/ [ e, S7 s: j' |
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。
, y) f2 p; K w8 c7 ^( n) y 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。- Y# @ j1 C. Y# m" B9 t
第一节、空间数据的变换（1学时）# V) g3 E- S! E
一、几何纠正1 _! Z, b- o: m7 F
二、地图投影及其变换5 s5 G7 X' k2 G/ ~' `
第二节、空间数据结构的转换（1学时）
6 u" R4 Z9 p: ?% q! }一、由矢量向栅格的转换. i6 V4 [" b$ Y- x' Y# O
二、由栅格向矢量的转换
) ~" ?0 J* S, M8 Z. W: ~( h第三节、多元空间数据的融合（1学时）2 j( ^! o! v1 F$ v# ~
一、遥感与GIS数据的融合
, o, v7 ]( W; F# T" [; Q二、不同格式数据的融合6 W$ H ]2 W7 R' {- M
第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）8 m9 D/ f" }) Y3 ]
一、空间数据的压缩
n8 [( T9 i( Y+ u$ o# y二、空间数据的重分类3 b( o! E1 p+ Q( }
第五节、空间数据的内插方法（1学时）4 ^% z6 E, s6 w( ]5 \
一、点的内插( L+ s5 s2 v" c
二、区域的内插5 ?% n6 R4 z" A) f' y1 q$ m
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）% i1 R& ^6 `8 S% y
一、多边形连接编辑
* T2 l, V6 o5 B) g2 h2 w+ k' g* r二、节点连接编辑
+ e' J3 b( W: Z# {第四章地理信息系统空间数据库（4学时）* E$ Q0 H, N4 c( L% h
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。
, w G4 t6 R/ Z6 ~: S6 C2. 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
3 \" O; s: a" |1 ^8 ] 型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
6 U; l$ ^- Q$ Y1 c: Y第一节、空间数据库概述（0.5学时）
. Q) z+ V$ W" r' U; n3 e一、空间数据库的概念+ n. `9 |7 {" G6 `7 `- }' Q
二、空间数据库的设计
9 x2 h) j. n% E0 q9 X% l& E) c第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）
+ o5 i; _# D; _) c4 `% z( H一、语义数据模型$ L6 G/ ?: e) A- u$ ]% [$ f# f
二、面向对象的数据模型7 o& }/ k9 i% v4 V+ `
第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）9 J4 r" M& q+ @: ^9 d; N
一、关系数据模型7 L$ B( m8 X7 G2 F
二、逻辑模型设计7 n, ~, {" S! ~& K3 Z" C+ V
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
7 k9 q7 S5 Z) i/ C( D6 H* E! \- V, L一、空间数据库的物理设计概念( Q" ^, H2 T* X ]
二、空间数据库的物理设计步骤
6 ]4 D3 b' b6 y8 G4 A* l第五节、空间数据查询（0.5学时）
+ h! ]* `5 R% ]/ {2 B5 s( x一、空间关系查询类型7 e( a; C; m2 r) l; G
二、属性数据查询
0 W7 U& \5 q/ [0 O% X8 M$ P: M三、空间属性联合查询
$ u5 g8 Z/ ?% g( s5 V' f2 U四、空间查询语言2 f$ P9 g+ @; \/ C9 \0 H
第六节、空间数据库索引（0.5学时）
+ T: Q2 s1 u( _一、范围索引
4 C$ B1 Y+ P: P+ }二、格网空间索引! ~ t1 H$ u2 S4 C
三、四叉树空间索引; D/ c8 t& P* V9 U9 E3 I
第七节、空间元数据（0.5学时）
/ P: ], a8 N2 S; D+ [3 X一、元数据及其作用4 ^4 A- O! |# |- l O
二、元数据实例7 o! j4 h8 Y4 B3 `3 J& J! K
第八节、空间数据库引擎
* J* e( s8 |4 m" n% E- b8 h7 M 一、空间数据库引擎概述3 }; H/ K( j0 @) D/ U, z
二、空间数据库引擎的工作原理6 ~2 a7 b/ k2 T- d2 Q* C
第九节、空间时态数据库（0.5学时）3 x8 ^( H) w- V- j
一、空间时态数据库概述
6 Y7 G, t, _+ }, L, Z二、时空一体化数据模型
4 F( ~( i9 _5 s; @" |6 _' H! y- ]第五章空间分析的原理与方法（6学时）' c1 I( N5 F! Y9 u
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。
+ E& g5 W* u: z6 q9 m0 {1 c6 v2. 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。: P+ b1 l. ?+ \
第一节、数字地形模型分析（1.5学时）' F& S. D0 s U) F
一、地形因子的计算# g# s& h1 v7 l
二、地形剖面线计算3 X( D" U1 u" O. E0 ~
三、DEM的通视分析) f- i! h, ?# ]( k% u, L+ d) |
第二节、空间叠合分析（1.5学时）" n- E) H+ K2 X1 B6 M3 t5 N# ~
一、空间叠合分析的概念
! v8 Y( X8 G1 ` n( M. c/ a二、基于矢量数据的叠合分析
! l( c! Z7 X' S/ W' I2 a三、基于栅格数据的叠合分析0 M4 X6 h6 s' L+ K& K
第三节、空间邻近度分析（1.5学时）5 T% v1 K- N0 f) L
一、空间缓冲区分析
# I, s5 }9 C% K% V5 n) s二、V oronoi多边形分析
2 b3 G2 w' o. d9 M+ Y* g, L9 n第四节、空间网络分析（1.5学时）. \5 v+ h# k( T$ Q- a
一、网络图论的基本概念, y* {* Z9 C d: m. p. J
二、计算最短路径的Dijkstra算法
' m; {4 k" e' v* O6 q' G% e第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
8 s+ Q! l( J. {. @0 D 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。" i9 p% }% y3 D5 ?/ o% L; `
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。: f) v' q/ h1 |2 w# T) B$ l! D0 n
第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）# C# V+ L z. J4 a2 h
一、GIS应用模型的分类* o6 j& L; g# ~7 L8 W
二、GIS应用模型的构建4 l# v. x$ T& f4 Q# h' M7 Q1 U
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）' a2 G# ], h1 R& n8 @
一、技术路线# D* g' X! h. m* h0 p5 V J
二、土地定级估价模型
6 P* U! d+ d/ I$ q) V7 [三、应用实例1 \2 s3 B7 l- _8 h5 j
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
, w, a) ^# j- m; W一、一般形式* u: v K2 p% ^8 S- g, `. h
二、应用实例
. P3 m5 h" i$ u3 E第四节、发展预测模型5 P2 ?; d3 |- A3 C3 a: `
一、一般介绍3 i0 f; h$ p5 A- c# f' Z
二、应用实例3 g# {$ J1 `5 o- E8 A8 r, |# O5 M
第五节、区位选择模型（0.5学时）
0 @- r' W/ X+ S& g一、数据准备阶段* D6 ?9 L. D3 V5 a k
二、综合影响评价阶段1 G- x& _& d l$ E* z4 T+ }" G- \
第六节、交通规划模型. a1 h* H X* T3 M5 k @2 F
一、交通发生量预测模型9 g }9 C" @6 L7 o d) C& l
二、出行分布预测模型; f4 z$ R% o$ `# e
第七节、地球科学模拟模型* x& p0 g6 b' S
一、确定土壤侵蚀的数值分析模型
- I$ G9 C* e7 c5 J二、设计土壤侵蚀数据处理流程. {1 N- Z, l; i1 ~5 _' @9 E1 R
三、土壤侵蚀图的输出7 Z4 D6 e/ K) w4 R% F6 n5 E! f! X
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）3 o, ~ W! V# G* T6 u3 {' B
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。
A- a+ |$ x: R# q8 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。
4 B7 V, v( X7 n: W% H. F# w$ {1 o, h. _第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）
n0 c! x3 o& z1 J6 Z一、系统设计的目的5 M" T# h4 n, e- `
二、系统设计的模式
2 x4 s) F2 h. Z' V三、系统设计的流程% N6 @& V: u* o
第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）: p) ]7 g- D! d# Q7 v
一、系统分析
5 K# M0 T0 {' N; @3 @二、系统设计; I1 ~( ~' W6 @4 F
三、系统实施
% k: y% S' l" M, n: M u: t第三节、地理信息的标准化（0.5学时）4 b( p y% i# b% X! u+ \
一、地理信息标准化的内容
& ]* W( B5 H. c" \二、地理信息标准化的制定. E# M- J# w7 E8 F, O( t+ v7 E
第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）
6 O' F" h' j d$ e" K& e第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）
3 ?( {+ D5 t$ w5 ~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。
% `- R- e% B8 u/ J2 a2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。
}% {. a- _" y0 @第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
4 Q+ J: ^5 `- R: @ h一、地理信息系统产品及其类型1 I+ `* o+ G! H& Q; E$ i1 A5 T v
二、网络地图和数字地球# j6 r$ V4 m; P) L
第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）' r+ Y& ~1 H( q/ j' d6 s
一、图形坐标系与颜色模型
5 ]& f1 L; S7 e5 J二、输出的几何变换9 v" ~& [, P% S/ ?! U, C! p" o
三、地形图与专题地图的输出组织形式( T$ n3 w9 }! k7 S) U
第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
' G7 h1 {+ K/ b- B( q一、三维空间制图模型
! c+ M: n, _4 {5 v y9 e二、数字高程模型的构造9 b* z9 Q3 \! ^, x! B B% B+ U
三、虚拟现实的设计与实现
6 W, l0 D; f: {1 I) K五、考核方式与成绩评定
! |" ]- e; c3 i4 c% k7 ~理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
/ z R# A: g' |& Y& ?0 ~六、教材及主要参考资料4 K9 {3 U5 \5 y
教材：
4 q. @& u, _, E3 B, R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:& ^# M* z' ]- D6 Z
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
3 w! ^' P2 b ?" i; [2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009: a/ Y7 Z9 o$ I$ `% E( d4 Q. o
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 |
