《地理信息系统》课程大纲) ?* s B7 M% Q- N& A1 U; Y
一、课程概述3 z, c+ G7 C T! l: |
课程名称（中文）：地理信息系统9 E; w8 v( r2 ]1 U2 S, J
（英文）：geographical information system
3 B0 j- M: e6 |5 ^( b, [+ q课程编号：19371087
. b) u* w) o) L$ U) K3 R课程学分：2
$ u8 T( k/ u; a, {# i课程总学时：32+ k! r' C0 U, C0 C. L
课程性质：专业选修课
2 R# O. L- X; e二、课程内容简介（300字以内）" v6 @* g6 C' k& V% Q
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。0 ?0 a5 w9 Y6 ? i/ i3 R3 _
三、教学目标与要求
1 d# |, e( i5 `1 i《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。
! `5 j; C+ ~2 I! ?3 E, O2 j7 Y0 |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。# |. V* C6 R4 U( ~3 h
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。. O( S% ?! y/ q
四、教学内容与学时安排6 H( s- G# s9 K: `0 v
第一章导论（4学时）& O. a4 A" v9 ~4 D* q
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？
% G9 X7 k4 v) Q+ [% ]3 O2. 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。. n7 e5 z# X9 U0 n/ m9 L8 f
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
5 o* l [( k0 _一、数据与信息% `1 x% s* t# h5 f8 I% [
二、地理信息与地理信息系统+ I5 K2 s# H3 U- C
第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）
2 U- W( w' i$ U" q一、系统硬件
% W0 f( e* e) a5 g2 u二、系统软件
" v( M# R- V1 z- X! {" e三、空间数据
) X! j3 |, E7 T: P3 U/ Z, @7 c- K四、应用人员# H3 x, o1 P* v. y2 e; ]4 K
五、应用模型
7 k9 u8 D3 B9 x& L+ k9 q第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
! \0 N; c8 @/ s2 s! B7 r一、基本功能& n5 E% S U3 E
二、应用功能. r. j+ _! i9 h
第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）
2 c- }) G* {. Z) n! E7 L1 l4 b. a一、发展概况! @ p) L8 ]9 i! \' Q
二、基础理论* K! b( U; r0 `6 p
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）( K) \0 l: G/ _0 h0 n9 X6 {
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 `; G' r5 X @1 j1 c 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。9 L) w7 |" O. ^ j7 t7 T3 W9 M
第一节、地理空间及其表达（1学时）
8 h: W$ [1 n7 `# |( C一、地理空间的概念
; W: u7 r8 z4 g# z3 L2 u+ ?: v二、空间实体的表达" M- u) u9 M K- i1 v4 Z
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）
; i3 _$ f9 s$ w- f. N一、GIS空间数据的分类
2 K0 a: f. i e* P3 h) R5 A二、空间数据的基本特征
' V' e: p7 u ~; D$ \$ k) f* `三、空间数据的拓扑关系
1 x) A8 @- v* {3 E四、空间数据的计算机表示8 }" O! [; F# D$ q* w
第三节、空间数据结构的类型（2学时）
0 O5 Z+ N4 E' e; ~; {% V E1 ?一、矢量数据结构
, i3 _8 A8 z8 R: z+ C2 n. r# ]$ F二、栅格数据结构
! v1 q' F; M g6 Y# C k E三、曲面数据结构
& L8 @% P0 B/ v' K第四节、空间数据结构的建立（1学时）# n! S6 L* y" r9 c, T- p
一、系统功能与数据源间的关系
; t1 G& ?6 I; v# O! O二、空间数据的分类与编码
2 _. e8 c# y4 O' Z Z4 M% [三、矢量数据的输入与编辑
F$ \" {! d3 @- y/ s# Q0 I四、栅格数据的输入
^& c" l5 x3 Q3 E2 I3 v% n$ c2 q五、曲面数据的输入
% Y# q& }! K6 f& g j. x第三章空间数据处理（6学时）
7 f% k5 y- I6 \- }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。 P/ h+ i4 E0 N0 y; T6 q8 M
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。- P0 y, i; u* w* O5 x
第一节、空间数据的变换（1学时）" G" d; F% {' b$ h+ U
一、几何纠正: ?1 s4 P; q0 M0 T9 p
二、地图投影及其变换
$ U7 U' r% T( C0 N0 t0 k8 U第二节、空间数据结构的转换（1学时）9 R1 D, C' h) @& q! A# A' _& J
一、由矢量向栅格的转换
9 a. L/ [$ B# P" z5 d. p二、由栅格向矢量的转换( m. T8 R, f; D* r% j$ c0 x
第三节、多元空间数据的融合（1学时）
: r$ Q3 ~. K! a) G8 f% w, `一、遥感与GIS数据的融合3 p; M9 q, v3 k) c
二、不同格式数据的融合
. ?: P$ Z2 |9 O+ g第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）
3 N0 Q( D8 |2 H% `" q3 G/ H+ t一、空间数据的压缩
7 s9 m- f$ T" p- R1 l7 f, \# f j二、空间数据的重分类/ Q0 H$ ^$ G+ F3 M/ N$ [/ y7 \
第五节、空间数据的内插方法（1学时）1 M" I$ @6 d: Z( k
一、点的内插
$ p- H2 f+ x- r0 l二、区域的内插9 n' I! O' ~4 h2 k- F
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）0 ]% h' w$ }/ [) W
一、多边形连接编辑4 R) H6 v& n, I/ e% _8 g
二、节点连接编辑
# f3 {( s$ x ^) \" w5 j" j; g' H/ y第四章地理信息系统空间数据库（4学时）
% j& z6 R8 ]3 \/ H* D* m1. 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' ?. g! I% D3 }; _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. d1 r' Q r: O7 I% S
型的类型；难点是空间数据库建立的方法。5 \+ M. _# H1 x; J4 _* I/ s, E
第一节、空间数据库概述（0.5学时）' V9 P* e b8 a8 D- K' _) N: m% G
一、空间数据库的概念
! `" ~, a' ~& X7 @二、空间数据库的设计2 l6 J5 f2 L# D$ d- W/ Z( h' p$ G
第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）; R# l$ J3 k: s) ]
一、语义数据模型' t( y. o: b9 ^) g" c! z
二、面向对象的数据模型
; Z3 U0 d! w3 j. t# f Q第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）. @8 S4 x! n5 \
一、关系数据模型) t* C/ I! r- Z: G6 B
二、逻辑模型设计; I/ Q( a2 l I$ U& X5 N- b/ M1 O! O% n
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
4 p+ I( R) Q8 K; X一、空间数据库的物理设计概念6 ~1 D5 H, V; r4 T1 y6 ]6 j
二、空间数据库的物理设计步骤
8 Q) g% a& M9 `3 d; G! u第五节、空间数据查询（0.5学时）
1 K4 E' Y9 B) D8 a a( |" `7 ?一、空间关系查询类型9 z$ p- Z+ ^" k* A
二、属性数据查询! J1 W; ]; T% [+ C1 m
三、空间属性联合查询0 i% m. f4 J K G. f
四、空间查询语言3 R+ I. _' T' X" R
第六节、空间数据库索引（0.5学时）
+ v* p" u, ?5 N$ l) a一、范围索引# {, s& S- Y. E: e( {4 K
二、格网空间索引# Y( Y! `1 k" T
三、四叉树空间索引5 ?$ K2 w3 s$ Q6 z# F
第七节、空间元数据（0.5学时）
4 }# K5 e. m+ _4 X, ~一、元数据及其作用
0 h" i6 I' n7 W& g8 c二、元数据实例2 A. W/ D+ H6 f( _6 o& J
第八节、空间数据库引擎$ n' M0 g4 A: g
一、空间数据库引擎概述
. ]% {" I3 p9 H5 l二、空间数据库引擎的工作原理
% h. f5 W: y6 {0 z+ C k第九节、空间时态数据库（0.5学时）$ P7 M$ W, S& ]' b7 i7 Q
一、空间时态数据库概述
( E0 W: e0 n1 R8 L2 a' a4 t7 ?二、时空一体化数据模型0 w, H& Z _# M p9 J% ?6 Y1 j* A
第五章空间分析的原理与方法（6学时）4 U" B/ v7 ]! W, A. Z8 t# o+ T- j* m
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。
; M$ A( i# i8 d' q2. 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。
2 B$ K0 ~- ~) i" O& S; Y第一节、数字地形模型分析（1.5学时）, r& j" S0 {0 L8 q
一、地形因子的计算
4 {/ B' x) i& E; }二、地形剖面线计算
; E. Y; \2 D' J1 O! s三、DEM的通视分析
; ~) ], M, ]" N* K/ W第二节、空间叠合分析（1.5学时）% ^( h# L4 H3 c
一、空间叠合分析的概念
* J9 ]3 ~. s( v O二、基于矢量数据的叠合分析
" U, ~$ T. }( H# J! [8 n8 I三、基于栅格数据的叠合分析5 Q( t% N: u; Y" S8 ~
第三节、空间邻近度分析（1.5学时）1 R0 f- E, Y6 C7 g* ~* M& i
一、空间缓冲区分析# z0 @" }) Q2 o2 x: J! d; m
二、V oronoi多边形分析
$ J$ p4 k) X$ J1 n& K+ ]0 L& x& G- l第四节、空间网络分析（1.5学时）2 n9 Q$ N2 c( O7 B. i/ A; g
一、网络图论的基本概念
, m5 R! A& R& o# p: T二、计算最短路径的Dijkstra算法( x' A/ z& }; k. w* ~& y6 `
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）
1 Y, I1 Y0 M% _2 J3 Q- k 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。
# T5 q( ^# p: F( i/ m! O2. 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。
4 \$ b8 e; i0 \- E% ~6 U* E ^第一节、GIS应用模型概述（0.5学时） g5 P* l* ~" f5 I8 s, N$ X
一、GIS应用模型的分类
, e/ _7 _0 b* W, V2 T, o8 P6 q二、GIS应用模型的构建3 W! ?: f. f2 ~# V' n) o2 Q
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）# P! I8 M1 J- B, \: p. \
一、技术路线5 V1 a( d8 _' m% W
二、土地定级估价模型- M" \( D$ |/ {% j6 S# V8 F9 b
三、应用实例: [2 Y& ~% J& C/ V7 u& g! O5 P
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）) ]+ |! P5 m4 {$ ^( _8 @: q1 S
一、一般形式" b* s2 ?! Q. w
二、应用实例% R/ ]+ t( T& D
第四节、发展预测模型
: I4 |6 I( c0 ?9 \- f) n一、一般介绍; }: s, v# i: E
二、应用实例) {% j* U3 {9 j
第五节、区位选择模型（0.5学时）9 `' l$ q# B% d+ r6 J& X
一、数据准备阶段
! }6 N: d: x! h6 k* N2 }二、综合影响评价阶段9 O5 D& i- I) S- W+ d" X7 c3 R" _
第六节、交通规划模型
/ L2 Y+ Y+ D" ?/ l& C; D0 v4 w+ L一、交通发生量预测模型+ w! o j1 c; Z% {$ ]2 S
二、出行分布预测模型
5 g1 D1 o, s; K第七节、地球科学模拟模型
4 f% Q1 \" ~2 D# g一、确定土壤侵蚀的数值分析模型. k6 s1 ~/ X Y' x) V" l' A
二、设计土壤侵蚀数据处理流程( S. c) S) g% {9 f' p0 _2 T* p- f
三、土壤侵蚀图的输出/ | A7 {" M; o* g* @& l9 F3 d
第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）: ?' ^/ r R) @1 g- H7 t
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。
/ U+ r% g4 @: I5 `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。 s: d- u0 K: X2 B
第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）5 m+ c$ @% @# B5 j: [3 Y0 A
一、系统设计的目的
6 y! H+ b3 G( O* A# l二、系统设计的模式
# z |1 F# h$ f* z G5 p" s% m9 Z三、系统设计的流程
+ M+ z: O% n- S' w# P第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）
" \% P$ D2 L; |8 g" M/ ?- d8 i y一、系统分析
" D9 D) m9 Q4 S: k! |( a# ?1 X$ `二、系统设计
- x+ ^) n1 D$ G) ~$ @! N( ]4 E三、系统实施
! v2 \# S+ W; {/ ]$ E W( E) E第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
0 ~& X& I6 o" [6 T% n4 p一、地理信息标准化的内容& R7 \. }+ ?1 t3 A0 }7 s
二、地理信息标准化的制定2 t& k) E( Q! E; r
第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）# `2 Y9 w4 F7 W
第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）, M9 c2 x( f- K( c6 O
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。
5 t. X- a N7 Q0 F, _' U2. 教学重点与难点：重点掌握地理信息系统产品的分类内容。0 _) z2 \8 u7 z4 n+ A8 g4 _+ K
第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
* k) J0 b: ~& f+ v8 l( g一、地理信息系统产品及其类型
1 u' j( s* J- X7 |6 k; t二、网络地图和数字地球1 E0 u2 s4 c2 C2 `4 X8 ]
第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时） p; Q' S* [5 r+ g. y5 Y
一、图形坐标系与颜色模型# C% R6 P6 `) w# W
二、输出的几何变换7 B9 t( e( q; Z$ V# {- [7 _% p+ x
三、地形图与专题地图的输出组织形式
9 X1 A. s Y* H第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
; y; U, @5 m, t# G9 c6 Y9 K一、三维空间制图模型
) H: @* L+ Y- s% m* l! P$ S9 i二、数字高程模型的构造
' _! _, w: A. w三、虚拟现实的设计与实现/ X( ]& h- P( [. _: L
五、考核方式与成绩评定
$ V/ @) y/ b2 k8 F8 u+ _9 f理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）# h q( Q) B1 g) X( \: s& Z; [6 X
六、教材及主要参考资料
1 f7 O0 N' c% m) _- g. H教材：
& o4 [3 G; H" b; b. B% [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 e2 T$ D6 C' t4 y1、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，20012 Y" B, L, @$ x! E
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，20096 d& G5 K6 @/ c& \; ^5 O6 N
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 |
