【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
" P) z: L% \8 e5 n一、课程概述
课程名称（中文）：地理信息系统
（英文）：geographical information system
$ ^* i7 U7 V( {# H, J课程编号：19371087
课程学分：2
课程总学时：32
课程性质：专业选修课
二、课程内容简介（300字以内）
0 h+ E# t& t) }& 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。
4 z( D1 d6 L% d3 O  T& U三、教学目标与要求
  B6 d2 V" V4 {$ E, u# _《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。
2 d$ g) M1 R% v4 f: x5 r2 r( ^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。
3 w! D( K/ Y; `: r+ X                               四、教学内容与学时安排
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？
6 V2 f- Q' D6 Q0 I& ?% D3 Z1 `: p2. 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。
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
二、系统软件
' U8 e  ?- Z1 I) q6 `. Q! D三、空间数据
, n$ f; [2 u+ K1 ?7 j* B+ \四、应用人员
/ u! X6 z# b' G9 q8 ?& y五、应用模型
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）
; r! b* I) x; R1 Q8 \; i2 f9 K一、基本功能
二、应用功能
7 h+ E9 ]" |0 M; F- _+ _# F第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）
: d( x" }9 [* D* A8 A# U一、发展概况
二、基础理论
3 c/ m" C1 ?2 a2 A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。
8 ~9 _5 Z2 a: a9 c  K$ L4 m                               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。
% b$ o8 T. G: i( x第一节、地理空间及其表达（1学时）
一、地理空间的概念
" x0 s6 `- f' I1 b" j# e+ i二、空间实体的表达
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
# s6 {; T1 d( C. t+ L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）
' k( z  p) a: q( `  w$ [7 }" R一、矢量数据结构
) Z5 J7 e2 P. z+ u二、栅格数据结构
三、曲面数据结构
$ @6 I# y+ f$ C: U第四节、空间数据结构的建立（1学时）
6 j8 s6 C' ^# _$ R一、系统功能与数据源间的关系
$ v$ f' I+ J, Y3 M! D- H4 X$ ^二、空间数据的分类与编码
3 U$ E( A1 n, k8 ~- }9 A三、矢量数据的输入与编辑
四、栅格数据的输入
; E7 \; K4 y& y4 b) \+ c五、曲面数据的输入
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 H! m7 V0 q/ ]- a2 B                               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。
第一节、空间数据的变换（1学时）
8 ?/ H& E, V$ @& {一、几何纠正
二、地图投影及其变换
' a( b1 w. A& L; v第二节、空间数据结构的转换（1学时）
7 W! h( @& C0 v7 a0 w5 J一、由矢量向栅格的转换
- R6 w% M0 c: n二、由栅格向矢量的转换
# T0 c, K, [. s: u第三节、多元空间数据的融合（1学时）
& H# z# U3 P( Q& L+ ^" B一、遥感与GIS数据的融合
二、不同格式数据的融合
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
第五节、空间数据的内插方法（1学时）
一、点的内插
/ M1 W7 W5 ?2 C$ o二、区域的内插
3 S# x; n$ d: @4 z. z第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
7 x, K5 v) f; R/ |/ j0 z4 j一、多边形连接编辑
' B/ c: d; \$ |+ Y二、节点连接编辑
第四章地理信息系统空间数据库（4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空间数据库的建立过程。
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
                               型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
' j- b3 _! X, h8 g: [0 Z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
2 R, d' Z. U! K. x* Q3 w$ M2 e: u第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）
( ?9 b+ C" o+ z& c一、语义数据模型
二、面向对象的数据模型
第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）
; {- ~. F( y/ }, |, E5 m) p一、关系数据模型
; P, R9 ~$ U$ l1 q- j& @# X二、逻辑模型设计
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）
+ m) K) V2 ^! |: f一、空间数据库的物理设计概念
二、空间数据库的物理设计步骤
# L9 v: _6 B1 P& L" a第五节、空间数据查询（0.5学时）
% C! Q1 n. V- _- N一、空间关系查询类型
1 W' s0 W  n% {; {/ A2 i5 [( ~! N5 q/ u二、属性数据查询
# u, k/ M& o1 ^, ?1 O. N% N三、空间属性联合查询
) Y% K3 x# `  }; c" ~. A. H- C四、空间查询语言
第六节、空间数据库索引（0.5学时）
8 t- B/ `& O( ]$ H一、范围索引
二、格网空间索引
9 i- R' o) o: M1 ~三、四叉树空间索引
! Y) ^7 T7 f4 q6 f: b$ Q第七节、空间元数据（0.5学时）
+ w& J1 P6 }- @. Z) Q一、元数据及其作用
7 ^2 a, u/ H( l. Y二、元数据实例
第八节、空间数据库引擎
6 v0 r6 T+ t/ l) o- A4 D$ B7 ^                               一、空间数据库引擎概述
二、空间数据库引擎的工作原理
第九节、空间时态数据库（0.5学时）
一、空间时态数据库概述
二、时空一体化数据模型
" r) [5 r- ?; @# q第五章空间分析的原理与方法（6学时）
: g! S# f$ k& y$ r+ K, p+ _2 _" o  a1. 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。
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。
' I$ y/ z1 c' U8 A第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
一、地形因子的计算
/ o  C1 O5 @" m二、地形剖面线计算
三、DEM的通视分析
  E. i& F, h+ b; A  n第二节、空间叠合分析（1.5学时）
一、空间叠合分析的概念
3 ]8 T' X6 C! N) }% A# q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
" u9 S1 Q& i, ?8 b5 C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
* Y' g, o' z; V! w1 S/ p4 h: L二、计算最短路径的Dijkstra算法
4 J/ Q0 M1 N& b: I8 t% b9 G. S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。
$ h2 ~" O% l% r2. 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 f  X' O0 B  D+ Q* S6 b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
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）
9 [7 u. k1 D9 H5 @, w6 \. o$ a一、技术路线
7 T  t  }; u9 ?8 ]# Z: V二、土地定级估价模型
三、应用实例
第三节、适宜性分析模型（0.5学时）
7 ?/ s' [" ^2 A, {1 Q$ |, p一、一般形式
. D8 u" S' O! a, G$ c8 e# ^二、应用实例
第四节、发展预测模型
- Q1 b2 ?, S7 ^9 S6 u2 w9 h一、一般介绍
二、应用实例
第五节、区位选择模型（0.5学时）
7 c) O2 h* g- Y& o$ S一、数据准备阶段
( M/ o) E- {# o7 W- D% c# n+ l% `二、综合影响评价阶段
1 c5 c3 I! J) h第六节、交通规划模型
' y" q* g$ @) ]) f4 l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
4 W) \; d: m) v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
, F2 A1 [) t$ Q, Y) s+ ^4 X% w7 O4 y3 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）
& k* _1 W* W2 x4 z, 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的设计和评价。
5 s2 t5 d3 J& j* P( l& ?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）
一、系统设计的目的
二、系统设计的模式
三、系统设计的流程
  w) @" Y/ b( _$ {2 P( y1 R9 O+ j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
" I+ K# @  \+ O- H三、系统实施
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
: \$ m5 c5 m3 P4 T5 E二、地理信息标准化的制定
  k) h8 n# Z. n( r* t) y" l- t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。
2 R0 i1 w$ z9 E第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）
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）
6 ]" _' u- x6 Q+ S! R一、图形坐标系与颜色模型
二、输出的几何变换
三、地形图与专题地图的输出组织形式
* x' W' H9 c- j* L0 ^1 v! K第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）
一、三维空间制图模型
+ n7 B, X9 @* w% E4 b, y3 d二、数字高程模型的构造
2 p; m7 V0 p3 _# x+ x三、虚拟现实的设计与实现
% B1 X0 r+ {, s五、考核方式与成绩评定
理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
六、教材及主要参考资料
教材：
. K! M" ~# F% p( I- p; t2 J+ \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、邬伦等。《地理信息系统原理、方法和应用》。北京: 科学出版社，2001
) g- c  ]- ?, O- y# `7 y# 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