《地理信息系统》课程大纲6 b, _* X; _+ K6 k# G# R8 w% o
一、课程概述6 @: o* j; F {- e/ E: d8 L( Q% \# c
课程名称（中文）：地理信息系统
6 D9 m) N1 G% q1 W( A2 h# U6 A' @, ^（英文）：geographical information system
9 W0 V4 j1 z* h6 [4 ?# r课程编号：19371087
. D" e. q& @. B9 H2 w课程学分：2" ^- C, o; i7 c5 h
课程总学时：32
# P, C3 W* t! I s课程性质：专业选修课
$ ]( r" m! V3 c" {* [二、课程内容简介（300字以内）
- O- P z3 [% g$ j' o* A. L- K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。
$ o: Z8 |/ @' t: h三、教学目标与要求
" f8 ^) w8 c. c2 Q) t+ C5 N- S《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。; e9 y: W- {3 |+ P2 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。0 h* c% N1 ^4 H8 j
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。
+ P8 y7 h' i( y4 G1 B# q 四、教学内容与学时安排
{ d7 r" |7 I# M第一章导论（4学时）7 | p0 g1 s8 e" |8 w6 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？. L- P7 t& a! s' A- L3 V
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。& {! t" P+ |- s% f
第一节、地理信息系统基本概念（1学时）
( V! r7 N2 Q r, M* I- E一、数据与信息
3 v4 T# D+ M: s# z二、地理信息与地理信息系统: }" \, x' H" a) Q# w! Y$ V/ K: @
第二节、地理信息系统的基本构成（1学时）/ C3 s" h0 E8 Y
一、系统硬件2 S0 r- h; J5 K( |2 }6 O
二、系统软件* ]! w8 k! A8 T" Z0 z
三、空间数据
4 `' h/ g7 H: U& J) A7 A6 j四、应用人员
- r3 H% E& [9 G6 N. t5 m五、应用模型5 H7 c, C0 c$ s& @, a1 x: v
第三节、地理信息系统的功能简介（1学时）8 t/ X/ w2 {% t2 J+ H( |- k3 f
一、基本功能
9 s0 M# h" d5 E4 [# b. f) u$ ?二、应用功能
G5 d& {( M5 q& h" y1 u! h$ `0 N第四节、地理信息系统的发展概况（1学时）6 H A$ ?6 z* u$ u5 Z$ w. a! O& L
一、发展概况% k' O+ ?' I( d5 _+ ` R
二、基础理论 s3 X' a+ J# w* @, i i5 a
第二章地理信息系统的数据结构（6学时）
: d Y( d7 ^) {; Q3 E: `9 `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。
: O# H2 l+ O& N! X2 E ^ i7 h 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。5 l% K6 L4 }! P0 v$ ~7 d
第一节、地理空间及其表达（1学时）
. e7 \# l7 w+ i% C1 a4 z, }一、地理空间的概念
3 z) C+ e. V2 r7 i1 C二、空间实体的表达8 E! m; N" L l, i! {; C
第二节、地理空间数据及其特征（2学时）% Z( o1 j% R" `
一、GIS空间数据的分类. C$ F) J2 S/ W
二、空间数据的基本特征0 }' z/ ~( H k j* K
三、空间数据的拓扑关系+ x) {6 b& A& }- c* n. c/ S
四、空间数据的计算机表示1 [5 O0 ^0 G- `, Y1 b5 j
第三节、空间数据结构的类型（2学时）
. r8 u$ g4 C7 s一、矢量数据结构
+ c- S& x! Y t( u; U {# d' Z二、栅格数据结构
1 Q7 h& B2 d( Q# P* l! W三、曲面数据结构
* Z/ e) |& ?% P3 u+ e" u第四节、空间数据结构的建立（1学时）
% [! W* Y m6 A( `, h8 A2 D一、系统功能与数据源间的关系, \3 [) C; [) t0 }2 ^% g; [
二、空间数据的分类与编码
" q# @# s0 ]8 @$ B三、矢量数据的输入与编辑
, g! {$ i! y- H+ p! ?四、栅格数据的输入
; l4 }( F0 T' W' Y! A五、曲面数据的输入0 T; U7 A/ s; N- ~
第三章空间数据处理（6学时）
+ W, G& B' b, O* f) J1. 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。$ B& C: y R2 d
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。/ E" d8 ~" t" x+ F, C
第一节、空间数据的变换（1学时）9 v& I: |3 ^! y& f7 _
一、几何纠正/ Q$ z/ r( l3 ?5 i1 W
二、地图投影及其变换
. {2 m! Q, T2 n5 z- {第二节、空间数据结构的转换（1学时）- J2 n1 ~6 k4 L4 z& g5 @
一、由矢量向栅格的转换& |' w [2 v( B2 e; S a: }
二、由栅格向矢量的转换2 t, Q3 u8 B& K" D- q |2 `5 Q9 ~2 I, X
第三节、多元空间数据的融合（1学时）0 F3 H; L: E. E: m- c
一、遥感与GIS数据的融合7 k* ^5 X# M* u7 L' E* }9 J
二、不同格式数据的融合
! l4 ?4 P6 o9 \( s& _0 n+ ]" J第四节、空间数据的压缩与重分类（1学时）/ `: Q. D% b. ^ Q6 Z6 @+ q- H! [
一、空间数据的压缩
" Z3 B& q1 Y- }二、空间数据的重分类
$ \& F! ^; h9 K1 [6 S) L第五节、空间数据的内插方法（1学时）' X* O" ]! }# E) f
一、点的内插
2 y6 }- M: K) x# r二、区域的内插: R2 K* `8 `% C2 b. d- h4 V4 `+ d* I$ T
第六节、空间拓扑关系的编辑（1学时）
0 v d' ?% s2 d1 B3 X; \- f. |一、多边形连接编辑
3 Q& ~1 q6 t* q9 A( _二、节点连接编辑+ X" S' t0 l% s* m2 t
第四章地理信息系统空间数据库（4学时）# s9 j4 t8 u( @1 l3 y
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。9 a8 T1 I" z# c8 |9 ]! z m
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* ^, f: }2 S& V
型的类型；难点是空间数据库建立的方法。
4 W1 V; ]* W* w7 @/ c2 D4 f第一节、空间数据库概述（0.5学时）) n l- B5 q; i) q( u9 F
一、空间数据库的概念" H2 U5 L" B" t5 p/ O! t
二、空间数据库的设计
3 M: p4 Z! C! T1 O3 t第二节、空间数据库概念模型设计（0.5学时）# p5 F W7 Z0 e1 h6 j3 o
一、语义数据模型
: H, s: M- N: W/ N* l g- x二、面向对象的数据模型
5 d! Q) c1 w( E% j第三节、空间数据库逻辑模型设计（0.5学时）- T/ ^# G% `% `: A+ u" C
一、关系数据模型
% o& W5 U7 D, s h i, \* [二、逻辑模型设计+ q+ _- n6 R8 ^7 ~9 y
第四节、空间数据库的物理设计（0.5学时）# Z6 j6 z* }" S6 p
一、空间数据库的物理设计概念" s! j1 f: G3 J( O' x+ P
二、空间数据库的物理设计步骤5 y7 D1 R5 _2 H2 @1 N5 J
第五节、空间数据查询（0.5学时）
Z+ W" I7 G* C1 _- A9 @一、空间关系查询类型
% e1 Y8 B8 E9 Q) k, w二、属性数据查询+ X6 s0 M) k# T! z3 T4 i) Z! \5 {8 \
三、空间属性联合查询6 f5 A; v9 @4 D3 M, B
四、空间查询语言
# l) j3 W9 y' P* ^# D6 ^; z第六节、空间数据库索引（0.5学时）
8 }5 V6 C$ f9 S% P8 J( L: }一、范围索引6 J4 q4 E- m }, \5 J" k p
二、格网空间索引: l8 i; P" i7 ~* Q0 t* {& j
三、四叉树空间索引* M3 q) M4 Z$ w0 {- c: u
第七节、空间元数据（0.5学时）; s+ j/ k% Y6 Z) M6 o
一、元数据及其作用
) [3 k; l' J4 a/ b+ u8 D, T二、元数据实例+ ^' b3 _1 z# g/ Q% I& V# I% S
第八节、空间数据库引擎) U# d% T. F$ N4 I* @
一、空间数据库引擎概述
8 a$ |( \* k! n二、空间数据库引擎的工作原理4 `# y4 @8 h1 s I
第九节、空间时态数据库（0.5学时）2 ^6 e! f8 r4 J: H
一、空间时态数据库概述
: t. D# Y) }5 t2 W二、时空一体化数据模型& K# Y4 ]$ X0 I* o2 D
第五章空间分析的原理与方法（6学时）
7 f+ O5 R' H- s3 x% C4 }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。
% h3 @7 D* W" Y7 m, w; i7 B# d2. 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。
( S7 [6 Y: h; s第一节、数字地形模型分析（1.5学时）
0 ~0 V, w, Y% l: J一、地形因子的计算
3 ^% K M7 A4 P/ [4 \二、地形剖面线计算+ ?! I: ^3 [+ M- w% H% X4 k
三、DEM的通视分析
* n4 `% u$ }' d6 y$ v! X% C( O$ ]第二节、空间叠合分析（1.5学时）
9 `, R; W' m E% B* b* S& y; h+ L% P一、空间叠合分析的概念
0 z- o% w+ L( p5 t二、基于矢量数据的叠合分析
7 c% o& B2 y- S- T( o1 G- A三、基于栅格数据的叠合分析
# s) k: |& C1 H* J第三节、空间邻近度分析（1.5学时）$ m3 q6 O+ T$ v5 ~/ j9 p
一、空间缓冲区分析
7 P2 l& z, o: m# _5 A7 u) S& V4 y二、V oronoi多边形分析% K3 f K; K8 h* e8 w
第四节、空间网络分析（1.5学时）
P4 t6 g7 @* o6 k0 y# D一、网络图论的基本概念
3 l# v+ `# B- D6 l% j# G: t二、计算最短路径的Dijkstra算法6 x1 ^, i) m* z( \2 n
第六章地理信息系统的应用模型（2学时）! u1 K- o K/ W: D6 L- s
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。
# o, b6 L3 i! E# T* @6 P6 X2. 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。
: o" ?6 b+ v) j; g8 C; H: @# G* P第一节、GIS应用模型概述（0.5学时）
9 `$ t+ j# S* B# G一、GIS应用模型的分类
/ K+ O' G3 [$ B( X& Z; _二、GIS应用模型的构建: }9 l& T1 X- F) P% [/ B7 o* k
第二节、土地定级估价模型（0.5学时）; A1 P3 } ^5 K# j
一、技术路线3 H$ x2 t* x( C5 S$ B
二、土地定级估价模型
0 n1 M. T8 G5 Z! U三、应用实例
) M6 R# V: h# J! t9 s/ t6 @4 v2 T第三节、适宜性分析模型（0.5学时）3 b h1 s9 X# ?0 U& R
一、一般形式
6 E6 {0 A# Y* g7 [/ L3 G6 K二、应用实例& b: j _0 _' s7 T. C
第四节、发展预测模型
" V+ b7 P7 J3 ?- o一、一般介绍
0 [5 i2 @+ l t二、应用实例
2 _9 L0 f3 z8 }% Z7 j' @ V第五节、区位选择模型（0.5学时）6 P1 D6 F) Z4 W% Q* K
一、数据准备阶段8 F4 j% _' d0 P, C9 @
二、综合影响评价阶段* @3 D6 Q" {9 p+ [4 J! I
第六节、交通规划模型4 v% k- l* w* F Y2 P
一、交通发生量预测模型
& C% _3 A2 S% M9 q9 E二、出行分布预测模型
$ C- ~4 ^! @" L/ a5 E y第七节、地球科学模拟模型
5 E* a4 Y/ k# e$ J3 ^6 I6 ~一、确定土壤侵蚀的数值分析模型4 M( Y' F0 v' g) i
二、设计土壤侵蚀数据处理流程
2 l- d7 r, y* l3 _9 p9 f 三、土壤侵蚀图的输出
0 O5 t% _1 V& u( v( p+ e' c第七章地理信息系统的设计与评价（2学时）
% r6 m' J; W+ B U2 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的设计和评价。
* o0 b: d6 c2 \2 n$ }7 d* M2. 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% r5 F" I0 y$ H$ \第一节、应用型GIS设计概述（0.5学时）9 k6 n, T. W z5 a0 T9 R
一、系统设计的目的. v% R+ H8 ]- G8 ]
二、系统设计的模式9 T5 h6 h6 e+ B8 O+ R
三、系统设计的流程
7 {# V* O0 Q$ Y) }- M第二节、地理信息系统的设计（0.5学时）$ r$ G- k4 K) G! ^
一、系统分析
5 g1 i9 Z: B1 {* b: w二、系统设计
4 ^, U" O$ e9 ?9 W: c) c三、系统实施
! l4 L* n" H2 m8 |6 }7 N9 L; m( [第三节、地理信息的标准化（0.5学时）
. }; f( m D$ ]1 I: ^一、地理信息标准化的内容7 Q z$ \+ l" n& I7 L9 t5 S- Y
二、地理信息标准化的制定9 a0 L. |' o, F; h1 T
第四节、地理信息系统的评价（0.5学时）2 ^9 n/ W4 O' R) H: I& {6 H8 _
第八章地理信息系统产品的输出设计（2学时）$ e6 v# G1 i- l6 q; ^
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。8 P/ v1 n$ X& `+ P {, d
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。
7 q* t; c* t6 N k6 F第一节、地理信息系统产品的输出形式（1学时）0 q% i) Q% K# V, P9 }
一、地理信息系统产品及其类型
% j# C! j+ Q: | F二、网络地图和数字地球# y# P2 `5 v' F$ ^5 ]- y# R
第二节、地理信息系统图形输出系统设计（0.5学时）; Z, x7 z3 R+ S9 p: G7 N
一、图形坐标系与颜色模型
( E+ p3 u7 V/ p# U二、输出的几何变换0 |6 r/ _' Q8 f- Z/ f! c3 e U. C) U
三、地形图与专题地图的输出组织形式( m! l! W6 P# ~: {" b6 x) L
第三节、地理信息系统的可视化与虚拟现实（0.5学时）# t2 q; J* k3 n6 Z8 k
一、三维空间制图模型0 p3 D5 a( `+ Z) G# H
二、数字高程模型的构造; k1 ~7 q3 i! c/ R& c- W# b
三、虚拟现实的设计与实现
; w* W+ t: {& m7 j) @& o \五、考核方式与成绩评定
$ S, ^+ H& V8 @1 t) f理论课成绩（70%）与平时成绩（30%）
" K5 Z1 x" `1 l2 n" U6 P$ y六、教材及主要参考资料( D7 y4 \, H2 _* @! |
教材：
( o" j* P( L# T: s( _" g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:: C3 P1 t0 V$ E
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+ I& y9 ^5 D/ r
2、陈建飞。《地理信息系统导论》。北京：清华大学出版社，2009! v; A# P' x* B9 W' y! n0 N; r( w0 S
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 |
