GIS空间数据库教学大纲

1、GIS空间数据库课程教学大纲课程名称：GIS空间数据库英文名称：GIS Spatial Database课程编号：051042010课程性质：选修学分/学时：1.0/16。其中，讲授16学时适用专业：采矿工程任课学院、系部：能源科学与工程学院 采矿工程系 以“立德树人”为总体要求，将“课程思政”贯穿于课程教学设计，切实落实“以学生中心、成果导向、持续改进”的理念。通过对本课程进行整体设计，梳理课程学习内容，明确学生的学习目标，引导学生主动学习、勤于思考，提升学生的自主学习能力。一、课程简介课程定位：“GIS空间数据库”是采矿工程专业的一门专业选修课程。通过本课程的学习和实验训练，以使学生能够全

2、面了解空间数据的存储、组织、管理技术，理解GIS空间数据库的基本概念和原理，掌握GIS空间数据库设计方法和应用技巧，为将来学习智慧矿山与智能开采技术、矿山信息技术等课程打下基础。课程内容：理解GIS空间数据库的含义和特征，了解空间数据库的发展历史，掌握空间数据库与传统数据库的区别与联系。理解空间数据模型的种类和内容，掌握矢量和栅格两种空间数据模型，掌握GIS空间数据管理的基本方式，GIS空间数据库设计、空间数据采集建库。空间数据索引的主要方法及机制，空间数据查询语言的种类，以及空间查询处理与优化的基本策略。学习成效：通过系统地学习空间数据库的含义、空间数据库的发展，空间数据模型、空间数据管理方

3、式、空间数据索引和空间数据建库的基本原理，使学生掌握GIS空间数据库的基本理论和方法，掌握建立GIS空间数据库的流程，理解空间数据模型的种类和内容，掌握矢量和栅格两种空间数据模型；掌握理解空间数据库设计的基本步骤，掌握空间数据库设计的基本方法和理论。同时，理解空间数据采集和编辑处理的过程，理解空间数据索引技术和查询优化过程，培养学生的社会责任感和工程职业道德。先修课程：大学计算机、矿山测量学等。二、学习目标与毕业要求“学习目标”指的是学生的学习要达到的目标，教师要指导、协助、示范和推动学生积极主动的学，从“记住、理解”的低阶学习迈向“应用、分析、评价、创造”的高阶学习，以实现预期的学习目标。根

4、据工程教育认证标准（2017年11月修改），GIS空间数据库课程学习目标对采矿工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程学习目标与毕业要求关系毕业要求指标点分解学习目标支撑强度3.设计/开发解决方案：能够针对采矿工程领域的生产与管理问题提出解决方案，设计满足特定需求的系统或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.2 能够利用计算机和人工智能等先进技术原理，设计满足特定需求的生产系统和工艺流程。学习目标1：掌握GIS空间数据管理方式，应用GIS空间数据库设计方法，分析矿区特定应用场景，创见性地制定GIS空间数据库数据库设计方案，设计符合应用需求的

5、矿区空间数据库。M4.研究：能够基于科学原理，采用科学方法对采矿工程、智能开采中的工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4.3 能够对实验数据通过信息综合得到合理有效的结论和规律。学习目标2：基于所建立矿区空间数据库，应用空间查询与空间分析方法，挖掘矿区生产规律，为提升矿区的生产管理效率奠定基础。M5.使用现代工具：能够针对矿产资源开发和利用过程中的工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、现代工具和信息技术工具。5.3 能够开发、选择与使用现代工具预测、模拟及优化复杂安全工程问题，以及理解其局限性。学习目标3：理解并掌握GIS空间数据存储、组织、管理的

6、方法，能够应用专业软件予以实现。探索提高数据处理效率的方法。H注：表中“H（高）、M（中）、L（弱）”表示课程与各项毕业要求的关联度。三、学习目标与学习环节GIS空间数据库将以“空间数据模型、空间数据采集、空间数据索引、空间数据建库”为主线，结合学生个性特点，因材施教。主要以讲授、讨论为主，以课堂测验、课外作业为辅。课堂教学将充分利云班课、腾讯课堂等在线平台辅助教学，调动学习积极性，提高教学效率。本课程学习目标、知识单元与培养环节见表2。表2 学习目标、知识单元与培养环节学习目标知识单元培养环节授课讨论课程设计学习目标1：掌握GIS空间数据管理方式，应用GIS空间数据库设计方法，分析矿区特定应

7、用场景，创见性地制定GIS空间数据库数据库设计方案，设计符合应用需求的矿区空间数据库。空间数据的组织与管理空间数据库设计学习目标2：基于所建立矿区空间数据库，应用空间查询与空间分析方法，挖掘矿区生产规律，为提升矿区的生产管理效率奠定基础。数据库基础空间数据查询学习目标3：理解并掌握GIS空间数据存储、组织、管理的方法，能够应用专业软件予以实现。探索提高数据处理效率的方法。绪论空间数据模型与表达空间数据的组织与管理空间数据索引1. 布置两次课堂讨论（1）绪论部分：举例说明空间数据库与采矿专业有何关系，列举上述示例中使用了哪些空间数据。（2）空间查询部分：结合矿区生产实际，分析空间查询能够解决哪些

8、生产问题。2. 布置一个课程设计结合所学专业知识，分析矿区特定应用场景，创见性地制定GIS空间数据库数据库设计方案，设计符合应用需求的矿区空间数据库。3. 布置2次作业（1）数据库基础部分：绘制数据库系统E-R图；（2）空间数据索引部分：以校园为例，思考如何更为高效地建立空间索引。四、课程知识单元、知识点及学时分配GIS空间数据库主要介绍理解GIS空间数据库的含义和特征、空间数据库的发展历史。理解空间数据模型的种类和内容，掌握矢量和栅格两种空间数据模型，掌握GIS空间数据管理的基本方式，GIS空间数据库设计、空间数据采集建库。根据工程教育认证标准（2017年11月修改）的要求，GIS空间数据库

9、知识单元、知识点与学时分配见表3。表3 知识单元、知识点与学时分配知识单元知识点学时分配学习目标序号描述序号描述理论学时实验学时1绪论1空间数据2032空间数据管理方式的演变3空间数据库的研究与发展2数据库基础1数据库的产生与发展2022数据库的组成3数据库管理系统4数据库的数据模型3空间数据模型与表达1空间数据概念与特征2032空间数据库3空间数据库模型4空间数据表达4空间数据的组织与管理1概述201，32空间数据采集3空间数据编辑4空间数据处理5空间数据重构6空间数据质量7空间数据入库5空间数据索引1什么是空间索引2032为什么要建立索引3如何建立索引4常用空间索引方法6空间数据查询1属性

10、查询4022图形查询3空间关系查询7空间数据库设计1概述2012需求分析3概念设计4逻辑设计5物理设计6实施与维护8合计160五、考核方案及考核权重基于GIS空间数据库教学内容与毕业要求指标点的关联性，制定本课程质量评价方法。课程考试考核总成绩由平时学习表现、过程考核成绩和结课考试成绩三部分组成，这种考核方式可大大促进学生对日常教学环节中知识积累和掌握的重视程度，促进学生的学习产出。考试考核方案及权重见表4。表4 考核方案及考核权重学习目标知识单元支撑章节考核环节权重合计结课考试过程考核平时考核权重作业（纸质、云班课）课程设计出勤课堂讨论学习目标1：掌握GIS空间数据管理方式，应用GIS空间数

11、据库设计方法，分析矿区特定应用场景，创见性地制定GIS空间数据库数据库设计方案，设计符合应用需求的矿区空间数据库。空间数据的组织与管理空间数据库设计10%10%5%25%学习目标2：基于所建立矿区空间数据库，应用空间查询与空间分析方法，挖掘矿区生产规律，为提升矿区的生产管理效率奠定基础。数据库基础空间数据查询10%5%5%5%25%学习目标3：理解并掌握GIS空间数据存储、组织、管理的方法，能够应用专业软件予以实现。探索提高数据处理效率的方法。绪论空间数据模型与表达空间数据的组织与管理空间数据索引40%5%5%50%权 重60%10%10%10%10%100%六、课程持续改进结合工程认证的课程

12、达成度评价表内容，GIS空间数据库课程需要持续改进的内容如表5所示。表5 GIS空间数据库课程需要持续改进的内容定期做适当的记录，以便评估学生能力的取得程度评估的结果被系统地加入项目持续改进中其他可用的协助持续改进的资源1.通过平时考核的讨论、测验，课下辅导答疑，掌握学生对所讲知识的掌握程度和需求；2.通过课堂讨论、互动、课程设计，提高解决复杂工程问题的能力；最终判断学生是否掌握课程教学目标。1.个人素质，挖掘学生的主观能动性，使之具备独立获取分析、解决问题的能力；2.协作素养，发挥学生的协作精神和沟通能力，体现团队合作的创新效能；3.现场反馈，通过对毕业生和用人单位进行问卷调查，完善课程目标和教学内容。1.个人素质，挖掘学生的主观能动性；2.通过文献检索获取国内外空间数据库的案例资源；3.借鉴相同或相似的校内外网络课程资源；4.