《地理信息系统原理2》课程教学大纲

《地理信息系统原理2》教学大纲一、课程基本信息课程名称地理信息系统原理PrinciplesofGeographicInformationSystem课程编码OSI121711035开课院部海洋与空间信息学院课程团队（未设置）学分3.5课内学时62讲授44实验0上机18实践0课外学时62适用专业地理信息科学授课语言双语先修课程数字地形测量学（2-1）、数字地形测量学（2-2）、数据结构与算法课程简介（必修）《地理信息系统原理》为地理信息科学专业的一门核心专业必修课程。地理信息系统是集计算机科学、空间科学、信息科学、地理科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的交叉边缘性学科，是地学空间信息分析和制图的基本手段与工具。本课程的主要教学内容和任务包括：GIS基本概念、基本构成、系统功能和发展现状；空间参考系统；空间数据结构与空间数据组织管理；空间数据编辑、处理与制图；GIS空间查询与基本空间分析；数字地面模型分析；地理信息可视化与GIS产品输出；等等。通过该门课程的学习，使学生理解和掌握地理信息系统的基本理论、方法，熟悉基于GIS平台进行空间采集、处理、空间数据库管理和分析的关键步骤，并能就实际的地理问题提出基于GIS技术的解决方案和具体的技术路线。PrinciplesofGeographicInformationSystemisacoreprofessionalrequiredcourseforthemajorofGeographicInformationScience.Geographicinformationsystemisacross-borderdisciplinethatintegratescomputerscience,spacescience,informationscience,geographicscience,surveyingandremotesensingscience,environmentalscience,andmanagementscience.Itisabasicmeansandtoolforgeospatialinformationanalysisandmapping.Themainteachingcontentandtasksofthiscourseinclude:GISbasicconcepts,basiccomposition,systemfunctionsanddevelopmentstatus;spatialreferencesystem;spatialdatastructureandspatialdataorganizationandmanagement;spatialdataediting,processingandmapping;GISspatialqueryandbasicspaceanalysis;digitalterrestrialmodelanalysis;geographicinformationvisualizationandGISproductoutput;etc.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandandmasterthebasictheoriesandmethodsofgeographicinformationsystem,andbefamiliarwiththekeystepsofspatialcollection,processing,spatialdatabasemanagementandanalysisbasedonGISplatform,andcanproposesolutionsandspecifictechnicalroutesforactualgeographicproblemsbasedonGIStechnology.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握地理信息系统基本概念，理解GIS空间参考系统、GIS空间数据模型、空间数据结构和空间数据组织、分析方法和技术原理。是3.12M2目标2：能够基于一GIS平台进行空间采集、处理、空间数据库管理和分析的操作，能就实际的地理问题提出基于GIS技术的解决方案和具体的技术路线。是2.33M3目标:3：能较顺利阅读地理信息系统的外文文献，了解GIS技术前沿和发展趋势。是8.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第一章地理信息系统概述本章重点难点：GIS基本概念，包括：定义、内涵、组成及其基本功能；GIS研究内容、应用及其发展。M1,M34讲授2自学21.11.1地理信息系统的概念和特点数据，信息；地理数据，地理信息；地理信息系统，地理信息系统的特征；地理信息系统在整个信息系统中的位置。M1,M3////31.21.2地理信息系统的组成和功能信息系统的组成；地理信息系统的组成；地理信息系统的功能。M1,M3////41.31.3地理信息系统的研究内容和发展趋势地理信息系统的相关学科；地理信息系统的研究内容；国外GIS的发展；国内GIS的发展；GIS的发展趋势。M1,M3////5第2章第二章

GIS的空间参照系统本章重点难点：球面坐标系统、平面坐标系统、高程基准；地图投影的概念、分类

。M14讲授4作业62.12.1地球空间参考大地体，地球椭球体；球面坐标系统，平面坐标系系统；高程基准；M1////72.22.2地图投影地图投影的概念，投影变形，投影方法，投影分类；高斯克吕格投影、UTM投影、兰勃特投影以及我国常用的地图投影。M1////82.32.3空间尺度与地理网格观测尺度、比例尺、分辨率、操作尺度；地理格网标准、区域划分标准、家基本比例尺地形图标准M1////9实验1实验1.地图配准与投影变换地图配准与投影变换M22上机2实验报告10第3章第三章

空间数据结构本章重点难点：栅格数据结构、矢量数据结构的概念、编码方案；矢量数据结构和栅格数据结构相互转换算法。M1,M36讲授4作业113.13.1地理实体及其表达地理实体的概念，特征，类型；地理实体描述的内容，地理实体数据类型，空间数据模型的概念及类型。M1,M3////123.23.2

栅格数据结构栅格数据结构的概念，数据获取途径，栅格系统的确定，栅格数据压缩编码，栅格结构的特点。M1,M3////133.33.3

矢量数据结构矢量数据结构的概念、特点，矢量数据获取方式；非拓扑数据结构，拓扑数据结构；双重独立式数据结构及链状双重独立式数据结构。M1,M3////143.43.4

两种数据结构的比较与转化矢量结构与栅格结构的比较；矢量数据转栅格算法；栅格数据转矢量的过程及算法。M1,M3////153.53.5

矢量栅格一体化结构矢量栅格一体化结构的概念，矢栅一体化数据结构设计。M1,M3////163.63.6镶嵌数据结构TIN的数据结构；Voronoi数据结构。M1,M3////17实验2实验2.矢量数据与栅格数据的比较及相互转换矢量数据与栅格数据的相互转换M22上机4实验报告18第4章第四章

空间数据管理本章重点难点：空间数据库模型、空间数据管理模式、空间索引机制；空间数据库设计流程。M1,M34讲授2作业194.14.1数据管理与空间数据库简介数据管理的几个阶段及特点；DB，DBMS，DBS；空间数据库，空间数据库模型。M1,M3////204.24.2空间数据管理模式全文件系统管理模式，文件关系混合模式，全关系型数据库系统管理，对象---关系型数据库系统管理，面向对象型数据库系统管理M1,M3////214.34.3

空间数据引擎SDE概念，特点；空间数据库引擎主要技术M1,M3////224.44.4

空间数据的查询-扩展SQLOpenGIS标准定义的几类空间操作，包括几何类型的基本操作，空间拓扑关系的操作，空间分析的操作。M1,M3////234.54.5

空间索引机制空间索引机制，B树，网格索引，四叉树索引，R树R+树，cell树M1,M3////244.64.6

空间数据库的设计、建立和维护空间数据库概念设计，逻辑设计和物理设计。M1,M3////25实验3实验3空间数据库的设计、建立空间数据库的设计与建立M22上机4实验报告26第5章第五章

空间数据的编辑与处理本章重点难点：空间数据采集方法、空间数据编辑过程；多源数据融合、空间数据的压缩与综合以及空间数据的内插等方法。M16讲授4作业275.15.1空间数据的采集与编辑空间数据源；图形数据的采集，属性数据的编码与采集；纸张地图数字化手段；常见的数据错误类型；M1////285.25.2空间数据的处理几何坐标变换，投影变换，空间数据融合，边缘匹配处理，空间数据内插M1////295.35.3空间数据质量评价空间数据质量评价指标，评价方法M1////30实验4实验4.空间数据的编辑与地图制作空间数据编辑、地图制作M22上机4实验报告31第6章第六章空间数据的查询检索与量算本章重点难点：空间数据查询类型、空间地物几何量算、形状量算、质心量算、距离量算的原理及其应用。M12讲授2作业326.16.1空间数据的查询检索空间查询的方式，空间数据查询种类M1////336.26.2空间量算几何量算，形状量算，质心和距离量算M2////34实验5实验5.空间查询与统计空间数据的查询，空间数据统计M22上机2实验报告35第7章第七章

GIS基本空间分析本章重点难点：叠置分析、缓冲区分析、网络分析的原理和应用。M1,M26讲授4作业367.17.1基于矢量数据的空间分析邻域分析（缓冲区分析，泰森多边形分析），叠置分析、网络分析的原理与应用M1,M2////377.27.2基于栅格数据的空间分析局部运算，邻域运算，分区运算，距离量测M1,M2////38实验6实验6.空间分析缓冲区分析、叠置分析、网络分析M22上机4实验报告39第8章第八章

数字地面模型与地形分析本章重点难点：DEM数据模型以及不同DEM之间的相互转换；常见的地形分析方法

。M1,M26讲授4作业408.18.1DTM的概念和数据采集DTM、DEM概念；DTM、DEM数据获取M1,M2////418.28.2DEM的数据模型等高线、规则格网DEM、不规则三角网DEMM1,M2////428.38.3DEM模型之间的相互转换等高线、规则格网DEM、不规则三角网DEM相互转化的底层算法。M1,M2////438.48.4常见的地形分析坡度坡向计算，通视分析，地形特征点的提取，水文分析M1,M2////44实验7实验7.地形分析坡度分析、坡向分析、通视分析、水文分析M22上机4实验报告45第9章第九章地理信息系统应用模型本章重点难点：土地定级估价模型、适宜性分析模型的建立与应用。M1,M24案例教学4综合大作业469.19.1GIS应用模型概述GIS应用模型的定义、特点M1,M2////479.29.2常见的GIS应用模型土地定级估价模型、适宜性分析模型、发展预测模型、区位选择模型、交通规划模型、地球科学模拟模型的原理及应用。M1,M2////48实验8实验8.综合问题设计与解决地学应用模型的设计，基于GIS的应用模型实现M24上机6综合大作业49第10章第十章 GIS数据显示与地图输出本章重点难点：地图符号系统、地图注记和专题地图设计。M12讲授+讨论2作业5010.110.1GIS数据输出设备与类型GIS数据输出方式，GIS输出产品类型M1////5110.210.2地图符号系统空间要素与地图符号，色彩的运用M1////5210.310.3地图注记地图注记的内容，注记方式与注记编辑，地图注记的自动配置M1////5310.410.4地图设计地图数学基础设计，地图内容和形式设计，符号设计，地图概况指标设计，地图图幅配置设计M1////5410.510.5专题信息表达专题地图的基本概念，专题地图的表示方法，专题题图设计M1////四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、每章布置5~6道题目。2、成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3、考核学生对地理信息系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有简答、分析和计算题。20%2上机1、本课程18个学时上机操作，共8次上机。2、成绩采用百分制，根据上机完成情况评分。3、考核学生对GIS软件操作和应用能力。20%3大作业1、 本课程要求利用ArcGIS等GIS平台，结合应用模型，就实际的地理问题提出基于GIS技术的解决方案和具体的技术路线，并进行模拟分析。2、根据模型建立情况和技术方案的准确性评分。20%4期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对地理信息系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力以及阅读地理信息系统的外文文献能力。题型主要有名词解释、简答题、分析题、计算题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业20%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。2M1期末考试80%（见试卷评分标准）3M2上机40%A-上机过程中认真完成上机要求，得到正确的分析结果，上机报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实验数据，从技术角度优选解决方案获得有效结论。B-上机过程中认真完成上机要求，得到正确的分析结果，上机报告格式正确，步骤叙述比较清楚，正确分析实验数据，从技术角度优选解决方案获得比较有效的结论。C-上机过程中认真完成上机要求，不能得到正确的分析结果，上机报告格式正确，步骤叙述清楚，没有正确分析实验数据，但是结合理论分析可以从技术角度优选解决方案获得有效的结论。D-上机过程中不能完成上机操作要求，不能得到正确的分析结果，不能从技术角度优选解决方案获得有效的结论。4M2大作业40%A-针对研究问题建立地学应用模型正确，设计的解决方案和技术路线正确，在ArcGIS等GIS平台实现数据处理和分析，