《地理信息系统原理》课程教学大纲

《地理信息系统原理》教学大纲

基本信息

课程编号

SR123012

课程中文名称

地理信息系统原理

课程英文名称

Geographic

Information

System

课程类别

通识教育（

）专业核心课（√）专业方向课（

）

课程性质

必修（√）

选修（

）

适用专业

测绘工程

总学时

48（含18学时上机）

学分

3

开课学期

三年级秋季学期

先修课程

《测量学》、《大地测量学基础》、《测绘学概论》

并修课程

《地图学》、《海洋测绘》、《测绘管理学与法律法规》

开课单位

遥感地理信息工程系

本课程对毕业要求的贡献

通过本课程的学习，学生可比较系统地掌握地理信息系统科学的基本理论与方法，初步掌握应用GIS工具分析和解决实际问题的能力。

教学目标

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。《地理信息系统原理》是测绘工程专业的一门专业核心课。该课程的教学目标如下：

通过课程的学习，使学生较好地掌握地理信息系统的基本理论、知识和技能，了解地理信息系统的主要应用领域和发展方向。

支撑毕业要求：2.2能够通过信息检索、文献研究分析和相关科学、工程原理，认识到复杂测绘问题具有多种解决方案，并能够寻求解决问题的有效途径和可替代的解决方案。

使学生掌握地理信息系统的基本概念、空间数据的采集、处理与组织、GIS的原理方法、GIS设计的技术方法等内容。

支撑毕业要求：4.2基于测绘专业理论、针对复杂测绘问题选择合理的研究路线、设计实验方案的能力，进行创新性实验，包括实验组织、数据获取、数据处理。

掌握常用GIS的基本理论模型和ArcGIS软件的基本操作，为以后在GIS的理论研究、软件应用开发等方面开展工作打下良好基础。

支撑毕业要求：6.2在工程设计中具备综合考虑多种制约因素的意识，能够合理地分析和评价工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，对所实施的工程质量负责，并理解应承担的责任。

教学内容：

本课程主要由以下内容组成：

第一章绪论（4学时）（教学目标1）

知识要点：地理信息系统的概念、组成、功能以及发展。

重点：地理信息系统的概念、组成、功能。

难点：地理信息系统的功能。

对学生的要求：了解地理信息系统的历史发展，熟悉地理信息系统的概念、组成、功能，能够理解地理信息系统和CAD/CAM的区别。

第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库（10学时）（教学目标1）

知识要点：矢量、栅格和矢栅一体化空间数据结构、GIS的数据模型、空间数据库的设计。

重点：矢量、栅格空间数据结构、GIS的数据模型。

难点：矢栅一体化空间数据结构、面向对象数据模型及数据库。

对学生的要求：熟练掌握两种空间数据结构，了解ArcCatalog应用程序中两种数据的管理方式，了解矢栅一体化设计的概念和数据组织结构，以Geodatabase数据模型为基础了解传统数据模型的局限性，了解空间数据库的设计流程。

第三章空间数据的采集和质量控制（8学时）（教学目标2）

知识要点：概述、地理参照系、地理实体分类与数据编码，空间数据的采集、质量和标准。

重点：地理实体分类与数据编码，

难点：空间数据的质量和标准。

对学生的要求：了解空间数据采集流程和质量控制，熟悉相关GIS标准和当前面临的问题及现状，结合ArcCatalog应用程序掌握地理实体分类和数据编码的方法。

第四章空间数据的处理（12学时）（教学目标2/3）

知识要点：矢量数据拓扑关系、编辑，空间数据坐标转换、压缩、结构转换，空间数据插值方法。

重点：矢量数据拓扑关系

难点：数据压缩、插值方法。

对学生的要求：熟悉常见的点、线、面矢量数据拓扑关系，结合ArcGIS软件能熟练的进行满足需求的拓扑规则的建立、检查、编辑，掌握空间数据常见的一些坐标转换、矢量栅格压缩、结构转换和插值方法。

第五章空间查询与空间分析（10学时）（教学目标2/3）

知识要点：空间数据查询、统计分析，数字高程模型分析，空间数据叠置、缓冲区，泰森多边形分析，网络分析等。

重点：数字高程模型分析、叠置缓冲区分析、泰森多边形分析。

难点：网络分析。

对学生的要求：掌握一些基本的空间数据查询和统计分析的方法，结合ArcGIS软件了解规则格网DEM和TIN数据的构建的过程和原理，以及常用分析方法。熟悉叠置缓冲区分析、泰森多边形分析、网络分析的原理和过程，能结合具体的GIS问题正确合理的使用相应的分析方法。

第六章空间信息的可视化（2学时）（教学目标2/3）

知识要点：信息与可视化概述、空间数据的可视化。

重点：空间数据的可视化。

难点：空间数据的可视化。

对学生的要求：了解地图学和地理信息系统信息可视化的联系与区别，结合ArcMap应用程序熟练掌握空间数据可视化的方法。

第七章地理信息系统的应用（2学时）（教学目标2/3）

知识要点：应用概述、3S技术。

重点：GIS和RS、GPS的关系。

难点：GIS和RS、GPS的关系。

对学生的要求：结合具体的GIS案例了解GIS的应用，熟悉GIS和RS、GPS的关系。

课时分布表

章节

教学内容

学时分配

理论

实验

合计

1

第一章

绪论

4

0

4

2

第二章

地理信息系统的空间数据结构和数据库

6

4

10

3

第三章

空间数据的采集和质量控制

4

4

8

4

第四章

空间数据的处理

6

6

12

5

第五章

空间查询与空间分析

6

4

10

6

第六章

空间信息的可视化

2

0

2

7

第七章

地理信息系统的应用

2

0

2

合

计

30

18

48

教学方法

《地理信息系统原理》是测绘学科中理论性、专业性、逻辑性较强的一门课程，主要采用课程讲授与问题讨论相结合教学形式，实行互动教学，重点培养学生理解和分析问题的能力。在课堂教学中运用多媒体展示多种类型GIS应用实例等手段进行讲解，加深教学内容的理解，做到条理清晰，突出重点。

1、知识传授

采用与案例紧密联系的方法，结合具体的实际案例，通过课堂讲授和讨论等形式传授相关地理信息系统理论知识，很大程度上降低学生接受知识的难度。

2、能力培养

应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思考问题、分析问题，提高学生的自主学习的意识，并通过加强课后GIS案例分析练习，加强学生依据相关GIS技术、方法解决实际问题的能力。

3、素质提升

结合对各种GIS应用实例的系统讲解，在教学中潜移默化地提升GIS解决问题的能力和职业道德，使学生在建立GIS相关知识的基础上培养专业品德，使学生尊重和重视测绘地理信息产业有关的方针、政策，具备较高的测绘工程管理素质。

使用教材

《地理信息系统教程》，

胡鹏等著，武汉大学出版社，2002年2月。

教学参考：

1、参考书目

《地理信息系统》，

汤国安等编著，

科学出版社。

牟乃夏，刘文宝，王海银，戴洪磊，ArcGIS

10

地理信息系统教程—从初学到精通。测绘出版社，2012年。

王法辉著，姜世国，滕骏华译，基于GIS的数量方法与应用。商务印书馆，2009年

李芝喜，孙保平，林业GIS。中国林业出版社，2000。

武舫，GIS在政府行业管理中的应用。黄河水利出版社出版时间，2011年。

2、网络资源

/（国家测绘地理信息局网站）。

/zh-cn/arcgisdesktop/10.0/help/index.html（ArcGIS

帮助）。

/

考核方式：

本课程为考查课，注重学习过程考核，采用百分制评定成绩，采用卷面考试进行考察。成绩按平时成绩40%，期末考试成绩60%，综合评定方法如下：

1、平时成绩：40分

（1）考勤：10分；

满勤10分，缺勤一次扣2分，迟到1次1分，累计扣分6分取消考试资格。

（2）作业、测验：20分；

通过作业、测验等方式，考察学生的知识掌握程度，促进学生主动思考。

课堂互动交流表现：10分

课堂互动教学中，根据学生的参与积极性、回答准确性、思维独创性等方面，综合评价学生课堂表现。

2、期末考试：60分

本课程考试按照考试大纲进行命题，考试采取“闭卷”方式，各部分试题分布如下表所示：

课程目标

笔试相关试题分比例

平时作业相关内容分数比例

课程学分达成度评价方法

课程目标1

30

30

分目标达成度={0.6*（分目标试题平均分/分目标试题总分）+0.4*（分目标平时成绩）/分目标平时成绩总分}

课程目标2

40

40

课程目标3

30

30

课程目标达成度评价

课程目标达成度评价包括两个部分：对整个班级进行分目标和总目标达成度评价，对每个学生进行分目标和总目标达成度进行评价，具体计算方法如下：

1、对整个班级进行评价

课程分目标达成度=（分目标试卷平均得分*试卷成绩占比+平时成绩平均分*平时成绩占比）/100。

课程总目标达成度=该课程学生总评成绩平均值/100。

2、对每个学生进行评价

单个学生分目标达成度=(该学生的分目标得分*试卷成绩占比+该学生的平时成绩得分*平时成绩占比)/100。

单个学生课程总目标达成度=该学生总评成绩/100。

3、成绩评定标准

考核

内容

基本要求

评价标准

成绩

比例

≥90分

80-89分

70-79分

60-69分

＜60分

出勤率与课堂互动效果

按时上课，课堂互动表现积极

无迟到旷课或问答与讨论正确

无迟到与旷课或问答与讨论有1次不完全正确

迟到与旷课1次或问答与讨论有1次不正确

迟到与旷课2次或问答与讨论2次不正确

迟到旷课达3次及以上或问答与讨论3次不正确

10%

作业

主要为课程中较抽象、重点难点、或以后常用知识，通过作业复习与理解牢固掌握相关知识内容，丢小题按未交作业处理

答题态度好，答题正确，图表撰写规范，有自己观点陈述，都能及时交作业

答题态度好，答题有1次不完善，图表撰写有1次不规范，有自己观点陈述，能及时交作业

答题态度较好，答题有1次不正确，图表撰写有2次不规范，有自己观点陈述，有1次不交作业

答题态度一般，答题有2次不正确，图表撰写有3次不规范，自己观点陈述不清，有1次不交作业

答题态度差，答题有3次及以上不正确，图表撰写有3次不规范，没有自己观点陈述，有2次及以上不交作业

10%

课堂测验

能够牢固掌握课程的基础知识

卷面成绩90分以上

卷面成绩80-89分

卷面成绩70-79分

卷面成绩60-69分

卷面成绩60分以下

10%

实验报告

掌握ArcGIS软件空间数据的采集、处理、查询和分析，完成相关实验，完成实验报告。

通过认真学习完全掌握了实验的所有要求，能够按指导书要求完成实习任务，全部满足规范要求，实验过程步骤记录详实，实验报告版式正确，图表文格式规范

通过认真学习完全掌握了实验的所有要求，能够按指导书要求完成实习任务，大部分满足规范要求，实验过程步骤记录详实，实验报告版式正确，图表文格式较规范

通过学习基本掌握了实验的所有要求，能够按指导书要求基本完成实习任务，部分满足规范要求，实验过程步骤记录完整，实验报告版式基本正确，图表文格式基本规范

通过学习基本掌握了实验的所有要求，能够按指导书要求基本完成实习任务，只有部分满足规范要求，实验过程步骤记录基本完整，实验报告