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《地理信息系統(tǒng)原理》課程教學(xué)大綱

一、課程基本信息

二、課程簡介

地理信息系統(tǒng)是集計算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、地理科學(xué)、測繪遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科為一體的交叉邊緣性學(xué)科，是地學(xué)空間信息分析和制圖的基本手段與工具。該課程教學(xué)的主要內(nèi)容包括:（1）GIS基本概念、基本構(gòu)成、系統(tǒng)功能和發(fā)展現(xiàn)狀；（2）GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與空間數(shù)據(jù)庫；（3）空間數(shù)據(jù)的處理、查詢及制圖；（4）空間分析的原理與方法、GIS的應(yīng)用模型。

三、課程目標(biāo)

本課程是地理信息系統(tǒng)專業(yè)/房地產(chǎn)開發(fā)與管理專業(yè)的專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，也是地理科學(xué)專業(yè)的專業(yè)限選課程。擬通過該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用GIS軟件的操作，加深對GIS基本原理的理解和領(lǐng)會，并能夠熟練運用一種GIS軟件完成地理空間數(shù)據(jù)的處理和空間分析的應(yīng)用。通過上機(jī)實驗，使學(xué)生進(jìn)一步加深對課堂所學(xué)知識的理解與認(rèn)識，增強(qiáng)實際動手能力、分析問題解決問題的能力和空間創(chuàng)新思維能力。

四、教學(xué)內(nèi)容及要求

第一章 地理信息系統(tǒng)概論

掌握地理信息系統(tǒng)的基本功能、組成和應(yīng)用等基本知識。

第一章 地理信息系統(tǒng)概論

第一節(jié) GIS基本概念

第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成

第三節(jié)　地理信息系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

第四節(jié) GIS的發(fā)展概況

思考題:

1、 什么是地理信息系統(tǒng)?

2、 地理信息系統(tǒng)由哪幾部分組成?它的基本功能有哪些?

3、 與地理信息系統(tǒng)相關(guān)的學(xué)科有哪些?

4、 論述GIS的應(yīng)用及發(fā)展前景。

第二章 GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫

了解地理空間實體的表達(dá)方法，空間數(shù)據(jù)的基本特征等；著重掌握空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型。了解空間數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和元數(shù)據(jù)的基本概念；了解層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型，并著重掌握關(guān)系數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。

第一節(jié) GIS空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼

第三節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼

第四節(jié) 矢柵結(jié)構(gòu)的比較及轉(zhuǎn)換算法

第五節(jié) GIS空間數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

思考題:

1、 空間數(shù)據(jù)的基本特征有哪些?

2、 矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有哪些內(nèi)容?

3、 試比較矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異同。

4、 空間數(shù)據(jù)的分類和編碼。

第三章 地理信息系統(tǒng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

掌握地圖投影、GIS坐標(biāo)系、地圖的分幅和編號基本原理。

第一節(jié) 地球橢球及其坐標(biāo)系

第二節(jié) 地圖投影

第三節(jié) 地圖的分幅和編號

思考題:

1、 GIS中常用哪幾種坐標(biāo)系?它們是如何定義的?

2、 何為高斯投影?其投影的基本條件是什么?高斯投影中為什么要采取分帶投影的方法?UTM投影和高斯投影相比有哪些優(yōu)點?

3、 地圖投影與GIS的關(guān)系如何?我國地理信息系統(tǒng)中為什么要采用高斯投影和正軸等角圓錐投影?

第四章 GIS數(shù)據(jù)獲取與處理

要求掌握空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源和獲取方法、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提取等數(shù)據(jù)處理內(nèi)容。了解地理元數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法。

第一節(jié) GIS的數(shù)據(jù)源

第二節(jié) GIS數(shù)據(jù)獲取

第三節(jié) GIS空間數(shù)據(jù)處理

第四節(jié) GIS空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其控制

第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)

思考題:

1、GIS的數(shù)據(jù)源有哪些?GIS的幾何數(shù)據(jù)采集方法主要有哪些?各有何特點?

2、地圖掃描數(shù)據(jù)的后續(xù)處理包括哪些步驟?

3、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何建立拓?fù)潢P(guān)系?

4、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制常見方法有哪些?

5、元數(shù)據(jù)的定義、內(nèi)容?元數(shù)據(jù)有何作用?

第五章 GIS空間分析與地學(xué)建模

空間分析是GIS科學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，也是評價一個GIS功能的主要指標(biāo)之一。主要掌握地形因子的自動提取、基于矢量數(shù)據(jù)的疊合分析、空間緩沖區(qū)分析、最佳路徑分析。主要了解位址選擇模型、交通規(guī)劃模型，并了解地學(xué)專家系統(tǒng)的初步知識。

第一節(jié) GIS基本空間分析方法

第二節(jié) GIS地學(xué)建模與應(yīng)用

第三節(jié) 地學(xué)專家系統(tǒng)

思考題:

1、GIS中，空間分析的內(nèi)容和作用是什么?

2、空間查詢有哪些方式?舉例說明其有哪些應(yīng)用?

3、什么是多邊形疊置分析?什么是緩沖區(qū)分析?其基本步驟有哪些?

4、計算最短路徑的Dijkstra算法的原理是什么?有什么值得改進(jìn)的地方?

5、空間決策支持的一般過程是什么?

6、運用GIS知識，分析說明城市道路拓寬中拆遷指標(biāo)計算的操作步驟。（提示:道路向兩側(cè)平均拓寬，部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上的建筑物不拆遷。）

?第六章 數(shù)字地面模型

了解DEM的概念和應(yīng)用，掌握DEM的表示模型和特點及其生成方法。

第一節(jié) 概 述

第二節(jié) DEM的主要表示模型及其轉(zhuǎn)換

第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插

第四節(jié) DEM的分析和應(yīng)用

思考題:

1、DEM與DTM的含義分別是什么?二者有何關(guān)系?

2、DTM的數(shù)據(jù)源與采集方法主要有哪些?

3、DEM的主要表示模型主要有哪些?各自有何特點?

4、生成DEM有哪些方法?

第七章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出

了解地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品類型、輸出設(shè)備；掌握GIS地圖制圖的方法和原理。

第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品類型

第二節(jié) 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品

第三節(jié) GIS地圖制圖輸出

思考題:

1、地理信息系統(tǒng)主要產(chǎn)品類型有哪些?

2、地理信息系統(tǒng)主要產(chǎn)品輸出方式有哪些?各自有何優(yōu)缺點?

3、什么是地圖符號庫?有什么作用?舉出一些常見地物地貌地圖符號。

五、課時分配表

“課時分配”中，“其他”主要指看錄像、現(xiàn)場參觀、課堂討論、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)。

六、教材及參考書

教材:

1．《地理信息系統(tǒng)原理、應(yīng)用與工程》（武漢大學(xué)出版社2011年出版，鄭春燕等編）

參考書:

１、黃杏元等編著，《地理信息系統(tǒng)概論》，高等教育出版社，2002

２、陳述彭等主編，《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》，科學(xué)出版社，1999

３、袁博等主編，《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)與實踐》，國防工業(yè)出版社，2006

４、Kang-tsung Chan著/陳健飛 譯，《地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論》，科學(xué)出版社，2003

七、教學(xué)策略與方法的建議

1．課程全部使用多媒體授課，多媒體授課課時為100%。教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，輔以適當(dāng)?shù)恼n堂討論和實習(xí)指導(dǎo)。

2．教學(xué)中應(yīng)盡量采用通俗易懂和形象化的語言，密切聯(lián)系實際，著重講清GIS的基本概念、基本理論，以及GIS應(yīng)用的方法與步驟。

3．開展課堂討論，課后布置適量思考題和作業(yè)，以幫助理解鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容。本課程不僅要求學(xué)生掌握GIS基本理論和實驗方法，更注重實際操作能力的培養(yǎng)鍛煉，課堂講授與上機(jī)實踐相結(jié)合，加強(qiáng)輔導(dǎo)，最大限度調(diào)動其學(xué)習(xí)的主觀能動性和創(chuàng)造性。

修訂人（簽字）

審核人（簽字）

批準(zhǔn)人（簽字）