地理信息系统教学大纲Word文档格式.docx
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第一节栅格数据结构
第二节矢量数据结构
第三节两种数据结构的比较与转化
第四章空间数据库
10
第一节数据库概述
第二节传统数据库系统的数据模型
第三节GIS中空间数据库的组织方式
第四节面向对象数据库系统
第五章空间数据采集与处理
4
第一节数据源种类
1
第二节空间数据采集
第三节空间数据的编辑与处理
第四节空间数据质量及其精度分析
第六章GIS空间分析原理与方法
第一节GIS空间分析模型
第二节栅格数据分析的基本模式
第三节矢量数据分析的基本方法
第四节矢量数据的网络分析
第七章地理信息系统产品输出
第一节空间信息输出系统
第二节地理信息系统输出产品类型
第三节计算机地图制图与GIS
第四节电子地图系统简介
总计
42
52
（二）.各章节教学内容
1、绪论
教学目的和要求
了解地理信息系统的基本概念，理解GIS的基本构成，了解GIS的功能及GIS的应用及发展态势。
本章重点
重点掌握地理信息系统、地理数据概念，GIS的构成和GIS的发展。
（1）.地理信息系统的基本概念
1）、掌握数据、信息、地理数据、地理信息等基本概念；
掌握地理信息的三个特点：
空间分布性、数据量大、信息载体的多样性。
2）、信息系统及其基本类型：
信息系统（IS）、管理信息系统（MIS）、空间信息系统（SIS）地理信息系统（GIS）、土地信息系统（LIS）。
3）、地理信息系统：
地理信息系统的概念；
地理信息系统的类型；
地理信息系统的组成。
（2）.GIS的发展概况
1）、国际发展状况：
开拓期、巩固期、发展期、应用普及期。
2）、国内发展状况：
国内GIS的简要发展历程。
（3）.地理信息系统的构成
1）、GIS硬件系统。
2）、GIS软件系统：
系统软件、地理信息系统软件及其他支撑软件、应用分析程序。
3）、地理空间数据：
空间数据、属性数据。
4）、系统开发、管理和使用人员。
（4）.地理信息系统与相关学科和技术的关系。
（5）.地理信息系统的应用
测绘与地图制图；
资源管理；
城乡规划；
灾害监测；
环境保护；
国防；
宏观决策支持。
2、空间信息基础
目标要求：
了解空间数据、地理信息的描述方法、类型，掌握空间数据拓扑关系的概念，掌握元数据的概念、应用。
重点掌握空间数据的类型、空间数据拓扑关系和元数据的概念。
（1）、常规的地理空间信息描述法
1）、地球空间模型描述：
自然表面、大地水准面、模型、数学模型。
2）、地理空间坐标系的建立。
3）、地图对地理空间的描述：
点状要素、线状要素、面状要素。
4）、遥感影像对地理空间的描述。
（2）、地理信息数字化描述方法
1）、栅格数据的概念与表述方式。
2）、矢量数据的概念与表述方式。
（3）、空间数据的类型和关系
1）、空间数据的基本特征：
空间特征、属性特征、时间特征。
2）、空间数据的类型：
定位数据；
非定位数据。
3）、空间数据的拓扑关系：
邻接关系、关联关系、包含关系。
（4）、元数据
1）、元数据的概念与分类。
2）、空间数据元数据的概念与标准。
3）、空间数据元数据的获取与管理：
空间数据的获取；
空间数据的管理。
4）、空间数据元数据的应用。
3、空间数据结构
了解地理空间的概念和空间实体的表达方法，掌握空间数据的基本特征和空间数据的计算机表示方法，了解空间数据结构的类型，掌握空间数据结构的建立。
重点掌握风空间数据的基本特征，空间数据结构的类型和空间数据结构的建立。
（1）、栅格数据结构
1）、简单栅格数据结构。
2）、栅格数据的压缩编码方式：
链式编码、游程长度编码、块状编码、四叉树编码。
（2）、矢量数据结构
1）、矢量数据结构编码的基本内容：
点实体、线实体、面实体。
2）、矢量数据结构编码的方法：
实体式、索引式、双重独立式、链状双重独立式。
（3）、两种数据结构的比较与转化
1）、两种数据结构的比较。
2）、矢量数据结构向栅格数据结构的转换。
3）、栅格数据结构向矢量数据结构的转换。
4、空间数据库
目标要求：
了解空间数据库的概念与它的设计和实现、维护，了解空间数据库概念模型设计——传统的数据模型，理解空间数据库概念模型设计——语义数据模型和面向对象数据模型的含义，了解空间数据库逻辑模型设计的物理设计，掌握GIS空间事态数据库。
重点掌握空间数据库的概念、传统的数据模型、语义数据模型和面向对象数据模型的含义、空间数据库逻辑模型设计的物理设计
（1）、数据库概述
1）、数据库的定义（Database→Table→Record→Field）。
2）、数据库的主要特征：
数据集中控制、数据冗余度小、数据独立性、复杂的数据模型、数据保护。
3）、数据库的系统结构：
内模式、概念模式和外模式。
4）、数据组织方式：
字段、记录、数据表、数据库。
5）、数据间的逻辑联系：
一对一的联系、一对多的联系、多对多的联系。
（2）、传统数据库系统的数据模型
1）、层次模型。
2）、网状模型。
3）、关系模型。
（3）、GIS中空间数据库的组织方式
1）、混合结构模型。
2）、扩展结构模型。
3）、统一模型结构。
（4）、面向对象数据库系统
1）、面向对象技术概述：
面向对象技术的发展和概念。
2）、面向对象方法中的基本概念：
对象、类、方法和消息、协议与封装。
3）、面向对象方法的数据抽象技术和数据抽象工具：
分类、超类与概括、继承、联合与组合对象、聚集与复合对象、传播。
4）、面向对象的几何抽象类型。
5）、面向对象的属性数据模型。
6）、面向对象数据库系统的实现方式。
5、空间数据采集与处理
理解空间数据的坐标变换的方法，掌握空间数据结构的转换，了解多元空间数据的融合，了解空间数据的压缩与综合，掌握空间数据的内插方法和图幅数据边沿匹配处理的方法，理解空间数据质量的概念及控制，了解空间数据误差的类型。
重点掌握空间数据的坐标变换的方法、空间数据结构的转换、空间数据的压缩与综合、空间数据的内插方法和图幅数据边沿匹配处理的方法。
（1）、数据源种类
1）、地图；
2）、遥感影像数据；
3）、统计数据；
4）、实测数据；
5）、数字数据；
6）、各种文字报告和立法文件。
（2）、空间数据采集
1）、属性数据的采集：
编码原则；
编码内容；
编码方法。
2）、图形数据的采集：
手扶跟踪数字化仪输入；
扫描仪输入。
（3）、空间数据的编辑与处理
1）、误差和错误的检查与编辑：
误差和错误类型；
误差和错误检查方法。
2）、图像纠正：
图像变形的原因；
图像校正方法。
3）、数据格式的转换。
4）、地图投影转换。
5）、图像解译。
6）、图幅拼接：
逻辑一致性处理；
识别与检索相邻图幅；
相邻图幅边界点坐标数据的匹配。
（4）、空间数据质量及其精度分析
1）、空间数据质量的概念：
空间数据质量；
与数据质量相关的几个概念（误差、数据的准确度、数据的精密度、不确定性）。
2）、空间数据质量评价：
评价标准、质量评价。
3）、误差的类型：
源误差、操作误差。
4）、GIS空间操作中的误差传播：
算术关系下的误差传播、逻辑关系下的误差传播。
5）、空间数据质量的控制：
质量控制方法；
质量控制实例及相关指标。
6、GIS空间分析原理与方法教学
目的和要求
理解空间分析的概念，掌握各种空间分析的方法，了解DTM的应用。
重点掌握空间分析的概念、矢量数据和栅格数据的空间分析方法。
（1）、GIS空间分析模型
1）、地学模型概述。
2）、地理信息系统模型化的一般方法：
概念模型、数学模型、统计模型。
（2）、栅格数据分析的基本模式
1）、栅格数据的聚类、聚合分析。
2）、栅格数据的信息符合分析：
视觉信息复合、叠加分类模型。
3）、栅格数据的追踪分析。
4）、栅格数据的窗口分析。
（3）、矢量数据分析的基本方法
1）、包含分析。
2）、矢量数据的缓冲区分析。
3）、多边形叠置分析。
（4）、矢量数据的网络分析
1）、基本概念：
链、障碍、拐点、中心、站点。
2）、网络分析的基本方法：
路径分析、地址匹配和资源分配。
7、地理信息系统产品输出
了解GIS输出系统的种类，输出产品的类型，了解计算机制图与GIS的关系，了解电子地图的概念特征及应用。
GIS输出系统的种类，输出产品的类型。
（1）、空间信息输出系统
屏幕显示；
矢量绘图；
打印输出。
（2）、地理信息系统输出产品类型：
地图、图像、统计图表和数据产品。
（3）、计算机地图制图与GIS
1）、从计算机地图制图到地理信息系统。
2）、计算机地图制图的基本过程。
3）、计算机地图制图的发展趋势。
（4）、电子地图系统简介
1）、电子题图的基本特征。
2）、电子地图系统的运行环境。
七.课程的实践教学环节要求（课程实践教学环节及每一章的作业的布置要求）
（一）作业
1绪论
（1）名词解释
1）地理信息系统
2）空间数据
（2）简答题
1）地理信息系统的组成
2）地理信息系统的发展趋势
2空间信息基础
1）地理空间
2）元数据
（2）简答题
1）简述地理空间的概念及空间实体的描述方法
2）简述GIS中数据组织的方法。
3）空间数据的基本模型
3空间数据结构
1）栅格数据
2）矢量数据
3）拓扑关系
1）栅格数据存储压缩编码方法主要有哪几种？
每种方法是如何进行压缩的？
2）举例说明索引式数据结构、DIME数据结构、链状双重独立式数据结构。
4空间数据库
1）数据库
2）数据模型
3）数据库管理系统
4）面向对象
5）协议与封装
6）关系模型
（2）简答题
1）什么是数据库、数据库管理系统以及数据库系统？
它们之间有什么联系？
2）什么是数据模型？
目前数据库主要有哪几种数据模型？
它们各有何特点？
3）地图数据模型中，图形数据和专题属性数据有几种连接方法？
各有何优缺点？
4）地图数据库中的“目标”是什么含义？
为什么要引入此概念？
5）通常实体间都有哪些逻辑关系？
怎样表示它们？
（3）论述题
1）通常三维空间目标怎样分类？
三维空间目标的数据模型有哪些？
2）为什么要进行分幅组织和管理海量空间数据库？
怎样组织和管理？
5空间数据采集与处理
1）地图数据
2）遥感数据
3）数据质量
1）GIS有哪些数据来源？
数据标准化主要指哪些方面？
每个方面的主要内容是什么？
2）非空间数据如何输入？
如何实现空间数据和非空间数据的连接？
6GIS空间分析原理与方法教学
1）空间分析
2）DEM
3）缓冲区
4）数据内插
5）空间聚合
1）空间分析的一般步骤是怎样的？
2）地理信息系统（GIS）与计算机辅助绘图系统（CAC）的主要区别是什么？
3）大中城市一般由多个自来水厂供水，整个城市的供水管道形成连通的管网，如果要运用资源分配来查看整个城市的自来水供水状况，试设计相应的网络模型。
7地理信息系统产品输出
1）电子地图
2）结构化决策
3）合成叠置
4）统计叠置
5）非结构化决策
1）GIS产品有哪些输出方式？
2）什么是数据更新？
为什么要进行数据更新？
3）空间决策支持的一般过程是什么？
（二）实验教学大纲
（1）课间实验实习
1）课程的性质和任务
地理信息系统课程是高等学校地理学科类本科生三年级的专业基础课。
从加强基础、培养能力、提高素质的教学目标出发，建立一个科学、合理的地理信息系统实践教学课程体系。
使学生通过本课程实践教学，不只是加深理解和巩固所学理论知识，而是更能切实掌握地理信息系统基本实践技能，正确使用软件操作，学会正确输入、管理、分析、讨论、总结归纳实验结果，初步综合运用已学实习方法设计简单程序。
在实验教学中，同时加强对学生进行科学素质和良好的实地工作、实验室工作习惯的训练。
为继续培养具有创新精神和实践能力的高素质人才奠定良好的基础
2）教学要求与教学方法
教学要求
以地理信息系统实习的基本操作、基本技能和基本理论为基础，精选重组验证性实习，增加综合性实习及知识范围，难度适宜的自选实习的比例，引导、指导学生初步设计程序。
建立一个既与理论课有一定互补作用，又具有相对独立性的科学、合理、实用性强的实践教学课程体系。
实习课的主要目的是通过实习培养学生应用多种方法获取基础地理信息能力；
学习数据获取过程中相关设备的使用方法；
进一步培养学生正确的实习习惯以及严谨的科学作风；
本着理论与实践相结合的原则，使学生在GIS领域中具有一定的独立分析问题和解决问题的能力。
教学方法
实习内容的安排循序渐进，由简单到综合，由基本到提高，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习主动性。
强调学生课前预习，教师课堂讲授简明扼要，重点讲授实验原理，操作要点和实验方法的应用及意义，演示关键操作方法。
1、有实验成绩，教师应给学生讲明实验课的计分办法、平时考核内容、实验室安全等注意事项；
2、本实验课程以实习为主，与基础地理信息获取理论课同时开设，不单独设课。
因课程成绩中该课以综合实习为主，实习前学生应预习相关内容；
3、学生为上机实习，在规定的时间内完成。
3）教学学时分配和安排
本课程课间实践教学安排10学时
4）教学内容和要求
基础地理信息获取是GIS的重要研究手段之一。
它能迅速有效地提供地表自然过程和现象的多种信息，有助于揭示其动态变化规律并预测其发展趋势，在地学、生物学、环境科学、城市科学以及某些社会科学领域得到了广泛的应用，在经济建设和国防建设上发挥了越来越大的作用。
我校地理信息系统专业开设了基础地理信息获取及实验课程。
本实验分综合实验，共8个。
通过实习学生应达到以下基本要求：
（1）掌握矢量数据的输入方法
（2）掌握属性数据获取的基本方法
（3）掌握空间数据的编辑方法
表2实验安排表
序号
实验名称
内容提要
实验学时
每组人数
实验类别
实验者类型
开出要求
屏幕数字化
以一幅扫描图像为背景，数字化相关内容
综合
本科
必
编辑空间数据
（1）合并多边形
（2）分割多边形
3
地图拼接/融合
（1）多幅地图的边缘匹配
（2）边缘匹配后地图的拼接
属性数据的输入
建立新字段并输入字段值
5
DEM的生成
利用等高线生成DEM
八．教材和主要教学参考书及推荐的相关学习
（一）教材.
地理信息系统，黄杏元等主编，高等教育出版社，2008年
（二）主要教学参考书及推荐的相关学习
黄杏元，马劲松，汤勤.《地理信息系统概论》，高等教育出版社，2002
陈健飞等译.《地理信息系统导论》，科学出版社，2003
陈健飞中文导读.《地理信息系统导论（第三版）》（双语导读版），科学出版社，2006
邬伦等.《地理信息系统-原理、方法和应用》，科学出版社,2001
陈述彭、鲁学军、周成虎.《地理信息系统导论》，科学出版社,2000
龚健雅.《地理信息系统基础》，科学出版社,2001
汤国安、杨昕.《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》，科学出版社,2006
MaribethPrice.MasteringArcGIS（2ndEd.），McGrawHill,2005
9．课程考试与评估
课程考试与评估根据教学大纲要求进行，包括平时考核和期末考试，最后按40%—50%和50%—60%的比例进行综合评分。
相关学习网址
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