《地理信息系统原理》课程教学大纲

一、课程基本信息

二、课程简介

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。该课程教学的主要内容包括:（1）GIS基本概念、基本构成、系统功能和发展现状；（2）GIS的数据结构与空间数据库；（3）空间数据的处理、查询及制图；（4）空间分析的原理与方法、GIS的应用模型。

三、课程目标

本课程是地理信息系统专业/房地产开发与管理专业的专业必修基础课程，也是地理科学专业的专业限选课程。拟通过该门课程的学习，使学生掌握常用GIS软件的操作，加深对GIS基本原理的理解和领会，并能够熟练运用一种GIS软件完成地理空间数据的处理和空间分析的应用。通过上机实验，使学生进一步加深对课堂所学知识的理解与认识，增强实际动手能力、分析问题解决问题的能力和空间创新思维能力。

四、教学内容及要求

第一章 地理信息系统概论

掌握地理信息系统的基本功能、组成和应用等基本知识。

第一章 地理信息系统概论

第一节 GIS基本概念

第二节 地理信息系统的构成

第三节　地理信息系统的功能与应用

第四节 GIS的发展概况

思考题:

1、 什么是地理信息系统?

2、 地理信息系统由哪几部分组成?它的基本功能有哪些?

3、 与地理信息系统相关的学科有哪些?

4、 论述GIS的应用及发展前景。

第二章 GIS空间数据结构与数据库

了解地理空间实体的表达方法，空间数据的基本特征等；着重掌握空间数据结构的类型。了解空间数据获取、数据质量控制和元数据的基本概念；了解层次数据模型、网络数据模型，并着重掌握关系数据模型和面向对象的数据模型。

第一节 GIS空间数据模型与数据结构

第二节 栅格数据结构及其编码

第三节 矢量数据结构及其编码

第四节 矢栅结构的比较及转换算法

第五节 GIS空间数据库与数据库管理系统

思考题:

1、 空间数据的基本特征有哪些?

2、 矢量和栅格数据结构各有哪些内容?

3、 试比较矢量和栅格数据结构的异同。

4、 空间数据的分类和编码。

第三章 地理信息系统数学基础

掌握地图投影、GIS坐标系、地图的分幅和编号基本原理。

第一节 地球椭球及其坐标系

第二节 地图投影

第三节 地图的分幅和编号

思考题:

1、 GIS中常用哪几种坐标系?它们是如何定义的?

2、 何为高斯投影?其投影的基本条件是什么?高斯投影中为什么要采取分带投影的方法?UTM投影和高斯投影相比有哪些优点?

3、 地图投影与GIS的关系如何?我国地理信息系统中为什么要采用高斯投影和正轴等角圆锥投影?

第四章 GIS数据获取与处理

要求掌握空间数据的数据源和获取方法、数据变换、数据重构、数据提取等数据处理内容。了解地理元数据和空间数据质量控制方法。

第一节 GIS的数据源

第二节 GIS数据获取

第三节 GIS空间数据处理

第四节 GIS空间数据质量及其控制

第五节 空间数据的元数据

思考题:

1、GIS的数据源有哪些?GIS的几何数据采集方法主要有哪些?各有何特点?

2、地图扫描数据的后续处理包括哪些步骤?

3、矢量数据结构如何建立拓扑关系?

4、数据质量控制常见方法有哪些?

5、元数据的定义、内容?元数据有何作用?

第五章 GIS空间分析与地学建模

空间分析是GIS科学内容的重要组成部分，也是评价一个GIS功能的主要指标之一。主要掌握地形因子的自动提取、基于矢量数据的叠合分析、空间缓冲区分析、最佳路径分析。主要了解位址选择模型、交通规划模型，并了解地学专家系统的初步知识。

第一节 GIS基本空间分析方法

第二节 GIS地学建模与应用

第三节 地学专家系统

思考题:

1、GIS中，空间分析的内容和作用是什么?

2、空间查询有哪些方式?举例说明其有哪些应用?

3、什么是多边形叠置分析?什么是缓冲区分析?其基本步骤有哪些?

4、计算最短路径的Dijkstra算法的原理是什么?有什么值得改进的地方?

5、空间决策支持的一般过程是什么?

6、运用GIS知识，分析说明城市道路拓宽中拆迁指标计算的操作步骤。（提示:道路向两侧平均拓宽，部分位于拆迁区内的10层以上的建筑物不拆迁。）

第六章 数字地面模型

了解DEM的概念和应用，掌握DEM的表示模型和特点及其生成方法。

第一节 概 述

第二节 DEM的主要表示模型及其转换

第三节 空间数据的内插

第四节 DEM的分析和应用

思考题:

1、DEM与DTM的含义分别是什么?二者有何关系?

2、DTM的数据源与采集方法主要有哪些?

3、DEM的主要表示模型主要有哪些?各自有何特点?

4、生成DEM有哪些方法?

第七章 地理信息系统产品输出

了解地理信息系统产品类型、输出设备；掌握GIS地图制图的方法和原理。

第一节 地理信息系统产品类型

第二节 地理信息系统产品

第三节 GIS地图制图输出

思考题:

1、地理信息系统主要产品类型有哪些?

2、地理信息系统主要产品输出方式有哪些?各自有何优缺点?

3、什么是地图符号库?有什么作用?举出一些常见地物地貌地图符号。

五、课时分配表

“课时分配”中，“其他”主要指看录像、现场参观、课堂讨论、习题等教学环节。

六、教材及参考书

教材:

1．《地理信息系统原理、应用与工程》（武汉大学出版社2011年出版，郑春燕等编）

参考书:

１、黄杏元等编著，《地理信息系统概论》，高等教育出版社，2002

２、陈述彭等主编，《地理信息系统导论》，科学出版社，1999

３、袁博等主编，《地理信息系统基础与实践》，国防工业出版社，2006

４、Kang-tsung Chan著/陈健飞 译，《地理信息系统导论》，科学出版社，2003

七、教学策略与方法的建议

1．课程全部使用多媒体授课，多媒体授课课时为100%。教学中采用启发式教学，课堂教学与实验教学相结合，辅以适当的课堂讨论和实习指导。

2．教学中应尽量采用通俗易懂和形象化的语言，密切联系实际，着重讲清GIS的基本概念、基本理论，以及GIS应用的方法与步骤。

3．开展课堂讨论，课后布置适量思考题和作业，以帮助理解巩固课堂教学内容。本课程不仅要求学生掌握GIS基本理论和实验方法，更注重实际操作能力的培养锻炼，课堂讲授与上机实践相结合，加强辅导，最大限度调动其学习的主观能动性和创造性。

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审核人（签字）

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