《地理信息系统原理》课程教学大纲

《地理信息系统原理》课程教学大纲课程代码：214008课程负责人：胡鹏教授杜清运教授课程中文名称:地理信息系统原理（以2004级培养方案中的课程名程为准）课程英文名称：PrinciplesofGeographicInformationSystem课程类别：必修课程学分数：2.5课程学时数：45授课对象：地理信息系统专业学生本课程的前导课程：数据库原理及应用，数字测图原理与方法，地图投影与变换，计算机图形学，数字地图制图原理，数字测图课程设计等。一、教学目的和要求要求通过本课程的学习，能够掌握地理信息系统的基本理论和技术方法，了解它的主要应用领域和发展方向，为从事地理信息系统的应用、开展和研究奠定理论与技术基础。二、课程内容与学时分配课程内容与学时分配表内容学时第一章GIS绪论2第二章空间数据结构和数据模型10第三章GIS数据采集和质量控制4第四章空间数据处理4第五章GIS查询与空间分析4第六章空间信息可视化2第七章地理信息系统的应用2第八章GIS开发与评价5课间实习12第一章GIS绪论第一节GIS概念内容GIS各种定义，分析GIS与其他信息系统的不同及关系，GIS相关学科介绍。重点讲授地理信息特征、GIS概念和特点。第二节GIS构成内容从GIS的系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员四方面介绍GIS的构成。重点讲授空间数据和GIS应用模型。第三节GIS的功能与应用内容GIS基本功能和应用功能。重点讲授GIS基本功能。第四节GIS发展动态内容GIS发展简史和当代GIS发展动态，WebGIS原理和特点、意义。重点讲授当代GIS发展动态，WebGIS建立的大致方法。第二章GIS空间数据结构和数据模型第一节空间数据结构概述内容空间实体及其描述。重点讲授地理实体的特征和描述地理实体数据的类型。第二节矢量数据结构和栅格数据结构内容各种矢量数据结构和栅格数据结构。重点讲授拓扑矢量数据结构和四叉树栅格编码方式。第三节矢栅比较和矢栅一体化数据结构内容矢量、栅格数据结构的各自优缺点和相互转换的方法，矢栅一体化数据结构的概念和组织数据的方法。重点讲授矢栅数据结构的不同，相互转换方法，用矢栅一体化的概念组织数据的思想。第四节三维数据模型内容常见的几种三维数据结构。重点讲授三维边界法和八叉树结构。第五节数据模型概述内容数据库概念，层次、网状、关系及对象数据模型和时空数据模型。重点讲授数据模型含义及相关概念，对象数据模型组织数据的方法及相关概念。第六节GIS数据模型内容GIS统一组织空间数据和属性数据的几种方法。重点讲授分析传统数据模型存在的问题关系，目前GIS解决该问题的方法。第七节GIS数据库的设计内容数据的管理模式，空间数据库的设计、建立和维护。重点讲授空间数据库的设计、建立和维护。第三章GIS数据采集和质量控制第一节概述内容GIS数据源，空间数据采集的任务，研究数据质量的意义。重点讲授GIS数据源。第二节GIS地理基础内容空间数据的地理参照系和控制基础。重点讲授空间数据的地理参照系和地图投影。第三节地理实体分类与数据编码内容地理实体的几种分类方法和编码方法。重点讲授属性数据的分类分级方法。第四节空间数据采集内容几何数据和属性数据的采集方法，和几种常用空间数据检核方法。重点讲授地图跟踪数字化和扫描数字化方法，常见的空间数据输入误差和检核方法。第五节空间数据质量内容GIS数据质量内容和类型，研究数据质量的方法和数据质量的评价方法重点讲授GIS数据质量内容和类型和常用数据质量的评价方法。第六节空间数据标准内容空间数据标准的内容和空间元数据。重点讲授空间数据交换标准，元数据作用和内容。第四章空间数据处理第一节矢量拓扑的自动建立内容矢量拓扑的自动建立算法。重点讲授链的组织，结点匹配和建立多边形。第二节矢量数据的图形编辑内容矢量数据的图形编辑算法。重点讲授点、线、面的捕捉和图形编辑的数据组织。第三节空间数据坐标转换内容几何纠正和投影变换。重点讲授几何纠正和投影变换方法。第四节空间数据的压缩处理和数据结构转换内容空间数据的压缩目的、方法和数据结构转换内容。重点讲授矢量和栅格数据压缩方法及矢栅转换。第五节空间数据的插值方法内容外推、内插的概念，GIS常用的内插方法，内插生成DEM。重点讲授DEM内插。第六节图像数据处理内容图像增强、二值图像处理、图像的特征提取和分析。重点讲授图像增强、二值图像处理、图像的特征提取和分析的基本方法。第七节空间数据的更新处理内容利用遥感（RS），全球定位系统GPS更新GIS数据的方法。重点讲授3S集成和应用实例。第五章空间查询与空间分析第一节空间数据查询内容空间数据查询的含义、GIS空间查询方法和结果显示重点讲授GIS空间查询方法。第二节空间数据的统计分析内容基本统计量的计算和常用的统计数据的分类分级算法重点讲授属性数据的集中特征数和离散特征数，系统聚类法和最优分割分级法。第三节DTM分析内容基于DEM的信息提取和可视化分析。重点讲授坡度、坡向计算和剖面分析、通视分析。第四节叠置分析内容基于矢量数据和栅格数据的叠置分析重点讲授矢量数据叠置的内容和位置误差，单层和多层栅格数据的叠置分析第五节缓冲区分析和泰森多边形分析。内容基于矢量数据、栅格数据的缓冲区分析和泰森多边形分析含义及建立。重点讲授矢量数据的缓冲区分析和泰森多边形分析建立方法。第六节网络分析内容网络分析内容和基本算法。重点讲授路径分析和最小费用最大流分析算法。第八节空间分析模型内容模型概念、模型分析和GIS空间分析模型，空间决策支持。重点讲授GIS常用空间分析模型和间决策支持步骤。第六章空间信息可视化第一节概述内容空间信息基本特征，可视化概念和空间信息可视化的形式。重点讲授空间信息与可视化的关系和空间信息可视化的形式。第二节地图语言与符号库（自学）内容地图色彩和地图符号和符号库、汉字库，色彩库。重点讲授地图符号的分类和点、线、面符号的建立。第三节空间数据的可视化内容空间数据可视化流程。重点讲授从地理数据库中检索图形数据，预处理和符号化。第四节电子地图、动态地图和VR技术内容电子地图、动态地图和VR技术的概念和相关技术。重点讲授电子地图系统结构和开发技术，动态地图的实现，VR的主要类型和主要功能。第七章地理信息系统的应用第一节3S集成内容3S集成的概述重点讲授3S集成的意义第二节3S集成内容GIS与全球定位系统和遥感的结合重点讲授3S集成的途径和实例第三节WEBGIS的应用内容WEBGIS的原理、特点意义和应用实例重点讲授WEBGIS的原理和应用实例第四节GIS在管理、决策等方面的应用内容GIS在管理、决策等方面的要求和应用实例重点讲授GIS在管理、决策等方面的应用实例第八章GIS开发与评价第一节GIS开发方法内容各种常见的软件工程开发方法。重点讲授GIS工程开发的结构化周期法。第二节GIS开发过程内容GIS开发过程的主要四个阶段：系统调查分析，系统设计和系统实施、系统运行和维护。重点讲授GIS开发的各阶段内容和任务。第三节GIS系统的评价指标和方法内容GIS系统评价的目的、评价指标和评价报告。重点讲授GIS系统评价指标课间实习（12学时）GIS软件：ARCGIS9.0，主要掌握Arc/infoWorkstation模块。实习1（3学时）：了解ARC/INFO的基本概念及ARCGIS系统体系，熟悉ARC/INFO空间数据、属性数据的输入。实习2（3学时）：数据编辑与拓扑关系建立。实习3（3学时）：了解ARC/INFO的空间分析功能，掌握缓冲区与叠置分析。实习4（3学时）：综合操作及结果输出（符号化）。三、教材与参考书教材：《地理信息系统教程》第一版，胡鹏等，武汉大学出版社，2002；参考书：[1]《地理信息系统原理与方法》第一版，吴信才，电子工业出版社，2002；[2]《地理信息系统原理、方法和应用》第一版，邬伦等，科学出版社，2001。[3]地理信息系统原理与方法,边馥苓,测绘出版社，1996。四、作业和考核方式三次大作业：1）矢量、栅格编码方法练习。2）练习用GIS技术解决具体空间问题的大致思路与步骤。3）查询资料，谈谈目前GIS在我国的应用现状。考核方式：三次作业各15%+平时出勤10%+期末笔试45%。