《GIS应用》教学大纲

《GIS应用》教学大纲课程名称：GIS应用班级：09资环课时：64理论课时：16实验课时：48授课人：周炳喜《GIS应用》教学大纲一、课程基本信息课程编号：0293066课程类型：专业选修课总学时：64理论学时：16实验学时：48学分：2适用专业：资源环境与城乡规划开课学期：第5学期课程修读条件：先修地理信息系统二、课程教学目的本课程是资源环境与城乡规划专业开设的专业选修课。本课程的教学目的是教会学生使用通用GIS软件——ArcGISDesktop，以及应用ArcGIS来解决本专业的问题。通过本课程的教学，使学生了解ArcInfo的基本操作，学习使用专业软件，进行空间分析，并能灵活应用于实践，为学生专业实际应用能力提高打下良好的基础。三、课程教学目标本课程安排学生在学完地理信息系统课程之后开课，内容上注意与之衔接，并避免重复。该课程实践性强，应用性广，是培养学生动手能力和实际操作技能的重要课程。学生学完本课程后应达到以下要求：1、掌握GIS的基础理论在专业软件中的体现，理解操作的理论背景。2、掌握相关软件的使用并达到一定的熟练程度。3、具备空间数据获取、处理、存储等能力，并能应用空间分析方法来解决地理与规划问题。4、能独立自主的应用GIS完成一项专业任务或解决专业问题。5、掌握GIS的在资源环境与城乡规划的应用前景。四、理论教学环节和基本要求第一章地理信息系统的产生与发展（2学时）一、教学基本要求掌握：地理信息系统GIS的组成、功能、地理信息系统与CAD的区别、地理信息系统处理的数据、GIS数据构成理解：地理信息系统的概念、空间事物与现实世界的对应表达关系。了解：地理信息系统产生的背景、发展历程、发展动力。二、主要教学内容1.传统地图在分析、表达空间信息上的局限性2.地理信息系统的发展过程3、地理信息系统的发展动力4、什么是地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)第二章数据结构与数据管理（4学时）一、教学基本要求掌握：空间信息的组成、属性数据储存与管理、关系性数据库表达和查询、栅格数据模型及特点、矢量数据模型及特点，不规则三角网原理理解：关系型数据的结构、查询方式；栅格空间数据模型与矢量空间数据模型的比较和各自特点、适用范围；矢量型数据结构的比较（简单环状、拓扑）；数据存储的五个层次了解：文件系统与数据库系统、拓扑关系的原理、空间与属性数据的管理方式。二、主要教学内容1.属性数据储存与管理2、空间数据模型（一）栅格型空间数据模型（二）矢量型空间数据模型（点、线、面是简单矢量，网络是复杂矢量）（三）拓扑数据结构（四）不规则三角网第三章数据来源、输入与维护（2学时）一、教学基本要求掌握：属性数据的来源、空间数据的来源、属性数据的输入方法、空间数据的输入方法、遥感及其在城市规划中的应用、空间数据的转换与维护理解：不同的空间数据输入法的特点；不同的纸质地图数字化方法比较；遥感数据的特点和局限性；影响数据质量的因素；不同的空间数据转换与维护方法原理和适用范围了解：遥感的原理、测量基准和坐标系二、主要教学内容1、数据来源2、数据输入方法3、遥感（RemoteSensing）4、原始地图的测量5、测量基准和坐标系6、数据的社会化服务7、数据质量8、空间数据的转换与维护第四章空间查询、分析、表达（2学时）一、教学基本要求掌握：查询与量算、叠合分析原理与应用、网络分析原理与应用、邻近分析原理与应用、格网分析及应用、空间插值、专题地图的显示、输出理解：空间查询功能和方式；栅格叠合、矢量叠合分析的不同特点、网络分析的最短路径、基于网络的服务区、缓冲区分析、泰森多边形原理与应用、各种空间分析方法在城市规划中的应用二、主要教学内容1、查询与量算（QueryandMeasure）2、叠合（overlay）3、网络（Network）4、邻近（Neighborhood，Proximity）5、格网（GridAnalysis）6、空间插值（SpatialInterpolation）7、专题地图的显示、输出（ThematicMapping）第五章应用、实施、展望（2学时）一、教学基本要求掌握：应用GIS系统的实施、局限性和制约、GIS在城市规划中的应用途径和模式理解：GIS技术应用的障碍；影响实用GIS系统的非技术因素；理解数据、体制、人才对GIS的影响，理解数据开放、共享的重要性。了解：GIS技术最新发展、展望二、主要教学内容（一）、GIS技术已经取得的进展（二）、GIS技术的局限性（三）、GIS在城市规划中的应用模式（四）、推广的障碍五、实践教学环节和基本要求第一篇一般查询与显示（4学时）一、教学基本要求掌握：ArcView的基本操作、进入、退出、空间要素的图文互查、要素的分类显示、专题地图的显示理解：空间要素和记录之间的对应关系，ArcView使用的数据和项目文件之间的关系。二、主要教学内容第一章ArcViewGIS简介第二章要素及其属性查询第三章专题地图显示第二篇复杂查询、数据输入、地图输出（6学时）一、教学基本要求掌握：ArcView中的属性表的编辑、连接、维护；要素合并、空间关系查询、连接；专题地图布局、输出；空间要素输入、编辑；空间数据的转换理解：属性数据的结构和编辑、维护；空间要素空间关系查询（与属性查询对比）；专题地图制图（layout）中各个元素之间的关系。空间数据的输入、编辑、转换，理解空间要素与属性记录之间的对应关系。二、主要教学内容第四章属性表的编辑、连接、维护第五章要素合并、空间关系查询、连接第六章专题地图布局、输出第七章空间要素输入、编辑第三篇矢量型空间分析（4学时）一、教学基本要求掌握：ArcView的Geoproesssing扩展模块、Network扩展模块的使用；ArcView中的矢量数据的主要分析方法和操作。包括：邻近区分析、服务区分析、多边形叠合分析、网络的最佳路径分析、最近设施分析；网络的车速、单向行驶设置、网络的道路互通、交叉口延误设置。通过一个“洪水淹没区损失分析”综合练习，学习矢量数据的主要空间分析方法。理解：邻近区分析的原理、应用；基于网络的服务区与缓冲分析服务区的比较、多边形叠合分析原理、网络分析的原理二、主要教学内容第八章邻近区、服务区第九章多边形叠合第十章最佳路径、最近设施第十一章考虑车速、单向行驶第十二章道路互通、交叉口延误第四篇栅格型空间分析（4学时）一、教学基本要求掌握：ArcView的SpatialAnalyst扩展模块的使用。ArcView中的栅格型数据主要空间分析方法和操作。包括：栅格数据生成、栅格数据的专题图生成、栅格数据的再分类计算、栅格数据的叠合计算、成本距离分析。通过一个“中学选址”的综合练习，学习栅格数据的主要空间分析方法。理解：栅格数据空间分析的特点、空间插值、再分类、叠合的计算原理、成本距离与直线距离比较。二、主要教学内容第十三章栅格数据及其专题图生成第十四章再分类与叠合计算第十五章考虑成本的空间距离第五篇不规则三角网（4学时）一、教学基本要求掌握：ArcView的3DAnalyst扩展模块的使用。ArcView中的不规则三角网建立、及分析方法和操作。包括：地表模型生成、景观显示、土方计算、纵坡生成、视线、视域。通过一系列结合城市规划应用的小练习，学习每一项功能的使用。理解：不规则三角网的特点及应用二、主要教学内容第十六章地表模型生成、景观显示第十七章土方、纵坡第十八章视线、视域第六篇综合分析（6学时）一、教学基本要求通过三个综合练习全面复习ArcView的基本功能、各个扩展模块功能；全面练习使用ArcView为工具解决城市规划中的实际问题。要求全面掌握涉及到的各种分析方法。具体包括：泰森多边形分析、基于网络的设施服务水平、复杂地形中的选址；内容涉及矢量数据模型、栅格数据模型、不规则三角网三种数据模型，以及所有前面学习到各种分析方法及操作。二、主要教学内容第十九章泰森多边形的应用第二十章基于网络的设施服务水平六、有关教学环节的说明本课程教学包括课堂教学和上机实验。课堂教学以教师讲授为主，为巩固课堂教学成果，在各章节授课结束后，为学生配备课后作业和思考题供练习；上机实验在教师指导下，由学生独立完成。课程考核内容包括平时表现考核、平时作业考核和期末实验考核，其中平时作业考核，占课程总成绩的60%；期末实验考核，占课程总成绩的20%；平时表现占课程总成绩的20%。七、平时作业GIS应用作业一：数据：空间数据：shapefile文件:Cuyahoga.shp(Cuyahoga县普查小区数据)Cleveland.shp(Cleveland市边界数据，Cleveland市是Cuyahoga县的其中一个市，Cleveland市是没有普查小区的）数据库：Ohio.dbf(Ohio州人口数据，Ohio州包括Cuyahoga县)作业要求：1、绘制Cuyahoga县的2000年人口密度图。2、要求先提取出Cleveland市的普查小区，再从普查小区里任意选取一个普查小区，来提取出这个普查小区的邻接普查小区多边形。GIS应用作业二：数据：CAD数据：gnnu.dwg是赣南师院黄金校区的平面图。作业要求：1、将CAD数据转换到GIS数据库（geodatabase）中，需将CAD图中的地物进行分类。一般分为建筑物、道路、湖泊、运动场、绿化带、路灯等，每种分类都要知道是抽象为点，还是为线、还是为面（多边形），并与CAD图对应起来。2、由于CAD数据很复杂，所以转换到GIS数据库时应尽量简化，比如CAD有的建筑物很复杂，但是转换到数据库时就是一个多边形。道路也尽量只要转换主要道路，建筑物之间的道路可以不转换。3、对于一些主要建筑物、主要道路、运动场，需要现场调查，获取更多的属性数据，制作成属性表dbf文件，再跟空间数据连接。这里的更多属性数据指的是一些常见的属性，比如主要建筑物又分类(class)为宿舍楼、教学楼、食堂等，每类又有名称、楼高、楼层数等等等，需要大家思考，集思广益。4、参照实习书上的第23章，但是CAD数据要比书上的复杂，需要花些时间认真做，可以相互合作完成，但须注明合作人。GIS应用作业三：数据：CAD数据：gnnu.dwg是赣南师院黄金校区的平面图。任务：1、从cad数据中提取出高程点到GIS数据库中，注意保留高程值，并适当修改高程点数据。2、利用任务1获取的高程数据生成TIN地表模型3、将作业2获取到的道路，湖泊、建筑物等要素叠加到地表模型上，在ArcScene中显示出来，选择一条道路，生成三维动画视频（设置5—10秒时间和合适的观察高度）。GIS应用作业四：数据：CAD数据：gnnu.dwg是赣南师院黄金校区的平面图。任务：1、完善作业2的道路数据和建筑物数据。2、生成道路网络数据集，将建筑物多边形转换为点状要素，保留属性，叠加到道路网络数据集中。3、试做最短路径分析GIS应用作业五：详见《地理信息系统概论》第6章复习思考题第4题。GIS应用作业六：制图是GIS的一个重要组成部分，要求做几个制图效果1.标注分子分母格式2.制作国界晕线3.制作三维阴影效果八、学时分配第三篇矢量型空间分析14第四篇栅格型空间分析14第五篇不规则三角网14章次各教学环节学时分配小计讲授实验上机作业讨论课外备注理论课第一章地理信息系统的产生与发展2第二章数据结构与数据管理4第三章数据来源、输入与维护2第四章空间查询、分析、表达2第五章应用、实施、展望2实验课第一篇一般查询与显示4第二篇复杂查询、数据输入、地图输出16第六篇综合分析6合计162820九、教材及主要参考书籍（一）教材宋小冬、叶嘉安，《地理信息系统及其在城市规划与管理中应用》，科学出版社，2006年宋小冬，《地理信息系统实习教程》，科学出版社，2007年（二）主要参考书陈述彭，鲁学军，周成虎.《地理信息系统导论》.第一版.北京：科学出版社，2000年边馥苓.《地理信息系统原理和方法》.第一版.北京：测绘出版社，1996年黄杏元，马劲松，汤勤编.《地理信息系统概论》.第三版.北京：高等教育出版社，20