《地理信息系统》教学大纲

 

一、基本信息

课程名称		地理信息系统				课程编号	ARGE4111
英文名称		Introduction to Geographical Information  Systems				课程类型	本专业推荐选修课
总学时	36	其中：理论学时		36	实验学时	0	实践学时	0
学分	2	预修课程	《信息技术基础》			适用对象	农业资源与环境、生态学、环境科学专业
课程简介 （200字左右）		地理信息系统（GIS）既是一门学科，也是一项技术。GIS应用广泛，是农业资源与环境、生态、环境科学相关专业人才的必备技能。该课程从GIS基本理论入手，结合农业资源环境空间分析的案例进行实践分析。课程内容主要包括：GIS基本概念、原理；地理空间数据与属性数据的概念、获取及管理；如何进行与地学、资源与环境科学等学科专业有关的空间分析等内容。通过本课程的学习能使学生学习与掌握GIS的基本理论和应用技术，为以后在GIS的研究、软件开发、GIS在农业资源与环境、生态及环境科学中的应用等方面开展工作打下良好基础。

二、教学目标及任务

地理信息系统是面向农业资源与环境、环境科学、生物科学、生物技术等专业本科生的科类方向选修课。通过本课程的学习，使学生系统学习与掌握地理信息系统的概念、组成、类型、功能和数据采集、存储、处理、更新、查询检索、综合分析和应用、成果输出等基本知识、基本理论和基本方法，培养学生具备利用地理信息系统技术对资源、环境、生态等信息进行综合处理与分析的基本技能。

三、学时分配

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
第一章	绪论	2
第二章	地理信息系统的数据及其表示	6
第三章	地理信息系统的数据输入	4
第四章	数据转换	4
第五章	空间查询与空间分析	8
第六章	地理信息系统的应用模型	4
第七章	GIS输出	4
第八章	GIS 发展热点	4
合计		36

 

四、教学内容及教学要求

第1章 绪论

第一节  GIS基本概念

1. 信息与数据

2.地理信息与地学信息

3.信息系统与地理信息系统

习题要点：掌握GIS的定义及其涉及到的基本概念。

第二节  GIS相关学科

1. GIS与地理学

2. GIS与地图学

3. GIS与计算机科学

4. GIS与遥感

5. GIS学科“树”

习题要点：理解GIS与相关学科的关系。

第三节  GIS功能与应用领域

1. GIS基本功能

2. GIS主要应用领域

3. 无处不在的GIS

习题要点：掌握GIS的基本功能，了解其应用功能及在本专业的应用情况。

第四节  GIS构成

1. 硬件

2. GIS软件配置

3. 数据

4. GIS人员

习题要点：掌握GIS的基本构成及其相互间的关系。

第五节  GIS发展历史与趋势

1. 国际GIS的发展状况

2. 我国GIS发展

3. GIS发展趋势

习题要点：了解GIS发展趋势

本章重点、难点：

重点：信息、数据、地理数据、地理信息、信息系统的概念，地理信息系统的主要功能，地理信息系统研究的主要内容。

难点：地理信息系统的概念，地理信息系统功能的理解。

本章教学要求：掌握地理信息系统的基本概念、GIS的组成与GIS的功能，理解GIS与相关学科的关系，了解GIS的发展与趋势。

第2章  地理信息系统的数据及其表示

第一节  地理空间及其表达

1. 地理空间的概念

2. 地理信息系统中的地理空间

3. 地理空间实体

习题要点：理解地理空间的定义、在计算机中地理空间实体的表达。

第二节  数据结构

1. 数据结构

2. 矢量数据结构

3. 栅格数据结构

4. 矢量、栅格数据结构比较与选择

5. 属性数据存储

习题要点：掌握矢量数据结构的定义及其类型、栅格数据结构的定义及其类型，掌握矢量与栅格数据结构的比较。

第三节  地理数据的编码方法

1. 编码的概念和意义

2. 栅格结构编码方法

3. 矢量结构编码方法

4. 属性数据编码方法

习题要点：理解栅格数据结构的编码方法（栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树结构）、矢量数据结构编码方法（简单数据结构、拓扑数据结构）。

本章重点、难点：

重点：地理空间及其表达，空间数据结构，栅格数据结构及编码方法，矢量数据结构及编码方法。

难点：栅格数据结构及编码方法，矢量数据结构及编码方法。

本章教学要求：理解地理空间及其表达，掌握地理空间数据及其特征、空间数据结构的类型。理解空间数据结构编码的方法。

第3章 地理信息系统的数据输入

第一节  数据预处理和分类编码

1. 数据预处理

2. 数据的分类编码

习题要点：GIS数据预处理方法，数据分类编码意义和方法。

第二节  空间数据和属性数据输入及其相互连接

1. 地图的手扶数字化仪输入

2. 扫描仪输入

3. 其他空间数据的输入

4. 属性数据的输入及与空间数据连接

习题要点：空间数据输入方法，属性数据与空间数据连接方法。

第三节  数据质量的检查、修改与控制

1. 数据质量的问题分析

2. 检查与修改

3. 数据质量控制技术

习题要点：数据质量问题分析，数据检查、修改与质量控制。

本章重点、难点：数据分类编码意义与方法、空间数据扫描输入方法、数据质量检查、修改及质量控制。

本章教学要求：掌握数据分类编码意义与方法、空间数据扫描输入方法、数据质量检查、修改及质量控制。

第4章  数据转换

第一节 空间数据坐标变换

1. 几何纠正

2. 投影变换

习题要点：理解空间数据的几何纠正、投影转换的定义及其意义。

第二节 空间数据模型转换

1. 矢量数据向栅格数据的转换

2. 栅格到矢量的转化

习题要点：栅格结构与矢量结构相互转换方法

本章重点、难点：栅格结构与矢量结构的相互转换算法

本章教学要求：理解几何纠正（仿射变换）、投影转换（正解变换、反解变换、数值变换），理解空间数据模型的转换。

第5章 空间查询与空间分析

第一节 空间查询

1. 空间查询的方式

2. 空间数据查询种类

习题要点：掌握空间数据查询方法。

第二节 统计分析

1. 统计图表分析

2. 属性数据的集中特征数

3. 属性数据的离散特征数

习题要点：理解GIS的统计分析。

第三节  DEM分析

1. DEM 概述

2. DEM建立

3. DEM应用

习题要点：掌握数字地面模型定义、表示方法，DEM建立方法，了解DEM应用。

第四节 叠置分析

1. 叠置分析的概念和意义

2. 基于矢量数据的叠置分析

3. 基于栅格数据的叠置分析

习题要点：掌握空间叠置分析的定义、分类。

第五节 缓冲区分析

1. 缓冲区分析及其作用

2. 基于矢量数据的缓冲区的建立

3. 基于栅格的缓冲区建立

习题要点：掌握缓冲区分析的定义、分析过程。

第六节 网络分析

1. 网络分析的概念

2. 网络的组成

3. 网络分析

习题要点：掌握空间网络分析的定义，了解空间网络的类型和构成，分析方法。

本章重点、难点：

重点：空间查询方法、DEM建立方法、叠置分析方法、缓冲区分析方法。

难点：DEM建立、叠置分析与缓冲区分析方法、网络分析等。

本章教学要求：掌握空间查询、统计方法、数字地面模型、空间叠置分析、缓冲区分析、网络分析的定义，分析方法，了解各种空间分析的应用。

第6章 地理信息系统的应用模型

第一节  GIS应用模型概述

1. GIS应用模型的分类

2. GIS应用模型的构建

习题要点：GIS应用模型分类与模型构建方法。

第二节  适宜性分析模型

1. 模型介绍

2. 应用实例

习题要点：适宜性分析模型概念、构建与应用。

第三节  发展预测模型

1. 模型介绍

2. 应用实例

习题要点：发展预测模型概念、构建与应用。

第四节  位址选择模型

1. 模型介绍

2. 建模步骤

习题要点：位址选择模型概念、构建与应用。

第五节  交通规划模型（略）

第六节  地学模拟模型

1. 模型介绍

2. 土壤侵蚀模型介绍

习题要点：地学模拟模型概念，土壤侵蚀模型构建。

第七节  专家系统概述

1. 专家系统概念

2. 专家系统构成

3. 专家系统工作一般原理

习题要点：专家系统概念、构成、工作原理。

本章重点、难点：GIS应用模型概念、适宜性分析模型、发展预测模型、地学模拟模型。

本章教学要求：掌握GIS 应用模型概念，掌握适宜性分析模型、发展预测模型、位址选择模型、地学模拟模型的概念及构建方法，了解专家系统概念、构成、工作原理。

第7章  GIS输出

第一节 GIS输出概述

1. GIS产品的输出形式

2. GIS输出设备

习题要点：掌握常用的空间信息输出形式与设备。

第二节GIS与地图制图

1. 地图的定义及其基本特征

2. 地图的构成要素

3. 地图的分类

4. 地图的简要制作过程

习题要点：掌握地理信息系统输出产品类型：地图、图像、统计图表、数字地图。

本章重点、难点：掌握常用的空间信息输出形式与设备。

本章教学要求：掌握空间信息输出形式与设备，掌握地理信息系统输出产品类型，了解计算机地图制图与GIS。

第8章  GIS 发展热点

第一节 3S 集成

1. 3S集成概念

2. 3S 相互作用

习题要点：掌握3S集成的概念，理解3S相互作用。

第二节 GIS 与 RS 结合

1. GIS与遥感结合的必要性

2. GIS与遥感结合的途径

3. 案例分析

习题要点：RS和GIS结合的意义和途径。

第三节 GIS 与 GPS 结合

1. GIS与GPS集成的系统结构模型

2. GIS与GPS结合的形式

3. 案例分析

习题要点：GIS和GPS集成的形式。

第四节 Web GIS

1.分布式GIS

2. Web技术

3. WebGIS与一般GIS相比特点

4. WebGIS实现技术

习题要点：了解WEBGIS的定义、WEBGIS实现技术、应用前景。

本章重点、难点：3S集成的概念、意义、途径，Web GIS定义与实现技术。

本章教学要求：掌握3S集成的概念、意义、途径，了解Web GIS及其实现技术。

 

五、考核方式及要求

采用期末考试与平时成绩相结合的方式考察学生本课程教学内容理解掌握的程度，其中期末考试占总成绩70％，作业、出勤总和占总成绩30％。

 

六、推荐教材及教学参考书

教材：

《农业资源信息系统》（第二版），王人潮 主编，中国农业出版社，2009年，标准书号：ISBN 9787109138469。

《地理信息系统》（第三版），黄杏元、马劲松、汤勤 等编著，高等教育出版社，2008年，标准书号：ISBN 9787040228779。

参考书：

《地理信息系统》（第2版），汤国安等 编著，科学出版社，2010年，标准书号：ISBN 9787030278180。

《地理信息系统导论》，陈述彭，鲁学军，周成虎 编著，科学出版社，2000年，标准书号：ISBN 7-03-006991-9。

《地理信息系统理论与实务》，刘明德，林杰滨 编著，清华大学出版社，2006年，标准书号：ISBN 7-302-14284-X。

《地理信息系统基本原理》（第二版），（美）Michael N. DeMers著，武法东，付宗堂，王小牛 等译，电子工业出版社，2001年，标准书号：ISBN 7-5053-7034-0。

 

七、说明

地理信息系统是一门理论性和实践都很强的学科，要求学生在掌握基本理论与方法的同时，加强实验和实践，理论课需要配套相应的实验课。

 

大纲修订人：李兆富

大纲审定人：李荣

修订日期：2015年04月28日