1、地理信息系統課程教學大綱課程編號：031301009 課程名稱：地理信息系統 英文名稱： Geographical Information System 課程性質：專業課程 總 學 時：54 學 分：3 適用對象：地理科學專業四年制本科生 先修課程：地圖學；遙感；計算機語言；數據庫管理；一、編寫說明（一） 本課程的性質、地位和作用 地理信息系統是高校地理專業的必修課，它是一門介于地球科學與信息科學之間的交叉學科，GIS已成為現代地學研究的強有力的技術工具，代表著地理學發展的一個重要方向，GIS技術的不斷發展和日趨成熟，在社會上將會得到廣泛應用，它對地理學的振興有重要意義。本課程的任務是讓學生掌

2、握地理信息系統的基本理論，空間數據的處理和分析方法，培養學生地理信息系統技術的初步應用能力。（二） 教學基本要求1.了解地理信息系統的基本概念、構成、功能及其發展趨勢。 2.理解地理空間（圖形）數據的特征及其計算機表示方法，空間數據的處理方法。 3.掌握空間數據庫的基本理論。 4.掌握空間分析的原理與方法。 5.掌握常用地學分析模型的建立以及地理信息系統開發與設計方法。 6.理解并掌握地理信息系統產品的輸出與設計。（三） 課程教學方法和手段 1. 地理信息系統是一門應用性和實踐性都很強的專業課，因此本課程以講授與上機實踐相結方式合授課，盡可能有準備、有針對性的開展符合教學特點的多媒體教學。 2

3、. 正確處理知識傳授和訓練的關系，盡量作到精講多練，以便讓學生能有更多的時間上機練習和操作。 3.有計劃、有目的地開展教學討論活動，同時，讓有興趣的同學參與教師的相關科研項目和活動。（四） 實踐環節1.實驗（上機操作）2.主要內容與要求：包括手扶數字化儀的使用、圖形屏幕數字化與編輯、空間數據庫組織、建立及數據分析、地理信息輸出-輔助制圖等。 3.學時分配：12學時（五） 教學時數分配表教學內容各教學環節學時分配采用何種多媒體教學手段章節主要內容講授實驗討論習題課外其他小計一緒論22多媒體教學二GIS數據結構82111多媒體教學三 空間數據庫66多媒體教學四空間數據的采集和質量控制628多媒體教

4、學五空間數據的處理4217多媒體教學六空間查詢與分析8614多媒體教學七 地理信息系統設計與評價44多媒體教學八GIS發展熱點22多媒體教學合計4012200054（六） 本課程與其它課程的聯系 地理信息系統，是六十年代開始迅速發展起來的地理學研究的新技術，是多種學科交叉的產物。作為傳統科學與現代技術相結合的產物，地理信息系統為各種涉及空間數據分析的學科提供了新的方法，而這些學科的發展都不同程度地提供了一些構成地理信息系統的技術與方法。為了更好地掌握并深刻地理解地理信息系統，有必要認識和理解與地理信息系統相關的學科。地理學是一門研究人類生活空間的學科，地理學研究空間分析的傳統歷史悠久，它為GI

5、S提供了一些空間分析的方法與觀點，成為GIS部分理論的依托。地理學的許多分支學科，如地圖學、大地測量學等都與GIS有著密切的相依關系。另一方面，地理信息系統也以一種新的思想和新的技術手段解決地理學的問題，使地理學研究的數學傳統得到充分發揮。（七） 教材與主要參考書 教 材：地理信息系統，湯國安，科學出版社，2006。 主要參考書：1.地理信息系統概論，黃杏元，高等教育出版社，20012.地理信息系統，張超等，高等教育出版社，1995；3.地理信息系統原理、方法和應用，烏倫等，科學技術出版社，2001；4.地理信息系統，湯國安，科學技術出版社，1998；5.地理信息系統基礎，龔健雅，科學技術出版

6、社，2001；6.地理信息系統建庫技術及其應用，毛鋒等，科學技術出版社，2001；7.數字地球導論，承繼成，科學技術出版社，2000； （八） 說明 1. 本教學大綱適用于本科層次的地理科學專業的教學，教學總時數般安排54學時(每周3學時)，可根據需要作適當調整。2.本教學大綱應隨著教學實踐的深入，及時予以補充和完善。 3.在執行過程中可根據學生情況及學科發展對教學內容進行適當調整。二、教學內容綱要第一章 緒論一、 教學基本要求1. 了解地理信息系統的主要應用領域、地理信息系統與其它學科的聯系及國內外GIS的發展概況。2. 理解GIS的構成和功用。3. 熟練掌握GIS的相關概念、及其與其它IS

7、之間的關系和區別。 二、 教學內容第1節 GIS概念 要點：1. 例子2. 信息與數據3. 地理信息與地學信息4. GIS與其他IS之間的關系和區別第2節 GIS發展 要點：1. 國際GIS的發展狀況2. 國內GIS發展第3節 GIS構成 要點：1. GIS組成2. 軟件配置3. 硬件配置第4節 GIS的功能 要點：1. 數據采集與輸入2. 空間查詢3. 疊加分析4. 緩沖區分析5. 網絡分析6. 地形分析7. 數據顯示與輸出第五節 GIS主要應用領域第六節 GIS相關學科第二章 GIS數據結構一、教學基本要求1. 了解地理實體的概念、描述及空間特征。2. 了解三維數據結構。3. 理解柵格數據

8、結構及矢量數據結構的圖形表示、獲取方式、編碼方法。4. 掌握矢柵一體化數據結構。二、教學內容第一節 空間實體及其描述 要點：1. 地理實體2. 地理實體的描述3. 實體的空間特征第二節 柵格數據結構 要點：1. 圖形表示2. 柵格數據組織3. 柵格結構的建立4. 柵格數據編碼方法第三節 矢量數據結構 要點：1. 圖形表示2. 矢量數據的獲取方式3矢量數據組織4矢量數據編碼方式第四節 矢柵一體化數據結構 要點：1. 圖形表示2. 矢柵一體化概念3三個約定和細分格網法 4一體化數據結構設計第5節 三維數據結構 要點：1. 圖形表示2. 八叉樹數據結構3. 三維邊界表示法第三章 空間數據庫一、教學基

9、本要求1. 了解三維數據結構地圖投影的變形及相關投影公式2. 理解空間數據庫、空間數據庫管理系統的概念。3. 掌握空間數據模型及空間數據庫的設計。4. 能夠進行空間數據庫的建立與維護 二、教學內容第1節 空間數據庫的概念 要點：1空間數據庫2空間數據庫管理系統第二節 空間數據模型 要點：1. 傳統數據模型2. 傳統數據模型存儲空間數據的局限性3 面向對象模型4GIS空間數據庫類型 第三節 空間數據庫的設計 要點：1. 需求分析2. 結構設計3. 數據層設計4. 數據字典第四節 空間數據庫的建立與維護 要點：1. 空間數據庫的建立2. 空間數據庫的維護第四章 空間數據的采集和質量控制一、教學基本

10、要求1. 了解GIS的數據源、空間數據采集的任務及研究GIS數據質量的目的和意義。2. 理解空間數據的地理參照系和控制基礎3. 掌握空間數據的分類和編碼和空間數據的采集4. 能夠熟練地應用GIS軟件進行數據采集，并進行分類和編碼。 二、教學內容第1節 概述 要點：1. GIS的數據源2空間數據采集的任務3研究GIS數據質量的目的和意義2.第2節 空間數據的地理參照系和控制基礎 要點：1地理空間的數據建構2地理參照系3. GIS的地理基礎控制基礎4. 地圖投影第3節 空間數據的分類和編碼 要點：1. 空間數據的組織2. 地理數據的分層3. 空間數據的分類和編碼第4節 空間數據的采集 要點：1.

11、幾何圖形數據的采集2. 屬性數據的采集3. 幾何數據和屬性數據的連接4. 空間數據的編輯和檢核第5節 GIS的數據質量 要點：1. GIS的數據質量的內容2. GIS的數據質量的評價方法3. 數字化的誤差評價和質量控制 4. 數據處理中數據質量的評價第6節 空間數據標準數據共享 要點：1. 概述 2. 空間數據分類標準3. 空間數據交換標準4. 我國空間數據交換格式5. GIS空間元數據6. 空間數據的互操作7. OpenGIS規范第五章 空間數據的處理一、教學基本要求1. 了解坐標變換及圖形編輯的原理和方法。2. 理解拓撲關系的自動建立。3. 掌握數據壓縮與光滑的原理。4. 熟練掌握圖圖形簡

12、化的概念與方法。 5. 能夠熟練地應用GIS軟件進行空間數據內插與空間數據格式轉換。 二、教學內容第1節 坐標變換 要點：1圖幅數據的坐標變換2幾何糾正3地圖投影變換第二節 圖形編輯 要點：1編輯操作2關鍵算法第三節 拓撲關系的自動建立 要點：1. 點線拓撲關系的自動建立2. 多邊形拓撲關系的自動建立3圖形接邊形成無縫數據庫第四節 空間插值 要點：1. 邊界內插2. 趨勢面分析3局部內插4移動平均法第五節 數據壓縮與光滑 要點：1. 數據壓縮2. 曲線光滑第六節 空間數據格式轉換 要點：1. 矢量向柵格轉換2. 柵格向矢量轉換第六章 空間查詢與分析一、教學基本要求1. 了解空間查詢的方式及種類

13、。2. 理解統計圖表分析及統計數據的分類分級。3. 熟練掌握DEM分析及疊置分析的原理與方法。4. 能夠熟練地應用GIS軟件進行空間查詢、統計圖表分析、DEM分析及疊置分析。 二、教學內容第1節 空間查詢 要點：1. 空間查詢的方式2. 空間查詢的種類第2節 統計分析 要點：1統計圖表分析2屬性數據的集中特征數找出數據分布的集中位置3. 屬性數據的離散特征數4. 統計數據的分類分級第3節 DEM分析 要點：1. DEM概述2. DEM建立3. DEM應用第4節 疊置分析 要點：1. 基于矢量數據的疊置分析1.2. 基于柵格數據的疊置分析第七章 地理信息系統設計與評價一、教學基本要求1. 了解可視化的概念及空間信息可視化的形式和過程。2. 理解動態地圖的概念、特點、表示方法和作用。3. 掌握電子地圖的概念及其與GIS的區別。 二、教學內容第1節 GIS設計概述 要點：1. 系統設計的目的2. 系統設計的模式3. 系統設計的流程第二節 地理信息系統設計 要點： 1. 系統分析 2. 系統設計 3. 系統實施 4. 系統運行和維護第三節 地理信息的標準化 要點： 1. 地理信息標準化的內容 2. 地理信息標準化的制定第4節 地理信息系統的評價 要點：1. 系統評價的概念2. 系統評價的內容第八章 GIS發展熱點一、教學基本要求1. 了解3S集成的