《數(shù)字高程模型及其應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

1、數(shù)字高程模型及其應(yīng)用課程教學(xué)大綱課程英文名稱：Digital Elevation Model課程編號：133991760課程類別：專業(yè)課課程性質(zhì)：必修課學(xué) 分：2 學(xué) 時：32（其中：講課學(xué)時：24 實(shí)驗(yàn)學(xué)時：8 上機(jī)學(xué)時：0 ）適用專業(yè)：地理信息科學(xué)開課部門： 環(huán)資學(xué)院一、課程教學(xué)目的和課程性質(zhì)本課程是地理信息科學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向選修課。本課程目的是使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)空間信息技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)字高程模型這門專業(yè)課。經(jīng)過學(xué)習(xí)，主要熟悉數(shù)字高程模型的基本概念、數(shù)據(jù)獲取、建模方法、精度分析模型等知識點(diǎn)；掌握利用數(shù)字高程模型解決空間信息領(lǐng)域遇到的實(shí)際問題。二、本課程與相關(guān)課程的關(guān)系本課程的先修課程為地理信息系

2、統(tǒng)基礎(chǔ)、電子地圖設(shè)計、地圖學(xué)；后繼課程有專用地理信息系統(tǒng)開發(fā)。三、課程的主要內(nèi)容及基本要求（一）理論學(xué)時部分第一章 數(shù)字高程模型概述（2學(xué)時）知 識 點(diǎn)DEM的研究內(nèi)容、數(shù)字地形的表達(dá)、數(shù)字高程模型的含義、DEM與DTM的理解、DEM的分析與應(yīng)用、DEM與其它學(xué)科的關(guān)系。重 點(diǎn)數(shù)字地形表達(dá)、數(shù)字高程模型的分類。難 點(diǎn)數(shù)字地形表達(dá)、數(shù)字高程模型的應(yīng)用?；疽?、識 記：DEM的研究內(nèi)容、DEM與DTM、數(shù)字高程模型的分類；2、領(lǐng) 會：數(shù)字地形表達(dá)、DEM與其它學(xué)科的關(guān)系；3、簡單應(yīng)用：數(shù)字高程模型的分類、數(shù)字高程模型的簡單應(yīng)用；4、綜合運(yùn)用：DEM與DTM綜合應(yīng)用。第二章 DEM的采樣理論（2

3、學(xué)時）知 識 點(diǎn)地面幾何特征描述、地面復(fù)雜度描述、根據(jù)坡度的地面分類、DEM數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)理論、DEM數(shù)據(jù)采集的方法和策略、DEM數(shù)據(jù)源的三大屬性、基于不同觀點(diǎn)數(shù)據(jù)采樣的布點(diǎn)、數(shù)據(jù)采樣原則與方式。重 點(diǎn)地面幾何特征描述、DEM數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)理論、基于不同觀點(diǎn)的采樣方法。難 點(diǎn)地面復(fù)雜度描述、DEM數(shù)據(jù)采集的方法和策略?；疽?、識 記：地面幾何特征、地面復(fù)雜度基本概念，根據(jù)坡度的地面分類、DEM數(shù)據(jù)源的三大屬性；2、領(lǐng) 會：DEM數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)理論、數(shù)據(jù)采樣原則與方式；3、簡單應(yīng)用：基于不同觀點(diǎn)數(shù)據(jù)采樣的布點(diǎn)；4、綜合運(yùn)用：DEM數(shù)據(jù)采集的方法和策略。第三章 DEM的數(shù)據(jù)獲取方法（2學(xué)時）知 識

4、點(diǎn)數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源、攝影測量采集方法、地形圖掃描采集方法、野外測量數(shù)據(jù)采集方法、DEM數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)展、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制、原始數(shù)據(jù)粗差檢測與剔除、原始數(shù)據(jù)的濾波處理。重 點(diǎn)攝影測量采集方法、地形圖掃描采集方法、野外測量數(shù)據(jù)采集方法。難 點(diǎn)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制?；疽?、識 記：數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源；2、領(lǐng) 會：DEM數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)展；3、簡單應(yīng)用：攝影測量采集方法、地形圖掃描采集方法、野外測量數(shù)據(jù)采集方法；4、綜合運(yùn)用：原始數(shù)據(jù)粗差檢測與剔除、原始數(shù)據(jù)的濾波處理。第四章 DEM數(shù)據(jù)組織與管理（4學(xué)時）知 識 點(diǎn)DEM的建模過程、DEM數(shù)據(jù)構(gòu)建原則、鑲嵌數(shù)據(jù)模型

5、的概念、規(guī)則鑲嵌與不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型、DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的含義、規(guī)則格網(wǎng)與不規(guī)則三角網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、格網(wǎng)DEM與TIN的對比、DEM數(shù)據(jù)庫內(nèi)容、DEM數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組織、DEM元數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能、 HYPERLINK file:/E:教學(xué)課程備課數(shù)字高程模型講課第四章%20DEM數(shù)據(jù)組織與管理數(shù)據(jù)庫訪問VB操作Access.ppt t _parent 數(shù)據(jù)庫訪問。重 點(diǎn)規(guī)則鑲嵌與不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型、則格網(wǎng)DEM與不規(guī)則三角網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)難 點(diǎn)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不規(guī)則三角網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、DEM的建模?；疽?、識 記：EM數(shù)據(jù)構(gòu)建原則、鑲嵌數(shù)據(jù)模型的概

6、念、DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的含義、DEM數(shù)據(jù)庫內(nèi)容；2、領(lǐng) 會：DEM的建模過程、格網(wǎng)DEM與TIN的對比；3、簡單應(yīng)用：規(guī)則格網(wǎng)與不規(guī)則三角網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)建模；4、綜合運(yùn)用：基于格網(wǎng)DEM與TIN的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。第五章 不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)建立（6學(xué)時）知 識 點(diǎn)內(nèi)插與表面建模、數(shù)字高程模型網(wǎng)絡(luò)、DEM地形表面重建的地理內(nèi)涵和數(shù)學(xué)機(jī)理、DEM質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)、DEM建立的內(nèi)容和過程、DEM建立的各種方法、TIN的概念、TIN的三角剖分準(zhǔn)則、三角剖分算法分類與特點(diǎn)、無約束散點(diǎn)域的三角剖分算法與實(shí)現(xiàn)、約束散點(diǎn)數(shù)據(jù)域的三角剖分算法與實(shí)現(xiàn)、基于等高線數(shù)據(jù)的TIN的建立、基于柵格數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)建立、TIN建

7、立過程中的個別問題：周圍點(diǎn)的提取、點(diǎn)在三角形中的查找、空外接圓判斷準(zhǔn)則、線段求交問題。重 點(diǎn)DEM地形表面重建的地理內(nèi)涵和數(shù)學(xué)機(jī)理、DEM建立的各種方法。難 點(diǎn)三角剖分算法分類與特點(diǎn)、無約束散點(diǎn)域的三角剖分算法與實(shí)現(xiàn)、約束散點(diǎn)數(shù)據(jù)域的三角剖分算法與實(shí)現(xiàn)?；疽?、識 記：TIN的概念、DEM質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)、DEM建立的內(nèi)容、三角剖分算法分類與特點(diǎn)；2、領(lǐng) 會：內(nèi)插與表面建模、數(shù)字高程模型網(wǎng)絡(luò)、DEM地形表面重建的地理內(nèi)涵和數(shù)學(xué)機(jī)理；3、簡單應(yīng)用：TIN的三角剖分準(zhǔn)則、DEM建立；4、綜合運(yùn)用：基于等高線數(shù)據(jù)的TIN的建立、基于柵格數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)建立及其TIN建立過程中的質(zhì)量控制。第六章 規(guī)則DE

8、M建立（4學(xué)時）知 識 點(diǎn)格網(wǎng)概述、格網(wǎng)的生成算法、DEM的內(nèi)插數(shù)學(xué)模型、規(guī)則格網(wǎng)DEM建立、規(guī)則格網(wǎng)DEM建立個別問題、DEM的編輯處理、DEM結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換。重 點(diǎn)格網(wǎng)的生成算法、DEM的內(nèi)插數(shù)學(xué)模型、規(guī)則格網(wǎng)DEM建立。難 點(diǎn)格網(wǎng)的生成算法、DEM的內(nèi)插數(shù)學(xué)模型。基本要求1、識 記：格網(wǎng)的含義；2、領(lǐng) 會：空格網(wǎng)的生成算法、DEM的內(nèi)插數(shù)學(xué)模型；3、簡單應(yīng)用：規(guī)則格網(wǎng)DEM建立；4、綜合運(yùn)用：規(guī)則格網(wǎng)DEM建立與DEM結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換。第七章 DEM分析與應(yīng)用（4學(xué)時）知 識 點(diǎn)基本地形分析、因子計算、地形特征參數(shù)提取、水文分析、DEM可視性分析、虛擬景觀、DEM的水文應(yīng)用、城市GIS、其

9、他應(yīng)用。重 點(diǎn)基本地形分析，特征參數(shù)提取、DEM的可視化、虛擬景觀。難 點(diǎn)城市GIS與虛擬景觀?；疽?、識 記：基本地形因子及分析方法、地形特征參數(shù)含義；2、領(lǐng) 會：基本地形分析；3、簡單應(yīng)用：DEM水文分析、DEM可視性分析；4、綜合運(yùn)用：虛擬景觀、DEM的水文應(yīng)用、城市GIS。學(xué)時分配知識單元理論學(xué)時第一章 數(shù)字高程模型概述2第二章 DEM的采樣理論2第三章 DEM的數(shù)據(jù)獲取方法2第四章 DEM數(shù)據(jù)組織與管理4第五章 不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)建立6第六章 規(guī)則DEM建立4第七章 DEM分析與應(yīng)用4合計24（二）實(shí)驗(yàn)學(xué)時部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)作用及目的本著以培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐能力相結(jié)合為目標(biāo)，課

10、程實(shí)驗(yàn)主要開設(shè)了設(shè)計性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，屬于一門地理信息科學(xué)專業(yè)選修的實(shí)踐性課程。通過實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對數(shù)字高程模型的基本概念、數(shù)據(jù)獲取、建模方法、精度分析模型等知識點(diǎn)，掌握利用數(shù)字高程模型，解決空間信息領(lǐng)域遇到的實(shí)際問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生能力標(biāo)準(zhǔn) 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力，使學(xué)生應(yīng)對數(shù)字高程模型生產(chǎn)流程有一個較全面的認(rèn)識，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握數(shù)字高程模型的基本原理及其應(yīng)用、發(fā)展，充分理解數(shù)字高程模型在實(shí)際工作中分析問題、解決問題的方法。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容、學(xué)時分配及實(shí)驗(yàn)類型1、必開實(shí)驗(yàn)序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時實(shí)驗(yàn)類型(演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計研究)組數(shù)每組學(xué)生

11、人數(shù)1不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)建立熟悉ArcGIS平臺、建立TIN模型2設(shè)計30-501-22規(guī)則DEM建立基于高程控制點(diǎn)或等高線建立DEM2設(shè)計30-501-23DEM地形、水文分析DEM地形特征數(shù)據(jù)提取、水文分析2驗(yàn)證30-501-24城市虛擬景觀DEM三維景觀顯示、空間分析2設(shè)計30-501-22、選開實(shí)驗(yàn)序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時實(shí)驗(yàn)類型(演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計研究)組數(shù)每組學(xué)生人數(shù)1DEM三維建模與專題應(yīng)用DEM綜合分析與多功能三維分析集成6綜合10-203-4四、教學(xué)方法與手段1、堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，將生產(chǎn)中遇到的具體問題引入到課堂中，不斷提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。2

12、、堅(jiān)持傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容安排要突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，盡可能邊演示邊講解，化繁為簡，努力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3、注重應(yīng)用啟發(fā)式教學(xué)、開展課堂討論等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題、分析問題，拓展學(xué)生的思維。4、注重課后練習(xí)，大力培養(yǎng)學(xué)生動腦、動手、獨(dú)立解決問題的能力。五、考核要求、方式與成績評定考核要求：考試內(nèi)容為教材中重要的基本原理和基本方法考核形式：考查成績評定：期末考查成績70%平時成績30%六、選用教材、講義和主要參考書選用教材：1.數(shù)字高程模型，李志林、朱慶，武漢測繪科技大學(xué)出版社，2012.主要參考書：1、數(shù)字高程模型及地學(xué)分析的原理與方法，湯國安，劉學(xué)軍，閭國年著，科學(xué)出版社，2005.3。2、地理信息系統(tǒng)原理、方法和應(yīng)用，鄔倫等，科學(xué)出版社