《地理信息系統(tǒng)原理》課程教學(xué)大綱

《地理信息系統(tǒng)原理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱地理信息系統(tǒng)原理PrinciplesofGeographicInformationSystem課程編碼OSI121711030開課院部海洋與空間信息學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時52講授40實驗0上機12實踐0課外學(xué)時52適用專業(yè)測繪工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、數(shù)字地形測量學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、數(shù)字地形測量學(xué)（2-2）、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程簡介（必修）《地理信息系統(tǒng)原理》為測繪工程專業(yè)的一門核心專業(yè)必修課程。地理信息系統(tǒng)是集計算機科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、地理科學(xué)、測繪遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科為一體的交叉邊緣性學(xué)科，是地學(xué)空間信息分析和制圖的基本手段與工具。本課程的主要教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)包括：GIS基本概念、基本構(gòu)成、系統(tǒng)功能和發(fā)展現(xiàn)狀；空間參考系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與空間數(shù)據(jù)組織管理；空間數(shù)據(jù)編輯、處理與制圖；GIS空間查詢與基本空間分析；數(shù)字地面模型分析；地理信息可視化與GIS產(chǎn)品輸出等等。通過該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握地理信息系統(tǒng)的基本理論、方法與技能，并能夠熟練運用一種GIS軟件完成基本的地理空間數(shù)據(jù)的編輯、處理和空間分析的應(yīng)用，提高學(xué)生實際動手能力、分析問題解決問題的能力和創(chuàng)新能力。"Principlesofgeographicinformationsystem"isacorecompulsorycourseforsurveyingandmappingengineeringspecialty.Geographicinformationsystemisacross-borderdisciplineintegratingcomputerscience,spacescience,informationscience,geographyscience,surveyingandmappingremotesensingscience,environmentalscienceandmanagementscience,itisthebasicmeansandtoolforGeosciencespatialinformationanalysisandmapping.Themainteachingcontentsandtasksofthiscourseinclude:GISbasicconcepts,basiccomposition,systemfunctionsanddevelopmentstatus;SpatialReferenceSystem;Spatialdatastructureandspatialdataorganizationandmanagement;Spatialdataediting,processingandmapping;GISspatialqueryandbasicspatialanalysis;Digitalterrainmodelanalysis;GeographicinformationvisualizationandGISproductoutput,etc.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasictheories,methodsandskillsofgeographicinformationsystem,andcanskillfullyuseaGISsoftwaretocompletetheeditingofbasicgeospatialdata,theapplicationofprocessingandspatialanalysiscanimprovestudents'practicalability,problem-solvingabilityandinnovationability.負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握掌握地理信息系統(tǒng)基本概念，熟悉GIS空間參考系統(tǒng)、GIS空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)組織、GIS空間分析理論和方法，實現(xiàn)基于GIS空間分析功能解決復(fù)雜工程問題。是2.22M2目標(biāo)2：掌握地學(xué)建模原理與方法，能就實際的復(fù)雜測繪工程問題提出基于GIS技術(shù)的解決方案和具體的技術(shù)路線。是3.13M3目標(biāo)3：熟悉一個GIS軟件平臺，并能在該GIS軟件平臺中實現(xiàn)對測繪工程問題的分析。是5.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章地理信息系統(tǒng)概述本章重點難點：GIS基本概念，包括：定義、內(nèi)涵、組成及其基本功能；GIS研究內(nèi)容、應(yīng)用及其發(fā)展。/////21.11.1地理信息系統(tǒng)的概念和特點數(shù)據(jù)，信息；地理數(shù)據(jù)，地理信息；地理信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)的特征；地理信息系統(tǒng)在整個信息系統(tǒng)中的位置。M12講授2自學(xué)31.21.2地理信息系統(tǒng)的組成和功能信息系統(tǒng)的組成；地理信息系統(tǒng)的組成；地理信息系統(tǒng)的功能。M11講授1自學(xué)41.31.3地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容和發(fā)展趨勢地理信息系統(tǒng)的相關(guān)學(xué)科；地理信息系統(tǒng)的研究內(nèi)容；國外GIS的發(fā)展；國內(nèi)GIS的發(fā)展；GIS的發(fā)展趨勢。M11講授1自學(xué)5第二章第二章GIS的空間參照系統(tǒng)本章重點難點：球面坐標(biāo)系統(tǒng)、平面坐標(biāo)系統(tǒng)、高程基準；地圖投影的概念、分類。/////62.12.1地球空間參考大地體，地球橢球體；球面坐標(biāo)系統(tǒng)，平面坐標(biāo)系系統(tǒng)；高程基準；M11講授1作業(yè)72.22.2地圖投影地圖投影的概念，投影變形，投影方法，投影分類；高斯克呂格投影、UTM投影、蘭勃特投影以及我國常用的地圖投影。M12講授2作業(yè)82.32.3空間尺度與地理網(wǎng)格觀測尺度、比例尺、分辨率、操作尺度；地理格網(wǎng)標(biāo)準、區(qū)域劃分標(biāo)準、家基本比例尺地形圖標(biāo)準M11講授1作業(yè)9第三章第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本章重點難點：柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念、編碼方案；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相互轉(zhuǎn)換算法。/////103.13.1地理實體及其表達地理實體的概念，特征，類型；地理實體描述的內(nèi)容，地理實體數(shù)據(jù)類型，空間數(shù)據(jù)模型的概念及類型。M11講授1作業(yè)113.23.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念，數(shù)據(jù)獲取途徑，柵格系統(tǒng)的確定，柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼，柵格結(jié)構(gòu)的特點。M12講授2作業(yè)123.33.3矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念、特點，矢量數(shù)據(jù)獲取方式；非拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及鏈狀雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。M12講授2作業(yè)133.43.4兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)化矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較；矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)柵格算法；柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)矢量的過程及算法。M12講授2作業(yè)143.53.5矢量柵格一體化結(jié)構(gòu)矢量柵格一體化結(jié)構(gòu)的概念，矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計。M10.5講授0.5作業(yè)153.63.6鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)TIN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；Voronoi數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。M10.5講授0.5作業(yè)16實驗一實驗1.地圖配準與投影變換基于GIS軟件平臺實現(xiàn)地圖配準與投影變換操作M32上機2其他17第四章第四章空間數(shù)據(jù)管理本章重點難點：空間數(shù)據(jù)庫模型、空間數(shù)據(jù)管理模式、空間索引機制；空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程。/////184.14.1數(shù)據(jù)管理與空間數(shù)據(jù)庫簡介數(shù)據(jù)管理的幾個階段及特點；DB，DBMS，DBS；空間數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)庫模型。M10.5講授0.5作業(yè)194.24.2空間數(shù)據(jù)管理模式全文件系統(tǒng)管理模式，文件關(guān)系混合模式，全關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理，對象---關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理，面向?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理。M1,M11講授1作業(yè)204.34.3空間數(shù)據(jù)引擎SDE概念，特點；空間數(shù)據(jù)庫引擎主要技術(shù)M11講授1作業(yè)214.44.4空間數(shù)據(jù)的查詢-擴展SQLOpenGIS標(biāo)準定義的幾類空間操作，包括幾何類型的基本操作，空間拓撲關(guān)系的操作，空間分析的操作。M11講授1作業(yè)224.54.5空間索引機制空間索引機制，B樹，網(wǎng)格索引，四叉樹索引，R樹R+樹，cell樹M11講授1作業(yè)234.64.6空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、建立和維護空間數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計，邏輯設(shè)計和物理設(shè)計。M10.5講授0.5作業(yè)24實驗二實驗2空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、建立設(shè)計并構(gòu)建空間數(shù)據(jù)表。M32上機2其他25第五章第五章空間數(shù)據(jù)的編輯與處理本章重點難點：空間數(shù)據(jù)采集方法、空間數(shù)據(jù)編輯過程；多源數(shù)據(jù)融合、空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合以及空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插等方法。/////265.15.1空間數(shù)據(jù)的采集與編輯空間數(shù)據(jù)源；圖形數(shù)據(jù)的采集，屬性數(shù)據(jù)的編碼與采集；紙張地圖數(shù)字化手段；常見的數(shù)據(jù)錯誤類型；M12講授2作業(yè)275.25.2空間數(shù)據(jù)的處理幾何坐標(biāo)變換，投影變換，空間數(shù)據(jù)融合，邊緣匹配處理，空間數(shù)據(jù)內(nèi)插M14講授4作業(yè)28實驗三實驗3.空間數(shù)據(jù)的編輯與地圖制作基于GIS軟件平臺完成空間數(shù)據(jù)的編輯操作，實現(xiàn)地圖的制作。M32上機2其他29第六章第六章空間數(shù)據(jù)的查詢檢索與量算本章重點難點：空間數(shù)據(jù)查詢類型、空間地物幾何量算、形狀量算、質(zhì)心量算、距離量算的原理及其應(yīng)用。/////306.16.1空間數(shù)據(jù)的查詢檢索空間查詢的方式，空間數(shù)據(jù)查詢種類M11講授1作業(yè)316.26.2空間量算幾何量算，形狀量算，質(zhì)心和距離量算M11講授1作業(yè)32實驗四實驗4.空間查詢與統(tǒng)計基于GIS軟件平臺實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計分析M32上機2其他33第七章第七章GIS基本空間分析本章重點難點：疊置分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析的原理和應(yīng)用。/////347.17.1基于矢量數(shù)據(jù)的空間分析鄰域分析（緩沖區(qū)分析，泰森多邊形分析），疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析的原理與應(yīng)用M14講授4作業(yè)357.27.2基于柵格數(shù)據(jù)的空間分析局部運算，鄰域運算，分區(qū)運算，距離量測M12講授2作業(yè)36實驗五實驗5.空間分析（緩沖區(qū)分析、疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析）基于GIS軟件平臺實現(xiàn)空間分析，主要進行緩沖區(qū)分析、空間疊置分析和網(wǎng)絡(luò)分析。M32上機2其他37第八章第八章數(shù)字地面模型與地形分析本章重點難點：DEM數(shù)據(jù)模型以及不同DEM之間的相互轉(zhuǎn)換；常見的地形分析方法。/////388.18.1DTM的概念和數(shù)據(jù)采集DTM、DEM概念；DTM、DEM數(shù)據(jù)獲取M11講授1作業(yè)398.28.2DEM的數(shù)據(jù)模型等高線、規(guī)則格網(wǎng)DEM、不規(guī)則三角網(wǎng)DEMM11講授1作業(yè)408.38.3DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換等高線、規(guī)則格網(wǎng)DEM、不規(guī)則三角網(wǎng)DEM相互轉(zhuǎn)化的底層算法。M11講授1作業(yè)418.48.4常見的地形分析坡度坡向計算，通視分析，地形特征點的提取，水文分析M13講授3作業(yè)42實驗六實驗6.地形分析（坡度分析、坡向分析、通視分析、水文分析）基于GIS軟件平臺實現(xiàn)DEM數(shù)據(jù)分析。M32上機2其他43第九章第九章地理信息系統(tǒng)應(yīng)用模型本章重點難點：土地定級估價模型、適宜性分析模型的建立與應(yīng)用。/////449.19.1GIS應(yīng)用模型概述GIS應(yīng)用模型的定義、特點M20.5講授0.5作業(yè)459.29.2常見的GIS應(yīng)用模型土地定級估價模型、適宜性分析模型、發(fā)展預(yù)測模型、區(qū)位選擇模型、交通規(guī)劃模型、地球科學(xué)模擬模型的原理及應(yīng)用。M21.5講授1.5作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每次課堂布置所授課程相關(guān)的作業(yè)題目，平均每次課堂1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對所學(xué)知識的理解、掌握和靈活運用能力，考核學(xué)生基于所學(xué)知識解決實際問題的能力。30%2上機1.本課程12個學(xué)時上機，共6次上機。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學(xué)生對GIS軟件操作和使用軟件解決實際問題的能力。20%3期末考試1.采用閉卷考試方式，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對該課程基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、計算題、綜合題等。50%五、評分細則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)50%A-獨立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，解題思路混亂。2M2平時作業(yè)70%A-獨立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，解題思路混亂。3M3上機100%A-上機過程中認真完成上機要求，步驟清楚，得到正確的結(jié)果。B-上機過程中認真完成上機要求，步驟較清楚，得到正確的結(jié)果。C-上機過程中認真完成上機要求，步驟較清楚，不能得到正確的結(jié)果。D-上機過程中不能完成上機要求，不能得到正確的結(jié)果。評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六