《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

1、地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱課程英文名稱： The foundation of geographic information system課程編號(hào)： 133116900 課程類別：專業(yè)課課程性質(zhì)：必修課學(xué) 分：3 學(xué) 時(shí)：48（其中：講課學(xué)時(shí)：32 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16 上機(jī)學(xué)時(shí)：0 ）適用專業(yè)：地理信息科學(xué)開(kāi)課部門： 環(huán)資學(xué)院一、課程教學(xué)目的和課程性質(zhì)地理信息系統(tǒng)是地理科學(xué)、信息科學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)等的交叉學(xué)科，是一門新興的學(xué)科，在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。西南科技大學(xué)于2004年開(kāi)始在地理信息系統(tǒng)本科生專業(yè)招生，并在本科生課程體系中開(kāi)設(shè)地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)課程，定為必修科目，該課程在地理信息系

2、統(tǒng)本科專業(yè)中屬于普通基礎(chǔ)課程，是本科生開(kāi)始專業(yè)學(xué)習(xí)的第一門系統(tǒng)課程，從而為其后續(xù)專業(yè)及相關(guān)的學(xué)習(xí)和研究指引正確方向、打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有十分重要的地位。地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)是高等院校地理學(xué)和測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)兩大一級(jí)學(xué)科下屬各專業(yè)的專業(yè)必修課程，是為培養(yǎng)和檢驗(yàn)學(xué)生的對(duì)于GIS基本理論知識(shí)和應(yīng)用能力而設(shè)置的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要掌握地理信息系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法，使學(xué)生了解地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程、組成和功能、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、空間數(shù)據(jù)管理、空間分析、數(shù)字高程模型等知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)要求學(xué)生熟悉地理信息系統(tǒng)的基本概念和相關(guān)理論，掌握地理數(shù)據(jù)的處理方法和地理信息

3、系統(tǒng)軟件的使用。重點(diǎn)掌握地理信息系統(tǒng)的組成及功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理等要求、方法和基本技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。二、本課程與相關(guān)課程的關(guān)系先修高等數(shù)學(xué)、地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論、地圖學(xué)三、課程的主要內(nèi)容及基本要求第一單元 緒論（4學(xué)時(shí)）知 識(shí) 點(diǎn)地理信息的基本概念，如信息、地理信息等。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況，地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成，GIS與相關(guān)學(xué)科與技術(shù)的關(guān)系重 點(diǎn)地理信息的基本概念、地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成、GIS與相關(guān)學(xué)科與技術(shù)的關(guān)系。難 點(diǎn)地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成、GIS與相關(guān)學(xué)科與技術(shù)的關(guān)系?；疽?、識(shí) 記：信息；地理信息；空間信息科學(xué)；地理信息發(fā)展的基本概況；地理信息系

4、統(tǒng)的構(gòu)成。2、領(lǐng) 會(huì)：關(guān)于人們對(duì)于地理信息系統(tǒng)概念的認(rèn)識(shí)；關(guān)于人們?nèi)绾卫斫庑畔?、地理信息和地理信息系統(tǒng)三者之間相互的關(guān)系； 3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：要求學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，認(rèn)真體會(huì)和理解關(guān)于人們?nèi)绾问褂眯畔?、地理信息、地理?shù)據(jù)及地理信息系統(tǒng)；關(guān)于人們?nèi)绾卫斫獾乩硇畔⑾到y(tǒng)作為一門技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用；關(guān)于地理信息系統(tǒng)構(gòu)成在實(shí)際生活中的應(yīng)用。4、綜合應(yīng)用：要求學(xué)生學(xué)習(xí)后能運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)解決日常生活中的空間定位、空間分析及數(shù)據(jù)采集、編輯等方面使用情況；了解GIS的功能及GIS的應(yīng)用及發(fā)展態(tài)勢(shì)第二單元 空間信息基礎(chǔ)（5學(xué)時(shí)）知 識(shí) 點(diǎn)地球空間模型；地理空間坐標(biāo)系；空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系；元數(shù)據(jù)；空間數(shù)據(jù)的類型和

5、關(guān)系。重 點(diǎn)地球空間模型；空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系；空間投影；空間數(shù)據(jù)的類型和關(guān)系。難 點(diǎn)空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系；空間投影；空間數(shù)據(jù)的類型和關(guān)系?；疽?、識(shí) 記：地球空間參考；坐標(biāo)系統(tǒng)；高程基準(zhǔn)；空間投影；元數(shù)據(jù)。2、領(lǐng) 會(huì)：空間數(shù)據(jù)；地理信息的描述方法；地圖投影變形性質(zhì)；地圖投影的分類；高斯-克呂格投影；UTM投影；蘭勃特等角投影；空間比例尺。3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：高斯-克呂格投影；空間比例尺。4、綜合應(yīng)用：空間投影信息轉(zhuǎn)換。了解，掌握空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的概念，掌握元數(shù)據(jù)的概念、應(yīng)用。第三單元 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)）知 識(shí) 點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)化。重 點(diǎn)矢

6、量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。難 點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換；柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。基本要求1、識(shí) 記：空間數(shù)據(jù)類型、場(chǎng)模型、空間關(guān)系、數(shù)據(jù)對(duì)象的概念；2、領(lǐng) 會(huì)：地理空間的概念和空間實(shí)體的表達(dá)方法；3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：空間數(shù)據(jù)的基本特征和空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示方法；4、綜合運(yùn)用：空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的二維和三維構(gòu)建方式。實(shí)踐與練習(xí) 1、要求學(xué)生認(rèn)真思考每章課后復(fù)習(xí)題；2、要求學(xué)生認(rèn)真練習(xí)每章課后的問(wèn)題與應(yīng)用；3、要求學(xué)生熟練掌握SuperMap基本軟件。第四單元 空間數(shù)據(jù)庫(kù)（2

7、學(xué)時(shí)）知 識(shí) 點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)；層次模型；網(wǎng)絡(luò)模型；關(guān)系模型；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型；GIS中空間數(shù)據(jù)庫(kù)的組織方式；面向?qū)ο?；面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。重 點(diǎn)GIS中空間數(shù)據(jù)庫(kù)的組織方式；混合結(jié)構(gòu)模型；統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型；面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。難 點(diǎn)混合結(jié)構(gòu)模型；面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?；疽?、識(shí) 記：空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)基本特征、文件數(shù)據(jù)管理方式、關(guān)系數(shù)據(jù)管理方式；2、領(lǐng) 會(huì)：面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)組織方式、空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的含義；3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：空間索引方法、四叉樹(shù)空間索引方法；4、綜合運(yùn)用：基于SQL語(yǔ)言的空間數(shù)據(jù)查詢方法，并在SuperMap等商業(yè)軟件中實(shí)驗(yàn)練習(xí)。第五單元 空間

8、數(shù)據(jù)采集與處理（6學(xué)時(shí)）知 識(shí) 點(diǎn)地圖、遙感影像數(shù)據(jù)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)采集，空間數(shù)據(jù)的編輯與處理，投影轉(zhuǎn)換，圖像糾正，圖幅拼接，空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析，GIS空間操作中誤差的傳播，空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制。重 點(diǎn)空間數(shù)據(jù)的編輯與處理；投影轉(zhuǎn)換；圖幅拼接；空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析；空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制。難 點(diǎn)投影轉(zhuǎn)換；圖幅拼接；空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析；空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制。基本要求1、識(shí) 記：地圖數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)源類型、數(shù)據(jù)采集方式、攝影測(cè)量方法；2、領(lǐng) 會(huì)：多元空間數(shù)據(jù)的融合、空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念及控制；3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換方法；4、綜合運(yùn)用：空間數(shù)據(jù)

9、的內(nèi)插方法和圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理的方法。第六單元 GIS空間分析原理與方法（6學(xué)時(shí)）知 識(shí) 點(diǎn)地學(xué)模型概述；GIS空間分析模型；柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析；柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析；柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析；柵格數(shù)據(jù)的窗口分析；矢量數(shù)據(jù)分析的基本方法；矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析；多邊形疊置分析；矢量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析；空間數(shù)據(jù)的量算；空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插；空間信息分類；空間統(tǒng)計(jì)分類；DTM與DEM的概念；DTM的空間內(nèi)插方法；DTM在地圖制圖與地學(xué)分析中的應(yīng)用。重 點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析；柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析；柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析；柵格數(shù)據(jù)的窗口分析；空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插；空間統(tǒng)計(jì)分類；DTM的空間內(nèi)插方法；DTM在地圖

10、制圖與地學(xué)分析中的應(yīng)用。難 點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的聚類、聚合分析；柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析；柵格數(shù)據(jù)的窗口分析；空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插；空間統(tǒng)計(jì)分類；DTM在地圖制圖與地學(xué)分析中的應(yīng)用?；疽?、識(shí) 記：地學(xué)模型、GIS空間分析模型、柵格數(shù)據(jù)的聚類聚合分析方法、矢量數(shù)據(jù)分析的基本方法、空間信息分類；2、領(lǐng) 會(huì)：柵格數(shù)據(jù)的信息復(fù)合分析方法、空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插、空間統(tǒng)計(jì)分類；3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：柵格數(shù)據(jù)的追蹤分析方法、柵格數(shù)據(jù)的窗口分析方法、矢量數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分析方法；4、綜合運(yùn)用：矢量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析方法和DTM與DEM在地圖制圖與地學(xué)分析方法，并在SuperMap等商業(yè)軟件中實(shí)驗(yàn)練習(xí)。第七章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出（3學(xué)時(shí)）知

11、 識(shí) 點(diǎn)空間信息輸出系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)輸出產(chǎn)品類型；計(jì)算機(jī)地圖制圖與GIS；電子地圖系統(tǒng)。重 點(diǎn)地理信息系統(tǒng)輸出產(chǎn)品類型；計(jì)算機(jī)地圖制圖與GIS；電子地圖。難 點(diǎn)計(jì)算機(jī)地圖制圖與GIS；電子地圖。基本要求1、識(shí) 記：空間信息輸出方式、圖形輸出主要類型、地理信息產(chǎn)品類型、專題圖類型；2、領(lǐng) 會(huì)：符號(hào)化專題信息表達(dá)方法、二維信息可視化方法、三維信息可視化方法；3、簡(jiǎn)單應(yīng)用：等值線空間信息表達(dá)方法、剖面信息表達(dá)方法、電子地圖表達(dá)方法；4、綜合運(yùn)用：計(jì)算機(jī)輔助下的二維、三維信息可視化表達(dá)方法。學(xué)時(shí)分配知識(shí)單元理論學(xué)時(shí)第一章 緒論4第二章 空間信息基礎(chǔ)5第三章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4第四章 空間數(shù)據(jù)庫(kù)2第五章

12、空間數(shù)據(jù)采集與處理6第六章 GIS空間分析原理與方法6第七章 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品輸出3復(fù)習(xí)2合計(jì)32（二）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)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)，地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)主要開(kāi)設(shè)了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，屬于一門地理信息科學(xué)專業(yè)必修的實(shí)踐性課程，是地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)位課程的重要組成部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)繪學(xué)的基本理論知識(shí)和方法，能夠熟練地使用常用GIS專業(yè)應(yīng)用軟件平臺(tái)和設(shè)計(jì)思想進(jìn)行各項(xiàng)GIS數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用分析。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(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生運(yùn)用地理學(xué)科的理論知識(shí)，根據(jù)實(shí)

13、際應(yīng)用案例和各章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容，按照不同的專業(yè)設(shè)計(jì)要求，制定課程實(shí)驗(yàn)操作方案，運(yùn)用SuperMap軟件完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，使學(xué)生能夠真正的做到理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及實(shí)驗(yàn)類型1、必開(kāi)實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型(演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)研究)組數(shù)每組學(xué)生人數(shù)1SuperMap Deskpro工作環(huán)境與數(shù)據(jù)管理了解軟件平臺(tái)基本情況，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)2驗(yàn)證12地圖配準(zhǔn)與矢量化在SuperMap軟件下進(jìn)行配準(zhǔn)、由柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換2驗(yàn)證13矢量數(shù)據(jù)編輯與拓?fù)涮幚磉M(jìn)行矢量數(shù)據(jù)的編輯并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系2驗(yàn)證14空間分析(一）在SuperMap軟件

14、下進(jìn)行聚合分析、內(nèi)插統(tǒng)計(jì)分析等柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空間分析2綜合15空間分析(二）在SuperMap軟件下進(jìn)行路徑分析等矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空間分析2綜合16專題圖制作與布局掌握常見(jiàn)專題圖的種類和地圖布局的構(gòu)建2綜合7西南科技大學(xué)電子專題圖制作以數(shù)字線劃圖為數(shù)據(jù)源、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理后，選擇某專題完成專題圖及其布局的制作4綜合2、選開(kāi)實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型(演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)研究)組數(shù)每組學(xué)生人數(shù)1專題地理信息系統(tǒng)構(gòu)建掌握GIS軟件基本數(shù)據(jù)構(gòu)建與處理方法4綜合1453、主要儀器設(shè)備SuperMap軟件、Access數(shù)據(jù)庫(kù)、Office軟件、編程軟件、服務(wù)器等四、教學(xué)方法與手段1、堅(jiān)持理論

15、聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，不斷地吸收空間信息科學(xué)先進(jìn)理論知識(shí)和最新的信息技術(shù)實(shí)踐動(dòng)態(tài)，以重構(gòu)教學(xué)流程和創(chuàng)新教學(xué)方式為路徑，以情境創(chuàng)設(shè)為手段，以整合教學(xué)資源和拓展教學(xué)空間為保障，通過(guò)反復(fù)探索和實(shí)踐，不斷提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。2、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)，積極應(yīng)用多媒體教學(xué)技術(shù)，盡可能把抽象的理論轉(zhuǎn)化為具體的圖像，使復(fù)雜的理論變得簡(jiǎn)單、直觀，力求化難為易，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(kāi)展課堂討論等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問(wèn)題、分析問(wèn)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(dòng)腦、動(dòng)手、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。五、考核要求、

16、方式與成績(jī)?cè)u(píng)定課程考核選擇百分制模式，平時(shí)考查與期末考試相結(jié)合。課程考核總評(píng)成績(jī)由四部分構(gòu)成，具體包括期末考試成績(jī)（70%）、作業(yè)成績(jī)（20%）、課堂討論（5%）和考勤（5%）四個(gè)部分。期末考試采取閉卷考試方式，主要考試內(nèi)容為教材中重要的基本原理和基本概念，亦會(huì)少量涉及到布置的參考資料內(nèi)容?？己艘螅嚎荚噧?nèi)容為教材中重要的基本原理和基本方法 考核形式：考試成績(jī)?cè)u(píng)定： 按照閉卷考試方式為主，結(jié)構(gòu)評(píng)定成績(jī)，其中：期末考試成績(jī)占70%，課程實(shí)驗(yàn)及儀器操作考核占15%，課后作業(yè)占10%，平時(shí)上課提問(wèn)占5%。六、選用教材、講義和主要參考書(shū) 選用教材：地理信息系統(tǒng)（第二版），湯國(guó)安等，科學(xué)出版社，2010年4月.主要參考書(shū)：1.周衛(wèi)、龍毅、李碩，地理信息系統(tǒng)教學(xué)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)，南京師范大學(xué)，2002.2.鄔倫，地理