《GIS空间分析》课程实验教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：18080403 课程名称：GIS空间分析 英文名称：Spatial Analysis using GIS 实验总学时：48学时 适用专业：自然地理与资源环境本科专业 课程类别：专业选修课 先修课程：《地图学》、《地理信息系统》 二、实验教学的总体目的和要求 G1S的优势与特色是空间分析。通过空间分析，人们才能把空间信息挖掘出 来，把空间数据的价值发挥出来，特别是在当前国家大力提倡大数据应用的时代， GIS迫切需要通过对时空大数据的分析，解决国家经济、社会、生态等方面发展 中的空间决策问题」 通过本课程的学习，使学生了解GIS软件的使用、数据结构和数据组织关系 加深对地理信息的认识和空间数据的可视化表达方法，并了解各种软件的空间数 据转换关系，了解空间数据的采集、编辑和空间数据的分层处理方法、空间数据 的分析功能等。培养学生运用GIS空间分析理论和方法分析、评价具体地理空间 问题的初步能力。着力培养学生勇于探索的创新精神、创造意识，善于解决问题 的实践能力。 The advantage and feature of GIS is spatial analysis.Through spatial analysis,people can mine spatial information and give full play to the value of spatial data.Especially in the current era when the country vigorously advocates big data application,GIS urgently needs to analyze spatiotemporal big data,to solve the problem of spatial decision-making in the development of national economy,society and ecology. Through the study of this course,students can understand the use of GIS software,data structure and data organization relationship,deepen their understanding of geographic information and visual expression methods of spatial data,understand the spatial data conversion relationship of various software,understand the collection and editing of spatial data,hierarchical processing methods of spatial data
《GIS 空间分析》课程实验教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：18080403 课程名称：GIS 空间分析 英文名称: Spatial Analysis using GIS 实验总学时：48 学时 适用专业：自然地理与资源环境本科专业 课程类别：专业选修课 先修课程：《地图学》、《地理信息系统》 二、实验教学的总体目的和要求 GIS 的优势与特色是空间分析。通过空间分析，人们才能把空间信息挖掘出 来，把空间数据的价值发挥出来。特别是在当前国家大力提倡大数据应用的时代， GIS 迫切需要通过对时空大数据的分析，解决国家经济、社会、生态等方面发展 中的空间决策问题。 通过本课程的学习，使学生了解 GIS 软件的使用、数据结构和数据组织关系， 加深对地理信息的认识和空间数据的可视化表达方法，并了解各种软件的空间数 据转换关系，了解空间数据的采集、编辑和空间数据的分层处理方法、空间数据 的分析功能等。培养学生运用 GIS 空间分析理论和方法分析、评价具体地理空间 问题的初步能力。着力培养学生勇于探索的创新精神、创造意识，善于解决问题 的实践能力。 The advantage and feature of GIS is spatial analysis. Through spatial analysis, people can mine spatial information and give full play to the value of spatial data. Especially in the current era when the country vigorously advocates big data application, GIS urgently needs to analyze spatiotemporal big data, to solve the problem of spatial decision-making in the development of national economy, society and ecology. Through the study of this course, students can understand the use of GIS software, data structure and data organization relationship, deepen their understanding of geographic information and visual expression methods of spatial data, understand the spatial data conversion relationship of various software, understand the collection and editing of spatial data, hierarchical processing methods of spatial data
analysis functions of spatial data.etc.Cultivate students'preliminary Focus on cultivating students innovative spirit and creative consciousness of bold exploration and practical ability to solve problems. 1、对学生的要求 G1S空间分析课程的学习不仅能进行空间数据管理、信息查询检索与量测， 更可通过图形操作与数学模拟运算分析出地理空间数据中隐藏的模式、关系和趋 势，挖据出 对科字决策 有指导意义的信息。从而提高解决复杂的地学 问题 进行地学综合研究的能力，并能够为城市智能规划、空间分析与决策提供科学的 数据分析与支持。其基本要求为： (1)掌握ArcGIS框架下不同功能界面和模块的基本操作： (2)掌握地理数据库的搭建和构成方案，学会高级的数据结构创建： (3)掌握数据的基础编辑、高级编辑以及拓扑编辑，并能够进行专题地图的制 图和 输出： (4)掌握空间分析的基本概念、目标和GIS环境下空间分析框架： (5)掌握地理空间参考系统建立方法，掌握地理空间数据的特征和基本的地学 空间问题： (6)掌握邻近度分析（包括缓冲区分析、泰森多边形分析）、网络分析、可达 生分析，区域密度模型的原理与方法及所能解决的地学问题 (7) 了解空间统计学分析的基本原理及理论假设和空间自相关的基本概念。学 握空间局部估计、确定性插值法和探索性数据分析的原理、模型和所能解 决的地学问题： (8) 了解空间分析智能化的必然性和智能计管的概令。了解草糊地理空间粉据 分析、基于人工神经网络的地理空间问题札 基于遗传算法的地理空间 问题分析和空间决策支持系统的基本原理与模型：面向世界科技前沿、面 向国家重大需求，掌握空间分析方法在智能城市规划与建设中的基本应用 需求。 2、对教师的要求 教学方法注重理论和实践相结合，运用多媒体等教学手段，注重学生实际动 手能力，理论课和计算机软件操作相结合。 3、对实验条件的要求 提供计算机教室上机操作计算机每人一台、提供专业地理信息系统软件， ArcGIS,矢量数据、栅格图像等
analysis functions of spatial data, etc. Cultivate students' preliminary ability to analyze and evaluate specific geospatial problems by using GIS spatial analysis theory and methods. Focus on cultivating students' innovative spirit and creative consciousness of bold exploration and practical ability to solve problems. 1、对学生的要求 GIS 空间分析课程的学习不仅能进行空间数据管理、信息查询检索与量测， 更可通过图形操作与数学模拟运算分析出地理空间数据中隐藏的模式、关系和趋 势，挖掘出对科学决策具有指导意义的信息。从而提高解决复杂的地学应用问题， 进行地学综合研究的能力,并能够为城市智能规划、空间分析与决策提供科学的 数据分析与支持。其基本要求为： （1） 掌握 ArcGIS 框架下不同功能界面和模块的基本操作； （2） 掌握地理数据库的搭建和构成方案，学会高级的数据结构创建； （3） 掌握数据的基础编辑、高级编辑以及拓扑编辑，并能够进行专题地图的制 图和输出； （4） 掌握空间分析的基本概念、目标和 GIS 环境下空间分析框架； （5） 掌握地理空间参考系统建立方法，掌握地理空间数据的特征和基本的地学 空间问题； （6） 掌握邻近度分析（包括缓冲区分析、泰森多边形分析）、网络分析、可达 性分析，区域密度模型的原理与方法及所能解决的地学问题； （7） 了解空间统计学分析的基本原理及理论假设和空间自相关的基本概念。掌 握空间局部估计、确定性插值法和探索性数据分析的原理、模型和所能解 决的地学问题； （8） 了解空间分析智能化的必然性和智能计算的概念。了解模糊地理空间数据 分析、基于人工神经网络的地理空间问题模拟、基于遗传算法的地理空间 问题分析和空间决策支持系统的基本原理与模型；面向世界科技前沿、面 向国家重大需求，掌握空间分析方法在智能城市规划与建设中的基本应用 需求。 2、对教师的要求 教学方法注重理论和实践相结合，运用多媒体等教学手段，注重学生实际动 手能力，理论课和计算机软件操作相结合。 3、对实验条件的要求 提供计算机教室上机操作计算机每人一台、提供专业地理信息系统软件， ArcGIS，矢量数据、栅格图像等
三、实验教学内容 实验项目一 实验名称：AreGIS操作基础与数据处理 实验内容 1. ArcGIS10桌面结构了解： 2. 国产超图GS软件基本信息了解，思政元素：专业认可度，开拓精神： 3.浏览数据层与图层基本操作： 4.Shapefile文件的创建和空间参考编辑： 5.矢量数据的空间校正 栅格数据的地理配准、栽切、拼接和提取： 7.数据的空间参考系统定义和投影变换： 实验性质：验证性 实验学时：8 实验目的与要求： 1.了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的： 2 解我国自主研发的超图软件在空间分析功能上较之A IS功能的优 势，以及进 一步优化方向，思政元素：思考不足，探索发展之路： 3.掌握GIS两种基本查询操作，加深对其实现原理的理解： 4初步了解设晋图层显示方式一图例的使用： 5.掌握矢量数据的创建和空间校正： 6 熟悉不同数据间数据格式转换的 法 掌握栅格数据的基本处 理和地理配 8.实验成果1：综合数据处理图像文件 实验条件：计算机、地理信息系统软件 研究与思考： 】图层排列顺常对地图显示有何影响？ 2 查询操作可以进行哪些内容的查询？ 数据层保存成相对路径的原因是什么？ 4.ArcToolbox中的全部功能使用需要使用什么操作？ 5.如何理解ArcCatalog作为空间数据资源管理器的作用？ 6.有哪几种空间校正方法？分别适用于哪些不同类型的数据？
三、实验教学内容 实验项目一 实验名称：ArcGIS 操作基础与数据处理 实验内容： 1. ArcGIS10 桌面结构了解； 2. 国产超图 GIS 软件基本信息了解，思政元素：专业认可度，开拓精神； 3. 浏览数据层与图层基本操作； 4. Shapefile 文件的创建和空间参考编辑； 5. 矢量数据的空间校正； 6. 栅格数据的地理配准、裁切、拼接和提取； 7. 数据的空间参考系统定义和投影变换； 实验性质：验证性 实验学时：8 实验目的与要求： 1. 了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的； 2. 了解我国自主研发的超图软件在空间分析功能上较之 ArcGIS 功能的优 势，以及进一步优化方向，思政元素：思考不足，探索发展之路； 3. 掌握 GIS 两种基本查询操作，加深对其实现原理的理解； 4. 初步了解设置图层显示方式－图例的使用； 5. 掌握矢量数据的创建和空间校正； 6. 熟悉不同数据间数据格式转换的方法； 7. 掌握栅格数据的基本处理和地理配准。 8. 实验成果 1：综合数据处理图像文件 实验条件：计算机、地理信息系统软件 研究与思考： 1. 图层排列顺序对地图显示有何影响？ 2. 查询操作可以进行哪些内容的查询？ 3. 数据层保存成相对路径的原因是什么？ 4. ArcToolbox 中的全部功能使用需要使用什么操作？ 5. 如何理解 ArcCatalog 作为空间数据资源管理器的作用？ 6. 有哪几种空间校正方法？分别适用于哪些不同类型的数据？
实验项目二 实验名称：Geodatabase构建 实验内容 l.创建Geodatabase方案 2.向Geodatabase添加数据： 3.子类型与属性域： 4.智能城市地理数据库的建立，思政元素：科学精神，探索大型地理数据 库在智能城市设计中的角色和作用。 实验性质：验证性 实验学时：6 实验目的与要求： L.能够使用不同方法创建新的Geodatabase方案： 2.掌握向Geodatabase添加数据的不同方法，并学会创建元数据： 3.理解属性域和子类型是如何约束和规范数据输入的： 4 掌握 同设 5 掌握数字城市规划中常见的地理数据库构建模式，思政元素：理论联系 实际。 6.实验报告1：Geodatabase编辑与智能化 实验条件：计算机、地理信息系统软件 研究与思考： L.利用ArcCatalog向导创建和导入现有数据方案得到的数据库有什么不 同？ 2.向Geodatabase添加数据的方法有哪几种？ 3.属性域在什么地方定义？如何应用？ 4.编码域和范围域是如何规范数据输入的？ 5.子类型和属性域有什么关联？如何使用？
实验项目二 实验名称：Geodatabase 构建 实验内容： 1. 创建 Geodatabase 方案； 2. 向 Geodatabase 添加数据； 3. 子类型与属性域； 4. 智能城市地理数据库的建立，思政元素：科学精神，探索大型地理数据 库在智能城市设计中的角色和作用。 实验性质：验证性 实验学时：6 实验目的与要求： 1. 能够使用不同方法创建新的 Geodatabase 方案； 2. 掌握向 Geodatabase 添加数据的不同方法，并学会创建元数据； 3. 理解属性域和子类型是如何约束和规范数据输入的； 4. 掌握编码域和范围域的不同设定方法； 5. 掌握数字城市规划中常见的地理数据库构建模式，思政元素：理论联系 实际。 6. 实验报告 1：Geodatabase 编辑与智能化 实验条件：计算机、地理信息系统软件 研究与思考： 1. 利用 ArcCatalog 向导创建和导入现有数据方案得到的数据库有什么不 同？ 2. 向 Geodatabase 添加数据的方法有哪几种？ 3. 属性域在什么地方定义？如何应用？ 4. 编码域和范围域是如何规范数据输入的？ 5. 子类型和属性域有什么关联？如何使用？
实验项目三 实验名称：空间数据可视化与专题图编制 实验内容： 1,空间数据矢量化 2.拓扑的建立和编辑： 3.符号化与专题图制图： 4.上海市行政区划专题图制作，思政元素：科学精神，专业性： 5.图像数字化。 实验性质：设计性 实验学时：10 实验目的与要求： 1.掌握点、线、面数据的绘制，并且编辑属性： 2.掌握自动矢量化AreScan的使用方法和流程； 3.掌握拓扑的建立方法，掌握拓扑工具调整各种修补工具的使用： 4.掌握定性数据和定量数据的不同符号化方案，能够对数据进行正确的或 是按要求进 5.掌握专题地图出图要素设置，能够设计出美观简洁正确，具有科学性的 专题地图： 6.实验成果2：修复线数据错误： 7.实验成果3：图像数字化与专题图编制 实验条件：计算机、地理信息系统软件、相关实验数据 研究与思考： 1.编辑工具有哪些功能，常使用什么功能模块进行矢量化？ 2.ArcScan进行自动矢量化的前提是什么？如果数据达不到要求，应怎样进 行预处理，以便可以进行相关操作？ 3.建立拓扑的流程是什么？ 4.如何对不同的拓扑错误进行编辑修改？ 专题图出图的必备地图显示要素有哪些？科学制图有哪些要求？在绘制 相关行政区划图时有什么需要注意的？
实验项目三 实验名称：空间数据可视化与专题图编制 实验内容： 1. 空间数据矢量化； 2. 拓扑的建立和编辑； 3. 符号化与专题图制图； 4. 上海市行政区划专题图制作，思政元素：科学精神，专业性； 5. 图像数字化。 实验性质：设计性 实验学时：10 实验目的与要求： 1. 掌握点、线、面数据的绘制，并且编辑属性； 2. 掌握自动矢量化 ArcScan 的使用方法和流程； 3. 掌握拓扑的建立方法，掌握拓扑工具调整各种修补工具的使用； 4. 掌握定性数据和定量数据的不同符号化方案，能够对数据进行正确的或 是按要求进行的分级操作； 5. 掌握专题地图出图要素设置，能够设计出美观简洁正确，具有科学性的 专题地图； 6. 实验成果 2：修复线数据错误； 7. 实验成果 3：图像数字化与专题图编制。 实验条件：计算机、地理信息系统软件、相关实验数据 研究与思考： 1. 编辑工具有哪些功能，常使用什么功能模块进行矢量化？ 2. ArcScan 进行自动矢量化的前提是什么？如果数据达不到要求，应怎样进 行预处理，以便可以进行相关操作？ 3. 建立拓扑的流程是什么？ 4. 如何对不同的拓扑错误进行编辑修改？ 5. 专题图出图的必备地图显示要素有哪些？科学制图有哪些要求？在绘制 相关行政区划图时有什么需要注意的？