林业3S技术(ApplicationofRS,GPSandGIS"inForestry课程基本信息课程编号：02011376课程总学时：40实验学时：20学时课程性质：必修课程属性：专业类开设学期：第5学期课程负责人：张秋玲课程团队：王德彩授课语言：中文适用专业：经济林对先修的要求：计算机基础，高等数学等对后续的支撑：GPS和RS为后边课程提供了数据源，GIS为后边课程提供了数据的空间分析功能。主撰人：张秋玲审核人：毕会涛大纲制定（修订）日期：2023一、课程的教学理念、性质、目标和任务《林业3S技术》是经济林专业本科生的必修课程，通过本课程的学习，使学生掌握3S的基本概念和3S技术的基本原理，学会3S技术数据处理的基本方法，掌握主要的遥感图像判读的标志、方法和基本技能，掌握3S技术在经济林中的应用，熟悉常用的遥感和地理信息系统软件的操作与特点，掌握GIS采集器的使用，为后续其它课程的学习打下良好的基础。二、课程教学的基本要求1、理论知识方面：了解遥感物理基础、遥感成像机理和影像解译原理；了解遥感技术系统，并掌握遥感图像专题信息提取方法和遥感应用技术，具备应用遥感技术从事林业资源调查和分析的方法与技能：了解并掌握航空照片、多光谱遥感图像、热红外遥感图像、雷达图像（SAR）和高光谱遥感图像等不同类型遥感图像解译方法，以及运用遥感图像进行地学分析和综合研究方法与技能：了解遥感技术进展和遥感图像计算机智能解译与定量遥感等先进技术在林业资源调查、环境监测与灾害评估等领域中的应用。掌握3S技术在林业中应用。2、实验技能方面：掌握ENVI遥感图像的应用和GIS软件ARCMAP的应用，掌握GIS数据采集器的应用。三、课程的教学设计1、教学设计说明林业3S技术是经济林学专业的必修课，是在大数据背景下而设立的一门课程。目的是让学生了解林业3S技术的主要理论和产生背景，发展趋势以及应用前景。了解全球定位系统遥感系统和地理信息系统的三个核心技术的内涵，并且通过计算机软件，熟悉3S技术的软件112
112 林业 3S 技术 （Application of “RS, GPS and GIS” in Forestry） 课程基本信息 课程编号：02011376 课程总学时：40 实验学时：20 学时 课程性质：必修 课程属性：专业类 开设学期：第 5 学期 课程负责人：张秋玲 课程团队：王德彩 授课语言：中文 适用专业：经济林 对先修的要求：计算机基础，高等数学等 对后续的支撑：GPS 和 RS 为后边课程提供了数据源，GIS 为后边课程提供了数据的空间分析功 能。 主撰人：张秋玲 审核人：毕会涛 大纲制定（修订）日期：2023 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 《林业 3S 技术》是经济林专业本科生的必修课程，通过本课程的学习，使学生掌握 3S 的基本 概念和 3S 技术的基本原理，学会 3S 技术数据处理的基本方法，掌握主要的遥感图像判读的标 志、方法和基本技能，掌握 3S 技术在经济林中的应用，熟悉常用的遥感和地理信息系统软件 的操作与特点，掌握 GIS 采集器的使用，为后续其它课程的学习打下良好的基础。 二、课程教学的基本要求 1、理论知识方面：了解遥感物理基础、遥感成像机理和影像解译原理；了解遥感技术系统， 并掌握遥感图像专题信息提取方法和遥感应用技术，具备应用遥感技术从事林业资源调查和分 析的方法与技能；了解并掌握航空照片、多光谱遥感图像、热红外遥感图像、雷达图像 （SAR）和高光谱遥感图像等不同类型遥感图像解译方法，以及运用遥感图像进行地学分析和 综合研究方法与技能；了解遥感技术进展和遥感图像计算机智能解译与定量遥感等先进技术在 林业资源调查、环境监测与灾害评估等领域中的应用。掌握 3S 技术在林业中应用。 2、实验技能方面：掌握 ENVI 遥感图像的应用和 GIS 软件 ARCMAP 的应用,掌握 GIS 数据采集器 的应用。 三、课程的教学设计 1、教学设计说明 林业 3S 技术是经济林学专业的必修课，是在大数据背景下而设立的一门课程。目的是让 学生了解林业 3S 技术的主要理论和产生背景，发展趋势以及应用前景。了解全球定位系统， 遥感系统和地理信息系统的三个核心技术的内涵，并且通过计算机软件，熟悉 3S 技术的软件
操作，熟悉地理信息数据空间分析方法，为之后经济林专业领域的应用打下基础。本课程设计依据学生的专业基础，设置一些理论学习和一些实验操作。2、课程目标及对毕业要求的支撑序号毕业要求课程目标通过本课程的理论学习，使学生对信息技术的理论知识进行掌握，拓展了学生对前沿19数据处理的思维能力通过对遥感技术的实践学习，使学生掌握了遥感软件的使用，并提高对影像的识别能22力。34通过第地理信息系统的实践学习，使学生提高了对空间数据的分析能力。45通过对本课程的学习，提高学生综合运用3S技术在经济林领域应用能力四、理论教学内容及学时分配（20学时）第一章 绪论学时数：2教学目标：本章主要介绍3S技术基本概念、主要技术特点与应用情况、发展过程及主要技术发展趋势。教学重点和难点：了解主要技术特点与应用情况、主要构成及信息获取、传输与接收、图像处理和提取与分析的完整过程。主要教学内容及要求：厂解：主要技术特点与应用情况、主要构成及遥感技术系统中信息获取、传输与接收、图像处理和提取与分析的完整过程理解：遥感技术系统的五个过程掌握：遥感，地理信息系统在各行业的应用现状。熟练掌握：3S技术的基本概念教学组织与实施以提问和讨论开启课堂教学，带着问题展开本课程的入门教学。学时数：2第二章电磁波谱与地物波谱特征教学目标：主要介绍遥感物理基础中的电磁波和电磁波谱的概念，太阳辐射和地球辐射特征，大气对电磁波辐射传输的影响与大气窗口，地物反射波谱特征与测量、典型地物（植被、土壤、水、岩石等）的波谱特征。教学重点和难点：典型地物波谱特征及大气对电磁波辐射传输的影响、电磁辐射在地表-大气与遥感器之间的辐射传输过程、地物与电磁波谱相互作用机理。主要教学内容及要求：了解：太阳辐射和地球辐射特征，地物反射波谱特征与测量、典型地物（植被、土壤、水、岩石等）的波谱特征。并从可见光与近红外、热红外、微波波段阐明作用机理，结合事例介绍辐射传输。113
113 操作，熟悉地理信息数据空间分析方法，为之后经济林专业领域的应用打下基础。本课程设计 依据学生的专业基础，设置一些理论学习和一些实验操作。 2、课程目标及对毕业要求的支撑 序号 课程目标 毕业要求 1 通过本课程的理论学习，使学生对信息技术的理论知识进行掌握，拓展了学生对前沿 数据处理的思维能力 9 2 通过对遥感技术的实践学习，使学生掌握了遥感软件的使用，并提高对影像的识别能 力。 2 3 通过第地理信息系统的实践学习，使学生提高了对空间数据的分析能力。 4 4 通过对本课程的学习，提高学生综合运用 3S 技术在经济林领域应用能力 5 四、理论教学内容及学时分配（20 学时） 第一章 绪论 学时数：2 教学目标：本章主要介绍 3S 技术基本概念、主要技术特点与应用情况、发展过程及主要技术发 展趋势。 教学重点和难点：了解主要技术特点与应用情况、主要构成及信息获取、传输与接收、图像处理 和提取与分析的完整过程。 主要教学内容及要求： 了解：主要技术特点与应用情况、主要构成及遥感技术系统中信息获取、传输与接收、图像处理 和提取与分析的完整过程； 理解：遥感技术系统的五个过程 掌握：遥感，地理信息系统在各行业的应用现状。 熟练掌握：3S 技术的基本概念 教学组织与实施 以提问和讨论开启课堂教学，带着问题展开本课程的入门教学。 第二章 电磁波谱与地物波谱特征 学时数：2 教学目标：主要介绍遥感物理基础中的电磁波和电磁波谱的概念，太阳辐射和地球辐射特征，大 气对电磁波辐射传输的影响与大气窗口，地物反射波谱特征与测量、典型地物（植被、土壤、 水、岩石等）的波谱特征。 教学重点和难点：典型地物波谱特征及大气对电磁波辐射传输的影响、电磁辐射在地表-大气与遥 感器之间的辐射传输过程、地物与电磁波谱相互作用机理。 主要教学内容及要求： 了解：太阳辐射和地球辐射特征，地物反射波谱特征与测量、典型地物（植被、土壤、水、岩石 等）的波谱特征。并从可见光与近红外、热红外、微波波段阐明作用机理，结合事例介绍辐射传 输
理解：大气对电磁波辐射传输的影响掌握：典型地物的波谱特征熟练掌握：电磁波和电磁波谱的概念教学组织与实施：复习前一节所学内容，引出本章节内容，中间采用提问方式，与学生互动。第三章遥感成像原理与遥感图像特征学时数：2教学目标：主要介绍不同传感器的原理和各种商业影像的波谱特征，并介绍可见光、近红外、热红外和SAR成像机理，遥感器的类型及其特性对遥感构像的影响，评价遥感影像的主要指标等。教学重点和难点：遥感器与遥感构像特性，评价遥感影像的主要指标（空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率）、遥感观测对象的尺度特征、（可见光与近红外、热红外、微波波段）遥感成像机理主要教学内容及要求：了解：不同传感器的原理和各种商业影像的波谱特征，运用不同遥感图像，对比分析可见光与近红外、热红外、微波波段遥感影像构像特性。理解：可见光与近红外、热红外、微波波段遥感成像机理。掌握：遥感器的类型及其特性熟练掌握：遥感影像的主要指标（空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率）教学组织与实施：运用各种图片和视频进行讲解，并设置几个议题关于可见光，红外和微波遥感等进行学生讨论进一步理解其成像机理。第四章遥感图像处理学时数：2教学目标：主要介绍遥感数字图像处理基础，包括遥感图像彩色合成（真彩色合成、假彩色合成等）的原理与方法，图像校正（辐射校正和几何校正），图像变换（傅立叶变换和小波变换），图像增强（空域增强、频域滤波增强和彩色增强），图像监督分类和非监督分类等。教学重点和难点：数字图像彩色合成原理与遥感图像几何纠正和图像变换与遥感图像融合主要教学内容及要求：了解：遥感图像彩色合成（真彩色合成、假彩色合成等）的原理与方法，理解：遥感图像的变换与融合等方法和关键技术掌握：遥感图像增强及多源信息的复合熟练掌握：遥感图像的几何校正教学组织与实施：利用案例，结合课程思政，进行具体操作，直观教学，阐明相关技术和方法。学时数：2第五章遥感图像解译114
114 理解：大气对电磁波辐射传输的影响 掌握：典型地物的波谱特征 熟练掌握：电磁波和电磁波谱的概念 教学组织与实施： 复习前一节所学内容，引出本章节内容，中间采用提问方式，与学生互动。 第三章 遥感成像原理与遥感图像特征 学时数：2 教学目标：主要介绍不同传感器的原理和各种商业影像的波谱特征，并介绍可见光、近红外、热 红外和 SAR 成像机理，遥感器的类型及其特性对遥感构像的影响，评价遥感影像的主要指标 等。 教学重点和难点：遥感器与遥感构像特性，评价遥感影像的主要指标（空间分辨率、光谱分辨 率、辐射分辨率）、遥感观测对象的尺度特征、（可见光与近红外、热红外、微波波段）遥感成 像机理 主要教学内容及要求： 了解：不同传感器的原理和各种商业影像的波谱特征，运用不同遥感图像，对比分析可见光与近 红外、热红外、微波波段遥感影像构像特性。 理解：可见光与近红外、热红外、微波波段遥感成像机理。 掌握：遥感器的类型及其特性 熟练掌握：遥感影像的主要指标（空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率） 教学组织与实施： 运用各种图片和视频进行讲解，并设置几个议题关于可见光，红外和微波遥感等进行学生讨论， 进一步理解其成像机理。 第四章 遥感图像处理 学时数：2 教学目标：主要介绍遥感数字图像处理基础，包括遥感图像彩色合成（真彩色合成、假彩色合成 等）的原理与方法，图像校正（辐射校正和几何校正），图像变换（傅立叶变换和小波变换），图 像增强（空域增强、频域滤波增强和彩色增强），图像监督分类和非监督分类等。 教学重点和难点：数字图像彩色合成原理与遥感图像几何纠正和图像变换与遥感图像融合 主要教学内容及要求： 了解：遥感图像彩色合成（真彩色合成、假彩色合成等）的原理与方法， 理解：遥感图像的变换与融合等方法和关键技术 掌握：遥感图像增强及多源信息的复合 熟练掌握：遥感图像的几何校正 教学组织与实施： 利用案例，结合课程思政，进行具体操作，直观教学，阐明相关技术和方法。 第五章 遥感图像解译 学时数：2
教学目标：主要介绍遥感图像目视解译原理与方法，目视解译标志，目视解译过程与步骤，以及摄影像片、扫描像片、微波图像的判读方法与技巧。在此基础上，讲述了遥感图像目视解译专题地图的制作方法。介绍遥感图像计算机解译的原理、计算机分类的方法、步骤教学重点和难点：目视解译的方法、原理和遥感图像解译技能、遥感数字图像的性质与特点、遥感图像的分类、遥感影像计算机解译的基本方法和关键技术、遥感图像专题信息提取方法主要教学内容及要求：了解：遥感图像自视解译原理与方法，自视解译标志，自视解译过程与步骤，以及摄影像片、扫描像片、微波图像的判读方法与技巧。理解：遥感图像多种特征抽取、特征描述、模式匹配方法和技术，遥感专家知识库和智能理解，并以某地为例重点介绍了植被信息、土壤信息、水体信息、地质地貌信息和人造地物信息的地学分析与抽取方法，以及具体遥感地学应用。掌握：自视解译和计算机解译的方法熟练掌握：遥感图像的监督分类操作教学组织与实施：通过遥感软件，进行具体操作，直接演示，直观教学，掌握分类方法，并熟练软件使用学时数：2第六章GPS定位原理及操作教学自标：讲授GPS绝对定位与相对定位原理，差分相对定位方法，GPS定位观测值及其线性化，卫星几何分布精度因子，载波相位法整周未知数求解问题。教学重点和难点：绝对定位原理及精度因子，相对定位原理及整周未知数，差分定位基本原理，载波相位法整周未知数求解问题。主要教学内容及要求：了解：卫星几何分布精度因子。理解：载波相位法整周未知数求解问题。掌握：GPS绝对定位与相对定位原理。熟练掌握：差分相对定位方法，GPS定位观测值及其线性化。教学组织与实施：通过提问和演示，讲解原理与方法。学时数：2第七章地理信息系统概述教学目标：掌握GIS的定义和特点的阐述，了解GIS的类型及发展概况，以及GIS的组成和功能教学重点和难点：重点是GIS的特点，难点是GIS与其它信息技术的关系以及功能分析主要教学内容及要求：了解：GIS的类型和GIS与其它信息技术的关系以及发展概况，GIS的技术系统理解：GIS的定义和相关概念和功能115
115 教学目标：主要介绍遥感图像目视解译原理与方法，目视解译标志，目视解译过程与步骤，以及 摄影像片、扫描像片、微波图像的判读方法与技巧。在此基础上，讲述了遥感图像目视解译专题 地图的制作方法。介绍遥感图像计算机解译的原理、计算机分类的方法、步骤 教学重点和难点：目视解译的方法、原理和遥感图像解译技能、遥感数字图像的性质与特点、遥 感图像的分类、遥感影像计算机解译的基本方法和关键技术、遥感图像专题信息提取方法 主要教学内容及要求： 了解：遥感图像目视解译原理与方法，目视解译标志，目视解译过程与步骤，以及摄影像片、扫 描像片、微波图像的判读方法与技巧。 理解：遥感图像多种特征抽取、特征描述、模式匹配方法和技术，遥感专家知识库和智能理解， 并以某地为例重点介绍了植被信息、土壤信息、水体信息、地质地貌信息和人造地物信息 的地学分析与抽取方法，以及具体遥感地学应用。 掌握：目视解译和计算机解译的方法 熟练掌握：遥感图像的监督分类操作 教学组织与实施： 通过遥感软件，进行具体操作，直接演示，直观教学，掌握分类方法，并熟练软件使用。 第六章 GPS 定位原理及操作 学时数：2 教学目标：讲授 GPS 绝对定位与相对定位原理，差分相对定位方法，GPS 定位观测值及其线性 化，卫星几何分布精度因子，载波相位法整周未知数求解问题。 教学重点和难点：绝对定位原理及精度因子，相对定位原理及整周未知数，差分定位基本原理， 载波相位法整周未知数求解问题。 主要教学内容及要求： 了解：卫星几何分布精度因子。 理解：载波相位法整周未知数求解问题。 掌握：GPS 绝对定位与相对定位原理。 熟练掌握：差分相对定位方法，GPS 定位观测值及其线性化。 教学组织与实施： 通过提问和演示，讲解原理与方法。 第七章 地理信息系统概述 学时数：2 教学目标：掌握 GIS 的定义和特点的阐述，了解 GIS 的类型及发展概况，以及 GIS 的组成和功能 教学重点和难点：重点是 GIS 的特点，难点是 GIS 与其它信息技术的关系以及功能分析 主要教学内容及要求： 了解：GIS 的类型和 GIS 与其它信息技术的关系以及发展概况，GIS 的技术系统 理解：GIS 的定义和相关概念和功能
掌握：GIS的特点和基本功能熟练掌握：GIS的定义教学组织与实施：通过引导式方式进行导入问题，针对性讲解：通过一些图片，例子来诠释一些概念。第八章GIS的空间数据学时数：2教学目标：了解GIS技术的空间数据模型和数据结构，掌握空间数据的类型和基本特征。教学重点和难点：GIS的空间数据模型与编码主要教学内容及要求：了解：GIS的空间数据模型的发展及计算机数据组织形式理解：GIS的空间数据处理方法掌握：GIS的空间数据基本特征熟练掌握：GIS的空间数据处理方法教学组织与实施：空间数据相对比较抽象，通过图片和视频方式进行针对性讲解。第九章GIS的空间分析学时数：2教学目标：分析林业GIS的特点，通过林业GIS的设计，了解GIS的空间分析应用模型教学重点和难点：重点是GIS在林业方面的应用，难点是GIS的空间分析应用模型主要教学内容及要求：了解：林业GIS的设计和GIS的应用模型及其在林业中的应用理解：GIS的应用模型中可视化与虚拟现实掌握：GIS的应用模型的功能分析熟练掌握：叠置分析和缓冲区分析功能应用教学组织与实施：本节课相对难度有点大，通过循序渐进以及案例分析进行讲解，重点部分采用讨论方式。学时数：2第十章3S技术在经济林中的综合利用教学目标：了解并掌握3S技术在经济林中的应用教学重点和难点：经济林资源调查、水土流失、视域分析中3S技术的应用主要教学内容及要求：了解：3S技术在经济林资源调查、水土流失、视域分析中的应用为例阐述3S技术在经济林中的应用理解：3S技术之间的相互关系掌握：3S技术各自的软件操作熟练掌握：3S技术在经济林方面的应用分析方法教学组织与实施：116
116 掌握：GIS 的特点和基本功能 熟练掌握：GIS 的定义 教学组织与实施： 通过引导式方式进行导入问题，针对性讲解；通过一些图片，例子来诠释一些概念。 第八章 GIS 的空间数据 学时数：2 教学目标：了解 GIS 技术的空间数据模型和数据结构，掌握空间数据的类型和基本特征。 教学重点和难点：GIS 的空间数据模型与编码 主要教学内容及要求： 了解：GIS 的空间数据模型的发展及计算机数据组织形式 理解：GIS 的空间数据处理方法 掌握：GIS 的空间数据基本特征 熟练掌握：GIS 的空间数据处理方法 教学组织与实施： 空间数据相对比较抽象，通过图片和视频方式进行针对性讲解。 第九章 GIS 的空间分析 学时数：2 教学目标：分析林业 GIS 的特点，通过林业 GIS 的设计，了解 GIS 的空间分析应用模型 教学重点和难点：重点是 GIS 在林业方面的应用，难点是 GIS 的空间分析应用模型 主要教学内容及要求： 了解：林业 GIS 的设计和 GIS 的应用模型及其在林业中的应用 理解：GIS 的应用模型中可视化与虚拟现实 掌握：GIS 的应用模型的功能分析 熟练掌握：叠置分析和缓冲区分析功能应用 教学组织与实施： 本节课相对难度有点大，通过循序渐进以及案例分析进行讲解，重点部分采用讨论方式。 第十章 3S 技术在经济林中的综合利用 学时数：2 教学目标：了解并掌握 3S 技术在经济林中的应用 教学重点和难点：经济林资源调查、水土流失、视域分析中 3S 技术的应用 主要教学内容及要求： 了解：3S 技术在经济林资源调查、水土流失、视域分析中的应用为例阐述 3S 技术在经济林中的 应用 理解：3S 技术之间的相互关系 掌握：3S 技术各自的软件操作 熟练掌握：3S 技术在经济林方面的应用分析方法 教学组织与实施：