地理信息系统课程教学大纲 Geographic Information System 课程编号：1613112 课程类别：专业课 适用专业：农学（农业信息技术） 先修课程：软件工程、Visual Basic程序设计、农业信息技术 后续课程：无 总学分：4.0学分其中实验学分：1.0学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解地理信息系统(GS)概念的基本内涵及 其所研究的主要内容：了解GS的类型、构成、功能及其发展趋势：了解空间数据模型的 概念与类型：了解地球椭球体的基本要素、坐标系及其投影向 了解空间数据的类型与表 示方法， 理解空间数据质量问趣的来源及其质量控制方法：掌握地图数字化方法 生 内部的数据结构分类、编码方法及相互转化算法：理解与掌握GS空间分析的基本功能与 方法：了解数字地形模型的概念、主要表示模型及其分析和应用：了解空间决策支持模型与 空间数据表现形式：理解GS在3S集成技术体系中的地位、作用与农业应用领域：理解地 理信息系统是面向农学（农业信息技术）专业学生开设的一门重要的专业课：理解地理信息 系统是一门强实践性科学，通过实验教学，使学生掌握研究地理空间问愿的基本方法和基本 技能，培养学生分析与解决现实问题的能力。 教学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 讲实上讨习其小 授 验 机论题 它计 1 地理信息系统概论 3 7 2 从现实世界到比特世界 3 空间数据模型 4 4 4 空间参照系统和地图投影 43 7 5 G1S中的数据 43 6 空间数据获取与处理 4 8 7 空间数据管理 43 7 8 空间分析 43 7 9 数字地形模型与地形分析 4 3 7 10 空间建模与空间决策支持 4 3 7 11 空间数据表现与地图制图 43 7 12 地理信息系统应用技术 44 2 10 第一章地理信息系统概论 (7学时)
1 地理信息系统课程教学大纲 Geographic Information System 课程编号：1613112 课程类别：专业课 适用专业：农学（农业信息技术） 先修课程：软件工程、Visual Basic 程序设计、农业信息技术 后续课程：无 总 学 分：4.0 学分 其中实验学分：1.0 学分 教学目的与要求：通过本课程的教学，使学生了解地理信息系统（GIS）概念的基本内涵及 其所研究的主要内容；了解 GIS 的类型、构成、功能及其发展趋势；了解空间数据模型的 概念与类型；了解地球椭球体的基本要素、坐标系及其投影问题；了解空间数据的类型与表 示方法，理解空间数据质量问题的来源及其质量控制方法；掌握地图数字化方法，理解 GIS 内部的数据结构分类、编码方法及相互转化算法；理解与掌握 GIS 空间分析的基本功能与 方法；了解数字地形模型的概念、主要表示模型及其分析和应用；了解空间决策支持模型与 空间数据表现形式；理解 GIS 在 3S 集成技术体系中的地位、作用与农业应用领域；理解地 理信息系统是面向农学（农业信息技术）专业学生开设的一门重要的专业课；理解地理信息 系统是一门强实践性科学，通过实验教学，使学生掌握研究地理空间问题的基本方法和基本 技能，培养学生分析与解决现实问题的能力。 教学内容与学时安排 序号 章 名 学 时 分 配 讲 授 实 验 上 机 讨 论 习 题 其 它 小 计 1 地理信息系统概论 4 3 7 2 从现实世界到比特世界 2 2 3 空间数据模型 4 4 4 空间参照系统和地图投影 4 3 7 5 GIS 中的数据 4 3 7 6 空间数据获取与处理 4 4 8 7 空间数据管理 4 3 7 8 空间分析 4 3 7 9 数字地形模型与地形分析 4 3 7 10 空间建模与空间决策支持 4 3 7 11 空间数据表现与地图制图 4 3 7 12 地理信息系统应用技术 4 4 2 10 第一章 地理信息系统概论 （7 学时）
1、教学基本要求 (1)了解地理信息系统的基本概念及其类型与构成： (2)了解地理信息系统的主要功能： (3)了解地理信息系统的研究内容、发展简史与发展趋势： (4)掌握地理信息系统不同平台软件的安装方法。 2、教学基本内容 第一节地理信息系统的基本概念 一、信息、数据、地理数据与地理信息 信总的含义与特点：*信息与数据的区别：地理数据和地理信息的概念：地理信息的特 二、信息系统及其类型 信总系统的概念及其组成：信总系统的类型。 第二节地理信息系统及其类型 一、地理信息系统 地理信息系统的定义：地理信息系统的特征 二、地理信息系统的类型 地理信息系统的分类。 三、地理信息系统的构成 地理信息系统的构成：构成地理信息系统的软件系统包括的方面：空间数据的主要内 容。 第三节地理信息系统的功能概述 地理信总系统的核心问题：*地理信息系统的功能及其相互关系：地理信总系统空间分 析的层次。 第四节地理信息系统的研究内容 一、地理信息系统的研究内容 地理信息系统研究包括的内容：地理信息系统技术系统设计包括的方面。 二、地理信总系统的相关学科 地图学与地理信息系统的共同点与本质区别：GIS与CAD和CAM的区别：GIS与RS 的相互关系。 第五节地理信息系统发展简史 地理信息系统的发展起源：地理信息系统不同发展阶段所取得的进展。 第六节地理信息系统的发展展望 一、地理信息系统理论研究中巫待解决的问题 GIS理论发展的需求：GIS理论研究中需要解决的问题。 二、地理信息系统的发展动态 GIS软件中发展的热点：*实用GIS发展的趋势
2 1、教学基本要求 （1）了解地理信息系统的基本概念及其类型与构成； （2）了解地理信息系统的主要功能； （3）了解地理信息系统的研究内容、发展简史与发展趋势； （4）掌握地理信息系统不同平台软件的安装方法。 2、教学基本内容 第一节 地理信息系统的基本概念 一、信息、数据、地理数据与地理信息 信息的含义与特点；*信息与数据的区别；地理数据和地理信息的概念；*地理信息的特 性。 二、信息系统及其类型 信息系统的概念及其组成；信息系统的类型。 第二节 地理信息系统及其类型 一、地理信息系统 地理信息系统的定义；*地理信息系统的特征。 二、地理信息系统的类型 地理信息系统的分类。 三、地理信息系统的构成 *地理信息系统的构成；构成地理信息系统的软件系统包括的方面；空间数据的主要内 容。 第三节 地理信息系统的功能概述 地理信息系统的核心问题；*地理信息系统的功能及其相互关系；地理信息系统空间分 析的层次。 第四节 地理信息系统的研究内容 一、地理信息系统的研究内容 地理信息系统研究包括的内容；地理信息系统技术系统设计包括的方面。 二、地理信息系统的相关学科 *地图学与地理信息系统的共同点与本质区别；*GIS 与 CAD 和 CAM 的区别；GIS 与 RS 的相互关系。 第五节 地理信息系统发展简史 地理信息系统的发展起源；地理信息系统不同发展阶段所取得的进展。 第六节 地理信息系统的发展展望 一、地理信息系统理论研究中亟待解决的问题 GIS 理论发展的需求；GIS 理论研究中需要解决的问题。 二、地理信息系统的发展动态 GIS 软件中发展的热点；*实用 GIS 发展的趋势
3、实验内容 实验一、G1S主要软件安装(3学时) 实验性质：验证性实验 实验内容：了解MapInfo7.0、ArcView3.2、ARC/INF7.L.l、MapObjects2.2、MapX5.0、 Visual Basic6.0等GIS软件安装方法。 实验目的和要求：加深对GIS主要软件的印象，掌握GIS主要软件的安装技巧，初步熟悉 GIS主要软件的主要特点与使用。 注意点：不同软件的安装方法。 第二章从现实世界到比特世界 (2学时) 1、教学基本要求 (1)了解地图认知模型的分类与制图者和地图使用者认知的目的，理解地 图与其他地学模型的主要区别和优点： (2)了解对地图对象抽象过程的不同层次： (3)了解地理信息系统中模型的作用及空间数据模型的概念与分类。 2、教学基本内容 第一节对现实世界的地理认知 认知的含义：地理学中所采用的表现模型：地图认知模型的分类：制图者和地图使用者 认知的目的：地图与其他地学模型的主要区别和优点。 第二节现实世界的抽象 对地图对象抽象过程的不同层次。 第三节比特世界 一、比特世界 比特的含义：数据建模的概念与步骤 二、模型的作用 GIS中模型的作用。 三、G1S空间数据建模 空间数据模型的概念：空间数据模型的层次 四、G1S空间数据模型的分类 空间数据模型的分类。 第三章空间数据模型 (4学时)
3 3、实验内容 实验一、GIS 主要软件安装（3 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：了解 MapInfo 7.0、ArcView 3.2、ARC/INFO 7.1.1、MapObjects 2.2、MapX 5.0、 Visual Basic 6.0 等 GIS 软件安装方法。 实验目的和要求：加深对 GIS 主要软件的印象，掌握 GIS 主要软件的安装技巧，初步熟悉 GIS 主要软件的主要特点与使用。 注意点：不同软件的安装方法。 第二章 从现实世界到比特世界 （2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解地图认知模型的分类与制图者和地图使用者认知的目的，理解地 图与其他地学模型的主要区别和优点； （2）了解对地图对象抽象过程的不同层次； （3）了解地理信息系统中模型的作用及空间数据模型的概念与分类。 2、教学基本内容 第一节 对现实世界的地理认知 认知的含义；地理学中所采用的表现模型；地图认知模型的分类；制图者和地图使用者 认知的目的；*地图与其他地学模型的主要区别和优点。 第二节 现实世界的抽象 对地图对象抽象过程的不同层次。 第三节 比特世界 一、比特世界 比特的含义；数据建模的概念与步骤。 二、模型的作用 GIS 中模型的作用。 三、GIS 空间数据建模 空间数据模型的概念；空间数据模型的层次。 四、GIS 空间数据模型的分类 空间数据模型的分类。 第三章 空间数据模型 （4 学时）
1、教学基本要求 (1)了解空间数据模型的类型： (2)理解场模型的适用范围与特征，掌握栅格数据模型的概念及其重要特 征： (3)了解欧氏空间的概念及其地物要素，理解要素模型的基本概念及其特 征： (4)理解矢量数据模型的概念及其与栅格数据模型的区别： (5)学握空间关系的基本概念，了解拓扑空间关系的形式化表达、方向空 间关系的描述与识别、度量空间关系的内涵： (6)了解网络结构模型、时空模型、三维模型的各自特点与功能。 2、教学基本内容 第一节空间数据模型的基本问题 空间数据模型的类型及其学术前沿。 第二节场模型 一、场的特征 种场的特征：各向同性和各向异性的含义及其区别：*空间自相关的概念及其内涵。 二、栅格数据模型 糯格数据模型的概念：铺盖的特征参数与规则铺盖的最基本单元：*栅格数据模型的特 征。 第三节要素模型 一、欧氏空间和欧氏空间中的三类地物要素 欧氏空间的含义：欧氏空间中的地物要素：*点、线、多边形对象的空间特性。 二、要素模型的基本概念 *要素模型的概念：实体必须符合的条件：常用的嵌入式空间类型：要素模型与场模 型的区别。 三、矢量数据模型 矢量数据模型的概念及其与栅格数据模型的区别。 第四节基于要素的空间关系分析 一、空间关系的基本概念 地理要素之间的空间区位关系的内涵：*地理要素之间的拓扑关系类型。 二、拓扑空间关系分析 欧氏平面上实体对象所具有的拓扑和非拓扑属性：拓扑空间关系的识别。 三、方向空间关系分析 方向关系的描述：方向关系的识别。 四、度量空间关系分析 基本空间对象度量关系所包含的内容：地理空间距离度量的表现形式。 第五节网络结构模型
4 1、教学基本要求 （1）了解空间数据模型的类型； （2）理解场模型的适用范围与特征，掌握栅格数据模型的概念及其重要特 征； （3）了解欧氏空间的概念及其地物要素，理解要素模型的基本概念及其特 征； （4）理解矢量数据模型的概念及其与栅格数据模型的区别； （5）掌握空间关系的基本概念，了解拓扑空间关系的形式化表达、方向空 间关系的描述与识别、度量空间关系的内涵； （6）了解网络结构模型、时空模型、三维模型的各自特点与功能。 2、教学基本内容 第一节 空间数据模型的基本问题 空间数据模型的类型及其学术前沿。 第二节 场模型 一、场的特征 *#场的特征；各向同性和各向异性的含义及其区别；*空间自相关的概念及其内涵。 二、栅格数据模型 *栅格数据模型的概念；铺盖的特征参数与规则铺盖的最基本单元；*栅格数据模型的特 征。 第三节 要素模型 一、欧氏空间和欧氏空间中的三类地物要素 欧氏空间的含义；*欧氏空间中的地物要素；*点、线、多边形对象的空间特性。 二、要素模型的基本概念 *要素模型的概念；实体必须符合的条件；常用的嵌入式空间类型；*#要素模型与场模 型的区别。 三、矢量数据模型 矢量数据模型的概念及其与栅格数据模型的区别。 第四节 基于要素的空间关系分析 一、空间关系的基本概念 地理要素之间的空间区位关系的内涵；*地理要素之间的拓扑关系类型。 二、拓扑空间关系分析 欧氏平面上实体对象所具有的拓扑和非拓扑属性；拓扑空间关系的识别。 三、方向空间关系分析 方向关系的描述；方向关系的识别。 四、度量空间关系分析 基本空间对象度量关系所包含的内容；*地理空间距离度量的表现形式。 第五节 网络结构模型
网络模型的基本特征：网铬模型的优点与局限性。 第六节时空模型 TGIS的定义：GIS中具有时间维度的数据分类：TGIS数据模型的特点：时空数据模型 设计的基本指导思想。 第七节三维模型 三维GIS的功能：三维数据结构， 第四章空间参照系统和地图投影 (7学时) 1、教学基本要求 (1)了解地球椭球体的基本要素，掌握地图比例尺的表示方法 (2)了解坐标系、地理坐标系、平面坐标系的含义及其表示方法： (3)了解地图投影的概念、分类及地图投影变形的种类与地图投影的选择： (4)了解高斯一克吕格投影的变形特征和地形图的分幅与编号。 2、教学基本内容 第一节地球椭球体基本要素 一、地球椭球体 水准面、大地球体、椭球体的定义：各种地球椭球体横型：*扁率求算方法：绝对高程 与相对高程的定义。 二、地图比例尺 地图比例尺的表示方法：比例系数的定义与计算方法。 第二节坐标系 一、地理坐标 坐标系、地理坐标系的定义：赤道、子午圈的含义：纬度、经度的表示与相应的换算 方法：经差、纬差的含义。 二、平面坐标系 平面直角坐标系、平面极坐标系的建立方法：直角坐标系的平移和旋转的换算关系式。 第三节地图投影的基本问题 一、地图投影的概念 投影、地图投影的定义：地图投影的作用。 二、地图投影的变形 地图投影变形的种类：*长度变形、面积变形、角度变形的定义及其各自特点。 三、地图投影的分类 地图投影的分类：等角投影、等积投影、等距投影、几何投影、非几何投影的定义。 四、地图投影的选择 地图投影选择的意义：选择制图投影时应考虑的因素
5 网络模型的基本特征；网络模型的优点与局限性。 第六节 时空模型 TGIS 的定义；GIS 中具有时间维度的数据分类；TGIS 数据模型的特点；时空数据模型 设计的基本指导思想。 第七节 三维模型 三维 GIS 的功能；三维数据结构。 第四章 空间参照系统和地图投影 （7 学时） 1、教学基本要求 （1）了解地球椭球体的基本要素，掌握地图比例尺的表示方法； （2）了解坐标系、地理坐标系、平面坐标系的含义及其表示方法； （3）了解地图投影的概念、分类及地图投影变形的种类与地图投影的选择； （4）了解高斯—克吕格投影的变形特征和地形图的分幅与编号。 2、教学基本内容 第一节 地球椭球体基本要素 一、地球椭球体 水准面、大地球体、椭球体的定义；各种地球椭球体模型；*扁率求算方法；绝对高程 与相对高程的定义。 二、地图比例尺 *地图比例尺的表示方法；比例系数的定义与计算方法。 第二节 坐标系 一、地理坐标 坐标系、地理坐标系的定义；赤道、子午圈的含义；*纬度、经度的表示与相应的换算 方法；经差、纬差的含义。 二、平面坐标系 平面直角坐标系、平面极坐标系的建立方法；直角坐标系的平移和旋转的换算关系式。 第三节 地图投影的基本问题 一、地图投影的概念 投影、地图投影的定义；地图投影的作用。 二、地图投影的变形 *地图投影变形的种类；*长度变形、面积变形、角度变形的定义及其各自特点。 三、地图投影的分类 地图投影的分类；等角投影、等积投影、等距投影、几何投影、非几何投影的定义。 四、地图投影的选择 地图投影选择的意义；选择制图投影时应考虑的因素