課程簡介
Course Introduction
地理信息系統（GIS）是集地理科學、測繪學、遙感學、計算機科學、環境科學、空間科學、信息科學、管理科學等學科為一體的新興邊緣學科。GIS技術已成為地理科學發展的強有力的技術支持，在國土、環保、規劃、城建、交通等領域已經受到廣泛的應用，并有著廣闊的應用前景。
GIS是地理信息科學/房地產開發與管理專業的專業必修基礎課程，也是地理科學專業的專業選修課程。本課程將GIS的基本理論、技術方法和實踐應用融為一體，系統論述GIS的基本原理、應用方法以及應用實踐。主要講授GIS的基本原理和方法、GIS空間數據結構與空間數據庫、空間數據獲取與處理、GIS空間分析與地學建模、數字地面模型、GIS標準化與產品輸出以及GIS技術前沿等內容。使學生初步掌握有關GIS專業方面基礎知識和應用技能，增強學生學習和研究地理科學問題的方法和手段，提高專業技能應用和空間思維能力。
本課程建設得到嘉應學院“創新強校工程”精品資源共享課程立項支持。
教學大綱
Teaching Syllabus
《地理信息系統原理》課程教學大綱
一、課程基本信息
| 課程名稱（中文） | 地理信息系統原理（及應用） | 課程類型 | 專業必修課 |
| 課程名稱（英文） | Theory of Geographic Information System | ||
| 學 分 | 3/4 | 總學時 | 52/64 |
| 適用對象 | 地理科學本科三年級學生 | ||
| 考核方式 | 閉卷筆試結合實踐考核等,考試占60%、實驗30%和平時10% | ||
| 先修課程 | 地理科學概論、地圖學、遙感 | ||
二、課程簡介
地理信息系統是集計算機科學、空間科學、信息科學、地理科學、測繪遙感科學、環境科學和管理科學等學科為一體的交叉邊緣性學科，是地學空間信息分析和制圖的基本手段與工具。該課程教學的主要內容包括:（1）GIS基本概念、基本構成、系統功能和發展現狀；（2）GIS的數據結構與空間數據庫；（3）空間數據的處理、查詢及制圖；（4）空間分析的原理與方法、GIS的應用模型。
三、課程目標
本課程是地理信息系統專業/房地產開發與管理專業的專業必修基礎課程，也是地理科學專業的專業限選課程。擬通過該門課程的學習，使學生掌握常用GIS軟件的操作，加深對GIS基本原理的理解和領會，并能夠熟練運用一種GIS軟件完成地理空間數據的處理和空間分析的應用。通過上機實驗，使學生進一步加深對課堂所學知識的理解與認識，增強實際動手能力、分析問題解決問題的能力和空間創新思維能力。
四、教學內容及要求
第一章 地理信息系統概論
掌握地理信息系統的基本功能、組成和應用等基本知識。
第一章 地理信息系統概論
第一節 GIS基本概念
第二節 地理信息系統的構成
第三節 地理信息系統的功能與應用
第四節 GIS的發展概況
思考題:
1、 什么是地理信息系統?
2、 地理信息系統由哪幾部分組成?它的基本功能有哪些?
3、 與地理信息系統相關的學科有哪些?
4、 論述GIS的應用及發展前景。
第二章 GIS空間數據結構與數據庫
了解地理空間實體的表達方法，空間數據的基本特征等；著重掌握空間數據結構的類型。了解空間數據獲取、數據質量控制和元數據的基本概念；了解層次數據模型、網絡數據模型，并著重掌握關系數據模型和面向對象的數據模型。
第一節 GIS空間數據模型與數據結構
第二節 柵格數據結構及其編碼
第三節 矢量數據結構及其編碼
第四節 矢柵結構的比較及轉換算法
第五節 GIS空間數據庫與數據庫管理系統
思考題:
1、 空間數據的基本特征有哪些?
2、 矢量和柵格數據結構各有哪些內容?
3、 試比較矢量和柵格數據結構的異同。
4、 空間數據的分類和編碼。
第三章 地理信息系統數學基礎
掌握地圖投影、GIS坐標系、地圖的分幅和編號基本原理。
第一節 地球橢球及其坐標系
第二節 地圖投影
第三節 地圖的分幅和編號
思考題:
1、 GIS中常用哪幾種坐標系?它們是如何定義的?
2、 何為高斯投影?其投影的基本條件是什么?高斯投影中為什么要采取分帶投影的方法?UTM投影和高斯投影相比有哪些優點?
3、 地圖投影與GIS的關系如何?我國地理信息系統中為什么要采用高斯投影和正軸等角圓錐投影?
第四章 GIS數據獲取與處理
要求掌握空間數據的數據源和獲取方法、數據變換、數據重構、數據提取等數據處理內容。了解地理元數據和空間數據質量控制方法。
第一節 GIS的數據源
第二節 GIS數據獲取
第三節 GIS空間數據處理
第四節 GIS空間數據質量及其控制
第五節 空間數據的元數據
思考題:
1、GIS的數據源有哪些?GIS的幾何數據采集方法主要有哪些?各有何特點?
2、地圖掃描數據的后續處理包括哪些步驟?
3、矢量數據結構如何建立拓撲關系?
4、數據質量控制常見方法有哪些?
5、元數據的定義、內容?元數據有何作用?
第五章 GIS空間分析與地學建模
空間分析是GIS科學內容的重要組成部分，也是評價一個GIS功能的主要指標之一。主要掌握地形因子的自動提取、基于矢量數據的疊合分析、空間緩沖區分析、最佳路徑分析。主要了解位址選擇模型、交通規劃模型，并了解地學專家系統的初步知識。
第一節 GIS基本空間分析方法
第二節 GIS地學建模與應用
第三節 地學專家系統
思考題:
1、GIS中，空間分析的內容和作用是什么?
2、空間查詢有哪些方式?舉例說明其有哪些應用?
3、什么是多邊形疊置分析?什么是緩沖區分析?其基本步驟有哪些?
4、計算最短路徑的Dijkstra算法的原理是什么?有什么值得改進的地方?
5、空間決策支持的一般過程是什么?
6、運用GIS知識，分析說明城市道路拓寬中拆遷指標計算的操作步驟。（提示:道路向兩側平均拓寬，部分位于拆遷區內的10層以上的建筑物不拆遷。）
?第六章 數字地面模型
了解DEM的概念和應用，掌握DEM的表示模型和特點及其生成方法。
第一節 概 述
第二節 DEM的主要表示模型及其轉換
第三節 空間數據的內插
第四節 DEM的分析和應用
思考題:
1、DEM與DTM的含義分別是什么?二者有何關系?
2、DTM的數據源與采集方法主要有哪些?
3、DEM的主要表示模型主要有哪些?各自有何特點?
4、生成DEM有哪些方法?
第七章 地理信息系統產品輸出
了解地理信息系統產品類型、輸出設備；掌握GIS地圖制圖的方法和原理。
第一節 地理信息系統產品類型
第二節 地理信息系統產品
第三節 GIS地圖制圖輸出
思考題:
1、地理信息系統主要產品類型有哪些?
2、地理信息系統主要產品輸出方式有哪些?各自有何優缺點?
3、什么是地圖符號庫?有什么作用?舉出一些常見地物地貌地圖符號。
五、課時分配表
“課時分配”中，“其他”主要指看錄像、現場參觀、課堂討論、習題等教學環節。
六、教材及參考書
教材:
1．《地理信息系統原理、應用與工程》（武漢大學出版社2011年出版，鄭春燕等編）
參考書:
１、黃杏元等編著，《地理信息系統概論》，高等教育出版社，2002
２、陳述彭等主編，《地理信息系統導論》，科學出版社，1999
３、袁博等主編，《地理信息系統基礎與實踐》，國防工業出版社，2006
４、Kang-tsung Chan著/陳健飛 譯，《地理信息系統導論》，科學出版社，2003
七、教學策略與方法的建議
1．課程全部使用多媒體授課，多媒體授課課時為100%。教學中采用啟發式教學，課堂教學與實驗教學相結合，輔以適當的課堂討論和實習指導。
2．教學中應盡量采用通俗易懂和形象化的語言，密切聯系實際，著重講清GIS的基本概念、基本理論，以及GIS應用的方法與步驟。
3．開展課堂討論，課后布置適量思考題和作業，以幫助理解鞏固課堂教學內容。本課程不僅要求學生掌握GIS基本理論和實驗方法，更注重實際操作能力的培養鍛煉，課堂講授與上機實踐相結合，加強輔導，最大限度調動其學習的主觀能動性和創造性。
修訂人（簽字）
審核人（簽字）
批準人（簽字）
