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《环境信息系统》教学大纲

2016-05-19 作者:管理员 点击次数:

Environmental Information System

课程编码:21A63018 学分:3.0 课程类别:专业课(必修)

计划学时:48 其中讲课:48 实验或实践:0 上机:0

适用专业:环境科学专业

推荐教材:聂庆华.地理信息系统及其在环境科学中的应用, 高教出版社, 2006

参考书目:

1.黄杏元,马劲松.地理信息系统概论(第三版)[M],高教出版社,2008

2.李旭祥,GIS在环境科学与工程中的应用[M],电子工业出版社,2003

3.宋小冬,钮心毅.地理信息系统实习教程(第三版)[M],科学出版社,2013

课程的教学目的与任务

《环境信息系统》是环境科学专业的一门专业课程,它将管理科学、地理信息科学和计算机技术紧密结合在一起,对环境信息进行充分挖掘及有效管理,并可将环境信息以可视化的形式表现出来,实现环境管理的现代化。本课程旨在通过地理信息系统的基本概念、基本原理和基本方法的介绍及常见GIS软件的上机操作,使学生对GIS有一个全面的了解,学会使用GIS工具来解决环境方面的问题。

课程的基本要求

1、掌握GIS的数据结构及其相关数据获取、存储、管理和分析方法以及制图和可视化方法;

2、熟悉GIS在环境领域中的应用;

3、在实验技能方面:了解常用GIS软件的基本功能;掌握空间数据的采集、编辑方法及空间数据库的一般建库方法。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议(含课内实验)

第一章GIS概述 建议学时:2

[教学目的与要求]了解GIS的起源、发展现状与趋势,掌握GIS的概念、结构与功能,理解环境科学中哪些问题需要使用GIS。

[教学重点与难点] GIS的功能及GIS在环境科学中的应用。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 GIS的定义

一、系统与信息系统

二、地理信息、数字地理信息与地理信息技术

三、GIS的定义

四、GIS的类型

第二节 GIS的结构与功能

一、GIS的结构

二、GIS的功能

第三节 GIS的起源、发展现状与趋势

一、GIS的起源与发展

二、GIS的未来

第四节 GIS与相关学科的关系

一、相关学科发展促进GIS的进展

二、GIS在环境科学中的作用

第五节 GIS应用及其案例

一、GIS应用领域

二、GIS应用案例

第二章 GIS空间表达基础 建议学时:4

[教学目的与要求]理解GIS的地理空间基础和GIS信息组织方式,了解GIS地理空间参照系统、地图投影和相关地图知识以及GIS数据源和环境空间采样方法,掌握域、对象空间概念模型的概念和表达方式。

[教学重点与难点]地图投影,GIS信息组织方式,域模型和对象模型的表达方式。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 GIS地理空间基础

一、环境空间要素

二、其他空间概念

第二节 GIS地图学基础

一、GIS参照系

二、地图投影

三、地图

四、地图坐标转换

第三节 GIS空间信息组织

一、几个基本概念

二、以数据为基础的信息组织

三、以关系为基础的信息组织

四、以操作系统为基础的信息组织

五、以应用体系为基础的信息组织

第四节 环境空间概念模型

一、概念模型的表达

二、域模型

三、对象模型

第五节 GIS数据源与环境空间采样

一、GIS数据源

二、GIS空间采样

第三章 矢量数据 建议学时:4

[教学目的与要求]了解各种类型的矢量数据模型及其数据结构,掌握拓扑关系的概念及其在矢量数据结构中的表达,理解地图数字化的基本操作步骤及数字化方式的选择。

[教学重点与难点]拓扑关系及其在矢量数据结构中的表达。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 矢量数据模型

一、矢量数据模型及其类型

二、矢量拓扑关系的表示

三、栅格数据矢量化

四、矢量数据模型评述

第二节 矢量数据获取:地图数字化

一、地图矢量数字化

二、地图数字化方法

三、数字地图编辑和质量保证

第三节 弧线简化、平滑与求交算法

一、弧线简化与平滑

二、弧线求交

第四节 GPS:一种全新的矢量数据源

一、GPS概述

二、GPS定位原理

三、GPS定位中需要考虑的问题

第四章 地理数据库 建议学时:4

[教学目的与要求]理解地理数据库中,空间数据和属性数据的联系方式,掌握地理数据库的设计过程。

[教学重点与难点]关系数据库模型,地理数据库设计。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 数据库基础

一、数据库概述

二、数据库管理模型

三、数据库性质

第二节 建造地理数据库

一、地理空间数据组织

二、地理数据库设计

三、属性数据录入与查询

第三节 结构化查询语言

一、SQL概述

二、SQL基本语法

三、SQL空间数据扩充

第五章 空间分析 建议学时:6

[教学目的与要求]理解空间分析相关的基本概念、分析步骤,掌握空间几何分析、网络分析、叠加分析、空间查询与索引的基本原理及其在环境科学中的应用。

[教学重点与难点]网络分析、空间叠加分析。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 空间分析概述

一、空间分析的定义与内容

二、空间分析的类型与步骤

三、空间模式分析与模拟

第二节 空间几何分析

一、环境空间度量

二、环境空间位置匹配

第三节 网络分析

一、网线分析基础

二、网线分析应用

第四节 空间叠加分析

一、单要素空间叠加分析

二、缓冲区分析与邻域分析

三、多要素空间分析

第五节 空间查询与空间索引

一、空间查询

二、空间索引

第六章 栅格数据 建议学时:6

[教学目的与要求]了解栅格数据的基本概念,掌握栅格数据的压缩编码方式,理解地图代数运算方法及其应用。

[教学重点与难点]栅格数据的行程编码和四叉树编码方法。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 栅格数据模型

一、栅格数据模型要素

二、栅格数据输入与压缩编码

三、四叉树编码及其应用

四、栅格化

第二节 栅格数据分析

一、地图代数运算

二、栅格地图叠加

第三节 空间自相关与自回归分析

一、空间自相关

二、空间回归模型

第七章 TIN模型与表面分析 建议学时:6

[教学目的与要求]理解空间差值方法的基本原理,掌握TIN模型及其数据结构、DEM模型及其应用。

[教学重点与难点] TIN模型及其数据结构,DEM模型及其应用。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 TIN模型

一、TIN模型概述

二、创建TIN模型

三、TIN数据结构

四、TIN评述

第二节 数字地面模型与表面分析

一、数字地面模型

二、DEM应用

第三节 空间差值

一、空间插值概述

二、主要空间插值方法

三、确认空间插值有效性

第八章 空间数据挖掘与决策支持 建议学时:4

[教学目的与要求]理解空间数据挖掘的基本概念与原理,掌握空间决策支持系统的概念与原理、空间决策模型和智能空间决策。

[教学重点与难点]空间决策模型。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 空间数据挖掘

一、数据挖掘概述

二、数据挖掘中的数据处理

三、数据挖掘技术

四、空间数据挖掘

五、空间数据挖掘与空间决策支持

第二节 空间决策支持系统

一、决策支持系统

二、空间决策支持系统

第三节 环境空间决策模型及其发展

一、空间决策模型类型

二、时间过程模拟与动态空间决策

三、人工智能与空间决策支持集成

第十章 地理信息输出与环境虚拟 建议学时:4

[教学目的与要求]了解虚拟技术的概念与原理,掌握地图制图的方法。

[教学重点与难点]专题图的制作

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地理信息输出

一、地理信息输出方式

二、地理制图

第二节 虚拟地理环境

一、虚拟现实

二、虚拟环境的实现

第十一章 地理信息标准  , ; 建议学时:4

[教学目的与要求]了解元数据及其标准,掌握空间数据质量的描述方法,理解空间数据误差及空间不确定性

[教学重点与难点]空间数据质量描述,空间误差。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 元数据

一、元数据基本概念

二、元数据标准

三、元数据工具与创建

第二节 空间数据质量

一、空间数据质量概念

二、空间数据质量描述

三、空间数据误差与误差分析

第三节 空间不确定性分析

一、空间不确定性

二、数据不确定性

三、规则不确定性

四、控制与管理空间不确定性

第四节 Open GIS

一、Open GIS概述

二、开放的地理数据互操作规范

第五节 GIS标准

一、GIS标准概述

二、ISO/TC211地理信息标准

第十二章 GIS应用与开发 建议学时:4

[教学目的与要求]掌握GIS操作应用的一般步骤,了解GIS系统开发的基本原理和过程。

[教学重点与难点] GIS操作应用及案例。

[授 课 方 法]课堂讲授为主,课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 GIS的操作性应用

一、GIS工具选择

二、GIS操作步骤与应用领域

三、应用实例

第二节 GIS项目规划和实现管理

一、实现GIS项目的一般策略

二、GIS战略规划(需求分析)

三、GIS应用系统的设计

四、GIS应用系统的实现和管理

五、GIS应用系统的开发方法

撰稿人:李合莲 审核人: 国伟林

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