菌州克通大率 教 案 2017~2018学年第1学期 学 院： 测绘与地理信息学院 教 研室： 地理信息科学教研室 课程名称： 地理信息原理及应用 授课班级： 地理信息科学2016级01班 主讲教师： 朱睿 职 称： 副教授 使用教材： 《地理信息系统教程》 (科学出版社2007年版) This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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课程基本情况 中文：地理信息系统原理及应用 课程代码 27021231 课程名称 英文： 学 4 授课教师 朱容 职称 副教授 课程性质 必修课() 选修课() 授课对象 地理信息科学专业1601班，本科 课程学时 64学时 周学时 4学时起止周 1-16 学时分配 理论讲授：32学时：实验：0学时：上机：32学时 授课方式 课堂讲授+上机实践 考核方式 考试 先修课程 测绘科学导论、地理学综合、地图学 后续课程 根据培养计划学习后续课程 《地理信息系统原理及应用》是地理信息科学专业、遥感科 学与技术专业必修的专业基础课，它主要研究解决地理信息系统 的原理、功能和应用。对于地理信息科学专业的学生而言，木课 课程性质 程起到认识自身专业、并引导所有后续专业课程学习的作用。对 和目的 于遥感科学与技术专业的学生而言，本课程起到应用GS方法和 技术进行遥感分析的作用。通过学习本课程，培养学生创新意识， 拓展学生思维， 提高学生解决实际问题的能力，使学生学握地理 信息系统基本理论、方法与功能，并为后续课程打下坚实的基础。 通过本课程的理论学习，使学生理解和掌握地理信息系统的 原理和功能，了解GIS在相关领域内的应用技术；理解空间数据 教学基 的表达、空间数据处理、空间数据管理与空间分析等相关内容： 本要求 系统地掌握GIS的理论、方法与功能。通过本课程的上机实践学 习，要求学生学握至少一种GIS软件的实际操作能力，能够完成 空间数据采集、空间数据处理、空间数据分析、空间数据可视化 等基本操作流程。 使用教材 《地理信息系统教程》汤国安主编科学出版社 《地理信息系统原理与方法（第三版）》，吴信才，电子工业出版 主要参考 社，2014年6月 资料 《地理信息系统导论（第七版）》kang-tsung Chang著，陈健飞 译，电子工业出版社，2014年8月 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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多 次 第1周 授课章节 第一章绪论 授课学时 2学时 本节课要求学生了解课程学习内容；了解GIS的基本概念、GS 教学目的 的发展历史、GIS和其他学科之间的关系。需要学生掌握GIS 的定义以及五大组成部分，理解GS的六大功能。 教学重点 GS的定义和组成 教学难点 本章内容主要为介绍性环节，无难点 教具和 媒体使用 利用多媒体课件讲解 教学方法 讲授法 首先简单对学生介绍课程教学的主要内容及基本要求，宣 读课程的过程性考核办法。(5分钟) 一、简单介绍GS的核心价值及主要用途。(5分钟) 二、GIS的基本概念：将地理信息系统拆分开，介绍什么是 信息，什么是地理信息，地理信息的特点，什么是信息系统。 (10分钟) 三、GS的定义：介绍从GS产生之初到现在的若干个定义， 通过其定义的发展变化，映射GIS的发展变化。(10分钟) 四、GIS中S涵义的演变：GIS的S先后经历了从系统到服 务再到科学的发展演变。(5分钟) 五、GIS的发展简史：GIS的发展经历了摇篮时期、蓬勃发 展时期、普及推广时期、产业化时期、通用时代。(15分钟) 六、GS的组成：硬件、软件、数据、人员、应用模型（网 程 络)。(10分钟) 七、GS与其他学科的关系：着重介绍与地理学、地图制图 学的联系。(10分钟) 八、GS的功能：首先介绍GIS的功能需求，然后介绍其五 个主要功能，每个功能都有实际案例讲解。(15分钟) 九、GIS的应用：介绍十个GIS的应用领域，每个应用都结 合实际应用案例讲解。(15分钟) 十、本节课小结 思考题 上网查找资料，举出几个感兴趣的国内外GS应用的例证。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 次 第2周 授课章节 第二章GIS的地理数学基础 授课学时 2学时 本节课要求学生巩固地理坐标系、投影坐标系、投影分类的基 教学目的 本知识。需要掌握GS中的地图投影选择原则，深刻理解高斯 投影、兰勃特投影的投影方法、基本参数。 教学重点 地理坐标系和投影坐标之间的关系 高斯投影、兰勃特投影的参数设置 教学难点 高斯投影、兰勃特投影的投影方法、基本参数 教具和 地球仪、多媒体课件讲解 媒体使用 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容： 、地理坐标系：三个基本概念：大地水准面、地球椭球体 大地基准面，着重解释它们之间的关系。简单介绍国内外常见 的椭球体和基准面。(15分钟) 二、投影坐标系：什么是投影坐标系，和地理坐标系之间的 关系和联系。(10分钟) 三、地图投影的分类：不同的分类依据，对应不同的分类体 必 系，回顾9种投影方式及各自特点。(15分钟) 四、GS中的地图投影：地图投影的选择方法、我国主要地 图类型所采用的投影方法。(10分钟) 过 五、高斯投影：先结合地球仪和纸筒演示高斯投影的投影方 式，以及分带方法。再介绍高斯坐标系下坐标的记录特点。(15 分钟) 六、兰伯特投影：兰伯特投影的投影方法和投影特点，兰伯 特投影在我国标准比例尺地图中的应用。(10分钟) 七、AreGIS中地图投影的设置方法（软件演示）(5分钟) 八、我国标准比例尺地形图的分辐和编号：结合地形图实例 讲解分幅方法和编号方法。(20分钟) 九、本节课小结 思考题 如果要制作1：10万的土地利用图，该选何种类型的地图投影？ This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 次 第3周 授课章节 第三章空间数据模型 授课学时 2学时 本节课教学主要为空间数据结构做铺垫，要求学生了解地理空 教学目的 间和空间实体，理解从现实世界到计算机数字世界的抽象过程， 即概念模型、逻辑模型、物理模型。掌握空间数据的拓扑关系。 教学重点 逻辑数据模型、空间拓扑关系 教学难点 概念模型、逻辑模型、物理模型之间的关系 教具和 媒体使用 多媒体课件讲解 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容 一、地理空间和空间实体的概念(5分钟) 二、空间实体的特征：空间特征、属性特征、时间特征、空 间关系(5分钟) 三、空间认知：现实世界一一概念模型一一逻辑模型一一物 教 理模型（结合地图一一CAD一一DWG文件举例）(10分钟) 四、概念模型：对象模型、场模型、网络模型(20分钟) 五、逻辑模型：详细介绍矢量数据模型、栅格数据模型、矢 量一栅格一体化数据模型、镶嵌数据模型的构建方法、适用对 这 象。(30分钟) 六、空间数据的类型：表示内容的不同分，可以分为类型数 据、网络数据、样木数据、曲面数据、文本数据、符合数据。 (10分钟) 七、空间关系：顺序关系、方向关系、拓扑关系(5分钟) 八、空间拓扑关系：首先通过拓扑地图讲解拓扑性的涵义， 然后通过图表详细讲解点、线、面之间的邻接、相交、包含、 重合等常见的拓扑关系，每种都举例说明。(15分钟) 九、本节课小结 思考题 试举例表达点、线、面之间的邻接、相交、包含、重合等常见 的拓扑关系。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 次 第4周 授课章节 第四章空间数据结构（一） 授课学时 2学时 教学目的 本节课要求学生掌握栅格数据结构的基本概念、完全栅格数据 结构的编码方法、五种压缩杅格数据结构的编码方法。 教学重点 册格数据结构压缩编码 教学难点 四叉树压缩编码 教具和 媒体使用 多媒体课件讲解 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容 一、介绍空间数据结构与计算机类课程中的数据结构的区别、 空间数据结构需要解决的问题。(5') 二、橱格数据结构的基本概念、栅格参数、取值方法。(15 三、完全栅格数据结构：结合遥感影像的不同文件格式 (BSQ/BIL/BIP),解释栅格数据的多种组织方法。(15') 四、压缩栅格数据结构 (1)行程编码：逐行编码(5’) (2)四叉树编码：常规四叉树和线性四叉树编码。重点详细 过 介绍线性四叉树编码，在此过程中结合板书讲解Morton码。要 求学生当堂自己尝试写出8*8栅格数据的Morton码。(25') (3)二维行程编码：即线性四叉树和行程编码的结合。(5 (4)链式编码：注意：线性要素从上到下行进，面状要素沿 顺时针或逆时针行进取决于给定的八方向链码的0一7的顺序。 (20') (5)块状编码：带领学生写(5’) 五、本节课小结 思考题 简述栅格数据压缩编码的几种方式和各自的优缺点 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 次 第5周 授课章节 第四章空间数据结构（二） 授课学时 2学时 本节课要求学生掌握矢量数据结构的四种数据编码方法，深入 教学目的 讨论各自的局限性：对比矢量栅格数据结构：理解矢量栅格 体化数据结构和镶嵌数据结构的编码方法：了解三维数据结构。 教学重点 DE数据结构、链状双重独立式数据结构 教学难点 每种矢量数据结构中的局限性 教具和 媒体使用 多媒体课件讲解 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容 一、矢量数据结构 (1)实体数据结构：介绍两种表示方法，总结实体数据结构 的优缺点。(10分钟) (2)索引式数据结构：详细介绍索引式数据结构采用的三个 文件（多边形文件、边文件、点文件）之间的关系。(10分钟 (3)DE数据结构：举例分析DME结构中可以查询到的 学 信息。(10分钟) (4)链状双重独立式数据结构：详细介绍双重独立式数据结 构采用的四个文件（多边形文件、弧段文件、弧段点文件、点 坐标文件)之间的关系，举例分析DM正结构中可以查询到的 信总。(20分钟) 二、栅格数据结构和矢量数据结构的比较(10分钟) 三、矢量栅格一体化数据结构：多级格网方法、三个基本约 定、线性四叉树编码(10分钟) 四、镶嵌数据结构：介绍oronoi多边形和不规则三角网两 种模型各自的关系表文件。(10分钟) 五、三维数据结构：八叉树法与三维边界表示法(10分钟 六、本节课小结及本章小结 思考题 对栅格与矢量数据结构进行对比分析，阐述各自的优缺点。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 次 第7周 授课章节 第五章空间数据的采集和输入 授课学时 2学时 本节课要求学生了解GS的七大数据来源，每种数据源的用途 教学日的 掌握空间数据和属性数据的输入流程：理解元数据的涵义：了 解数据质量的评价指标和误差来源。 教学重点 GS的数据来源及其各自用途、数据的采集和输入流程 教学难点 教具和 媒体使用 多媒体课件讲解 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容： 一、GS的数据源：主要有7大类（每一类都结合大量图片 实例讲解)：地图数据、遥感影像、测量数据、数字资料、文宁 报告、统计数据、监测数据。(40分钟) 二、空间数据的采集和输入：野外数据采集、地图数字化采 集、摄影测量方法、遥感影像。注意突出每种采集方法的特点 (20分钟) 三、属性数据的采集和输入：介绍属性数据的来源：重点强 调属性数据的分类编码，两种编码方法。(20分钟) 四、元数据：元数据的概念、元数据的作用、元数据的内容 (10分钟) 程 五、数据质量：空间数据的误差来源、数据质量的评价指标 质量控制的常见方法。对数据质量的评价指标进行教材外内容 的扩展，即评价指标分为微观和宏观两方面，重点解释逻辑 致性。(10分钟) 六、本节课小结 思考题 GS的数据质量的评价指标有哪些？ This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 水 第8周 授课章节 第六章空间数据处理 授课学时 2学时 本节课要求学生学习几种最主要的空间数据处理方法，从数学 原理上堂据几何恋换和松昂影恋换，学习图福拼接的其木方法， 教学目的 理解矢量数据的压缩算法，掌握栅格矢量数据格式之间的转换 方法。 教学重点 几何纠正、矢量数据的压缩方法、数据结构转换方法 教学难点 涉及到数学原理的知识点 教具和 多媒体课件讲解 媒体使用 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容： 、介绍数据处理的目的是什么，包括数据处理的基本概念 数据处理的内容、数据处理的意义。(5分钟) 二、数据编辑：先介绍空间数据的一般性错误，再引出错误 检查的主要方法和误差修正的一般过程。(10分钟) 三、几何纠正：介绍几何纠正的原因，几何纠正的分类，重 点讲解仿射变换的数学原理，以及遥感影像几何纠正的选点原 则和质量控制。(20分钟) 四、栅格数据重采样：最近邻法、二次卷积法、三次卷积法 过 (15分钟) 五、投影变换：正解法（大多数软件采用此法）、反解法。(10 分钟) 六、图形拼接：图幅拼接的步骤（四步）。(10分钟) 七、数据压缩：着重介绍DP算法。(15分钟) 八、数据结构转换：先举例介绍转换的目的，再介绍矢量转 栅格、栅格转矢量的转换方法。(15分钟) 九、数据入库：自学 十、本节课小结 思考题 比较栅格数据重采样的几种方法。简述空间数据入库流程。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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周 次 第9周 授课章节 第七章空间分析（一） 授课学时 2学时 本节课要求学生学习空间分析的发展历史、定义、目的、方法 教学目的 学握矢量数据的基本空间分析方法，包括缓冲区分析、叠置分 析、网络分析。 教学重点 缓冲区分析、叠置分析 教学难点 网络分析 教具和 媒体使用 多媒体课件讲解 教学方法 讲授法 首先简单回顾上节课的重点内容，根据学生的精神状态适 时提问。再引入本章内容 一、介绍空间分析的发展历程，空间分析的定义，空间分析 的目的。(10分钟) 二、缓冲区分析：先介绍缓冲区分析的应用实例，再介绍缓 冲区分析的定义和缓冲区的类型。(10分钟) 教 三、缓冲区生成方法：并解角平分线法和凸角圆弧法。(20 分钟) 四、建立缓冲区时应注意的问题：叠置处理和宽度处理。(10 分钟) 五、叠置分析的概念(10分钟) 六、叠置分析的类型：点与多边形、线与多边形、多边形叠 置。(15分钟) 程 七、网络分析的概念：讲解网络的组成部分。(15分钟) 八、网络分析的功能：路径分析、资源分配、连通分析、选 址分析。(10分钟) 九、本节课小结 思考题 说明缓冲区分析的原理与用途，对比两种建立缓冲区方法的优 缺点。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
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