环境信息系统教学大纲

1、环境信息系统教学大纲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，20082.李旭祥，GIS在环境科学与工程中的应用M，电子工业出版社，20033.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

2、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（

3、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

4、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

5、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、

6、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、

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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