(课程编号：14143          学时：30         学分数：1.5)

一、课程性质和目的

    本课程是水文与水资源工程、环境工程的专业选修课，主要阐述GIS的基本概念、原理、着重在GIS技术方法和应用。课程依次介绍了GIS的核心构成，以及信息、数据、信息系统以及GIS的发展历史和展望；输入与输出的基本要求和格式，空间数据库结构，专题图与数字高程模型，空间分析工具的类型以及系统选择与硬件配备等。结合地学应用部分典型应用实例，重点介绍了GIS技术在地学环境和水资源评价、预测等方面的应用。

二、课程的基本内容

    地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是一门集计算机科学、现代地理学、测绘遥感学、环境科学、信息科学和管理科学为—体的新兴边缘交叉学科，是当代迅速发展的一门高科技技术。GIS被应用于不同学科领域的数据分析、信息提取、方法建模和决策支持等，如水资源系统管理、地质环境调查与区划、环境评价等等，地理信息成为信息时代重要的组成部分之一

三、课程基本要求
 
    要求了解(1) GIS的组成、核心构成与其他计算机制图和数据库管理信息系统的区别，(2) 理解信息和数据的概念以及区别，空间信息与地图、专题图件；空间分析与空间数据库之间的联系，(3) GIS的出现是多学科交差和应用学科对空间分析需求的必然结果。(4) 强调地学领域应用GIS的可行性和必要性。突出GIS在水、工、环领域应用的广阔前景。

四、教学安排

第—章：绪论    2学时

介绍地理信息系统的基本概念，GIS的发展过程，计算机辅助制图和地图分析、管理，GIS与其他相关学科的关系。

第二章：空间数据库及其数据结构    4学时

第一节 空间数据库

1．   理解数据库的概念，数据与数据库库的定义；一般数据库的组成框架、类型和结构，数据库的设计思想与过程；了解数据库管理信息系统(DBMS)与空间数据库的区别。 

2．   地理信息数据库 了解数值化地图的基本定义与要求，一般地理信息数据库的分类

3．   空间数据库的数据结构 点、线、面和多边形的定义，掌握矢量数据结构的特征；栅格数据库结构的特征和数据编码原则，矢量数据结构与栅格数据库结构的比较和优缺点

第二节 坐标系统与地理坐标

1.了解坐标系统的基本概念，包括平面坐标系统和球面坐标系统。

2.坐标系统的分类：专题图投影的基本分类；特征；

3.坐标系统投影的选择

第三章 地理信息系统的数据源和输入  3学时

第一节 地理信息系统的数据源

    了解GIS数据的来源种类，包括地图数据，数字资料，文字报告，遥感图像。

第二节 数据采集、输入方式、工具和编辑

    掌握空间数据和属性数据输入的方式和过程，输入前数据的组织和分类，包括手工键盘输入，数字化仪采集，图像图形的扫描输入，遥感图像数据的转入，栅格数据与矢量数据格式的转换等。

第三节 地理信息数据的质量和误差来源

理解空间数据的定位精度，属性精度，逻辑的一致性，空间图象的分辨率；矢量数据栅格化引起的质量问题，数值化的误差。空间数据的完整性，不同比例空间数据的误差(空间尺度问题)，不同时间空间数据的比较和统一等。

第四章 数值高程模型（DEM）    2学时

    了解数值高程模型的概念与应用。内容有DEM的表示方法(数学分块法和图象法)，DEM的数据源及采样方法，DEM的用途：生成三维立体图与剖面图、视线图、等高线图、坡度图和坡向图、地貌晕渲图、以及流域盆地水文网刻画等方面的基础。

第五章 地理信息系统的空间分析工具  4学时

    该章为本课程的核心内容之一，学生通过该章节的学习，不仅应该更加深刻理解GIS的含义和其发展迅速的原因，同时要掌握以下GIS主要空间分析工具的功能和运用。

    主要内容将包括：

                         i.              空间数据简单与条件查询、统计分析；

                       ii.              条件与布尔逻辑运算；

                      iii.              图象、图形的迭加(Overlay)运算；

                     iv.              分类或重分类(Reclassification)：单变量与多变量组合分类，

                       v.              多变量分析(主成分分析，聚类分析)技术；

                     vi.              空间插值方法：多项式插值，线性插值，克里格插值方法等；

                    vii.              了解GIS的开发环境和开发语言，理解和掌握GIS与专业应用软件系统集成的基本技术思路和要求。

第六章 地理信息系统的输出功能 选择合适的地理信息系统  1学时

    了解GIS的表格输出，图形与图像输出和打印输出的几种主要方式；结合国内外几种主要且成熟的GIS系统的功能特点，配合计算机硬件外设，介绍如何根据自己的需求来选择合适的GIS(专业角度的评价与模拟，为管理目的信息管理等)。

第七章 地理信息系统应用实例介绍    4学时

    本章通过4个应用实例的介绍，操作演示GIS在不同领域应用研究的技术过程和结果，以加深对GIS功能和作用的理解。

    实例l  GIS在高校信息管理中的应用(广东省高校信息管理系统基本系统ArcViewGIS＋Foxpro)；

    实例 2  区域土壤侵蚀评价GIS的应用  (湖南澧水流域土壤侵蚀研究，ILWIS)；

    实例3 河北平原水资源管理信息系统  (河北平原地下水资源管理信息系统ArcViewGIS＋Avenue)；

实例4  应用GIS技术研究城市固体废弃物堆放场地选择评价； (以国外某城市研究为例 基本系统ILWIS)

实习课程内容及学时安排

实习1：参观计算机实验室，了解GIS的硬软件的基本构成和点、线、面及多边形等基本空间数据构成要素在计算机中的表示方法。(2学时)

实习2：图形数据的分层与组织，图形数据数值化采集，栅格数据矢量化等实习；(2学时)

实习3：空间数据与属性数据的编辑与连接，矢量数据拓扑关系的建立与生成。(2学时)

实习4：数字高程模型(DEM)的生成与应用。(2学时)

实习5：GIS空间分析工具应用 。(2学时)

五、教材与参考书

教 材：  《地理信息系统原理方法与应用》 吴信才等编著，电子工业出版社 北京2002.3

参考书：

1．《地理信息系统导论》 陈述彭、鲁学军、周成虎编著 科学出版社 北京 2000

2．《地理信息系统原理、方法和应用》 邬伦 刘瑜等 科学出版社2001

3．《ArcViewGIS3.0  使用手册》  ESRI 公司

4．Introduction To the Use of Geographic Information System for Practical Hydrology , UNESCO international Hydrological Programme & ITC, Dutch, 1994  Netherlands