地理信息系统概论

汽车导航、滴滴打车、手机定位…地理信息已融入了寻常百姓的日常生活。然而,在地理信息的海洋里遨游,您可曾感到惊奇和迷惑?想知道美轮美奂的各种地图是怎样制作出来的吗?想知道车载导航是如何选择最优路径的吗?《地理信息系统概论》这门课程将带领我们走进这神奇般的地理信息世界的科学殿堂。

中山大学

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地理信息系统概论

课程概述

据不完全统计,人类活动获得的信息几乎全部与地理空间位置有关。比如,人们出门前用手机查询出行路径、旅游前查看景点分布与特色、发微博时附上所在地理位置,等等,这些“智能化”生活的出现,无不渗透着地理信息的影子。地下管线埋的地方合适与否?河流水道的治理从哪里入手?新小区开发是否与周边环境协调统一?等等,这些看似复杂、笼统的城市管理问题,在电脑上通过几张“地图”便可以像做“B超”、“肠镜”检查那样一目了然,并提供给我们解决思路。当我们习惯了导航地图给生活工作带来的便利,你可曾想到,这一切都是由地理信息技术的快速发展而致。

由中山大学地理科学与规划学院教授、博士生导师、湖南科技大学“湘江学者计划”特聘教授张新长博士领衔主讲的《地理信息系统概论》课程,从科普通识视角出发,用专业的水准,为我们掀开隐藏于日常生活与工作背后的地理信息世界神秘面纱。本课程突出趣味性、科学性、特色性与时代感,旨在培养学生的地理空间思维、拓宽大学生视野、并提升分析与解决问题的能力。

在课程结构上分基础理论与实习操作课程两大部分。基础理论课程共有十讲,以地理信息的采集、整理、存储、分析、可视化以及应用等为主线,其中包括:地理信息系统概述、地理信息空间参考系统、地理空间数据的组成与特征、地理空间数据质量与不确定性、空间数据库技术、地理空间数据数字化与可视化表达、移动互联网地理信息技术、空间分析(上、下)、地理信息工程。从应用的角度介绍如何运用获取的地理信息,分析解决各种与地理空间相关的科学技术与社会问题,并将结果用各种美轮美奂的地图展现于我们面前;在实习操作课程学习中,只需您轻轻点击鼠标、敲敲键盘便可瞬间将上述理论知识和实际应用融会贯通,服务于我们的生活、工作和学习,引领我们走进地理信息世界的知识海洋。

相信每一位同学都会从《地理信息系统概论》课程中获得意外的收获和厚重的知识与技能。

授课目标

提升地理信息系统学科知识传播的广度与深度。利用信息化教学的新模式,在资源共享、教学互动、过程监督等方面取得突破,重点培养大学生的空间思维能力、拓宽视野、提升对地理学的认知水平和分析与解决问题的能力,力求把地理信息系统的教学推向新的高度,充分发挥高校服务社会和传承文化功能。

证书要求

1. 本课程学习任务包括观看视频、完成每讲单元测验与作业、参加期末考试;
2. 平时成绩(单元测验和单元作业)占总成绩60%,期末考试成绩占40%,总成绩60-84分可获得合格证书,总成绩85分及以上可获得优秀证书。

预备知识

初步具备基本的地图知识、地理知识、计算机基本操作技能。

授课大纲

第一部分 基础理论课程

第一讲 地理信息系统概述
1 地理信息系统(GIS)的概念
2 GIS的组成和类型
3 GIS与其他信息系统的区别和联系
4 基本功能
5 GIS的应用与发展前景
第二讲 地理信息空间参考系统
1 地球空间参考系统
2 地图投影
3 空间坐标转换
第三讲 地理空间数据的组成与特征
1 地理空间数据的基本结构
2 矢量数据的结构特征
3 栅格数据的结构特征
4 矢量和栅格数据格式的转换
第四讲 地理空间数据质量与不确定性
1 地理空间数据质量问题及特点
2 数据的误差来源和分类
3 数据的质量评价
4 数据的检查与规整
5 数据的不确定性原理
第五讲 空间数据库技术
1 数据库基本知识
2 关系数据库模型
3 空间数据库管理系统
4 空间数据库设计原理与方法
5 空间数据库的发展趋势
第六讲 地理空间数据数字化与可视化表达
1 数字化技术与方法
2 符号化技与方法
3 GIS可视化技术
4 GIS可视化表示方法与应用发展
第七讲 移动互联网地理信息技术
1 互联网GIS概述
2 WebGIS体系结构与关键技术
3 移动GIS的构建
4 云环境下的GIS
第八讲 空间分析(上)
1 空间分析概述
2 空间信息查询与量算
3 叠置分析
4 缓冲区分析
5 网络分析
第九讲 空间分析(下)
1 数字高程模型
2 地形分析
3 空间相关性分析
4 门槛分析
第十讲 地理信息工程
1 地理信息工程概述
2 地理信息工程的基本方法与步骤
3 地理信息工程的支撑技术
4 地理信息工程应用案例

第二部分 实习操作课程

第一讲 ArcGIS Online概述
1 ArcGIS Online的基本功能
2 ArcGIS Online入门案例
第二讲 地理空间数据可视化
1 地理空间数据可视化的功能概述
2 地理空间数据可视化应用案例
第三讲 地理空间数据的编辑
1 地理空间数据编辑的基本功能
2 地理空间数据编辑的应用案例
第四讲 空间查询
1 空间查询的基本功能
2 空间查询的应用案例
第五讲 空间分析工具(上)
1 叠加分析、缓冲分析、路径分析的工具
2 空间分析的应用案例(上)
第六讲 空间分析工具(下)
1 空间数据统计、空间模式分析、地形分析的工具
2 空间分析的应用案例(下)

参考资料

1. 张新长,康停军,张青年.城市地理信息系统[M].2版.北京;科学出版社,2014.
2. 张新长,马林兵,张青年.地理信息系统数据库[M].2版.北京;科学出版社,2010.
3. 马林兵,张新长,林丽健,等.Web GIS技术原理与应用开发[M].2版.北京;科学出版社,2012.
4. 张新长,任伏虎,郭庆胜,等.地理信息工程[M].北京;测绘出版社,2015.
5. 张新长,何显锦.数字城市[M].北京:高等教育出版社,2016.
6. 汤国安,刘学军,闾国年,等.地理信息系统教程[M].北京:高等教育出版社,2007.
7. 邬伦,刘瑜,张晶,等.地理信息系统:原理、方法和应用[M].北京;科学出版社,2001.
8. 黄杏元,马劲松,汤勤.地理信息系统概论(修订版)[M].北京:高等教育出版社,2001.

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