《地理信息系统综合上机实验》教学大纲

一、课程简介

1. 课程性质

《地理信息系统综合上机》是海洋技术本科生已经学习了地理信息系统原理和GIS程序设计课程之后独立开设的实验课程。实验课程的内容安排高度综合和衔接了以上两门课程，是地理信息系统体系的一次综合实践。

2. 课程任务

本实验环节的目的是使学生进一步加深对基本原理方法的认识和理解，加强对基础地理信息系统技能的掌握，培养用专业知识解决实际问题的能力，即能够针对地学领域相关问题，选择正确的实验方案，正确地采集、处理和分析空间数据，通过信息综合得出合理有效的结论，并对结果进行有效的管理和发布。这对于形成学生良好的专业素养有重要作用。

秉承立德树人的教学理念，在教学过程中将专业知识和课程思政有机统一，潜移默化地融入课程思政要素，激发学生的担当意识和爱国情怀，对树立学生正确的人生观和价值观起到了引领作用。

二、课程目标

1. 思政育人目标

课程目标1：培养学生的责任心，团队协作和服务意识；培养学生务实，创新，精益求精的工作作风；培养学生踏实，独立，进取，戒骄戒躁的良好心态；科学技术是生产力，知识就是力量，唤起学生的自主学习意识，提高学生的思考维度，通过正能量的辐射，让学生意识到用专业知识正向回馈社会是自我需求。（支撑毕业要求8.1）

2. 知识能力目标

课程目标2：学会根据实际需求选择空间数据和GIS应用工具。理解GIS工作的基本思路、技术路线和方法。（支撑毕业要求4.2、5.1）

课程目标3：理解GIS的软硬件环境、数据类型和结构、数据采集、空间数据库。能够熟练掌握地理信息系统软件ArcGIS的基本操作技能，并能应用该软件进行简单的地图编辑、数据处理、统计查询和空间分析操作，空间数据库的创建与应用，掌握数据产品的输出设计；掌握GIS软件开发的技术流程。（支撑毕业要求4.3、5.2）

课程目标4：培养学生用地学空间思维模式思考问题的能力，锻炼学生的综合应用能力，掌握实验技能，结合文献讨论实验结果，提高数据分析能力，掌握编写实验报告的方法，培养学生的实验组织能力及协作能力。（支撑毕业要求2.3、4.4、9.2）

三、课程目标与毕业要求的对应关系

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系

四、教学基本内容、要求及学时分配

表2 教学内容、要求及学时分配

序号	教学内容	教学要求	学时 分配	教学 方式	对应课程目标
1	坐标系统	认识ArcMap 、ArcCatalog和ArcToolbox图形用户界面。熟悉ArcGIS中我国常用的预定于坐标系统；理解地理坐标系和投影坐标系的联系与区别。掌握两种坐标系统的转换方法；掌握对新图层定义坐标系的方法。	2（线下）	上机讲授 分组讨论	1,2,3,4
2	矢量和栅格数据模型	通过浏览数据加深对矢量和栅格数据结构的理解；理解矢量数据向栅格数据的转换的方法。	2（线下）	上机讲授 分组讨论	2,3,4
3	数据输入和编辑	掌握用Arcmap录入数据的方法；掌握空间数据编辑的基本方法，原理，领会其用途；掌握空间数据修订（拓扑和非拓扑）的原理和方法。	2（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
4	空间数据查询	掌握GIS两中基本查询操作（基于位置的和基于属性的），加深对其实现原理的理解；学会使用Joins和Relates等工具；熟悉统计图的制作方法；理解栅格数据的查询方法。	4（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
5	数据分析	理解空间分析的原理和操作；掌握缓冲区分析(Buffer)，地图叠加，地址编码，网络分析等空间分析基本操作和用途；掌握距离量测、局部运算、邻域运算、分区运算、路径和网络等空间分析基本操作和用途；为选择合适的空间分析工具求解复杂的实际问题打下基础。	6（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
6	地形制图和分析	通过浏览DEM数据加深对数字高程模型的理解和领会；掌握应用数字高程模型进行坡度等要素的计算；学会创建TIN模型并会修改；理解视域和流域分析的原理，学会基于软件的计算方法。	4（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
7	空间内插	掌握空间数据内插（IDW、克里金、趋势面等）的基本方法，原理；领会其用途；学会其操作。	2（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
8	数据显示与地图编制	掌握地图产品的制作方法；熟悉软件中要素符号的灵活运用；掌握地图产品的标注方法，特别是线要素的标注。处理数据，制图输出并撰写报告。	2（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
9	创建与调用AOI书签	通过简单的实习操作，熟悉在 Visual Studio 2005 环境下运行 ArcGIS Engine；掌握对地图的简单操作处理，即空间书签的创建；能够通过代码实现书签的功能，并进行合理的调用。	8（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
10	地理数据列表显示	通过简单的实习操作，增加对于地图不同图层组合的理解；掌握对地图增加控件并显示信息的简单操作处理，以显示相关地理数据；创建表视图的对话框，用于显示相关信息显示的操作，并通过列表控件进行显示处理等操作；在上述内容基础上进行拓展开发，如多图层信息任意要素所有字段的综合显示，以及数据类型转换的自定义实现等。	8（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
11	对地图进行简单图层渲染	通过简单的实习操作，增加对于地图不同要素的理解，对于特定图层通过操作进行一定渲染，使得其能够着重突出；掌握对地图增加控件并显示信息的简单操作处理，以显示相关地理数据；在上述内容基础上进行拓展开发，如进行图层渲染器信息的获取等操作。	8（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
12	地图的页面布局及打印	通过简单的实习操作，增加对于地图制图以及输出的理解；掌握对地图增加控件并显示信息的简单操作处理的各接口的使用及相关 操作，以输出相关地图信息。	8（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4
13	地图的制图文件输出	掌握Shapefile格式空间数据组织方式；掌握Shapefile要素类的创建方法；熟知要素类操作处理的接口使用方法。	8（线下）	上机讲授 分组讨论	3,4

五、基本要求

1. 教学基本要求

本课程与《地理信息系统原理》和《GIS程序设计》课程相结合，突出实用性。本课程以数据处理与分析和GIS桌面软件开发为两条主线，上机实现空间数据的空间参考变换、数据编辑与处理、数据分析与应用、数据存储与管理、系统开发与可视化等各项应用。通过上机验证和系统开发等重点培养学生的GIS综合实践能力，培养学生用地学的逻辑和地学思维思考问题和解决问题的能力。

2. 教学方法

教师布置上机实验内容，准备相关软件和数据，学生提前预习简易的实验讲义，并查阅资料准备实验；

教师在课堂上讲解和示范，巡视和个别辅导，学生通过认真观摩和反复训练，完成数据采集和处理，培养学生严谨的科学工作作风。

数据处理和讨论6-8人一组，上机每人一机，最后完成实验报告。

六、考核与成绩评定方式

本课程考核办法针对课程目标进行设计，考核内容与课程目标的能力要求相对应，课程目标达成的期望值设定为 0.75。最终成绩由上机测试和实验报告组成，通过遥感图像处理应用实例操作，考察学生对遥感图像的理解和对解译方法的掌握情况。根据学生的上机操作态度、速度和实验最终结果的完成情况综合评定成绩，评分标准分优秀、良好、中等、及格、不及格。

优：全勤；操作熟练；实验报告齐全、正确。

良：全勤；操作熟练；实验报告齐全、无重大错误。

中：全勤；操作较熟练；完成速度稍慢；实验报告齐全，有小错误。

及格：全勤；操作欠熟练；完成速度较慢；实验报告齐全，有小错误。

不及格：缺勤两次以上；操作不熟练；完成速度慢；实验报告不全。

七、学习资源

[1] 汤国安等. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程(第2版). 科学出版社，2012

[2] 马丽贝丝•普赖斯等. ArcGIS地理信息系统教程(第5版). 电子工业出版社，2012

[3] 杨克诚等.GIS软件应用-实验指导书，2006

[4] ArcGIS 10.2 for Desktop 帮助.ESRI Inc. https://www.esri.com/zh-cn/home

[5]Introduction to Geographic Information Systems in Forest Resources，http://gis.washington.edu/cfr250/main/schedule.html，华盛顿大学网络教程