《环境信息系统》课程教学大纲

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1、1环境信息系统环境信息系统课程教学大纲课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260376 课程名称：环境信息系统 英文名称：Environmental Information System 课程类别：专业选修课 学 时： 36 学 分： 2.0适用对象: 环境科学、环境工程专业 考核方式：考查，平时成绩占总成绩的 30%。 先修课程：水环境信息学 ， 地理信息系统 ， 数据库 。二、课程简介 环境信息系统是环境工程和环境科学专业选修课，主要利用所学的地 理信息系统、环境遥感、数据库、管理信息系统进行环境保护系统的开发，拓 展学生的应用技能。其主要的教学任务是通过学习使学生掌握环境科学的基础 知

2、识；了解环境污染控制和管理的各种手段和方法；对环境信息系统的结构和 开发过程了解。并能利用所学理论进行开发设计，了解环境科学专业的知识框 架；为后续专业课程的学习打下必要的专业基础，有利于学生系统掌握专业知 识和今后形成合理的环境科学知识结构。三、课程性质与教学目的 课程性质：课程性质：本课程属于环境工程专业本科生的选修课。为本科生建立环境信息处理课程的全面的知识体系，主要内容为环境信息系统的基本原理、基本 方法和应用实例。 教学目的：教学目的：通过教学，并结合实验，使学生基本掌握环境信息系统的基本 概念、基本原理、实现的技术手段和方法、实现的途径及其应用，并培养对这 一领域的专业兴趣。为今后

3、在这一领域的继续深造或采用环境信息系统技术解 决实际问题打下较扎实的基础。四、教学内容及要求 第一部分第一部分 环境信息系统基础知识环境信息系统基础知识 第一章第一章 概述概述 （一）目的与要求 了解信息与系统的概念与作用，理解信息系统的概念及作用，熟练 掌握环境信息系统的概念、作用及应用。 （二）教学内容第一节 信息21主要内容 1.1.1 信息的定义 1.1.2 信息与数据的关系 1.1.3 信息的主要特性 1.1.4 信息分类 1.1.5 信息的度量 1.1.6 信息的作用 2基本概念和知识点 理解信息的概念。其内容包括信息的定义，信息的分类，信息 的性质，信息的特征，信息的作用，信息与

4、数据。 3问题与应用（能力要求） 要求识记信息的概念。第二节 系统与信息系统 1主要内容 1.2.1 系统的定义及其特性 1.2.2 系统分类 1.2.3 系统的组成 1.2.4 信息系统 1.2.5.1 信息系统的定义 1.2.5.2 信息系统的组成 1.2.6 信息系统的功能 1.2.7 信息系统分类 2基本概念和知识点 理解和掌握系统与信息系统的概念。其内容包括系统的定义及其 特性，系统的分类，模型与系统，信息系统的概念，信息系统研究方 向分类，信息系统运行的几种驱动方式。3问题与应用（能力要求） 要求领会信息系统的概念。 第三节环境信息系统 1. 主要内容 1.3.1 环境信息系统的定

5、义 1.3.2 环境信息系统的分类 1.3.2.1 环境管理信息系统 1.3.2.2 环境地理信息系统 1.3.3 环境信息系统的主要研究内容、特点以及相关学科 1.3.4 环境信息系统的发展趋势 2. 基本概念和知识点 理解和熟练掌握环境信息系统的概念。主要内容有：环境信息 系统的定义，环境信息系统的分类，环境信息系统的主要研究内容、 特点以及相关学科，环境信息系统的发展趋势。33. 问题与应用（能力要求） 要求理解环境信息系统的概念、主要研究内容、特点以及相关 学科，综合分析环境信息系统的发展趋势。 （三）实践环节与课后练习 1.试述信息的定义、分类、作用。 2.试述信息系统的定义、组成和

6、分类。 3.试述环境信息系统的定义、分类以及主要研究内容。 （四）教学方法与手段 本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。结合 实验教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。第二章第二章 数据库数据库 （一）目的与要求 本章对数据库的概念、特点、工作过程、模型的类型、基本原理、 、数据库的设计和发展趋势进行了介绍，目的是要使学生了解数据库 的概念及含义，掌握数据库中的数据模型，熟练掌握关系数据库基本 原理，理解数据库的发展趋势。 （二）教学内容 第一节 基础知识 1.主要内容 2.1 基础知识 2.1.1 数据库的概念及含义 2.1.1.1 数据的定义 2.1.1.2 数据库

7、的概念2.1.1.3 数据库的含义 2.1.2 数据库的发展历程 2.1.3 数据库系统的基本特点 2.1.4 数据库系统的组成 2.1.5 数据库系统的工作过程 2.基本概念和知识点 数据库的概念及含义，数据库系统的发展历程，数据库系统的 基本特点，数据库系统的组成，数据库系统的工作过程。 3.问题与应用（能力要求）了解数据库的概念及含义。 第二节 数据库中的数据模型 1.主要内容 2.2.1 层次模型 2.2.2 网状模型 2.2.3 关系模型42.基本概念和知识点 数据库中的数据模型，其内容主要有层次模型、网状模型与关 系模型。 3.问题与应用（能力要求） 熟练掌握数据库中的数据模型。

8、第三节 关系数据库基本原理 1.主要内容 2.3.1 关系数据库系统的衡量准则 2.3.2 关系代数 2.3.2.1 传统的集合运算 2.3.2.2 专门的关系运算 2.3.3 关系数据库标准语言 SQL 2.3.3.1SQL 的发展历程 2.3.3.2SQL 的特色 2.3.3.3SQL 的基本概念 2.3.3.4SQL 的语言介绍 2.3.3.5SQL 语言的主要使用方式 2.基本概念和知识点 关系数据库基本原理，关系数据库系统的衡量准则，关系代数， 关系数据库标准语言 SQL。 3.问题与应用（能力要求） 熟练掌握关系数据库基本原理，主要内容有： 关系数据库系统 的衡量准则，关系代数，关

9、系数据库标准语言 SQL。 第四节 数据库应用系统设计概述1.主要内容 2.4.1 系统需求分析 2.4.2 概念模型设计 2.4.3 逻辑模型设计 2.4.4 物理模型设计 2.4.5 应用程序设计 2.基本概念和知识点 数据库应用系统设计的原理和基本步骤。 3.问题与应用（能力要求） 掌握数据库应用系统设计的原理和基本步骤。 第五节 数据库的发展趋势 1.主要内容 2.5.1 分布式数据库系统 2.5.2 客户/服务器结构的数据库系统52.5.2.1 客户/服务器体系结构 2.5.2.2 客户/服务器体系得数据库系统 2.5.2.3 客户/服务器结构数据库系统的需求 2.5.3 面向对象数

10、据库系统 2.5.3.1 传统的关系数据库系统的不足之处 2.5.3.2 面向对象数据库技术的产生 2.5.3.3 面向对象模型 2.5.3.4 面向对象数据库管理系统 2.基本概念和知识点 数据库的三种发展趋势：分布式数据库系统，客户/服务器结构 的数据库系统，面相对象数据库系统。 3.问题与应用（能力要求） 理解和掌握数据库的发展趋势。 （三）实践环节与课后练习 1.有关系模式：学生(学号，姓名，所在系，班号，班主任，系主 任)，一个学生只在一个系的一个班学习，一个系只有一个系主任，一 个班只有一名班主任。指出此关系模式的候选码，判断次关系模式是 第几范式的。若不是第三范式的，请将其规范化

11、为第三范式关系模式， 并指出分解后的每个关系模式的主码和外码。 2.学校有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若 干老师，其中一些教授和副教授每人各带若干研究生。每个班有若干 学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。试用 ER 图描述这些实体及其联系。 （四）教学方法与手段本课程采用课堂讲授方式进行教学，采用电子多媒体教案。结合 实验教学，注重交叉学科的思维模式、技术途径及方法论。第三章第三章 地理信息系统地理信息系统 （一）目的与要求 本章通过对地理信息系统的特征、内容和基本结构及一些常用软 件的介绍和分析，使学生掌握地理信息系统组成，熟练掌握地理信息 系统的数据结构，

12、熟练掌握和应用地理信息系统的空间分析。并学会 如何用地理信息系统这门空间数据科学来解决环境科学中的一些管理、 规划等问题。 （二）教学内容 第一节 地理信息的特点 1.主要内容 地理信息的特点： 3.1.1 空间分布性63.1.2 时间趋势性 3.1.3 层次性 3.1.4 动态性和开放性 3.1.5 模糊性和精确性 3.1.6 整体性和综合性 2.基本概念和知识点 地理信息的特点。 3.问题与应用（能力要求） 了解地理信息的特点。 第二节 地理信息系统的发展历史 1.主要内容地理信息系统的发展历史。 2.基本概念和知识点 地理信息系统的发展历史： 3.2.1 开拓期：注重空间数据的地学处理。

13、 3.2.2 巩固发展期：注重空间地理信息的管理。 3.2.3 大发展时期：注重空间决策支持分析。 3.2.4 用户时代。 3.问题与应用（能力要求） 了解地理信息系统的发展历史。 第三节 地理信息系统组成 1.主要内容 3.3.1GIS 的硬件设备 3.3.1.1 计算机主机 3.3.1.2 数据存储设备 3.3.1.3 数据输入设备 3.3.1.4 数据输出设备 3.3.2GIS 的软件模块 3.3.2.1 数据输入与编组 3.3.2.2 地理数据库管理系统 3.3.2.3 空间查询与空间分析 3.3.2.4 用户接口 3.3.2.5 数据输出与表示 3.3.3GIS 地理空间数据 3.3

14、.4GIS 组织管理人员 2.基本概念和知识点 地理信息系统主要由四部分组成：GIS 硬件设备，GIS 软件模 块，GIS 地理空间数据，GIS 组织管理人员。 3.问题与应用（能力要求）7掌握地理信息系统组成，主要由四部分组成：GIS 硬件设备， GIS 软件模块，GIS 地理空间数据，GIS 组织管理人员。 第四节 GIS 的相关学科与技术 1.主要内容 3.4.1 与自然科学、工程技术、社会科学、地理学、测绘学密切相 关。 3.4.2GIS 与计算机科技、数学、运筹学、统计学、认知学等学科也 密切相关。 2.基本概念和知识点 掌握 GIS 的相关学科与技术。 3.问题与应用（能力要求）

15、理解与熟练掌握 GIS 的相关学科与技术。 第五节 地理信息系统的数据结构 1.主要内容 3.5.1GIS 中的空间信息及其特征 3.5.1.1 实体的概念和特点 3.5.1.2GIS 实体数据的特点 3.5.2GIS 中的数据类型 3.5.3 空间数据的数据结构 3.5.3.1 空间数据的抽象表示 3.5.3.2 空间数据的拓扑关系 3.5.3.3 矢量数据结构 3.5.3.4 栅格数据结构 3.5.3.5 栅格数据和矢量数据的转换3.5.3.6 栅格-矢量一体化数据结构 3.5.3.7Voronoi 动态空间数据结构 2.基本概念和知识点 地理信息系统的数据结构。涉及的主要内容有：GIS

16、中的空间 信息及其特征，GIS 中的数据类型，空间数据的数据结构。 3.问题与应用（能力要求） 熟练掌握地理信息系统的数据结构。 第六节 地理信息系统的空间分析 1.主要内容 3.6.1 空间特征的几何分析 3.6.1.1 矢量数据的空间特征分析 3.6.1.2 栅格数据的空间特征分析 3.6.1.3 典型的叠置模型分析 3.6.2 数字高程模型的分析83.6.2.1 谷脊特征分析 3.6.2.2 淹没边界的计算 3.6.2.3 剖面图的自动绘制 3.6.2.4 坡度、坡向分析 3.6.2.5 地表粗糙度计算 3.6.2.6 地表形态的自动分类 3.6.2.7 进行土石方的计算 3.6.3 网络分析 3.6.3.1 最短路径分析 3.6.3.2 服务点的最优区位问题 2.基本概念和知识点 地理信息系统的空间分析，几何分析，数据高程模型分析，网 络分析。 3.问题与应用（能力要求） 熟练掌握和应用地理信息系统的空间分析，包括空间特征的几 何分析，数据高程模型分析，网络分析。 第七节常用 GI