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《遥感与地理信息系统》

发布日期:2021-06-24 浏览次数:

《遥感与地理信息系统》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称:遥感与地理信息系统/ Remote Sensing and Geographic Information System

课程代码:31120705

课程类别:专业必修

学时:120    其中讲授:36 学时    实践:36学时    自学: 48 学时  

学分:4学分

承担单位:化学与环境工程学院

适用专业:环境生态工程专业

所属模块:数据处理与分析(编号:13

开设学期:第五学期

二、课程简介及教学目标

(一)课程简介

《遥感与地理信息系统》是环境生态工程专业的必修课,主要介绍遥感与地理信息系统相关的基本概念、遥感数据的获取原理及其应用、地理信息系统的分析处理方法,使学生从总体上把握遥感与地理信息系统的相互关系,为宏观生态学的研究和管理提供了技术支撑。

(二)课程教学目标

课程目标1理解本专业涉及遥感与地理信息系统知识的数学公式、统计模型和图像显示原理,并能够将之应用于解决实际的工程问题。【毕业要求2 工程知识】

课程目标2理解遥感与地理信息系统在环境生态工程教研和应用中的重要作用,培养遥感图像解译和地图绘制、编辑能力,并用于分析和解决实际工程问题。【毕业要求3 问题分析】

课程目标3深入理解专业知识,理解生物数据、环境数据、气象数据、地理数据等数据类型的特点,通过相关分析深入理解生物与环境的关系,培养通过ArcGIS软件进行空间数据分析的能力。【毕业要求6 使用现代工具】

课程目标4理解专业软件在解决实际工程问题中的权威性及重要作用,牢固掌握ENVIArcGIS软件及SQL语法,培养通过ENVIArcGIS软件设计、分析具体工程项目和解决实际问题的能力。【毕业要求8 环境和可持续发展】

三、教学环境要求及主要教学手段方法

(一)教学环境要求

多媒体教室。

(二)主要教学手段及教学方法

1.教学手段:采用多媒体和传统教学相结合的形式进行授课

2.线上线下混合式教学:本课程涉及ENVIArcGIS及其相关应用软件及SQL语法,各类软件的应用均有丰富的新旧媒体网上学习资源,通过线上教学资源帮助提高软件使用的熟练程度,同时可提高学生主动学习和自主创新能力。将教学和学习方式推向多元化,最大限度巩固所学知识、拓展知识面,反过来又可加深对知识的理解。

3.教学方法

1讲解遥感和地理信息系统基础知识,计算机演示ENVIArcGIS软件及SQL语法,通过随堂提问、作业和计算机实际操作,培养学生对工程软件的应用能力,强化对知识点的理解和记忆。

2)引入教学期间与社会练习紧密的实际案例或项目,应用理论知识解决实际问题。充分发挥学生的创造性,分组讨论,培养学生的以可持续发展的眼光发现问题、分析问题和解决实际工程问题的能力。切身体会工程知识从书本到现实应用中可能出现的各种矛盾。

四、课程教学内容及安排

(一)课程教学内容对课程目标的支撑情况

课程教学内容

教学方法

支撑的课程目标



第一章 遥感概论

讲授法、线上自主学习

课程目标124


第二章遥感基础

讲授法、线上自主学习

课程目标234


第三章遥感图像处理

讲授法、案例教学、线上自主学习

课程目标14


第四章遥感图像目视解译

讲授法、线上自主学习

课程目标24


第五章遥感影像计算机解译

讲授法、案例教学

课程目标24


第六章地理信息系统概论

讲授法、线上自主学习

课程目标1234


第七章空间数据及数据库

讲授法、线上自主学习

课程目标234


第八章空间数据的采集与处理

讲授法、案例教学

课程目标234


第九章空间数据分析

讲授法、案例教学、线上自主学习

课程目标234


第十章 GIS产品的输出设计

讲授法、案例教学、线上自主学习

课程目标234


第十一章 综合案例实践

讲授法、案例教学、线上自主学习

课程目标1245


 


 

(二)教学安排

序号

章节名称

教与学内容

1

第一章

遥感概论

学习目标:

1. 理解遥感的概念、特点、作用和技术系统。

2. 熟悉ENVI软件操作,了解ENVI软件在遥感中的作用。

讲授内容:遥感的概念与特点、遥感技术系统、遥感特点与作用。

实践教学:认识ENVI软件。

教学内容:ENVI软件基本操作。

实验类型:验证性。

自学要求:理解遥感的概念、特点,掌握ENVI软件的基本操作。

重点:遥感的概念与特点、遥感技术系统。

难点:遥感特点与作用。

学时:6 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

2

第二章

遥感基础

学习目标:

1. 学习电磁波谱、大气窗口、遥感平台、遥感传感器等遥感基础。

2. 掌握遥感图像分辨率以及遥感图像显示和编辑等图像基本操作。

讲授内容:电磁波谱、大气窗口、遥感平台、遥感传感器、遥感图像分辨率。

实践教学:灰度图像、彩色图像显示及基本操作。

教学内容:灰度图像、彩色图像的显示,真彩色、标准假彩色、近似真彩色等波段组合。

实验类型:验证性。

自学要求:掌握遥感物理基础中的电磁波和电磁波谱的概念,理解大气对电磁波辐射传输的影响与大气窗口,掌握地物反射波谱特征与测量;了解主要遥感的平台,掌握遥感图像特征。

重点:典型地物波谱特征及大气对电磁波辐射传输的影响,大气窗口。

难点:遥感图像特征,波普分辨率,辐射分辨率。

学时:14 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

3

第三章

遥感图像处理

 

学习目标:

1. 掌握遥感图像变换、图像增强、图像融合等基本处理技术。

2. 练习遥感图像增强与变换。

讲授内容:遥感图像的变换、增强和融合。

实践教学:遥感图像增强与变换。

教学内容:图像平滑、锐化、彩色变换、主成分变换。

实验类型:验证性。

自学要求:熟练掌握图像校正和图像增强的原理及方法。

重点:图像变换 、图像增强。

难点:灵活运用各种处理方法。

学时:14 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

4

第四章

遥感图像目视解译

 

学习目标:

1. 理解遥感影像目视解译的原理。

2. 掌握遥感目视解译的方法、步骤。

讲授内容:遥感目视解译的原理、标志、方法和步骤。

自学要求:掌握遥感影像目视解译原理与方法,目视解译标志,目视解译过程与步骤。

重点:目视解译的方法与步骤。

难点:目视解译的遥感图像解译技能。

学时:6 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

5

第五章

遥感影像计算机解译

学习目标:

1. 理解遥感影像计算机解译的基本方法,掌握其关键技术。

2. 掌握遥感图像分类处理及精度评定方法。

讲授内容:遥感图像处理系统、遥感图像计算机分类。

实践教学:遥感图像分类处理

教学内容:图像非监督分类、监督分类及精度评定。

实验类型:综合性。

自学要求:能运用软件进行分类

重点:遥感影像计算机解译的基本方法和关键技术。

难点:熟练应用遥感图像计算机分类及精度评定。

学时:10 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

6

第六章

地理信息系统概论

学习目标:

1. 理解地理信息系统的基本概念,了解地理信息系统的构成、类型、主要功能及在教研和工程实践中的作用。

2. 熟悉ArcGIS软件界面和基本操作。

讲授内容:地理信息系统的基本概念、主要功能,构成、类型以及与其它学科之间的关系。

实践教学:练习ArcGIS软件基本操作。

教学内容:ArcGIS界面及其功能介绍。

实验类型:验证性。

自学要求:掌握地理信息系统的基本概念、主要功能、主要构成、类型以及与其它学科之间的关系,掌握ArcGIS软件基本操作方法,了解地理信息系统的发展过程及主要技术发展趋势。

重点:地理信息系统的基本概念,基本功能、构成、类型应用领域以及ArcGIS软件界面和基本操作。

难点:地理信息系统的应用领域。

学时:6 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

7

第七章

空间数据及数据库

学习目标:

1. 掌握地理空间的表达方法,了解空间数据的特征及表示方法,掌握空间管理方法。

2. 熟悉Geodatabase数据管理方法,掌握影像配准、矢量化基本操作。

讲授内容:地理空间的表达、空间数据特征及表示方法、空间数据的管理。

实践教学:Geodatabase的数据管理、影像配准、矢量化。

教学内容:对影像定义坐标系统、配准,对栅格地图进行矢量化;Geodatabase中数据的建立。

实验类型:综合性。

自学要求:理解地理空间的表达、空间数据特征及表示方法、空间数据的管理。

重点:空间数据特征及表示方法。

难点:空间数据的管理。

学时:16 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

8

第八章

空间数据的采集与处理

学习目标:

1. 了解数据源的分类。

2. 掌握空间数据采集、编辑、变换和拓扑生成技术。

3. 掌握数据质量评价与控制技术。

讲授内容:数据源的分类、空间数据的采集、空间数据的编辑、数学基础变换、拓扑生成、数据质量评价与控制。

实践教学:格式转换、拓扑处理。

教学内容:常用软件的格式转换;建立拓扑并进行分析。

实验类型:综合性。

自学要求:理解空间数据的来源、采集与处理,并能进行实际操作。

重点:空间数据的采集、空间数据的编辑、数学基础变换、拓扑生成。

难点:实际获取数据的操作。

学时:16 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

9

第九章

空间数据分析

学习目标:

1. 掌握空间数据的查询和分析的基本方法。

2. 练习SQL语法在空间数据分析中的应用。

讲授内容:空间数据的查询、叠置分析、缓冲区分析、网络分析、地形分析。

实践教学:SQL查询与选择;叠置分析;缓冲区分析;网络分析。

教学内容:地图图形查询、属性查询;点、线、面间的叠加分析、缓冲区分析;建立网络模型、最短路径求解。

实验类型:验证性。

自学要求:能进行空间数据的查询与分析,熟悉SQL语法。

重点:空间数据分析。

难点:网络分析。

学时:18 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

10

第十章

GIS产品的输出设计

学习目标:

1. 掌握GIS产品设计和输出的基本步骤。

2. 理解地图可视化过程中应该遵循的规则。

讲授内容:GIS产品的输出设计。

实践教学: 地图可视化。

教学内容:GIS产品的输出设计。

实验类型:设计性。

自学要求:能进行产品的输出。

重点:GIS产品的输出。

难点:GIS产品的设计。

学时:6 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

11

第十一章

综合案例实践

学习目标:

1. 通过具体实例,对遥感和地理信息系统知识、软件进行整体应用。

2.培养应用ENVIArcGIS软件及SQL语法解决实际问题的能力。

讲授内容:无

实践教学:综合实验。

教学内容:具体实例,根据近期环境生态过程专业关注的热点选定,以人地关系和可持续发展为主题。

实验类型:设计性。

自学要求:完成本课程的具体应用实例。

重点:应用ENVIArcGIS软件及SQL语法解决实际问题的能力

难点:应用ENVIArcGIS软件及SQL语法解决实际问题的能力

学时:8 学时 其中讲授:学时  实践:学时  自学:学时

五、课程考核评价方式及能力考核标准

(一)考核评价方式与课程目标的关系

考核内容及占比(%

考核评价方式

课程目标

1.对遥感与地理信息系统的认识,以学促研的意识:10

2.遥感与地理信息系统涉及的数学公式、统计模型和图像显示原理的认知:10

1.课堂表现

2.课堂讨论

3.期末考试

1

1. ENVI软件认知及基本操作:10

2. ArcGIS软件认知及基本操作:15

1.课堂表现

2.课堂讨论

3.期末考试

2

1.多类型数据的转换和整合能力:5

2. ArcGIS软件进行空间数据分析的能力:15

1.上机操作

2.作业

3.期末考试

3

1.对遥感与地理信息系统涉及的专业软件和编程语言认识:5

2.借助ENVIArcGIS软件及各类编程语言设计、分析具体工程项目和解决实际问题的能力:15

1.上机操作

2.作业

3.课程设计

4.课程设计汇报

4

1.对于学科间相互融合、协同发展的认识:5

2.可持续发展的前提下,运用专业知识建立数据库,对多目标项目进行问题分析和提出解决方案的能力:10

1.课堂表现

2.课堂讨论

3.期末考试

5

(二)课程成绩构成

1.课程考核评价方式

1)平时成绩:平时作业依据该课程的教学目标、内容和教学计划,在相应时段设置提升学生对遥感和地理信息系统基本原理认知能力的作业,依据学生是否及时上交作业、作业质量给学生评定成绩。考勤依据学校规定,对迟到、早退、缺勤等违纪的学生给以扣分。课堂表现依据学生分组讨论以及对听、说、读、写的能力的课堂提问情况酌情给分。

2)实践能力:依据课内实验的教学目标和内容,设置提升学生对ENVIGIS基本使用能力的作业,依据学生实验报告完成质量评定成绩。

3)期末闭卷考试:《遥感与地理信息系统》课程中,学生必须掌握遥感基本理论、地理信息系统基本原理,并应对ENVIArcGIS等相关软件有所了解。期末采用闭卷的形式对学生进行考核。根据本课程教学目标和内容,考核学生对遥感概论、空间数据获取及分析处理、ENVIarcGIS软件的原理及应用等专业知识的掌握情况。期末采用闭卷的形式对学生进行考核,以填空、选择、判断、名词解释、简答、论述为主要题型进行考试,百分制。

2.综合成绩=平时成绩×10%+实践能力×40%+期末考试成绩×50%

(三)能力考核标准

优良(100%-80%):

1.能够正确理解遥感和地理信息系统专业术语的内涵和外延,熟知其计算方法、分类特征。

2.能够运用ENVIarcGIS就具体科研问题进行设计、表达,并正确描述设计思路、计算方法,正确运算后合理展示结果,并进行恰当分析讨论。

3.能够熟练运用SQL语法进行专业软件的数据查询和处理工作,能够熟练地将各类型数据进行格式转换,以便于不同软件的识别运用,具备熟练使用各类软件和编程语言协同解决问题的能力。

4.能够通过团队协作进行课程设计和项目规划,做到表达准确、思路明确、语言精练。

及格(79%-60%):

1.能够正确理解遥感和地理信息系统专业术语的内涵和外延,但对其计算方法、分类特征的认知程度不高,偶尔出现错误。

2.能够运用ENVIarcGIS就简单的科研问题进行设计、表达,并简单描述设计思路、计算方法,运算过程偶尔出现错误,展示结果时少有一些出现不合理情况,分析讨论较为肤浅。难以胜任计算量大、限制条件多的科研问题。

3.能够运用SQL语法进行专业软件的数据一般查询和简单处理工作,能够将常见数据进行格式转换,但是操作并不熟练,有时出现错误。具备多个软件的使用能力,但是熟练度明显不足,对编程语言的应用水平不高,使用各类软件和编程语言协同解决问题的能力一般。

4.能够通过团队协作进行课程设计和项目规划,但是存在少量逻辑性问题,导致表达欠准确、思路局部混乱、语言不够精练。

六、课程参考书及辅助学习资源

(一)建议使用教材

1. 李建新. 遥感与地理信息系统. 北京: 中国环境科学出版社, 2006.

(二)主要参考书

1. 倪金生, 李琦, 曹学军. 遥感与地理信息系统基本理论和实践. 北京: 电子工业出版社, 2004.

2. 吴英. 林业遥感与地理信息系统实验教程. 武汉: 华中科技大学出版社, 2017.

3. 梅安新. 遥感导论. 北京: 高等教育出版社, 2001.

4. 汤国安. 地理信息系统教程. 北京: 高等教育出版社, 2007.

(三)辅助学习资源

1. 武汉大学《遥感原理与应用》国家级精品课程

http://jpkt.whu.edu.cn/jpkc2005/rsgis/

2. 武汉大学《地理信息系统》国家级精品课程

 http://jpkt.whu.edu.cn/jpkc2005/gis/

七、前序课程教学目标

1.《大学计算机基础》教学目标:具有基本的计算机信息素养和计算机基本操作能力。

2.《程序设计基础》教学目标:掌握程序设计的基本知识,能够应用计算机编程技术解决实际问题,培养计算思维能力,具备学习和追踪新技术的能力。

八、其他说明

制定人:齐光      职称:讲师      制定时间:20196

审订人:程立平    职称:副教授    审订时间:20196

审批人:贺国旭    职称:副教授    审批时间:20196

制定依据:依据2018年环境生态工程专业培养方案制定。

执行对象:从2019级学生开始执行。 

九、程教学PPT、教学实施方案、习题库等

http://mooc1.chaoxing.com/course/219172674.html


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