一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；
课程名称：草业信息学
所属专业：草业科学，农林经济管理
课程性质：专业理论课
学分：3
（二）课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程；
课程简介：介绍草业信息学基本内容，重点讲解地理信息系统（GIS）的基本理论、功能实现、应用技术。
目标与任务：通过讲授草业信息学基本内容，以及地理信息系统的原理、主要方法和应用，达到让学生理解草业信息学的基本概念，并且能够掌握GIS软件进行空间数据处理、空间数据分析、地形分析、空间数据管理、地图投影、地图制图等方面的基本方法。在教学过程中，结合草业科学研究的热点问题，介绍草业信息学、地理信息系统、遥感技术和全球定位系统（3S）等技术在草原资源监测、牧区灾害评价与预警等方面的应用状况。
（三）教材与主要参考书。
《地理信息系统导论》，Kang-tsung Chang著，陈健飞等译，第五版，清华大学出版社出版
《地理信息系统——原理、方法和应用》，邬伦主编，科学出版社出版
《地理信息系统》，汤国安主编，科学出版社出版
二、课程内容与安排
第一章 草业信息学概论
第一节 草业信息学基础
第二节 草业信息学在草业科学中的应用概况
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，2个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章介绍草业信息学基本概念、主要研究内容、研究方法，并系统介绍草业信息学在草业科学研究中作用及应用领域。
【重点掌握】：草业信息学主要研究内容，如草地遥感、地理信息系统、全球定位系统、草业管理信息系统、草业决策支持系统、草业专家系统、数字草业、计算机程序设计与开发等。
【掌握】：一些基本概念，如草业信息、草地遥感、地理信息系统等。
【了解】： 草业信息学的作用及其在草业科学中的应用领域。
【一般了解】：
【难点】：
第二章 地理信息系统基础
第一节 GIS基本概念
第二节 GIS发展概况
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，2个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章介绍了地理信息系统的一些最基本的、但又是非常重要的概念，包括信息、数据、信息系统、空间数据、空间信息和地理信息系统。并且介绍地理信息系统在草业科学中的应用案例。
【重点掌握】：地理信息系统的一些最基本的、但又是非常重要的概念，包括信息、数据、信息系统、空间数据、空间信息和地理信息系统。
【掌握】：有些概念，如空间信息和空间数据，还将得到进一步的阐述，实际上，空间数据也是本书中描述GIS功能的核心。GIS既是一项技术，也是一门学科，本章也介绍了它的主要研究内容以及与其它学科，如地理学、地图学、遥感等的关系。
【了解】： GIS的组成、分类、功能、发展历史和展望
【一般了解】：
【难点】：地理信息系统的功能
第三章 空间参照系统与地图投影基础
第一节 地球椭球体基本要素
第二节 坐标系
第三节 地图投影的基本问题
第四节 高斯-克吕格投影
第五节 地形图的分幅和编号
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章讲述了地球椭球体参数、常见的投影类型。考虑到目前使用的1：100万以上地形图都是采用高斯——克吕格投影，本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分幅标准做了简单介绍。本章共包括153页PPT文件。
【重点掌握】：地球椭球体参数、常见的投影类型。
【掌握】：高斯——克吕格投影，
【了解】： 地形图分幅标准
【一般了解】：
【难点】：地图投影转换
第四章 GIS中的数据类型及特征
第一节 数据涵义与数据类型
第二节 数据的测量尺度
第三节 地理信息系统的数据质量
第四节 空间数据的元数据
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章描述的是整个GIS理论中最为核心的内容。为了能够利用信息系统工具来描述现实世界，并解决其中的问题，必须对现实世界进行建模。对于地理信息系统而言，其结果就是空间数据模型。本章共包括184页PPT文件。
【重点掌握】：数据的含义及类型，元数据的概念
【掌握】：数据的测量尺度以及空间数据的质量
【了解】：
【一般了解】：
【难点】：GIS的数据类型
第五章 空间数据的获取与处理
第一节 地图数字化
第二节 空间数据录入后的处理
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象的过程。空间认知属于行为地理学的范畴，它研究个体如何对现实世界进行认知，并在意识中编码的过程。在认识的基础上进行逐步抽象，最后得到数字化的空间数据，这正是OpenGIS九层抽象模型前五层所描述的内容。最后是空间数据库模型，进一步强调了该抽象过程。本章的内容有助于加深对空间数据和空间信息的理解。本章共包括148页PPT文件。
【重点掌握】： 在图形数据录入完毕后，需要进行各种处理，包括坐标变换、拼接等等，其中最重要的是建立拓扑关系。
【掌握】：空间信息的录入主要有两种方式，即手扶跟踪数字化和扫描矢量化，本章具体介绍了两种方式，以及相关的算法，如曲线近似拟合，栅格图形细化跟踪等。
【了解】：
【一般了解】：
【难点】：空间数据录入后的处理
第六章 空间数据管理
第一节 空间数据库
第二节 栅格数据结构及其编码
第三节 矢量数据结构及其编码
第四节 失栅结构的比较及转换算法
第五节 空间索引机制
第六节 空间信息查询
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章首先介绍空间数据库、与一般数据库的比较，以及空间数据库的存储方式。然后介绍了GIS中两种重要的数据结构：栅格结构和矢量结构，以及其具体的存储方式，然后比较了两种结构的特点，并给出了其相互转换算法。最后介绍了空间检索中常用的技术——空间索引，介绍了一些常用的空间索引方式，如BSP树、R树、CELL树等；以及空间数据的查询功能。本章共包括163页PPT文件。
【重点掌握】：GIS中两种重要的数据结构：栅格结构和矢量结构，以及其具体的存储方式，两种结构的特点，并给出了其相互转换算法。
【掌握】：空间数据库、与一般数据库的比较，以及空间数据库的存储方式；以及空间数据的查询功能。
【了解】：一些常用的空间索引方式，如BSP树、R树、CELL树等。
【一般了解】：
【难点】：空间数据的结构及其编码方式
第七章 空间数据分析
第一节 空间查询与量算
第二节 空间变换
第三节 再分类
第四节 缓冲区分析
第五节 叠加分析
第六节 网络分析
第七节 空间插值
第八节 空间统计分类分析
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章介绍GIS中实现空间分析的基本功能，包括空间查询与量算，缓冲区分析、叠加分析、路径分析、空间插值、统计分类分析等，并描述了相关的算法，以及其中的计算公式。本章共包括218页PPT文件。
【重点掌握】：地理信息系统基本的分析功能，如缓冲区、叠加分析，进行组合，以完成特定的功能。
【掌握】：空间决策支持系统、专家系统、数据仓库、元胞自动机和空间定位和配置方面的知识
【了解】：
【一般了解】：
【难点】：空间分析功能的算法实现
第八章 DTM与地形分析
第一节 概述
第二节 DEM的主要表示模型
第三节 DEM模型之间的相互转换
第四节 DEM的建立
第五节 DEM的分析和应用
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：DEM和DTM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用分析。因此，DEM在各个领域中被广泛使用。
【重点掌握】：DEM和DTM如何用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用分析。
【掌握】：DEM的多种表达方法，包括网格、等高线、三角网等，以及表达方法之间的相互转换算法，如由三角网生成等高线，网格DEM生成三角网等等。
【了解】：
【一般了解】：
【难点】：DEM模型建立
第九章 空间数据表现与地图制图
第一节 概述
第二节 地图的符号
第三节 专题信息表现
第四节 专题地图设计
第五节 制图综合
第六节 地理信息的可视化
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，4个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：空间数据的表现功能贯穿于GIS空间数据处理的始终，功能的许多方面，包括符号、专题信息表达、图幅配置、制图综合等，都来源于地图制图，这也表明了地理信息系统和制图学的渊源关系。从某种角度上来讲，地理信息系统可以称为“动态的地图”，它提供了比普通地图更为丰富和灵活的空间数据表现方式，如动态信息表达、虚拟现实等等。但是，从另外的角度来看，制图学又是一门艺术，单纯依靠计算机系统是难以制作完美的地图的，它需要人工的交互干预，如制图综合，目前还没有任何GIS软件能够很好地解决这些问题。本章最后介绍了可视化的内容，可视化与信息的感知和传输有着密切的关系，地学可视化的研究、以及在GIS中应用可视化技术，对于空间数据的广泛应用有着重要的意义。本章共包括190页PPT文件。
【重点掌握】符号、专题信息表达、图幅配置、制图综合等。
【掌握】：地图可视化的内容，可视化与信息的感知和传输。
【了解】：地学可视化的研究、以及在GIS中应用可视化技术，对于空间数据的广泛应用的意义。
【一般了解】：
【难点】：制图综合
第十章 全球地位系统与3S集成技术
第一节 遥感简介
第二节 全球定位系统简介
第三节 GIS与遥感的集成及其具体技术
第四节 GIS与全球定位系统的集成及其具体技术
第五节 3S集成综述
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，2个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章简介了遥感和全球定位系统技术的基本概念以及它们与GIS的集成应用。作为实时、客观获取空间信息的新兴技术手段，遥感和全球定位系统成为地理信息系统的重要数据来源，而通过GIS对其获得的数据进行处理和分析，可以提取各种有用信息，以进行决策支持。
【重点掌握】：遥感和全球定位系统技术的基本概念以及它们与GIS的集成应用。
【掌握】：3S技术集成实现方案
【了解】：
【一般了解】：
【难点】：3S集成方案
第十一章 空间建模与空间决策支持
第一节 空间分析过程及其模型
第二节 空间决策支持模型
第三节 专家系统
第四节 数据仓库与空间数据挖掘
第五节 GIS空间分析与空间动态建模
第六节 空间相互作用与位置——分配模型
（一）教学方法与学时分配
多媒体教学，2个课时
（二）内容及基本要求
主要内容：本章介绍了“更高层次”的GIS分析功能，第一节讲述了如何利用基本的分析，如缓冲区、叠加分析，进行组合，以完成特定的功能。后面几节分别介绍了空间决策支持系统、专家系统、数据仓库、元胞自动机和空间定位和配置方面的知识，这些内容，或者在其它的领域已经成熟，或者属于新兴的领域。在GIS的支持下，实现相关功能，并将其应用于空间分析，可以解决更为复杂的空间问题。
【重点掌握】：空间决策支持系统、专家系统、数据仓库、元胞自动机和空间定位和配置方面的知识。
【掌握】：在GIS的支持下，实现相关功能，并将其应用于空间分析，如何解决更为复杂的空间问题。
【了解】：
【一般了解】：
【难点】：空间决策方法
