GIS培训课程体系（选修）

本课程体系结合企业实际人才需求与地理信息系统技术发展路线，按照从基础理论到高级应用、从数据采集处理到空间分析建模、从二维制图到三维可视化、从桌面平台到二次开发的完整知识体系分类，共分为六个技术专题。每个专题均结合主流GIS软件工具（ArcGIS/MapGIS）与工程实践。

专题目录

专题一：GIS基础理论与空间数据原理

专题二：空间数据采集、编辑与处理

专题三：空间分析与地理建模

专题四：专题制图与空间可视化

专题五：三维GIS与数字地形分析

专题六：GIS二次开发与行业应用

 

课程体系概述

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS广泛应用于城市规划、国土资源、环境保护、交通运输、公共安全、商业分析等领域，已经成为支撑数字中国和智慧城市建设的关键技术。通过GIS培训，学员可以掌握空间数据采集、处理、分析和可视化的全流程技能，培养利用GIS解决实际问题的能力。本课程体系参考了国家高等教育智慧教育平台精品课程、中国科学院大学研究生课程、哈佛大学GIS微证书项目以及MapGIS官方培训课程，按照从基础到高级、从通用到专业的进阶路径设计，确保课程内容的系统性、先进性和实用性。

 

专题一：GIS基础理论与空间数据原理

培训目标

• 掌握地理信息系统的基本概念、功能与应用领域

• 理解地理空间与地图投影的基本原理

• 熟悉空间数据模型与数据结构

• 具备GIS理论基础与空间认知能力

培训内容介绍

1. GIS概述与发展历程：信息与地理信息的概念，GIS的起因与发展，GIS概念的演进，GIS的构成，GIS的基本特点，GIS与相关科学的关系

2. GIS的主要功能与应用领域：GIS软件的主要功能，GIS的应用领域，大数据时代GIS的发展与挑战，智慧城市的关键技术

3. 地球空间与地理空间描述：地球与地理空间概念，地理空间的描述方法，空间数据的特点，地面点的表达方式

4. 地图投影基础：地理参考系统概念，地图投影基本原理，高斯-克吕格投影，常用投影类型，投影变形分析

5. 空间数据模型：地理空间建模方法，空间数据类型，矢量数据结构与栅格数据结构对比

6. 矢量数据编码：矢量数据编码方法，简单要素编码与拓扑关系编码，矢量数据的优缺点

7. 栅格数据编码：栅格数据存储方式，四叉树数据结构，栅格数据的优缺点，矢量与栅格数据的转换

8. 拓扑关系：拓扑关系的概念与类型，拓扑关系的自动建立，拓扑在GIS中的重要性

9. 空间数据库：空间数据库的特点，空间数据库的结构模式，空间数据库管理系统，空间数据索引

10. 空间元数据：元数据的概念与作用，元数据的标准与内容，元数据的采集与管理，元数据在数据共享中的应用

11. 空间数据质量：空间数据质量的概念和指标，空间数据的误差来源，误差传播与控制

12. 综合实践：ArcGIS软件认识与基本操作，理解不同投影对空间数据的影响

 

专题二：空间数据采集、编辑与处理

培训目标

• 掌握空间数据获取的主要方法与技术

• 能够进行地图配准与数字化采集

• 熟悉数据编辑、拓扑检查与错误修正

• 具备空间数据预处理与格式转换能力

培训内容介绍

1. 空间数据获取概述：空间数据的基本概念，空间数据获取方法，空间数据源的选择

2. 地图投影定义与转换：矢量与栅格数据的投影定义，投影转换方法，常用投影参数设置，动态投影与实时投影

3. 影像配准与几何校正：栅格地图Georeference原理，控制点选择，配准误差控制，几何变换，校正遥感影像

4. 屏幕数字化采集：新要素创建和屏幕数字化，半自动跟踪，全自动跟踪，数字化技巧与精度控制

5. 空间数据创建与编辑：新要素的创建，要素编辑工具，公共边的编辑，图幅接边处理

6. 属性数据管理：属性表的基本操作，属性表合并与关联，基于属性的要素选择和查询

7. 拓扑关系生成：拓扑规则的建立，拓扑检查与错误修正，拓扑错误类型，拓扑处理流程

8. 矢量-栅格数据转换：矢量数据转栅格，栅格数据转矢量，转换中的信息损失与控制

9. 数据格式转换：ArcGIS与CAD数据利用，CAD转GIS，GIS转CAD，常见数据格式转换

10. 几何变换与空间校正：几何变换，空间校正，校正流程与精度评估

11. 基于文本的要素创建：基于文本的点要素创建，基于文本的线、面要素创建，基于文本的栅格要素创建，文本解析参数设置

12. 综合实践：完整地图数字化与数据编辑处理项目

 

专题三：空间分析与地理建模

培训目标

• 掌握矢量数据与栅格数据分析方法

• 能够进行缓冲区、叠置、网络等空间分析

• 熟悉Model Builder空间分析建模工具

• 具备利用GIS解决实际问题的综合分析能力

培训内容介绍

1. GIS空间分析导论：空间分析的概念与意义，空间分析的类型，空间分析的应用领域

2. 空间查询分析：基于属性的查询，基于位置的查询，空间关系

3. 缓冲区分析：缓冲区概念，点、线、面要素的缓冲区生成，缓冲区半径设置，融合与不融合选项，缓冲区应用案例

4. 矢量数据叠加分析：叠置分析原理，擦除、相交、联合、更新、标识等操作，属性合并规则，矢量数据叠置分析应用案例

5. 距离分析：欧氏距离分析，成本距离分析，可达性分析，距离制图应用

6. 网络分析基础：网络分析概述，几何网络建模，网络数据集建模，网络元素

7. 最短路径分析：Dijkstra算法原理，最短路径求解，最佳路径规划，多路径派发

8. 服务区与设施选址：服务区分析，寻找最近的设施，设施位置分配，OD成本矩阵

9. 栅格数据分析基础：栅格分析环境设置，局域运算，邻域运算，分区运算

10. 栅格统计分析：密度分析，栅格重分类，栅格计算器，栅格统计

11. Model Builder空间建模：GIS开发的模式，Model Builder创建工具，流程建模，制作水文分析工具，制作谷脊分析工具

12. 综合实践：基于空间分析的选址/规划/评价综合案例

专题四：专题制图与空间可视化

培训目标

• 掌握地图符号化与专题图制作方法

• 能够进行地图布局设计与整饰

• 熟悉空间信息可视化的技术与方法

• 具备高质量专题地图输出能力

培训内容介绍

1. 空间信息可视化概述：空间信息的可视化概念，可视化方式，地图符号学基础

2. 地图符号与色彩：地图符号的分类，符号设计原则，色彩模型，色彩搭配与应用

3. 地图符号库与符号化过程：地图符号库的概念，符号库的管理，图层符号化设置，唯一值符号化，分级符号化，比例符号化

4. 专题地图的概念及分类：专题地图定义，专题地图类型，各种专题图的特点

5. 分级统计图制作：分级方法，颜色方案选择，图例设置，分级统计图应用

6. 专题地图制作案例：专题地图制作案例，制作流程与技巧

7. 普通地图与地形图：普通地图要素，地形数据可视化，等高线地形图制作，晕渲图制作

8. 地图布局设计：地图布局设计原则，地图元素，页面设置与排版

9. 地图注记与标注：注记类型，标注规则与优先级，标注冲突处理，注记转换

10. 空间数据的多尺度特征：空间数据多尺度概念，地图综合原理，自动综合方法，比例尺与详细程度关系

11. 动态地图与动画制作：时间序列数据可视化，动态地图制作，三维飞行动画，动画导出与发布

12. 综合实践：完整专题地图设计与制作项目

 

专题五：三维GIS与数字地形分析

培训目标

• 掌握数字高程模型（DEM）的原理与构建方法

• 能够进行地形特征提取与分析

• 熟悉三维场景构建与可视化

• 具备水文分析与流域模拟能力

培训内容介绍

1. 数字地面模型概述：数字高程模型概念，数字地形模型与数字表面模型，DEM的表示方法

2. DEM数据获取与创建：DEM数据来源，基于高程采样制作DEM，TIN创建与三维可视化

3. 地形特征提取：基本地形因子，坡度与坡向计算原理，曲率分析，地形因子应用

4. 地表分析：地表粗糙度计算，地表起伏度分析，地形位置指数，地形湿度指数

5. 可视性分析：视线分析原理，视域分析，观察点布设优化，野外岗哨布控问题

6. 填挖方与土方计算：场地填挖方分析，土方量计算，道路工程填挖方与成本分析，剖面分析与土方优化

7. 水文分析基础：水文分析基本概念，无洼地DEM生成，流向分析，汇流累积量计算

8. 河网提取与流域分析：河网阈值设置，河网分级，流域特征分析，流域划分与边界提取，子流域分割

9. 谷脊线提取：基于水文分析的谷脊线提取，山脊线与山谷线识别，谷脊分析与地形地貌研究

10. 洪水淹没分析：水淹分析原理，无源淹没与有源淹没，淹没范围计算，动态可视化，洪水风险评估

11. 天际线分析：城市天际线概念，天际线提取方法，天际线特征分析，城市景观规划应用

12. 综合实践：基于DEM的流域水文分析与三维可视化

 

专题六：GIS二次开发与行业应用

培训目标

• 掌握GIS二次开发的基本模式与方法

• 能够进行组件式GIS开发

• 熟悉GIS在典型行业中的应用案例

• 具备GIS工程实施与项目管理能力

培训内容介绍

1. GIS工程概述：GIS工程的概念，GIS系统建设流程，GIS工程文档编写

2. 组件式GIS开发概述：组件式GIS的概念与优势，主流GIS组件，开发环境搭建

3. GIS工程可行性研究与系统设计：项目需求分析，技术可行性评估，系统架构设计，功能模块划分，数据库设计

4. GIS工程案例：GIS在城市规划中的应用案例，GIS在国土资源中的应用案例，GIS在环境保护中的应用案例，GIS在应急管理中的应用案例

5. MapGIS二次开发：MapGIS二次开发与设计，开发环境配置，基础功能开发，高级功能开发

6. 国土行业应用：MapGIS农村土地二次调查数据库建库及管理系统，农村集体土地确权登记发证系统，城镇地籍管理信息系统，土地利用规划辅助编制系统

7. 数字市政应用：MapGIS供水管网信息系统，燃气管网信息系统，路灯管网信息系统，市政管线综合管理

8. 三维地质应用：MapGIS固体矿产资源储量与三维建模系统，三维地学建模工具，三维地质建模流程，储量计算与分析

9. 城乡规划应用：城乡规划新技术GIS应用，空间句法分析，城市体系现状分析，城镇体系空间结构规划，基础设施和社会服务设施规划

10. 区域分析与规划：区域电子工作底图的制作，产业结构现状分析与规划，区域的综合规划训练

11. 大数据与GIS融合：时空数据挖掘基础，基于POI的商业网点分析，基于签到数据的出行热点分析，时空立方体与时空模式分析

12. 综合实践：GIS工程项目设计与开发综合实践

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