《三维地理信息技术》课程教学大纲

《三维地理信息技术》课程教学大纲

一、基本信息

二、教学目的与任务

本课程的目的是介绍三维地理信息系统技术的一些基本理论、方法和技术应用实例，包括三维地理信息的采集方法、三维空间数据管理、三维空间数据模型、三维空间数据的可视化、三维地理信息系统开发工具、三维地理信息系统应用实例。课程既注重新理论、新方法，更通过大量的上机实验培养学生实际动手的操作能力、解决实际问题的能力和科学研究的素养，使学生既了解三维地理信息技术的理论基础又初步掌握三维地理信息系统相关的软件应用方法。

本课程支持培养规格和基本要求的第4条、第5条和第7条等要求的实现：4. 掌握地理信息系统及相关领域的基本原理、基本知识、专业技能。基础扎实，知识面宽，能力强，素质高，有创新意识，能够从事地理信息系统设计、应用、开发、研究、管理等工作；5. 掌握地理信息科学及相关学科的基本理论与方法，了解地理信息科学的发展前沿和发展动态，掌握资料查询、文献检索的基本方法；撰写论文，参与学术交流的能力；7. 主干基础课。

三、教学内容与要求

（一）绪论学时：2

介绍地学系统与地学目标，GIS与空间信息系统，二维与三维地学信息区别，对地学认知与空间数据模型研究进行简要回顾，并概述三维空间信息系统数据模型及其相关问题。要求了解二维与三维地学信息区别，对地学认知与空间数据模型研究以及三维空间信息系统数据模型及其相关问题。

（二）三维GIS数据获取技术学时：4

讲解三维GIS技术最重要的进展之一是三维数据获取技术的进步，特别是航空与近景

摄影测量、机载与地面激光扫描、地面移动测量与GPS、室内定位等传感器的精度与速度都有了明显的提高并大量致力于地物的三维自动重建，而依据分辨率、精度、时间和成本等的不同已经有许多不同的技术方法可供选择。要求了解不同三维获取技术的特点以及依据分辨率、精度、时间和成本等的不同其适用的范围、领域不同。

（三）三维空间模型学时：4

扼要回顾数字地面模型的建模方法；重点讲解地面建筑与构筑物的地理空间建模方法，介绍3D FDS模型、TEN模型、SSM模型、TIN+CSG集成模型、矢量栅格集成3D模型的基本原理。要求了解几种常用的3D地理空间模型的特点；简要讲解面向地下的三维空间模型，一般了解面元模型和体元模型的基本原理和特点。

（四）三维GIS设计与开发工具学时：2

介绍若干典型三维GIS软件以及三维GIS的设计，三维图形工具，OpenGL，以及针对数字城市领域三维空间建模与可视化，功能模块应用。要求了解ESRI的ArcGIS 3D Analyst，Google Earth的三维模块支持从2D到2.5D乃至3D矢量数据的快速转换方法，可对全球多分辨率数据进行三维无缝可视化以及基本的空间查询和表面分析的开发方法。

（五）三维GIS数据分析与应用案例学时：4

介绍三维GIS最有特色的是其基于三维数据的复杂分析能力，如计算空间距离、表面积、体积、通视性与可视域等；结合物理化学模型可进行真三维空间分析功能，如水文分析、可视性分析、日照分析与视觉景观分析等已成为三维GIS分析研究的重要内容之一。要求了解提供定量与定性结合的空间决策支持应用的案例和三维GIS数据分析的新方法。

四、学时分配表

五、主要教学方法

主要教学方法为课堂教学和实验教学，充分发挥多媒体教学手段的优势，三维地理信息系统的实验要求在计算机软硬件和三维空间数据的支持下，在数字环境下进行，从以下三个方面达到教学目的的实现。

1-知识传授：通过课堂重点讲授三维地理信息技术的基本知识、基本理论与原理;

2-能力培养：通过上机实验演示、操作练习常用的三维GIS软件，使学生的实践能力获得提高，达到对三维地理信息系统技术更深的理解和掌握;

3-素质提升：根据本课程实践性强、图形内容多的特点，课堂讲授全部采用多媒体授课方式，利用虚拟现实实验室教学，训练学生亲临其境和走出去参观相关的实际应用项目开拓眼界，制定科学合理的三维地理信息系统方案。

六、实践教学内容与要求

1、实验内容

实验一：三维软件平台

实验二：构建TIN模型

实验三：三维景观分析

实验四：三维地下管线建模

实验五：三维建筑精细建模

2、实验要求

学生必须按照每个实验的具体指导书要求完成上机实验操作任务和实验结果的编写。

七、考核与成绩评定

本门课程采用实践考核与过程考核方式（百分制）：

(1)实验(占50%)

考核依据：实验中软件操作的熟练程度；实验报告的书写，完成实验的情况（通过，不通过）。

(2)授课理论内容考试(占40%)

考核依据：笔试卷面成绩。

(3)平时成绩(占10%)

平时成绩主要从平时的出勤、课堂互动等方面进行考核。