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1、数字高程模型及其应用课程教学大纲课程英文名称：Digital Elevation Model and its Applications课程编号：HZ 162520课程类别：个性化培养平台课程性质：选修学分：2学时：32 （其中：讲课学时：24实验学时：8上机学时：8）适用专业：测绘工程开课部门：环境与资源学院测绘与地理信息工程系 先修课程：地理信息系统基础A、遥感原理与应用B等 后续课程：大数据分析、遥感解译与地学分析、毕业设计等一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下能力：1、能够基于地理信息科学相关背景知识，以数字高程模型概念为核心，具 备从不同数据源获取数字高程模型数据、并进行精度评
2、价、分析并提取地形因子 及其衍生数据的能力。2、结合数字高程模型的获取及信息提取，能够对在实践及研究工作中涉及 的地形因子进行统计、分析、并与其它要素进行综合处理，为解决复杂的工程问 题提供解决方案。3、理解数字高程模型获取方式变革及行业应用趋势，能根据实践及研究的 实际情况，利用先验知识，探讨其局限性及优化方法。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求课程目标11.3能够将自然科学知识和数学模型方法用 于推演、分析测绘专业复杂工程问题。1.工程知识：具备从事测绘工程行业所需的自然科 学、人文社会与工程技术知识，并能够将其用于解决 复杂测绘工程问题。课程目标22.2能够基于测绘学
3、科相关科学原理及数学 模型描述和表达复杂测绘工程问题；2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的 基本原理与方法，识别、表达、分析复杂测绘工程问 题，并通过文献研究寻求其解决方案，以获得有效结 论。课程目标36.2能够评价测绘工程实践和复杂测绘工程 问题解决方案对社会、健康、平安、法律 以及文化的影响，并理解应承当的责任；6.工程与社会：能够基于工程背景知识进行合理分析， 评价测绘专业工程实践和复杂测绘工程问题在技术 设计、实施过程中对社会、健康、平安、法律以及文 化的影响，并理解应承当的责任。三、课程目标与教学内容和教学方法的对应关系数字高程模型及其应用数字高程模型及其应用数字高程模型
4、及其应用实验Ui教学内容教学方法课程目标实验内容课程目标教学环节训练环节1数字高程模型概述授课2学时思考题讨论1熟悉Arcgis平 台，下载DEM数 据、展示1、2、32DEM的采样理论授课2学时作业11、2、33DEM的数据获取方法授课2学时思考题讨论1、2、3根据不同的数 据源建立DEM1、2、34DEM数据组织与管理授课4学时思考题讨论1、25不规那么三角网（TIN） 建立授课4学时作业21、26规那么DEM建立授课4学时作业31、2提取地形因子、 综合应用分析1、2、37DEM分析与应用授课6学时作业41、2、3、课程的主要内容及基本要求（一）理论学时局部第1单元数字高程模型概述（2学
5、时，支撑课程目标1）知识点DEM的研究内容、数字她形的表达、数字高程模型的含义、DEM与DTM 的理解、DEM的分析与应用、DEM与其它学科的关系。重点数字地形表达、数字高程模型的分类。难点数字地形表达、数字高程模型的应用。基本要求1、识记：DEM的研究内容、DEM与DTM、数字高程模型的分类；2、领会：数字地形表达、DEM与其它学科的关系；3、简单应用：数字高程模型的分类、数字高程模型的简单应用；4、综合运用：DEM与DTM综合应用。第2单元 DEM的采样理论（2学时，支撑课程目标1、2）知识点地面几何特征描述、地面复杂度描述、根据坡度的地面分类、DEM数据采 集基础理论、DEM数据采集的方
6、法和策略、DEM数据源的三大属性、基于不同 观点数据采样的布点、数据采样原那么与方式。重点地面几何特征描述、DEM数据采集基础理论、基于不同观点的采样方法。难点地面复杂度描述、DEM数据采集的方法和策略。基本要求1、识记：地面几何特征、地面复杂度基本概念，根据坡度的地面分类、DEM 数据源的三大属性；2、领会：DEM数据采集基础理论、数据采样原那么与方式；3、简单应用：基于不同观点数据采样的布点；4、综合运用：DEM数据采集的方法和策略。第3单元 DEM的数据获取方法（2学时，支撑课程目标1、2） 知识点数字高程模型的数据来源、摄影测量采集方法、地形图扫描采集方法、野外 测量数据采集方法、DE
7、M数据采集技术的进展、数字高程模型数据采集质量控 制、原始数据粗差检测与剔除、原始数据的滤波处理。重点摄影测量采集方法、地形图扫描采集方法、野外测量数据采集方法。难点数字高程模型数据采集质量控制。基本要求1、识记：数字高程模型的数据来源；2、领会：DEM数据采集技术的进展；3、简单应用：摄影测量采集方法、地形图扫描采集方法、野外测量数据采 集方法；4、综合运用：原始数据粗差检测与剔除、原始数据的滤波处理。 第4单元 DEM数据组织与管理（4学时，支撑课程目标1、2） 知识点DEM的建模过程、DEM数据构建原那么、镶嵌数据模型的概念、规那么镶嵌与 不规那么镶嵌数据模型、DEM数据结构的含义、规那
8、么格网与不规那么三角网DEM 数据结构、混合结构、格网DEM与TIN的比照、DEM数据库内容、DEM数据 库数据组织、DEM元数据、DEM数据库系统功能、数据库访问。 重点规那么镶嵌与不规那么镶嵌数据模型、那么格网DEM与不规那么三角网DEM数据 结构、混合结构 难点那么格网DEM数据结构、不规那么三角网DEM数据结构、混合结构、DEM的 建模。基本要求1、识记：EM数据构建原那么、镶嵌数据模型的概念、DEM数据结构的含义、 DEM数据库内容；2、领会：DEM的建模过程、格网DEM与TIN的比照；3、简单应用：规那么格网与不规那么三角网DEM数据结构的数据建模；4、综合运用：基于格网DEM与T
9、IN的数据库构建。第5单元不规那么三角网（TIN）建立（4学时，支撑课程目标1、2） 知识点内插与外表建模、数字高程模型网络、DEM地形外表重建的地理内涵和数 学机理、DEM质量评价标准、DEM建立的内容和过程、DEM建立的各种方法、 TIN的概念、TIN的三角剖分准那么、三角剖分算法分类与特点、无约束散点域的 三角剖分算法与实现、约束散点数据域的三角剖分算法与实现、基于等高线数据 的TIN的建立、基于栅格数据的三角网建立、TIN建立过程中的个别问题：周围 点的提取、点在三角形中的查找、空外接圆判断准那么、线段求交问题。 重点DEM地形外表重建的地理内涵和数学机理、DEM建立的各种方法。难点三
10、角剖分算法分类与特点、无约束散点域的三角剖分算法与实现、约束散点 数据域的三角剖分算法与实现。基本要求1、识记：TIN的概念、DEM质量评价标准、DEM建立的内容、三角剖分 算法分类与特点；2、领会：内插与外表建模、数字高程模型网络、DEM地形外表重建的地理 内涵和数学机理；3、简单应用：TIN的三角剖分准那么、DEM建立；4、综合运用：基于等高线数据的TIN的建立、基于栅格数据的三角网建立 及其TIN建立过程中的质量控制。第6单元规那么DEM建立（4学时，支撑课程目标1、2） 知识点格网概述、格网的生成算法、DEM的内插数学模型、规那么格网DEM建立、 规那么格网DEM建立个别问题、DEM的
11、编辑处理、DEM结构的相互转换。 重点格网的生成算法、DEM的内插数学模型、规那么格网DEM建立。难点格网的生成算法、DEM的内插数学模型。基本要求1、识记：格网的含义；2、领会：空格网的生成算法、DEM的内插数学模型；3、简单应用：规那么格网DEM建立；4、综合运用：规那么格网DEM建立与DEM结构的相互转换。 第7单元DEM分析与应用（6学时，支撑课程目标1、2、3） 知识点基本地形分析、因子计算、地形特征参数提取、水文分析、DEM可视性分 析、虚拟景观、DEM的水文应用、城市GIS、其他应用。重点基本地形分析，特征参数提取、DEM的可视化、虚拟景观。难点城市GIS与虚拟景观。基本要求1、
12、识记：基本地形因子及分析方法、地形特征参数含义;2、领会：基本地形分析；3、简单应用：DEM水文分析、DEM可视性分析；4、综合运用：虚拟景观、DEM的水文应用、城市GIS。【学时分配】知识单元理论学时第一单元 数字高程模型概述2第二单元DEM的采样理论2第三单元DEM的数据获取方法2第四单元DEM数据组织与管理4第五单元 不规那么三角网（TIN）建立4第六单元规那么DEM建立4第七单元DEM分析与应用6合计24（二）实验学时局部实验总共8学时：实验教学环节作用及目的本着以培养学生理论与实践能力相结合为目标，课程实验主要开设了设计性 实验、验证性实验和综合性实验，属于一门地理信息科学专业选修的
13、实践性课程。 通过实验，加深学生对数字高程模型的基本概念、数据获取、建模方法、精度分 析模型等知识点，掌握利用数字高程模型，解决空间信息领域遇到的实际问题。 实验教学环节培养学生能力标准在实验教学过程中培养学生的实践动手能力和实验设计能力，使学生应对数 字高程模型生产流程有一个较全面的认识，要求学生重点掌握数字高程模型的基 本原理及其应用、开展，充分理解数字高程模型在实际工作中分析问题、解决问 题的方法。实验工程、内容、学时分配及实验类型1、必开实验序号实验工程实验内容学时实验类型（演示、验证、综合、设计研究）组数每组学生 人数1数字高程数据获熟悉ArcGIS平台、下2设计30-501-22、
14、选开实验取及预处理载DEM数据2规那么DEM建立基于高程控制点或等高线建立DEM2设计30-501-23DEM地形、水文分析DEM地形特征数据提取、水文分析2验证30-501-24城市虚拟景观DEM三维景观显示、空间分析2设计30-501-23、主要仪器设备序号实验工程实验内容学时实验类型（演示、验证、综 合、设计研究）组数每组学生 人数1DEM三维建模与专题应用DEM综合分析与多功能三维分析集成6综合10-203-4计算机、图形图像处理软件（Arcgis）五、教学方法与手段1 .坚持理论联系实际的教学方法，将实际应用中遇到的具体问题引入 到课堂中，不断提高学生发现、分析和解决问题的能力。2
15、.坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重 点和难点，化繁为简，努力提高学生的学习兴趣。3 .注重应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思 考问题、分析问题，拓展学生的思维。4 .注重课后练习，配合实验课程，大力培养学生动脑、动手、独立解 决问题的能力。六、考核要求、方式与成绩评定考核要求：期末考试统一命题，统一评分标准，统一考试时间。力求到达涵 盖本大纲相关教学内容的要求，做到专业知识点、重点和难点比重适宜。笔试考 试，考试时间为100分钟，成绩定为百分制。考核方式：考试+考查。成绩评定：结构评分，平时成绩占40%（平时作业10%,综合实验报告20%,课堂表现
16、10%）,期末考试成绩占60%。评价环节评估课程目标对应毕业要求平时成绩（40分）平时作业课程目标1、21.3、2.2上机实验课程目标1、21.3、2.2综合实验报告课程目标1、2、31.3、3.2、6.2期末考试（60分）名词解释 填空题 简答题 综合题等课程目标1、2、31.3、2.2、6.2平时成绩评定标准环节评定工程内容分值总分值平时 作业课程目标1、2阐述较充分，逻辑较为清晰，方法选 择合适，结果展示完整；5-8分10分阐述充分，逻辑清晰，文献综合较好， 方法比照选择合适，结果展示较好；8-10 分上机实脸课程目标1、2能够根据实验步骤，基本完成实验内 容，实险报告内容撰写基本完整，
17、但 实验结果展示不理想5-6分10分能够根据实验步骤，完成实验内容， 实验报告内容撰写完整，逻辑较为清 晰，实脸结果较好6-8分实验内容完成效果较好，实验报告内 容撰写完整，逻辑清晰，实验效果好8-10 分综合 实验 报告课程目标1、2、3数据处理及信息提取方案设计基本合 理，但数据处理及信息提取效果不理 想，精度不好，结果分析不充分，内 容撰写框架与流程基本完整；10-15 分20分数据处理及信息提取方案设计合理， 数据处理及信息提取效果较理想，结 果分析较为充分，内容撰写框架与流 程完整，逻辑性较好；15-18 分数据处理及信息提取方案设计合理， 数据处理及信息提取效果理想，结果 分析全面
18、充分，内容撰写框架与流程 完整，层次清晰，逻辑性好；18-20 分七、选用教材、讲义和主要参考书L推荐教材：1数字高程模型教程（第三版），汤国安等，科学出版社，2016。2.推荐参考书：m数字高程模型，李志林等，武汉测绘科技大学出版社，20122遥感数字图像处理教程，韦玉春等，科学出版社，2015八、大纲说明本课程为测绘工程专业一门选修课程，对理解DEM及其在工程中的应用具 有重要意义，在地理研究中也是不可或缺的重要要素。在教学中提倡特色教学, 精选内容，注重理论与实践相结合，工程教学法应用其中，加强实践。教学中采用多媒体课件与板书相结合授课，注意结合教学内容安排习题，要 求学生及时、独立完成，以到达巩固所学内容之目的。