《网络GIS》教学大纲.docx

网络GIS教学大纲课程名称：网络GIS课程英文名称：WebGIS课程编码：课程类别/性质：专业/选修学分：3.0总学时/理论/实验（上机）：48/40/8开课单位：地球科学学院适用专业：地理信息科学先修课程：地理信息科学专业导论、地理信息系统原理、课程简介网络GIS为地理信息科学专业一门专业限选课程，主要阐述WebGIS的知识体系、基础概念 和原理，并深入浅出地极少WebGIS在与移动设备、云计算、虚拟现实、增强现实、无人机遥感、大 数据、物联网和人工智能等技术相融合方面的国际科技前沿技术。课程的核心内容是WebGIS与互联 网地理信息发展和需求的结合。该课程综合性较强，必须全面运用GIS、遥感、物联网、人工智能、软件开发等多学科知识来阐 述。要求学习该课程后，掌握当前WebGIS平台的部署方式、不同Web地图服务的应用场景和方法, 具备开发WebGIS系统的基本开发能力，树立热爱专业的专业价值观，保证学生达成专业的相应毕业 要求。二、课程目标通过本课程的学习，使学生详细解和掌握网络地理信息系统的技术、方法、应用领域及发展方 向，培养主流的WebGIS系统基本开发技能。同时，通过课程的学习让学生得到很好专业启发，激励 学生创造性地开发和应用GIS,树立学生热爱专业的专业价值观.为将来专业相关方向的发展奠定基 础，也有利于我国GIS发展的自主创新。为后续专业课程学习及从未来事专业相关工作打下坚实的理 论和实践基础。本课程是一门实践性很强的专业课，主要采用课堂讲授与上机实践相结合的方法教学，结合教材 有关内容并及时安排课堂随机测验，使学生对理论知识加以理解和掌握。课堂教学应力求使学生弄清 基本概念，熟练掌握基本内容。通过本课程教学，应达到以下目标：1. 价值目标（或称育人目标）：引导学生树立专业兴国、强国的宏大志向，培养德、智、体、美、 劳全面发展的社会主义新青年。2. 知识和能力目标：（1）理解WebGIS的知识体系、基本概念、原理和技术方法（毕业要求3.3）：（2）掌握WebGIS常用的地图服务类型的应用（毕业要求3.2）；（3）初步掌握WebGIS主要应用开发技术（毕业要求3.2）；（4）理解主要WebGIS产品的实现原理（毕业要求3.1）；（5）掌握WebGIS产品的基本开发技术（毕业要求3.2）,三、课程教学内容及学时分配课程教学包括课堂教学、课堂研讨、课堂测试、上机实践几部分内容。包括14章的理论教学和 4个上机内容。课内理论教学40学时，上机8学时（详见本大纲第四部分）。课堂理论教学内容、要 求及学时分陀如下：课程教学内容及学习要求章节内容思政融入点要求学 时支撑毕 业要求 指标点理解掌 握分析与 应用第一章：WebGIS概述和云GIS起步第一节:WebGIS的概念和优势我国自然资源管 理中WebGIS平台 的部署方式的先 进性。中低低43.3第二节：WebGIS的功能和应用中低低第三节：WebGIS的主要产品和技术基础高中低第四节：WebGIS的技术发展方向中低低第五节：ArcGIS WebGIS平台简介及其部署 方式中中低第六节：Web GIS应用的基木创建方法中中低第二章：要素 服务和图层配 置第一节：Web服务的概念和优势国家政策制定的 前瞻性：通过全 国各省人口要索 服务配置分析我 国人口时空变化 情况，领悟我国 人口生育政策制 定的前瞻性。中中低43.13.2第二节：地理Web服务的功能分类高中低第三节：REST风格的Web服务高中低第四节：Web服务的互操作和开放标准高中低第五节：Web应用程序的基本组成高高高第六节：托管要素图层的发布和使用高高高第七节：智能制图和弹出窗口高高高第二章：志愿 式地理信息和 基于Web的数 据编辑第一节：VGI及众包的概念和意义红色教育：聚合 多种不同来源的 信息，制作中国 共产党诞生100 年的故事地图， 从建档以来的重 要时间点、事件 在地理空间展 现，来表现中国 共产党的先进、 伟大。中中低2第二节：技术基础：可写的Web要素服务 和要素图层高高高第三节：要素模板高高高第四节：编辑追踪和基于所有权的编辑高高高第四章：故事 地图和Web GIS应用和开 发的大众化第-节：WebGIS应用和开发的大众化中中低4第二节：GIS大众化的数据基础中中低第三节：大众化的应用程序模板中中中第四节：故事地图高高高第五节：使用ArcGIS可配置应用程序的步 骤高高高第六节：WebGIS应用的基本设计原则中中中第五章：地理 信息的聚合与 国家空间数据 基础设施第一节：地理信息的聚合的概念和意义中中低23.13.2第二节：NSDI与聚合中中低第三节：信息共享和聚合的考虑因素中中低第四节:Web AppBuilder的功能和对聚合 的支持高高高第六章：移动GIS第一节：移动GIS的优势与应用爱国：私有云的部 署在我国涉密数 据的管理和使用 中的重要作用，既 可实现局域的内 部共享，又可确保 数据的安全性。对 于有权限访问涉 密数据的个人和 单位，要具有涉密 意识，警醒学生， 不能为个人私利， 出卖国家利益。中中低2第二节：移动硬件与软件技术支撑中低低第三节：构建移动GIS应用程序的三种策 略中中低第四节：移动GIS应用程序产品中低低第五节：AppStudio for ArcGIS高高中第七章：私有 z? Web GIS 和 动态地图服务第一节：构建私有云和混合云WebGIS的 需求中中低4第二节：私有云和混合云Web GIS的部署高中低第三节：Web GIS分布式协作中中低第四节：动态地图服务及其与要素服务的 比较中中低第五节：动态地图服务的发布流程高高高第六节：启用时间的地图服务高高高第八章：栅格 瓦块和矢量瓦 块地图服务第一节：Webapp的性能和瓦块地图的作 用爱校：基于本课程 的学习，可构建长 江大学校园三维 场景，并将该场景 用WebGIS技术分 享到互联网，为宣 传学校贡献自己 的一份力量。中中低2第二节：栅格瓦块和矢量瓦块概述中中中第三节：切片方案高高高第四节：发布流程高高前第九章：二维web场景第一节：三维GIS基础中中低3第二节：三维场景的元素构成高中低第三节：ArcGIS平台中的三维技术高高高第四节：Web场景和Web场景图层高中中第五节：创建Web场景高高中第六节：VR和AR技术中低低第七节：室内三维GIS中低低第十章：时空 数据与实时 GIS第一节：时空数据与实时GIS基础尊敬国内企业的 贡献：高德地图、 百度地图等将实 时GIS应用丁地图 导航、基于位置服 务等技术极大方 便了我国老百姓 的生活、学习等方 便。中中低2第二节：传感网与物联网中低低第三节：用于实时GIS的WebGIS技术中低低第十一章：空 间分析和地理 处理第一节：空间分析与ArcGIS Web工具高高中2第二节：标准Web分析工具高中低第三节：大数据分析工具中低低第四节：自定义Web工具与地理处理服务中中低第五节：使用Web工具高高中第十二章：影 像服务于在线 栅格分析第一节：栅格数据爱国教育：栅格 遥感数据和无人 机遥感采集的数 据，分辨率已经 很高，但这些数 据的采集和使用 不能超越国家数 据保密和安全的 范畴。中中低23.13.2第二节：影像服务中中低第十三章：无 人机遥感图像 和Web应用第一节：无人机遥感简介中低低2第二节：无人机遥感图像采集及处理中低低第三节：无人机遥感产品及服务发布中中低第十四章：基 于 JavaScript 的Web GIS定制第一节：WebGIS定制开发为国家事业奉献 自己的份力 量：可从国家改 革开放后经济的 腾飞、人民生活 水平的提高、扶 贫成果等方面为 主题，开发简单 的WebGIS系统， 展现我国近儿十 年快速发展的精 神生活经济面 貌。高高中53.2第二节：HTML5（JavaScript、HTML、和 CSS3） 简介高高中第三节：ArcGIS REST API高高高第四节:ArcGIS API for JavaScript 的功能和 应用开发步骤高高高第五节：学习和利用示例程序高高高第六节：集成开发环境、代码调试和应用 部署高高高第七节：ArcGIS API for JavaScript 中的重要 类高高中第八节：微件及其使用高高高注：在要求栏内以高、中、低来表示对学生学习程度的要求，高为最高要求。理解指能对所学的内容作归纳、 分类、解释、总结、推断和一定程度的发挥。掌握指能理解学习材料的内涵和意义，包括具体分类、区别、流程、误 区等的认知和学习。可以借助三种形式来表明对材料的领会，一是转换，即用自己的话或用与原先表达方式不同的方 式表达自的思想：二是解释，即对一项信息加以说明或概述：三是推断，即估计将来的趋势（预期的后果）。分析指 能将所学的内容分解并找出它们的相苴关系和构成，或能计划、创造、建造或有改变的重构。应用指能将学习材料用 于新的具体情境，包括原则、方法、技巧、规律的拓展，代表较高水平的学习成果。应用需要建立对知识点掌握的基 础上。四、上机内容与学时分配课程上机内容为课内设置的一个实践教学环节，由4个专项技能训练组成，共8个学时。上机内 容是基于学生了解基本概念的基础上，结合专业特点，理论联系实践，加强学生现W WebGIS产品应 用和WebGIS系统开发能力的培养。上机项目与类型上机一：基于ArcGIS Online发布、配置和使用托管要素图层2学分序号上机项目上机类型学时支撑毕业要求 指标点演示验证综合设计1基T ArcGIS Online发布、配置和使用 托管要素图层V23.22创建能够收集VGI的Web应用V23.23发布和使用栅格瓦块和矢量瓦块地图 服务V23.24利用 ArcGIS API for JavaScript 开发 Web应用V23.2（1）目标要求:a. 完整地制作-幅在线地图，并发布最终的应用程序：b. 所制作的地图能显示中国省会城市年平均人I I变化的时空格局。所采用的地图符号应便于理 解；c. 使用弹出窗口。当单击一个城市或区域时，应用程序能以直观的形式显示其相应的详细信息。（2）方法原理基于公有云的WebGIS平台，使用平台提供的在线地图制作、符号化、应用程序模板完成本次上 机内容。（3）主要上机软硬件环境计算机、ArcGIS Online云平台账户、浏览器。（4）掌握要点矢量地图的在线制作和发布，包括数据加载、符号化、图层设置和发布。5）上机内容创建一个展示中国省会城市人口增长时空格局的WebGIS应用程序，以此来学习如何发布、配置 和使用托管要素图层，探究中国省会城市人口变化时空格局背后的驱动因素。上机二：创建能够收集VGI的Web应用2学分（1）目标要求：基于WebGIS云平台完成基于VGI地理服务的事件信息采集应用程序的制作。要求：a. 使用要素模板定义事件类型；b. 根据预定义的分类报告事件；c. 上传附加照片、视频和其他类型的文档；d. 可以在计算机和智能手机上使用该应用程序。（2）方法原理基于公有云的WebGIS平台制作地图要素服务，该服务可供用户编辑、上传数据、资料，用以采 集VGI事件信息。（3）主要上机软硬件环境计算机、ArcGIS Online云平台账户、浏览器。（4）掌握要点使用要素定义模板，进行事件分类。（5）上机内容为城市创建一个Web应用，用来帮助市民报告非紧急事件，如坑洼和涂鸦等，便于相关部门及 时作出应对。该Web应用允许市民描述事件，报告其位置，并上传照片、视频和其他文档，以帮助 工作人员更好地了解事件的详细信息o上机三：发布和使用栅格瓦块和矢量瓦块地图服务2学分（1）目的要求将一幅矢量地图分别发布成栅格瓦块服务和矢量瓦块服务，并对比两者的访问效率及用户体验。 要求：a. 分布制作基础地理及兴趣点图层的栅格瓦块和矢量瓦块；b. 发布栅格瓦块和矢量瓦块地图服务；c. 使用瓦块地图服务；d. 修改矢量瓦块地图服务的样式文件；e. 利用瓦块地图服务创建应用程序。（2）方法原理一般对于比较大的底图，会发布成瓦块地图服务以提高访问效率。利用ArcGIS提供的不同服务类 型接口发布两种类型的瓦块地图服务，利用所发布的2个地图服务创建相应个对比的应用程序。（3）主要上机软硬件环境计算机、ArcMap、ArcGIS Pro、ArcGIS EnterpriseArcGIS Online 云平台账户、浏览器。（4）掌握要点设置不同比例尺下的瓦块时，比例尺数量要因数据而定，一般亦不过多或过少。（5）上机内容把一套基础地理数据分布发布为栅格瓦块和矢量瓦块地图服务，并对矢量瓦块地图服务进行简单 的样式修改。最后创建一个对比分析Web应用程序来比较瓦块服务的加载速度及用户体验。采用 ArcMap发布栅格瓦块，利用ArcGIS Pro发布矢量瓦块。需要ArcMap、ArcGIS Pro和ArcGIS Online的 Compare Analysis来制作用于比较两种瓦块性能的应用程序。上机四:利用ArcGIS API for JavaScript开发Web应用2学分（1）目的要求通过简单的二三维地图联动应用程序的创建和代码调试，对ArcGIS API for JavaScript的Web应用 开发有基本了解和掌握。要求：a. 使用Chrome浏览器：用来访问开发的应用和学习JavaScript调试。Chrome支持通过file:/URL 地址来访问HTML页面。要求Chrome必须支持WebGL,否则无法显示3D场景；b. Notepad+或其他JavaScript开发环境。Notepad+是一个纯文本编辑器，也是个简单的 JavaScript开发环境；c. 能访问ArcGIS Online发布的底图、图层和三维场景服务。（2）方法原理ArcGIS API WebGIS的应用程序自定义式开发提供接口，实现Web应用的GIS互动，其是基于 JavaScript脚本语言开发环境下的接口。（3）主要上机软硬件环境计算机、ArcGIS Online云平台账户、Chrome浏览器。（4）掌握要点浏览器和本地环境下的自定义式WebGIS应用程序的开发和代码调试。（5）上机内容创建一个同时在二维和三维视图上显示地震和地壳板块边界的应用。在应用中实现二三维联动功 能，当用户在二维地图中进行平移缩放和旋转操作时，三维地图也会相应联动。然后，进一步在这个 二维三维联动应用中添加属性查询功能，能够在二维和三维视图中同时显示结果。最后，将为二维和 三维视图添加图例微件。五、教学方法本课程以“开阔思维，探索新技术为教学理念，注重学生的自我探索和学习新知识的意识，培养 学生自主学习能力。主要教学环节包括课堂教学、课堂研讨、随堂测试、上机实践儿部分内容。1. 课堂教学主要采用讲授式的教学方法，结合板书和多媒体技术科学地组织教学内容，善于设问解疑，激发 学生的求知欲望和积极的思维活动。在教学中，学生以听课为主，并参与讨论，课后留有思考题。2. 课堂研讨在课堂教学的同时，适度安排课外相关知识点和资料查阅，让学生通过收集资料对有关问题分组 分析和讨论，发挥学生的主观能动性。3. 随堂测试课堂教学中适当设置随堂测试，使学生进一步理解和巩固课程所学的教学内容，加深对课堂知识 的理解。4. 上机实践通过上机将课堂的理论知识学习与实践应用结合，感受WebGIS产品应用和系统开发的乐趣，增 强学生的知识理解和实践掌握能力的同时可以激发学生对本课程的学习兴趣。六、考核及成绩评定方式课程考核包括考勤、随堂测试、课程作品三种方式考核学生的学习效果。考勤：30%。主要考核学生的课堂出勤情况，考察对待课程的学习态度。随堂测验：20%o利用雨课堂进行的主要考核学生对当堂重难点知识的理解和掌握情况（毕业要 求 3.1、3.2、3.3）。课程作品：50%, 4次上机完成的课程作品。主要考察学生对每次理论和合实践结合的掌握情况 （毕业要求3.2）。七、参考教学资源付品德，秦耀辰，闫卫阳等著.Web GIS原理与技术M.北京：高等教育出版社，2018年.2郭明强，黄颖编著.WebGIS之。penLayers全面解析（第2版）M.北京：电子工业出版社， 2019 牟.