《地理建模原理與方法》課程教學(xué)大綱

《地理建模原理與方法》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱地理建模原理與方法PrinciplesandMethodsofGeographicModeling課程編碼OSI121421030開課院部海洋與空間信息學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)52講授40實(shí)驗(yàn)0上機(jī)12實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)0適用專業(yè)地理信息科學(xué)授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、高級(jí)程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程簡介（限選）《地理建模原理與方法》課程是地理信息科學(xué)專業(yè)智能地理信息方向重要的專業(yè)選修課程。本課程主要從理論和方法兩個(gè)方面探討現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法與模型在地理信息科學(xué)中的應(yīng)用，其中理論方面主要包括：地理建模的概念、特點(diǎn)、功能、分類，地理建模的思維導(dǎo)向、建模原則、建模與應(yīng)用應(yīng)注意的問題；現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法方面主要包括：地理數(shù)據(jù)及其采集與預(yù)處理，經(jīng)典統(tǒng)計(jì)建模方法，空間統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)籌決策建模方法，非線性分析方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握現(xiàn)代地理信息科學(xué)中數(shù)學(xué)方法與模型的基本概念、基本理論，能夠運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法進(jìn)行地理建模，解決地理問題。TheCourse“PrinciplesandMethodsofGeographicModeling”isanimportantprofessionalelectivecourseinthefieldofintelligentgeographicinformationforthemajorofgeographicinformationscience.Thecoursemainlydiscussestheapplicationofmodernmathematicalmethodsandmodelsingeographicinformationsciencefromtwoaspectsofthetheoryandthemethodology.Themainaspectsofthetheoryinclude:theconcepts,thecharacteristics,thefunctionsandthecategoriesofthegeographicmodeling,andthesametime,thethinkingorientation,themodelingprinciplesandthemodelingandapplicationissuestobenoticedthatshouldbepaidattentionto.Themethodsmainlyinclude:thecollectionandthepreprocessingmethodsofgeographicdata,theclassicstatisticalmodelingmethods,spatialstatisticalanalysis,theODMdecision-makingmodelingmethodandnonlineranalysismethods.Throughthestudyofthiscourse,thestudentscanmasterthebasicconceptsandtheoriesofthemathematicalmethodsandmodelsinmoderngeographicinformationscience,andcanusethemathematicalmethodstogeo-modelingandsolvegeographicproblems.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解地理建模的概念、特點(diǎn)、功能、分析，掌握地理建模的思維導(dǎo)向、建模原則、建模與應(yīng)用應(yīng)注意的問題。是3.13.12M2目標(biāo)2：了解地理數(shù)據(jù)及其采集方法，掌握地理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)處理方法，掌握地理數(shù)據(jù)分布的集中化與均衡度指數(shù)，能夠構(gòu)建分析地理數(shù)據(jù)分布的離散程度、構(gòu)建洛倫茲曲線。是2.22.23M3目標(biāo)3：掌握經(jīng)典統(tǒng)計(jì)建模方法，對(duì)相關(guān)分析、回歸分析、系統(tǒng)聚類分析、主成分分析進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)或軟件實(shí)現(xiàn)。是2.22.24M4目標(biāo)4：掌握運(yùn)籌決策建模方法，了解非線性方法，掌握小波分析與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論與應(yīng)用，對(duì)AHP決策分析方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn)或軟件實(shí)現(xiàn)。是2.22.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章第一章地理模型的概念、特點(diǎn)、功能與分類本章重點(diǎn)：地理建模的概念、特點(diǎn)；地理建模的功能。/////21.11.1地理模型的概念模型、地理模型的概念。M10.5講授0.5閱讀31.21.2地理模型的特點(diǎn)抽象性，與原型的相似性，可驗(yàn)證性，目的性，多時(shí)空特征，應(yīng)用性。M10.5講授0.5閱讀41.31.3地理模型的功能認(rèn)識(shí)地理問題的橋梁，地理科學(xué)發(fā)現(xiàn)的工具，綜合研究。M10.5講授0.5閱讀54.21.4地理模型的分類根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，地理模型具體的分類。M10.5講授0.5閱讀6第二章第二章地理建模的思維導(dǎo)向、原則、建模與應(yīng)用的若干問題本章重點(diǎn)：地理建模的基本原則、基本步驟；建立與應(yīng)用地理模型應(yīng)注意的問題。/////72.12.1地理建模的思維導(dǎo)向問題導(dǎo)向，范式導(dǎo)向，方法導(dǎo)向。M10.3講授0.3閱讀82.22.2地理建模的基本原則簡單明了，量綱一致，依據(jù)充分，形式標(biāo)準(zhǔn)，易操作性。M10.3講授0.3閱讀92.32.3建立地理模型的基本步驟劃定邊界，確定主變量，建立模型，模型驗(yàn)證與修正，模型的地理學(xué)解釋與應(yīng)用。M10.4講授0.4閱讀102.42.4建立地理模型常用的數(shù)學(xué)方法了解地理建模的相關(guān)方法模型。M10.3講授0.3閱讀112.52.5地理模型的應(yīng)用方面了解地理方法模型的具體應(yīng)用領(lǐng)域。M10.3講授0.3閱讀122.62.6建立與應(yīng)用地理模型應(yīng)注意的問題地理數(shù)據(jù)質(zhì)量，模型的建立與檢驗(yàn)，與GIS的結(jié)合。M10.4講授0.4閱讀13第三章第三章地理數(shù)據(jù)及其采集與預(yù)處理本章重點(diǎn)：地理數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)預(yù)處理方法；地理數(shù)據(jù)分布的集中化與均衡度指數(shù)。/////143.13.1地理數(shù)據(jù)的類型掌握地理數(shù)據(jù)的類型與特點(diǎn)。M20.3講授0.3閱讀153.23.2地理數(shù)據(jù)的基本特征掌握地理數(shù)據(jù)的特征：數(shù)量化、形式化，不確定性，多種時(shí)空尺度，多維性。M20.3講授0.3閱讀163.33.3地理數(shù)據(jù)的采集與處理了解地理數(shù)據(jù)的來源與數(shù)據(jù)的采集與處理。M20.4講授0.4閱讀173.43.4地理數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)預(yù)處理平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)、極差、離差、離差平方和、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、偏度系數(shù)、峰度系數(shù)。M20.5講授0.5作業(yè)183.53.5地理數(shù)據(jù)分布的集中化與均衡度指數(shù)洛倫茲曲線、集中化指數(shù)、基尼系數(shù)。M20.5講授0.5作業(yè)19第四章第四章經(jīng)典統(tǒng)計(jì)建模方法本章重點(diǎn)：相關(guān)分析的原理與方法；回歸分析原理與方法；時(shí)間序列分析原理與方法；系統(tǒng)聚類分析步驟、原理、方法；主成分分析概念、原理、步驟。/////204.14.1相關(guān)分析掌握相關(guān)系數(shù)、偏相關(guān)系數(shù)、復(fù)相關(guān)系數(shù)的計(jì)算方法，掌握檢驗(yàn)方法。M32講授2作業(yè)214.24.2回歸分析一元線性回歸、多元線性回歸、非線性回歸，F(xiàn)檢驗(yàn)。M32講授2作業(yè)224.34.3時(shí)間序列分析加法模型、乘法模型，移動(dòng)平均法、滑動(dòng)平均法、趨勢線法、自回歸模型，季節(jié)性預(yù)測方法。M32講授2作業(yè)234.44.4系統(tǒng)聚類分析數(shù)據(jù)處理、計(jì)算距離、直接聚類法、最短距離聚類法、最遠(yuǎn)距離聚類法。M32講授2作業(yè)244.54.5主成分分析主成分分析的概念，相關(guān)系數(shù)矩陣，特征值與特征向量，貢獻(xiàn)率，主成分載荷。M32講授2作業(yè)25上機(jī)1上機(jī)1相關(guān)分析方法的實(shí)現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)分析方法應(yīng)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的計(jì)算與檢驗(yàn)M32上機(jī)2其他26上機(jī)2上機(jī)2回歸分析方法的實(shí)現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)一元線性回歸模型并實(shí)現(xiàn)計(jì)算與檢驗(yàn)M32上機(jī)2其他27上機(jī)3上機(jī)3系統(tǒng)聚類分析方法的實(shí)現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聚類分析方法并實(shí)現(xiàn)計(jì)算M32上機(jī)2其他28上機(jī)4上機(jī)4主成分分析方法的實(shí)現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)主成分分析方法并實(shí)現(xiàn)計(jì)算M32上機(jī)2其他29第五章第五章空間統(tǒng)計(jì)分析本章重點(diǎn)：探索性空間統(tǒng)計(jì)分析；地統(tǒng)計(jì)分析方法。/////305.15.1探索性空間統(tǒng)計(jì)分析空間權(quán)重矩陣，Moran指數(shù)，Geary系數(shù)，LISA，G統(tǒng)計(jì)量，Moran散點(diǎn)圖。M32講授2作業(yè)315.25.2地統(tǒng)計(jì)分析方法區(qū)域化變量，協(xié)方差函數(shù)，變異函數(shù)，克里格插值。M32講授2作業(yè)32第六章第六章運(yùn)籌決策建模方法本章重點(diǎn)：線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型、求解方法；AHP決策分析的基本原理與計(jì)算方法。M4////336.16.1線性規(guī)劃方法可行解，最優(yōu)解，單純性表，單純性法。M43講授3作業(yè)346.26.2投入產(chǎn)出分析方法投入產(chǎn)出模型的構(gòu)建與求解。M43講授3作業(yè)356.36.3AHP決策分析方法層次模型，判斷矩陣，層次排序，方根法，和積法。M44講授4作業(yè)36上機(jī)5上機(jī)5AHP決策分析方法的實(shí)現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)AHP決策分析方法模型并實(shí)現(xiàn)求解M42上機(jī)2其他37第七章第七章非線性方法本章重點(diǎn)：小波分析原理；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理。M4////387.17.1小波分析及其應(yīng)用掌握小波分析方法原理，了解小波分析的應(yīng)用。M44講授4作業(yè)397.27.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法原理，了解其應(yīng)用領(lǐng)域。M44講授4作業(yè)40上機(jī)6上機(jī)6人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)編程實(shí)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。M42上機(jī)2其他四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1考勤與課堂表現(xiàn)隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等出勤情況統(tǒng)計(jì)；課堂問題回答情況。10%2課程作業(yè)1.每次課堂布置所授課程相關(guān)的作業(yè)題目，平均每次課堂1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、掌握和靈活運(yùn)用能力，考核學(xué)生基于所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。20%3上機(jī)1.本課程12個(gè)學(xué)時(shí)上機(jī)，共6次上機(jī)。2.成績采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3.考核學(xué)生利用程序或軟件實(shí)現(xiàn)所學(xué)模型的能力。20%4期末考試1.采用閉卷考試方式，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)該課程基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、計(jì)算題、綜合題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1課程作業(yè)50%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，解題思路混亂。2M2課程作業(yè)70%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，解題思路混亂。3M3課程作業(yè)30%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，解題思路混亂。4M3上機(jī)30%A-上機(jī)過程中認(rèn)真完成上機(jī)要求，步驟清楚，得到正確的結(jié)果。B-上機(jī)過程中認(rèn)真完成上機(jī)要求，步驟較清楚，得到正確的結(jié)果。C-上機(jī)過程中認(rèn)真完成上機(jī)要求，步驟較清楚，不能得到正確的結(jié)果。D-上機(jī)過程中不能完成上機(jī)要求，不能得到正確的結(jié)果。5M4課程作業(yè)30%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，解題思路混亂。6M4上機(jī)30%A-上機(jī)過程中認(rèn)真完成上機(jī)要求，步驟清楚，得到正確的結(jié)果。B-上機(jī)過程中認(rèn)真完成上機(jī)要求，步驟較清楚，得到正確的結(jié)果。C-上機(jī)過程中認(rèn)真完成上機(jī)要求，步驟較清楚，不能得到正確的結(jié)果。D-上機(jī)過程中不能完成上機(jī)要求，不能得到正確的結(jié)果。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,