《地球系统科学》课程教学大纲
课程名称：地球系统科学 / Earth System Science 课程编码： 课程类型：专业选修课
课程性质：专业主干课 适用范围：06地理信息系统
学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：
学分数： 2 先修课程：自然地理学、地理信息系统、遥感概论 考核方式：考查 制定单位：广州大学地理科学学院 制定日期：2006年 审核者：夏丽华 执笔者：千怀遂 一、教学大纲说明
（一）课程的地位、作用和任务
地球系统科学以全球性、统一性的整体观和系统观，从多种时空尺度研究地球的整体行为，其理论的构建，将使人类更好地认识所赖以生存的环境，更有效地防止和控制可能突发的灾害对人类所造成的损害，更有利于人类与地球的和谐发展。该学科是在全球变化、地理信息科学和可持续发展等领域深入研究和不断拓展的基础上发展起来的一门新兴学科，本课程以专业选修课的形式，向学生介绍地球系统科学的形成与发展及其基本概念、基本理论和基本方法，并使学生了解其在全球变化、生态环境、资源开发、土地利用、管理决策、灾害防治等方面的应用。
（二）课程教学的目的和要求 通过本课程的教学，让学生：
1) 树立地球系统科学研究的整体观和系统观，了解地球系统科学的多时空尺度，并理解只有更好地认识人类所赖以生存的环境，才能更有效地防止和控制可能突发的灾难。 2) 了解可持续发展的内涵是以资源的可持续利用和良好的生态环境为基础，以经济可持续发展为前提，以谋求社会的全面进步为目标。
3) 初步了解地球系统科学研究中的遥感和地理信息系统技术，学会常用遥感图像处理软件的基本操作，能够初步运用地理信息系统技术进行空间数据的基本分析。 （三）课程教学方法与手段
课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。
（四）课程和其它课程的联系
本课程的先修课程包括自然地理学、地理信息系统、遥感概论，并要求学生具有一定的数学基础。
（五）教材与教学参考书
教材：毕思文，地球系统科学导论，科学出版社，2004年第一版。 教学参考书：
刘本培、蔡运龙主编，地球科学导论，高等教育出版社，2000年第一版。 张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。 王建主编，自然地理学，高等教育出版社，2001年。 二、课程的教学内容、重点和难点 （一）教学内容 第1章 绪论
1.1 人类面临全球性的重大问题 1.2 地球系统的全球化
1.3 地球系统科学与可持续发展 1.4 地球系统科学与传统地球科学 1.5 国内外研究现状
第2章 地球系统科学特征与趋向 2.1 科技十大领域发展趋势 2.2 科技发展面临的十大挑战 2.3 地球系统科学七大特征 2.4 地球系统科学五大趋向 第3章 地球系统科学的概念 3.1 地球系统科学研究思路 3.2 地球系统科学基本概念 3.3 地球系统科学基本框架 3.4 地球系统科学时间尺度 3.5 地球系统科学研究步骤 第4章 地球系统科学的方法论 4.1 全球及区域信息获取 4.2 海量信息处理和分析 4.3 地球系统模型
第5章 地球系统的连续动态系统 5.1 线性动态地球系统 5.2 非线性动态地球系统 5.3 轨道、暂态、定态 5.4 地球系统的稳定性 5.5 吸引子与目的性 5.6 周期运动与回归性 5.7 地球系统的分岔 5.8 地球系统的突变 5.9 连续混沌
5.10 过渡过程特性
第6章 地球系统的离散动态系统 6.1 离散映射与离散动力学 6.2 离散混沌
6.3 几种自动器网络模型 6.4 遗传算法
第7章 地球系统的随机性 7.1 随机过程与随机涨落 7.2 随机网络模型
第8章 地球系统的自组织 8.1 自组织与他组织 8.2 两种有序原理 8.3 自组织理论
8.4 自组织的几种形式
第9章 地球系统的简单巨系统 9.1简单系统与简单巨系统
9.2熵——简单巨系统的基本概念 9.3数学模型
第10章 地球系统的复杂巨系统 10.1关于复杂性
10.2把复杂性当作复杂性处理 10.3开放的复杂巨系统
10.4从定性到定量综合集成方法 10.5综合集成研讨厅体系
第11章 地球系统科学子系统与学科分支 11.1行星系统
11.2地核和地幔系统 11.3岩石圈系统 11.4水圈系统 11.5大气圈系统 11.6生物圈系统
11.7地球系统科学学科分支
第12章 地球系统各圈层相互作用 12.1多体系统动力效应 12.2非完整系统动力效应 12.3变质量系统动力效应 12.4碰撞动力系统效应 12.5破坏动力系统效应 12.6流体动力系统效应 12.7极端动力系统效应 12.8爆炸(发)动力系统效应
第13章 地球系统的数字表达——数字地球 13.1 数字地球提出的背景 13.2 数字地球研究方法
13.3 数字地球原型——地球系统 13.4 地球系统场理论基础 13.5 数字地球物理模型 13.6 数字地球力学模型 13.7 数字地球数学模型 13.8 数字地球信息模型
13.9 数字地球信息获取技术与模拟 13.10 数字地球空间信息基础设施 13.11 数字地球技术方法 （二）教学重点和难点
本课程的教学重点主要包括地球系统科学的方法论、地球系统的简单巨系统、地球系统的复杂巨系统、地球系统各圈层相互作用以及地球系统的数字表达，难点在于地球系统的连续动态系统、地球系统的离散动态系统、地球系统的随机性以及地球系统的自组织。 三、学时分配 教学内容 章节 主要内容 各教学环节学时分配 讲实讨习课其小 授 验 论 题 外 它 计 采用何种多媒体教学手段