本课程介绍地理信息系统（GIS）与人文与社会科学领域的跨学科整合。它探讨了GIS工具如何实现文本信息的历史文件的数字化、分析、可视化和管理。除了方法论训练，基于GIS的空间时间分析理论讨论还将使学生具备地理尺度思维，通过研究过去的人文与自然地理知识，实证审查全球现代可持续城市发展的策略，并解释当前文化/历史遗产的分布。
• 移动计算概念 • 移动通信系统 • 多层客户端/服务器计算模型 • 移动环境中的数据管理和服务 • 标准下的互操作性 • 开源项目 • 安全性和隐私 • 免费基础地图提供商（如 Google Maps、Yahoo Maps、Microsoft Bing）与内部基础地图内容的使用比较 • 将通信、定位和地理空间数据管理技术集成到移动地理信息系统中（移动GIS编程） • 现代定位技术在基于位置服务中的应用：定位算法、室内和室外定位技术（全球定位系统、Wi-Fi、ZigBee）、数据收集和现代定位技术的计算方法 • 基于位置的服务：LBS 发展历史、LBS 系统集成 • 基于位置服务的应用，设计以下应用领域的 LBS：商业应用、智能交通系统、导航与引导、供应链与物流、旅游
• 城市科学与系统导论：对城市经济学、城市规划和地理信息技术在该领域贡献的专题概述 • 城市结构与系统：城市作为地理实体；城市结构和理论的演变；以及城市作为网络和流动性的概念 • 探索城市问题：运用城市科学概念探讨诸如离心（扩张和蔓延）和向心（集聚）城市增长、交通与土地使用、城市设计与住房、公民参与与治理、以及智能城市时代的城市政策与规划等主题 • 应用城市分析工具：介绍地理信息技术和信息技术在城市科学中的应用，包括空间分析与建模、网络分析、城市模拟（如空间交互、细胞自动机、基于代理的模拟）以及城市经济和人口预测 • 城市科学与城市的未来：反思城市科学与系统在智能城市规划与发展中对于经济、社会和环境可持续性的作用；以及城市科学与系统与城市信息化之间的联系
城市信息化是一个跨学科领域，主要涉及城市科学、城市系统与应用、城市感知、城市大数据基础设施和城市计算。本课程将提供城市信息化工具、技术和实用方法的实践介绍，用于收集、分析和应用大量且地理丰富的城市数据。 • 城市信息化简介：介绍城市信息化，包括城市科学、城市系统与应用、城市大数据基础设施、城市感知和城市计算，重点在于后两者。 • 感知城市：介绍传统和非传统城市感知技术与方法，包括城市卫星图像、城市定位与导航、物联网（IoT）。 • 解读城市：通过先进的城市计算方法探索城市系统，包括人工智能与深度学习、基于代理的建模、城市微观模拟和不确定性分析。 • 城市信息化背景：城市信息化的更广泛的社会、经济、政治和环境背景，包括城市规划和智慧城市发展；公民参与与治理；志愿和开放数据；城市可持续性；人工智能；隐私问题。
• 基于GeoAI的空间数据不确定性建模与数据质量控制：基于不确定性的空间描述、空间模型中的不确定性、空间数据的质量控制 • 三维GIS建模：三维地理空间数据感知与建模、同时定位与地图构建（SLAM）、三维BIM模型/二维平面图生成、地图图层生成、基于智能终端的定位与地图 • 动态与多分辨率数据模式：基于Voronoi模型的动态表示、集成TIN和网格的多分辨率模型、生成多分辨率TIN模型的动态方法 • 基于高分辨率卫星图像的空间数据捕获：高分辨率卫星图像、图像纠正模型、从高分辨率卫星图像中提取对象 • 关于GIS发展趋势的高级主题
• 国际大地参考系统（ITRS）及其实现（ITRF）和WGS84；全球和局部大地基准及其转换；EGM2008和局部大地水准面的确定与GPS水准测量的关系。 • 潮汐基准、声纳定位、多波束回声测深、地质技术仪器、地面和空中激光扫描在测量中的应用。 • 高精度GPS测量、精确轨道和处理及其在多站三维调整中用于高精度大比例尺相对定位；GPS控制点和加密调整的现代调整技术。 • 局部地面和空间干涉合成孔径雷达（INSAR）变形测量；变形分析与解释。 • 土地登记、土地信息管理系统和空间数据基础设施；法律土地登记、产权登记和契约登记；香港土地登记系统和土地边界测量；国家和地区空间数据基础设施发展战略。
• 空间摄影测量的基本概念和数学模型（坐标变换、共线性、共面性、航空三角测量、束调整等） • 空间摄影测量项目规划（平行成像几何、共轴成像项目、汇聚轴成像项目） • 数字空间摄影测量（数字图像处理、兴趣算子、图像匹配、空间摄影测量操作自动化） • 用于三维重建的计算机视觉（运动结构、多视点立体视觉、光照形状、图像处理中的机器学习） • 空间摄影测量和计算机视觉的高级主题（无人机倾斜摄影测量、SLAM等）
• 如何开展地理信息系统与土地测量领域的研究项目。 • 了解地理信息系统领域的研究现状。 • 识别一个可能来源于学生工作环境的应用问题，该问题可以通过地理信息系统技术得到解决。 • 制定研究目标和研究方法。 • 从项目中开发原型或演示系统。 • 应用开发的算法或系统进行结果分析。 • 从研究中得出结论。 • 提交书面研究报告。 • 通过口头报告展示研究成果。
全球环境问题：全球变暖；酸雨；全球气候变化；自然资源枯竭；疾病迅速增加和出生率下降。 空气污染：主要的大气和室内空气污染：来源、特征及其对人体和社区的影响；空气质量指数；监测和控制空气污染的技术。 噪声污染：声音和噪声的基本概念；听力的基本概念：听力损失；监测和控制噪声污染的技术。 水污染：水质；水污染来源；市政和工业废水；水处理工艺。 固体废物污染：固体废物处理层次；固体废物来源：市政和工业来源；减少-重用-回收的概念；堆肥；填埋；焚烧；固体废物与空气污染之间的转化。 核污染：核能的重要性；核电站的主要组成部分及其放射性排放；防止核污染的安全系统。 环境管理：环境影响评估和报告；香港的主要环境问题；香港政府在污染控制方面的策略：补贴、污染者付费原则和法规；香港采用的可持续发展和环境保护。
总体推荐
课程难度
材料技术的历史：石器时代、青铜时代、铁器时代和功能材料时代；材料技术作为人类社会发展的重要驱动力。 基本理论与概念：材料的基本力学性能（刚度、弹性与塑性），结构与性能的关系。 材料分类与性能：陶瓷、金属与合金、聚合物与纤维的力学强度；半导体、电热机械转换材料（智能材料）的独特性能；纳米材料的奇妙世界。 材料在产品中的应用：汽车、航空器、家用电子、智能设备（智能手机/智能手表）、医疗产品、体育用品、纺织品、土木结构、家具和珠宝产品中的应用实例；材料选择方法。 材料技术的可持续性：世界资源与材料需求之间的对比；材料选择的经济与环境考量，以实现可持续产品开发；材料回收；材料技术未来的发展趋势。
设计工程概览——优良设计的特点，客户视角，制造商视角，材料的作用，制造方法的调查，设计工程师的技能，成功设计案例。 设计与创新——设计是什么？工程设计过程的基本介绍，设计中的创造力，视觉思维（头脑风暴、概念图）及其与设计创新的关系，计算机在设计中的应用。 设计工程中的可视化与沟通技术——手绘草图，三维实体建模，装配建模与仿真，工程图样，原型制作（虚拟原型、3D打印、物理原型）。 团队工作环境——多学科项目团队：其在现代工业/社区中的重要性。设计项目团队的功能：团队角色，设计日志，项目进度安排，设计阶段的审查与评估，项目成果的沟通，包括阶段性报告、口头报告、最终报告和原型展示。
力学基础 - 力学的基本概念；标量与矢量：矢量代数和矢量分量；位置，力矢量的单位；二维和三维力系统；力对点的矩；力对线的矩。 静力学 - 粒子的平衡及其相关的受力图；刚体的平衡及其相关的受力图；三维中的二力和三力杆件的平衡；简单桁架：节点法；截面法；零力杆；结构杆件中的内力；结构杆件的剪力和弯矩方程及图示；分布载荷、剪力和弯矩之间的关系；干摩擦理论；带摩擦的系统；楔；带传动摩擦；滚动阻力。 等效系统 - 确定共点力系的合力；等效力/力偶系统；重心和形心：通过组合部分和积分确定；一般分布力系的合力；面积的惯性矩；面积的平行轴定理；形心的惯性半径；面积矩的计算：通过组合面积和积分；面积的惯性积；虚功原理。 动力学 - 粒子的运动学和动力学；直线运动；平面曲线运动；相对运动；运动方程。
本课程为专业工程师提供广泛的基础工程实践，包括工程制图与CAD、安全、基础机电实践、机构设计实践和科学计算语言，旨在为所有一年级有兴趣从事工程的学生提供必要的技术技能。
动力学 - 刚体的运动学，平移和旋转运动，相对速度，瞬时零速度中心，相对加速度。平面刚体动力学，力，质量与加速度，一般运动方程，应用，如四杆机构和滑块曲柄机构，齿轮传动。功与能量方法。 单自由度系统的振动 - 颗粒的自由振动，运动方程，阻尼效应，颗粒的强迫振动，刚体的振动，振动分析中的能量方法，单自由度系统自由和强迫振动响应的计算机模拟，传递率，隔振。 连续系统的振动 - 绳索的振动，运动方程，共振，振动模式。 实验室实验：一次2小时的实验室课程，实验内容包括振动系统的自然频率，强迫振动和梁的振动模式。
动力学 - 刚体平面运动学，平移和旋转，相对速度，瞬时零速度中心，相对加速度，相对于旋转坐标系的运动。刚体平面动力学，力、质量和加速度，一般运动方程，应用，如四杆机构和曲柄滑块机构，功、能、冲量和动量的基本原理。 线性系统建模 - 多自由度弹簧-质量-阻尼系统及其他系统的动力学方程；拉普拉斯变换简介及振动系统分析；框图构建与简化；传递函数；特征方程、零点和极点；一阶和二阶系统瞬态响应。
加工 - 钻孔、车削、磨削、铣削、刨削、锯切、电化学加工（ECM）和电火花加工（EDM）的原理、操作和相关设备。 精加工 - 阳极氧化、研磨、喷涂、电镀和抛光的原理及其相关设施的实现。 大块塑料变形 - 挤出、锻造、轧制、棒材拉拔、线材拉拔等加工设施的原理、理由及其实现。 板料成型 - 拉深、落料、弯曲、冲裁、剪切和旋压等成型过程的原理、设计理由及其工艺实现。 铸造 - 压铸、熔模铸造、永久模具铸造、砂型铸造和离心铸造的操作、实现及其原理。 聚合物加工 - 吹塑、铸造、压缩成型、挤出、注射成型和热成型等加工过程的原理及其实现。 装配 - 焊接（熔焊、钎焊与锡焊、固态焊接）、粘接和机械紧固的工艺原理介绍。工艺确定、模具和工具设计、大块金属成型、板料成型、铸造和聚合物加工中塑性变形部件设计及产品质量。
1. 设计过程概览 - 设计问题的表述，确定产品功能并建立工程规范，生成和评估设计替代方案，详细设计，产品测试和原型制作，传达设计结果：虚拟/物理原型，工程图纸，口头和书面报告 2. 设计问题类型 - 选择设计，配置设计，变型设计，适应性设计，原创设计，重新设计 3. 常见机械部件设计 - 载荷和应力分析，材料选择，防止失效的策略，安全系数，常见工程部件（齿轮、轴承、联轴器、带传动、轴、键、弹簧等）的概览和设计/选择设计 4. X设计 - 为制造设计，装配设计，公差设计，经济性设计，安全性与可靠性设计，质量设计，环境设计，人机工程学设计 5. 设计工程中的成本估算 - 货币的时间价值，成本设计，成本和价格估算，盈亏平衡经济学 6. 设计中的伦理 - 职业义务，道德规范
基础知识 - 自由体图；可变形体的平衡；一般应力状态；应变；材料的机械性能。 轴向载荷 - 圣维南原理；轴向弹性变形；叠加原理；静不定轴向受载构件；热应力。 扭转 - 扭转变形；扭转应力；扭转角；静不定扭矩载构件。 弯曲 - 梁的平衡；剪力和弯矩；弯曲应力；梁的挠度；叠加法求斜率和挠度；静不定系统。 复合载荷 - 应力变换；主应力和最大剪应力；莫尔圆。薄壁压力容器；内压和外压下的圆筒和球体；复合圆筒；梁中应力分布；复合载荷引起的应力。 实验：两次2小时的实验室课程 — 扭转试验；梁的挠度。
热力学基本概念复习 - 热力学第一、第二定律。非流动过程和稳定流动过程。卡诺循环。熵。 动力循环 - 蒸汽循环：朗肯循环。过热和再热。空气标准发动机循环：奥托循环和狄塞尔循环。燃气轮机循环。 制冷循环 - 制冷机和热泵。压缩蒸汽循环。性能系数。 热力学性质关系 - 麦克斯韦关系。克拉佩龙方程。内能、焓、熵和比热的一般关系。焦耳-汤姆逊系数。 空气动力学与空调 - 气体-蒸汽混合物。空气动力学。空气动力学图表。空调过程。 燃烧 - 烃类燃料。燃烧方程。空燃比。贫油和富油混合物。理论与实际燃烧过程。燃烧焓。绝热火焰温度。 燃料电池 - 基本原理。热力学和反应动力学。极化。水和热管理。 实验室实验：两次两小时的实验 - (1) 制冷系统；(2) 燃烧。
流体力学 – 基本概念。流体压力和压差计。伯努利、能量和动量方程。皮托管。管道中的层流和湍流。莫迪图表，摩擦损失和局部损失。并联和串联管道的设计。管道流体系统中的泵匹配。平板、圆柱和球体上的平行流动。量纲分析。毕渥π定理。流动相似性和建模。 流动产生 – 角动量守恒和流体机械的工作原理。风扇、泵和鼓风机的性能特性及其设计选择。产品中流体机械工作点的工程估算。 传热 – 复习：基本的传热模式；平面壁和平管的一维稳态热传导；电气类比法。绝热。绝热层的临界厚度。散热片。表面的自然对流。平板和平管中的强制对流。热交换器。热辐射、黑体和灰体辐射。视辐射率。封闭空间表面之间的辐射交换。 噪声 – 声压和声功率级。点声源模型。涉及流体和振动的常见噪声源及其声功率定律。简单的噪声控制设计。 实验工作：两次2小时的实验室课程，包括烟丝流场可视化实验；通过散热器的传热实验；自然对流和辐射传热实验；噪声控制技术实验。
