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地理信息科學的特點范文1
關鍵詞：教學內容；地理信息系統原理；研討式
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0116-02
一、《地理信息系統原理》實施研討式教學的必要性
（一）信息化條件下大學本科教學模式的需求
目前，傳統的教學模式以被動的接收信息與知識、靠記憶獲取知識已經不符合時代潮流，不能滿足信息化時代對大學生提出的要求。從教與學各個方面進行教學改革，以教促學是信息化時代本科教學的需要。大學本科生畢業之后，幫你解決問題的是你思維，不是你記住多少，記住什么，而是你怎么想的，怎么解決問題。信息時代的教學模式在文化繼承的同時更注重培養人的創造性，實現對文化的不斷超越，這是信息時代對每一個社會成員素質的基本要求。
（二）“數字湖南”人才建設的需求
“四個湖南”即綠色湖南、創新型湖南、數字湖南和法治湖南，其中創新是發展的動力和活力，數字化是重要支撐。建設數字湖南，充分利用信息技術，是“四個湖南”建設的基礎和支撐，是加快建設“兩型社會”的客觀要求和必然選擇。地理信息科學（GIS）專業學生是“數字湖南”建設的潛在與貯備人才，是“數字湖南”建設的生力軍。
（三）貫徹實施國家高等教育質量工程的需求
21世紀，知識經濟化、經濟全球化和高度信息化，對新世紀人才提出了更高的要求。人才強國的戰略把教育工作提高到一個新的高度，高等教育由精英教育走向大眾化教育，素質教育納入到整個教育質量體系之中?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要》把全面提高質量作為高等教育發展的核心任務，高等教育質量工程成為教育發展與改革的重點。
二、《地理信息系統原理》課程研討式教學內容
（一）《地理信息系統原理》課程教學重點與教學難點
《地理信息系統原理》是地理信息科學專業的核心課程，也是測繪工程、土地資源管理等專業的主干課程。地理信息系統是利用計算機技術對地球表層空間中的地理分布數據進行采集、儲存、管理、分析和顯示的技術系統，處理和管理的對象是地理空間實體數據及其關系。課程主要目的是使學生掌握空間數據的存貯、管理和組織方式和空間分析的方法，了解地理信息系統學科的基本特征，了解國內外大型地理信息系統軟件的空間數據結構組織，并掌握常用GIS軟件的操作。根據《地理信息系統原理》課程特點和教學目的，本課程的教學重點為空間數據獲取方式與空間數據質量、空間數據模型、兩種常用空間數據結構和編碼方式、空間數據庫的組織方式、空間分析的原理與方法。本課程的教學難點為空間數據模型、兩種常用空間數據結構、空間分析的原理。
（二）《地理信息系統原理》課程研討式問題的設計
依據《地理信息系統原理》課程的教學重點和教學難點，結合數字城市建設對人才的實際需求，在地理信息科學專業和測繪工程專業設置4―6個研討式的問題，以教師提出問題，學生思考與討論問題，教師引導式解決問題的方式進行教學。在研討式教學過程中，研討式的問題的設置是關鍵，設置的問題需要能激起學生的興趣，又能結合信息化時代對地理信息科學的相關要求。以長沙市公交線路的空間分布、空間數據建模、空間數據編碼與路徑分析為例，設置5個研討式的問題，學生在課堂上分小組討論問題，并總結小組答案，組長描述解決問題的過程與最終解決問題的方式。
三、《地理信息系統原理》課程研式教學方式
（一）小班模式
針對30人以下的小班教學，研究GIS本科專業必修課程課堂教學時學生參與方式，確保即能完成教學任務又能激發學生學習積極性。30人以下的小班，以5人為一個小組，6個小組，每個小組通過課前收集資料，課堂討論與組長匯報解決方案，課后整理總結。《地理信息系統原理》共設置5個研討式問題，3個問題在理論課堂解決，2個問題在實驗課堂解決。
（二）大班模式
針對30人以上的大班教學，依據學生個體差異，分2個大組進行研討式問題的設計，提供2組研討式問題。每組研討式問題列出5個研討式問題，每個小組通過課前收集資料，課堂討論與組長匯報解決方案，課后整理總結。3個問題在實驗課堂解決，2個問題在理論課堂解決。
四、《地理信息系統原理》課程研討式教學的效果
在2011級和2012級地理信息系統和測繪工程專業的《地理信息系統原理》課程實行研討式教學，課程總課時為32理論，16實驗，其中地理信息系統專業采用小班教學模式，在3次理論和2次實驗課堂中采用研討式教學。測繪工程專業采用大班教學模式，在2次理論和3次實驗課堂中采用研討式教學。
從表1可以看出，采用研討式教學模式，學生參與度明顯提高，能夠體現學生學習的積極性和主動性。但研討式教學時教學進度比較慢，《地理信息系統原理》共48課時，教學內容比較多，受到課時的限制，研討式教學的內容和研討式教學的問題不應設置的太多，因此，研討式問題的設置一定是教學重點和教學難點，研討式教學目的是為了學生更好地理解教學難點內容。
參考文獻：
[1]陳志剛，張紫屏.課程改革的難題：凱洛夫教學模式的遺留[J].2013，311（6）：25-38.
[2]袁維新.科學探究教學模式的反思與批判[J].教育學報，2006，2（4）：13-17.
The Discussion on Teaching Content and Mode of Geographic Information System
ZHAO Chun-yan，CHU Rong
（College of Science，Central South University of Forestry & Technology，Changsha，Hunan 410004，China）
地理信息科學的特點范文2
在對學生成績總體評價方面,單位或企業都很看重學生的在校成績,希望學生成績在良好以上的單位占92.0%。在學生獲得各類證書方面,希望學生外語成績通過四六級考試的比例為72.0%,但有些單位不要求學生通過等級考試,這樣的單位有軟件公司和從事純測繪的單位。希望學生掌握計算機程序設計語言能力的單位占96.0%,但在計算機等級考試方面,希望學生過二、三級考試的單位占64.0%,也有28.0%的單位不需要學生過計算機等級考試,這樣的單位往往是行業管理單位或規模較小的單位?？紤]學生是否具有“全國GIS應用水平考試證書”的單位不多,選擇可有可無的單位占80.0%,選擇需要的只占12.0%,“全國地理信息系統應用水平考試證書”考試是由地理信息系統軟件及其應用教育部工程研究中心組織的。目前除高校外,對大多數企業來講不是很了解,有待進一步加強宣傳力度,當其納入到政府行為的全國職業資格考試范疇時才會引起學生和用人單位的重視。在行業內地理信息系統軟件使用方面,有84.0%的單位要求學生熟練掌握地理信息系統軟件使用,說明單位看重學生的對行業內地理信息系統軟件的實際動手能力。在地理信息工程應用方面,希望學生在校期間參加過工程應用項目經歷的比例達84.0%,且92.0%的單位希望學生掌握了數據整理與建庫技術。在地理信息系統軟件開發方面,要求學生基本掌握或熟練掌握地理信息系統二次開發技術的比例達96.0%,要求熟練掌握的主要是地理信息系統軟件公司和信息中心等單位達48.0%。由于調查的是測繪地理信息行業,有68.0%的單位希望學生具有從事外業測繪工作的經歷和能力,不要求學生具備外業測繪能力的單位多數是軟件公司和信息中心。除外業測繪能力外,有96.0%的單位強調學生具有攝影測量與遙感方面的知識,因為企業都知道攝影測量與遙感技術是未來空間信息獲取的主要手段,此項知識的掌握有助于單位未來業務拓展。自學能力是一個人從事終生學習的基本要求,幾乎所有的單位都希望學生具有自學能力,有72.0%特別強調很需要,說明一個單位的發展離不開員工的知識更新。希望學生具有科學研究潛力的單位占80.0%,只有20%的單位不強調這一要求,其中私有企業幾乎都要求學生具有科學研究的潛力,表明企業要發展,必須要求員工具有科學研究潛力來保證。多數企業注重學生在校期間參加各類競賽活動并獲獎,有60.0%單位表示會優先考慮錄用獲得過各類競賽獎的學生,只有16.0%單位不會考慮。至于學生在校期間是否獲得獎學金,有60.0%的單位明確表示不考慮,表明單位注重學生實際能力的因素大于課堂考試成績因素。在團隊協作精神方面,有96.0%的單位強調學生這一素質,因此大學期間如何培養學生的團隊精神是今后學校應該關注的問題。就學生的交際能力方面,84.0%的單位表示學生應該具備較強的交際能力。在學生業余愛好方面,強調學生具有體育、藝術愛好的單位比例分別是48.0%和36.0%,也有20.0%的單位不對學生業余愛好提出要求。在學生生源的地域方面,有76.0%的單位不考慮學生的地域要求,希望學生來自農村或周邊省份的單位所占比例均為16.0%單位,這樣的單位是基礎測繪單位,希望學生能吃苦、穩定。在性別方面,有72.0%的單位不考慮學生的性別,有28.0%的單位希望是男生。這是由于GIS專業性質所決定,GIS專業人員大多在室內工作,男女生沒有什么太大的區別。而希望招收男生的主要是從事測繪與地理信息生產任務的單位。
2地理信息科學專業本科學生能力結構體系
2.1學生能力結構體系
人的能力是在人的生理素質的基礎上,經過教育和培養,并在實踐過程中吸取前人的智慧和經驗而形成和發展起來的。能力=知識+科學方式+技能[6,7]。地理信息科學是一門集計算機科學、地理學、測繪科學、環境科學、空間科學以及管理科學等學科為一體的交叉學科,這就要求GIS專業的學生不僅要有扎實的理論基礎,還應該具有較強的動手能力和軟件開發能力,同時自主學習能力是學生適應未來學科發展和拓展應用領域的基礎[8]。具體來講,對一個GIS本科生的基本要求是:起碼要熟練掌握一門計算機語言,能夠開發簡單的GIS應用模塊,能夠掌握二種以上的常見地理信息系統軟件,并至少具有一種二次開發的能力,盡最大可能讓學生參與相關的科學研究與實用地理信息工程項目的開發[9]。由此可見,GIS專業學生能力除一般大學生所具備的能力和素質之外,更要突顯以下七個方面的能力:專業基礎理論與前沿技術、地理信息系統軟件使用與數據采集處理能力、空間數據建模與分析能力、地理信息工程建設能力、地理信息系統二次開發設計能力、自主學習能力以及GIS科研與創新能力等?；谏鲜龇治?我們可以構建地理信息科學專業學生能力結構體系,通過專家打分后采用改進的層次分析法進行綜合評價得到各結構項的權重[10-12],如表2所示。在該能力結構體系中,強調學生的基礎理論、兼顧學生的基本技能,同時也突出了地理信息系統工程應用的特點和創新能力。權重的高低并不代表知識重要程度,因為表中的7個方面的知識和能力是地理信息科學專業所必須具備的,它是指各知識結構在整個知識結構中的比例,可以成為地理信息科學專業課程體系設置的基礎。
2.2能力結構體系應用
東華理工大學地理信息科學專業從1999年開設,專業教師一直在探索該專業學生能力體系結構,并根據能力結構體系制訂和修訂教學計劃。東華理工大學地理信息科學專業是依托測繪學科開設的,所以東華理工大學的特色在于突出空間信息的獲取與表達、地理信息工程開發與建設兩個方面。對此,東華理工大學加強了測繪類和計算機類課程的理論與實踐性教學的比重,體現理論與實踐性課程“四年不斷線”的教學計劃設計思路。例如,測繪類課程開設了地圖學、測量學、測量平差基礎、攝影測量學、GPS測量原理、遙感原理等課程;計算機類課程開設了計算機基礎、C語言、高級程序設計、數據結構、數據庫原理與地圖數據庫、計算機地圖制圖、GIS二次開發等課程;實踐性課程有數字化測圖軟件(測量學)、GIS軟件及應用、遙感軟件及應用,GIS設計與開發、專業綜合實習、生產(畢業)實習。這樣保證了學生從大一到大四每年都能在測繪類、計算機類、實踐類三方面都有相應的理論課程或實踐性教學環節,對鞏固學生的理論知識與實踐能力、對學生能力培養起到了很好的推動作用。此外,東華理工大學還注重為學生提供科技創新與動手能力的機會,例如實行本科生導師制、鼓勵學生參加老師生產型或研究型課題、引導學生參加各類科技創新與競賽活動等。實踐表明,通過教學計劃的調準,學生能力有穩步提高的趨勢。例如,東華理工大學2013屆地理信息科學專業有一個本科生就成功地在網絡環境下研發了一個“基于GIS的高校餐飲物流配送管理信息系統”,并應聘到上海誠信所從事軟件開發工作,這與平時東華理工大學加強學生知識結構與能力培養是分不開的。
地理信息科學的特點范文3
關鍵詞：GIS應用,問題,創新,發展
引言
GIS是地理信息系統（Geographical Information Systems）的英文縮號，是構建“數字城市”和“數字地球”的核心技術。不論是地理信息系統、地理信息軟件，還是地理信息科學、地理信息服務，其英文縮寫都是GIS，但每一個概念的形成到發展都差不多經歷了十年，GIS學科的形成與發展非常巧地與GIS中的“S”內涵豐富聯系在一起。美國環境系統研究所公司（簡稱ESRI公司成立于1969年），是全球最大的GIS技術和服務提供商，她的ArcGIS解決方案已經迅速成為提高政府部門和企業服務水平的重要工具。目前Arc GIS系列產品已遍布全球200多個國家和地區，超過百萬個用戶單位、涵蓋幾乎所有的GIS應用領域，其中包括美國最大的200個城市中幾乎所有的政府部門，超過2/3的500強企業和7000余所高等院校。而目前我們經常在使用的各種GIS軟件也是在其基礎上再次開發延伸。
1目前GIS問題存在與解決
GIS是一門綜合交叉的空間信息科學，它與古老的地理科學以及測繪科學
有著千絲萬縷的聯系。目前GIS已經發展成為一門集計算機科學，地理學、測繪科學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學等多門科學為一體的新興的綜合性邊緣學科。作為一門新興的邊緣、交叉學科、GIS具有獨特的理論基礎、知識結構、技術體系，以及功能特征，成為當代科學的前沿和一個跨學科的科學領域。但同時由于我國各部門各行業的管理體制以及教育體制等因素，造成很多學校和單位不管條件如何，為了跟風設置GIS專業多、人員多、設備投入多，而研究產生的數據資料成果質量不高，且還各自封鎖，造成重復投入，各成體系，浪費驚人，“高投入、低產出”，缺少真正的核心技術。因而當務之急亟需糾正浮躁作風，針對性地集中力量開發和解決社會對GIS技術真正需求。
2GIS的應用、創新
GIS是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關
數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統。我國的GIS技術經過20世紀七八十年代的啟蒙，80年代未90年代的發展推廣，以及新世紀以來的全面應用和普及，從最初的空間數據管理與應用發展為廣泛的地理空間信息服務，GIS的應用已經滲透到國民經濟的各個領域，GIS技術與產業獲得了迅猛發展，國際與國內相關的交流與合作也日趨頻繁。而在測繪領域的“3S”技術中GIS是核心，為此也對GIS提出了挑戰——需要創新。
2．1 GIS學科創新
創新是一個民族發展壯大的靈魂，創新也是一門學科保持旺盛生命力的源泉。而GIS從上世紀60年代萌芽開始，已超過半個多世紀的歷程，一些基本理論與技術問題已解決。隨著計算機軟硬件、“3S”等技術的發展，GIS經歷了面向數據處理，面向空間分析兩個階段；目前，簡單的空間數據表達，已不能滿足各行業對海量空間和非空間數據進行數據挖掘，從而進行輔助決策的要求，空間信息工程正進入面向空間輔助決策階段。同時，新一代計算機網絡、網格和通信息技術發展，也為空間信息系統的深層應用提供了條件和環境，地理信息科學正面臨著新的發展機遇，傳統的以空間信息處理為主體的GIS，正逐步被以空間信息為載體，海量（天量）空間與非空間數據挖掘和處理為主體的新的空間信息工程所取代，地理信息正在進入以大技術、大平臺、大共享、大應用為特征的現代地理信息系統工程新階段。。
2．2 GIS理論創新
沒有理論創新，技術不會有根本的突破、現代的GIS理論與技術根本上是基于傳統的地圖模型，即利用坐標串來描述和表達空間信息。這種靜態的基于地圖模型的傳統GIS空間數據模型面向的是空間數據，尤其是地圖數據而不是直接面向空間信息，也就是空間信息必須用某種算法從空間數據中導出。在網格等新技術背景下，基于這種模型的空間信息共享面臨著“空間數據的基準不一致，空間數據的時態不一致，語義描述的不一致以及數據貯存格式的不一致”等四大障礙，這即是導致“空間信息孤島”產生的根源。目前，主要還是利用開放的空間數據標準來解決；要從根本上解決這個問題還需要研究新的數據模型理論，例如基于哲學認知的本體理論就是一個研究的熱點。傳統2維的空間數據模型，主要以簡單的符號化方法來表現空間信息，具有很大的局限性；3維數據模型則以仿真手段為主，真實地還原空間信息本身的空間特性，但3維的空間數據模型和數據結構要比2維復雜得多，有關3維空間數據模型與數據結構的研究是目前學科前沿研究的熱點和難點之一。。
2．3 GIS技術創新
技術創新在GIS學科領域占有十分重要的位置。計算機軟硬件技術的發展，直接導致了GIS的誕生，將計算機技術應用于空間數據管理就產生了GIS；基于傳統的地圖2維空間數據模型，經典的集中式結構GIS利用空間數據文件和關系型屬性空間數據庫相結合的方式，管理、存儲、表達（可視化）和推演（空間分析）空間信息是GIS最為成熟的技術。計算機網絡技術的發展，導致了分布式網絡GIS的產生；基于局域網技術，人們發展了基于客戶端服務器（C/S）結構的GIS，開創了分布式GIS的先河； C/S結構實現了客戶端服務器端的計算平衡，并使空間信息的共享達到了一個前所未有的水平；隨著Internet的飛速發展，人們很快在C/S結構的基礎上，發展了多層的瀏覽器/服務器（B/S）結構（WebGIS）,這種結構克服了C/S結構中“胖客戶端”的弊端，無論在哪里，只要有一個普通的瀏覽器，就可以登錄WebGIS系統，用戶和數據徹底分開，結構上更加松散，但目前WebGIS技術還很不成熟，在很多方面亟等發展，例如；瀏覽器通過中間件與應用和數據服務器進行通信和連接，那么有關GIS的各種中間件，包括控件、組件和智能體技術研究十分火熱；為便于網絡傳輸空間數據的解壓縮技術研究十分關鍵；分布式數據與數據倉庫技術（實現圖形數據、屬性數據、影像數據、DEM數據、專題數據和統計數據的一體化、檔案化管理）基于空間數據倉庫的知識挖掘技術，分布式空間數據共享技術、空間信息的Web服務技術，瀏覽器端的空間數據可視化技術，基于WebGIS的輔助空間決策技術等都是WebGIS的技術前沿領域。
現代大科學的一種發展趨勢就是科學技術化，技術科學化，科學技術一體化。這種特點在地理空間信息科學中表現得尤為明顯。如上述所提到的空間數據模型、空間信息共享、空間數據挖掘、虛擬地理環境等，理論與技術的特點都很明顯，且二者密不可分，這就要求現代高級的GIS人才，要同時具有較強的理論與技術創新能力。。
3結束語
隨著GIS技術的不斷發展，目前世界上常用的GIS軟件已達400多種、我
國的GIS軟件也由2004年的51個、05年的66個一直在逐年增加。它們大小不一，風格各異，各種GIS專業應用中的電子地圖、多媒體電子地圖、網絡電子地圖、移動設備導航電子地圖等多種地圖可視化系統應運而生，用戶范圍也更加大眾化。而今后更應從空間數據挖掘和知識發現研究、虛擬現實技術的實用化、地球空間信息網格技術、空間數據不確定性與數據質量控制等需要進一步推進GIS技術的創新，并對目前GIS爆炸式的發展更應引起我們足夠的注意、研究與理性的思考。
主要參考文獻：
﹝1﹞劉南、劉仁義· Web GIS原理及其應用﹝M﹞·北京：科學出版社2002.6.
﹝2﹞ 邊馥苓·我國高等GIS教育:問題、創新與發展﹝J﹞地理信息世界2007.2.
地理信息科學的特點范文4
1研究進展和成就
土地信息科學作為一門新興的信息科學技術,已走過了近40年的發展歷程。目前正以每年25%~40%的速度快速增長。毫無疑問,土地信息科學是國土現代化無可替代的重要技術支撐,它的廣泛應用,必將給土地資源的研究和發展帶來革命性的變革[3]。
1.1土地利用遙感動態監測研究我國土地利用/土地覆被變化遙感動態監測研究始于20世紀70年代。1974年開始引進美國地球資源衛星圖像,開展遙感圖像處理和解譯工作。1978年全國第二次土壤普查,許多地區利用航片借助計算機技術勾繪出了土地利用現狀圖和土壤圖。20世紀80—90年代,微型計算機的出現促進了遙感技術的發展,我國土地信息科學研究進入新的階段。1980—1983年我國利用陸地衛星圖像資料對全國土地進行遙感調查,編制了1∶250000和1∶2000000土地利用現狀圖。利用航空遙感圖像判讀編制了1∶10000、1∶25000、1∶50000的土地利用現狀圖和土地利用類型圖。航空遙感與GPS應用到城鎮大比例尺(1∶2000~1∶500)地形圖測繪工作中,為城市土地規劃建設提供了依據。90年代初,在國家土地管理局的組織下,東部采用航空遙感信息完成1∶10000土地利用調查,西部以航空遙感和衛星遙感信息相結合完成1∶50000、1∶100000和1∶200000土地利用調查。近十幾年以來,隨著衛星遙感分辨率的不斷提高,遙感技術在土地利用動態變化監測中發揮越來越重要的作用。在國家科委和國家科學基金委“九五”到2010的重點發展領域和優先資助領域中,將土地利用動態變化遙感監測作為研究重點之一[4]。目前,遙感技術因其能提供動態、豐富和廉價的數據源已成為獲取土地利用/土地覆被變化最為行之有效的手段。衛星遙感在全球和區域尺度土地利用/土地覆被變化研究與應用方面均取得了突破性進展[5]。
1.2土地信息系統建設研究1980年中國科學院遙感所成立了第一個地理信息系統研究室,并于1985年組建了“資源與環境信息系統”國家重點實驗室。1990年,武漢大學建立“測繪遙感信息工程”國家實驗室。在此基礎上我國開展了大量的土地信息相關的開發研制工作,如中國測繪局在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上,建成1∶1000000國土基礎信息系統和全國土地信息系統[2]。國土資源部已將“加強信息系統建設,實現信息服務社會化”列為國土資源部門的五大任務之一,并已成立了以部長為首的部信息化領導小組,組建了部信息中心。在新一輪國土資源大調查中設立了“數字國土工程”專項,我國國土資源信息化工作已全面展開[6]。與此同時,我國一大批土地信息化相關的重點項目已經或者正在開發、實施。例如,黃杏元等根據城市土地定級因素所具有的空間特征和相關性,采用地理信息系統的技術和方法,運用空間數據庫存貯、管理和操作各類與城市土地定級估價有關的信息和數據,完成了南通市土地定級信息系統的設計,建立了土地定級估價數據庫[7]。武漢大學資源與環境學院開發了農用地分等定級估價信息系統,不但可以減少農用地分等定級估價工作中大量煩瑣的計算工作,而且可以大大提高分等的速度和精度。
1.3人才培養和學術交流成果研究近年來,我國研究者出版了一系列有關論述土地信息科學的專著,如由胡月明等編著的《土地信息系統》(華南理工大學出版社2001年出版)、海等編著的《土地管理信息系統》(中國農業大學出版社2000年出版)等。同時,我國學者也發表了大量的土地信息科學相關的學術論文,如彭俊等就“土地信息學”的建設進行了深入的探討。嚴泰來等就土地信息學科前沿的若干問題作了深入的剖析。孫靜等就土地利用遙感動態監測技術方法作了詳細介紹。近年來,許多高?？蒲性核_設了與土地信息科學有關的專業、課程和培訓班,培養出了一大批從事土地信息科學教學、研究和實踐的工作人員。
2前沿領域
無論從發展土地信息科學的角度,還是從國家社會經濟進步的需求來看,土地信息科學面臨著不少困難和新的挑戰,同時也迎來發展的有利契機。本文主要從空間信息數據庫角度提出一些土地信息學科的前沿問題。
2.1空間數據表達與系統開發標準化土地信息的標準化程度決定了系統的兼容性、可移植性,同時也保證信息的共享和可持續利用[8]。土地信息系統的標準化包含兩方面的含義。首先,要服從軟件系統工程的標準,服從系統的設計、開發標準和網絡協議標準。其次,土地信息系統要遵從土地行業及地理界的標準,服從空間地理信息(點、線、面)的描述、管理和表示的數據標準。目前我國土地信息系統建設缺乏統一的技術標準,系統低水平設計、軟件重復開發現象嚴重。土地信息化基礎設施薄弱,基礎數據庫建庫與更新仍是一個瓶頸問題。應確定基礎數據生產和利用的法定地位,加快制定有關國家標準,加強數據質量控制,統一土地空間數據模型[9],具體如土地信息系統中名詞術語標準、圖形與影像數據采集技術規程、數據交換格式標準、數據精度和質量標準、土地數據的分類與代碼等[3]。值得一提的是,宋其友等編著的《土地信息學》較為系統地介紹了土地信息的數據模型、數據獲取、應用模型等[10]。
2.2空間數據信息挖掘問題當前全國各地國土資源部門構建了多層次、多類型的國土資源數據庫。數據庫的數據規模、質量與數據的完備性都達到前所未有的高度,這種情形為數據庫的信息挖掘提供了良好條件[11]。隨著國土信息化進程的深入,不同時間、不同區域、不同方式來源的土地信息數據越來越多,積累了大量的空間數據資料,如何在系統支持下由“死”數據變為“活”數據,挖掘深層次的信息成為當前土地信息科學的熱點問題[12]。事實上,不少人對這個問題也做了深入研究。比如,有人利用一個地區各個圖斑的周長面積比的平均值來衡量這個地區的土地開發程度,也有人從城市各個商業網點布局來發現一些經濟現象[13]。
2.3時空數據結構問題時間、空間、屬性是構成GIS的三個基礎成分。黃杏元等指出時間是土地信息系統中不可缺少的一維,它不僅僅作為數據的一個組成部分,而且與空間數據相互關聯地存在著[14]。然而,目前的土地信息系統軟件除三維表面模型外,基本上是二維模型,難以描述土地時空的三維性。若要實現這一目標,二維的土地信息系統模型需要作根本性的改進[15]。
2.4數據壓縮和數據更新淘汰問題土地空間數據涉及跨部門、跨行業的多種數據格式和多種數據類型的大量資源、環境和社會經濟圖形、屬性數據。這些空間數據在以幾何級數的形式增長,而計算機數據存儲空間卻是以算術級數在增加,勢必有一天存儲空間容納不下巨量的地學信息數據[13]。研究科學的空間數據壓縮方法顯得十分必要。
2.5遙感影像數據解譯精度與可信度問題遙感影像數據解譯精度與可信度是貫穿于土地利用動態變化監測過程的核心問題之一,也是困擾遙感技術在土地利用動態監測中應用的重要限制因素。多數據源的數據融合問題、確定信息與不確定信息問題、人—機交互界面設計等是今后土地信息科學發展所面臨的主要問題。
3發展趨勢
3.1多學科的集成性研究張榮群[16]指出土地信息科學涉及遙感與測繪技術、計算機信息技術、數學和統計學、地圖學,以及與土地相關的地理學、環境生態學、土壤學、氣象學、城市科學和管理學等學科。遙感測繪技術以及全球定位技術為土地信息系統提供豐富的數據來源;計算機科學為土地信息系統的發展提供強大的軟、硬件環境;環境資源(土地資源相關)科學則是土地信息系統工作的對象。
3.2土地信息的網絡化研究土地管理業務具有業務種類多樣性、數據量大、手續繁雜等特點,要求各個部門共享信息,協同處理。Internet具有不受時空限制能快速、直觀地土地信息,對于合理保護、利用和開發土地資源,整合資源優勢,最大限度地挖掘土地生產力,保證土地資源的可持續利用等方面具有積極作用[17]。正如朱明倉[18]指出的在網絡信息技術的強大推動下,具有時間特性的土地信息數據也必將通過先進的網絡技術實現各種土地信息用戶的互連和信息資源共享,不僅實現增強協同處理業務能力,進行業務監督,更能把土地信息傳給千家萬戶,真正使普通老百姓加入到土地管理中來,最終實現土地信息的開放性和實用性[3]。目前土地網絡化研究前沿是通過WebGIS實現的。利用web技術可以實現基于地圖的瀏覽、查詢、分析應用等功能,從而能夠構建智能化、個性化、交互式的土地信息管理和服務平臺,實現開放的、互操作的數據共享LIS系統。當前用于WebGIS的瀏覽器的中間鍵有多種,對客戶端,主要有Ac-tivex,JavaApplet,P1ug-in,Autodesk公司Mapguide等方式;對服務器端,主要有CORBA,CGI和JavaServerlet,武漢大學研制的GeosuIf等方式[17]。
3.3土地信息系統的智能化研究土地信息系統是一個基于土地空間數據的信息系統,它必須具有自動采集和處理空間數據的功能,而且能智能式分析和運用數據,提供科學的決策咨詢,以回答用戶可能提出的各種復雜問題[3]。在土地信息系統中加入專業領域的知識和有關空間推理知識形成知識庫和專家系統(ES)模塊,實現對空間土地數據綜合分析人腦思維化。我國學者在智能化的土地信息系統開發中也做了大量工作。如,鄭順義等基于對知識工程的土地信息系統的研究,開發了交通建設用地分析系統TransLand,該系統開發了智能決策部分,包括知識庫、模型庫的管理,以及推理、解釋等模塊。系統的運行證明,建立基于知識的土地信息系統可以克服傳統土地信息系統的一些缺陷和不足,利用其進行土地分析,能夠從定量、定性、定位的角度對交通建設用地的有關問題進行全方位的分析和決策[19]。
3.4地面、航空、航天的多層次綜合遙感監測近年來,地面、航空、航天的多層次綜合遙感在LUCC研究中的應用越來越受到人們的重視。通過地面、航空、航天的多層次綜合遙感監測,建立國土資源衛星監測網絡,系統地獲取土地利用、土地覆被變化不同分辨力的遙感圖像數據。
3.5綜合“3S“技術應用,發揮整體功能遙感技術作為一種勘查技術手段和一種信息源,其應用是非常有限的,但是,當遙感(RS)與地理信息系統(GIS)和全球衛星定位系統(GPS)集成后,其技術應用的能力和范圍將會得到極大的提升和拓展?？梢?3S技術(GIS、RS、GPS)充分集成,建立適合LUCC監測領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術是今后的發展方向。
地理信息科學的特點范文5
【關鍵詞】空間信息技術；3S；礦山測量
0 前言
空間信息技術是20世紀80年展起來的，其核心和主體是“3S”技術，即遙感、全球定位系統、地理信息系統，作為一項綜合性的技術已構成當代高技術的一個重要組成部分。與傳統的對地觀測手段相比，它的優勢在于能夠提供全球或大區域精確定位的高頻度宏觀影像 ，擴大了人類的視野，加深了對地球及其變化的了解。目前，空間信息技術已在全球與區域通信、導航定位、資源調查、災害和環境的動態監測、區域和城市規劃等領域得到了廣泛應用[1]。
近年來，中國空間信息技術發展取得一系列重要進展，其中，遙感信息技術方面，已建立資源衛星數據服務體系，形成一定市場規模，相應遙感數據生產加工市場潛力巨大，相關企業也正在迅速發展與壯大。此外，衛星定位技術方面已得到廣泛應用，并形成相當規模的產業群體[2]。礦山測量應用于礦區生產與管理的各個環節，礦山測量技術經過幾十年的發展，在理論和技術上基本能夠滿足礦山開采生產的要求，但信息時代的礦山測量面臨的是新的任務和要求，近十幾年來空間信息技術在礦山測量界取得了較大進展，其理論研究和實際應用不斷發展和完善，這些先進技術已經在一些礦區得到廣泛應用，并取得了顯著的經濟效益。
1 空間信息技術在礦山測量中的應用
以“3S”集成為主導的空間信息技術體系已逐漸成為測繪學或地球信息學（Geoinformatics或Geomatics）新的技術體系和工作模式，其先進性、時效性明顯。以空間信息技術為技術支撐，現代測繪儀器、技術正處于快速的發展之中?？臻g信息技術是礦山測量實現其現代任務的重要的技術支撐和保證，以“3S”技術和其他測量儀器技術的有機結合為基礎的礦區資料環境信息系統就是空間信息技術在礦山測量中應用的綜合性成果[1]。
1.1 遙感及其在礦山測量中的應用
遙感依據不同的物體的電磁波特性不同來探測地表物體對電磁波的反射和發射，從而提取這些物體的信息，完成遠距離識別物體。遙感包括衛星遙感和航空遙感，航空遙感作為地形圖測繪的重要手段已在實踐中得到了廣泛的應用，衛星遙感用于測圖也正在礦究之中并已取得一些意義重大的成果，基于遙感資料建立數字地面模型（DTM）進而應用于測繪工作已獲得了較多的應用。
遙感科技正在走向定量化 、自動化與實用化。遙感觀測技術向多傳感器、多平臺、多角度和三高（高分辨率、高光譜、高時相）的方向發展；1m及更高空間分辨率的多光譜遙感數據已商品化；具有幾十、上百個光譜段的高光譜遙感正在從航空向航天平臺邁進，它能夠鑒定礦物巖石的成分及土壤的物化性質；合成孔徑雷達圖像處理與應用發展喜人；無地面控制遙感影像定位技術，國際上已達到15m甚至更高的精度[3]。
遙感技術在礦山測量中的應用已經歷了較長的時間，并積累了豐富的經驗。應用遙感資料，可獲取礦區實時、動態、綜合的信息源，對礦區環境進行監測，為礦區環境保護提供決策支持，在進行找礦、礦區地質條件研究、煤層頂底板研究等方面也已得到應用。合成孔徑雷達干涉（InSAR）測量技術是近年來微波遙感發展的一個重要方向，InSAR 利用雷達信號的相位信息提取地球表面的高精度三維信息，可以測量地面點的高程變化，是目前空間遙感技術中獲取高程信息精度最高的一項技術，由于它可以獲得全球高精度的（毫米級）、高可靠性的（全天時、全天候）地表變化信息，因此能夠有效地監測由自然和人為因素引起的地表形變。
1.2 全球定位系統及其在礦山測量中的應用
全球定位系統（GPS）是20世紀70年代由美國國防部批準，陸?？杖娐摵涎兄频男乱淮臻g衛星導航定位系統。其主要目的是為陸?？杖箢I域提供實時、全天候和全球性的導航服務。全球定位系統共三部分構成：空間部分、地面控制部分、用戶裝置部分等。GPS的主要特點是全天候、全球覆蓋、三位定速定時高精度、快速省時高效率及應用廣泛。未來幾年中，GPS和俄國研制的GLONASS兩個衛星導航定位系統的技術水平、精度和抗干擾能力將會大幅度提高。有中國參與的歐洲Galileo 衛星導航定位系統 2005年已進入實質建設階段，將于 2010年前后建成，其精度和性能將大大優于目前的 GPS系統，從而打破美國GPS在全球的壟斷局面[2]。
GPS作為一項引起傳統測繪觀念重大變革的技術，已經成為大地測量的主要技術手段，也是最具潛力的全能型技術，在礦山測量、控制測量、工程測量、環境監測、防災減災以及交通運輸工具的導航方面發揮著重要的作用。由于GPS不僅具有全天候、高精度和高度靈活性的優點，而且與傳統的測量技術相比，無嚴格的控制測量等級之分，不必考慮測點間通視，不需造標，不存在誤差積累，可同時進行三維定位等優點，在外業測量模式、誤差來源和數據處理方面是對傳統測繪觀念的革命性轉變。
目前，在礦山測量中，主要應用GPS技術建立區域性或局域性的大地測量GPS控制網，進行礦區地表移動監測等等。其中，定位精度比 DGPS高100倍的GPS-RTK實時載波相位差分技術，以其高精度、全天候、高效率等優勢，在大地測量和工程測量中，顯示出巨大的潛力和廣闊的前景。傳統的定位和施工放樣，不僅儀器種類繁多，需要人員多，而且精度容易受施工作業現場影響。GPS-RTK 綜合了其他測量儀器的功能，提高了作業效率，對于圖形的數字化管理和使用也起到了促進作用，利用 GPS-RTK 測量手段可以得到每一個測點的三維坐標，并采用數據、圖形和位置等不同的表現形式反映到不同的應用環境中，解決了圖形不能統一到國家坐標系中這一問題。GPS-RTK 在礦山測量中的應用，使得代表著當今尖端科學水平的3S技術在礦山測量中成功實現突破[3]。
1.3 地理信息系統及其在礦山測量中的應用
GIS是近20年來發展起來的一門綜合應用系統，它能把各種信息同地理位置和有關的視圖結合起來，并把地理學、幾何學、計算機科學及各種應用對象、Internet、多媒體技術及虛擬現實技術等融為一體，利用計算機圖形與數據庫技術來采集、存儲、編輯、顯示、轉換、分析與輸出地理圖形及其屬性數據。這樣，就可根據用戶需要將這些信息圖文并茂地輸送給用戶，便于使用。地理信息系統作為對空間地理分布有關的數據進行采集、處理、管理、分析的計算機技術系統，其發展和應用對測繪科學的發展意義重大，是現代測繪技術的重大技術支撐。GIS正在向地理信息科學或空間信息科學的方向發展，并與計算機技術、信息技術相互借鑒、滲透，將成為一門獨特的影響廣泛的空間信息科學技術。
地理信息系統在地質、礦產領域的應用可以概括為三個方向：GIS技術建立多源數據找礦模型、礦山地理信息系統（Mine GIS，MGIS）和三維礦山[4]。目前雖然在我國礦山資源勘查、開發和生產管理中已經有多種GIS軟件系統發揮了作用，但是由于許多原因如地下礦產資源數據獲取不易性、不完整性及礦山地下采掘空間動態性等等，使得這些軟件在礦山不完全實用，因此致力于研發適宜礦山特點的礦山地理信息系統是十分必要的，十幾年來國內外的科技人員特別是礦業界的科技人員在MGIS的基本理論、技術體系、方法及實用軟件開發方面做了大量的工作，取得了可喜的成果；三維礦山是礦山客觀實體的一個模型描述， 通過三維礦山的建設，地質、礦業界人士能夠更直觀、更精確地圈定礦體邊界，了解不同礦體分布的三維形態，準確地解譯和圈定地下地質體，借以指導礦業開發和深部找礦預測，現在三維礦山已成為地學與信息科學的交叉技術前沿和熱點。
2 結語
隨著計算機技術、空間信息技術的發展，平面模型在向空間模型轉化，數值記錄在向數字模型轉化 ，測繪科學也正逐步發展為內涵更為豐富的地球空間信息學，以“3S”集成技術為主導的空間信息技術雖然還在起步階段，但其對于礦山測量的發展所起到的促進作用是不可估量的，在空間信息技術技術的推動下，礦山測量學正在演繹著深刻的變革，朝著“礦山空間信息學”的方向前進。
【參考文獻】
[1]3snews中國地理空間產業門戶網站[OL].http：///.
[2]郭達志.論“礦山空間信息學”：礦山測量的現展[J].測繪工程，2006，15（3）.
地理信息科學的特點范文6
關鍵詞：地理信息系統；實驗教學；案例教學；教學方法
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2013）11-0131-02
人文地理學與城鄉規劃管理（以下簡稱城鄉管理）專業開設《地理信息系統》（以下簡稱GIS）課程的目的，是為了讓學生能夠在已掌握的專業課程的基礎上，利用GIS工具，主要是一些GIS軟件，解決與本專業相關的自然、社會、經濟、文化等與空間信息相關的問題。[1]由于實踐應用性強是GIS課程的特點，故課程的實驗教學尤為重要，實驗課程的學習和基礎理論知識的學習在課時安排上基本上不能低于1：2。針對城鄉管理專業的培養目標，在GIS課程的實驗教學上，要使學生能熟練使用一種GIS工具軟件來解決實際應用問題。但是，城鄉管理專業的課程設置并沒有涉及太多的計算機知識、測繪知識、信息科學等方面的課程，單純地從GIS的理論內容上講授，學生不容易接受，而用GIS軟件成熟的功能來解決實際問題，更能激發學生的學習興趣，也利于他們對知識的理解和掌握。所以，針對城鄉管理專業的特點，本文就開展實驗教學活動進行了研究探討。
一、主要實驗內容的設計
對城鄉管理專業的學生而言，實踐性教學環節有必要更深層次地加強。根據城鄉管理專業的特點，采用美國ESRI公司的ArcGIS軟件的Arcinfo部分，并介紹ArcGIS軟件的其它組成部分。在GIS實驗內容的選取上分成三個部分：驗證性實驗部分、綜合性實驗部分和設計性實驗部分，注重訓練學生利用GIS工具解決實際問題的能力。
1.驗證性實驗
驗證性實驗是必做的實驗，主要是訓練學生對ArcGIS軟件的安裝、認識、界面的熟悉、功能掌握。因此，驗證性實驗項目主要包括：①ArcGIS軟件的安裝；②空間數據的采集與編輯；③圖形和屬性數據的查詢等方面的內容。通過上述訓練，使學生能夠了解該軟件的基本功能和擴展功能，并熟悉各種功能的操作步驟，做到能夠獨立、熟練地使用軟件。
2.綜合性實驗
綜合性實驗是指學生經過一個階段的學習后，在掌握一定的基本知識和基本技能的基礎上，運用一門課程多個知識點或多門課程的知識，對學生實驗技能和方法進行綜合訓練的一種綜合型實驗。[2]由于在學習地理信息系統課程以前，學生已經學習了一些專業課，所以，可以通過綜合性實驗培養學生使用GIS解決專業問題的能力，綜合性實驗是必做性實驗。
綜合性實驗主要是訓練學生結合已經學過的GIS空間分析功能以及已經學過的本專業的其它課程的知識，來設計解決本專業領域中遇到的與地理信息相關的問題。[3]例如，利用GIS的疊置分析和緩沖區分析功能、網絡分析功能，來解決在城市規劃中道路的設計問題。主要通過設計好的解決實際空間問題的分析模型，運用Arcinfo軟件提供的空間分析擴展模塊進行分析，并把分析結果與教師事先做好的分析結論相比較，來檢查學生實驗操作的正確性。
綜合性實驗內容主要包括：①城市規劃中的學校的選址；②根據城市道路狀況進行最短路徑問題分析與應用；③GDP區域分布圖的生成與對比等。[4]這些綜合性實驗課程的設置，主要是針對城鄉管理專業的專業發展方向而設立的，其中要運用到地圖學的投影理論、城市地理學、區域經濟學的基本理論等相關背景知識。而且，在設置方式上以給出既定的分析模型為依托，注重訓練學生靈活運用Arcinfo軟件的空間分析功能解決實際問題的能力，并涵蓋GIS的大部分空間分析擴展功能。
3.設計性實驗
設計性實驗是訓練學生提升本專業知識與GIS課程知識相結合的能力，主要設置的訓練項目包括：①土地定級估價系統的設計；②土地適宜性分析系統的設計。選擇這兩個實驗，首先是與本專業所學課程有密切的關系，另外，其研究的可擴展性相對較強。設計性實驗的目的是訓練學生的空間建模能力，在專業背景的支持下，建立系統的專業應用模型，進行GIS知識和專業知識相結合的拓展訓練，學會自主利用GIS工具來解決相對較為復雜的專業問題。在一定程度上，這部分的實驗帶有一定的探究性學習的性質。設計性實驗為選做實驗，以供有興趣和能力的學生拓展應用GIS的能力和知識面。
二、實驗教學方法設計
根據不同的實驗目的和內容，采用不同的教學方法。
1.原理驗證試驗的教學方法
對于原理驗證實驗中的基本技能實習內容，主要采用的教學方法為多媒體課件演示。學生在實驗時可以根據實驗指導書進行操作，數據可以使用Arcinfo自帶的數據。
2.綜合實驗的教學方法
對于綜合實驗部分的內容，采用的是案例教學。要求學生發揮主觀能動作用，增強實踐和運用知識的能力與經驗。在典型案例教學中，案例的素材取之于實踐，有真實的細節。在教學過程中，學生真實地面對問題，其處理和解決的方法就是以后工作中的實際應用。[5]案例的選取在GIS實驗教學中是非常重要的，選好案例是首要條件?，F實生活中的案例一般模型設計比較復雜、知識背景牽涉面廣，所以，在教學過程中首先要對選取的案例進行精簡，把復雜的案例簡化到學生能夠接受的形式，并且對分析模型也做相應的簡化，調整到學生能夠接受的水平。例如，在學校的規劃選址問題上，實際教學就精簡到地理位置、學生娛樂場所的配套、與現有學校的距離間隔、道路交通情況等四個因素進行建模分析。這樣，讓學生既了解了疊置分析的原理和操作過程，又與城鎮詳規的專業知識相聯系起來，從而提高學習GIS課程的興趣。
3.設計性實驗的教學方法
對于設計性實驗部分，采用的教學方法主要是自學、討論和教師單獨指導。教學形式上采用教師提點、學生自己探索的方式。利用GIS工具進行與自然、人文相關問題的空間建模是設計性實驗教學的重點，所以，在教學引導的過程中，要刻意結合城鄉管理專業的發展方向。在課程設計上，除了軟件的操作訓練外，重點安排空間建模方法的訓練，特別是在充分利用已有的數據的基礎上，最終讓學生獨立設計出合適的分析模型。學生可以通過獨立申請大學生創新基金或是通過參加單位舉辦的各種地理信息系統創新大賽進行設計性實驗，由學生自己設計、自己實施，加以教師指導，充分發揮學生的主動性、創造性，提高他們的綜合能力。
很多專業開設了地理信息系統課程。但是，對于實驗教學部分，還需要根據專業的具體培養目標，采用不同的實驗內容，使用不同的教學方法，才會使學生在學完課程之后有所收獲。
參考文獻：
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