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地理信息科學論文:我國地理信息科學專業實踐教學研究進展

[摘 要]在現代科學技術的推動下，實踐教學在教育領域的作用日益突出。文章以地理信息科學專業為例，通過運用文獻資料、詞頻分析等研究方法，對國內過去13年來實踐教學研究的熱點及時空分布特征進行了分析，旨在揭示該領域研究發展演化的歷程并對其未來趨勢進行預測。

[關鍵詞]地理信息科學；GIS；實踐教學；詞頻分析

1 引 言

隨著現代科學技術的突飛猛進，教育教學領域發生了重大變革，實踐教學作為理論教學的補充，對應用型和創新型人才的培養發揮著重要作用。本文通過對國內地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）實踐教學研究相關成果進行系統的梳理，發現了當前研究存在的問題，同時發現了該專業相關研究的最新進展和未來的發展趨勢。

2 數據來源及研究方法

本研究的文獻數據全部來自中國學術期刊網絡出版總庫。該數據庫是世界上最大的、連續動態更新的中國學術期刊全文數據庫。截至2014年，收錄國內學術期刊8054種，文獻總量4300萬篇，且數據可實現每日更新。[1]檢索出版年度2002―2014年；檢索條件：主題=“GIS”and “創新能力”and“實踐教學”；匹配模式“精確”。共檢索到相關文獻326篇，剔除書評、征稿啟事、會議通知、無關鍵詞、無作者等文獻，得到符合要求的文獻208篇。

除運用文獻資料調研、數理統計等常規研究方法之外，本文重點使用社會網絡分析方法。社會網絡分析（Social Network Analysis）是由社會學家根據數學方法p圖論等發展起來的定量分析方法。該方法目前在教育領域應用比較廣泛。

3 結果與分析

3.1 國內地理信息科學教學研究的時間分布特征

研究成果的發文量和學術共同體規模的時間序列分布可在一定程度上反映該研究領域的發展狀況。從2002年至2014年，該領域教學研究共發文192篇，作者301人次。

圖1顯示，國內GIS實踐教學研究領域的成果數量和學術共同體規模從總體上呈現波動起伏中的增長態勢。從其走勢來看，2002―2014年這13年間的國內GIS實踐教學研究可分為3個階段：2002―2005年為起步階段；2006―2009年為緩慢增長階段；2010―2014年為快速增長階段。3個階段的發文量分別為14篇、47篇和131篇，各占本數據集文獻總量的7.29%、24.48%和68.23%；作者人數分別為26人、117人和334人，占本研究領域作者總人次的5.45%、24.53%和70.02%。由此可以看出，2010―2014年是國內GIS實踐教學研究最為活躍的時期，其原因主要是國家各級部門對高校實驗實踐教學的重視和社會對地理信息學科人才的需求。2007―2015年教育部連續出臺了教高〔2007〕1號、教高〔2007〕2號[2]、教高〔2011〕6號[3]、教高〔2011〕1號[4]、教基二〔2014〕4號文件，強調了大力加強實驗、實習等實踐教學環節，推進實踐教學內容、方法、手段及人才培養模式的改革與創新。系列政策措施的相繼出臺，在很大程度上促進了國內高校對實踐教學的重視，為實踐教學研究注入了活力，進而催生國內GIS實踐教學研究的繁榮。

3.2 國內GIS實踐教學研究的機構和作者分布特征

13年來，國內GIS實踐教學研究領域共有非重復作者301人，分布于多個不同層次的研究機構。其中發文量在5篇以上的有鄭貴洲（7篇）、田雨（5篇）、盧秀山（5篇）、晁怡（5篇）、袁艷斌（5篇）。高產作者人數較少，發文量也偏低，創新點較少，缺乏突破性和前瞻性，這表明國內GIS實踐教學研究領域學術共同體的規模偏小，缺乏創新和實踐。95個研究機構中發文量在5篇以上的有9個，分別是測繪科學（14篇）、地理空間信息（10篇）、測繪通報（9篇）、測繪與空間地理信息（8篇）、中國電力教育（7篇）、教育教學論壇（7篇）、科技信息（6篇）、首屆地理信息系統專業教育研討會論文集（5篇）、測繪工程（5篇）。它們可稱為國內GIS實踐教學研究領域相對高產的機構。總而言之，國內地理信息系統雖然興起20年之久，在近些年呈現出快速增長的趨勢，但總體來看，仍屬于一個比較偏僻的研究領域，研究力量分布較為分散，領軍人物缺失，創新能力不足，學術集散中心尚未形成。

3.3 國內GIS實踐教學研究的熱點分析

詞頻分析法能夠用于揭示某一學科的發展動態和研究進展。本文通過對國內GIS的相關學術期刊論文（193篇）進行梳理和挖掘，得到非重復關鍵詞139個，通過ROSTCM數據挖掘軟件進行分析，得到28個高頻關鍵詞（見下表）和共現網絡圖（見圖2）。

從上表中高頻關鍵詞的詞頻信息可知，教學改革包括教學活動的各個環節，形式上分為理論教學和實踐教學。實踐教學是教學改革的核心之一，該領域相關研究除教學改革（117次）整體層次上的創新培養問題之外，主要集中在實踐教學（70次）、培養模式（68次）、課程體系（52次）等子科目，而同屬教學改革范疇的校企合作、實訓基地、實驗室建設等科目的實踐教學研究則較為薄弱。

通過仔細觀察圖2高頻詞共現關系，結合上表關鍵詞詞頻分析發現，國內GIS實踐教學研究主要圍繞教學改革、實踐教學、培養模式和課程體系等問題展開，這幾個方面是實踐教學研究的熱點。

為揭示國內GIS實踐教學研究熱點的形成與演化態勢，我們繪制了總詞頻15次以上熱點關鍵詞的歷時性演變趨勢圖（見圖3），以窺探國內教學改革研究的未來發展趨勢。

圖3顯示，國內GIS實踐教學研究未來幾年仍會保持較快的發展勢頭，教學改革、實踐教學、培養模式以及課程體系各方面相關問題將繼續保持研究重點的地位。此外，從部分相對低頻（6～15次）關鍵詞近三年的年度變化趨勢來看，以校企合作為主的實踐教學模式研究將有可能成為未來幾年新的研究熱點。

4 結 論

（1）從國內GIS專業實踐教學研究領域的發文量和學術共同體規模上來看，呈現出波動起伏中的增長態勢；從總體規模上來看，研究成果不明顯，學術共同體的規模不太可觀。

（2）國內GIS專業實踐教學研究的熱點領域主要包括實踐教學改革、實踐教學、培養模式3個方面，是從宏觀角度把握研究方向，細致的具體實施過程涉及較少。

（3）隨著現代技術的不斷發展，在市場大規模需求的推動下，國內GIS專業實踐教學研究未來幾年仍會保持較快的發展勢頭，實踐教學改革等方面相關問題研究將繼續保持重點地位，課程體系、專業設置等具體環節將會成為研究熱點，由此發揮理論指導實踐的作用。

地理信息科學論文:MOOC地理信息科學專業相關課程評述

【摘要】MOOC在全球范圍的快速發展，給高校傳統的教學方式帶來了沖擊和挑戰。如何利用MOOC提升自身素質和對傳統課堂教育進行改革，已成為每位高校教師應該思考的問題。本文首先回顧了全球MOOC的發展歷程及平臺現狀；然后以Coursera平臺為主，詳細介紹了MOOC平臺現有的GIS相關課程，包括加州大學戴維斯分校的GIS專項課程、斯坦福大學的全球衛星導航系統、賓夕法尼亞州立大學的地圖、地理空間革命和地理空間智能等課程；最后，簡單探討了MOOC課程和傳統GIS課堂教學想結合的混合式GIS教學模式。

【關鍵詞】 MOOC 地理信息科學 Coursera平臺

一、全球MOOC的發展

MOOC是大規模在線開放課程（Massive Open Online Course）的簡稱，主要致力于通過網絡技術來實現無限制和公開的在線學習[1]。MOOC起源于2001年麻省理工學院發起的開放教育資源運動，是遠程教育的最新發展，2011年斯坦福大學開設了一門免費的網絡課程，吸引了全球十萬多人的注冊學習，引起了社會的廣泛關注[2-4]。

2012年是MOOC發展最為迅速的一年，紐約時報稱之為“MOOC之年”[5]。若干有著雄厚資金并且和全球頂尖大學合作的MOOC平臺開始出現。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范圍內最具影響力的三大MOOC平臺[6]。Coursera平臺由美國斯坦福大學兩名計算機科學教授創辦，是目前全球知名度也最高、用戶最多的課程平臺。匯集了包括耶魯大學，斯坦福大學在內100多所名校的MOOC課程，國內的北京大學、上海交通大學、復旦大學等高校也在Coursera平臺上課程。Coursera是一個比較綜合的平臺，涵蓋各種學科，主要以英文課程為主。2012年5月哈佛大學和麻省理工學院聯合創辦Edx平臺，超過70多家大學、非盈利機構及公司在Edx平臺上課程。截至2016年5月份，超過7百萬學生在線注冊學習了700多門課程。Udacity是一個私立教育組織，主要從事線上學習，Udacity網站于2012年2月推出，課堂涵蓋計算機科學、數學、物理學、統計學、心理學等，且以計算機課程為主。不過，Udacity也開始嘗試向職業教育培訓方向轉型發展，對課程的學習進行收費。

隨著美國高校主導參與的MOOC的蓬勃發展，世界其他國家和地區也開始自己的MOOC平臺建設。英國主導的首個MOOC平臺FutureLearn于2012年12月成立[7]。截止目前，共有83家英國和全球合作伙伴。不同于其它MOOC平臺，FutureLearn除了合作高校外，還包括了一些非大學合作伙伴，包括：大英博物館、英國文化協會、英國圖書館等眾多機構。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亞的高等教育機構，其Open2Study在線平臺于2013年3月份正式上線，已有超過60萬的學生注冊學習。此外，還有法國的FUN平臺、西班牙的MIriadaX平臺、日本的Gacco平臺等，都各具特色。

在全球MOOC發展的浪潮中，我國高校和相關機構也積極展開在線教育的探索和實踐。2013年的早些時候，北京大學和清華大學宣布加入MOOC，成為國內率先試水的高校[8]，目前，我國MOOC平臺主要有學堂在線、中國大學MOOC和好大學在線等。2013年10月10日，具有中國特色的學堂在線MOOC平臺正式向全球。學堂在線是教育部在線教育研究中心的研究交流和成果應用平臺，致力于通過來自國內外一流名校開設的免費網絡學習課程，為公眾提供系統的高等教育，讓每一個中國人都有機會享受優質教育資源。通過和清華大學在線教育研究中心、以及國內外知名大學的緊密合作，學堂在線將不斷增加課程的種類和豐富程度。中國大學MOOC是由網易與高教社攜手于2014年推出的在線教育平臺，承接教育部國家精品開放課程任務，向大眾提供中國知名高校的MOOC課程。其宗旨是讓每一個有意愿提升自己的人都可以免費獲得更優質的高等教育。好大學在線（CNMOOC）由上海交通大學主導，是中國高水平大學慕課聯盟的官方網站。旨在通過交流、 研討、協商與協作等活動，建設具有中國特色的、高水平的大規模在線開放課程平臺，向成員單位內部和社會提供高質量的MOOC課程。其愿景是讓所有人，都能上最好的大學。

縱觀全球各國的 MOOC平臺，它們均提供學習課程的網絡平臺，全部教學資源，定期開課，按時布置作業和測驗，強化師生互動等。這些海量、優質的教學資源對我國開放課程建設具有參考意義，同時也可以成為高校教師進行自我學習和課程教學改革的重要途徑[9]。

二、MOOC 平臺GIS相關課程

GIS 作為對空間信息進行采集、存儲、管理、分析、可視化的技術和工具，已在各行各業中得到廣泛的應用。目前我國有 200 余所大專院校設立了 GIS 本科專業，在校學生上萬余人[10]。雖然，我國GIS本科教育得到了長足的發展，但相對于發達國家還存在較大的差距。MOOC平臺GIS相關課程的出現及發展，為我國GIS本科教育的發展帶來了機遇。

由于MOOC平臺上現在主要以公共課為主，GIS專業相關的課程并不多。通過檢索發現， Couresra上有GIS直接相關的專業課程數量最多，質量也最好。因此，本文以Coursera平臺為主，介紹該平臺上的GIS相關課程。

在Couresa平臺上，加州大學戴維斯分校于2016年推出GIS專項課程，該專項課程是全球MOOC上的首個GIS專項課程，包含“GIS基礎”，“GIS 數據格式、設計與評估”，“地理空間和環境分析”，“影像、建模及應用”4門課程和一個“地理空間分析畢業項目”。

通過該專項課程，學生將學習到怎樣分析空間數據、利用制圖技術對結果進行可視化、培養與GIS相關專業人員協作能力。在畢業項目中，將會利用空間數據的搜集、分析和空間分析技術，創建一個專家級的GIS畢業作品。該專項課程提供付費和免費兩種注冊學習機制，兩者區別在于是否最終可以獲得課程證書，如果不需獲得證書則免費注冊學習即可。

下面將簡單介紹該專項課程中每門課的基本情況。“GIS基礎”（Fundamentals of GIS）是專項課程的第一門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要3-5個小時。課程內容主要基于ESRI公司的ArcGIS平臺學習ArcMap軟件的基本操作，包括：怎么安裝ArcMap軟件、空間數據的導入及基本操作、數字制圖和結果的共享。“GIS 數據格式、設計與評估”（GIS Data Formats，Design and Quality）是專項課程的第二門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要2-3個小時。課程內容主要進一步學習柵格和矢量兩種空間數據類型、結構、質量和存儲等，包括：空間數據模型和結構、創建矢量數據及基本操作、ArcGIS數據存儲機制、探索空間數據庫，并評價數據質量及不確定性。“地理空間和環境分析”（Geospatial and Environmental Analysis）是專項課程第三門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要3-4個小時。課程內容主要是將已經學習的GIS知識應用到地理空間分析中，重點關注于分析工具、3D數據、柵格數據處理、投影以及環境相關變量的分析等。本課程的學習將基于一個完整的項目，從投影開始、通過數據檢索、元數據管理、數據處理以及最終的分析產品，完成空間分析的完整流程的訓練。具體內容包括：ARCGIS工具箱的運用、柵格數據的操作、3D分析、投影及坐標系統的深入學習、數據的符號化等。“影像、建模及應用”（Imagery， Automation，and Applications）是專項課程的第四門課程。本門課程共四周的學習時間。課程內容主要利用已學到的知識完成技術性任務，比如柵格計算和適宜性分析等。具體內容包括：高級柵格分析、DEM分析、適宜性分析、水文分析、空間建模工具等。“畢業項目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，學習者將獨立設計和完成一個基于GIS的完整分析項目。該項目可分為四個階段：項目計劃階段、分析階段、生產產品階段和最終展示階段。項目計劃階段，主要寫一個簡單的計劃，內容包括：項目描述、所需數據、時間安排、怎么完成項目等。分析階段，利用所學的方法構建一個實用模型對數據進行分析。生產產品階段，獲取并對其進行數據預處理，進而運行構建的模型得到初步結果。最終展示階段，生成具有吸引力的結果圖、數據及方法提交給指導者進行評價。

全球衛星導航系統（Global Positioning System，GPS）是GIS本科專業的必修課程。Coursera平臺上，全球頂尖的斯坦福大學GPS研究實驗室開設了一門，“全球定位系統：衛星導航入門，使用智能手機與全球實驗室互動”（GPS： An Introduction to Satellite Navigation，with an interactive Worldwide Laboratory using Smartphones）的課程。課程主講教授是斯坦福大學Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大學工程學院教授、斯坦福大學GPS研究實驗室主任、美國國家工程院院士。本課程主要介紹了GPS的基本工作原理，并介紹衛星導航在我們生活方方面面的不同用途。通過生動的在線講課，以及利用支持GPS的智能手機或平板進行的一系列試驗，學生將能夠把在線學習和現實中的實踐聯系起來。該課程內容分為6個模塊，包括：GPS如何工作、偽距、衛星軌道和信號、接收機設計基礎、輔助GPS、GPS現代化及其他衛星導航系統。

地圖學和地理空間技術的發展大大推動了GIS學科的發展。2015年春季賓夕法尼亞州立大學在Coursera上開設了“地圖和地理空間的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）課程。該課程結合了地圖學、地理信息系統和空間思維的核心概念并用現實世界的例子來幫助學生了解一些高級別的地理知識。同時探索了地理空間信息的獨特性，如何創建空間數據，如何進行空間分析，以及如何設計地圖等。同時在課程中，使用了最新的地圖和分析軟件來探索地理問題。該課程總的學習時間為五周，每周需要學習6-9個小時。由于目前該課程并沒有開設新學期教學的計劃，Coursera平臺上的學習資源現已不能訪問，不過幸運的是國內網易公開課有該課程視頻的鏡像備份。

GIS技術在國防軍事領域發揮著重要的作用。地理情報數據的分析和利用的需求比以往任何時候都更加重要，而地理信息系統具有強大的分析功能，將GIS功能與地理空間情報融合在一起，形成了新的技術地理空間智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。賓夕法尼亞州立大學在Coursera上也推出了“地理空間智能分析和及其影響”（Geospatial Intelligence and the Geospatial Revolution）課程。課程主要介紹了GEOINT在商業、執法和國防中的應用。在這門課程中，學習者將體會到GEOINT的價值，將學習如何通過使用GEOINT工具和諜報來設計和執行地理空間分析項目。這門課程專為想要學習GEOINT基礎知識的人士而設計，但并不適合地理空間智能分析專業的學生。

此外，Coursera平臺上還有明尼蘇達大學于2014年開設的“從GPS和谷歌地圖到空間計算”（From GPS and Google Maps to Spatial Computing）課程。本課程主要介紹空間計算的概念、算法、編程、理論和設計，例如全球定位系統（GPS）、Google地圖、基于位置服務（LBS）和地理信息系統（GIS）。學習如何收集、分析和可視化自己的空間數據集，開發更好的位置感知技術等。同樣由于目前該課程并沒有開設新學期教學的計劃，Coursera平臺上的該課程學習資源現在不能訪問。

除了Coursera平臺上提供了GIS相關的課程，Udemy平臺也了一些GIS課程。如“利用開源工具創建企業級GIS” （Using Open Source Tools to Create an Enterprise GIS）、“GIS入門”Introduction to GIS、“提高你的GIS技巧”（Sharpen Your GIS Skills）等，這些課程主要由個人制作，多面向專業職業教育，并且多數都是收費課程。

國內MOOC平臺現有的GIS相關課程幾乎處于空白狀態，僅在中國大學MOOC上搜索到中山大學將于今年9月份開設的“地理信息系統概論”課程，華東師范大學開設的“計量地理學”和南京大學開設的“走進地理學課程”。但這些課程有的脫胎于原有的國家級精品課程，甚至是僅僅對原有精品課程視頻和素材的重新剪輯和整理，與國外MOOC課程相比還存在不小的差距。

三、總結

MOOC在全球范圍的快速發展，給高校傳統的教學方式帶來了沖擊和挑戰。我國的地理信息科學專業教學與美國等發達國家相比還存在差距，而MOOC平臺上的國際名校開設的GIS相關課程為國內高校GIS專業教師的素質提高提供了很好的途徑。同時，在GIS專業本科生教學過程中適時的引入相關MOOC課程，可以大大開闊學生的視野，激發學生的專業興趣。但由于我國GIS相關MOOC課程缺乏，國際MOOC平臺的GIS課程又主要以英語授課為主，如何解決本科生學習MOOC課程的語言障礙也是需要在教學實踐中考慮的問題。可行的措施有，對國外課程進行翻譯，加大國內GIS相關MOOC課程建設等。總之，雖然還存在一些問題，但可以預見這種傳統GIS課堂教學和MOOC課程相結合的混合式教學模式將是未來GIS本科教學改革和研究的方向之一。

地理信息科學論文:地理信息科學專業《遙感數字圖像處理》課程實踐教學模式探索

【摘要】《遙感數字圖像處理》課程實踐性較強，如何更好地激發學生自主學習理論知識并培養動手能力是該課程課堂實踐環節中最重要的目標之一。本研究在分析本課程特點和教學現狀的基礎上，將“團隊研究型教學模式”和“問題導向型教學模式”引入到課程的課堂實踐環節中，構建了以學生為主導的實踐教學體系，在提高學生學習主動性和創造性及培養團隊意識等方面取得了較好的效果。

【關鍵詞】遙感數字圖像處理 團隊合作 問題導向 地理信息科學

一、課程特點和教學現狀

1998年教育部新增地理信息系統（GIS）本科專業后，我國GIS教育發展形勢空前活躍。目前，國內已有近200所高校開設了地理信息系統專業，逐步形成了比較穩定的GIS專業課程體系與課程設置方案（石永明，2011）。其中，遙感系列課程（遙感物理與技術、遙感數字圖像處理、遙感地學分析與應用）成為GIS專業課程體系中的重要模塊。充分利用各種圖像處理算法從遙感數據中獲取各種生物物理參數和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態系統的空間分布式模型提供輸入參數，在遙感技術應用中占有十分重要的地位。

《遙感數字圖像處理》是一門系統研究遙感圖像理論、技術和應用的課程（路元剛，2012）， 它是遙感科學技術和地理信息系統等專業本科生的專業課（朱洪錦，2012；宋懷波，2014）。數字圖像處理技術的迅速發展使其分支幾乎擴展到農業信息科學的全部領域，該課程強調實踐性，實踐教學是創新人才培養中的重要環節，對于培養學生專業技能和理論實踐結合能力、激發學生的創新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。因此，只有通過適時安排實驗課，才能收到最佳的教學效果。目前，國內高校中該課程一般都安排有12個學時以上的實驗。新疆農業大學GIS專業的《遙感數字圖像處理》課程于2009年開設，教學過程中重視實踐教學環節，安排有20-24學時的上機實驗，按照教育部對實驗課的要求，實驗類型主要為驗證性和綜合性。雖然現有的實踐教學內容不斷豐富，但仍以教師為主導，學生的學習興趣沒有被完全調動，主動思考的意識尚有待提高。而現代教學模式強調學生的主觀能動性，教學要以學生為中心，使學生處于主動的地位。因此，如何更好地激發學生學習遙感圖像處理的興趣、鼓勵學生自主學習理論知識并培養動手能力是在本課程課堂實踐環節中最重要的目標之一。筆者所在的新疆農業大學GIS教研室的教師通過多年的課程實踐教學積累了一些經驗，并在實踐中取得了很好的效果（朱磊，2014），需及時地進行系統地梳理和總結，盡快建立起一套符合農業類院校遙感圖像處理的課堂實踐教學模式，以規范和完善課程實踐教學的內容并推動授課模式的改革，有助于提高GIS專業學生的遙感圖像處理的實踐能力。綜上所述，本研究擬將“研究型教學模式”和“問題導向型教學模式”引入到課程的課堂實踐環節中，構建以學生為主導的實踐體系，使學生了解和掌握了圖像處理的主要內容和方法，培養學生團結協作和創新思維能力，為今后深入學習專業課程和高質量完成畢業論文奠定基礎。

二、實踐教學內容調整

1.調整課時安排

《遙感數字圖像處理》課程強調學生的實踐動手能力，因而實踐教學在整個教學過程中占據重要地位。新疆農業大學自2009年開設“遙感數字圖像處理”課程以來，課程總學時為50-52學時，其中實踐教學課程始終保持在20學時至24學時之間，占課程總課時量的近50%，高于其它同類高校約33%的平均比例（黃秋燕，2008）。較高的實踐教學課時，保證了學生能夠接觸到大量的綜合性實驗，并有足夠的時間能在教師指導的狀態下熟悉和掌握實踐技能，這對他們提高動手能力、積累實戰經驗大有益處。全部課程共十章，除第一章緒論外，其余各章均安排有2-4學時的課堂實習。

2.補充教學材料

《遙感數字圖像處理》課程相關教材較多，我們選用的是韋玉春等主編的、科學出版社出版的《遙感數字圖像處理教程》（韋玉春，2007）。該教材結構設置合理，對遙感數字圖像處理的基本概念和常用方法進行了系統的講解。但限于篇幅，教材中對涉及到的其它遙感領域的一些定義、算法和思路僅做了概述，因此向學生推薦了多本輔助教材，如：趙英時主編的《遙感應用分析原理與方法》（趙英時，2003）和戴昌達等主編的《遙感圖像應用處理與分析》（戴昌達，2004）等。另外，鑒于教材中部分內容的時效性，不能夠反映最新的研究動態，而這部分內容恰恰是教材中最能夠引發學生學習興趣的部分。因此，我們鼓勵學生自行檢索并下載閱讀近1-3年相關領域的文獻，并推薦有能力的同學閱讀英文文獻。同時，引導學生充分利用網絡資源，主動查閱資料，不斷更新知識庫、擴展知識面。

3.推進學科交織

遙感（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）構成了“3S”綜合應用體系，遙感作為該系統最重要的數據源，與其他學科結合緊密。學生已初步具備了GIS和GPS的基本知識和操作技能。因此，教師適時地運用視頻、圖片等多媒體方式將“3S”實際應用的案例穿插在理論講授過程中，讓學生了解遙感圖像處理在整個“3S”應用體系中的作用和技術要求，以及RS如何與GIS和GPS銜接與集成。此外，積極引導學會學生觸類旁通、舉一反三，不僅要知道怎么做，而且知道為什么做，同樣的方法還能夠解決什么問題，碰到類似的問題時自己是否能夠獨立解決等等，這對學生日后面對實際工作、解決實際問題具有極大的幫助。

三、實踐教學方法改革

1.構建任務導向式的實踐教學模式

根據實踐教學方案，各主要章節理論知識講授完畢后，均安排相關內容進行上機實驗。課堂實驗選題設計為學生在未來的專業領域可能遇的“真實世界”的現實的問題，沒有固定的解決方法和過程。整個過程以自主探究和小組寫作為主，減少教師的“灌輸式”講述。在每一個任務完成和每個課程單元結束時進行自我評價和小組評價，并定期進行總結。如：第八章圖像分割上機實驗題目為“運用空間建模手段，提取給定影像上的植被信息，非植被區域保留原始影像”。通過完成該任務，學生可以復習、鞏固以下知識點和技能點：（1）歸一化植被的概念、作用和計算步驟，不同取值的指示意義；（2）如何為植被區域賦常量值，非植被區域保留原始影像；（3）借助專業圖像處理軟件ERDAS IMAGINE的空間建模平臺，構建針對本任務的模型。上機實驗中任務的設計對教學效果極其重要，應全面考慮學生對理論知識的掌握程度，并要求教師對重要知識點的提煉和融合，力求讓學生通過完成一個課堂任務來增強對理論知識的理性認識，更重要的是培養學生分析問題、解決問題的能力。

2.培養學生團隊合作意識和能力

實踐教學活動在我校綜合實驗樓GIS機房中進行，作者本學期所帶的GIS132班共計29人，按照自愿結合的原則，分為10個小組（除第十組為2人外，各小組均為3人）。同一小組的同學座位相鄰，便于交流。每人一臺計算機，保證操作的獨立性。

首先用很短的時間對已學的相關知識進行簡要的復習，讓學生較快地進入到學習新知識的氛圍中來，并讓學生了解到本節課實踐內容與復習內容的相關性，為之后學生自主探究及實踐做鋪墊。

之后教師課堂任務，學生以小組為單位開展實踐。由于最終的考核是以小組為單位，所以組內的每位成員都需按時完成任務，且保證質量，小組內部就會產生一種你追我趕的學習狀態，每個學生都不想因為自己的落后而影響整個小組。從而在小組內自發形成“快帶慢、快幫慢”的學習模式。此外，在任務完成質量同等的前提下，教師將對先完成任務的小組給出較高的分數，各小組間也形成了競爭模式。先完成的小組可以幫助進度較慢的小組，這種幫助其他同學完成任務的過程也會讓先完成的同學獲得成功的體驗，形成“任務一出，大家爭相完成”的學習氛圍。

3.改革學習考核評價方法

本研究運用上述授課形式，對GIS132班進行了教學模式改革的嘗試，學期末通過對學生進行的調查問卷，獲取了學生對知識掌握的情況及對該授課方式的意見和建議。最終，綜合學期考勤記錄、學生課堂表現記錄和期末調查問卷，得到課堂實踐教學模式改革的整體效果評價，結果顯示：（1）學生出勤率較高，完成作業情況較好，課程學習的積極性較高：全班共計29人，本課程包含13個教學周，總計曠到1人次、請假2人次、遲到5人次；課后書面作業5次，總計4人次未按時提交，作業正確率較高。（2）學生對知識點的掌握更為牢固，調查問卷顯示90%以上的學生認為通過本學期的學習，掌握了遙感數字圖像處理的主要步驟和方法，了解了實際應用的領域。（3）課堂實踐教學模式取得了較好的效果，全班認為“問題導向型模式”和“小組協作型模式”有助于課堂理論知識的鞏固和實踐操作技能的提高的比例達到100%。

四、結語

《遙感數字圖像處理》課程是地理信息科學專業本科生的專業必修課，在整個課程體系中占有重要地位。該課程在理論和方法的課堂教學之外更加強調學生的實踐能力，因此該課程的課堂實踐教學顯得尤為重要。本研究探索性地將“研究型教學模式”和“問題導向型教學模式”引入到課程的課堂實踐環節中，構建了以學生為主導的實踐體系，同時編制《遙感數字圖像處理實驗手冊》。該教學模式在提高學生學習主動性和創造性及培養團隊意識等方面取得了較好的效果，。今后的教學改革中，如能將該模式與翻轉課堂等其它先進的教學模式進行合理地組合，將開創《遙感數字圖像處理》課程課堂實踐教學的新模式，進一步提高學生自主學習的效率，并有助于探索出一套適合GIS本科生實踐技能和創新能力培養的開放式的綜合教學體系。

地理信息科學論文:高校地理信息科學專業人才培養模式研究與實踐

摘要：地理信息科學專業是新興的專業，基于國家需求，高校信息科學專業取得快速發展，我國GIS專業人才也呈現多元化人才培養的趨勢，結合各高校地理信息科學專業目前存在的問題，從GIS專業教學方法改革、專業課程體系設置、人才培養模式轉變等方面進行探討，以期對高校地理信息科學教育發展有一定借鑒意義。

關鍵詞：地理信息科學 課程設置 人才培養模式

地理信息系統（Geographical Information System，GIS）是在計算機軟硬件支持下，研究地球表層，以空間數據庫為基礎，對數據進行編輯、綜合分析、可視化表達，為政府管理、決策部門提供決策的技術系統。隨著“數字地球”“數字中國”“數字城市”“數字校園”“智慧校園”的提出，面向社會需求發展需要，對GIS專業人才需求也不斷擴大，各個高校都開設了地理信息科學專業，并制定了相應的課程及人才培養規劃。目前，我國地理信息科學教育及其人才培養體系已呈現多元化、層次化和規模化的發展格局，大批相關的碩士和博士點正在建設與發展之中，GIS教育發展空前壯大，而GIS專業人才培養是地理信息產業化發展的核心和關鍵。在招生規模擴大和人才競爭激烈的情況下，探討GIS專業人才培養模式研究與實踐顯得尤為必要。本文以吉林師范大學地理信息科學專業為研究對象，進行相關研究，研究內容有望對其他高校相關專業的建設有一定的借鑒意義。

一、地理信息科學專業課程設置存在的問題

地理信息科學專業人才培養應適應社會發展和經濟建設需要，培養學生應該具備的的基本理論與綜合技能，使畢業生能在高等學校或科研單位從事教學和科學研究，能在城市、環境和規劃管理等領域從事有關的應用研究。目前GIS專業的課程設置還停留在表面知識的講解上，并沒有真正進行課程間的相互銜接和理解，主要表現在兩個方面。

（1）從就業需求上沒有達到企業的要求標準，高校的教學內容只是停留在知識表面上，用“泛”字可以概括，對GIS軟件的操作不夠熟練，更談不上二次開發；程序的編寫，也只是停留在基本程序的設計上，根本談不上對于GIS的研發。

（2）從培養模式上和培養目標上看，20世紀90年代的地理信息系統專業迅速在中國高校中興起，依托著以地理學為基礎，教師隊伍的專業性素質不強，使得大學本科生在軟件應用方面，動手能力沒有大專、高職的學生強，而軟件開發的能力卻沒有計算機專業的學生強，這就導致了目前高校地理信息系統專業的學生就業“高不成、低不就，跳槽多”等現象。所以地理信息系統課程的設置改革及人才培養模式研究迫在眉睫。

二、教學方式方法改革

GIS專業是跨多個學科的綜合性學科，這里不僅要求對其課程設置進行必要的有針對性的改革，同時也應該從教師隊伍的學科體系建設方面進行一系列的改革，可以對部分專業課進行有針對性的座談，邀請專家進行互動式的教學活動。聘請GIS軟件開發人員與學生進行定期交流，了解國內外最新GIS軟件發展趨勢及公司的需求，比如超圖公司舉辦的超圖杯中國大學生GIS軟件開發大賽，交流開發經驗與心得，鼓勵學生參加大賽，即提高了學生的開發能力，又為學生的就業增加了機會。鼓勵專任教師積極申報省部級課題，整合GIS專業發展過程中存在的問題，并進行教學改革，都是一些不錯的教學形式和方法。

三、GIS專業課程體系設置研究

社會在發展，教學內容必須與時俱進。為此，我系制定了地理信息系統專業的《學科基礎課程建設實施方案》。由于GIS是一個非常年輕的專業，更是一門發展非常迅速的學科。1998年國家學位委員會才將其列入本科專業目錄。到目前為止《地理信息系統專業指導性專業規范》仍處于調研與討論過程中。因此如何制訂出適合社會需要的GIS專業培養方案是課程體系改革工作的重點。

幾年來，在制定每一屆GIS專業培養方案時，根據系情、校情、國情對上一屆GIS專業培養方案提出初步修改意見，充分討論，形成一致意見，以使每一屆GIS專業培養方案既合情合理，又與時俱進，既保證了GIS專業培養方案的基本特征，又力求有自己的培養特色。GIS專業的專業基礎課及專業選修課均有不同課程在教學內容、課程體系上進行調整和改革。在課程設置上，增加GIS理論與方法課程的課時量；對其他相關輔助課程來說，如城市規劃、自然地理學、經濟地理學、資源管理、環境、生態等課程，可以安排一些在第一學年或第二學年進行學習，大三學生應適當增加與用人單位需求的一些編程課程，如網絡技術等；結合GIS專業特色，也需適當增加一些人力資源管理方面的知識；鼓勵學生進行跨專業選修其他相關課程等等；隨著師資力量的增強，地信專業的課程將適時增加學生測繪專業能力的培養，增強畢業競爭力。

四、GIS專業人才培養模式轉變研究

在人才培養模式方面，旅游與地理科學學院地理信息科學專業經歷了從“教學”型向“教學-科研”型轉變的過渡時期。近幾年來，我院地理信息科學專業縱向課題項目“從無到有”，直接或間接地促進了GIS產業化，增強了專業教師及學生實踐能力的培養；盡管取得一定的成績，但缺少與社會緊密聯系，還沒能形成“教學與科研”相結合模式，到目前為止，還沒有一項橫向課題項目。因此地理信息科學專業要加強與地方政府、行業部門的聯系，促進我院GIS產業和信息化的發展。同時，鼓勵專業教師積極申報校級教研項目，通過校級項目的申報，可以整合GIS專業教學發展過程中存在的一些問題，通過發現問題，并采取相應的措施，不斷完善GIS專業教學改革，這對專業人才培養極為有利。

五、結語

在“數字化時代”契機下，GIS專業得到極大發展。據不完全統計，全國有近百所高校開設了GIS專業，這對于GIS專業人員就業而言，是機遇，也是挑戰；在面臨著人才市場的激烈競爭，很有必要調整專業能力培養思路及理念；培養GIS專業理論與實踐結合相能力，是當前GIS專業人才培養發展的必然。

地理信息科學論文:地理信息科學學科的數據庫技術課程教改

摘 要： 地理信息科學學科的課程體系中，數據庫技術相關的課程是很重要的課程。針對長江大學地球科學學院的地理信息科學專業數據庫課程教改展開討論。首先明確現有課程體系與教學大綱存在的問題;然后從課程的設置、教學目標的定位、教學內容選擇、教授方式與手段的改進等方面展開討論;最后針對數據庫技術課程教改效果進行分析，提出突出特色的數據庫技術課程教改思路。

關鍵詞： 地理信息科學; 課程體系; 數據庫技術; 教學改革

0 引言

20世紀80年代至今，地理信息系統歷經數十年的發展，已由單純的技術發展為一門學科[1-3]。地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS），是一種在計算機軟硬件支持下，以空間位置為主線，以采集、存儲、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關的屬性數據，并回答用戶問題等為主要任務的計算機系統。1992年，Goodchild提出了地理信息科學的概念，地理信息科學更加側重于將地理信息視作為一門科學，而不僅僅是一個技術實現，主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題，地理信息科學是自然科學、工程技術、社會科學等多學科、多手段聯合科學。地理信息科學在對于地理信息技術研究的同時，還注重支撐地理信息技術發展的基礎理論的研究[2]。

長江大學（原江漢石油學院）于2000年開設地圖學與地理信息系統專業，開始本科招生，學科代碼為070503。歷經十數年的發展，2012年長江大學將地圖學與地理信息系統專業更改為地理信息科學專業招生，學科代碼070504，順應了學科的發展趨勢與需要。地理信息學科專業下屬長江大學地球科學學院地理信息系，地球科學學院具有深厚的石油地質勘探專業背景，如何在普通高校中，辦出地理信息科學在石油地質勘探行業應用的特色，如何制定專業培養計劃與課程教學大綱成為了我校專業教師關注的重點。

數據庫技術是大容量海量數據的有效管理手段，能實現石油企業海量數據的安全共享與存儲管理。無論是早期的地圖學與地理信息系統，還是目前的地理信息科學，空間數據庫作為空間信息的有效管理手段，數據庫技術課程教學大綱的制定一直是教學教改的重點。本文結合石油地質勘探的專業背景，針對數據庫技術課程教改展開探討[4-5]。

1 現狀與存在的問題

我校自地圖學與地理信息系統專業招生以來，專業培養計劃的制定與課程的設置積極參考國內高校相關專業的優點，目前開設有“數據庫原理”與“數據庫運用技術”兩門數據庫技術相關的課程。隨著學科的發展，以及專業隊石油地質勘探領域應用的需要，現有的課程設置、課程的教學目的與教學內容的設置需要進一步改進，主要針對以下幾個方面[6-9]。

⑴ 總學時占比過高

現有的課程“數據庫原理”的課時為56，學分3.5，“數據庫運用技術”的課時為64，學分4，兩門課程總學分高達7.5，占專業核心課程總學分的23%，極大地擠壓了程序設計、GIS技術等方向課程的學時數，同時也增加了學生的負擔。

⑵ 教學重點不突出

現有的兩門數據庫技術課程，教學目標不夠明確，且對于地理信息科學專業的學生，教學目標過高。例如，在“數據庫原理”課程中，對關系代數的教學要求過高，是參照計算機技術相關專業的要求來制定的，該內容對地理信息科學專業的學生的發展作用不大，學生學習起來還比較吃力。教學重點也不夠突出，例如，“數據庫運用技術”中的T-SQL語言基礎、存儲過程與觸發器等內容，是教學的重點，但在課時上沒有體現。甚至有部分內容在兩門課程中重復明顯。

⑶ 教學內容特色不明顯

我校地理信息科學專業在地球科學學院開設，具有較強的石油地質勘探專業背景，但數據庫技術相關課程教學大綱的制定，沒有體現專業特色，沒有緊密結合石油企業對海量數據的存儲管理與共享、數據安全的需要，導致教學內容特色不夠明顯，影響了畢業生的行業競爭力。

2 數據庫技術教改

2.1 課程調整

結合我校的行業背景與地理信息科學專業的教學需要，數據庫技術相關課程的教學目標進行相應調整，以數據庫技術的應用為主，針對石油行業海量數據存儲共享、安全管理的需求，對數據庫技術相關課程進行教改。將“數據庫原理”與“數據庫運用技術”兩門課程共計120學時，7.5學分，調整為一門課程“數據庫原理與應用技術”，64學時，4學分。由于學時的壓縮，更需要明確課程的教學目標，突出重點教學內容。

2.2 教學目標

在數據庫技術課程與學時的調整基礎上，進一步明確“數據庫原理與應用技術”的教學目標，使學生通過課程的學習，理解關系數據庫的基本原理，并掌握主流數據庫平臺SQL SERVER的應用技術，掌握基于SQL SERVER的數據庫及邏輯對象的創建，重點掌握存儲過程與觸發器的數據庫編程，能利用其解決石油行業的海量數據存儲管理的需求，明確數據庫安全管理的實現機制，能基于SQL SERVER實現石油行業數據的安全控制。

2.3 教學內容

重新整合了原有的“數據庫原理”、“數據庫運用技術”兩門課程的教學內容，設置了新課程“數據庫原理與應用技術”的教學內容。壓縮了數據庫原理的教學內容，剔除了關系代數等難度大、實用性不強的教學內容，突出了T-SQL語言基礎、存儲過程與觸發器等數據庫編程等內容的地位，增加其課時，進行重點教學。并且，針對地理信息科學專業特點，補充了空間數據庫內容，針對石油勘探開發專業背景，增加了數據安全管理教學內容。

2.4 教學方式與手段

為了提高教學效果，在“數據庫原理與應用技術”的教學過程中，采用課堂教學+課堂實訓+上機實踐+課程設計的模式，培養學生的實踐動手能力，使學生能從真正意義上掌握一種商業數據庫SQLSERVER的應用。同時，為了順應社會知識傳播技術的發展，在教學過程中，采用多媒體+板書的模式，多媒體信息量大，并且方便現場演示教學，板書能強化學生對重點知識的掌握，記錄教學過程中的重點教學內容。

3 教改效果分析

數據庫技術教改在2011級學生中開始實施，基于學生的理論課程成績，分析難度系統與往年相當的考題，平均成績由原來2010級學生的72，提升至79分，教學效果提升明顯;基于學生的課程設計大作業情況，學生能更加順利地完成數據庫課程設計，質量有顯著提高;針對2010級、2011級學生展開問卷調查，學生對數據庫的實踐應用更感興趣，對過于基礎的關系原理等內容，感覺枯燥，學習起來比較吃力，驗證了此次數據庫教改的效果。

4 結論

通過地理信息科學專業數據庫技術教學改革，我們取得了以下的認識與結論。

⑴ 教學目標要適應專業背景和發展需求，針對我校石油地質勘探專業背景，修正了數據庫技術的教學目標，以數據庫技術的應用為重點。

⑵ 教學內容要根據學生情況制定，針對我校普通高校的地位，生源質量，制定合理的教學內容，提出關系代數等，對數據功底要求過高，行業應用價值不大的教學內容，突出重點，提升教學效果。

⑶ 教學方式要多樣，采用課堂教學+課堂實訓+上機實踐+課程設計的模式，將理論教學與實踐緊密結合起來，增強學生動手能力的培養。

⑷ 教學手段要與時俱進，采用多媒體+板書的，發揮多媒體教學信息載荷大，能現場演示教學的優勢，同時配以傳統的板書，能加深學生對關鍵知識點的理解與記憶的優勢，傳統板書和快捷多媒體相配合，提升課堂教學效果。

地理信息科學論文:地理信息科學在寶安區地下管網系統中的應用

【摘要】地理信息系統的發展為城建檔案由傳統模式向數字模式的轉變帶來了契機，并創造了檔案管理手段革命性變更的條件，也促成了我區建設檔案室地下管網地理信息系統的誕生，為我區地下管網數據入庫和查詢，提供一種高效、快捷的解決方案。

【關鍵詞】地理信息科學 地理信息系統 地下管線 數字檔案

1.系統總體架構

根據軟件需求分析，軟件系統中的表示邏輯、業務邏輯、后臺數據庫被分離為三個不同的層次，各司其職。表示邏輯負責用戶界面及信息的輸入、輸出，業務邏輯負責事務處理，后臺數據庫負責業務邏輯中的數據持久保存。三個層次通過網絡分布環境下的標準協議TCP/IP連接。

數據層是是業務的數據視圖，是業務處理的基礎；業務邏輯層是業務本身的邏輯表達，業務邏輯通常是不斷變化的；表現層是業務邏輯圖形化的表達，是用戶參與系統的界面。

系統體系架構要考慮的核心是將數據層、業務邏輯層、表現層分離，保持它們的獨立性，以便使系統能很好地適應未來的變化和擴展。利用接口的方式將三層之間松散耦合起來，這樣當每一層單獨改變時不會影響其它層的運作。

總體上系統包括三個層面，數據層、業務邏輯層、表現層。它們的關系如下圖所示：

2.系統的功能結構

2.1數據的管理功能

管線數據和屬性數據的采集、輸入、建庫以及維護。

系統具有對普查所獲得的數據進行預處理能力，能夠方便、有效、快速地把普查獲得的數據轉換為系統所需要的數據格式，從而進入系統。

管線圖與地形圖繪制，圖形庫與屬性數據庫雙向更新。

數據庫安全性控制，為保護系統數據的安全，不被隨意修改或破壞，應建立安全機制，只有被授權的操作人員才能使用系統和修改數據。

系統具有海量圖庫管理能力。可對轄區內的任意圖幅統一管理，進行各種操作（增加、刪除、檢索等）。

系統建立點、線屬性庫，可任意增加、刪除、修改屬性庫結構字段，可對數據庫中的記錄進行增加、刪除、修改、查詢操作。

2.2綜合查詢、統計功能

系統具備圖元的雙向檢索功能，用戶可方便地了解圖形與屬性庫的相關信息。系統具有管線點、線專業屬性庫的條件檢索功能，檢索條件可由用戶系統交互式設定。

按道路名、對象類型、專業、圖號、對象的屬性字段、空間位置等查詢任意范圍的管線及附屬物。

對任意指定范圍，任意的一個或幾個專業，對一個或幾個屬性字段進行單一和組合查詢。所查實體按適當的比例放大，同時列出其相關屬性及文檔、圖紙等。

2.3管線工程規劃管理功能

管線竣工后將有關符合《寶安區城建檔案室地下管線數據導入規范》的測量成果數據，經計算機差錯、錄入，轉換入庫。

對現狀管線數據庫進行修改與更新操作。

系統基本功能由十大模塊組成，包括管網管理、輔助設計、三維圖形處理、數據導入導出、圖形打印、資產統計、系統管理、系統幫助。其功能結構如下圖：

圖2.1系統功能結構圖

3.系統的主要應用

3.1數據快速入庫

寶安區地下管網地理信息系統是一個面向城市的、現代化的、數字化的包含各種市政專業管線的綜合管線信息系統。系統不僅能夠記錄歷史數據，并在日常管理中及時對各專業管線數據進行更新、維護，實現地下管網信息的動態更新。

系統在數據導入方面采取了多種手段，面向檔案系統目前以數據表轉換導入的方式為主。在充分考慮已有竣工測量資料的基礎上，專門為本區定制了以工程技術要素表為原型的數據導入工具。通過對包含有各種專業管線節點坐標、埋深和材質等全方位信息的工程技術要素表的讀取，生成管線及管線設施的圖形和屬性表，并在檢查無誤后直接入庫。這將大大簡化工程數據的導入程序，同時提高了錄入效率。另一方面，為保證工程技術要素表的準確性和完整性，系統將對檔案審查單元提出更高的要求。

3.2綜合查詢輸出

建設檔案歸檔的另一個目的就是利用。怎么能提高檔案利用率，也是我們檔案人十分關注的另一個焦點。系統是否擁有一個能實現數據全方位查詢和輸出的功能也因此成為衡量一個檔案系統好壞的重要指標。

寶安區地下管網地理信息系統提供了按重要地物、道路名稱、道路中心線、管線設施及工程屬性信息等多種查詢方式，并可實現地下管網數據的分幅、批量及各種比例尺的打印出圖工作；實現管線數據分層、分區顯示、輸出、查詢、編輯等功能；能夠按年代、按類型、按增量等多種方式進行統計分析，并輸出報表和專題地圖；建立統一的數據庫，在業務管理系統間實現數據共享；為應用部門提供及時、準確、全面的有關管線信息，實現對城市綜合管線的計算機輔助管理，為相關部門提供管理和決策依據及輔助手段。

4.系統應用的優勢

有別于專業管線GIS系統，該系統著重于檔案管理方面，對分析和三維方面要求較低，相反對于和傳統檔案的掛接方面則要求更高。通過本系統不但能夠向專業管線那樣，按照圖形要素查詢，還可以通過建設、施工、設計、監理單位等工程屬性查詢和統計，一定條件下甚至可以通過這類查詢調看該工程的文字掃描資料。這也是數字城建檔案館不可或缺的重要部分。

從與傳統數據管理方式的比對來看，海量數據庫的應用徹底打破了僅有數量龐大的圖紙和光盤的格局，一定程度上減輕了大量占用庫房面積的情況。地下管網系統數據庫的可靠性和可移植性，決定了該系統可以通過定期的數據庫異地備份的手段提高地下管網數據的安全系數。地下管線信息的快速檢索能有效的提高調取、查閱數據的速度，節省查閱時間。數據的定位與輸出功能也更為強大，能更加有效的為施工單位提供施工開挖前圖紙準備，必要的時候可以為專業部門、應急指揮部門提供有效準確的定位和打印輸出服務。系統的應用也使我們從令人昏迷的紙質文件庫房中解脫出來。竣工數據的快速實時更新方式徹底顛覆了傳統數據更新入庫的方式。通過數據表的方式更為安全精確，提高工作效率的同時也避免了野外重復采集調繪等資源的不合理配置。

5.系統應用的社會效益

5.1服務的快捷性和多樣性

由于傳統數據入庫的周期比較長，在查詢服務方面多以紙質檔案查詢為主，不但查詢速度慢而且服務較為單一。地下管網系統的應用真正從源頭上（工程報建開始到竣工驗收）進行把關，有效提升了竣工測量數據的質量。在竣工測量數據（工程技術要素表）移交后經過校正可直接入庫，如此一來將大大縮短相對于重復探測成圖的周期。傳統后期探測成圖到入庫的周期至少要六個月，而直接從竣工測量數據入庫的時間可以控制在一個月以內，從而使查詢服務更為快捷。服務方面也將不再只拘泥于傳統紙質圖紙的調閱，可以提供更為準確的圖形查詢、屬性查詢、疊加或分層查詢、范圍查詢以及精確定位查詢輸出服務。

5.2優化資源配置

目前大多數城市地下管網都是多頭管理的狀況，國土部門每年要花大量經費在管線的后期探測上，造成了大量公共資源的浪費。建設部如果城市建設主管部門，在工程竣工的同時把數據收集上來，通過數據共享的方式傳輸給國土部門作為補充，那么每年將節省大量的社會公共資源。

建設部第136號令第四條明確規定，建設單位在申請領取建設工程規劃許可證前，應當到城建檔案管理機構查詢施工地段的地下管線工程檔案，取得該施工地段地下管線現狀資料。地下管網系統的建立和應用更能強化體現這一政策意圖。將有效的提高查詢輸出質量，更好的為新項目開工準備提供服務。一定程度上減少或避免因盲目施工而造成地下管線被挖斷的事故出現，降低因事故帶來的資源浪費和社會不利影響。

地理信息科學論文:與時俱進 培養地理信息科學拔尖創新人才

與時俱進 培養地理信息科學拔尖創新人才

摘 要：科學技術的發展和人才需求的變化對地理信息科學專業人才培養模式的創新提出了新的要求。秉承南京大學人才培養的優良傳統，與時俱進，走過了“專題地圖編制與地圖集設計-計算機地圖制圖-地理信息系統與遙感-地理信息科學”的拔尖創新人才培養道路，形成了南京大學地理信息科學專業人才培養的鮮明特色，為國家和社會輸送了大量高端地理信息科學人才。

關鍵詞：地理信息科學；拔尖創新人才；培養模式

地理信息科學是集地理科學、測繪學、遙感學、空間科學、環境科學、計算機科學等學科為一體的新興學科，已經深入到社會經濟生活的各個領域。特別是進入新世紀以來，隨著嵌入式軟件、云計算、大數據、導航定位與位置服務、數字地球、智慧城市等技術的不斷發展，已促使地理信息科學向著集成化、產業化和社會化方向邁進，而且與辦公自動化、虛擬現實等多種技術相結合，構成了綜合的信息技術。大數據時代的地理信息科學應用已經滲透到國土資源、水利、農業、林業、城市規劃、環保、交通等多個國民經濟部門，并成為國家空間信息基礎設施和智慧城市建設的關鍵技術和重要組成部分[1]。

隨著地理信息科學技術與產業的高速發展，對相應人才的需求與日俱增，地理信息科學教育事業也進入了蓬勃發展期。人才培養是地理信息科學發展的前提和基礎，高等院校則是培養高水平地理信息科學人才的搖籃。為了全面貫徹落實國家教育規劃綱要（2010-2020 年）和人才發展規劃綱要（2010-2020 年），促進高等教育面向社會需求培養高素質、高技能人才，全面提高地理信息科學人才培養質量，造就一批創新能力強、適應快速經濟社會發展需求的理論創新和高端應用人才，地理信息科學專業面臨著如何培養拔尖創新人才這一重要命題[2]。

南京大學地理信息科學學科由原地圖學專業發展而來。地圖學專業是在陳述彭院士的支持下，李海晨教授于1957年創辦的，是當時國內綜合性大學中唯一的地圖學專業。最早招收的地圖學專業學生是從1956年入學的地理系學生中選出的，1961年向國家輸送了第一批五年制本科畢業生。1972年地圖學教研室開始主攻地圖制圖自動化，1974年招收2屆制圖自動化方向的學生，開創了國內高等院校計算機地圖制圖教學與科研的先河。由于計算機技術的普及與應用，后來在學生培養方向上兼顧了傳統地圖編制與計算機輔助制圖兩個方面。1974年，我國首幅全要素計算機地圖誕生于南京大學。在教材建設方面，李海晨教授編著的《專題地圖與地圖集編制》于1984年獲全國優秀測繪教材二等獎，被全國大多數高校采用。

20世紀80年代后期，地圖學隨著遙感技術和信息科學的迅速發展日益表現出數字信息處理的時代特征。1989年黃杏元教授撰寫的《地理信息系統概論》一書出版，這是我國第一部地理信息系統教科書，在全國有較大的反響，被廣泛采用，推動了地理信息科學教育與人才培養的發展，在我國地理信息科學發展史上具有重要意義[3]，該書1995年獲全國優秀測繪教材一等獎。自學科創辦到20世紀末，南京大學地理信息科學教學科研團隊先后承擔了多項國家、省部級科研項目，取得了一大批科研成果，1987年榮獲國家科技進步二等獎，1992年榮獲國家教委科技進步三等獎。科研反哺教學，有力促進了地理信息科學專業的人才培養。

教育部先后將“地圖學”專業更名為“地理信息系統”、“地理信息科學”，南京大學的本科生人才培養也隨著專業的更名而與時俱進，不斷摸索人才培養的創新模式。

一、師資隊伍

地理信息科學專業旨在培養掌握地理信息獲取、處理、分析和應用的基本理論、知識和技能，具有從事地理信息系統設計、開發、應用以及編制各類地圖的專門人才[4]。所以，在確定地理信息科學專業人才培養方案時，要結合學科特點，并滿足現代社會對這類復合型專門人才的特定需求。地理信息科學是高新技術、邊緣科學，而且理論方法發展速度快，軟件更新換代頻繁，要想辦好這個專業，需要有十分雄厚的師資隊伍。南大地理信息科學專業實施的是拔尖人才培養戰略，長期以來每年本科招生人數控制在20～30人之間，具有少而精的特點。

在師資隊伍建設方面，一方面強調“國際化”，直接從海外名校引進高素質的國際化人才，或者促進本土教師的國際名校學術交流，要求至少有1年的海外留學經歷，使南京大學地理信息科學專業的人才培養與國際接軌。另一方面強調“符號化”，注重“千人計劃學者”、“長江學者”、“國家杰出青年基金獲得者”、“教學名師”、“教育部新世紀人才”、江蘇省“333高層次人才培養工程”學術帶頭人等高層次教學科研人員的成長。

由于采取了這些措施，因此許多優秀的海外學者陸續加入南大地理信息科學教學科研團隊，壯大了學科力量。目前教師隊伍中80%以上有海外留學經歷或者直接從海外引進。擁有千人計劃學者1人，創業千人計劃人才2人，長江學者講座教授、加拿大皇家科學院院士1人，高等學校教學名師獎獲得者1人，3名教師榮獲全國高校地理信息系統創新人物獎。尤其是在加拿大皇家科學院院士陳鏡明教授的帶領下，建設了“碳循環陸氣協同遙感”教育部創新團隊和“全球變化遙感”江蘇省創新團隊，進一步壯大了師資隊伍的實力。這些教師專業背景各不相同，優勢互補，與“地理信息科學”這個新興邊緣學科的特點比較吻合，形成了強大的師資隊伍陣容，有利于地理信息科學專業拔尖創新人才的培養。

二、課程體系

南京大學地理信息科學專業的課程體系在繼承傳統的基礎上，借鑒國內外名校的課程設置[5-7]，達到洋為中用、兼收并蓄的目的，每四年進行一次課程體系的改革，不斷完善優化。

在課程體系設置的過程中遵循四個原則：一是為學生積淀雄厚的外語、計算機和數理基礎；二是要使學生有扎實的地理學基礎；三是要培養學生的地理信息科學專業興趣、愛好，并激發求知與探索欲望；四是促進學生對專業知識及其基本技能的掌握，培養發散思維，開闊知識視野，同時對就業和進一步深造要有一定的導向作用。目前形成了公共必修課、專業基礎課、專業課和專業選修課四個層次的課程體系。

開設的公共必修課有高等數學、大學英語、C語言程序設計等。專業基礎課包括人文地理、自然地理、測量學、地圖學、地理信息系統概論、遙感概論、地理學實習等。開設的專業課有數據庫原理、地理信息系統設計與實現、遙感圖像處理、衛星導航定位原理、數字攝影測量、數字高程模型、地圖設計與編制、地理建模、地理信息技術、虛擬地理環境、地理信息科學專題講座、地理信息系統實習、遙感實習、測量實習等。專業選修課有數據結構、計算機圖形學、空間數據庫、模式識別與人工智能、地理信息系統二次開發、城市規劃CAD、地理科學知識講座、土地利用規劃、環境規劃與評價等。

在人才培養的過程中，為不斷提高課程質量，始終注重教材建設。近十年來先后主編教材十余部，如《GIS設計與實現》、《地理信息系統概論（第三版）》、《地圖投影》、《3S技術集成》、《遙感數字圖像處理》等。而且比較注重教材的質量，《GIS設計與實現》2005年榮獲全國優秀測繪教材三等獎，并列入“十二五”國家規劃教材。

在專業課的建設過程中，努力實現專業主干課程的突破，以建設精品課程為目標。地圖學課程建設與實踐、GIS設計課程建設與創新分別獲省級教學成果二等獎。“GIS設計”課程于2007年入選國家精品課程。

三、實驗與實踐教學

地理信息科學是實踐性很強的學科。多年以來，南京大學形成了基礎學科與技術科學結合、理論教育與技能訓練結合的特色，確立了課程實驗、野外實踐和綜合實習“三位一體”的實驗實踐教學體系[8]。樹立了以“學生為本、以提高實踐創新能力為目標”的實驗教學理念，并落實到教學改革與創新人才培養的全程之中。

我們建設有江蘇省高等院校地理與海洋科學實驗教學中心，擁有地理信息系統、遙感、測量與制圖、3S技術綜合應用等與地理信息科學實驗教學密切相關的教學實驗室，有先進的地圖制圖（繪圖系統）、測量（徠卡GPS、激光雷達測量系統等）、遙感（ASD光譜儀等）等硬件設備，同時擁有ArcGIS、SuperMap、ERDAS、ENVI、GAMMA、VirtuoZo等通用軟件。良好的實驗教學設施保障了地理信息科學專業課程實驗教學的實施。南京大學建設有廬山地理學野外實習基地，為地理信息科學專業自然地理（包括地質、地貌、水文地理、氣象氣候、土壤地理、植物地理等）、地圖、遙感、測量等課程的野外實踐教學提供了有力的支持。綜合實習安排在大三的暑假至大四第一學期的前兩個月。目的是讓學生真實參與實習單位的具體工作，利用所學的專業知識提升實踐能力。目前南京大學已與中科院南京地理與湖泊研究所、中國測繪科學研究院等多家單位合作，建立實習基地，共同培養高水平專業人才。

四、科研訓練

大學生的科研能力訓練和創新能力培養是本科教學的核心任務之一[9]。南京大學建設有衛星測繪技術與應用國家測繪地理信息局重點實驗室和地理信息技術江蘇省重點實驗室，軟硬件設備齊全，研究開發技術手段先進。近幾年先后承擔了“863計劃”、“973計劃”等多項重點項目、自然科學基金等國家級縱向科研課題數十項，獲得國家級、省部級科技獎勵多次。良好的科研條件促進了各項教學任務的圓滿完成，教學與科研形成了良性互動。

在國家自然科學基金委員會人才培養項目的資助下，專門開展了本科生科研訓練。同時學生也可以在老師的指導下申請國家、江蘇省或南京大學的本科生科研創新項目，開展前沿科學研究。從大二起，學生就可以選擇指導教師，參與指導教師承擔的科研任務，申請使用重點實驗室的軟硬件設備，進行科研訓練。從大四的第二學期開始進行畢業論文設計，選題都要依托指導教師的科研項目，要經過開題、中期進展報告、論文答辯等環節，歷時四個月。畢業論文的撰寫是一次完整的科研訓練，對地理信息科學專業創新人才的培養來說是一個非常關鍵的環節。同時積極支持并資助本科生跨出國門參加國際學術會議，展示自己的科研成果，較早地與國際同行交流，了解地理信息科學的最新國際動態。這既開闊了學生的知識視野與眼界，也有利于地理信息科學專業人才培養的國際接軌。目前，南京大學的地理信息科學學科已發展成為具有較大影響的人才培養與科學研究基地之一。

2006至2012年，本科生在校就讀期間以第一作者在國內外學術刊物上發表科研論文40余篇。1名本科生獲得Geoinformatics2007最佳學生論文獎，獲得中國GIS協會2007ESRI杯大學生GIS軟件開發競賽二等獎1次。有二十幾名本科畢業生赴美國普林斯頓大學、哥倫比亞大學、波士頓大學、加拿大多倫多大學、德國斯圖加特大學等國外著名高校繼續深造。特別是2008屆的畢業生，有6位同學獲得全額獎學金赴美國、荷蘭的國際名校攻讀博士學位。南京大學地理信息科學專業的畢業生不僅有深厚的理論功底，同時在地圖設計與編制、地理信息系統數據庫建設與軟件開發、遙感圖像處理與專題信息提取、測量工程等方面實踐動手能力也比較強，因此畢業生也頗受用人單位的歡迎，一次就業率都在100%。

隨著大數據與智慧城市時代的到來，地圖學、地理信息系統、遙感對地觀測與導航定位技術已滲透到經濟社會發展的各個領域。新的形勢賦予新的使命，南京大學地理信息科學專業將不斷探索拔尖創新人才的培養模式，為國家和社會輸送更多的地理信息科學高端人才。

地理信息科學論文:三維地理信息科學進展

三維世界的逼真顯示自古以來就是我們許多(哲學)討論的主題。對地球球形形狀的承認可以追溯到公元前6世紀畢達哥拉斯的論點。隨著計算機科學的進化，科學家們不斷地改進地球的三維顯示，同時開發了用來分析許多發生在地球表面的自然過程及現象的技術。計算機輔助設計(cAD)和地理信息系統(GIS)在過去的30年內同步發展。

三維分析與模擬工具能在城市規則考古學景觀建筑、制圖學及風險管理學諸多領域中廣泛應用。為了滿足各界對三維分析與模擬工具的經久不斷的需求，第4屆國際三維地理信息專題討論會于2009年11月4-5日在比利時西北部城市根特舉行。

本書共匯集了11篇論文。1.歐拉算子與外殼建筑模型導航；2.奧地利達赫斯坦山巒冰川后退的逼真三維可視化：跨媒體的硬復制與軟復制顯示；3.有關先進的交互式萬維網透視圖服務；4.谷歌地球中建筑物的交互式建模：用于城市規劃的三維工具；5.應用于三維地質學模型構建的專家系統實驗法；6.三維地圖籍中的數據可視化；7.從三維拓撲學關系到接觸關系；8.對用于都市環境中車輛定位的三維城市信息及傳感器融合技術的需求與潛力；9.使用地球-DBMS在三維導航中經由可視地標的建模能見度；10.大數據集合三維包含測試；11.動態城市徑流模擬的三維體數據軟地理目標。

本書是《地理信息與制圖學講座筆記》叢書中的一本，它專門面向對地理信息科學三維組件感興趣的廣大學者與專業人員，包括地理科學家、土地丈量員、計算機工程師、攝影測量師、城市規劃者、考古學家及制圖員。

地理信息科學論文:地理信息科學本科生能力調查分析

1企事業單位對學生能力期望分析

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。考慮學生是否具有“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。基于上述分析，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。

3結束語

就業率的高低是高等學校培養大學畢業生成功與否的重要指標之一。通過本次調查研究發現，目前社會對GIS專業學生需求量較大，而且寄希望他們從事GIS工程開發與維護工作，更注重學生的專業基礎知識、GIS軟件操作與二次開發能力、科技創新能力以及團隊協作精神。針對就業單位的需求，本文構建了地理信息科學專業學生能力結構體系，它可以作為GIS課程體系設置的基礎，為GIS專業學生能力培養提供很好的參考依據。

作者：程朋根 夏元平 聶運菊 劉波 郭先春 單位：東華理工大學

地理信息科學論文:地理信息科學的繪圖方法研討

作者：董晴晴 董敏 馮欣欣

1（略）

2基于ArcGIS的實現本文基于上述制圖思路，以ArcGIS9．3為技術平臺，以繪制西準噶爾地區地質圖（1∶1000000）為例來具體說明如何實現。

2．1空間數據獲取西準噶爾地區位于西伯利亞板塊與準噶爾板塊的碰撞帶，屬于古生代殘余洋盆的后碰撞花崗巖類［6］。確定該區的范圍，掃描其紙質地質底圖和地理底圖，在ArcCatalog中建立空間數據庫，將底圖配準后通過ArcScan自動矢量化或者手工矢量化，得到該區的地質、地理底圖的矢量數據。經過拓撲檢查后以點、線、面的形式存儲（圖略）。

2．2屬性數據關聯空間數據庫中的每個要素類都有各自的描述，主要通過要素類名稱、空間數據類型（點、線、面）、數據類型、數據存儲長度、約束條件、數據項描述等進行描述與定義（表略），為數據加載做準備［7］。屬性數據以傳統數據庫方式存貯和管理，并通過公共字段與各要素進行關聯，使點、線、面不再僅僅是傳統意義上的圖元單位，而具有地質特征描述內容［8］

2．3圖例制作圖例是地圖的語言體系［9］，集中體現了制圖者對客觀事物本質的認識，以及對這種本質的分類思想和分類體系。在以往的圖例繪制中，人們只關注規范化表達。傳統紙質圖時代的圖例采用人工手繪來實現，由于人的主觀判斷和繪圖工具的誤差，會導致線條粗細不勻、符號大小不一，無法完全實現圖例的規范化表達［10］。同時，作為傳統地質圖整飾內容的一部分，圖例是一種機械的“排列”，與圖件主體部分并沒有有機的聯系，僅是單純的視覺表達，實現了認知表達中的符號層，而概念層仍然隱式地停留在人的大腦中。Fishnet是ArcGIS平臺下的一種空間分析工具，相當于圖形化的Excel。它可以自由定義的基本單元格的大小，并對其賦予屬性。利用Fishnet制作圖例，不僅可以實現符號的標準化表達，更重要的是，它是在數據庫中管理符號和數據，可以隨時修改或查詢［11］。

2．4STYLE匹配將Fishnet中的圖例存儲為Style，或者將整個要素調用Savetolayers命令存成Layer。調用Proper－ties中的MatchtoSymbolsinastyle，用Layer與圖件主體中要素的相同字段進行匹配，或者用Style直接進行匹配，實現圖件的自動符號化。在匹配時，如果按照一對一的方式進行，會產生很大的工作量。比如，不同時代的侵入巖很多，若采用一對一匹配，那每個時代（設有M個）的每一種侵入巖（設有N個）都要有相應的符號（CMN）。但是如果采用多字段來描述同一個地質體，采用多對一的方式，只需要制作時代的符號和侵入巖的符號（M＋N）。在制作圖面內容較多的地質圖時，這一方法將會大大提高效率，而且對于數據的分類尤為便捷（圖略）

2．5整飾成圖在layout視圖下，調整圖面大小、位置，添加圖名、比例尺、指北針、經緯網、責任欄等整飾要素。圖例可以以圖片形式添加，或者以數據窗口的形式添加。

3基于地理信息科學制圖的優勢

從地理信息科學的視角出發，地理信息系統就成為地理信息科學應用的一個環節［2］，這就使制圖不僅具有所有數字制圖的優勢，如方便攜帶、易修改、易復制、易整飾，存在嚴格的拓撲關系，不受比例尺的限制，具有良好的現勢性及動態性［12］，更能體現以信息科學為基礎的優勢，使圖元單位與地質實體之間建立起有機聯系，使隱式存在于人腦中的語義顯式地表達出來，實現信息的查詢、新圖件的生成、空間數據分析等優勢。

3．1信息查詢傳統紙質圖和數字制圖只是對紙質地質圖的數字復制，不具有信息查詢的功能。比如，若想了解西準噶爾地區泥盆紀地層分布情況，在傳統圖件中，你只能通過讀圖例在圖上圈出泥盆紀的地層。不僅費時，而且導致圖面內容更加復雜，極易出錯。基于信息科學制圖是運用數據庫儲存數據，圖面與數據關聯，因此信息查詢很容易實現：打開屬性數據表，在查找中輸入“D＊”（其中＊代表D的任一組），在屬性數據表中屬于D的所有地層就會被選擇出來。相應地，在圖上所有泥盆系的地層也會特別標識，這樣西準噶爾地區泥盆系的地層分布就一目了然。如果需要查詢泥盆紀侵入巖分布，則將相關字段相加再進行查詢。

3．2圖件派生在傳統紙質圖和數字制圖中，圖面一旦固定，再做任何修改或派生圖件都是一件費時費力的事情，相當于重新制作。但基于信息科學思想成圖不是一幅圖件的終結，而是生成新的圖件的渠道［13］。比如要制作西準噶爾地區侵入巖分布圖。在西準噶爾地區地質圖的基礎上，通過查詢“巖性大類”挑選出該區侵入巖數據，導出選擇的侵入巖圖層，或者在原圖上刪掉其他不相關數據或讓其他數據不顯示，調整圖面大小、圖名、圖例、比例尺等整飾要素，一幅新的派生圖件就完成了。

3．3空間數據分析所有的空間分析都是基于數據而不是基于圖形。在這方面，基于信息科學成圖具有別的制圖方式不可比擬的優勢。在這種成圖方式中，每一個點、線、面都是具有實際地質意義的單元。在進行點的密度（如礦床的密度分析［14］）、線的緩沖（斷層對特定礦種的影響范圍［15］）、面的選擇（礦床模型對成礦有利地層的選擇）時，依托ArcGIS平臺都能夠迅速實現。這些依托數據的空間分析目前正在探索應用之中。

4結束語

本文基于地理信息科學，以認知科學和信息科學為基礎，以ArcGIS為平臺，闡述了制圖的新思想及實現。運用數據庫來存儲、修改地理地質數據，利用Fishnet規范化表達圖例，并以公共字段與圖件主體關聯，使用多對一的方式進行匹配，在實際輸出中，達到了圖件的規范化表達；在圖件管理中，能夠快速實現信息查詢、數據修改；在應用中，可以依據需要派生多幅圖件，最重要的是能實現空間數據分析。大量實踐證明了該思路的可行性。目前，這種成圖方式的推廣將會成為制圖的一種趨勢。

地理信息科學論文:地理信息科學人才培養研究

摘要：

本文分析了國內外GIS教育的基本現狀，認為高校可以根據自身特色量身設計面向研發型人才培養的專業知識體系，通過建立本科生導師制度和有利于檢驗研發能力的考核方式等，實現為社會培養和儲備GIS研發人才的目標，提升畢業生就業競爭力。

關鍵詞：

地理信息科學；本科教育；研發型人才；培養

一、GIS本科教育中開展研發型人才培養的意義

目前,以GIS應用型人才為主的培養方式正面臨挑戰，而以研發型人才為主的培養方式將在以后一個階段成為高校人才培養的趨勢，原因是產業發展的需求和解決畢業生就業帶來的壓力。本科階段是學生確定發展方向和目標的重要時期，在這一階段掌握的知識和技能將決定他們未來的求職定位和發展目標。從產業發展趨勢的角度來看，高校GIS教育應為未來產業發展提供更多的技術研發型人才儲備；從學生個人發展的角度看，不少從事GIS研究的研究生在本科階段缺乏基本的軟件研發訓練，讀研階段難以配合導師做好科研課題，或者無法自己設計實驗驗證。雖然要使大多數本科畢業生具有很強的軟硬件研發能力并不容易實現，但高校積極地在這方面加強引導和培養，將是為我國地理信息產業發展培養核心技術研發人才、提高我國GIS產業競爭力的重要途徑。

二、國內GIS本科教育基本現狀

國內GIS本科教育的重點，隨著計算機技術和產業發展而轉移。在地理信息系統專業開設之初，國內GIS應用的重點在于基礎地理信息數據的采集方面，如國家基本比例尺空間數據庫的建設［1］，此時國內GIS專業的人才培養主要以應用型為主，能力水平主要達到Marble的第三層次。2003年劉耀林［2］、秦其明［3］等所提出的課程設置優化建議，主要以掌握專業基礎理論、培養較強的軟件操作和應用能力為主，并開始強調GIS二次開發能力的培養。隨著國內測繪類軟件企業的發展壯大，對研發型、創新型人才需求越來越多，大量軟件公司需要大批研發人才，從事空間數據圖形輸入、海量數據管理查詢、空間數據網絡傳輸與共享、空間分析、二三維可視化、高精度數字制圖等GIS核心功能的研發工作以及專題地理信息系統的設計開發工作，高校也進一步重視GIS畢業生的二次開發能力、系統分析設計能力培養［4~7］。通過分析各高校培養方案可發現，重點高校往往開設課程較多、涉及面更廣，如武漢大學、浙江大學、中國地質大學等，而地方高校更注重專業技術類課程以及學生實踐能力的培養，其原因可能是重點高校在師資、生源上的優勢。總之，大多數高校還是非常人性化地考慮了學生個人素質和興趣的差異，國內高校并未要求所有GIS本科生都具有較強的研發能力［4~5，7］，有志于從事技術研發工作的學生還是少數。

三、GIS本科教育中研發型人才培養的實施途徑建議

1.設計面向研發型人才培養的GIS專業知識體系

專業知識體系的優化設計是課程體系設計的前提和基礎。國外UCGIS的地理信息科學與技術知識體系是一個完備的參考體系，但是每個學校應根據自身特色、師資水平設計相應的專業知識體系。設計面向培養研發能力的GIS專業知識體系，其核心實質是在完備的參考體系中，圍繞基礎理論、程序設計、模仿創造能力為主線，選擇適合本校辦學特色的授課內容和技能訓練體系，并以此作為評價準則。對于重點大學來說，由于師資水平相對較高、生源素質相對較好，可適當擴展這一體系前兩種能力培養的深度和廣度，如武漢大學不僅要求掌握地理信息系統與地圖學的基本理論、基本知識，而且強調對相鄰專業如地理學、資源環境與城鄉規劃管理、測繪工程等一般原理和知識的了解；對于地方高校來說，則不宜在相鄰專業上開設課程，地理信息科學基礎理論、計算機方面課程也不宜開設太多，而應重點建設本專業核心課程，有選擇地講授一些核心算法設計和實現，在這一個過程中加強培養學生的模仿能力和創造能力。以桂林理工大學為例，由于在辦學初期缺乏經驗，開設了較多基礎課程，涉及到測繪、城規、地理學、土地管理等方面，而在計算機、數據庫、GIS軟件應用和開發方面的課程投入不足，導致某一階段畢業生就業競爭力欠缺等問題。通過調整，一些相鄰專業課程僅作為選修課或被刪除，將整個知識體系定位為以桌面版和WebGIS應用程序開發能力培養為主線的專業知識體系和課程體系［5］，主要涵蓋如下知識模塊：①編程語言模塊，主要講授C++、C#等兩種編程語言，C++便于學生在以后進行較為復雜的算法設計時使用，C#語言則用來向學生講解GIS二次開發技術；②基礎理論模塊，包括空間數據庫、空間分析、地理信息系統算法基礎以及測繪學科相關課程；③地理信息系統軟件開發相關課程。特別是在第②模塊，重點設計若干算法實驗，讓學生在掌握基礎理論、編程語言的基礎上，教師先示范一些簡單算法的代碼編寫過程，然后逐漸加深難度，學生通過教師引導完成相應算法代碼編寫，加強對GIS軟件研發的自信心。第③模塊，學生掌握了軟件工程設計、組件式GIS開發技術，并在教師指導下分成4~5人小組，每個小組在實踐環節都必須完成相應的設計和代碼編寫任務。學生不僅軟件操作能力逐漸增強，程序開發能力也相應提高，逐步扭轉就業競爭力不足的局面。

2.建立有利于提高研發能力的本科生導師制度

知識體系和課程體系的建設僅僅是教學目標實施的第一步。在已有的教學實踐中，本科生對程序設計研發的興趣并不高［4，7］，一方面是部分剛入學的學生對就業的壓力感知不足，認為即使沒有學好難度相對較高的GIS設計和開發相關課程也能找到合適的工作；另一方面是教師對學生的引導和交流不夠，設計和開發類課程上完了，課后就沒有再去關心學生怎么應用，大部分學生對自己實踐課的要求不高，應付了事。目前桂林理工大學地理信息科學專業開始嘗試采用本科生導師機制，促使學生得到導師在學業和未來規劃上的指導，具體作法有：①導師可以根據自己學術研究方向，在二年級時開始選擇一些學生進入自己的興趣小組，為以后參加國內各類競賽做準備，也可以在課題研究和生產項目上對教師起到幫助作用，并直接在該導師指導下做畢業設計工作；②結合桂林理工大學推行的應用研究型課程教學項目，解決學生選修課學分問題以及教師教學工作量補償問題；③對于導師和學生，無論是參與校內比賽還是國內比賽獲獎，都給予相應獎勵，形成激勵機制。本科生導師制度的作用主要體現在以下兩方面：①通過導師在課外的指導，激發本科生的危機意識，增強學生主動學習的愿望，比僅僅以人性化的方式對學生進行分層次培養有更好的效果；②導師在日常交流中，可以從基礎地理信息系統軟件的基本功能、模塊和接口以及軟件設計語言和組件式軟件開發方式，對學生進行全方位輔導，避免以往一個教師教授一門課程，知識內容斷層嚴重的局面，同時也加強了對學生的監督和鼓勵。

3.實施有利于檢驗研發能力水平的考核方式

由于研發能力通常體現為對基礎知識、專業軟件、編程語言等方面的綜合應用表現，過去主要采用筆試和平時成績的方式進行考核。但平時成績考核往往僅為對學生是否到課的檢查，并沒有真正成為學生設計研發能力的體現。涉及到實踐能力、軟件開發能力的課程，可以分成筆試、上機考試和PPT介紹設計內容等過程進行，每門包含上機課、實踐環節的課程均可劃出一定課時用于上機考試或PPT演講。上機考試和PPT演講可占總分值的30~40%，有效地避免部分學生渾水摸魚的情況。隨著地理信息產業發展對高校GIS教育提出的更高要求，以及更多高校參與到GIS教育中來，辦學單位和畢業生都將面臨更激烈的競爭。GIS研發能力將是未來一段時間內社會對GIS畢業生的指標要求，雖然在當前情況下要完全按照研發型人才標準對GIS專業學生進行“一刀切”式衡量并不現實，但高校只有在辦學中堅持高標準培養要求，突出自身特色優勢，推進人才培養模式改革，提高畢業生的核心競爭力，才能不至于在未來的競爭中被淘汰。

作者:藍貴文 楊霞 殷敏 靖娟利 單位:桂林理工大學測繪地理信息學院 廣西空間信息與測繪重點實驗室

地理信息科學論文:地理信息科學專業學風建設論文

1學風建設現狀分析

1.1地理信息科學專業學風建設的劣勢

1)缺少有影響力的學術帶頭人。地理信息科學專業的青年教師占多數，基本上都是從學校畢業就直接來校任教，缺少教學、科研的經驗與積累，在教學與科研的雙重壓力下負擔較重。因為地理信息科學專業沒有知名度較高的學術帶頭人，在教學上未能形成鮮明的專業特色，與專業的辦學歷史不符，在科研上也沒有確定某一明確的方向，各位教師各自為政，單打獨斗，不能形成具有戰斗力的教學科研團隊，無法實現1+1>2的整體涌現性。

2)生源質量不高，師生雙向不滿。地理信息科學專業與城鄉規劃、土木工程等專業相比，錄取分數線較低，由于社會大眾對該專業不熟悉，往往招收的大部分學生都是在其他專業錄滿后調劑過來的低分生，生源的質量較差。因此，學生從入學開始就對專業不認同，缺少學習動力，這樣在某種程度上也影響了教師的上課熱情。學生抱怨教師工作不敬業，教學不投入、能力差，教學手段單一，講課不生動。教師抱怨學生學習不認真，沒有明確的學習目標，學習態度不端正。

3)課程設置不科學。地理信息科學是依托測繪工程而創辦的專業，地理信息科學和測繪的專業課程各占50%，雖然拓展了學生的就業面，由于課程之間銜接不緊密，學生所學的地理信息科學專業課程不完整，尤其是開發類課程較少，使得地理信息科學專業的學生與測繪工程專業的學生相比，在測繪能力方面處于劣勢，與中南大學、湖南科技大學等高校的地信專業學生相比，開發能力較弱，學生容易產生厭學情緒。畢業后絕大部分學生只能勝任數據處理工作，只有少數學生能夠從事GIS開發方面的工作，限制了學生的全面發展。

1.2地理信息科學專業學風建設的機會

1)社會對高素質地理信息科學專業技術人才需求迫切。隨著地理信息產業的高速發展，我國地理信息產業的總產值以30%以上的速度增長，到2012年就已突破2000億元。產業的發展，促進了社會對地理信息科學專業人才的需求，特別是即懂技術又懂應用的中、高端人才。

2)院校領導重視。近兩年，地理信息科學專業得到了學校、學院各級領導的重視，學校成立了湖南省城市規劃信息技術高校重點實驗室，地理信息科學專業的教師都是實驗室成員，將地理信息科學專業的發展與城市規劃相結合，為地理信息科學專業學風建設提供了平臺。

1.3地理信息科學專業學風建設的威脅

1)社會環境影響。市場經濟的發展為學生學習提供了優越的物質條件，但是也帶來了一些負面影響，“讀書無用”、“一切向錢看”等思想在大學生中普遍存在，使得一部分學生在學校虛度時光，沉溺于網絡游戲中的虛幻世界，沒有學習目標。

2)校園氛圍影響。湖南城市學院是一所處于轉型期的地方二本院校，學校在教學與管理方面并不能完全適應社會需求和學生的發展。校園的學習氛圍不強，“功利主義”、“拜金主義”、“享樂主義”在校園中廣泛存在，這些不良風氣影響了部分學生的學習情緒，改變了一些學生的價值觀，阻礙了優良學風的形成。

2學風建設改革措施

學生是學風建設的主體，教師在學風建設中起主導作用，而專業是學生學習的基本單位，專業學風對學校、學院和班級學風，以及學生個人都有非常大的影響。因此，可從如下幾個方面進行地理信息科學專業學風建設改革。

2.1以思想教育為切入點，確定學生的主體地位學風建設的關鍵是解決學生學習的思想問題，通過主題班會、一對一交談等思想教育形式幫助學生樹立正確的人生觀和價值觀。

2.2做好入學教育，培養學生的專業認同感新生對專業不了解，大部分學生并沒有將地理信息科學專業作為第一志愿填報，因此，在入學教育時將專業介紹和學風建設的教育作為重點，使學生從了解專業到熱愛專業，以積極的心態面對學習。班主任、輔導員和專業教師應根據不同的學生，采用具體的方式，盡快確定學習目標，以激發學生對專業的學習興趣。

2.3以科學的管理制度，促進專業學風建設制定具有可操作性的獎懲制度、考試管理制度、計劃管理制度、教學過程管理制度、質量管理制度等，保證地理信息科學專業的教學工作有步驟、有計劃地進行。通過這些制度規范師生的行為，做到有章可循，更利于形成公平競爭的環境和良好學風。

2.4深化教學改革，培養學生的創新意識地理信息科學是一門交叉學科，知識更新快，應按其知識體系設置專業課程，厘清各門課程的關系，保證本專業的學生能夠掌握數據采集、數據處理、系統開發與應用等不同環節的知識。把握社會對技術更新的需求，及時調整教學內容，將市場急需的、先進的科學技術傳授給學生。通過大學生導師制，以大學生創新性項目和開放性實驗為載體，培養學生的創新意識和學習主動性。

2.5加強師資隊伍建設，以教風促學風通過引進有影響力的學者作為地理信息科學專業的學術帶頭人，在科研和教學方面確定方向，指導年輕教師快速成長，在較短的時間內形成戰斗力和協同競爭的良好氛圍。教師教學水平的不斷提高和嚴謹的治學態度，在教學中將直接影響到學生的學習態度。

2.6開展積極向上的文化活動，營造良好的學習氛圍圍繞學科專業，開展豐富多彩的文化活動，如GIS文化節、GIS技能大賽、學術講座等，讓學生盡快融入到大學生活中來，同時也拓展了學生的視野，激發了學習的熱情。

3結論

學風建設是一項復雜的系統工程，需要用科學的方法進行分析，綜合考慮學風建設的優勢、劣勢、機會和威脅，以整體的思維，從學生、教師、管理和文化等多個方面，相互協調、共同努力，才能營造具有專業特色的良好學風。

作者：吳德華楊冰龍岳紅張習科湯淼單位：湖南城市學院市政與測繪工程學院

地理信息科學論文:地理信息科學專業數據結構課程教學內容改革實踐

【摘 要】在當前地理信息科學專業教學中，數據結構的教學內容和計算機專業的教學內容相似，如果不能很好地結合地理信息科學專業的特色進行課程內容設計，就無法達到理想的教學效果。結合地理信息科學專業的特點進行數據結構教學內容的設計，能夠促進學生對數據結構和地理信息系統的學習。

【關鍵詞】數據結構 地理信息科學專業 教學內容改革

一、前言

數據結構是計算機專業的一門綜合性專業基礎課，算法和數據結構是計算機科學的兩大支柱。地理信息系統（GIS）是在計算機硬、軟件系統支持下，對地理空間數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。作為計算機專業核心課程的數據結構是GIS專業的核心課程。然而，計算機專業和GIS專業學生專業背景不同，學習重點也不同。因此，在GIS專業數據結構教學過程中，根據本專業的需求，并結合專業特點，設計合理的教學內容是十分必要的。

二、GIS專業數據結構課程教學存在問題

通過數據結構的學習，要求學生掌握：數據的各種邏輯結構和物理結構，包括線性表、棧、隊列、串、樹、圖等；基于各種數據結構的各種運算，如插入、刪除、檢索等；基于各種數據結構的算法，例如基于圖的最短路徑分析、查找算法等；分析算法的效率，主要指算法的時間和空間復雜度[1]。

GIS專業是一門集地理學、計算機、遙感技術和地圖學于一體的新型專業。GIS專業的學生不僅要有深厚的計算機功底，而且還應該具有較強的空間思維能力，能夠處理和分析二維/三維的地理空間數據。然而教師在當前的數據結構教學過程中，普遍重視非空間數據的處理，較少涉及空間數據的組織和管理。同時，學生對于數據結構與GIS專業的關系非常疑惑，特別是常規的教學內容與方法，不能與專業相結合，學習起來就比較困難。

通過近幾年的教學研究，筆者在數據結構教學過程引入空間數據存儲、空間數據管理、空間關系、空間分析等與GIS專業關系密切的教學內容，使得學生對數據結構有了更好的理解，對GIS的學習也有了很好的促進作用。

三、GIS專業的數據結構教學內容改革實踐

（一）數據結構用于空間數據存儲和運算

數據結構研究內容包括線性表、棧、隊列、串、樹、圖等結構。它們不僅能夠對非空間數據進行表達，也能夠對空間數據進行表達。在數據結構教學過程中，對數據結構存儲的內容進行擴展，數據結構中存儲的不再是整型、浮點型、字符型等簡單類型，還可以是各種各樣的空間數據。

在數據結構課程教學中，要求學生能夠獨立設計點、線和面等不同維度的矢量和柵格空間數據、影像空間數據的結構體（或類），并實現線性表、棧、隊列、串、樹、圖等結構的定義和運算，使數據結構能夠處理各種類型的空間數據。

（二）樹結構用于空間數據管理

在數據結構課程教學中，要求學生能夠利用樹結構，設計典型的空間數據索引。空間數據的一個非常重要的特性是其海量特征。海量的空間數據管理，需要設計相應的空間索引。作為一種輔助性的空間數據結構，空間索引介于空間操作算法和空間對象之間，它通過篩選作用，排除大量與特定空間操作無關的空間對象，從而提高空間操作的速度和效率。比較有代表性的空間索引有格網索引、四叉樹索引、R樹和R+樹索引、CELL樹索引。

空間索引的設計需要樹結構的支持。例如，四叉樹空間索引的構建可以用樹結構進行描述。通過建立樹結構表示，表達地理空間對象，能夠實現對空間數據的快速檢索。

（三）圖結構用于空間關系表示

GIS不僅關心空間目標自身的幾何特征及屬性，還必須能夠處理其與所處環境間的關系。因此，在數據結構課程教學中，要求學生掌握空間關系的基本理論并設計相應的圖結構，使圖數據結構能夠對各種空間關系進行計算機表達。

空間關系是GIS的核心研究內容之一，主要包含拓撲、方位和度量空間關系。拓撲關系描述了空間對象在拓撲變換下的拓撲不變量；方位關系描述了空間對象之間的相對位置信息；度量空間關系是用某種度量空間中的度量來描述對象間的關系。因此，數據結構支持空間關系的計算機表達，也是數據結構教學過程中的重點。

空間關系可以通過圖數據結構來表達。圖G是由集合V（G）和E（G）組成，記為G=（V，E），其中V（G）是頂點的非空有限集合，E（G）是邊的有限集合，邊是點的無序對或有序對。在空間關系的表達過程中，采用頂點表示地理空間對象，邊表示地理空間對象之間的空間關系。V（G）表示地理空間對象集合，E（G）表示地理空間對象關系的集合。然而，地理空間對象之間存在多種空間關系，例如，地理空間對象A和B之間的拓撲關系為相離、方位關系為東、度量關系為10米。這就需要定義多種子圖，分別表達不同的空間關系，然后將各種子圖進行合并，形成一更高級別的圖集合。可以定義圖的集合：，其中，表示圖的集合，分別表示各種子圖。

（四）數據結構應用于空間分析

GIS包含很多空間分析方法，如疊置分析、網絡分析、地形分析等。其中，網絡分析通過研究網絡的狀態以及模擬和分析資源在網絡上的流動和分配情況，對網絡結構及其資源的優化問題進行研究。在數據結構課程教學中，要求學生掌握空間分析的基本理論并設計相應的圖結構和改進的Dijkstra算法進行路徑選擇、資源分配和網流量分析。

網絡分析可以通過圖數據結構實現。例如，基于圖數據結構和改進的Dijkstra算法能夠進行網絡分析。進行網絡分析，能夠選取一條最優的路徑，也可以選擇合理的資源配置中心，同樣可以選擇最佳的布局中心。

四、結論和展望

空間數據存儲、空間數據管理、空間關系、空間分析是GIS專業的核心研究內容。教師結合GIS專業特色，對數據結構課程內容進行適當調整，強調數據結構在GIS方面的應用，使教學內容更具有針對性，既有利于增強GIS專業學生學習數據結構的興趣，又有利于GIS專業人才培養。

地理信息科學論文:地理信息科學專業“地圖學”課程教學優化與實踐

摘 要：該文針對當前高校地理信息科學專業“地圖學”課程教學中存在的問題，從課程特點、社會需求、學生素質提升等方面出發，對課程教學方法進行了優化探索，并結合實際教學經驗對該課程的教學方法進行了總結與探討。

關鍵詞：地理信息科學；地圖學；教學優化；實踐

我國高校的地理信息科學教育發展迅速，自20世紀80年代中期以來，一些高校陸續開設了以地理學、測繪學或計算機科學為背景的地理信息科學專業[1]。作為地理信息科學專業學生的一門必修課程，地圖學的教學目標是使學生掌握地圖學的基本理論、技能和方法，培養閱讀、使用和編制地圖的能力，提高自身的專業融合能力和創新能力[2]。該門課程教學質量的好壞將直接影響學生畢業后從事地圖制圖的能力和水平，從而在很大程度上決定了畢業生的就業率以及用人單位對學校地理信息科學專業畢業生的綜合能力的評價，從而間接地影響了學校該專業未來的畢業生就業率。隨著計算機技術與信息科學的發展，現代地圖學的理論、技術和應用較之傳統地圖學有了很大的不同與發展[3-4]。當前很多高校地理信息科學專業地圖學課程的教學大綱更新速度慢，導致教學內容不能實時更新，在一定程度上影響了該門課程的教學效果。更為重要的是，由于課堂所學內容與當前行業研究熱點不一致，很多學生對課堂教學內容缺乏興趣，導致課堂出勤率不高。因此，如何根據專業的培養方案，結合用人單位的實際需求，探索適用于高校地理信息科學專業的地圖學課程教學方法已經成為我國高校地理信息科學專業迫切需要解決的問題之一。

1 地圖學課程的特點

地圖學是建立在正確的地理認知的基礎上的圖形表達、制作與應用分析的技術科學，是地理信息科學專業課的基礎[5]。與其他課程相比，地圖學課程具有如下特點：

1.1 多學科交叉 地圖學與眾多學科之間存在交集，如數學、測繪學、地理學、計算機科學、色彩學、心理學等。因此，在探索地圖學課程的教學方法改革時應充分考慮地圖學與這些學科之間的聯系與區別。

1.2 實踐性強 地圖學課程要求學生在掌握基礎理論的基礎上，熟練掌握基本的讀圖、制圖和用圖能力。因此，地圖學課程教學應加強學生的動手實踐能力，讓他們能夠熟練地使用地圖制圖常用工具，如ArcGIS、SuperMap、ArcInfo等。

1.3 技術更新快 不同于其他學科，地圖學相關的技術更新速度快，從而對地圖學的發展產生影響。如計算機技術的發展，催生了電子地圖、數字地圖以及三維地圖等。因此，在地圖學課程教學中，必須緊跟科技發展的步伐，不斷地引入前沿技術到教學案例中。

2 課程教學方法優化探索

2.1 引入實際案例教學 地圖學課程涉及較多的理論教學內容，若單純地講解理論知識，學生容易混淆概念，即使在課堂上勉強吸收也難以在其腦海中留下深刻印象，且容易使學生對該門課程產生厭倦的情緒。為避免出現這種情況，在實際的教學課程中，教師可通過引入案例教學的方式，將書本內容以實際項目的形式展現給學生。這不僅可以變枯燥內容為生動，使學生更容易理解與接受，也可以提高學生對本門課程的學習興趣，從而最終收獲良好的教學效果。教師在選取教學案例時，應選擇自己熟悉的類型，最好是結合自己的項目經驗選取教學內容。這種案例選取方法的優點在于教師在課堂講解的過程中可以收放自如，避免出現教學生疏現象；另外，選取教師熟悉的教學案例還能使所選取的教學案例貫穿課程教學的各個章節，保證教學內容的連續性與一致性。筆者在實際教學過程中，以親身參與的某地電子地圖編制項目為例，在地圖投影、地圖數學基礎、地圖符號化、地圖概括、地圖等章節均已該項目為例進行講解，降低了學生理解的難度，激發了學生學習的興趣。在課程結束后，學生不僅掌握了教學大綱要求掌握的知識，還熟悉了類型項目的實施過程，對其之后的就業具有很大幫助。在案例選擇時，還應考慮所選內容的時效性，即所選擇的教學案例應該是當前行業生產中廣泛涉及的內容，保證學生掌握該案例對其就業是有幫助的，避免選取時效性差的教學案例，讓學生難以學以致用，從而達不到應有的教學效果。

2.2 實踐內容與時俱進 地圖學實踐教學是鞏固和掌握課堂理論教學，提高學生用圖、制圖技能的有效途徑和重要環節，在地圖學教學中占有重要位置[6]。當前大學畢業生中存在一個普遍現象是其感覺學校課堂上學到的知識和工作單位中碰到的實際應用問題差別很大，所學知識難以派上用場。出現這種現象的原因是多方面的，其中最主要是課堂教學內容沒有做到與時俱進導致的。筆者通過與部分地圖制圖行業從業人員交流得知，該現象在地圖制圖人員中也普遍存在，大部分地圖制圖人員都是在畢業后通過各種方式參加了相關的培訓后，才可以勝任目前的工作。因此，地圖學課程實踐教學內容必須與時俱進。例如，目前高校的地圖學課程教學普遍基于傳統的二維平面地圖展開，給學生講授地圖制圖的基本理論與方法，而當前行業的研究重點是三維地圖、虛擬現實地圖以及基于位置的服務等，與課堂教學內容存在很大差異。筆者在地圖學實踐教學過程中，除了少量課時給學生講授傳統的地圖制圖方法外，更多的課時被用于講解新形勢下的地圖制圖方法，不僅使學生掌握ArcGIS、SuperMap這類傳統的地圖制圖工具的使用，還要求他們能夠熟練使用3d Max、SketchUp等三維地圖制作軟件。從學生課后的教學反饋意見以及畢業生的就業反饋材料得知，該教學方法得到了學生與用人單位的一致好評。

2.3 組織學生參加相關競賽 目前，隨著GIS行業的蓬勃發展，各類面向在校學生的專業技能競賽也如雨后春筍般涌現，其中不乏地圖制圖競賽。這類型的專業技能競賽側重考察學生的綜合運用所學知識的能力，可以有效地提高學生的專業技能。筆者所在的安徽省每年舉行一屆“GIS技能大賽”，其中必備一項現場操作組競賽，該組考察的就是學生操作地圖制圖軟件的熟練程度。從近幾年的指導學生參賽情況來看，這類比賽對提高學生的綜合能力具有很大作用。此外，在畢業生就業時，用人單位也傾向于錄用那些具有參賽經驗的人員。

3 結語

本文基于高校地圖學課程教學中存在的不足之處，結合案例教學、實踐教學、素質提升等教學改革方法，對地圖學課程的教學進行了優化探索。在課堂理論教學中，通過引入案例教學使學生更容易理解所講解的知識，激發學生的學習興趣；在實踐教學環節，與時俱進地給學生講授行業最新出現的技術及工具，使所講知識與行業發展保持一致。此外，通過定期組織學生參加專業技能競賽提高他們的綜合能力，為其以后的就業、擇業打下堅實基礎。最后，通過實際的教學實踐，驗證了優化的教學方法的實用性與有效性。