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關鍵詞:城市規(guī)劃;管理信息系統(tǒng)
Abstract: this paper analyzes the present situation of urban planning and management information system, at present the main problems existing in the application process, and the future prospects for development.
Key words: urban planning; Management information system
中圖分類號:TU984文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
1、引言
隨著社會經濟的飛速發(fā)展,城市建設的步伐進一步加快,傳統(tǒng)的城市規(guī)劃設計、管理和監(jiān)測手段已經不能滿足城市發(fā)展的需要。隨著計算機與網絡技術的發(fā)展,城市規(guī)劃的信息化程度正逐年提高,特別是以GIS技術為基礎的城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)[1]的推廣應用,提高了城市規(guī)劃管理水平,促進了城市管理的現代化。城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)(UPMIS)的核心技術是城市地理信息系統(tǒng)(UGIS)、數字城市(DC)、數據庫、網絡及電子商務技術等[2]。近幾年來,UGIS和DE技術發(fā)展迅猛,進一步推進了城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展。
2、城市地理信息相關系統(tǒng)概念
2.1城市地理信息系統(tǒng)(UGIS)基本概念
城市地理信息系統(tǒng)(Urban Geographic Information System,簡寫UGIS)是地理信息系統(tǒng)的一個分支,是一種融計算機圖形和數據庫于一體,存儲和處理以城市各種空間實體及其關系為主的高技術系統(tǒng)。它把城市的地理位置和相關屬性有機地結合起來,根據實際需要準確真實、圖文并茂地輸出給用戶,滿足城市建設、企業(yè)管理、生產生活等對空間信息的需求。同時,借助其獨有的空間分析功能和可視化表達,進行各種輔助決策。它是城市基礎設施之一,也是一種城市現代化管理、規(guī)劃和科學決策的工具之一。
2.2城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)(UPMIS)基本概念
城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)(Urban Planning Management Information System, 簡寫UPMIS)是一個空間型信息系統(tǒng),系統(tǒng)中所存儲的有關城市測繪、規(guī)劃、建設、市政綜合管線等信息,都有著準確的空間定位和定性定量表示,該系統(tǒng)以空間的數據庫為基礎,在計算機軟硬件支持下,有效地實現信息的復合與分解、查詢、檢索和更新以及網上等,該信息系統(tǒng)工程的建設和運行將提高城市規(guī)劃管理、分析、決策的準確性。在合理利用土地、協(xié)調空間布局以及各項建設的綜合布置方面做到超前和隨機的調控。
2.3數字城市(DC)基本概念
“數字城市”(英文:digital city)以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎,以寬帶網絡為紐帶,運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙測、仿真-虛擬等技術,對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述,即利用信息技術手段把城市的過去、現狀和未來的全部內容在網絡上進行數字化虛擬實現。
3、城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)應用現狀
3.1以MIS為主體結合GIS的靜態(tài)的城市資源管理信息系統(tǒng)
城市資源管理信息系統(tǒng),以城市的基礎地理信息數據庫、地籍數據庫和地下管網數據庫等空間或非空間數據庫為基礎平臺,實現城市資源的計算機管理。在登錄、查詢、檢索和圖形輸出等方面,比傳統(tǒng)工作有了很大的提高。
3.2以UGIS為主體結合OA的動態(tài)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)
動態(tài)規(guī)劃管理信息系統(tǒng),面向城市規(guī)劃,推進辦公自動化,加強業(yè)務運行系統(tǒng)的建設,擴大服務范圍,提高城市動態(tài)模擬、實時監(jiān)測與調控管理的能力。
3.3以DC為長遠目標,面向城市可持續(xù)發(fā)展的全數字化信息系統(tǒng)
隨著城市化進程加快,城市密集區(qū)的形成,環(huán)境、交通等日趨緊張,對網絡化管理和動態(tài)調控的需求也日趨增加。遙感系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、數據自動采集系統(tǒng)和Internet網絡技術的結合應用,使城市動態(tài)監(jiān)測管理、公眾信息、自動輔助決策、宏觀調控能力與城市持續(xù)發(fā)展等方面都產生了飛躍式的發(fā)展,城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)也朝著全數字化發(fā)展。
4、城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)存在的問題
4.1信息標準化問題
信息的標準化是城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)推廣的基礎,雖然硬軟件技術的發(fā)展使計算機可處理的信息越來越多,但信息的標準化程度直接影響著系統(tǒng)的自動化程度和應用深度。城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)的信息標準化不僅涉及到業(yè)務詞匯、專業(yè)術語、空間定位、信息分類,還包括數據結構、分層組織、數據交換、制圖輸出及各類成果編制標準等一系列內容[3]。目前,不少城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)的建設中并沒有形成統(tǒng)一的標準,各城市也沒有制定適合本系統(tǒng)的標準化與規(guī)范化準則,基本按照已有的行業(yè)習慣和方便程度運作各自的城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)的各類信息,這無疑為更大范圍的信息共享與系統(tǒng)推廣設置了障礙。
4.2信息安全與保障體系問題
計算機網絡在實現信息共享推進城市信息化建設中起著越來越大的作用。然而,諸如信息安全、信息污染等一系列問題也隨之泛濫。城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)作為一個業(yè)務辦理與服務性的系統(tǒng),數據既需要保密,又需要向不同用戶各類信息,這必定涉及到信息公開后的安全問題,亟需一套完整完善的信息政策、法律法規(guī),為其發(fā)展創(chuàng)造良好的社會環(huán)境。目前,各城市及至全國均缺乏完善的信息安全法制,信息化管理機制與信息安全法制的不健全為系統(tǒng)信息安全埋下了隱患[4]。
4.3資源共享問題
城市規(guī)劃管理業(yè)務涉及大量的城市基礎資料,這些資料往往分散在各個機構和部門,如測繪部門的地形圖、土地部門的土地權屬資料、房管部門的房產資料等。反過來,城市規(guī)劃部門的信息也應該為城市其他部門提供參考或服務。然而,目前城市各部門均按照自己的行業(yè)規(guī)則組織自己的數據,城市基礎數據沒有統(tǒng)一的標準與數據接口,將其他部門提供的數據轉化為自己系統(tǒng)能識別的數據往往增加了一些額外的工作量;此外,除了政府的強制要求,各部門之間基本沒有共享業(yè)務資料的習慣。從各城市的狀況來看,規(guī)劃部門內部的信息共享程度相對較高,而部門之間經常各自為政,只將部門數據存在內部系統(tǒng)或個人電腦,資源共享程度較低,普遍存在“信息孤島”現象[5] 。這一方面與信息管理機制和數據保密有關,另一方面也是政府各部門資源共享意識淡薄所致。
5、城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)發(fā)展前景
數據是信息的具體表現形式,數據管理在社會信息流程中占有重要地位。近年,隨著在數據庫中存儲和處理復雜地理數據的需求越來越多,GIS(地理信息系統(tǒng),Geographic information system)中管理和分析的空間數據不斷增長,這些因素都導致了空間數據庫組織與管理成為了近20年來活躍的研究領域。
一、空間數據庫課程在高校中的現狀
近年來,國際上成立了許多專門制定空間數據標準的聯盟,商業(yè)數據庫公司推出了針對空間數據庫管理的系統(tǒng),一些大學陸續(xù)開設了空間數據庫方面的課程。并且近二十年以來空間數據庫的研究已經產生了大量的空間數據模型、空間操作、空間查詢方面的技術[1]。在空間數據庫教學過程中選擇什么,以及如何更好地在大學課堂教授空間數據庫的知識成為高等教育所關注的一個問題。目前,我國開設地理信息系統(tǒng)專業(yè)的有超過170所高校,加上一些科研機構,全國約有200多個教育單位,每年培養(yǎng)GIS畢業(yè)生近萬人[2]。各高校開設地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學科背景不同,數據庫相關課程教學內容和教授方法會形成差異,下面列舉幾門我國高校地理信息系統(tǒng)專業(yè)開設的與數據庫相關課程,如數據庫應用與技術、數據庫原理、數據庫原理與技術、空間數據庫原理、空間數據庫技術等,從課程名稱上可以得出自教學內容中有些高校偏重原理,有些高校偏重技術實踐。從數據流的角度來看,數據作為GIS的基礎,在采集、編輯、存儲、管理、查詢、分析、制圖輸出等各個GIS的應用環(huán)節(jié)中都要涉及到??臻g數據的組織與管理是地理學研究的一個重要領域,時空數據挖掘與知識發(fā)現、時空數據結構與數據模型、空間數據管理等方向,無一不是現今地理信息系統(tǒng)研究中的熱點問題,因此,可以說空間數據庫是GIS的核心,由上述可知,《空間數據庫》課程是一門較新的GIS專業(yè)課,同時也是GIS專業(yè)的核心課程,通過本課程的教學,目的是讓學生能夠清楚空間數據庫的基本概念、基本原理,掌握關系數據庫與空間數據庫系統(tǒng)的應用,并能完成合理的數據庫設計;同時掌握Geodatabase相關理論,能夠應用Geodatabase實現數據庫,對部分學生要求具備地理信息專業(yè)領域中數據庫的設計開發(fā)能力。因此針對于學生能力的培養(yǎng),如何在《空間數據庫》的教學中布置教學內容,如何合理地安排教學環(huán)節(jié),對我們的教學工作提出了要求。
二、空間數據庫課程相關問題
1.學科體系不同對教學內容的影響。在我國涉及地理信息系統(tǒng)的學科有工學、理學和管理學等,工科學校注重學生的工程系統(tǒng)的設計和實現能力,理科學校更注重培養(yǎng)學生的地理學思考和分析能力,但GIS領域人才培養(yǎng)的專業(yè)體系應不同于學科體系的劃分,而是要針對人才培養(yǎng)的目的來確定。本科專業(yè)劃分強調GIS領域各行各業(yè)人才的需求,即為就業(yè)教育,而不強調專業(yè)教育[3]。
2.畢業(yè)生就業(yè)中存在的問題。根據《2009年中國地理信息產業(yè)高校畢業(yè)生就業(yè)報告》及《2010年中國地理信息產業(yè)高校畢業(yè)生就業(yè)報告》的調查結果顯示,招聘單位認為畢業(yè)生自身能力上的不足及學校課程設置不合理這兩個原因,已經連續(xù)兩年成為地理信息系統(tǒng)方向就業(yè)困難的主要因素。用人單位關注求職者的特點中,“擁有較強的動手能力,保證短期內上崗”這一要求也在近兩年的調查中處于首要位置。在具體的行業(yè)應用中,空間數據庫的應用十分廣泛,現在我國城市道路交通管理、城鎮(zhèn)社會信息管理、國土資源管理等諸多方面都會使用空間數據庫技術。但是地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科畢業(yè)生在這些行業(yè)中能做什么,用人單位面向本科畢業(yè)生提供的崗位是什么性質,這些問題,對實際的教學工作提出了要求。
3.根據本專業(yè)教學計劃制定課程內容。在本專業(yè)的專業(yè)課程當中,空間數據庫課程的先導課程地理系統(tǒng)原理,在該門課程中空間數據模型、空間數據結構和空間索引技術等內容會作為重點講述內容,那么,在空間數據庫課程中如何更好地承接之前學習過的知識,如何布置教學計劃。同時,空間數據庫能夠對學生學習后續(xù)課程有什么作用,也是空間數據庫課程要注意的問題。
三、空間數據庫教學內容探討
1.合理組織空間數據庫內容。在針對于本科生的教學中,要重視基本概念的講解,為學生將來的自我學習打下一個較好的基礎,因此空間數據庫課程中應該涵蓋空間數據模型、空間數據結構、空間數據管理、空間查詢語言(SQL基礎及空間查詢)、空間數據行業(yè)規(guī)范等內容。同時,在原理部分要對應一定的上機實習,例如在實際教學中遇到過學生對Arcgis中的數據模型不理解,創(chuàng)建數據集的時候不知道屬性到底是什么,那么在講授地理數據模型時既要講清楚相關概念,可以以ArcGIS應用平臺中的Geodatabase模型為例,由教師首先在文件地理數據庫中創(chuàng)建一整套的北京市的數據,包含行政區(qū)劃、主干道、軌道交通、餐飲、住宿、文化設施等內容,通過實際的例子告訴學生地理數據模型到底是什么,怎么建立模型,怎么通過數據庫、數據集、要素類來逐層地組織數據,數據表中的每一行代表一個現實中的對象,每一列是對象特征的抽象,怎么表現數據,建立好的模型適用于什么應用,這樣使得學生可以更好地理解原來較為抽象的概念。在原理內容的講解中還要盡量避免和地理信息系統(tǒng)原理、地理信息系統(tǒng)應用技術等前導或后繼課程的內容重復。
2.圍繞空間數據庫建模開展教學。在教學過程中,要讓學生從初始就注重空間數據庫建模流程??臻g數據庫的設計和創(chuàng)建與關系數據庫建庫流程相仿,也需要經過概念設計、邏輯設計和物理設計這樣三個步驟。這樣,就需要在教學過程中要重點講解數據庫的概念設計和邏輯設計環(huán)節(jié),使學生掌握通過對具體問題進行需求分析進行概念模型設計,并掌握概念模型向邏輯模型的轉換方法。在這一環(huán)節(jié)中可以引入一個貫穿于整門課中的案例,要求學生按照擴展ER模型來抽象實體,描繪實體屬性,并構建實體之間的聯系;通過規(guī)則將擴展ER模型中的實體和屬性合理地轉換到地理數據庫中的要素類和數據集中,并按實體之間的聯系建立相關規(guī)則;最后向建立好的數據集導入空間數據和屬性數據。同時,這類內容可以讓學生通過以分小組討論的方式來分析問題和解決問題,以此來帶動學生的學習興趣。
3.SQL語言及其擴展。SQL語言對于所有數據庫的學習來說都是最為核心的部分,因此在空間數據庫教學中,也應該要求學生掌握SQL相關內容。在ArcGIS等地理信息系統(tǒng)軟件中,對于屬性數據和空間數據的查詢都是封裝好的,查詢工作主要通過點選按鈕以及列表選擇為主,這樣使得學生對于創(chuàng)建及查詢數據只能看到表面現象,沒有辦法去了解軟件的底層到底做了哪些工作,為了使學生能更好地理解數據的組織及應用,我們在課程中就要讓學生使用SQL來對數據進行操作。在這一教學內容中可以分為以下兩個階段,第一,掌握標準SQL語言,包括數據表的創(chuàng)建,數據的查詢,在這一階段主要用標準SQL語言對非空間數據進行操作。第二,利用Oracle Spatial學習擴展SQL語言,包括創(chuàng)建具有SDO_GEOMETRY數據類型的表、創(chuàng)建控件索引、創(chuàng)建空間索引、插入空間數據、利用空間計算函數實現空間查詢等。
4.教學平臺的選擇。教學中緊貼現有技術的發(fā)展,讓學生掌握最新的相關知識數據庫的管理,例如數據庫中事務的管理及版本控制等。在授課中選取Geodatabase、Oracle及數據存儲中間件ArcSDE這樣三個空間數據組織管理比較成熟的產品來進行練習,實踐內容主要圍繞以下幾部分:Oracle中屬性查詢和空間查詢相關方法、通過空間算子進行查詢、如何在Oracle中進行事務管理;ArcSDE的安裝及其與Oracle的連接配置,ArcSDE的版本管理機制;在Geodatabase文件地理數據庫中進行數據加載,規(guī)則創(chuàng)建以及數據組織。
四、集中實踐環(huán)節(jié)教學方法
關鍵詞: 地理信息系統(tǒng)GIS空間數據
中圖分類號:C922 文獻標識碼:A 文章編號:
引言:
從上世紀60年代初的GIS萌芽,到網格GIS概念提出的今天,短短的四十年內,GIS從研究室走向生了產一線,從空間數據管理發(fā)展為空間信息服務,從技術升華為科學。它作為“數字地球”的基礎,“3S”的核心,已幾乎滲透到國民經濟的各個部門,影響和改變著我們的生產、生活和工作方式。80年代末到90年代以來,我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發(fā)展走上了全面發(fā)展階段。進入90年代以來,沿海、沿江經濟開發(fā)區(qū)的發(fā)展,土地的有償使用和外資的引進,急需GIS為之服務,有力地促進了城市地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。用于城市規(guī)劃、土地管理、交通、電力及各種基礎設施管理的城市信息系統(tǒng)在我國許多城市相繼建立。
地理信息系統(tǒng)的基本概念
地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系,包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等,用于分析和處理在一定地理區(qū)域內分布的各種現象和過程,解決復雜的規(guī)劃、決策和管理問題。
二、我國地理信息系統(tǒng)的發(fā)展狀況
我國地理信息系統(tǒng)(GIS)市場的發(fā)展大致可以分為3個階段,第一階段從上世紀70年代后期到80年代末期,是理論研究和技術探索的階段。老一代科學家為發(fā)展GIS理論,培養(yǎng)人才,普及和傳播GIS技術,作出了很大的貢獻,為中國GIS市場的起步奠定了基礎。第二階段,從上世紀90年代初期到本世紀初,這是GIS商業(yè)市場開始出現,GIS普及大為提高的階段。在全國范圍,不少部門、機構和企業(yè)建立了專題GIS,GIS應用市場初步形成,實現了GIS從理論研究到實際應用的轉變。最近幾年進入第三階段,是中國GIS市場快速發(fā)展的階段。在這一階段,用戶數量迅速增長,應用領域更為廣泛,應用水平不斷提高,部門級的、集成化的應用系統(tǒng)開始出現,市場已具有一定的規(guī)模。國內GIS軟件產業(yè)開始出現。與十幾年前相比,國內GIS應用的廣度和深度都發(fā)生了很大變化,國家對空間信息服務市場的重視也越來越高,這與人們對GIS的認同有很大關系。從“九五”開始,國家就將空間信息領域列為重要發(fā)展領域之一,“十五”和“十一五”期間更是重中之重。
三、GIS的基本特點
GIS 數據以數字數據的形式表現了現實世界客觀對象(公路, 土地利用, 海拔)。 現實世界客觀對象可被劃分為二個抽象概念: 離散對象(如房屋) 和連續(xù)的對象領域(如降雨量或海拔) 。這二種抽象體在GIS系統(tǒng)中存儲數據主要的二種方法為: 柵格(網格)和矢量。 柵格(網格)數據由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格(網格)圖像是類似的,除了使用合適的顏色之外,各個單元記錄的數值也可能是一個分類組,例如土地使用狀況,一個連續(xù)的值,或是降雨量,或是當數據不是可用時記錄的一個空值。柵格數據集的分辨率取決于地面單位的網格寬度。通常存儲單元代表地面的方形區(qū)域, 但也可以用來代表其它形狀。柵格數據既可以用來代表一塊區(qū)域,也可以用來表示一個實物,實物被存儲為... 矢量數據利用了幾何圖形例如點,線(一系列點坐標),或是面(形狀決定于線)來表現客觀對象。例如,在住房細分中以多邊形來代表物產邊界,以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續(xù)變化性的領域。利用等高線和不規(guī)則三角網(TIN)來表示海拔或其他連續(xù)變化的值。TIN的記錄對于這些連接成一個由三角形構成的不規(guī)則網格的點進行評估。三角形所在的面代表地形表面。 利用柵格或矢量數據模型來表達現實既有優(yōu)點也有缺點。柵格數據設置在面內所有的點上都記錄同一個值,而矢量格式只在需要的地方存儲數據,這就使得前者所需的存儲的空間大于后者。對于柵格數據可以很輕易地實現覆蓋的操作,而對于矢量數據來說要困難得多。矢量數據可以象在傳統(tǒng)地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來,而柵格數據在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現模糊狀。 除了以幾何向量坐標或是柵格單元位置來表達的空間數據外,另外的非空間數據也可以被存儲。在矢量數據中,這些附加數據為客觀對象的屬性。例如,一個森林資源的多邊形可能包含一個標識符值及有關樹木種類的信息。在柵格數據中單元值可存儲屬性信息,但同樣可以作為與其他表格中記錄相關的標識符。
四、GIS與地理及測繪的關系
1、GIS的物理外殼是計算機化的技術系統(tǒng),它又由若干個相互關聯的子系統(tǒng)構成,如數據采集子系統(tǒng)、數據管理子系統(tǒng)、數據處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數據產品輸出子系統(tǒng)等,這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結構直接影響著GIS的硬件平臺、功能、效率、數據處理的方式和產品輸出的類型。
2、GIS的操作對象是空間數據,即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體。空間數據的最根本特點是每一個數據都按統(tǒng)一的地理坐標進行編碼,實現對其定位、定性和定量的描述、這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標志,也是其技術難點之所在。
3、GIS的技術優(yōu)勢在于它的數據綜合、模擬與分析評價能力,可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息,實現地理空間過程演化的模擬和預測。
4、 GIS與測繪學和地理學有著密切的關系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技術為GIS中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數;電子速測儀、GPS全球定位技術、解析或數字攝影測量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現代測繪技術的使用,可直接、快速和自動地獲取空間目標的數字信息產品,為GIS提供豐富和更為實時的信息源,并促使GIS向更高層次發(fā)展。地理學是GIS的理論依托。
有的學者斷言,“地理信息系統(tǒng)和信息地理學是地理科學第的主要工具和手段。如果說GIS的興起和發(fā)展是地理科學信息革命的一把鑰匙,那么,信息地理學的興起和發(fā)展將是打開地理科學信息革命的一扇大門,必將為地理科學的發(fā)展和提高開辟一個嶄新的天地”。GIS被譽為地學的第三代語言——用數字形式來描述空間實體。
五、GIS在我同測繪系統(tǒng)中的應用
經過多年的努力,中國分別于1994年、1998年、2006年分別建成了全國1:100萬、1:25萬和1:5萬基礎地理數據庫。其中1:25萬地形數據庫含819圖幅,包括水系、交通、境界、居民點、地形、植被等14層要素。1:5萬數據庫含22000多圖幅,地名數據庫共有520萬條地名,是迄今為止中國國家基礎地理信息系統(tǒng)中覆蓋國土范圍最大、內容最豐富的高精度、多數據類型的基礎地理信息數據庫。我國現有省級、副省級、地級和縣級城市共660 余個,其中大多數開展了基礎地理數據庫。浙江、江蘇等十多個省市完成了1:10000數據庫建設,上海、北京、深圳等許多大中城市建立了從1:2000到:500的大比例尺基礎地理數據庫。此外,部分省市正在建設基于統(tǒng)一共享平臺的服務體系。例如,北京市建成了超大規(guī)模北京市空間地理數據庫,對全市2001-2006年各年度的各種分辨率航空影像和衛(wèi)星影像進行了統(tǒng)一存儲,與地址庫、政務電子地圖庫有機連接,實現了信息整合與共享服務。
經過國家測繪局等部門多年的不懈能力,建立了全國統(tǒng)一的天文大地網(1951-1978)、國家一、二等水準網(1951-1998,經歷了三次聯測)和國家重力網(1957/1985),布設了國家高精度的GPS A級網(1992/1996,27個點,精度達10-8)和B級網(1991-1997,近800個點),形成了具有厘米級精度的我國三維地心框架基礎及我國大陸大板塊間的速度場模型;建立了我國GPS連續(xù)運行基準站網(包括武漢、北京等8個站,衛(wèi)星定軌精度達厘米級),自1997年起我國GPS精密星歷;1998年開展了南海群島衛(wèi)星定位網與全國天文大地網的聯測。2000年以后,完成了國家2000大地控制網的建設(其中包括大地控制網點2500點左右以及2000重力網30點等);自2002年開始國家測繪局開展了分區(qū)域實現省市厘米級大地水準面的建設工作(目前已經完成了15個省),使我國平面坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)和重力測量系統(tǒng)在規(guī)模、精度和統(tǒng)一性方面都位居世界先進行列。
“八五”、和“九五”期間,國家測繪局組織開展了自主研制開發(fā)數字化測圖技術的聯合攻關并取得一系列科研成果,并建立了7個數字化測繪生產示范基地和建成了全國1:100萬基礎地理信息數據庫等?!笆濉逼陂g,組織實施了國家基礎測繪設施項目”通過技術開發(fā)、裝備革新和系統(tǒng)集成,研究解決遙感數據處理技術、三維仿真等技術、地理空間數據庫系統(tǒng)異構平臺技術、海量空間信息存儲備份和管理技術和廣域連網數據傳輸應用等關鍵技術,建成航空航天遙感數據處理系統(tǒng)、基礎地理信息管理服務技術體系、基礎地理信息數據生產技術體系,建立國家基礎地理信息系統(tǒng)數據傳輸網絡。通過推進測繪生產組織結構的調整、技術改造以及測繪產品模式的變革,全面實現整個測繪行業(yè)從傳統(tǒng)模擬測繪技術體系向數字化測繪技術提醒的跨越,并通過數字化測繪成果的推廣應用,促進我國國民經濟和社會信息化。
參考文獻:
關鍵詞:問題教學法;地理信息系統(tǒng)原理;空間認知
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)44-0187-02
高校教學改革的重點是教學方法的改革。但長期以來,高校中普遍流行的教學方法就是課堂講授法,該方法雖然能使學生系統(tǒng)全面地獲取知識,但因其過分強調預設,形成了以教案為中心的封閉性教學,學生在教學過程中的主體地位難以落實,因而使課堂教學變得機械,課堂氣氛沉悶。因此,如何探索有效的教學方法,以增強大學生學習的積極性和主動性,提高課堂教學質量,是擺在大學教師面前不可回避的現實問題。
一、地理信息系統(tǒng)原理課程的特點
地理信息系統(tǒng)是地理信息科學專業(yè)的入門課程,該課程覆蓋面廣,涵蓋基本概念、基礎理論、技術原理和應用方法等。其中基本概念是構成該學科的基礎,包含專有部分和通用部分,各概念間難區(qū)分,總體說來晦澀難懂。技術原理是課程的主體,其數據結構、程序算法和實現均不直觀,難于揣摩。應用方法涉及一系列的思維轉換,無法身臨其境,有空洞感。課程存在知識臺階,不能和已有知識無縫銜接,同時基礎學科眾多,其先修基礎課程開設不全,教師需即時補充基礎知識點。因此課程教學內容存在由易到難、由虛到實、逐層遞進的內在關系。
教師常采用鋪墊、啟發(fā)、引導、提問和講授相結合的教學方法,但教學效果仍不盡如人意。
我們曾對本校地理信息科學三個年級236位學生進行了問卷調查和訪談,91%認為學習有難度(一般,較難),95%的認為內容抽象。多數認為現有的講授方法難以保證持久的注意力和興趣,有厭學情緒。
凡此種種,給課堂教學帶來極大挑戰(zhàn)。因此,如何在現有的教學條件下,改進教學方法,提高教學質量,顯得尤為重要。
二、問題教學法的含義與特點
隨著教學理論的研究和教法的探索,問題教學法越來越受到重視。它有著悠久的淵源,歷史上用提出問題的方式教導學生的孔子和蘇格拉底,他們就采用問題教學法。它以提出問題為主線,即教師提出問題,學生自學教材,探求問題,討論問題,教師引導講解,最終達到解決問題的教學目標??梢?,問題教學法具有“針對性、參與性、主動性”的特點[1],它既能改變傳統(tǒng)教學中教師教給學生的都是定論知識的現象,又改變了傳統(tǒng)的大學課堂中教師滿堂灌的弊病。該方法通過討論爭辯、質疑探索,使學生的學習變得主動,也能培養(yǎng)學生的問題意識,大大調動學生的學習積極性。它把學生的學習變?yōu)楦惺苤R―理解知識―深入探究的活動,使學生實現了再發(fā)現和再創(chuàng)造,養(yǎng)成良好的學習習慣,提升學習能力。同時,問題教學法對于教師來說能有助于教師化解理論講授的枯燥性,降低教學的難度,提升教學效果。因此我們不難發(fā)現,采用問題教學法可以讓地理信息系統(tǒng)原理課程教學中的問題迎刃而解。
三、地理信息系統(tǒng)原理課的興趣養(yǎng)成
1.教學模式。問題教學法實施過程可概括為三環(huán)六步模式。三環(huán)為:①自學,即提出問題。提出問題是此法的首要環(huán)節(jié)。首先,學生可以根據對教材的預習,提出自己需要解決的問題,然后教師將篩選、總結歸納出的典型性問題作為教學的依據,如教學中相關概念的區(qū)別與聯系、關系與法則的理解等,即生成問題。②研學,即討論問題。它是此法的核心,它主要展示學生研究問題的過程,從而使學生掌握解決問題的具體方法。當學生的思維模糊不清時,教師必須提出需進一步澄清的問題。③固學,即解決問題。以培養(yǎng)學生的知識遷移能力為目的,通過學生討論引發(fā)的問題,教師總結解決問題的方法,使學生的經驗和知識達到再增長。六步為具體化:①明確目標。創(chuàng)設問題情境,使學生發(fā)現,提出問題,明確要解決的主要問題。②學生自主探究。分析問題,提出假設,設計解決問題方案。③小組研討。學生分小組討論未解決的問題,教師通過巡視、質疑、提問、上堂板演等形式,發(fā)現學生共同性的疑難問題,對互助研討加以引導。④質疑點撥。通過學生間和師生間的討論、質疑、爭論、辯解、分析、更正、補充等互動形式,形成班內全員參與、積極探究、氛圍熱烈的場面,把課堂教學推向,使學生再次享受獲得知識的快樂。⑤總結歸納。師生梳理、總結。⑥檢測達標。用檢測題等方法進行測試,學生答,教師評,并展示交流,并為接續(xù)導出下堂課的新知做準備[2]。時間分配一般為35∶10,前35分鐘解決學生已預習的問題,完成本節(jié)課教學內容,后10分鐘,導出新問題,分發(fā)材料,指導預習,確保前后銜接。
2.教學設計。參照以上模式,在地理信息系統(tǒng)原理課程教學中,遵從三環(huán)六步,將理論教學從整體設計為課前、課中、課后三大過程。課前,教師編寫教案,實現知識問題化,問題層次化;學生預習上次課導出問題的基礎知識,并回顧舊課的內容。課堂上,首先進行目標再現,由教師簡述教學目標;接下來用提問、競答等方式對預習情況進行調查,重點關注學生預習中發(fā)現的問題與質疑;教師歸納匯總問題,即時設計解決方案;后續(xù)問題討論,教師適當點撥,并適時精講;最終在教師指導下,對本課內容進行總結梳理、明確重點難點與關鍵點。在每次課的最后10分鐘,依照提供給學生的“導學案”及講授提綱與知識要點,從常規(guī)概念,用普通思路導出問題,指定自學的教材內容,提出學習目標,留待下次課討論學習。課后,教師對課堂進行回顧,總結經驗教訓;學生溫習已學內容,預習教材,查詢相關基礎知識。
3.教學實例。在空間認知一課的教學中,于前一節(jié)課的末段,指定了自學的內容,設計出“現實世界到底有什么?基本空間對象有哪些?你找到的對象是連續(xù),還是離散的?怎樣表達它?”等帶遞進和層次的問題作為導學案,由學生課后自習。這樣就將教學延伸到課外,緩解了課時緊張。
課中第一段,教師簡述目標――現實世界的基本空間單元和表達方法,完成目標再現,提示地理語義是從空中看世界;后接層次問題的提問,學生分小組自由回答,教師適當啟發(fā),以掌握問題和質疑;接下來的討論,因為學生對問題和基礎知識比較陌生,依教材常能得出的僅是“世界由空間實體組成”這一結論,難以逃脫常規(guī)思維的束縛,難以建立起正確的認識觀,需要加以及時引導、精講,教師依“地物―離散的―呈點線面狀;地理現象―連續(xù)分布―分割為形狀大小相同的面元”進行了點撥,這時學生積極參與,課堂氣氛活躍;接下來是分小組總結環(huán)節(jié),指定較好的小組進行總結發(fā)言,可輔以幻燈片演示,最終讓學生明確關鍵點(難點)――離散化,點狀、線狀和面狀抽象是自然離散化,是僅關注自己感興趣的東西,可稱實體空間觀;真實而連續(xù)的現實世界,需要另行離散化,劃分空間面元就是要離散連續(xù)的空間對象,可稱為連續(xù)空間觀,最終總結出基本空間單元為點狀、線狀、面狀和柵格4類,基本空間圖元為點、線、面與像元。從而讓學生建立正確的空間認知觀和空間表達方式,完成主體教學。
課中的第二段,教師導入下次課的問題。
下課后,師生進入課后階段。
整個過程,根據教師的節(jié)奏,環(huán)環(huán)緊扣,調動了學生的興趣和主動性,達到了對知識前所未有的深度學習,教學效果良好。同時,結合教改,將討論、答問和總結,計入課堂考試成績,完成課堂考試。
對于比較復雜的內容采用了打通兩節(jié)課連上的形式,將一二段時間分配為80∶10。
四、結語
實踐證明,運用問題教學法進行地理信息系統(tǒng)教學,保證了教師的主導地位,體現了學生的主體性,降低了理論的抽象性,增強了學生的興趣,培養(yǎng)了學生的學習能力,提高了目標的達成度。實踐中還發(fā)現鼓勵同學大膽質疑與討論,才是成敗的關鍵。
參考文獻:
關鍵詞:景觀生態(tài)學,地理信息系統(tǒng),生態(tài)適宜性分析,生態(tài)敏感性分析
1. 地理信息系統(tǒng)與景觀生態(tài)學概述
1.1 地理信息系統(tǒng)功能及特征
地理信息系統(tǒng)(GIS)作為一種由計算機硬件、軟件以及規(guī)則組成的系統(tǒng),能夠支持空間數據的獲取、管理、操作、分析、模擬及顯示,并解決復雜的計劃及管理問題。地理信息系統(tǒng)區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的關鍵之處是,地理信息系統(tǒng)強調空間實體及其關系,注重空間分析與模擬操作。從技術角度而言,地理信息系統(tǒng)能夠有效利用地理學的原理來組織和綜合各種不同時序的空間數據集的能力。具體表現在兩個方面:其一,地理信息系統(tǒng)具有強大的對空間數據的處理和對現實世界的模擬能力;其二,地理信息系統(tǒng)也可以通過時空模型構建,分析地理要素發(fā)展的時空變化,為咨詢、規(guī)劃與決策提供技術支持。
地理信息系統(tǒng)的應用領域包括資源管理、資源配置、城市規(guī)劃和管理、土地信息系統(tǒng)和地籍管理、生態(tài)環(huán)境管理與模擬、應急響應、地學研究與應用、商業(yè)與市場、基礎設施管理、網絡分析和可視化應用等與地理空間信息相關的各個領域。地理信息系統(tǒng)之所以普遍運用,與其自身的特征優(yōu)勢是分不開的,具體表現為:一是具有采集、管理、分析和輸出多種地學空間信息能力,具有空間性和動態(tài)性;二是以地學研究和地學決策為目的,以地學模型方法為手段,具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測能力,產生高層次高質量的派生信息;三是由計算機系統(tǒng)支持進行空間數據管理,并由計算機程序模擬,獲得專門數據的地學分析方法或模型,作用于空間數據產生有用信息,快速準確地提供科學決策依據。
1.2 景觀生態(tài)學研究特點
景觀生態(tài)學的概念由德國著名植物學家特羅爾于1939年提出后,引起了越來越多學者的重視并廣泛應用于各個領域。
景觀生態(tài)學是以景觀為對象,通過能量流、物質流、物種流及信息流在地球表層的交換,研究景觀的空間結構、內部功能、時間與空間的相互關系以及時空模型的建立。景觀生態(tài)學把地理學研究空間相互作用的水平方向與生態(tài)學研究功能相互作用的垂直方向結合起來,并探討空間異質性的發(fā)展和動態(tài)及其對生物和非生物過程的影響以及空間異質性的管理。
目前,景觀生態(tài)學的研究焦點是在較大的空間和時間尺度上生態(tài)系統(tǒng)的空間格局和生態(tài)過程,強調空間格局,生態(tài)學過程和尺度之間的相互作用。這也就決定了景觀生態(tài)學研究的一個重要方向就是在一個相對較大的區(qū)域尺度上,運用生態(tài)系統(tǒng)原理和系統(tǒng)方法研究景觀結構和功能、景觀動態(tài)變化以及相互作用機理、景觀的空間格局、優(yōu)化結構,從而達到合理利用和保護景觀的目的。
從上述景觀生態(tài)學的研究特點可以看出,景觀生態(tài)學研究是建立在大尺度上,空間顯性地研究景觀格局功能及其動態(tài),這就要求研究者能夠處理大規(guī)模變化著的空間數據景觀生態(tài)學這種要求使之必然選擇地理信息系統(tǒng)作為研究工具。
2.生態(tài)適宜性評價原理及實證研究
景觀生態(tài)學在對區(qū)域大尺度上對一系列的生態(tài)系統(tǒng)的空間性質及其相互關系的進行研究,也決定了其必然需要獲取對大量的不同時序的空間數據來進行分析和處理,地理信息系統(tǒng)技術在很大程度上解決了景觀生態(tài)學研究所面臨的這一關鍵問題,并逐漸成為景觀生態(tài)學研究的重要特征之一。
地理信息系統(tǒng)技術在景觀生態(tài)學中的應用主要是利用地理信息系統(tǒng)軟件的強大的空間數據存儲、分析和處理特性,并結合景觀生態(tài)學方面的基本原理,已達到優(yōu)化景觀空間格局,合理利用和保護生態(tài)景觀的目的。
2.1分析原理
生態(tài)適宜性分析涵義比較廣泛,既可以指區(qū)域土地的生態(tài)現狀及開發(fā)條件,也可以指區(qū)域或特定的空間其生態(tài)環(huán)境條件的最適生態(tài)利用方向,還可以是規(guī)劃區(qū)內確定的土地利用方式對生態(tài)因素的影響程度(生態(tài)因素對給定的土地利用方式的適宜狀況和程度)。它是土地開發(fā)利用適宜程度的依據。
在進行適宜性分析評價時需要考慮的影響因子有很多,生態(tài)方面的,經濟發(fā)展方面的等等都有,不過通常情況下,適宜性分析主要考慮的是生態(tài)方面的限制性因素,如與水源,生態(tài)敏感地的距離,坡度高程等因素,所以通常意義上的適宜性評價可以狹義的理解為是生態(tài)適宜性評價。
2.2 分析方法
生態(tài)適宜性分析多采用疊加分析法,其分析過程(如圖1)可以歸納如下:
第一,明確與適宜性分析相關的因子(一般由參考他人研究憑經驗獲得因子,也可以由相關領域的專家來確定,即德爾菲法確定),確定各個因子之間的關系及相對重要性,并對每個因子賦以權重;
第二,根據單個因子在空間上的分布狀況,針對適宜性評價的目標進行分級,形成單因子的生態(tài)適宜性評價圖;
第三,按照每個因子的權重對單個因子的生態(tài)適宜性結果進行疊加,獲得多因子生態(tài)適宜性分析結果;
第四,對疊加分析生成的多音字適宜性分析結果進行分析,得到生態(tài)適宜性分析結果。
2.3 實證研究
在對某濕地公園的生態(tài)適宜分析研究過程中,充分分析和總結國內外濕地公園生態(tài)適宜性分析案例,選取了生態(tài)價值因子、地形因子以及人為干擾因子進行評估,并采用專家打分法,獲得三個因子的相對重要性,并賦以權重分別為0.5,0.3,0.2;以濕地公園用地的生態(tài)適宜性分析作為目標,對生態(tài)價值、地形以及人為干擾三個因子單獨進行分級打分(如表1),并利用地理信息系統(tǒng)在空間上形成單因子的生態(tài)適宜性評價圖(如圖1);利用地理信息系統(tǒng)的空間分析模塊,對三個因子的各自的生態(tài)適宜性分析結果按照相應的權重值進行空間疊加分析,生成多因子生態(tài)適宜性分析結果(如圖1)。
3.討論
關鍵詞: 地理信息系統(tǒng); 行業(yè)特色; 教學改革; 礦業(yè)
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1006-8228(2015)01-52-03
Research on practice teaching system of GIS oriented at mining industry
Wang Xingfeng
(School of Environment and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China)
Abstract: With the rapid development of GIS technology, GIS specialization education is demanded in different applications domains. Considering the professional background of China University of Mining and Technology, an idea to build the supporting platform of the innovative environment of GIS is proposed. Based on the original experimental resources, the reform is transformed, extended and constructed. The ideas of construction of specialty and discipline integration in GISare carried out. The merging of teaching practice and research is advocated. The traditional function of the practice environment is expanded and enhanced. The school and enterprise are combined and the support platform of innovative environment is explored boldly. The result shows this model can accelerate a favorable atmosphere for innovation training in classroom teaching process and improve the classroom instruction quality.
Key words: geographic information system; industry specialty; teaching reform; mining industry
0 引言
地理信息系統(tǒng)(GIS,Geographic Information System)是學科與技術的統(tǒng)一體,學科的發(fā)展促進了GIS理論體系的形成,技術的進步則拓寬了GIS的應用范圍[1-2]。隨著GIS的逐漸成熟,各具特色的行業(yè)專題GIS也不斷涌現,用人單位對GIS人才具備一定的行業(yè)背景的需求也日益明顯[3]。因此在傳授GIS理論和培養(yǎng)GIS技能的基礎上,面向行業(yè),從“千家一面”過渡到“一家一世界”的培養(yǎng)模式已成為GIS教學單位的認同[4-5]。
中國礦業(yè)大學是國內外著名的礦業(yè)最高學府,經過多年的發(fā)展,已成為在礦業(yè)、能源和資源領域有重要影響、特色鮮明的多科性研究型大學。每年GIS畢業(yè)生約有50%~70%到與礦業(yè)行業(yè)相關的單位中就業(yè)。因此,我們在多年的GIS教學活動中,依托我校行業(yè)背景,對面向礦業(yè)行業(yè)的GIS實踐教學體系進行了有益的探討。
1 實踐教學內容體系構建原則
GIS是一門實踐性很強的課程,因此加強GIS實踐教學是提高教學效果的重要手段[6-8]。面向礦業(yè)行業(yè)的具體需求,結合GIS專業(yè)的培養(yǎng)目標的實踐教學體系構建原則我們認為有以下幾點。
⑴ 面向行業(yè),貫徹“學科-專業(yè)-行業(yè)”一體化建設理念,將學科建設、科研工作與人才培養(yǎng)緊密結合,加強面向行業(yè)應用的實踐教學環(huán)節(jié),以適應面向礦山就業(yè)的需求。
⑵ 根據專業(yè)特點和行業(yè)需求,凝煉行業(yè)特色,重組教學內容,建立適應行業(yè)需求、以能力培養(yǎng)為目標、面向個性化培養(yǎng)的多模塊實踐教學體系。
⑶ 以教學與科研的結合為突破口,探索科研融入教學的實施途徑。在教學中,改變傳統(tǒng)的教學方法[9],將科研項目、科研熱點、科研成果引入教學,促進科研資源向教學資源的轉化。同時在課程教學中適當地安排課外講座、科研報告,通過邀請專家講學、專業(yè)教師科研報告等途徑引導學生走向科研創(chuàng)新。
⑷ 改變傳統(tǒng)的“教師演示,學生練習”教學方式,充分利用課堂和網絡兩個平臺,改進多媒體教學手段,積極探索“問題驅動”和項目主導的教學方法。
⑸ 堅持以能力培養(yǎng)為核心的實踐教學觀念。在處理好教學內容的基礎與應用的關系的同時,強化學生基本思維和基本能力的培養(yǎng),增加實踐教學的柔性,由課內拓展到課外,培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新能力。
2 實踐教學內容組織
為了有效貫徹創(chuàng)新教育、實踐教育和素質教育理念,我校根據GIS專業(yè)的特點和礦業(yè)行業(yè)的需求,對GIS專業(yè)的實踐教學內容從理論基礎、技術方法、應用系統(tǒng)三個視角進行了設計和優(yōu)化。在保證基本知識、基本技能掌握的前提下,整合和提升前期課程內容,重組實踐教學內容,進行行業(yè)拓展,增加面向行業(yè)應用的實踐模塊,實現實踐教學內容模塊化,所構建的面向礦山行業(yè)的GIS課程實踐教學體系見表1。
表1 地理信息系統(tǒng)實踐教學內容體系
[類型\&模塊\&說明\&基本
技能\&通用
基礎\&①影像配準;②地理空間數據建庫;③空間數據編輯;④空間查詢;⑤緩沖區(qū);⑥疊置分析;⑦網絡分析;⑧DEM分析;⑨三維分析;⑩地圖制圖。\&通過熟悉GIS軟件操作,進行GIS基本技能的訓練,幫助學生掌握GIS基本原理,具備完整的地理數據采集、處理、數據庫建設與系統(tǒng)維護及信息服務等能力。\&行業(yè)
拓展\&①礦圖矢量化處理;②鉆孔儲量計算;③礦體緩沖區(qū)處理;④礦體產狀圖制作、地質圖自動編錄。\&綜合
能力\&通用
基礎\&①市區(qū)道路拓寬工程;②購房、擇房;③學校選址;④高速公路停車場的選擇;⑤水土流失建模。\&以地理信息處理與服務的業(yè)務流程為基礎,面向具體問題的GIS集成應用,使學生加深對GIS基本原理的理解,培養(yǎng)綜合技能。\&行業(yè)
拓展\&①礦井生產三維建模;②二三維礦體自動圈定與交互處理;③一井定向解算;④通風網絡分析。\&創(chuàng)新
技能\&面向
行業(yè)
領域\&①掌握編程語言,基于組件(AE、SuperMap等)進行應用系統(tǒng)的設計、需求和初步開發(fā);②礦山地測采信息系統(tǒng)分析、設計和實現;③其它行業(yè)GIS應用系統(tǒng)(根據需要選擇)。\&以不同領域GIS應用要求為基點,通過參與教師科研課題,鼓勵學生參與國內GIS大賽,培養(yǎng)學生GIS建模、系統(tǒng)研發(fā)、集成應用等技能,使其具備一定的創(chuàng)新能力和應用領域拓展能力。\&]
3 構建實踐教學科技創(chuàng)新和社會實踐平臺
構建完整的、科學合理的實踐教學體系是實現人才培養(yǎng)目標的根本保證[10]。我校從GIS專業(yè)特點和行業(yè)需要出發(fā),依托學校教學實驗中心、實驗室及各研究系所,構建了“專業(yè)基礎實驗平臺、項目化技能與工程實訓平臺、社會實踐活動平臺、科研科技創(chuàng)新協(xié)作平臺”四位一體的學生科技創(chuàng)新與社會實踐平臺(圖1)。
[科技創(chuàng)新與社會實踐平臺][專業(yè)基礎
實驗平臺][項目化技能與
工程實訓平臺][社會實踐
活動平臺][科研科技創(chuàng)
新協(xié)作平臺]
圖1 實踐教學科技創(chuàng)新和社會實踐平臺
3.1 專業(yè)基礎實驗平臺
專業(yè)基礎實驗平臺以GIS基本概念為基礎,重視對原理方法的驗證和基本技能的培養(yǎng)。專業(yè)基礎實驗平臺提供的實驗主要包括驗證型和原理型實驗,包含了課內必選實驗項目和課外自選實驗項目。學院教學實驗室負責學生必選實驗項目的完成,在此基礎上學生也可以自主選擇實驗項目,甚至可以自立課題,在教師指導下設計實驗方案,經申請進入實驗室開展實驗和科研活動。
3.2 項目化技能與工程實訓平臺
產學結合是工程教育改革的一大戰(zhàn)略[11]。對于應用技術極強的GIS來說,學生掌握的不僅是技術技能水平,還應該包括一定的項目管理和運營能力。結合項目加大設計型、綜合型和創(chuàng)新型實驗的開發(fā),構建“獨立-實踐-校企-就業(yè)”鏈接式的畢業(yè)設計和課程設計的實踐環(huán)節(jié),加強校企聯合培養(yǎng)實踐訓練基地、同行業(yè)的校外實習基地的建設。通過面向項目的訓練,學生可以實現知識的互補,達到學科結合、互利共贏的教學效果。
3.3 社會實踐活動平臺
畢業(yè)實習、假期社會實踐是提高學生動手能力的重要安排,為了更好地貫徹落實學校有關畢業(yè)實習和社會實踐的各項要求,進一步保障GIS專業(yè)學生實踐工作的順利開展。學校提倡開展多模式的實習教學,實現集中實習和分散實習相結合、校內實習與校外實習相結合、走出去和請進來相結合、專業(yè)實習與就業(yè)實習相結合、專業(yè)實習與參加科技競賽相結合、專業(yè)實習與教師科研相結合等。介入企業(yè)的生產和經營活動,極大地調動了學生自主學習的積極性,使其專業(yè)技能與綜合素質明顯提升,受到企業(yè)的廣泛好評。
3.4 科研科技創(chuàng)新協(xié)作平臺
借鑒我校其他特色專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)模式[12],探索與科研院所、企業(yè)協(xié)同培養(yǎng)GIS專業(yè)人才的渠道,創(chuàng)新設計培養(yǎng)方案和教學課程,積極引進消化吸收先進的培養(yǎng)方案和教學理念,探索基礎理論和科研素質培養(yǎng)訓練的有效途徑并完善相關配套管理措施,以協(xié)同創(chuàng)新中心為載體,建立產學研協(xié)同培養(yǎng)行業(yè)優(yōu)秀專門人才的基地。具體的方法和措施有以下。
⑴ 為學生提供科技創(chuàng)新試驗平臺。依托學校學院的科研機構單位,如結合我院“國土環(huán)境與災害監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室”、“江蘇省資源環(huán)境信息工程重點實驗室”、“教育部礦山生態(tài)修復工程研究中心”、“江蘇省3S與國土信息研究中心”、“中德能源與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境研究中心礦山生態(tài)環(huán)境研究所”等國家級、省部級重點實驗室和工程中心,鼓勵高年級學生進入實驗室/工程中心進行科學研究及創(chuàng)新實踐,實驗室所有儀器設備對學生開放。在這些措施的保障下,學生能充分利用高精尖儀器設備,進行各類試驗和分析計算,極大地提高了學生分析問題、解決問題和科學研究的能力。
⑵ 構建了教師科學研究與學生科技創(chuàng)新相結合的科技創(chuàng)新平臺。每年有一大批教師,包括長江學者、國家杰青獲得者、中國青年科技獎獲得者、全國優(yōu)秀教師、全國百篇博士論文獲得者等,都面向大學生做科研報告,介紹自己的研究方向和研究成果,提供科研、實驗條件及經費支持,吸引學生參加科研項目。同時,在進行畢業(yè)設計、畢業(yè)論文選題時,80%以上結合教師科研項目和生產實際問題,讓學生參與科研項目和解決生產實際中的關鍵問題,提高了學生創(chuàng)新能力和解決實際生產問題的能力。
⑶ 借助各種大學生科技創(chuàng)新訓練計劃,引導學生開展學科前沿科學研究。針對本科生創(chuàng)新訓練計劃,我校設有國際級、省級和校級創(chuàng)新項目,學生在指導教師的指導下,申請各類創(chuàng)新項目,進行學科前沿的研究,提高創(chuàng)新能力和實際應用能力。
4 實踐教學考核方式改革
課程考核是反映教學效果的重要手段,是教學過程的關鍵環(huán)節(jié)之一。GIS是理論與技能并重的課程,完全采用筆試難以準確反映學生專業(yè)技能掌握情況及對GIS技術手段的掌握、分析和應用能力。因此,為了適應面向礦業(yè)行業(yè)的GIS人才的培養(yǎng)需求,我校對GIS課程的考核方式進行了改革,建立了將課程考試與學習過程相結合的全過程考核成績評定體系,引導教師開展研究性教學,促進教學改革和教學質量的提高。
全過程考核在考試內容上保證學生對基本概念和基本技能理解和掌握的基礎上,注重知識測試與能力測試的結合??荚囆问缴蠈嵤┓蛛A段考核,避免一考定成績,考核形式可選擇考察、測驗、作業(yè)、課堂討論、課程設計、讀書報告、小論文、操作實踐、實驗報告、中期考試和結業(yè)考試等環(huán)節(jié),保證學生的每一次參與都有收獲。全過程考核使學生逐漸淡化了考試緊張感,不再需要“臨時抱佛腳”,激發(fā)了學習興趣,調動了學生學習的積極性和主動性,在專業(yè)認識、理解和接受上也發(fā)生了較大的轉變,課堂形式變得更加豐富,氣氛更加活躍,初步實現了教學由知識的傳授向能力培養(yǎng)的轉換。
5 結束語
GIS專業(yè)是一個技能要求高、實踐性強的專業(yè)。我校GIS專業(yè)面向行業(yè),堅持理論的實踐性,通過了解用人單位的需求,結合我校實際面向礦山行業(yè),進行了基于應用技能的GIS實踐教學改革。實踐教學結果表明,所采取的實踐教學措施有效地提高了學生的動手能力,促進了GIS專業(yè)建設。在就業(yè)形式嚴峻的情形下,我校GIS專業(yè)的就業(yè)率始終保持在前列,畢業(yè)生就業(yè)后能迅速勝任工作,這宣傳了我校的專業(yè)品牌,進一步促進了學生就業(yè)。但面向行業(yè)的GIS專業(yè)課程實踐教學改革是一項涉及面廣,技術性和學術性較強的系統(tǒng)工程。因此,如何把GIS專業(yè)學生培養(yǎng)成為具有工程實踐能力的高素質人才,使學生具備一定的解決工礦企業(yè)實際問題的能力,仍然需要我們不斷探索教學內容、教學方法和教學手段的改革。
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關鍵詞:人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃;專業(yè)定位;課程體系;信息科學
中圖分類號:G6420文獻標志碼:A文章編號:
10052909(2015)02002805
資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)是1998年教育部根據社會經濟發(fā)展的需要和學科發(fā)展的形勢而設立的專業(yè),發(fā)展至今,出現專業(yè)定位模糊,廣度大深度小,就業(yè)競爭力受限等諸多尷尬問題[1]。2012年,教育部第四次修訂《普通高等學校本科專業(yè)目錄》(下簡稱《目錄》),原資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)被拆分為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃、自然地理與資源環(huán)境兩個專業(yè)。2013年,人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)招收第一屆本科生。該專業(yè)教育在國內剛剛起步,探索人才培養(yǎng)方法還是一個嶄新的課題。
南京郵電大學的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè),除同樣面臨新專業(yè)設置之初的機遇與挑戰(zhàn)外,還有其獨特的發(fā)展背景。2013年10月,經江蘇省政府研究并報教育部批準,南京郵電大學、南京人口管理干部學院實行合并辦學,組建新的南京郵電大學。在此之前,資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)是南京人口管理干部學院特色專業(yè)之一,2002年開始招生,已有11年的辦學歷史,并已形成學歷結構、職稱結構合理,涵蓋地理學、規(guī)劃學、人口學等專業(yè)方向的教學科研團隊。2013年,根據《目錄》(2012版)要求,該專業(yè)開始
轉型,招收人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃
專業(yè)第一屆本科生。合校前后,專業(yè)所依托的院校學科基礎全然不同,依據新南郵的學科特色構建專業(yè)培養(yǎng)體系成為專業(yè)發(fā)展必須認真研究的課題。
文章從教育部的專業(yè)導向、人才市場需求兩方面梳理人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)基礎定位。結合南京郵電大學自身特色,以大數據時代智慧城市的建設與應用要求為導向,尋求信息科學與地理學、規(guī)劃學的結合點,并據此提出以信息科學應用為特色的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)課程體系構建原則與核心框架。
一、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)定位基本要求
人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)基礎定位應重點考慮兩方面要素:一是教育部設置該專業(yè)的目標與要求,二是社會對專業(yè)人才的需求。
(一)專業(yè)設置導向
地理學和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)是我國城鄉(xiāng)規(guī)劃人才培養(yǎng)的兩大主要來源[2]。前者以南京大學、中山大學、北京大學、華東師范大學等傳統(tǒng)地理強校為代表,主攻宏觀層面規(guī)劃,擅長理論探索、機理剖析與經濟社會綜合分析;后者以清華大學、東南大學、天津大學等建筑學老八校建筑老八校指之初最早開設建筑學、城市規(guī)劃相關專業(yè)的八所高校,包括清華大學、東南大學、同濟大學、天津大學、華南理工大學、重慶建筑大學(已并入重慶大學)、哈爾濱建筑大學(已并入哈爾濱工業(yè)大學)和西安建筑科技大學。
為代表,主攻微觀層面規(guī)劃,擅長空間設計與形體表達。兩者各具特色,各有專攻。
1998版《目錄》中涉及城鄉(xiāng)規(guī)劃的專業(yè)有地理科學類下屬的“資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理”和土建類下屬的“城市規(guī)劃”。這一專業(yè)設置與上述兩大源頭相對應。2012年《目錄》調整,城鄉(xiāng)規(guī)劃相關專業(yè)仍為兩個,一是地理科學類下屬的“人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃”,二是建筑類下屬的“城鄉(xiāng)規(guī)劃”。與1998版《目錄》相比,保留了地理、建筑兩個學科門類下的城鄉(xiāng)規(guī)劃相關專業(yè)設置,但將原資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)拆分為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃、自然地理與資源環(huán)境兩專業(yè)。結合2012版《普通高等學校本科專業(yè)介紹》(見表1)不難發(fā)現,教育部認可并引導地理學、建筑學下兩規(guī)劃專業(yè)各自特色發(fā)展。地理學下屬的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè),應區(qū)別于工學下屬的城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè),做到強化主線,收縮口徑,夯實基礎,對口應用——立足宏觀、中觀區(qū)域層面,以地理學理論為基礎,強化綜合分析能力培養(yǎng)。(二)人才應用需求
教育部為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)設置的發(fā)展導向是否適應市場對規(guī)劃類人才的需求,是專業(yè)定位必須要論證的第二重標準。
如將城鄉(xiāng)規(guī)劃系統(tǒng)細分,可分為規(guī)劃編制與規(guī)劃管理兩個方面。僅就規(guī)劃管理來說,地理學專業(yè)背景的規(guī)劃工作者往往具有相對綜合的專業(yè)知識儲備和縝密嚴謹的邏輯思維能力,具備作為管理者的全局意識與綜合協(xié)調能力。
規(guī)劃編制工作又可分為宏觀、中觀、微觀等不同的區(qū)域尺度層面。具有地理學專業(yè)背景的規(guī)劃工作者擅長區(qū)域分析與經濟、社會綜合分析,在區(qū)域規(guī)劃、城市總體規(guī)劃等宏觀層面規(guī)劃中發(fā)揮核心作用并承擔大部分工作,在控制性詳細規(guī)劃這一中觀尺度規(guī)劃工作中也能發(fā)揮重要作用。
針對具體某項規(guī)劃工作,其工作流程又可劃分為規(guī)劃分析、規(guī)劃方案與成果表達三個步驟。在成果表達的制圖工作中,地理學背景規(guī)劃工作者確有一定劣勢。但在規(guī)劃分析和方案設計階段,地理學背景規(guī)劃工作者發(fā)揮的作用與建筑學背景規(guī)劃工作者旗鼓相當。
綜上,地理學背景規(guī)劃工作者往往具有系統(tǒng)全面的知識儲備和突出的綜合分析能力,在各類規(guī)劃工作中發(fā)揮重要作用(見圖1),不可或缺。強化地理學基礎、重視機理分析能力培養(yǎng)的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)人才培養(yǎng)要求也完全符合市場對專業(yè)人才的實際需求。
二、信息科學與地理學、規(guī)劃學學科融合的理論與實踐基礎
(一)地理信息系統(tǒng)的規(guī)劃應用
地理信息系統(tǒng)科學是地理學中的重要分支,作為空間科學與信息科學的重要結合點,技術發(fā)展與應用已較為成熟。與CAD等繪圖軟件相比,GIS(地理信息系統(tǒng))工具的特點與優(yōu)勢在于空間數據的組織、管理與分析,能夠有效管理和處理海量數據,關聯空間數據和屬性數據。某種程度上可認為是繪圖軟件與統(tǒng)計分析軟件的集成。
在美國,GIS已成為專業(yè)規(guī)劃師的標準工具,脫離GIS的規(guī)劃編制、規(guī)劃管理幾乎不存在,GIS用于地圖處理、規(guī)劃管理、分析與決策支持、公眾參與等方面[3]。在我國,GIS在規(guī)劃領域的應用相對有限& mdash;—在規(guī)劃管理系統(tǒng)的設計構建中應用廣泛,在規(guī)劃編制中應用較為粗淺,主要用于自然地理環(huán)境要素分析與公共服務設施、基礎設施的規(guī)劃選址分析。規(guī)劃工作者如能全面掌握地理信息系統(tǒng)原理及其軟件的規(guī)劃領域系統(tǒng)應用,則能順應這一趨勢,在規(guī)劃工作中更好地發(fā)揮作用。
(二)大數據時代海量空間數據的獲取與處理
與發(fā)展成熟但應用不足的地理信息系統(tǒng)分析方法相比,大數據時代空間數據獲取與應用則呈現出海量數據、先進技術與跨學科創(chuàng)新思維三大特征《大數據時代——生活、工作與思維的大變革》中指出,數據本身、技能與思維是大數據價值鏈的三個構成。 。
隨著信息網絡的迅速發(fā)展,百度、谷歌等搜索引擎,阿里、京東、亞馬遜等電子商務公司與騰訊等網絡服務運營商掌握海量用戶數據。隨著智慧城市理論的興起與“物聯網”的建設,行政管理機構也將成為大數據的掌控者。海量數據如何提升城鄉(xiāng)規(guī)劃的科學性與適用性,大數據如何為規(guī)劃所用,相關研究也陸續(xù)展開。
國內外有學者通過挖掘網絡數據、居民行為數據,對居民時空行為、城市空間與城市等級體系進行研究[4]。如以百度指數為依據對比分析城市間聯系強度[5],通過微博數據挖掘分析網絡社會空間特征[6]等??臻g數據的采集與分析已從利用單一GIS 軟件向多種信息設備相結合的階段轉變[4]。
針對智慧城市的建設熱潮,國內有學者積極開展現行規(guī)劃體系的“智慧”響應探索,提出在區(qū)域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃及詳細規(guī)劃三大層次的規(guī)劃建設中應用智慧城市數據信息、融入智慧城市建設理念的思路與要點[7]。如城鎮(zhèn)體系規(guī)劃層次借由新信息技術強大的數據分析能力充分挖掘區(qū)域內各城市優(yōu)勢發(fā)展的方向與重點,城市總體規(guī)劃層次應考慮采取合適的路網形式,合理規(guī)劃智慧交通基礎設施等。
這一背景要求規(guī)劃工作者不斷學習新的數據獲取與挖掘方法,探索并掌握大數據規(guī)劃應用的方式途徑。
三、以信息科學應用為特色的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)課程體系構建
(一)基本原則
南京郵電大學的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)發(fā)展,應在滿足專業(yè)基礎定位要求的同時,結合院校優(yōu)勢學科——信息科學、地理學、規(guī)劃學三者的交叉領域,以地理學、規(guī)劃學為基礎,以信息科學應用為特色。其課程體系構建應遵循夯實地理學基礎、圍繞規(guī)劃應用主線、突出空間信息挖掘與分析能力培養(yǎng)的原則。
1.夯實地理學基礎
地理學基礎理論、方法與分析能力的培養(yǎng)是人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)區(qū)別于工學下屬城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的核心內容,體現專業(yè)定位的基本要求。通過基礎必修課程學習,了解地理學基礎理論框架與范疇、邊界與特色,掌握學科基本概念、理論與方法,是專業(yè)人才培養(yǎng)的根基。課程設置中,自然地理學、經濟地理學、人文地理學等地理學基礎課程必不可少。
2.突出空間信息挖掘與分析特色
大數據時代,應強化網絡數據挖掘與信息設備數據采集、大數據分析等理論方法的學習與能力培養(yǎng)。為此,應以數學、計算機、網絡等知識系統(tǒng)強化為基礎,通過設置地理信息系統(tǒng)、數據庫技術與應用、數理統(tǒng)計應用等與地理、空間規(guī)劃相關的信息技術類課程,培養(yǎng)學生的空間數據獲取與分析能力。
3.圍繞規(guī)劃應用主線
無論是地理學基礎分析能力的培養(yǎng)還是空間數據獲取與分析能力的訓練,最終應落實到進行空間分析、指導空間規(guī)劃上來。城鄉(xiāng)規(guī)劃應用是專業(yè)教育知識體系構建的主線,相關課程設置與能力培養(yǎng)都應圍繞這一主線展開。因此,城鄉(xiāng)規(guī)劃基礎知識的全面系統(tǒng)掌握對于夯實專業(yè)的基礎定位至關重要。為使學生對城鄉(xiāng)規(guī)劃領域基本概念、理論、研究方法等有相對全面系統(tǒng)的認識,城市規(guī)劃原理、城鄉(xiāng)規(guī)劃學導論等應作為專業(yè)基礎課程設置。
(二)課程體系框架設計
以上述原則為依據,結合南京郵電大學學科設置特色與要求,初步設定人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)核心課程體系。該體系包含專業(yè)基本知識、專業(yè)特色知識兩大模塊,從通識教育、專業(yè)教育兩個層面設置課程(見圖2)。其中,專業(yè)基本知識模塊強化地理學、規(guī)劃學基礎理論與方法的學習,專業(yè)特色知識模塊突出空間信息獲取與分析特色技術應用能力的培養(yǎng)。
通識教育層面,設置高等數學、高級語言程序設計、數據庫技術與應用、概率論與數理統(tǒng)計等課程。除高等數學外,其他課程均為學校特色公共基礎課程。此類課程為培養(yǎng)空間數據獲取與分析能力奠定了扎實的數理基礎。
專業(yè)教育層面,將自然地理學、經濟地理學、人文地理學、城市規(guī)劃原理、城鄉(xiāng)規(guī)劃學導論、地理信息系統(tǒng)原理等全面系統(tǒng)介紹學科基礎理論、概念、方法的課程設置為專業(yè)基礎課程,將城市地理學、計量地理學、人口地理學、城市總體規(guī)劃、村鎮(zhèn)規(guī)劃、網絡地理信息系統(tǒng)、計算機輔助設計等深入介紹分支學科發(fā)展及強化實踐應用的課程設定為專業(yè)課程。
這一課程體系僅就專業(yè)核心課程進行設定。在核心課程之外,可根據需求選擇性設置地圖學、城市經濟學、城市社會學、社會調研方法等輔助課程,有助于學生全面系統(tǒng)掌握專業(yè)分析研究方法。具體課程體系建設中,還需針對課程設置順序、各學期學時與學分安排、實踐教學環(huán)節(jié)設計、教學大綱編寫等深入研究。
四、結語
目前在人文地理、城鄉(xiāng)規(guī)劃的研究與實踐領域,空間信息采集、挖掘與分析技術應用相對粗淺,存在領域狹小,工具單一,深度不足等問題。但隨著大數據時代生活、工作方式的變革與智慧城市建設的深化,基于大數據應用的空間分析思維與技術必將在規(guī)劃領域發(fā)揮重要作用。面向應用的人才培養(yǎng),應考慮增加信息類課程的設置以迎接大數據時代海量數據分析應用的挑戰(zhàn),而信息技術類專業(yè),應針對不同領域的需求,增補相應領域的基礎知識課程。如面向智慧城市建設應用的信息技術類專業(yè)人才,應對規(guī)劃原理、規(guī)劃基本分析方法等城鄉(xiāng)規(guī)劃領域基礎知識有所了解。
上述背景下,文章結合人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的發(fā)展定位和信息技術的學科優(yōu)勢,提出專業(yè)課程體系構建原則,為后續(xù)學校本專業(yè)培養(yǎng)方案設置擬定思路,并為其他院校該專業(yè)發(fā)展提供借鑒。
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關鍵詞:測繪 信息化 標準化 可視化 應用
測繪是一項技術性極強的工作,測繪生產力水平的提高極大地依賴于測繪科技進步與創(chuàng)新。當前,我國測繪現代化已經全面完成了數字化測繪技術體系建設,正邁進信息化體系建設的新階段。走信息化發(fā)展道路,加快建設信息化測繪體系,是新時期測繪事業(yè)發(fā)展的重要任務。
測繪信息化建設的目標和主要任務
(一)建設目標
信息化測繪體系的建設是一項復雜的系統(tǒng)工程,它不僅依賴于技術創(chuàng)新,更與觀念創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、法律法規(guī)創(chuàng)新和運行機制創(chuàng)新緊密相關。信息化測繪體系的建設是一項長期任務,其建設目標有近期、中期和遠期之分。
未來20年的近期建設目標是:以現行的數字化測繪體系為基礎,通過技術創(chuàng)新、產品創(chuàng)新、體制創(chuàng)新和法律法規(guī)創(chuàng)新等,初步建成信息化測繪體系,實現公益性測繪事業(yè)與地理信息產業(yè)的協(xié)調發(fā)展,全面提升測繪服務水平和能力,為社會經濟可持續(xù)發(fā)展和和諧社會的建設提供可靠的測繪保障。
(二)主要任務
新的時代對測繪發(fā)展提出了新的要求,測繪的作用對象更廣泛,作用空間更大,測繪成果更具多樣性,測繪服務的領域更寬闊;信息處理的自動化程度更高,信息更新和傳輸更迅速,成果應用更便捷;地理信息內容更全面,屬性更準確,現勢性更強,精度更高。面對新的形勢和新的要求,必須加快推進測繪信息化建設,為經濟社會發(fā)展提供可靠、適用、及時的測繪保障。測繪信息化建設主要包括以下內容:發(fā)展現代測繪技術,充分利用現代信息技術,進一步完善數字化測繪技術,形成信息化測繪的技術體系,為測繪信息化建設提供技術支撐;建設地理信息資源,這是測繪信息化建設的主要任務,重點是加快基礎地理信息資源建設,為各類信息資源整合和利用提供基礎地理信息公共平臺;加強地理信息資源開發(fā)利用,要大力推進地理信息資源的產業(yè)化開發(fā)和社會化應用,促進地理信息產業(yè)發(fā)展;加強測繪與地理信息標準體系建設,為地理信息采集、數據庫建設、信息交換與共享、應用服務等提供技術規(guī)范和標準支撐;加強法規(guī)政策建設,為測繪信息化發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。
二、促進信息化測繪技術發(fā)展的措施
(一)測繪成果數字化
相對于傳統(tǒng)測繪成果的紙質形式,測繪成果數字化主要表現在以下幾個方面。
1、測繪成果的信息量更加豐富。除了傳統(tǒng)地圖上所表示的自然地理要素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性外,未來的測繪成果還將包含大量的其他屬性信息。
2、測繪成果的現勢性。信息社會具有變化快的特點,因此,測繪成果必須準確反映現勢性的地理信息,而數字化將確保這一要求的實現。
3、測繪產品形式的多樣化。在測繪成果數字化的基礎上,可以派生出多種多樣的測繪產品,如滿足各種需要的數字地圖、各種地理信息數據產品、各種功能的地理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等。
隨著信息技術的飛速發(fā)展,Internet網絡在全球迅速普及,使得人類社會空間在信息概念上逐步縮小,測繪服務的方式發(fā)生了根本性變化。比如測繪成果可分布式地存儲在各個地方,通過建立地理信息一站式服務系統(tǒng),建立集成化的地理信息門戶網站,用戶只需訪問一個網站,通過一個查詢界面就可以對分布在各地的地理信息進行檢索、訪問和瀏覽,實現任何人都可以在任何地方、任何時候享受地理信息服務。
(二)測繪過程標準化
加強地理信息和地理信息系統(tǒng)建設的標準化工作,是推進地理信息資源有效利用、實現信息化測繪、提供綜合地理信息服務的首要任務。它既融入了行政管理,又規(guī)劃了技術方向,是地理信息基礎設施體系建設的重中之重。檢討近年測繪信息化的發(fā)展,社會信息化發(fā)展的組織建設已引起政府部門的足夠重視,但某些主管信息化的部門特別是相關行業(yè)的信息主管官員,有測繪背景的極少,使得構建和諧共享框架時,缺少部門協(xié)調的主動性。在技術迅猛發(fā)展中把握好指導性和強制性標準的制定工作,同時加強對標準的檢查力度,使地理信息標準化具有權威性,得到切實有效執(zhí)行。這要求我們的標準制訂工作必須具有前瞻性和實用性,也要求標準制定者既要把握前沿技術,又要具有生產實踐經驗。
(三)測繪信息服務可視化
地圖是人類在認識自然和改造自然的歷史長河中形成的最直觀的自然重現的技術和方法。由于受傳統(tǒng)媒介的限制,一般的地圖是在紙張、布匹、塑料等平面上展現,也有通過制作立體沙盤模型來展現,也有通過電子顯示的技術來展現。地理空間是動態(tài)的三維世界,地圖一般都是靜態(tài)的和平面的,高程信息在制圖的過程中已經全部或部分損失。如果能夠用真三維的方式再現地理空間世界,這將極大地方便決策支持和各類用戶。為此立體化的印刷技術和虛擬現實技術成了地理空間信息可視化的主要技術手段。但是沙盤可提供量度不可能太大。立體印刷可以通過柱面透鏡印刷技術、偏振光印刷技術和全息印刷技術來實現,也可以通過互補色印刷來實現。更好的辦法應該是采用電子方式的立體顯示技術來實現,即通過虛擬現實的方法來建立立體顯示空間,觀察者通過佩帶專門的立體眼鏡來身臨其境地研究問題。隨著PC和圖形加速卡功能的提升,基于微機的VR環(huán)境可以搭建出來。三維地理空間數據可以通過網絡提供服務,三維地理空間數據的管理通過企業(yè)級數據庫來管理,地理空間數據的用戶端可以是立體化的。這種立體化的顯示技術同樣可以用在地理空間數據的快速更新上來。
三、現代測繪技術的應用
在這里主要介紹現代測繪技術在礦山測量方面、濕地方面、水利工程方面和精準農業(yè)方面的應用情況。
(一)礦山測量方面
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(qū)實時、動態(tài)、綜合的信息源,對礦區(qū)環(huán)境進行監(jiān)測,為礦區(qū)環(huán)境保護提供決策支持。遙感資料用于找礦、礦區(qū)地質條件研究、煤層頂底板研究等方面都已得到應用。利用GPS技術進行礦區(qū)地表移動監(jiān)測、水文觀測孔高程監(jiān)測、礦區(qū)控制網建立或復測、改造等。其應用于礦山測量工作的地面部分已成為現代礦山測量的一項重要支撐技術。以礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)為平臺,以各種測量技術為數據獲取的途徑,可以建立集數據采集、處理、管理、分析、輸出于一體的自動化、智能化的技術系統(tǒng),作為礦山可持續(xù)發(fā)展的決策支持系統(tǒng)。
(二)濕地方面
利用遙感技術對濕地生物資源的分布、生長狀況及其變化進行估測。利用遙感技術多層次、多時相的動態(tài)監(jiān)測功能獲得及時可靠的數據,通過地理信息系統(tǒng)技術進行相關數據的實時更新,并對這些數據進行空間分析,可得到濕地的動態(tài)變化情況。應用遙感和地理信息系統(tǒng)技術,獲取濕地生態(tài)環(huán)境質量分析評價所需要的數據,借助GPS技術進行水質采樣調查、植被樣方調查、土壤采樣等常規(guī)野外調查。根據濕地信息系統(tǒng)的功能,可將其劃分為兩大類:查詢服務型信息系統(tǒng)和決策支持型地信息系統(tǒng)。
(三)水利工程方面
遙感技術能夠實時地對大江、大河和湖水水位進行監(jiān)測,可實時監(jiān)測洪水災害面積。RS和GIS集成能及早預報洪水淹沒范圍和干旱災情范圍,為防災、抗災提供準確信息。在水利樞紐工程竣工后,需對水庫大壩、大型橋梁等進行連續(xù)的、精密的監(jiān)測?,F代測繪技術提供了連續(xù)、實時的安全運行監(jiān)控手段。利用全數字攝影測量或數字測圖技術建立數字地面模型,應用GIS的分析決策功能,可以方便快速地進行水庫大壩選址、庫容計算、引水渠修建、受益范圍等設計工作,為開發(fā)利用水資源提供科學依據。
(四)精準農業(yè)方面
精確農業(yè)中,利用GPS技術對采集的農田信息進行空間定位;利用RS技術獲取農田小區(qū)內作物生長環(huán)境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息;利用GIS技術建立農田土地管理、自然條件、作物產量的空間分布
等的空間數據庫;對作物苗情、墑情的發(fā)生發(fā)展趨勢進行分析模擬,為分析農田內自然條件、資源有效利用狀況、作物產量的時空差異性和實施調控提供處方信息。GPS、RS、GIS技術及自動化控制技術為支撐的精確農業(yè)將促進現代農業(yè)的發(fā)展。它能夠收集土地利用現狀、植被分布、農作物的生長情況、農作物的災情分布、土壤肥力等多種信息,將信息技術與農藝、農機有機地結合起來,最大限度地優(yōu)化各項農業(yè)資源與生產要素的合理分配,獲取高產量和最大經濟效益,同時又能有效地保護生態(tài)環(huán)境和農業(yè)自然資源,有利于農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
總之,加快信息化建設,努力構建信息化測繪體系.是“十一五”和今后一段時期內我國測繪發(fā)展的中心任務。為此必須轉變觀念,以戰(zhàn)略眼光認識信息化測繪體系建設的意義,以務實的態(tài)度處理好長遠規(guī)劃與近期目標的關系,為國民經濟和社會發(fā)展提供全面的測繪保障和服務。我們相信在不久的將來,人們將能體驗到地理空間信息隨時伴隨著其各項活動,地理空間信息服務無處不在,地理空間信息無時不有。
參考文獻:
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人教版七年級上冊地理教材第三章“天氣和氣候”第三節(jié)“降水和降水的分布”是天氣要素的分解詮釋,是對第一節(jié)“多變的天氣”的自然延伸,也是今后學習分區(qū)地理的基礎,在本章中起著承上啟下的作用。教材從對學生有用的地理知識進行選材,涉及大量的基本概念和圖表操作,有助于培養(yǎng)學生對圖表的閱讀和分析能力,同時讓學生學會觀察生活,樹立地理就在我們身邊的思想,體現地理學科以人為本的出發(fā)點。
二、設計思路
以“學習生活中的地理”的教學理念為指導,充分發(fā)揮學生的主體作用;以學生參與活動為形式,在學生的親身體驗、研究探索中培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和實踐能力;以學生合作學習為方式,由學生集體探究合作完成相關主題,培養(yǎng)其團結協(xié)助精神;以學生興趣為出發(fā)點,提高其參與熱情,增強課堂生動性。
三、教學目標
知識與技能:知道降水的概念;閱讀降水量柱狀圖、世界年平均降水量分布圖,知道降水的時空分布規(guī)律;根據降水的數字資料,繪制出降水量逐月分配圖,并依據這些氣候資料說出降水特點。
過程與方法:學會閱讀和繪制降水量柱狀圖;通過閱讀世界年平均降水量分布圖,了解緯度、地形、海陸位置的不同對降水分布的影響,把握世界降水分布規(guī)律。
情感、態(tài)度與價值觀:體會降水的意義、降水與生活的關系;通過降水的學習,對學生進行辨證唯物主義教育。
四、教學重難點
重點:降水的季節(jié)變化;世界降水的分布。
難點:通過閱讀降水量分布圖,說出世界年平均降水量的分布規(guī)律。
五、教學方法
啟發(fā)式、探究式、體驗式與合作學習相結合的教學方式;借助多媒體教學,使活動教學與傳統(tǒng)教學相結合,讓學生愉快學習。