地理信息科學(xué)的特點精選(九篇)

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第1篇：地理信息科學(xué)的特點范文

關(guān)鍵詞：地理信息科學(xué)；地圖學(xué)；教學(xué)優(yōu)化；實踐

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）22-0122-02

我國高校的地理信息科學(xué)教育發(fā)展迅速，自20世紀(jì)80年代中期以來，一些高校陸續(xù)開設(shè)了以地理學(xué)、測繪學(xué)或計算機(jī)科學(xué)為背景的地理信息科學(xué)專業(yè)[1]。作為地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生的一門必修課程，地圖學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握地圖學(xué)的基本理論、技能和方法，培養(yǎng)閱讀、使用和編制地圖的能力，提高自身的專業(yè)融合能力和創(chuàng)新能力[2]。該門課程教學(xué)質(zhì)量的好壞將直接影響學(xué)生畢業(yè)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(yè)生的就業(yè)率以及用人單位對學(xué)校地理信息科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的綜合能力的評價，從而間接地影響了學(xué)校該專業(yè)未來的畢業(yè)生就業(yè)率。隨著計算機(jī)技術(shù)與信息科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代地圖學(xué)的理論、技術(shù)和應(yīng)用較之傳統(tǒng)地圖學(xué)有了很大的不同與發(fā)展[3-4]。當(dāng)前很多高校地理信息科學(xué)專業(yè)地圖學(xué)課程的教學(xué)大綱更新速度慢，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容不能實時更新，在一定程度上影響了該門課程的教學(xué)效果。更為重要的是，由于課堂所學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前行業(yè)研究熱點不一致，很多學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容缺乏興趣，導(dǎo)致課堂出勤率不高。因此，如何根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)方案，結(jié)合用人單位的實際需求，探索適用于高校地理信息科學(xué)專業(yè)的地圖學(xué)課程教學(xué)方法已經(jīng)成為我國高校地理信息科學(xué)專業(yè)迫切需要解決的問題之一。

1 地圖學(xué)課程的特點

地圖學(xué)是建立在正確的地理認(rèn)知的基礎(chǔ)上的圖形表達(dá)、制作與應(yīng)用分析的技術(shù)科學(xué)，是地理信息科學(xué)專業(yè)課的基礎(chǔ)[5]。與其他課程相比，地圖學(xué)課程具有如下特點：

1.1 多學(xué)科交叉 地圖學(xué)與眾多學(xué)科之間存在交集，如數(shù)學(xué)、測繪學(xué)、地理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、色彩學(xué)、心理學(xué)等。因此，在探索地圖學(xué)課程的教學(xué)方法改革時應(yīng)充分考慮地圖學(xué)與這些學(xué)科之間的聯(lián)系與區(qū)別。

1.2 實踐性強(qiáng) 地圖學(xué)課程要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，熟練掌握基本的讀圖、制圖和用圖能力。因此，地圖學(xué)課程教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)學(xué)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(shù)更新快 不同于其他學(xué)科，地圖學(xué)相關(guān)的技術(shù)更新速度快，從而對地圖學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生影響。如計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，催生了電子地圖、數(shù)字地圖以及三維地圖等。因此，在地圖學(xué)課程教學(xué)中，必須緊跟科技發(fā)展的步伐，不斷地引入前沿技術(shù)到教學(xué)案例中。

2 課程教學(xué)方法優(yōu)化探索

2.1 引入實際案例教學(xué) 地圖學(xué)課程涉及較多的理論教學(xué)內(nèi)容，若單純地講解理論知識，學(xué)生容易混淆概念，即使在課堂上勉強(qiáng)吸收也難以在其腦海中留下深刻印象，且容易使學(xué)生對該門課程產(chǎn)生厭倦的情緒。為避免出現(xiàn)這種情況，在實際的教學(xué)課程中，教師可通過引入案例教學(xué)的方式，將書本內(nèi)容以實際項目的形式展現(xiàn)給學(xué)生。這不僅可以變枯燥內(nèi)容為生動，使學(xué)生更容易理解與接受，也可以提高學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)興趣，從而最終收獲良好的教學(xué)效果。教師在選取教學(xué)案例時，應(yīng)選擇自己熟悉的類型，最好是結(jié)合自己的項目經(jīng)驗選取教學(xué)內(nèi)容。這種案例選取方法的優(yōu)點在于教師在課堂講解的過程中可以收放自如，避免出現(xiàn)教學(xué)生疏現(xiàn)象；另外，選取教師熟悉的教學(xué)案例還能使所選取的教學(xué)案例貫穿課程教學(xué)的各個章節(jié)，保證教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性與一致性。筆者在實際教學(xué)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(shù)學(xué)基礎(chǔ)、地圖符號化、地圖概括、地圖等章節(jié)均已該項目為例進(jìn)行講解，降低了學(xué)生理解的難度，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在課程結(jié)束后，學(xué)生不僅掌握了教學(xué)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(yè)具有很大幫助。在案例選擇時，還應(yīng)考慮所選內(nèi)容的時效性，即所選擇的教學(xué)案例應(yīng)該是當(dāng)前行業(yè)生產(chǎn)中廣泛涉及的內(nèi)容，保證學(xué)生掌握該案例對其就業(yè)是有幫助的，避免選取時效性差的教學(xué)案例，讓學(xué)生難以學(xué)以致用，從而達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果。

2.2 實踐內(nèi)容與時俱進(jìn) 地圖學(xué)實踐教學(xué)是鞏固和掌握課堂理論教學(xué)，提高學(xué)生用圖、制圖技能的有效途徑和重要環(huán)節(jié)，在地圖學(xué)教學(xué)中占有重要位置[6]。當(dāng)前大學(xué)畢業(yè)生中存在一個普遍現(xiàn)象是其感覺學(xué)校課堂上學(xué)到的知識和工作單位中碰到的實際應(yīng)用問題差別很大，所學(xué)知識難以派上用場。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是多方面的，其中最主要是課堂教學(xué)內(nèi)容沒有做到與時俱進(jìn)導(dǎo)致的。筆者通過與部分地圖制圖行業(yè)從業(yè)人員交流得知，該現(xiàn)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(yè)后通過各種方式參加了相關(guān)的培訓(xùn)后，才可以勝任目前的工作。因此，地圖學(xué)課程實踐教學(xué)內(nèi)容必須與時俱進(jìn)。例如，目前高校的地圖學(xué)課程教學(xué)普遍基于傳統(tǒng)的二維平面地圖展開，給學(xué)生講授地圖制圖的基本理論與方法，而當(dāng)前行業(yè)的研究重點是三維地圖、虛擬現(xiàn)實地圖以及基于位置的服務(wù)等，與課堂教學(xué)內(nèi)容存在很大差異。筆者在地圖學(xué)實踐教學(xué)過程中，除了少量課時給學(xué)生講授傳統(tǒng)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(xué)生掌握ArcGIS、SuperMap這類傳統(tǒng)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(xué)生課后的教學(xué)反饋意見以及畢業(yè)生的就業(yè)反饋材料得知，該教學(xué)方法得到了學(xué)生與用人單位的一致好評。

2.3 組織學(xué)生參加相關(guān)競賽 目前，隨著GIS行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類面向在校學(xué)生的專業(yè)技能競賽也如雨后春筍般涌現(xiàn)，其中不乏地圖制圖競賽。這類型的專業(yè)技能競賽側(cè)重考察學(xué)生的綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，可以有效地提高學(xué)生的專業(yè)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(xiàn)場操作組競賽，該組考察的就是學(xué)生操作地圖制圖軟件的熟練程度。從近幾年的指導(dǎo)學(xué)生參賽情況來看，這類比賽對提高學(xué)生的綜合能力具有很大作用。此外，在畢業(yè)生就業(yè)時，用人單位也傾向于錄用那些具有參賽經(jīng)驗的人員。

3 結(jié)語

本文基于高校地圖學(xué)課程教學(xué)中存在的不足之處，結(jié)合案例教學(xué)、實踐教學(xué)、素質(zhì)提升等教學(xué)改革方法，對地圖學(xué)課程的教學(xué)進(jìn)行了優(yōu)化探索。在課堂理論教學(xué)中，通過引入案例教學(xué)使學(xué)生更容易理解所講解的知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，與時俱進(jìn)地給學(xué)生講授行業(yè)最新出現(xiàn)的技術(shù)及工具，使所講知識與行業(yè)發(fā)展保持一致。此外，通過定期組織學(xué)生參加專業(yè)技能競賽提高他們的綜合能力，為其以后的就業(yè)、擇業(yè)打下堅實基礎(chǔ)。最后，通過實際的教學(xué)實踐，驗證了優(yōu)化的教學(xué)方法的實用性與有效性。

參考文獻(xiàn)

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[2]彭秀英，萬劍華.地理信息科學(xué)專業(yè)“地圖學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容研究與實踐[J].測繪通報，2014，3：128-130，134.

[3]廖克.現(xiàn)代地圖學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[4]袁堪省.現(xiàn)代地圖學(xué)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[5]吳小芳，徐智勇，王建芳.地圖學(xué)課程教學(xué)改革探討[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009，31：52-53.

第2篇：地理信息科學(xué)的特點范文

【摘要】本文主要介紹了地理信息系統(tǒng)在技術(shù)上的特點，同時對它在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析，為環(huán)境保護(hù)工作的開展提供參考。

【關(guān)鍵詞】GIS技術(shù) 環(huán)境保護(hù)工作 應(yīng)用

GIS在空間信息的采集和處理當(dāng)中有著重要的作用，可以推動地理信息科學(xué)的不斷發(fā)展，促進(jìn)人類社會的進(jìn)步。

一、GIS技術(shù)的概述

GIS指的是地理信息系統(tǒng)，它是一個對地理信息進(jìn)行收集和處理的技術(shù)，有全球定位系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)三個方面的內(nèi)容。GIS主要通過采集、貯存、管理、分析和描述等行為對地球的整個或部分表面（包括大氣層）、空間和地理分布等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的空間信息系統(tǒng)。在GIS中，“S”有四個層面的意思，分別指的是系統(tǒng)、科學(xué)、服務(wù)和研究。系統(tǒng)也要從技術(shù)層面出發(fā)，對地理信息系統(tǒng)進(jìn)行論述，具體來說會包含問題的定義、軟硬件的獲取、數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)庫的建立、實施分析和結(jié)果展示等環(huán)節(jié)。

GIS技術(shù)在實際中應(yīng)用主要有兩個方面的內(nèi)容，第一是對空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，第二是進(jìn)行GIS的應(yīng)用和開發(fā)，從而促進(jìn)地理信息科學(xué)的發(fā)展。對GIS來說，它是現(xiàn)實世界表達(dá)和模擬的工具，也是空間數(shù)據(jù)處理和分析的工具，是人們對空間問題進(jìn)行解決的技術(shù)性資源，是一門和空間信息處理分析息息相關(guān)的科學(xué)技術(shù)。隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展和在各個方面中的應(yīng)用，它在環(huán)境的保護(hù)工作中會得到良好的應(yīng)用。

二、GIS技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

隨著我國環(huán)境信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在計算機(jī)的輔助之下，GIS技術(shù)也可以在環(huán)境的保護(hù)中得到更好地應(yīng)用。特別是在環(huán)境保護(hù)的管理和決策工作中，它的重要性越來越明顯。地理信息系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)使得環(huán)境保護(hù)工作朝著信息化和現(xiàn)代化技術(shù)的方向發(fā)展。

（一）應(yīng)用GIS制作環(huán)境專題圖

對環(huán)境科學(xué)研究工作來說，環(huán)境制圖是一個基本的工具和手段，和傳統(tǒng)的手工制圖方式相比，周期長、更新慢的傳統(tǒng)方式在現(xiàn)代的環(huán)境保護(hù)過程中會慢慢的被淘汰。相比之下利用GIS建立起地圖的數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)一次性投入，但是多次性產(chǎn)出的效果。用地理信息系統(tǒng)建立起地圖的數(shù)據(jù)庫，這種方式可以幫助用戶輸出一個全要素的地形圖，然后根據(jù)具體的需求來進(jìn)行各種專題圖的分層輸出。和傳統(tǒng)的人工繪圖方式相比，地理信息系統(tǒng)所建立起來的圖層更加具有靈活性，同時在基礎(chǔ)電子的地圖上還可以通過專題數(shù)據(jù)的制作伸縮的產(chǎn)生出高質(zhì)量的環(huán)境專題圖，從而突出整體的效果和特點。

（二）應(yīng)用GIS建立各種環(huán)境地理信息系統(tǒng)

在各個級別的環(huán)境保護(hù)部門的日常管理業(yè)務(wù)開展中，需要對大量多樣化的環(huán)境信息進(jìn)行采集和處理。對于這些環(huán)境信息來說，有85%以上的信息都是和空間位置有關(guān)，在這樣的情況下，地理信息系統(tǒng)就能夠使得自己在空間數(shù)據(jù)采集、編輯和處理方面的強(qiáng)大功能得到充分性的發(fā)揮。

（三）GIS應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測

在環(huán)境監(jiān)測開展的過程中，使用地理信息系統(tǒng)可以對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的處理，從而可以更好地為環(huán)境決策提供必要的輔助手段。例如在流域的自然環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)采集過程當(dāng)中，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲和處理，然后利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行歸納、演繹并分析，從而可以對流域的水環(huán)境現(xiàn)狀和污染情況進(jìn)行直觀的顯示，從而幫助相應(yīng)的人員更好地開展數(shù)據(jù)的分析和空間分析工作，在決策上起到輔助和幫助的作用。

（四）GIS應(yīng)用于環(huán)境應(yīng)急預(yù)警預(yù)報

對國家的發(fā)展來說，如果能夠建立起一個比較重大的環(huán)境污染事故區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)，就可以在環(huán)境的應(yīng)急預(yù)警預(yù)報方面發(fā)揮非常重大的作用，對一些事故的敏感區(qū)域開展相關(guān)針對性的監(jiān)測工作。例如大連市的重大污染事故區(qū)域的預(yù)警系統(tǒng)，將重大污染事故的多種預(yù)測模型和GIS處理模塊結(jié)合，要有一個風(fēng)險源出現(xiàn)了事故，就可以立刻采取應(yīng)急的措施和報警的信息，并科學(xué)地提供一些人員及物質(zhì)調(diào)度的建議，從而在重大污染事故的應(yīng)急指揮當(dāng)中提供了幫助的作用。

（五）GIS應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量評價和環(huán)境影響評價

由于地理信息科學(xué)系統(tǒng)可以集成管理和場地密切相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)，因此它在信息綜合分析方面是非常有利的一個工具。環(huán)境影響評價工作的目的是對建設(shè)項目有可能對環(huán)境產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測和分析，從而幫助人們防治環(huán)境污染、減輕環(huán)境影響的措施，避免在項目建成后萬一發(fā)生環(huán)境事故的時候，產(chǎn)生更大的環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)損失、社會影響。利用地理科學(xué)信息系統(tǒng)的空間分析功能，可以對一些建設(shè)項目的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而幫助人確定一個更為科學(xué)的環(huán)境影響評價模型。

三、結(jié)語

隨著地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，相關(guān)技術(shù)在我國環(huán)境的保護(hù)中發(fā)揮著越來越大的作用。因此，我國應(yīng)該加強(qiáng)這方面技術(shù)的開發(fā)，推動其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鞠文杰. 淺談GIS技術(shù)在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用[J]. 河北民族師范學(xué)院學(xué)報， 2010， （2）.

第3篇：地理信息科學(xué)的特點范文

【 關(guān)鍵詞 】 地理信息科學(xué)；數(shù)字地球；云計算；空間計算；時空；高性能計算；地理信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

1 引言

“唯一不變的是變化本身”——肯尼迪。在全球化和人類活動地域擴(kuò)張的21世紀(jì)，理解變化變得越來越重要（Brenner 1999； NRC 2009b）。這些變化在一定的空間范圍內(nèi)發(fā)生，這個范圍可以小到個人或周圍的小空間，也可以大到整個地球（Brenner 1999）。我們用時空維度來更好地記錄空間的相關(guān)變化（Goodchild 1992）。為了理解、保護(hù)和改善我們的生活環(huán)境，人類已經(jīng)積累了約十萬年或更長時間發(fā)生的變化的寶貴記錄。這些記錄通過各種傳感技術(shù)獲得，這些傳感技術(shù)包括我們?nèi)祟惖囊曈X、觸覺和感覺，以及最近發(fā)展的衛(wèi)星、天文望遠(yuǎn)鏡、原位傳感器和傳感器網(wǎng)（Montgomery and Mundt， 2010）。傳感技術(shù)的進(jìn)步極大地提高了記錄的精度和時空范圍。總的來說，我們已經(jīng)積累了EB級的記錄數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)集每天以PB級的速度在增加（Hey， Tansley and Tolle 2009）。

云計算的出現(xiàn)為解決地理科學(xué)的挑戰(zhàn)，即能夠靈活訪問廣泛集中的、實體化的以及負(fù)擔(dān)得起的計算機(jī)資源，帶來了可能的解決方案（Cui et al.， 2010； Huang et al.， 2010）。21世紀(jì)的地理空間科學(xué)與所描述的密集問題可以受益于最新的云計算框架，并充分利用時空原理以優(yōu)化云計算。要抓住云計算和地理空間科學(xué)之間的內(nèi)在關(guān)系，我們引入了空間云計算：a）解決地理空間科學(xué)中的4個密集問題；b）促進(jìn)實施和優(yōu)化云計算匯集、彈性、按需以及其他特點。

2 空間云計算（Spatial Cloud Computing （SCC））

云計算正在成為下一代的計算平臺，政府機(jī)構(gòu)正在促進(jìn)它的使用以降低啟動、維護(hù)和能源消耗成本（Buyya et al.， 2009； Marston et al. 2011）。結(jié)合地理空間科學(xué)，幾個試驗性的云計算項目正在諸如FGDC、 NOAA和 NASA等聯(lián)邦機(jī)構(gòu)內(nèi)實施。商業(yè)機(jī)構(gòu)，如微軟、亞馬遜和ESRI正在調(diào)研如何在云計算環(huán)境中操作地理空間應(yīng)用，了解如何最好地適應(yīng)這個新的計算模式。早期的調(diào)研發(fā)現(xiàn)云計算不僅能夠幫助地理空間科學(xué)，而且能夠采用時空原理進(jìn)行優(yōu)化以最好地使用分布式計算資源（Yang et al.， 2011）。地理空間科學(xué)問題具有強(qiáng)時空約束和原則，能夠通過系統(tǒng)地考慮通用時空規(guī)則來獲得最好的答案（De Smith 2007； Goodchild 1990； Goodchild et al.， 2007； Yang et al.， 2011b）：1）物理現(xiàn)象是連續(xù)的，數(shù)據(jù)表示在時空上是離散的；2）物理現(xiàn)象在空間、時間和時空關(guān)系上是異構(gòu)的；3）物理現(xiàn)象在局部地理域上是半自治的，并且能夠被分割和合并；4）地理空間科學(xué)和應(yīng)用問題包括數(shù)據(jù)存儲、計算/處理資源、物理現(xiàn)象和用戶的時空位置；上述四種位置的相互作用隨空間分布強(qiáng)度愈發(fā)復(fù)雜；5）時空現(xiàn)象越接近越相關(guān)（Tobler' first law of geography）。

一個支持地理空間科學(xué)的云計算平臺應(yīng)該利用上述時空原則和限制，以便以一種時空形式更好地優(yōu)化與使用云計算，而不是設(shè)置限制條件和重新設(shè)計應(yīng)用架構(gòu)（Calstroka and Waston 2010）。

時空云計算涉及地理空間科學(xué)驅(qū)動的計算規(guī)范，通過將分布式計算環(huán)境應(yīng)用于地理空間和其他科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其能夠被時空原則所優(yōu)化。

空間云計算框架包括物理計算基礎(chǔ)設(shè)施、分布在多個區(qū)域的計算資源，和用來管理為終端用戶提供服務(wù)的資源的空間云計算虛擬服務(wù)器。

空間云計算可以用一個架構(gòu)來表示，這個架構(gòu)包含物理計算基礎(chǔ)設(shè)施、分布在多個區(qū)域的計算資源，以及一個管理為終端用戶提供服務(wù)的資源的空間云計算虛擬服務(wù)器。

空間云計算環(huán)境的核心組件主要通過結(jié)合時空原則的SCCM來支持地理空間科學(xué)，以尋求計算資源的優(yōu)化?；趥鹘y(tǒng)空間云計算平臺和核心GIS功能是能夠?qū)崿F(xiàn)的，例如動態(tài)重投影和空間分析。本地用戶和系統(tǒng)管理員通過SCCM管理接口，能夠直接訪問私有云服務(wù)器，云用戶能夠通過空間云門戶訪問云服務(wù)。還需要進(jìn)一步研究IaaS、PaaS、SaaS和DaaS環(huán)境在云計算與地理信息科學(xué)兩方面可用的一致性。在下一節(jié)中，我們使用四種有代表性的應(yīng)用來說明四種密集的問題。

3 空間云計算應(yīng)用

為說明云計算如何能潛在解決四個密集問題，我們選擇了四個科學(xué)和應(yīng)用場景來分析這些問題、時空原則和潛在空間云計算解決方案間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.1 數(shù)據(jù)密集型

地理空間科學(xué)中的數(shù)據(jù)密集型問題至少可以總結(jié)為三個方面：1）利用專門的投影和地理坐標(biāo)系統(tǒng)，多維地理空間數(shù)據(jù)在二維以上空間表示；2）諸如衛(wèi)星觀測、照相獲取、或者模型模擬，會收集或產(chǎn)生海量多維數(shù)據(jù)；3）數(shù)據(jù)的全球分布。許多數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用訪問和數(shù)據(jù)整合，因此，大數(shù)據(jù)可能在快速計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸，或者通過組合技術(shù)實現(xiàn)最小傳輸。

為解決這些數(shù)據(jù)密集型問題，我們開發(fā)了一種DaaS——分布式的目錄和基于空間云計算的門戶，來發(fā)現(xiàn)、訪問、使用地理空間數(shù)據(jù)。這個DaaS基于Microsoft Azure， Amazon EC2和 NASA 的地理空間社區(qū)的云服務(wù)上正在進(jìn)行開發(fā)與測試。

空間云計算可考慮擁有和使用數(shù)據(jù)、服務(wù)、計算和終端用戶的位置、能力、容量和質(zhì)量等信息并予以優(yōu)化，當(dāng)然是在計算、地理空間科學(xué)和應(yīng)用使用時空原則的情況下。

3.2 計算密集型

計算機(jī)密集型是地理空間科學(xué)需要解決的另外一個問題。在地理科學(xué)元素中，在信息/知識的數(shù)據(jù)挖掘、參數(shù)提取和現(xiàn)象模擬應(yīng)用中計算密集型問題愈發(fā)突出。這些問題包括：1）地理空間科學(xué)在建模和分析方面天然是耗費計算資源的；2）參數(shù)提出需要運(yùn)行復(fù)雜的地球物理算法，以從海量觀測數(shù)據(jù)中獲取現(xiàn)象值（Phenomena Values），這個復(fù)雜的算法運(yùn)算使得參數(shù)提取更具有計算密集型特征；3）當(dāng)考慮到地球系統(tǒng)的所有動態(tài)參數(shù)時，模擬地理空間現(xiàn)象是非常復(fù)雜的。周期性的現(xiàn)象模擬密集計算的不斷循環(huán)，高性能計算機(jī)常用來提升此類計算速度。更重要的是，現(xiàn)象處理的時空原則可用來優(yōu)化分布式計算單元的組織，以實現(xiàn)時空科學(xué)模擬和預(yù)測（Govett et al.， 2010； Yang et al.， 2011）。這些原則對于實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、參數(shù)提取、現(xiàn)象模擬的云計算來優(yōu)化計算資源也是很關(guān)鍵的（Ramakrishnan et al. 2011； Zhang et al. 2011），主要通過：1）利用動態(tài)需求和能力，為計算工作選擇最匹配的計算單元；2）并行化操作單元以降低這個處理時間或提高整個系統(tǒng)的可操作性，3）利用更加匹配的工作、計算應(yīng)用以及存儲與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，優(yōu)化整個云操作性。由于科學(xué)算法的多樣性和動態(tài)性，最好的實現(xiàn)平臺是PaaS和IaaS。

3.3 并發(fā)訪問密集

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和“在任何地點、任何時間將正確信息提供給任何人”的理念，使得基于位置的地理空間服務(wù)流行開來（Jensen 2009），并允許數(shù)以千萬計的用戶并發(fā)訪問系統(tǒng)（Blower 2010）。例如，Google Earth通過其SaaS支持?jǐn)?shù)百萬互聯(lián)網(wǎng)用戶并發(fā)訪問。這些并發(fā)密集型訪問在某一時間（例如2011年3月日本海嘯和地震期間）非常密集，而在另外時間則很少。為更好地滿足這些并發(fā)訪問，空間云計算需要彈性調(diào)用更多的來自不同區(qū)域的服務(wù)進(jìn)程來應(yīng)對訪問峰值。

實驗證明計算進(jìn)程越多，性能越高。彈性自動提供和釋放計算資源允許我們共享其他無并發(fā)訪問峰值的應(yīng)用的計算資源，以應(yīng)對當(dāng)前的并發(fā)訪問峰值。

3.4 時空密集型

為更好地理解過去和預(yù)測未來，一些被收集的地理空間數(shù)據(jù)是基于時間序列的，將已有的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行時間序列的重建工作也已實施。時空密集型的重要性體現(xiàn)在時空索引（Theodoridis and Nascimento， 2000； Wang et al.， 2009）、時空數(shù)據(jù)建模方法（Monmonier， 1990， Stroud et al.， 2001）、地球科學(xué)現(xiàn)象關(guān)聯(lián)分析（Kumar 2007）、颶風(fēng)模擬（Theodoridis et al.， 1999）以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（在傳輸負(fù)載與拓?fù)鋸?fù)雜性上飛速發(fā)展）（Donner et al.， 2009）之上，面臨著的挑戰(zhàn)也來自于這些。

針對數(shù)據(jù)采集，不同的路徑傳感器、照相機(jī)以及公眾探測技術(shù)用來獲取實時的交通狀態(tài)信息（Goodchild 2007）。已存在的路徑連接和節(jié)點也被添加進(jìn)來作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。模型模擬在高性能計算環(huán)境中進(jìn)行。不像靜態(tài)路徑規(guī)劃可利用Dijkstra算法實現(xiàn)，近實時的路徑規(guī)劃則不能如此（Cao 2007），我們不得不針對每一個路徑規(guī)劃請求進(jìn)行準(zhǔn)實時的計算。此復(fù)雜性給計算和地理科學(xué)帶來很大的挑戰(zhàn)。由于路徑規(guī)劃請求的動態(tài)特點，我們不能為應(yīng)對最大量的用戶而去維持最大的計算能力，通常我們不需要全部的計算能力。云計算提供的彈性與按需特征能夠用來解決這個問題，PaaS最適合這種應(yīng)用。

4 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

這篇論文羅列了21世紀(jì)地理空間科學(xué)面臨的諸多巨大挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)、計算、并發(fā)和時空分析密集特征。我們論證采用空間特征的云計算的最新進(jìn)展能夠為解決這些巨大挑戰(zhàn)提供潛在的解決方案。

時空云計算的成功依賴許多因素，例如時空云計算在能夠采納云解決方案的地理空間科學(xué)家中的推廣，在能夠采納時空原則進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)和部署云平臺的計算科學(xué)家與工程師中推廣。我們列舉了幾個方面，包括：

4.1 時空原則挖掘和提取

地理空間現(xiàn)象在時間和空間上不斷變化，利用四維或更多維去表示或描述其演變是可能的。我們已建立了歐幾里德和其他空間去描述這些現(xiàn)象。由于現(xiàn)象的復(fù)雜性和多維的龐大，我們力圖簡化維度，引入現(xiàn)象的特征或模板去幫助更好地在理論和計算環(huán)境中表示，使得其具有可計算性。

在地理空間科學(xué)中，由于人類活動的擴(kuò)展和全球化，一些表示方法需要重新定義。例如，我們需要整合陸地區(qū)域、海洋和大氣進(jìn)程以更好地理解氣候變化。另一方面，我們需要更好地描述地理空間現(xiàn)象如何影響我們的生活。這些時空關(guān)系幫助我們形成更好的時空原則，開發(fā)多維狀態(tài)下的時空案例。橫向應(yīng)用需要多領(lǐng)域的不同背景的科學(xué)家進(jìn)行合作。社會上，跨領(lǐng)域和地域的處于分散狀態(tài)的科學(xué)家合作是一個巨大挑戰(zhàn)。

4.2 重要的數(shù)字地球與復(fù)雜的時空科學(xué)及應(yīng)用

Digital Earth要求將我們星球的數(shù)字信息進(jìn)行整合，并開發(fā)出地理空間問題的解決方案。理解可預(yù)知的模式并提供特定環(huán)境下的解決方案，這是非常必要的。解決這些問題不僅為人們提供需求便利，而且從長遠(yuǎn)看能夠改善人們的生活質(zhì)量。

為此，需要研究：a）辨明具有較大影響的基礎(chǔ)性的應(yīng)用，以及需要的計算支持；b）結(jié)合可獲取的分布式計算能力，分析應(yīng)用中的四個密集型問題；c）通過考慮云計算能力和時空需求，擴(kuò)展或指定數(shù)學(xué)和概念模型到計算機(jī)模型，以實現(xiàn)應(yīng)用的可計算性；d）為決策者和其他最終用戶解決或提出問題；e）通過改進(jìn)傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和模型模擬以改善應(yīng)用；f）總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，優(yōu)化通用云計算技術(shù)。

4.3 支持空間云計算（SCC）特征

空間云計算嚴(yán)重依賴計算基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，除了工程研究和計算基礎(chǔ)設(shè)施特征的可用外，網(wǎng)絡(luò)、CPU、RAM、硬盤、軟件許可和其他資源的使用/狀態(tài)，對于優(yōu)化使用時空原則的云計算環(huán)境也是重要的。

在調(diào)研面向解決四種密集型地理空間問題的云計算特征工作中，需要進(jìn)行擴(kuò)展研究以更好地理解計算基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用的時空特性，應(yīng)用和計算資源的優(yōu)化調(diào)度也是關(guān)鍵的（Mustafa Rafique et al. 2011）。

4.4 安全

云計算公司通常會使用授權(quán)和認(rèn)證技術(shù)來保護(hù)用戶隱私，云服務(wù)提供商確保其基礎(chǔ)設(shè)施安全并擁有可行的保護(hù)用戶數(shù)據(jù)與應(yīng)用的解決方案是必須的。美國聯(lián)邦首席信息官（The US Federal CIO）正努力合并安全訪問與授權(quán)成為統(tǒng)一功能，這計劃為三個步驟（FEDRAMP 2011）：a）安全需求底線；b）持續(xù)監(jiān)控；c）潛在訪問與授權(quán)。

（注：本文譯自《國際數(shù)字地球?qū)W報》International Journal on Digital Earth）

譯者簡介：

翟永（1969-），男，碩士，高級工程師；研究方向：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成以及安全保密技術(shù)。

劉津（1989-），女，學(xué)士，助理工程師；研究方向：空間數(shù)據(jù)庫管理和地理信息管理系統(tǒng)集成。

第4篇：地理信息科學(xué)的特點范文

關(guān)鍵詞：實踐能力；培養(yǎng)模式探索；地理信息科學(xué)

【中圖分類號】G641 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：

地理信息科學(xué)（Geographic Information Science，簡稱GIS）是一門實踐性、創(chuàng)新性和實際應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其實踐教學(xué)對于培養(yǎng)創(chuàng)新型實用人才具有至關(guān)重要的作用[1]。作為非師范類專業(yè)，GIS的發(fā)展速度極快，應(yīng)用范圍廣泛、影響領(lǐng)域眾多，是其他地理學(xué)科無法相提并論的。因此基于此背景，結(jié)合新疆師范大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)教學(xué)研究與改革項目“非師范類專業(yè)學(xué)生實踐技能提升的教學(xué)研究”，對我校非師范專業(yè)―GIS專業(yè)學(xué)生實踐能力培養(yǎng)模式進(jìn)行探討，通過構(gòu)建培養(yǎng)GIS專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的多維實踐平臺及其運(yùn)作機(jī)制進(jìn)行探索，開展多樣的實踐教學(xué)活動，讓學(xué)生在獲取、鞏固地理學(xué)理論知識的過程中，理解和掌握處理實際問題的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑和探究的品質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和實踐操作能力；通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，以及社會意識和合作精神；提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和科學(xué)的價值觀，鍛煉學(xué)生的社會實踐能力、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力和科研能力。

1 目前存在的問題

作為一所省屬本科高校，新疆師范大學(xué)承擔(dān)著為地方培養(yǎng)人才、提供服務(wù)的重任。如何通過改進(jìn)實踐教學(xué)方法和構(gòu)建培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的系統(tǒng)化、科學(xué)化實踐平臺是我校非師范專業(yè)在學(xué)科發(fā)展方面所面臨的首要問題。目前，我校的GIS專業(yè)是學(xué)校在多年教學(xué)過程中逐漸發(fā)展起來的新興專業(yè)，其辦學(xué)經(jīng)驗、辦學(xué)條件、師資力量相對于師范專業(yè)較為薄弱，實習(xí)基地的建設(shè)還比較落后[2-3]。加之由于承擔(dān)了高等教育擴(kuò)招以后繁重的教學(xué)任務(wù)，使得我校GIS專業(yè)在學(xué)生實踐能力培養(yǎng)方面尚缺乏行之有效的方法和手段。在學(xué)科建設(shè)方面，缺乏與學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)的實踐基地和實驗室；由于教學(xué)課時所限，我校GIS專業(yè)所開設(shè)的實踐課程課時相對較少，不能很好地滿足對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。在專業(yè)設(shè)置上，受師資力量和辦學(xué)實力的限制，專業(yè)設(shè)置局限，一些應(yīng)用型專業(yè)的應(yīng)用性和實踐性特點不明顯，很難做到根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求來設(shè)置本科專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在實踐教學(xué)中，綜合性和創(chuàng)新性實驗安排較少，實踐教學(xué)的研究性和創(chuàng)新性相對缺乏，部分學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣不大，對專業(yè)理論知識掌握不牢，對專業(yè)學(xué)習(xí)的實踐操作能力不足。

2 構(gòu)建實踐能力培養(yǎng)模式

2.1構(gòu)建原則

實踐能力培養(yǎng)模式是指基于教學(xué)實踐平臺、創(chuàng)新實踐平臺和創(chuàng)業(yè)實踐平臺，在結(jié)合各種校內(nèi)外可利用資源以及合理安排時間的基礎(chǔ)上，在充分考慮每個學(xué)生個體差異的基礎(chǔ)上，以學(xué)生為主體，意在提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的面向GIS專業(yè)全體學(xué)生的創(chuàng)業(yè)實踐教育平臺。根據(jù)GIS專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，實踐能力培養(yǎng)平臺應(yīng)該遵循如下一些原則[4]：

（1）針對性原則 創(chuàng)建實踐能力培養(yǎng)平臺的主要目的就是提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，并要求與專業(yè)培養(yǎng)要求一致，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

（2）條理性原則 按照從簡到繁，從低級到高級的原則，依照學(xué)生的接受力，分條遞進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

（3）完整性原則 平臺的實踐內(nèi)容要環(huán)環(huán)緊扣緊密聯(lián)系，前后呼應(yīng)使整個實踐平臺形成一個完整的系統(tǒng)，并突出創(chuàng)新平臺的整體性。

2.2實踐能力培養(yǎng)模式的構(gòu)建

基于實踐能力培養(yǎng)模式構(gòu)建原則，建立了我校GIS專業(yè)由教學(xué)實踐平臺、創(chuàng)新實踐平臺、創(chuàng)業(yè)實踐平臺組成的多角度實踐能力培養(yǎng)學(xué)習(xí)模式，并形成了以提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力為重點，結(jié)合課堂授課及課外實踐，并綜合教學(xué)科研的新型人才培養(yǎng)模式[5]。根據(jù)學(xué)生個體成長和全面發(fā)展的需要，制定多樣的實踐教學(xué)研究方向和構(gòu)建多層次的實踐教學(xué)平臺，把學(xué)生培養(yǎng)成具有創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力和社會實踐能力的新時代大學(xué)生，提高學(xué)生的就業(yè)率，提升學(xué)校的辦學(xué)水平。

2.2.1教學(xué)實踐平臺

教學(xué)實踐平臺是以師生教學(xué)過程為基礎(chǔ)，立足于課程體系的平臺，是培養(yǎng)專業(yè)人才及進(jìn)行科研項目的前提條件。通過綜合課內(nèi)外可利用的教學(xué)資源，構(gòu)建教學(xué)實踐平臺的主要目的是：一、在課堂上借助多媒體等形式的授課進(jìn)一步夯實學(xué)生的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合軟件的操作提高學(xué)生對專業(yè)知識的理解力；二、整合基礎(chǔ)課程中的實踐內(nèi)容，加強(qiáng)專業(yè)實踐技能課程的開設(shè)，保證學(xué)生的基礎(chǔ)實踐能力。

2.2.2創(chuàng)新實踐平臺

創(chuàng)新實踐平臺是基于教學(xué)實踐平臺的，由實踐技能比賽、科研項目、各類學(xué)術(shù)活動組成的平臺，其主要目的是通過開展相關(guān)學(xué)術(shù)講座、學(xué)生社團(tuán)活動、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等，使學(xué)生參與到社會活動和教師的科研項目中。通過搭建各類科技創(chuàng)新活動平臺，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

2.2.3創(chuàng)業(yè)實踐平臺

該平臺是綜合教學(xué)實踐平臺與創(chuàng)新實踐平臺，聯(lián)合實踐活動以及創(chuàng)業(yè)能力的訓(xùn)練，旨在提高學(xué)生的創(chuàng)業(yè)能力、提升學(xué)生的就業(yè)率。為了培養(yǎng)全面的應(yīng)用型人才需要加強(qiáng)對實訓(xùn)基地的建設(shè)，在建立和完善校內(nèi)基礎(chǔ)實驗室和專業(yè)實驗室的前提下，要進(jìn)一步加強(qiáng)和完善校外實訓(xùn)基地。

3實踐能力培養(yǎng)模式的實現(xiàn)機(jī)制

實踐能力培養(yǎng)模式的實現(xiàn)將有助于提高我校GIS專業(yè)學(xué)生的GIS數(shù)據(jù)采集與獲取能力、GIS軟件操作與應(yīng)用能力、GIS軟件設(shè)計與開發(fā)能力以及GIS綜合能力（即能自主利用GIS技術(shù)解決工作中的實際問題）[6]。當(dāng)然，該模式的實現(xiàn)要依托有效的運(yùn)作方式、管理方法以及完整的保障體系。

3.1構(gòu)建“簡單――復(fù)雜――個性化”的運(yùn)行框架

GIS專業(yè)實踐課程的安排應(yīng)該依照學(xué)生的接受能力遵循循序漸進(jìn)由易到難。近年來，我校該專業(yè)學(xué)生的一些專業(yè)課中加入了一到兩周的實踐課程以及操作能力的測試，增加了課程的難度，提高了學(xué)生動手操作能力。而后，針對學(xué)生的個體差異，再由學(xué)生選擇，進(jìn)行其他不同的實踐活動，如參加大學(xué)生科技創(chuàng)新比賽，創(chuàng)業(yè)大賽等。

3.2建立科學(xué)有效的管理方式

任何一種教學(xué)方法的有力實施都是依托有效的教學(xué)管理體系，實踐教學(xué)更是如此。除了制定保障實踐教學(xué)能順利進(jìn)行的相關(guān)制度以外，對于我校GIS專業(yè)來說建立和完善校內(nèi)基礎(chǔ)實驗室和專業(yè)實驗室的各項管理制度，加大對教學(xué)儀器設(shè)備和實驗室的開放與共享，進(jìn)一步完善校外實訓(xùn)基地以及在專業(yè)單位實習(xí)的規(guī)則制度是非常必要的。無論是在教學(xué)實踐環(huán)節(jié)、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項目，還是在專業(yè)實習(xí)訓(xùn)練都有專門的人員負(fù)責(zé)，對學(xué)生加強(qiáng)指導(dǎo)和管理，并形成一整套科學(xué)有效的管理體系。

3.3完善模式應(yīng)用的保障體系

實踐能力培養(yǎng)模式的順利實施必須要有完整的監(jiān)督體系，通過實時掌握學(xué)生的實踐過程，對模式的實施進(jìn)行全面正確評價和改進(jìn)完善。同時，培養(yǎng)模式的實施要建立在校內(nèi)基礎(chǔ)實驗室和專業(yè)實驗室的前提下，更要改進(jìn)和完善校外的實訓(xùn)基地和實習(xí)基地，要盡可能多的增加學(xué)生去相關(guān)單位實習(xí)的機(jī)會，拓寬學(xué)生的校外實踐渠道。最后，要鼓勵教師基于自身科研項目，積極指導(dǎo)學(xué)生參與其中，完成一定的科研任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。軟硬件皆施才能保證培養(yǎng)模式順利進(jìn)行，對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)起到實質(zhì)性作用。

4結(jié)語

學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，不是單指課程或者單指實踐內(nèi)容的培養(yǎng)，而是要形成從課程到實踐再到創(chuàng)新相結(jié)合的教學(xué)模式，在課程中加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，在實踐中拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，從而使學(xué)生在社會工作崗位中盡可能多的用到所學(xué)的專業(yè)知識。這是一個循序漸進(jìn)的過程，也是一個隨著社會需求的變化而不斷完善不斷調(diào)整的過程，只有經(jīng)過長期的探索與實際的操作，才能培養(yǎng)出同時具有穩(wěn)固專業(yè)基礎(chǔ)知識與實踐能力，并兼有創(chuàng)新精神與開發(fā)能力的GIS人才。

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第5篇：地理信息科學(xué)的特點范文

摘要： GIS技術(shù)開始在電信業(yè)務(wù)中發(fā)揮越來越重要的作用。本文設(shè)計了基于GIS的可視化電信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)以先進(jìn)的計算機(jī)和通信技術(shù)為手段，建成一個覆蓋市電信各處室和各市縣局的智能化可視網(wǎng)絡(luò)資源管理網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù) 電信網(wǎng)絡(luò)資源管理 應(yīng)用

GIS技術(shù)起源于上世紀(jì)60年代末期，與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)相比，GIS具有不可替代的技術(shù)優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：空間實體以及相互關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系的定義與空間能力；采用可視化手段進(jìn)行信息采集、管理與輸出等。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的不斷增強(qiáng)，電信市場也日趨完善，電信業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)資源科學(xué)管理的地位越來越重要。

一、基于GIS的電信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)

作為計算機(jī)科學(xué)、城市科學(xué)、地理學(xué)、管理科學(xué)和信息科學(xué)為一體的新興學(xué)科，GIS具有信息盤大，空間分析能力強(qiáng)的特點。地理信息系統(tǒng)有三大特點，即空間表示、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和數(shù)據(jù)的分層存儲這些特點使它成為處理電信網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)的有力工具。GIS中的數(shù)據(jù)對象，都可以用地理坐標(biāo)和空間位置來表示，即GIS不僅可以表達(dá)地理對象的空間位，而且可以表達(dá)多種專業(yè)信息的空間地理位置地理要素與專業(yè)要素有機(jī)地結(jié)合在同一圖形界面上，可以明確地根據(jù)地理要素判斷專業(yè)信息的實際地理位置，構(gòu)成多種樣式新穎、功能強(qiáng)大的專題圖紙，GIS結(jié)構(gòu)的圖紙表達(dá)的信息量遠(yuǎn)多于靜態(tài)圖紙，GIS的這一特點的另一優(yōu)勢是信息查詢界面的形象化，其動態(tài)的信息查詢功能，操作者可以根據(jù)某種或多種專業(yè)要素查詢，查詢的過程是自動化的，GIS的輸出既有要素空間的地理位移的表示，更有要素信息的詳細(xì)列表，正是對要的地理信息表示的功能強(qiáng)大，才使其成為電信網(wǎng)絡(luò)資源管理的重要手段。GIS的另一特點是數(shù)據(jù)對象的空間表示與底層數(shù)據(jù)庫相結(jié)合將對象圖形化、可視化，為用戶提供了友好的交互方式，提高了系統(tǒng)的易用性前臺可視化的數(shù)據(jù)信息可存儲在底層數(shù)據(jù)庫中，前臺與后臺可通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行存取，提高了系統(tǒng)的通用性而底層數(shù)據(jù)庫又可選用成熟可靠的關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

二、基于GIS的可視化電信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)的設(shè)計

1.設(shè)計原則。①系統(tǒng)性和規(guī)范化。包括地理定位、信息分類、編碼一系列技術(shù)方案，直接應(yīng)用現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如電信網(wǎng)維護(hù)規(guī)程、國家標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)以及1：2000地形圖等。②科學(xué)性和擴(kuò)展性。采用區(qū)段碼、存儲編碼結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)快速檢索和更新并留有充分?jǐn)U充空間，以便必要時對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充和移植。③實時性。能進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)的管理，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，滿足數(shù)據(jù)更新的操作響應(yīng)的實時性要求。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)分為三大部分：①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（基于GPS（全球定位系統(tǒng)），RS（遙感系統(tǒng)）；②數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（基于Client/Server方式）；③信息系統(tǒng)（基于Browser/Server方式）；Client/Server結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)壯的數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理能力，以及數(shù)據(jù)的安全性和完整性約束，在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟。Browser/Server方式具有三層結(jié)構(gòu)，即Browser/Web/Server（B/W/S）。用戶在瀏覽器端發(fā)出請求Web服務(wù)器，Web服務(wù)器再把信息傳給應(yīng)用服務(wù)器（如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）和GIS服務(wù)器，實現(xiàn)事務(wù)的實時處理。

電信網(wǎng)絡(luò)資源的管理一直以來是制約電信行業(yè)發(fā)展的瓶頸，其原因是信息量大、缺乏統(tǒng)一的管理，部分計算機(jī)設(shè)備的引用只能滿足某些部門的要求，遠(yuǎn)不能達(dá)到高效、統(tǒng)一，與現(xiàn)代化電信事業(yè)發(fā)展的目標(biāo)不相適應(yīng)。

電信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)是一種利用計算機(jī)技術(shù)、地理信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通信技術(shù)，實現(xiàn)資源動態(tài)管理，處理電信網(wǎng)絡(luò)資源的資料維護(hù)、信息查詢和圖檔管理日常事務(wù)的系統(tǒng)一個完整的電信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)是集CAD技術(shù)、GIS技術(shù)及MIS技術(shù)為一體，通過分布式數(shù)據(jù)庫的聯(lián)網(wǎng)，形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)全網(wǎng)主要網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)的動態(tài)管理和網(wǎng)絡(luò)資源的綜合利用?；贕IS技術(shù)的電信網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)主要目標(biāo)是在數(shù)字地理底圖（包含行政區(qū)劃、道路、水系、地貌、居民地、標(biāo)記等基本地理要素）的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)資源的信息準(zhǔn)確標(biāo)定在基礎(chǔ)底圖上，建立統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫，提供圖形化的操作平臺和信息服務(wù)系統(tǒng)，將大量不易見的、不可見的網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視化，這樣可便于維護(hù)、更新和管理，并能結(jié)合業(yè)務(wù)流程，滿足各類人員的而要，對運(yùn)行維護(hù)、決策、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、計劃建設(shè)、經(jīng)營、客戶服務(wù)等部門提供多專業(yè)、多層次、多目標(biāo)的綜合服務(wù)即以基礎(chǔ)地理信息資料及電信網(wǎng)絡(luò)資源信息資料、現(xiàn)有基礎(chǔ)地形圖庫和電信網(wǎng)絡(luò)專業(yè)信息庫為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用信息科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)的方法和手段，采用GIS的原理和方法對通信網(wǎng)絡(luò)資派數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，并采用大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫來存儲、管理數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)基于GIS平臺的電信綜合業(yè)務(wù)、電信綜合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實時綜合監(jiān)控以及辦公自動化與物業(yè)管理的計算機(jī)一體化。

第6篇：地理信息科學(xué)的特點范文

關(guān)鍵詞：GIS；稅源經(jīng)濟(jì)；空間數(shù)據(jù)；查詢；分析

一、引言

稅收是一個國家的重要的財政收入，也是國家的重要經(jīng)濟(jì)來源。經(jīng)濟(jì)稅源簡稱“稅源”，即稅收收入的經(jīng)濟(jì)來源，它主要是指國民經(jīng)濟(jì)各個部門當(dāng)年創(chuàng)造的國民收入或往年累積的國民收入。稅源的種類繁多，涉及人們社會和經(jīng)濟(jì)生活的各個領(lǐng)域，遍布城鄉(xiāng)各地，其數(shù)據(jù)與地理空間信息密切相關(guān)，在以往的稅源管理中，大多數(shù)都采用表格，對空間數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范的管理，難以進(jìn)行有效的管理和分析，更不要說輔助決策了。GIS技術(shù)可以將復(fù)雜的稅源數(shù)據(jù)疊加到電子地圖等空間數(shù)據(jù)上，建立空間數(shù)據(jù)和稅源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，采用面向?qū)ο蟮牟僮鞣绞?，具有更直觀、靈活、高效的優(yōu)點。

二、GIS技術(shù)概述

地理信息系統(tǒng)（Geographic　Information　System，GIS）是一門集計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、地理學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興學(xué)科，它是在計算機(jī)軟件和硬件支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。自20世紀(jì)70年代地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生以來，在短短的三四十年中得到了迅速的發(fā)展，是因為地理信息系統(tǒng)可以管理多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等，并能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的功能，它的出現(xiàn)為各行各業(yè)繁雜的數(shù)據(jù)管理、多源的成果表達(dá)形式和空間數(shù)據(jù)分析提供了最為快速、方便、準(zhǔn)確的方法和手段。GIS技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于城市規(guī)劃與管理、電力與電信、土地管理、環(huán)境保護(hù)等方面，而在財務(wù)管理與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用則遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著國家稅收法規(guī)和制度的建立與完善，提高稅務(wù)管理的水平與效率必然要求更新的技術(shù)支持，GIS則將成為今后在這一領(lǐng)域重要的應(yīng)用技術(shù)。稅源經(jīng)濟(jì)管理工作可以充分利用GIS的可視化、易分析、易統(tǒng)計、易操作的優(yōu)勢和特點，豐富、完善和拓展稅務(wù)管理的查詢統(tǒng)計功能，滿足區(qū)域化管理需求，進(jìn)一步強(qiáng)化新時期的稅務(wù)征管工作，保證稅收任務(wù)圓滿完成。在稅源經(jīng)濟(jì)管理中可以運(yùn)用的GIS的優(yōu)點和特點有如下幾條。

（一）圖形和屬性相結(jié)合的數(shù)據(jù)管理方式

GIS中圖形數(shù)據(jù)是根據(jù)其分類分層管理的，每個圖層包含不同種類的圖形數(shù)據(jù)，各個圖層疊加到一起構(gòu)成了電子地圖和各類專題地圖，屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)是通過唯一標(biāo)識的關(guān)鍵字段相鏈接。稅源工作是以多層級的按行政或者經(jīng)濟(jì)區(qū)劃進(jìn)行分割的地域為單位的，包括企業(yè)點位、樓宇、網(wǎng)格、片區(qū)、城區(qū)等等區(qū)域，不同的區(qū)域所繳納稅率各不相同，比如飲食區(qū)和商業(yè)區(qū)所上交稅率就存在很大差異，為了方便管理可以將其劃分為不同的圖層。納稅人必須具有工商登記，其注冊和經(jīng)營地址均具有地理意義上的唯一性和固定性。納稅人的戶籍、預(yù)警、稅收等涉及稅源管理工作的各類數(shù)據(jù)均可完整依附于確定的地理點位上。

（二）查詢和分析功能

地理信息系統(tǒng)具有多種查詢功能，其中最常見的就是從圖形到屬性的查詢和從圖形到屬性的查詢。利用GIS的查詢功能和對圖形數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識，我們在地圖上可以快速查到每個單位、企業(yè)的基本納稅信息，也可以進(jìn)行條件查詢，即是查找符合某一條件的對象，例如，查詢繳納稅金在一定范圍之內(nèi)的單位，并在電子地圖上把這些單位高亮度顯示出來，從而分析出區(qū)域的納稅大戶人數(shù)和稅金的大概分布情況。地理信息查詢功能是最有用的功能，也是用戶使用最多的功能，稅務(wù)稽查人員、征收人員等各種用戶都要使用查詢功能。

（三）輔助決策功能

以GIS為基礎(chǔ)的空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）是GIS應(yīng)用的最高層次，在這一層次，GIS與專業(yè)模型已成為一個有機(jī)的整體，共同納入SDSS的框架之中，實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的無縫融合、GIS基本功能與專業(yè)分析模型功能的有機(jī)結(jié)合、GIS與決策支持系統(tǒng)的一體化運(yùn)行，將服務(wù)于不同領(lǐng)域的決策支持，這一應(yīng)用層次將成為今后發(fā)展的方向。GIS稅源經(jīng)濟(jì)管理的決策功能包括稅源征管分析、納稅人分析等功能，揭示稅源收入等重大指標(biāo)的長期增長趨勢、波動規(guī)律、發(fā)展速度、地區(qū)分布、行業(yè)分布等。

（四）三維GIS技術(shù)

GIS技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、三維數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得三維逐歩從理論范疇走向?qū)ｎ}應(yīng)用范疇。相對于二維GIS，三維GIS對客觀世界的表達(dá)能給人以更真實的感受，它以立體造型技術(shù)給用戶展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，不僅能夠表達(dá)空間對象間的平面關(guān)系，而且能描述和表達(dá)它們之間的垂向關(guān)系。隨著稅務(wù)系統(tǒng)的信息化建設(shè)日益普及，大多數(shù)稅務(wù)機(jī)關(guān)都已建立起了屬于他們自己的稅源經(jīng)濟(jì)管理信息系統(tǒng)，但是還是存在不夠直觀的問題，尤其是在房產(chǎn)稅管理中，不可能通過查看地圖的方式來查看當(dāng)前房屋的位置、建筑面積和價格以判斷稅收是否正確?；谌SGIS的房產(chǎn)稅收地理信息系統(tǒng)能夠有效的集成地理空間數(shù)據(jù)和稅收數(shù)據(jù)，將三維GIS應(yīng)用與稅收，清晰直觀的將不動產(chǎn)信息展現(xiàn)出來，為不動產(chǎn)的稅源信息提供了全新的空間地理參考。

（五）網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)

Web　GIS是GIS技術(shù)與web技術(shù)集成的產(chǎn)物，繼承了GIS的部分功能，側(cè)重于地理信息與空間處理的共享，是一個基于web平臺實現(xiàn)地理信息處理與地理信息的網(wǎng)絡(luò)化軟件。網(wǎng)絡(luò)GIS技術(shù)可提供強(qiáng)大、靈活、可擴(kuò)展的平臺，形成一個開放和一致的接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的集成和共享。將Web　GIS應(yīng)用到稅源經(jīng)濟(jì)管理信息系統(tǒng)中，可實現(xiàn)多種稅源管理之間的相互協(xié)調(diào)，同時也可以在主機(jī)上進(jìn)行稅源信息的大規(guī)模更新和錄入，而成果為各個與之相連接系統(tǒng)共享，便于稅源信息管理和擴(kuò)展，也極大的提高了系統(tǒng)的安全性。

三、基于GIS的稅源經(jīng)濟(jì)管理信息系統(tǒng)

基于GIS的稅源經(jīng)濟(jì)管理信息系統(tǒng)是GIS技術(shù)在稅源經(jīng)濟(jì)管理中的應(yīng)用。整個系統(tǒng)以電子地圖為載體，為用戶提供信息查詢、圖像顯示、數(shù)據(jù)分析等多項功能。通過該電子地圖，可以加強(qiáng)對稅源的監(jiān)控，加大對征管一線工作的監(jiān)管力度，并為決策層提供準(zhǔn)確、精細(xì)、迅速的稅源分布信息，對外可以直觀顯示所有納稅戶的繳稅信息，讓納稅人有知情權(quán)、監(jiān)督權(quán)，從而增強(qiáng)辦稅透明度。

稅源經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)功能模塊一般包括基本操作、查詢、統(tǒng)計分析和決策支持四個部分，除此之外目前網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)和三維地理信息系統(tǒng)也被廣泛的應(yīng)用與稅源管理中。web技術(shù)可以實現(xiàn)稅源數(shù)據(jù)大規(guī)模的更新和傳輸，方便系統(tǒng)操作人員維護(hù)數(shù)據(jù)。三維地理信息系統(tǒng)多用于房地產(chǎn)稅源管理中，三維直觀顯示全區(qū)房產(chǎn)、企業(yè)分布以及樓宇稅收等功能需求。

基本操作模塊包括了電子地圖的一般功能：地圖的放大、縮小和漫游；文件的輸入、輸出以及各種格式之家的轉(zhuǎn)換；地圖的輸出打印功能，可以將生產(chǎn)的專題圖以任意比例尺輸出。這是稅源經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)最基本也是最常用的功能。

稅源信息的查詢實際上是屬于地理信息系統(tǒng)空間分析功能的一部分，查詢模塊主要有屬性查詢、條件查詢和模糊區(qū)查詢?nèi)N方法。屬性查詢和模糊查詢實現(xiàn)的主要功能包括：基本信息查詢、用地信息查詢、納稅信息查詢、減免稅信息、申報與測繪面積對比查詢等。條件查詢可以隨意設(shè)定查詢項與查詢條件，查詢條件主要有：時間、稅務(wù)科（所）、金庫、行業(yè)、稅源單位、納稅代碼、納稅人名稱、經(jīng)濟(jì)性質(zhì)、納稅方式、所屬行政區(qū)劃等。

在稅源經(jīng)濟(jì)管理中，常常需要對某個行業(yè)或者轄區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢分析，常見的趨勢分析包括：單個稅源戶稅收趨勢分析、稅種收入趨勢分析、行業(yè)收入趨勢分析、轄區(qū)收入趨勢分析等。對于趨勢分析所產(chǎn)生的結(jié)果，常常在相應(yīng)的表格或者圖表中表示出來，如生成報表、柱狀圖、餅狀圖、統(tǒng)計圖、點密度圖等，這就涉及到專題圖制作的問題。專題圖就是重點表示某個或者某些信息，把這些數(shù)字的、內(nèi)在的信息以及它們之間的關(guān)系生動地表現(xiàn)在人們的眼前，讓讀者快速直觀地了解信息內(nèi)容，達(dá)到輔助人們獲取信息和挖掘知識的目的。對稅源信息進(jìn)行趨勢分析實際上就是對稅源信息按某個特定的字段（比如稅收金額等）制作專題圖。

決策支持以數(shù)據(jù)庫、模型庫和知識庫為基礎(chǔ)，把計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲、邏輯運(yùn)算能力和管理人員所獨有的實踐經(jīng)驗結(jié)合在一起，將管理信息系統(tǒng)與運(yùn)籌學(xué)、統(tǒng)計學(xué)的數(shù)學(xué)方法、計算模型和有關(guān)專業(yè)技術(shù)聯(lián)結(jié)在一起，輔助支持相關(guān)部門各級管理人員進(jìn)行決策，是推進(jìn)管理現(xiàn)代化與決策科學(xué)化的有力工具。稅源經(jīng)濟(jì)管理信息系統(tǒng)利用GIS提供的決策支持功能可以分析近幾年某些區(qū)域的稅源和稅款變化情況，從而監(jiān)測可能出現(xiàn)的偷漏稅情況，同時預(yù)測未來幾年稅源的發(fā)展情況和趨勢，輔助相關(guān)的政策和措施的制定。

四、結(jié)束語

隨著GIS技術(shù)的深入發(fā)展，GIS已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到資源清查，城鄉(xiāng)規(guī)劃，災(zāi)害監(jiān)測，土地調(diào)查，環(huán)境管理，城市管網(wǎng)，作戰(zhàn)指揮，稅收征管等各個行業(yè)，其在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。將稅源經(jīng)濟(jì)管理與GIS技術(shù)結(jié)合，為稅源提供了全新的空間地理參考，既提高了稅收的管理和使用效率，又避免了因重復(fù)建設(shè)等原因而造成的資源浪費，實現(xiàn)稅源經(jīng)濟(jì)的高效管理，有利于稅源信息的再利用和再類比分析。隨著三維技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣，三維稅源信息管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)稅務(wù)管理等新型智能化稅源經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)是目前稅源經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

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第7篇：地理信息科學(xué)的特點范文

1GIS系統(tǒng)與電網(wǎng)規(guī)劃的聯(lián)系

1.1GIS系統(tǒng)概述

GIS（地理信息系統(tǒng)）是融合了計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、現(xiàn)代地理學(xué)、空間科學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)而形成的一門新興學(xué)科，能夠利用現(xiàn)代計算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫技術(shù)來獲取、管理、處理、分析、建模、顯示地理圖形及其屬性數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)，對空間數(shù)據(jù)按空間位置或地理坐標(biāo)進(jìn)行各種處理、對屬性數(shù)據(jù)有效管理、研究各種空間實體及相互關(guān)系。

1.2電網(wǎng)規(guī)劃概述

電網(wǎng)規(guī)劃就是采用科學(xué)的方法規(guī)劃何時何地新建或改建何種電力設(shè)施，使得電網(wǎng)能夠滿足城市規(guī)劃的要求；滿足負(fù)荷的發(fā)展和各種電網(wǎng)技術(shù)要求；滿足環(huán)保、美觀等其他公眾要求。科學(xué)的電網(wǎng)規(guī)劃可以到達(dá)降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，改進(jìn)未來電網(wǎng)的運(yùn)行效益、減少系統(tǒng)跨區(qū)域交叉供電、提高系統(tǒng)的供電可靠性、到達(dá)配電系統(tǒng)的自動化。

1.3GIS系統(tǒng)與電網(wǎng)規(guī)劃之間的聯(lián)系

GIS系統(tǒng)的主要工作任務(wù)是地理空間數(shù)據(jù)的處理，而電網(wǎng)規(guī)劃中所處理的對象也具有廣闊的時間和空間分布的特點，這使得電網(wǎng)規(guī)劃方面的信息化工作越來越多地依托于GIS系統(tǒng)。基于GIS系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃平臺，旨在提高電網(wǎng)規(guī)劃的信息化水平和規(guī)劃人員的優(yōu)化效率?？傊?，GIS 系統(tǒng)作為電網(wǎng)規(guī)劃平臺的數(shù)據(jù)庫，能夠為電網(wǎng)規(guī)劃提供地理信息和電網(wǎng)信息，支撐電網(wǎng)規(guī)劃的布點定容、負(fù)荷預(yù)測、影響分析、效果評估等功能。

2GIS系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃中的使用技巧

2.1設(shè)計GIS系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

GIS系統(tǒng)分為應(yīng)用層、用戶層和數(shù)據(jù)層3 層。電網(wǎng)規(guī)劃平臺一般分為數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層3層。數(shù)據(jù)層主要是收集各類電網(wǎng)數(shù)據(jù)，GIS系統(tǒng)就是這一層的主要組成部分；應(yīng)用層主要是集成了電網(wǎng)規(guī)劃所需要的各種功能，如：電網(wǎng)屬性信息與地理信息的查詢和瀏覽、電網(wǎng)圖層管理、電網(wǎng)信息更新、地理信息管理、電網(wǎng)屬性信息管理、線路增減、系統(tǒng)配置管理、變電站布點等；用戶層主要是為電網(wǎng)規(guī)劃用戶提供可視化的圖形化界面及權(quán)限控制。系統(tǒng)采用客戶端-服務(wù)器架構(gòu)。地理信息數(shù)據(jù)庫訪問組件采用ESRI公司的ARC SDE，客戶端系統(tǒng)使用Visual Basic作為開發(fā)工具，基于ESRI公司的地理信息系統(tǒng)組件MapObject2.0進(jìn)行二次開發(fā)。后臺數(shù)據(jù)庫軟件則采用MicroSoft公司的SQL Server。

2.2導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)

導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)地圖是GIS系統(tǒng)開發(fā)中的第一步，地形數(shù)據(jù)地圖的順利導(dǎo)入是建立穩(wěn)定、精確、使用方便的數(shù)據(jù)庫的前提。一般城市規(guī)劃數(shù)據(jù)地圖是用AutoCAD繪制的，對于AutoCAD數(shù)據(jù)，采用DXF交互器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)地圖的導(dǎo)入這是一種簡單、快捷的方法。

2.3管理電網(wǎng)要素、屬性

在ARC SDE地理信息數(shù)據(jù)庫中，支持3種類型的地理數(shù)據(jù)：線要素、點要素、面要素。對于本系統(tǒng)中的電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)，變電站和發(fā)電廠由點要素表示，電網(wǎng)線路由線要素表示。在地理信息數(shù)據(jù)庫中同存儲的還有相關(guān)行政區(qū)域的地理信息，包括行政區(qū)劃、公路、橋梁等諸多相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)。電網(wǎng)要數(shù)的屬性信息，主要存儲在地理信息數(shù)據(jù)庫自帶的對象屬性表中。變電站屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：名稱、類型、容量、臺數(shù)、位置、資產(chǎn)歸屬等。線路屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：起點、終點、電壓等級、編號、型號、長度、資產(chǎn)歸屬等。

2.4管理電網(wǎng)圖層

GIS系統(tǒng)通過圖層數(shù)據(jù)索引表，管理通過SDE 存儲的圖層，并通過版本索引機(jī)制對地理信息圖層進(jìn)行管理。為了合理高效的組織這些圖層，便于管理，系統(tǒng)設(shè)計了如下的分為5類的圖層管理體系：在建電網(wǎng)、運(yùn)行電網(wǎng)、近期規(guī)劃電網(wǎng)、中期規(guī)劃電網(wǎng)、遠(yuǎn)期規(guī)劃電網(wǎng)。

2.5計算分區(qū)分壓容載比與負(fù)荷密度圖

GIS電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)可以根據(jù)220 kV和110 kV變壓器的所處位置以及從SCADA系統(tǒng)所讀取的主變負(fù)載情況，計算出分區(qū)分壓容載比指標(biāo)。通過GIS系統(tǒng)，可以清楚得知每條10 kV饋線所帶的配電變壓器容量及其分布位置。根據(jù)所獲得的10 kV饋線電流，可計算出這條饋線所帶的負(fù)荷值，把這個負(fù)荷值進(jìn)行平均或以一定權(quán)重分配到每一臺配電變壓量，按照每臺配變250 m的供電半徑進(jìn)行計算，便可得到整個地區(qū)的負(fù)荷密度分

布圖。

2.6設(shè)計圖形界面下的規(guī)劃地理接線圖

GIS電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)為電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計人員提供的另一個便利的工具就是圖形界面下的地理接線圖設(shè)計。GIS電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)提供了圖形設(shè)計平臺，平臺內(nèi)置所有電力系統(tǒng)圖形模板，在圖形界面上可以可視化地進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃地理接線圖設(shè)計。

2.7分析與計算電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

GIS規(guī)劃系統(tǒng)可以快捷地計算出兩點之間的距離，因此電網(wǎng)計算所需的線路長度等參數(shù)能夠根據(jù)電網(wǎng)地理接線圖直接計算得出。GIS系統(tǒng)能將圖形生成的原始拓?fù)潢P(guān)系轉(zhuǎn)化為便于計算模塊使用的數(shù)學(xué)拓?fù)潢P(guān)系及其計算參數(shù)以進(jìn)行潮流計算、電壓無功計算和短路電流計算等，從而完成電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治雠c計算。

2.8瀏覽、查詢接線圖

在電網(wǎng)規(guī)劃過程中，相關(guān)技術(shù)人員既要查詢?yōu)g覽電網(wǎng)相關(guān)地理信息，又要配合參考變電站和發(fā)電廠的內(nèi)部配置情況，如，在系統(tǒng)的地圖瀏覽過程中，用鼠標(biāo)選擇變電站標(biāo)記時可由選擇菜單打開相關(guān)接線圖瀏覽，還可以顯示與當(dāng)前站點相聯(lián)的上級輸電線路和下級輸電線路。并且可通過關(guān)鍵字查詢、圖形屬性查詢、條件查詢、空間選擇查詢等查詢手段，查詢接線圖。

2.9輔助決策電網(wǎng)規(guī)劃

GIS系統(tǒng)中設(shè)計了統(tǒng)計分析功能以支持決策，可對電網(wǎng)信息圖層中的信息按區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計；若使用鼠標(biāo)選擇某一區(qū)域，進(jìn)行統(tǒng)計分析，并用不同顏色顯示不同區(qū)域的電力負(fù)荷水平。系統(tǒng)也可按區(qū)域?qū)χ髯內(nèi)萘?，變電站的供電范圍進(jìn)行統(tǒng)計。根據(jù)輸電網(wǎng)GIS系統(tǒng)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃電網(wǎng)數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，GIS電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)可以給出分區(qū)分壓變電站逐年配置情況及容載比平衡表、分年度項目投資估算表供規(guī)劃人員決策使用。

2.10配合GPS進(jìn)行選址、選線

首先對于GPS提供的C/A碼定位信號，可利用基站差分技術(shù)將其中的干擾濾掉，使定位精度達(dá)到輸變電工程選所、選線的適用范圍。接著通過GIS電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)把背景電子地圖、電網(wǎng)在運(yùn)行和規(guī)劃中的線路桿 塔、變電站、電纜路徑等轉(zhuǎn)化成移動導(dǎo)航終端可識別的GPS導(dǎo)航地圖和數(shù)據(jù)，電網(wǎng)規(guī)劃人員借此進(jìn)行選址、選線工作就非常方便。

參考文獻(xiàn)

[1]張銘泉,陳玉勝,楊力等.基于WebGIS的配電網(wǎng)設(shè)備管理研究與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信,2006,27(167):58-62.

[2]林創(chuàng)根.GIS系統(tǒng)與電力生產(chǎn)應(yīng)用系統(tǒng)的集成[J].農(nóng)村電氣化,2004,7:22-23.

[3]陳擁軍,朱英偉.金華城區(qū)配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)[J].農(nóng)村電氣化,2003,2:27.

第8篇：地理信息科學(xué)的特點范文

【關(guān)鍵詞】 MOOC 地理信息科學(xué) Coursera平臺

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0138-02

一、全球MOOC的發(fā)展

MOOC是大規(guī)模在線開放課程（Massive Open Online Course）的簡稱，主要致力于通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)無限制和公開的在線學(xué)習(xí)[1]。MOOC起源于2001年麻省理工學(xué)院發(fā)起的開放教育資源運(yùn)動，是遠(yuǎn)程教育的最新發(fā)展，2011年斯坦福大學(xué)開設(shè)了一門免費的網(wǎng)絡(luò)課程，吸引了全球十萬多人的注冊學(xué)習(xí)，引起了社會的廣泛關(guān)注[2-4]。

2012年是MOOC發(fā)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(xué)合作的MOOC平臺開始出現(xiàn)。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范圍內(nèi)最具影響力的三大MOOC平臺[6]。Coursera平臺由美國斯坦福大學(xué)兩名計算機(jī)科學(xué)教授創(chuàng)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(xué)，斯坦福大學(xué)在內(nèi)100多所名校的MOOC課程，國內(nèi)的北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)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(xué)科，主要以英文課程為主。2012年5月哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)辦Edx平臺，超過70多家大學(xué)、非盈利機(jī)構(gòu)及公司在Edx平臺上課程。截至2016年5月份，超過7百萬學(xué)生在線注冊學(xué)習(xí)了700多門課程。Udacity是一個私立教育組織，主要從事線上學(xué)習(xí)，Udacity網(wǎng)站于2012年2月推出，課堂涵蓋計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、心理學(xué)等，且以計算機(jī)課程為主。不過，Udacity也開始嘗試向職業(yè)教育培訓(xùn)方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，對課程的學(xué)習(xí)進(jìn)行收費。

隨著美國高校主導(dǎo)參與的MOOC的蓬勃發(fā)展，世界其他國家和地區(qū)也開始自己的MOOC平臺建設(shè)。英國主導(dǎo)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，F(xiàn)utureLearn除了合作高校外，還包括了一些非大學(xué)合作伙伴，包括：大英博物館、英國文化協(xié)會、英國圖書館等眾多機(jī)構(gòu)。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亞的高等教育機(jī)構(gòu)，其Open2Study在線平臺于2013年3月份正式上線，已有超過60萬的學(xué)生注冊學(xué)習(xí)。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(fā)展的浪潮中，我國高校和相關(guān)機(jī)構(gòu)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(xué)和清華大學(xué)宣布加入MOOC，成為國內(nèi)率先試水的高校[8]，目前，我國MOOC平臺主要有學(xué)堂在線、中國大學(xué)MOOC和好大學(xué)在線等。2013年10月10日，具有中國特色的學(xué)堂在線MOOC平臺正式向全球。學(xué)堂在線是教育部在線教育研究中心的研究交流和成果應(yīng)用平臺，致力于通過來自國內(nèi)外一流名校開設(shè)的免費網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程，為公眾提供系統(tǒng)的高等教育，讓每一個中國人都有機(jī)會享受優(yōu)質(zhì)教育資源。通過和清華大學(xué)在線教育研究中心、以及國內(nèi)外知名大學(xué)的緊密合作，學(xué)堂在線將不斷增加課程的種類和豐富程度。中國大學(xué)MOOC是由網(wǎng)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(wù)，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(yōu)質(zhì)的高等教育。好大學(xué)在線（CNMOOC）由上海交通大學(xué)主導(dǎo)，是中國高水平大學(xué)慕課聯(lián)盟的官方網(wǎng)站。旨在通過交流、 研討、協(xié)商與協(xié)作等活動，建設(shè)具有中國特色的、高水平的大規(guī)模在線開放課程平臺，向成員單位內(nèi)部和社會提供高質(zhì)量的MOOC課程。其愿景是讓所有人，都能上最好的大學(xué)。

縱觀全球各國的 MOOC平臺，它們均提供學(xué)習(xí)課程的網(wǎng)絡(luò)平臺，全部教學(xué)資源，定期開課，按時布置作業(yè)和測驗，強(qiáng)化師生互動等。這些海量、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源對我國開放課程建設(shè)具有參考意義，同時也可以成為高校教師進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和課程教學(xué)改革的重要途徑[9]。

二、MOOC 平臺GIS相關(guān)課程

GIS 作為對空間信息進(jìn)行采集、存儲、管理、分析、可視化的技術(shù)和工具，已在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。目前我國有 200 余所大專院校設(shè)立了 GIS 本科專業(yè)，在校學(xué)生上萬余人[10]。雖然，我國GIS本科教育得到了長足的發(fā)展，但相對于發(fā)達(dá)國家還存在較大的差距。MOOC平臺GIS相關(guān)課程的出現(xiàn)及發(fā)展，為我國GIS本科教育的發(fā)展帶來了機(jī)遇。

由于MOOC平臺上現(xiàn)在主要以公共課為主，GIS專業(yè)相關(guān)的課程并不多。通過檢索發(fā)現(xiàn)， Couresra上有GIS直接相關(guān)的專業(yè)課程數(shù)量最多，質(zhì)量也最好。因此，本文以Coursera平臺為主，介紹該平臺上的GIS相關(guān)課程。

在Couresa平臺上，加州大學(xué)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(chǔ)”，“GIS 數(shù)據(jù)格式、設(shè)計與評估”，“地理空間和環(huán)境分析”，“影像、建模及應(yīng)用”4門課程和一個“地理空間分析畢業(yè)項目”。

通過該專項課程，學(xué)生將學(xué)習(xí)到怎樣分析空間數(shù)據(jù)、利用制圖技術(shù)對結(jié)果進(jìn)行可視化、培養(yǎng)與GIS相關(guān)專業(yè)人員協(xié)作能力。在畢業(yè)項目中，將會利用空間數(shù)據(jù)的搜集、分析和空間分析技術(shù)，創(chuàng)建一個專家級的GIS畢業(yè)作品。該專項課程提供付費和免費兩種注冊學(xué)習(xí)機(jī)制，兩者區(qū)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(xué)習(xí)即可。

下面將簡單介紹該專項課程中每門課的基本情況?！癎IS基礎(chǔ)”（Fundamentals of GIS）是專項課程的第一門課程。本門課程共四周的學(xué)習(xí)時間，每周需要3-5個小時。課程內(nèi)容主要基于ESRI公司的ArcGIS平臺學(xué)習(xí)ArcMap軟件的基本操作，包括：怎么安裝ArcMap軟件、空間數(shù)據(jù)的導(dǎo)入及基本操作、數(shù)字制圖和結(jié)果的共享。“GIS 數(shù)據(jù)格式、設(shè)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(xué)習(xí)時間，每周需要2-3個小時。課程內(nèi)容主要進(jìn)一步學(xué)習(xí)柵格和矢量兩種空間數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和存儲等，包括：空間數(shù)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建矢量數(shù)據(jù)及基本操作、ArcGIS數(shù)據(jù)存儲機(jī)制、探索空間數(shù)據(jù)庫，并評價數(shù)據(jù)質(zhì)量及不確定性。“地理空間和環(huán)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(xué)習(xí)時間，每周需要3-4個小時。課程內(nèi)容主要是將已經(jīng)學(xué)習(xí)的GIS知識應(yīng)用到地理空間分析中，重點關(guān)注于分析工具、3D數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)處理、投影以及環(huán)境相關(guān)變量的分析等。本課程的學(xué)習(xí)將基于一個完整的項目，從投影開始、通過數(shù)據(jù)檢索、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理以及最終的分析產(chǎn)品，完成空間分析的完整流程的訓(xùn)練。具體內(nèi)容包括：ARCGIS工具箱的運(yùn)用、柵格數(shù)據(jù)的操作、3D分析、投影及坐標(biāo)系統(tǒng)的深入學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)的符號化等?！坝跋?、建模及應(yīng)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(xué)習(xí)時間。課程內(nèi)容主要利用已學(xué)到的知識完成技術(shù)性任務(wù)，比如柵格計算和適宜性分析等。具體內(nèi)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?！爱厴I(yè)項目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，學(xué)習(xí)者將獨立設(shè)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(chǎn)產(chǎn)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(nèi)容包括：項目描述、所需數(shù)據(jù)、時間安排、怎么完成項目等。分析階段，利用所學(xué)的方法構(gòu)建一個實用模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。生產(chǎn)產(chǎn)品階段，獲取并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，進(jìn)而運(yùn)行構(gòu)建的模型得到初步結(jié)果。最終展示階段，生成具有吸引力的結(jié)果圖、數(shù)據(jù)及方法提交給指導(dǎo)者進(jìn)行評價。

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是GIS本科專業(yè)的必修課程。Coursera平臺上，全球頂尖的斯坦福大學(xué)GPS研究實驗室開設(shè)了一門，“全球定位系統(tǒng)：衛(wèi)星導(dǎo)航入門，使用智能手機(jī)與全球?qū)嶒炇一印保℅PS： 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(xué)Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大學(xué)工程學(xué)院教授、斯坦福大學(xué)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(wèi)星導(dǎo)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(jī)或平板進(jìn)行的一系列試驗，學(xué)生將能夠把在線學(xué)習(xí)和現(xiàn)實中的實踐聯(lián)系起來。該課程內(nèi)容分為6個模塊，包括：GPS如何工作、偽距、衛(wèi)星軌道和信號、接收機(jī)設(shè)計基礎(chǔ)、輔助GPS、GPS現(xiàn)代化及其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

地圖學(xué)和地理空間技術(shù)的發(fā)展大大推動了GIS學(xué)科的發(fā)展。2015年春季賓夕法尼亞州立大學(xué)在Coursera上開設(shè)了“地圖和地理空間的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）課程。該課程結(jié)合了地圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)和空間思維的核心概念并用現(xiàn)實世界的例子來幫助學(xué)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(chuàng)建空間數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行空間分析，以及如何設(shè)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(xué)習(xí)時間為五周，每周需要學(xué)習(xí)6-9個小時。由于目前該課程并沒有開設(shè)新學(xué)期教學(xué)的計劃，Coursera平臺上的學(xué)習(xí)資源現(xiàn)已不能訪問，不過幸運(yùn)的是國內(nèi)網(wǎng)易公開課有該課程視頻的鏡像備份。

GIS技術(shù)在國防軍事領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。地理情報數(shù)據(jù)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(tǒng)具有強(qiáng)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(shù)地理空間智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。賓夕法尼亞州立大學(xué)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(yè)、執(zhí)法和國防中的應(yīng)用。在這門課程中，學(xué)習(xí)者將體會到GEOINT的價值，將學(xué)習(xí)如何通過使用GEOINT工具和諜報來設(shè)計和執(zhí)行地理空間分析項目。這門課程專為想要學(xué)習(xí)GEOINT基礎(chǔ)知識的人士而設(shè)計，但并不適合地理空間智能分析專業(yè)的學(xué)生。

此外，Coursera平臺上還有明尼蘇達(dá)大學(xué)于2014年開設(shè)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(shè)計，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）、Google地圖、基于位置服務(wù)（LBS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）。學(xué)習(xí)如何收集、分析和可視化自己的空間數(shù)據(jù)集，開發(fā)更好的位置感知技術(shù)等。同樣由于目前該課程并沒有開設(shè)新學(xué)期教學(xué)的計劃，Coursera平臺上的該課程學(xué)習(xí)資源現(xiàn)在不能訪問。

除了Coursera平臺上提供了GIS相關(guān)的課程，Udemy平臺也了一些GIS課程。如“利用開源工具創(chuàng)建企業(yè)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?qū)I(yè)職業(yè)教育，并且多數(shù)都是收費課程。

國內(nèi)MOOC平臺現(xiàn)有的GIS相關(guān)課程幾乎處于空白狀態(tài)，僅在中國大學(xué)MOOC上搜索到中山大學(xué)將于今年9月份開設(shè)的“地理信息系統(tǒng)概論”課程，華東師范大學(xué)開設(shè)的“計量地理學(xué)”和南京大學(xué)開設(shè)的“走進(jìn)地理學(xué)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(jié)

MOOC在全球范圍的快速發(fā)展，給高校傳統(tǒng)的教學(xué)方式帶來了沖擊和挑戰(zhàn)。我國的地理信息科學(xué)專業(yè)教學(xué)與美國等發(fā)達(dá)國家相比還存在差距，而MOOC平臺上的國際名校開設(shè)的GIS相關(guān)課程為國內(nèi)高校GIS專業(yè)教師的素質(zhì)提高提供了很好的途徑。同時，在GIS專業(yè)本科生教學(xué)過程中適時的引入相關(guān)MOOC課程，可以大大開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣。但由于我國GIS相關(guān)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(xué)習(xí)MOOC課程的語言障礙也是需要在教學(xué)實踐中考慮的問題?？尚械拇胧┯?，對國外課程進(jìn)行翻譯，加大國內(nèi)GIS相關(guān)MOOC課程建設(shè)等。總之，雖然還存在一些問題，但可以預(yù)見這種傳統(tǒng)GIS課堂教學(xué)和MOOC課程相結(jié)合的混合式教學(xué)模式將是未來GIS本科教學(xué)改革和研究的方向之一。

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第9篇：地理信息科學(xué)的特點范文

關(guān)鍵詞：問題教學(xué)法；地理信息系統(tǒng)原理；空間認(rèn)知

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0187-02

高校教學(xué)改革的重點是教學(xué)方法的改革。但長期以來，高校中普遍流行的教學(xué)方法就是課堂講授法，該方法雖然能使學(xué)生系統(tǒng)全面地獲取知識，但因其過分強(qiáng)調(diào)預(yù)設(shè)，形成了以教案為中心的封閉性教學(xué)，學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位難以落實，因而使課堂教學(xué)變得機(jī)械，課堂氣氛沉悶。因此，如何探索有效的教學(xué)方法，以增強(qiáng)大學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，是擺在大學(xué)教師面前不可回避的現(xiàn)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(xué)專業(yè)的入門課程，該課程覆蓋面廣，涵蓋基本概念、基礎(chǔ)理論、技術(shù)原理和應(yīng)用方法等。其中基本概念是構(gòu)成該學(xué)科的基礎(chǔ)，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(shù)原理是課程的主體，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序算法和實現(xiàn)均不直觀，難于揣摩。應(yīng)用方法涉及一系列的思維轉(zhuǎn)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(chǔ)學(xué)科眾多，其先修基礎(chǔ)課程開設(shè)不全，教師需即時補(bǔ)充基礎(chǔ)知識點。因此課程教學(xué)內(nèi)容存在由易到難、由虛到實、逐層遞進(jìn)的內(nèi)在關(guān)系。

教師常采用鋪墊、啟發(fā)、引導(dǎo)、提問和講授相結(jié)合的教學(xué)方法，但教學(xué)效果仍不盡如人意。

我們曾對本校地理信息科學(xué)三個年級236位學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查和訪談，91%認(rèn)為學(xué)習(xí)有難度（一般，較難），95%的認(rèn)為內(nèi)容抽象。多數(shù)認(rèn)為現(xiàn)有的講授方法難以保證持久的注意力和興趣，有厭學(xué)情緒。

凡此種種，給課堂教學(xué)帶來極大挑戰(zhàn)。因此，如何在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，顯得尤為重要。

二、問題教學(xué)法的含義與特點

隨著教學(xué)理論的研究和教法的探索，問題教學(xué)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(dǎo)學(xué)生的孔子和蘇格拉底，他們就采用問題教學(xué)法。它以提出問題為主線，即教師提出問題，學(xué)生自學(xué)教材，探求問題，討論問題，教師引導(dǎo)講解，最終達(dá)到解決問題的教學(xué)目標(biāo)?？梢姡瑔栴}教學(xué)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(xué)中教師教給學(xué)生的都是定論知識的現(xiàn)象，又改變了傳統(tǒng)的大學(xué)課堂中教師滿堂灌的弊病。該方法通過討論爭辯、質(zhì)疑探索，使學(xué)生的學(xué)習(xí)變得主動，也能培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，大大調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。它把學(xué)生的學(xué)習(xí)變?yōu)楦惺苤R―理解知識―深入探究的活動，使學(xué)生實現(xiàn)了再發(fā)現(xiàn)和再創(chuàng)造，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)習(xí)能力。同時，問題教學(xué)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(xué)的難度，提升教學(xué)效果。因此我們不難發(fā)現(xiàn)，采用問題教學(xué)法可以讓地理信息系統(tǒng)原理課程教學(xué)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(xué)模式。問題教學(xué)法實施過程可概括為三環(huán)六步模式。三環(huán)為：①自學(xué)，即提出問題。提出問題是此法的首要環(huán)節(jié)。首先，學(xué)生可以根據(jù)對教材的預(yù)習(xí)，提出自己需要解決的問題，然后教師將篩選、總結(jié)歸納出的典型性問題作為教學(xué)的依據(jù)，如教學(xué)中相關(guān)概念的區(qū)別與聯(lián)系、關(guān)系與法則的理解等，即生成問題。②研學(xué)，即討論問題。它是此法的核心，它主要展示學(xué)生研究問題的過程，從而使學(xué)生掌握解決問題的具體方法。當(dāng)學(xué)生的思維模糊不清時，教師必須提出需進(jìn)一步澄清的問題。③固學(xué)，即解決問題。以培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力為目的，通過學(xué)生討論引發(fā)的問題，教師總結(jié)解決問題的方法，使學(xué)生的經(jīng)驗和知識達(dá)到再增長。六步為具體化：①明確目標(biāo)。創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)，提出問題，明確要解決的主要問題。②學(xué)生自主探究。分析問題，提出假設(shè)，設(shè)計解決問題方案。③小組研討。學(xué)生分小組討論未解決的問題，教師通過巡視、質(zhì)疑、提問、上堂板演等形式，發(fā)現(xiàn)學(xué)生共同性的疑難問題，對互助研討加以引導(dǎo)。④質(zhì)疑點撥。通過學(xué)生間和師生間的討論、質(zhì)疑、爭論、辯解、分析、更正、補(bǔ)充等互動形式，形成班內(nèi)全員參與、積極探究、氛圍熱烈的場面，把課堂教學(xué)推向，使學(xué)生再次享受獲得知識的快樂。⑤總結(jié)歸納。師生梳理、總結(jié)。⑥檢測達(dá)標(biāo)。用檢測題等方法進(jìn)行測試，學(xué)生答，教師評，并展示交流，并為接續(xù)導(dǎo)出下堂課的新知做準(zhǔn)備[2]。時間分配一般為35∶10，前35分鐘解決學(xué)生已預(yù)習(xí)的問題，完成本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容，后10分鐘，導(dǎo)出新問題，分發(fā)材料，指導(dǎo)預(yù)習(xí)，確保前后銜接。

2.教學(xué)設(shè)計。參照以上模式，在地理信息系統(tǒng)原理課程教學(xué)中，遵從三環(huán)六步，將理論教學(xué)從整體設(shè)計為課前、課中、課后三大過程。課前，教師編寫教案，實現(xiàn)知識問題化，問題層次化；學(xué)生預(yù)習(xí)上次課導(dǎo)出問題的基礎(chǔ)知識，并回顧舊課的內(nèi)容。課堂上，首先進(jìn)行目標(biāo)再現(xiàn)，由教師簡述教學(xué)目標(biāo)；接下來用提問、競答等方式對預(yù)習(xí)情況進(jìn)行調(diào)查，重點關(guān)注學(xué)生預(yù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題與質(zhì)疑；教師歸納匯總問題，即時設(shè)計解決方案；后續(xù)問題討論，教師適當(dāng)點撥，并適時精講；最終在教師指導(dǎo)下，對本課內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)梳理、明確重點難點與關(guān)鍵點。在每次課的最后10分鐘，依照提供給學(xué)生的“導(dǎo)學(xué)案”及講授提綱與知識要點，從常規(guī)概念，用普通思路導(dǎo)出問題，指定自學(xué)的教材內(nèi)容，提出學(xué)習(xí)目標(biāo)，留待下次課討論學(xué)習(xí)。課后，教師對課堂進(jìn)行回顧，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)；學(xué)生溫習(xí)已學(xué)內(nèi)容，預(yù)習(xí)教材，查詢相關(guān)基礎(chǔ)知識。

3.教學(xué)實例。在空間認(rèn)知一課的教學(xué)中，于前一節(jié)課的末段，指定了自學(xué)的內(nèi)容，設(shè)計出“現(xiàn)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(dá)它？”等帶遞進(jìn)和層次的問題作為導(dǎo)學(xué)案，由學(xué)生課后自習(xí)。這樣就將教學(xué)延伸到課外，緩解了課時緊張。

課中第一段，教師簡述目標(biāo)――現(xiàn)實世界的基本空間單元和表達(dá)方法，完成目標(biāo)再現(xiàn)，提示地理語義是從空中看世界；后接層次問題的提問，學(xué)生分小組自由回答，教師適當(dāng)啟發(fā)，以掌握問題和質(zhì)疑；接下來的討論，因為學(xué)生對問題和基礎(chǔ)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(jié)論，難以逃脫常規(guī)思維的束縛，難以建立起正確的認(rèn)識觀，需要加以及時引導(dǎo)、精講，教師依“地物―離散的―呈點線面狀；地理現(xiàn)象―連續(xù)分布―分割為形狀大小相同的面元”進(jìn)行了點撥，這時學(xué)生積極參與，課堂氣氛活躍；接下來是分小組總結(jié)環(huán)節(jié)，指定較好的小組進(jìn)行總結(jié)發(fā)言，可輔以幻燈片演示，最終讓學(xué)生明確關(guān)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(guān)注自己感興趣的東西，可稱實體空間觀；真實而連續(xù)的現(xiàn)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(jié)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(xué)生建立正確的空間認(rèn)知觀和空間表達(dá)方式，完成主體教學(xué)。

課中的第二段，教師導(dǎo)入下次課的問題。

下課后，師生進(jìn)入課后階段。

整個過程，根據(jù)教師的節(jié)奏，環(huán)環(huán)緊扣，調(diào)動了學(xué)生的興趣和主動性，達(dá)到了對知識前所未有的深度學(xué)習(xí)，教學(xué)效果良好。同時，結(jié)合教改，將討論、答問和總結(jié)，計入課堂考試成績，完成課堂考試。

對于比較復(fù)雜的內(nèi)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(jié)語

實踐證明，運(yùn)用問題教學(xué)法進(jìn)行地理信息系統(tǒng)教學(xué)，保證了教師的主導(dǎo)地位，體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，降低了理論的抽象性，增強(qiáng)了學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高了目標(biāo)的達(dá)成度。實踐中還發(fā)現(xiàn)鼓勵同學(xué)大膽質(zhì)疑與討論，才是成敗的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：