地理信息科學(xué)的研究方法精選(九篇)

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第1篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展從20世紀(jì)90年代初期進(jìn)入起步階段。隨著社會進(jìn)步,地理信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,我國地理信息產(chǎn)業(yè)面對國際金融危機(jī)的沖擊仍然保持了強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭,“十一五”期間增幅超過300%,2011年產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破1500億元,從業(yè)人員約80萬人,從業(yè)機(jī)構(gòu)超過2萬家。國家測繪地理信息局推進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)是到2015年年總產(chǎn)值超過3000億元,到2020年年總產(chǎn)值達(dá)到10000億元。1998年教育部頒布了我國新的《普通高校本科專業(yè)目錄》,其中對高校本科專業(yè)行了調(diào)整,專業(yè)由原來的504個調(diào)整為294個,教育部特別增設(shè)了地理信息系統(tǒng)專業(yè),這一點(diǎn)說明地理信息產(chǎn)業(yè)的特殊優(yōu)勢和生命力。2012年普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄再次調(diào)整,將地理信息系統(tǒng)專業(yè)改名為地理信息科學(xué)專業(yè)。經(jīng)各種資料的統(tǒng)計表明,2000年有37所院校設(shè)立了GIS專業(yè),2003年有93個高校開設(shè)了GIS專業(yè),2007年全國共有161所高校設(shè)置GIS專業(yè),2012年全國共有168所高校設(shè)置地理信息科學(xué)專業(yè)[1-2]。從而促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。

2地理信息科學(xué)專業(yè)發(fā)展面臨的問題與分析

2.1教師專業(yè)素養(yǎng)迫切需要提高

目前狀況是一些院?，F(xiàn)有的地理信息科學(xué)專業(yè)教師是從相關(guān)學(xué)科轉(zhuǎn)入地理信息科學(xué)專業(yè)的,大多數(shù)是從學(xué)校畢業(yè)又走入學(xué)校,并沒有機(jī)會從事實(shí)際地理信息系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)[3]。而地理信息科學(xué)技術(shù)本身發(fā)展又很迅速,這使得一些教師很難勝任所承擔(dān)的核心課程與專業(yè)課程教學(xué)任務(wù)。

2.2教材建設(shè)與培養(yǎng)目標(biāo)脫節(jié)

由于軟件的更新速度飛快,相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教材很難跟上。據(jù)此有些人提出了要大膽嘗試采用電子教材,某些部門或是軟件出品單位不要只是將精力放在軟件使用幫助上,也應(yīng)當(dāng)隨之出品入門級或更高檔次的電子實(shí)驗(yàn)教材,彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教材陳舊落后更新慢的問題。理論教材內(nèi)容更新滯后非常明顯,與各人才培養(yǎng)層次與方向脫節(jié),沒有針對各個培養(yǎng)層次和方向的統(tǒng)一化、系統(tǒng)化的教材的建設(shè)[4]。

2.3課程體系及教學(xué)內(nèi)容與社會需要脫節(jié)

各高校開辦地理信息科學(xué)專業(yè)時,主要是依托已有相關(guān)專業(yè)構(gòu)建課程體系,無論是學(xué)科基礎(chǔ)課程,還是專業(yè)核心課程的設(shè)置,皆與地理信息系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及社會需求脫節(jié)[5]。大多是根據(jù)本校的師資和學(xué)生的素質(zhì)來設(shè)置相應(yīng)的課程。還有因師資不足,涉及地理信息新理論、新技術(shù)、新方法的課程不能開設(shè),學(xué)生空間分析、地理信息系統(tǒng)技術(shù)二次開發(fā)與應(yīng)用的能力上得不到鍛煉,在工作中暴露出地理信息系統(tǒng)應(yīng)用能力差的缺陷,直接影響到該學(xué)校地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的聲譽(yù)[6]。

2.4專業(yè)目錄名稱與本學(xué)科內(nèi)涵不相適應(yīng)

隨著形勢的發(fā)展,逐漸暴露出一些問題。從地理信息科學(xué)專業(yè)分層次的培養(yǎng)來看,名稱上存在不相稱,一些專家建議,對于理科院?；驈牡乩砜茖W(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,完全可以稱為地理信息科學(xué)專業(yè),但對于工科院?；驈臏y繪等方向發(fā)展起來的,可以改稱為地理信息工程專業(yè)。筆者認(rèn)為經(jīng)過多年的磨合共融發(fā)展,也可能在將來二者會統(tǒng)一于新的名稱。

2.5資金投放不足

目前,高校地理信息科學(xué)專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng),同樣受到發(fā)展速度與投入增量不同步的影響,專業(yè)建設(shè)經(jīng)費(fèi)不足,儀器設(shè)備陳舊且不配套。特別是在一般本科類院校,在追求規(guī)模發(fā)展過程中,因資金不足與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要,對教學(xué)儀器設(shè)備與運(yùn)行保障經(jīng)費(fèi)采取緊縮政策[7]。

2.6全國地理信息科學(xué)專業(yè)的發(fā)展沒有一個統(tǒng)一的教育培養(yǎng)評價體系

對于這個專業(yè)培養(yǎng)的人才沒有相應(yīng)評價體系。尤其針對一般本院校來說,不論是以測繪為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,還是以地理科學(xué)為依托發(fā)展起來的地理信息科學(xué)專業(yè),都沒有真正融入到全國地理信息科學(xué)專業(yè)的大圈子里。要真正服務(wù)社會,不應(yīng)靠少數(shù)頂級院校的科學(xué)進(jìn)展,更多是發(fā)揮好全國各地的地理信息科學(xué)專業(yè)的教育資源,讓地理信息科學(xué)的大眾化教育與培養(yǎng)復(fù)合型人才可以落到實(shí)處,從而彰顯地理視角。

3建議與發(fā)展策略

3.1地理信息科學(xué)教育應(yīng)遵循應(yīng)用科學(xué)的教育理念

這個專業(yè)無論是從測繪工科院校發(fā)展起來的還是從以地理學(xué)空間分析應(yīng)用為主的理科發(fā)展起來的,大家都會認(rèn)為本專業(yè)是理論實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科。從現(xiàn)在本科生、研究生的招生就業(yè)情況來分析,本科階段是扎實(shí)掌握基本理論的重要時期,研究生階段可注重與實(shí)踐相結(jié)合。大學(xué)本科階段要遵循教育的基本理念,而不是一味地追尋市場,更不能成為步入社會的培訓(xùn)場所。大學(xué)本科教育是思想和認(rèn)知善惡發(fā)育成型的階段,讓學(xué)生有能力去追求知識與真理,這是大學(xué)本科的教學(xué)核心。只有這樣才能在以后的工作中具有更強(qiáng)的創(chuàng)新能力。

3.2培養(yǎng)空間思維的教學(xué)模式不能變

空間思維能力不只是讓人知道東西南北,更多是分析和解決問題的空間維度。從另一個角度來看,地理信息科學(xué)的普及也是對全民空間思維能力的培養(yǎng),比如ESRI在美國會對小孩子進(jìn)行免費(fèi)的地理知識講解,使他們從小就能接觸到地理空間的概念,啟發(fā)了他們的空間想象力。

3.3人才培養(yǎng)上要在權(quán)威機(jī)構(gòu)中劃分出層次

從地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,地理信息科學(xué)學(xué)位教育應(yīng)強(qiáng)化技能培訓(xùn),這部分人才培養(yǎng)就落在一些以測繪為基礎(chǔ)的工科院校發(fā)展起來的地理信息科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)上,突出地理信息科學(xué)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。而另一類別是以地理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的院校專業(yè)上應(yīng)突出地學(xué)方面的應(yīng)用。總之地理信息科學(xué)人才的培養(yǎng)既需要有能夠創(chuàng)新思路的人才,也要培養(yǎng)具有扎實(shí)知識的技能型人才,這樣才能共同推動地理信息科學(xué)和地理信息產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.4通過任教資格考試、技術(shù)水平認(rèn)證來規(guī)范地理信息從業(yè)人員的水平

國家應(yīng)有相應(yīng)的政策法規(guī)來管理地理信息產(chǎn)業(yè)。規(guī)定必須要有相當(dāng)水平的從業(yè)人員才能承接各種項目。原因就是地理信息產(chǎn)業(yè)的相關(guān)行業(yè)關(guān)系人類社會正常發(fā)展,如果政策法規(guī)跟不上,那么將會一片混亂。3.5為一線地理信息科學(xué)教育工作者申請教學(xué)或科研

第2篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

關(guān)鍵詞：GIS；發(fā)展；演化

一、前言

地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）是一種專門用于采集、存儲、管理、分析、和表達(dá)空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。其既是表示、模擬現(xiàn)實(shí)空間世界和進(jìn)行空間數(shù)據(jù)處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關(guān)于空間信息處理分析的“科學(xué)技術(shù)”。

二、GIS的提出和迅速發(fā)展

50年代，由于電子計算機(jī)科學(xué)的興起和它在航空攝影測量與地圖制圖學(xué)中的應(yīng)用，使人們開始有可能用電子計算機(jī)來收集、存貯和處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和屬性數(shù)據(jù)，并希望通過計算機(jī)對數(shù)據(jù)的分析來直接為管理和決策服務(wù)，這樣就導(dǎo)致了地理信息系統(tǒng)的問世。

1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機(jī)建立了地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，隨后各國的土地測繪和管理部門都逐步發(fā)展土地信息系統(tǒng)（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大測量學(xué)家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并建立了世界上第一個GIS—加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。稍后，美國哈佛大學(xué)研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。但是，由于當(dāng)時計算機(jī)技術(shù)水平不高，存儲量小、磁帶存取速度慢，使得GIS帶有更多的機(jī)助制圖色彩，地學(xué)分析功能極為簡單。當(dāng)時的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)手扶跟蹤數(shù)字化地圖，進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的拓?fù)渚庉?，分幅?shù)據(jù)的拼接，并發(fā)展了基于柵格的操作方法。

進(jìn)入70年代以后，由于計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是大容量存取設(shè)備—磁盤的使用，為空間數(shù)據(jù)的錄入、存貯、檢索和輸出提供了強(qiáng)有力的手段。用戶屏幕和圖形、圖像卡的發(fā)展增強(qiáng)了人機(jī)對話和高質(zhì)量圖形顯示功能，促使GIS朝著實(shí)用方向迅速發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)。GIS這一技術(shù)成為一個引人注目的領(lǐng)域。

三、80年代的GIS—地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）

80年代是GIS在理論、方法和技術(shù)上取得突破與趨向成熟的階段。由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的問世，推出了第四代計算機(jī)，特別是微型計算機(jī)和遠(yuǎn)程通訊傳輸設(shè)備的出現(xiàn)，為計算機(jī)的普及應(yīng)用創(chuàng)造了條件，加上計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立，使地理信息的傳輸效率得到極大的提高。另外，軟件開發(fā)工具的廣泛應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的推廣，推動了GIS的數(shù)據(jù)處理能力、空間分析功能、人機(jī)交互對話、地圖的輸入、編輯和輸出技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，并逐步走向成熟。GIS的應(yīng)用從解決基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃（如道路、輸電線等）轉(zhuǎn)向更加復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)問題。當(dāng)時，GIS已跨越國界，在全世界范圍內(nèi)全面推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合，開始應(yīng)用于全球性的問題（如全球變化、全球沙漠化監(jiān)測等）。因此，國際著名的GIS專家，即前面提到的R.T.Tomlinson認(rèn)為：“如果70年代是GIS發(fā)展的鞏固時期，那么80年代則是國際上GIS發(fā)展具有突破性的年代”。這個時期，GIS還保留有地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）的含義和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科學(xué)（GeographicInformationScience,GIS）

地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用大大提高了人類處理和分析大量有關(guān)地球資源、環(huán)境、社會與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的能力，而地理信息系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展則必須以地球信息機(jī)理理論為基礎(chǔ)。陳述彭院士在論述地理信息系統(tǒng)發(fā)展時強(qiáng)調(diào)了對于地球信息基礎(chǔ)理論的研究，并指出地球信息基礎(chǔ)理論的實(shí)質(zhì)內(nèi)容：地理信息系統(tǒng)已不僅僅限于物質(zhì)流與能量流的信息載體，而且包括研究地學(xué)信息流程的動力學(xué)機(jī)理與時空特征、地學(xué)信息傳輸機(jī)理及其不確定性(多解)與可預(yù)見性等；并認(rèn)為：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于這個Info還包括很多地學(xué)規(guī)律，其分析模型必須以地學(xué)為基礎(chǔ)。

Goodchild于1992年提出地理信息科學(xué)(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科學(xué)主要研究在應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對地理信息進(jìn)行處理、存貯、提取以及管理和分析過程中所提出的一系列基本問題，如數(shù)據(jù)的獲取和集成、分布式計算、地理信息的認(rèn)知和表達(dá)、空間分析、地理信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、地理數(shù)據(jù)的不確定性及其對于地理信息系統(tǒng)操作的影響、地理信息系統(tǒng)的社會實(shí)踐等。地理信息科學(xué)的提出是地理信息系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展到相當(dāng)水平后的必然要求，它是在人們不再滿足于僅僅利用計算機(jī)技術(shù)來對地理信息進(jìn)行可視化表達(dá)及其空間查詢，而強(qiáng)調(diào)地理信息系統(tǒng)的空間分析和模擬能力時產(chǎn)生的；它在注重地理信息技術(shù)發(fā)展的同時，還注意到了與地理數(shù)據(jù)、地理信息有關(guān)的其他一些理論問題，如地理數(shù)據(jù)的不確定性、地理信息的認(rèn)知以及社會對于地理信息技術(shù)運(yùn)用于實(shí)踐的認(rèn)可等。由此可見，地理信息科學(xué)在地理信息技術(shù)研究的同時，還指出了對于支撐地理信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論研究的重要性。世紀(jì)之交，由于地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，加上航空和航天遙感、全球定位系統(tǒng)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(Internet)和地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及其相互間的滲透和整合，逐漸形成了以地理信息系統(tǒng)為核心的地球空間信息集成化技術(shù)系統(tǒng)，為解決區(qū)域范圍更廣、復(fù)雜性更高的現(xiàn)代地學(xué)問題提供了新的分析方法和技術(shù)保證；同時，這些現(xiàn)代信息技術(shù)的綜合發(fā)展及其應(yīng)用的日益深廣，掀起了全球變化研究與對地觀測計劃的新高朝，于是時勢造英雄，促使一門新興的交叉學(xué)科“地理信息科學(xué)”的脫穎而出。這個時期，GIS己經(jīng)漸變地含有地理信息科學(xué)（GeographicInformationScience,GIS）的含義和意思。

五、現(xiàn)在的GIS—地理信息服務(wù)(GeographicInformationService,GIS)

近年來，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和地球數(shù)字化產(chǎn)品的普及應(yīng)用，GIS的發(fā)展進(jìn)入到各行各業(yè)乃至各家各戶的用戶時代，成為人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)和工作中不可缺少的工具和助手。這個時期，社會對GIS的認(rèn)識普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系統(tǒng)已成為許多機(jī)構(gòu)（特別是政府決策部門）必備的工作和決策咨詢系統(tǒng)。國家級乃至全球級的地理信息系統(tǒng)已成為公眾關(guān)注的問題，地理信息系統(tǒng)已被列入“信息高速公路”計劃，也是美國前副總統(tǒng)戈爾提出的“數(shù)字地球”戰(zhàn)略的重要組成部分。地理信息系統(tǒng)的研究和應(yīng)用正逐步形成行業(yè)，具備了走向產(chǎn)業(yè)化的條件。

近來，個人數(shù)字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移動電話的普及給新的應(yīng)用創(chuàng)造了許多機(jī)會。這樣的應(yīng)用有流動工作人員和基于位置服務(wù)。流動工作人員，顧名思義，他們工作在遠(yuǎn)程位置，如客戶處、分公司或者野外現(xiàn)場。這些工作人員經(jīng)常要為完成某項任務(wù)下載一段所需的數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)端使用這段數(shù)據(jù)，然后在每天工作結(jié)束的時候?qū)⒏膭痈拢ㄍ降兀┑街鲾?shù)據(jù)庫上。這種場景的一個重要方面是：客戶端保留有數(shù)據(jù)，并以離線方式在本地對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。基于位置服務(wù)的使用是近年來出現(xiàn)的一個重要趨勢，這類服務(wù)徹底改變了對用戶地理位置的依賴。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）的應(yīng)用，可以很容易確定任何一個客戶/使用者的精確位置，并根據(jù)用戶的地理位置提出最佳解決方案。基于位置服務(wù)的影響和重要性促使開放GIS協(xié)會（OpenGISConsortium,OGC）提出了開放位置服務(wù)（OpenLocationService，OpenLS）,希望能夠?qū)⒌乩砜臻g數(shù)據(jù)和地理操作的資源集成到位置服務(wù)和電信基礎(chǔ)設(shè)施中去。美國聯(lián)邦政府已于2001年10月頒布了規(guī)定：所有蜂窩電話的位置在67%的使用時間里必須是可追蹤的，追蹤精度為125米。這樣，一方面人們總在評述著Internet革命“消滅”了地理的概念，與此同時，對于空間技術(shù)的需求卻在不斷增長。位置服務(wù)（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通過固定或移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送GIS功能和基于位置信息，從而在任何時間應(yīng)用到任何人、任何位置和任何設(shè)備上。當(dāng)前，LBS已成為科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展和市場開拓領(lǐng)域共同的熱點(diǎn)話題。此時，GIS已朝著地理信息服務(wù)(GeographicInformationService,GIS)的方向發(fā)展。

六、結(jié)論

第3篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

關(guān)鍵詞　地理信息系統(tǒng)　學(xué)科建設(shè)　政策建議

1 引言

地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)中最富有生命力的部分，是它們重要的發(fā)展方向之一，“在持續(xù)發(fā)展的研究和決策中，沒有任何其他領(lǐng)域比利用GIS技術(shù)更為重要”。地理信息系統(tǒng)發(fā)展十分迅猛，地理信息系統(tǒng)學(xué)科也非常年輕，從第一個GIS建立到現(xiàn)在只有33年的時間，從“數(shù)字地球”的提出到現(xiàn)在耳熟能詳?shù)摹皵?shù)字化浪潮”只有短短8年的時間。

隨著地理信息系統(tǒng)學(xué)科的快速發(fā)展和社會需求空間的不斷增大，地理信息系統(tǒng)人才的需求量也在不斷擴(kuò)大。如何加強(qiáng)GIS學(xué)科和人才培養(yǎng)體系建設(shè)顯得尤為必要。

2 地理信息系統(tǒng)學(xué)科體系

GIS（Geographical Information System）是在計算機(jī)軟件和硬件支持下，綜合運(yùn)用地理學(xué)、系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，獲取、存貯、管理、傳輸、分析和輸出地理空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)，是計算機(jī)和信息系統(tǒng)技術(shù)在地理科學(xué)中運(yùn)用發(fā)展的產(chǎn)物。從學(xué)科角度看，地理信息系統(tǒng)是管理和分析空間數(shù)據(jù)的科學(xué)技術(shù)，是一門集地理學(xué)、測繪科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興的綜合集成學(xué)科，具有多學(xué)科交叉的顯著特點(diǎn)。

從廣義來看，GIS應(yīng)屬地球信息科學(xué)與技術(shù)的范疇。地球信息科學(xué)包括理論、技術(shù)和應(yīng)用三部分。應(yīng)用信息論、控制論和系統(tǒng)論形成了地球信息科學(xué)的方法論；區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展和全球變化構(gòu)成了地球信息科學(xué)的應(yīng)用部分；信息的獲取、監(jiān)測，信息的模擬，信息的傳播與建設(shè)構(gòu)成了地球信息技術(shù)部分（見圖1）。當(dāng)前我國的GIS學(xué)科建設(shè)方面，存在理論不適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展需求，同時技術(shù)與應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)象。

從狹義來看，GIS屬多學(xué)科綜合集成的學(xué)科，包含了理、工、管理學(xué)科的科學(xué)與技術(shù)內(nèi)容。GIS作為理科，以地理學(xué)、地圖學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ)；GIS作為工科則以計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、測繪科學(xué)與技術(shù)、系統(tǒng)工程為核心；GIS作為管理學(xué)，則以管理信息系統(tǒng)（MIS）為支撐體系。目前對GIS學(xué)科建設(shè)，一是分散在相應(yīng)學(xué)科的邊緣，沒有得到充分的重視；二是學(xué)科體系不清，結(jié)構(gòu)不完善。因此，只有把GIS學(xué)科建設(shè)作為一類交叉學(xué)科門類，進(jìn)而從科學(xué)、技術(shù)、工程三個層次加強(qiáng)，才能夠形成完善的學(xué)科體系，任何強(qiáng)調(diào)其中一個方面的傾向，均會對GIS學(xué)科發(fā)展產(chǎn)生不利的影響。設(shè)置交叉學(xué)科類在美國的學(xué)科分類體系中得到了充分且高度的重視。從GIS科學(xué)角度，要加強(qiáng)地球信息科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)等在GIS中的應(yīng)用；從GIS學(xué)科建設(shè)的技術(shù)角度，要加強(qiáng)遙感技術(shù)的應(yīng)用，以及網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)軟件技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用；從GIS學(xué)科建設(shè)的工程角度，要加強(qiáng)系統(tǒng)工程在GIS中的應(yīng)用，從而保證任何GIS軟件系統(tǒng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性與安全性，能夠具有強(qiáng)大的服務(wù)功能。

3 地理信息系統(tǒng)人才培養(yǎng)體系

3.1 GIS人才培養(yǎng)方向

把握了GIS人才培養(yǎng)方向就勒住了人才培養(yǎng)體系的龍頭。根據(jù)前面的論述，GIS人才培養(yǎng)方向可以歸納為：①GIS理論人才；②GIS技術(shù)人才（含軟件開發(fā)人才）；③GIS應(yīng)用人才(GIS工程建設(shè))。

從科學(xué)（理論）角度看，地球系統(tǒng)的信息流是GIS研究的主要內(nèi)容。資源與環(huán)境信息則是其主要關(guān)注的對象。GIS在不斷發(fā)展中已逐步形成了以“地球信息科學(xué)”為基礎(chǔ)的獨(dú)特的理論體系，具有多學(xué)科集成的顯著特點(diǎn)。但目前，正如陳述彭先生所指出的“地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)研究狀況是理論的發(fā)展?jié)M足不了技術(shù)進(jìn)步的需求”。因此，在GIS人才培養(yǎng)中，首先需要的是能夠滿足學(xué)科發(fā)展所急需的理論型人才。

GIS技術(shù)人才包括信息的獲取、監(jiān)測，信息的模擬，信息的傳播與建設(shè)等方面的人才，這些人才的培養(yǎng)，廣義上包括遙感技術(shù)、GPS技術(shù)、地理信息系統(tǒng)與空間輔助決策系統(tǒng)以及信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的人才培養(yǎng)。對于GIS軟件開發(fā)，為避免大量人力集中在低層、重復(fù)的程序編制上，應(yīng)盡量利用已完成的軟件資源，同時從長遠(yuǎn)看，中國應(yīng)該發(fā)展自己的GIS軟件，應(yīng)該加大對軟件開發(fā)的投入。

國外有統(tǒng)計數(shù)字：用于GIS軟件、硬件和建庫的投資比例為1∶2∶10。這反映中國的GIS軟件市場大，而GIS的應(yīng)用市場更大。現(xiàn)在國內(nèi)急需GIS工程建設(shè)的高級技術(shù)人才。這樣的高級技術(shù)人才必須具備很好的測繪、遙感、地理學(xué)、計算機(jī)和應(yīng)用科學(xué)的知識基礎(chǔ)；有處理各類GIS應(yīng)用技術(shù)問題的經(jīng)驗(yàn)；果斷的判斷和決策能力；較高的組織指揮才能。他們要憑自己的知識、經(jīng)驗(yàn)和能力對GIS系統(tǒng)的建設(shè)和開發(fā)過程進(jìn)行總體控制，解決技術(shù)難點(diǎn)，并能進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，對運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行診斷。

GIS軟件開發(fā)和GIS應(yīng)用兩類人才都需要培養(yǎng)。尤其是GIS應(yīng)用人才培養(yǎng)目前國內(nèi)還沒認(rèn)識到其重要性，國內(nèi)不少人避開社會科學(xué)問題，傾向于純技術(shù)課題，片面認(rèn)為唯有編制低層次的算法程序才是高級的、有意義的工作。實(shí)際上“在發(fā)達(dá)國家的GIS人員結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)的人員和研究生都在GIS的應(yīng)用領(lǐng)域工作，這才促成了GIS的蓬勃發(fā)展”。

3.2 國內(nèi)外GIS學(xué)科、專業(yè)設(shè)置現(xiàn)狀

GIS學(xué)科與專業(yè)設(shè)置影響到GIS人才培養(yǎng)的素質(zhì)與人才結(jié)構(gòu)。國外的GIS專業(yè)教育比中國早10年左右，20世紀(jì)80年代中后期，國內(nèi)一些大學(xué)才開始著手建立了GIS專業(yè)。1997年國家學(xué)位委員會在對原有學(xué)科進(jìn)行合并、調(diào)整的同時，在原地理學(xué)一級學(xué)科目錄中增加了“地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)”（理學(xué)）、在原測繪科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科目錄中增加了“地圖制圖學(xué)與地理信息工程”（工學(xué)）兩個二級學(xué)科，并開始進(jìn)行這兩個二級學(xué)科的博士、碩士研究生培養(yǎng)單位審批和招生工作。這也是我國最早開始的碩士、博士GIS研究生學(xué)位教育。1998年7月教育部頒布的新的本科專業(yè)目錄中，在原地理類專業(yè)中增設(shè)了“地理信息系統(tǒng)”理學(xué)本科專業(yè)。

在我國現(xiàn)行的學(xué)士學(xué)位(本科)專業(yè)目錄中，能夠進(jìn)行GIS專業(yè)人才培養(yǎng)相關(guān)的有理學(xué)、工學(xué)、管理學(xué)3個門類，4個學(xué)科，4個專業(yè)。但僅有地理科學(xué)類門下的“地理信息系統(tǒng)”一個專業(yè)可以授予GIS理學(xué)學(xué)士學(xué)位。美國在現(xiàn)行的學(xué)士學(xué)位(本科)專業(yè)目錄中，能夠從事GIS專業(yè)人才培養(yǎng)的有理學(xué)、文學(xué)、工學(xué)、管理學(xué)和環(huán)境學(xué)5個門類，5個學(xué)科，14個專業(yè)，并且都可授予GIS學(xué)士學(xué)位。

比較而言，我國現(xiàn)行的GIS專業(yè)設(shè)置，不符合GIS作為一門交叉學(xué)科和綜合性學(xué)科的特點(diǎn)，阻礙了GIS學(xué)科建設(shè)，現(xiàn)行培養(yǎng)方案已不能滿足GIS人才培養(yǎng)的需要，并在一定程度上限制了人才培養(yǎng)體系的建設(shè)與發(fā)展。

3.3 國內(nèi)GIS專業(yè)課程設(shè)置對比分析

合理的課程設(shè)置，尤其是專業(yè)核心課程的設(shè)置，是GIS人才培養(yǎng)體系所面臨的一個重要問題。目前，GIS專業(yè)課程體系主要由公共必修課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課等幾部分組成。本文選取了典型的7所國內(nèi)高校本科GIS專業(yè)的主要專業(yè)課程設(shè)置，包括：3個理學(xué)專業(yè)，4個工學(xué)專業(yè)（見表2，不包含數(shù)理基礎(chǔ)部分的課程）。

分析表2可以看出：

1）不論其學(xué)校系科歸屬于理學(xué)或工學(xué)，課程體系的設(shè)置本質(zhì)差異不大，除去公共必修課和數(shù)理基礎(chǔ)課程外，根據(jù)GIS學(xué)科包含的核心內(nèi)容看均包含有：地理（地球）科學(xué)、攝影測量與遙感、計算機(jī)科學(xué)，以及地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程四個部分。

2）各校課程組結(jié)構(gòu)比重的差異反映了理學(xué)、工學(xué)辦學(xué)的特點(diǎn)及各校的辦學(xué)特色與師資條件。雖然開設(shè)的課程類別基本相同，但課程結(jié)構(gòu)存在明顯差異：a) 工學(xué)對數(shù)理科學(xué)有相當(dāng)高的要求，對計算機(jī)類和攝影測量與遙感課程組的要求也明顯高于理學(xué)GIS；b) 理學(xué)GIS專業(yè)課明顯多于工學(xué)GIS專業(yè)課，體現(xiàn)地理信息系統(tǒng)專業(yè)起源于地理學(xué)科的固有特性，反映了工科系科內(nèi)地理科學(xué)有關(guān)學(xué)科師資力量的薄弱與不足；c) 不論工科或理科，各校優(yōu)勢學(xué)科課程都明顯高于其他學(xué)校。如同濟(jì)大學(xué)的測繪科學(xué)與技術(shù)課程，占總課程的30％。

3）比較而言：必修課除了物理、數(shù)學(xué)、計算機(jī)文化基礎(chǔ)、英語、政治之外，如果將其他必修課作為專業(yè)核心課程，則重慶郵電大學(xué) GIS專業(yè)測量學(xué)方面與遙感方面相對薄弱，電信專業(yè)方面課程得到加強(qiáng)。重慶郵電大學(xué)GIS專業(yè)是設(shè)在計算機(jī)學(xué)院下，重慶郵電大學(xué)GIS專業(yè)中各類課程的比重是：地理學(xué)或地學(xué)課程11.5%；計算機(jī)課程31.5%；攝影測量與遙感課程占2.27%；GIS專業(yè)課程15.9%；電信類課程占16.26%；其他基礎(chǔ)課部分20.3%（圖2）。這從某種程度上說明了重郵的特色，即計算機(jī)加電信的地理信息系統(tǒng)，同時也能引起我們對于到底培養(yǎng)怎樣的GIS人才、辦成怎樣的專業(yè)特色進(jìn)行思考。

4 地理信息系統(tǒng)學(xué)科與人才培養(yǎng)體系建設(shè)對策

4.1 學(xué)科建設(shè)對策

目前GIS學(xué)科的發(fā)展不能適應(yīng)GIS未來發(fā)展的需要，甚至在一定程度上限制了學(xué)科的發(fā)展。有必要從本學(xué)科的長遠(yuǎn)發(fā)展來考慮如何將專業(yè)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢專業(yè)的問題。

（1）完善和加強(qiáng)各級實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。依托現(xiàn)有的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，建立初步滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的軟件和硬件環(huán)境，這對提高GIS人才的實(shí)驗(yàn)技能、對發(fā)展GIS專業(yè)至關(guān)重要。在地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中，可分為理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、軟件工程實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)三方面。

（2）全面建設(shè)野外綜合實(shí)驗(yàn)基地。增添野外定位、觀測、數(shù)據(jù)采集、記錄、處理、通訊設(shè)備（GPS、水、土、氣、生自動觀測等）常規(guī)設(shè)備。野外綜合實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)是提高對地學(xué)信息野外測量能力的基礎(chǔ)，可包括地理學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)基地、測量和遙感實(shí)驗(yàn)基地、軟件工程與管理實(shí)驗(yàn)基地等。

4.2 人才培養(yǎng)對策

4.2.1根據(jù)GIS人才的素質(zhì)要求，加強(qiáng)實(shí)踐性人才培養(yǎng)

GIS是一門集地理學(xué)、測繪科學(xué)、遙感學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)等為一體的新興邊緣學(xué)科。雖然有個別提法不一定完全一致，但GIS是一門新興的邊緣、交叉學(xué)科，卻是大家的共識。我們不能否認(rèn)GIS的理論性，但我們更不能否認(rèn)GIS的強(qiáng)技術(shù)性與實(shí)踐性?？梢哉f，GIS是一門偏重于技術(shù)與實(shí)踐的學(xué)科。理論性與技術(shù)性并不矛盾，陳述彭院士說過，沒有高新技術(shù)支持的科學(xué)是落后的科學(xué)，沒有科學(xué)理論指導(dǎo)的技術(shù)則是盲目的技術(shù)，這是一句富含哲理的睿語。美國的GIS理論與技術(shù)都十分先進(jìn)就是一個例證。因此，GIS人才不但要有深厚的理論基礎(chǔ)，而且還要有過硬的技術(shù)能力，這就是GIS人才的素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。具有合理的知識結(jié)構(gòu)，靈敏的空間數(shù)字思維方式，卓越的技術(shù)、實(shí)踐、管理與組織才能，才是GIS創(chuàng)新型的高級人才。

人才培養(yǎng)除了要了解市場的前瞻性，從長遠(yuǎn)來看，將來GIS人才面向的越來越多的是企業(yè)，而真正推動“數(shù)字地球”“數(shù)字城市”的是政府行為，政府本身無法完成龐大的“數(shù)字城市”“數(shù)字國土”的任務(wù)，這些任務(wù)最終落在企業(yè)身上，從行政行為到市場的選擇，它本身有一個滯后的過程，它受國家地理信息基礎(chǔ)設(shè)施完善程度和某些技術(shù)瓶頸的制約，一旦這些瓶頸打破，將帶來大量的對GIS人才的需求。

當(dāng)前是市場經(jīng)濟(jì)，人才培養(yǎng)除了要了解市場的前瞻性外，還要有市場需求的現(xiàn)實(shí)性。從近期來看，企業(yè)需要的是馬上能給單位創(chuàng)造價值的可塑性人才，它需求的是現(xiàn)實(shí)價值和潛在價值的統(tǒng)一，兩者中，又更加注重現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。技術(shù)嫻熟的生產(chǎn)者能夠馬上受到企業(yè)的青睞。

因此GIS專業(yè)人才培養(yǎng)除加強(qiáng)理論教學(xué)外，更應(yīng)該注重實(shí)踐性人才培養(yǎng)。

4.2.2 進(jìn)一步加強(qiáng)GIS人才培養(yǎng)的核心課程建設(shè)

目前，在本科教育中，精英教育與大眾教育并存，GIS學(xué)科人才培養(yǎng)核心課程體系的建設(shè)已顯得十分重要。為此，針對上述GIS學(xué)科體系劃分、人才培養(yǎng)的專業(yè)設(shè)置，建議進(jìn)一步加強(qiáng)大學(xué)GIS專業(yè)的核心課程建設(shè)，優(yōu)化核心課程體系（表3、表4）。內(nèi)容涉及與GIS學(xué)科密切相關(guān)的地理類、測繪與遙感類、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)類、GIS專業(yè)類四個課程組，作為GIS本科專業(yè)素質(zhì)教育的核心課程。

4.2.3 注重GIS課程前驅(qū)課程和后續(xù)課程的設(shè)置

GIS課程應(yīng)該根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)設(shè)置，體現(xiàn)知識的前后銜接。學(xué)生通過前驅(qū)課程的學(xué)習(xí)，再進(jìn)入GIS課程的學(xué)習(xí)，以GIS知識為主導(dǎo)，將GIS技術(shù)融入到其他方面的分析中（圖3）。

4.2.4 在狠抓教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大專業(yè)規(guī)模

從1998年7月教育部頒布的新的本科專業(yè)目錄中，增設(shè)了“地理信息系統(tǒng)”理學(xué)本科專業(yè)。例如，重慶郵電大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)于1999年經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立，2000年開始招生，學(xué)制四年，授理學(xué)學(xué)士學(xué)位，是西南地區(qū)創(chuàng)建該專業(yè)的本科教學(xué)最早的學(xué)校之一，經(jīng)過6年辦學(xué)，從無到有，逐步走向完善。全體老師共同努力，教學(xué)計劃得到調(diào)整，辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)不斷豐富，但規(guī)模一直成為進(jìn)一步增加投入加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)的一個瓶頸。

建議在狠抓教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大專業(yè)規(guī)模，同時應(yīng)該不失時機(jī)地加大投入。高新技術(shù)本身意味著需要高投入、高風(fēng)險，才有高回報。

4.3加強(qiáng)GIS專業(yè)建設(shè)的規(guī)劃與規(guī)劃的執(zhí)行

借用根據(jù)克來因綜合國力方程，專業(yè)綜合勢力的評價可以表示為：

PP=（C＋E＋M）×（S＋W）

PP――表示專業(yè)綜合勢力

C――表示基本實(shí)力，包括學(xué)生素質(zhì)，師資力量和教學(xué)設(shè)備

E――表示經(jīng)濟(jì)投入能力

M――表示領(lǐng)導(dǎo)能力，等于領(lǐng)導(dǎo)的感召力和協(xié)調(diào)能力，調(diào)動各項資源從事專業(yè)建設(shè)的能力

S――表示戰(zhàn)略意圖，即專業(yè)定位和專業(yè)建設(shè)長期規(guī)劃、短期規(guī)劃和年度計劃

W――表示貫徹戰(zhàn)略意圖的能力，即專業(yè)建設(shè)長期規(guī)劃、短期規(guī)劃和年度計劃執(zhí)行力

由此可見，有戰(zhàn)略目標(biāo)，有強(qiáng)有力執(zhí)行戰(zhàn)略意圖的能力是專業(yè)綜合實(shí)力的一個重要指標(biāo)。許多學(xué)校的專業(yè)建設(shè)都十分重視專業(yè)的整體規(guī)劃。作為一個學(xué)科建設(shè)，需要有明確的站在時代的角度、全國的角度審視的戰(zhàn)略意圖，需要加強(qiáng)執(zhí)行戰(zhàn)略意圖的能力。

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第4篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

如何提高學(xué)生的自身素質(zhì)，而能更好地解決就業(yè)問題，筆者認(rèn)為可從以下兩個方面加以考慮。

1.學(xué)科定位不同的高校都有自己的學(xué)科定位，學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)不同，其課程設(shè)置及實(shí)踐教學(xué)也有所不同。如何科學(xué)合理的進(jìn)行專業(yè)的學(xué)科定位，是當(dāng)前許多高校需要研究并解決的一個關(guān)鍵問題。2.實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)置由于GIS是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。加之用人單位無一例外地都要求所聘畢業(yè)生要具有一定的動手能力，能夠承擔(dān)實(shí)際工作，勝任所聘工作崗位。因此GIS專業(yè)實(shí)踐教學(xué)必須在注重“打好基礎(chǔ)”的同時，注重“應(yīng)用過關(guān)”，如何科學(xué)、有效地制定實(shí)踐教學(xué)體系，是當(dāng)前急需解決的問題。

二、地理信息科學(xué)專業(yè)發(fā)展的主要措施

建立和健全實(shí)踐教學(xué)課程體系，提高學(xué)生對實(shí)踐教學(xué)重要性的認(rèn)識。深化實(shí)踐教學(xué)管理，實(shí)施“實(shí)踐教學(xué)導(dǎo)師負(fù)責(zé)制”，即每位教師分別負(fù)責(zé)幾位學(xué)生，或每位教師按地域負(fù)責(zé)學(xué)生，如負(fù)責(zé)北京，負(fù)責(zé)上海，負(fù)責(zé)長春等實(shí)踐教學(xué)基地，加強(qiáng)“實(shí)習(xí)+就業(yè)”培養(yǎng)模式，為畢業(yè)生就業(yè)提供良好的就業(yè)平臺。

1.在課程結(jié)構(gòu)上，要加大實(shí)踐性教學(xué)的比重，把實(shí)踐操作技能訓(xùn)練作為重要的教學(xué)內(nèi)容。2.在理論課教學(xué)內(nèi)容上，要與實(shí)踐相結(jié)合。刪減理論與實(shí)踐脫節(jié)的內(nèi)容，增加實(shí)用性內(nèi)容，按市場需求，把新知識、新技術(shù)、新方法滲透到專業(yè)教學(xué)之中。3.在教學(xué)方法上，采用實(shí)踐性教學(xué)，使理論課程的教學(xué)應(yīng)用性和實(shí)踐性大大增強(qiáng)。4.強(qiáng)化校內(nèi)實(shí)訓(xùn)，成立興趣小組，組織專業(yè)技能大賽。5.通過對專業(yè)實(shí)習(xí)基地調(diào)研，實(shí)訓(xùn)基地主要在一線城市，重點(diǎn)考慮北京、廣州、上海等城市。6.確定實(shí)習(xí)基地，實(shí)習(xí)前動員，學(xué)生與實(shí)習(xí)基地雙向選擇，送學(xué)生到實(shí)習(xí)單位，檢查學(xué)生實(shí)習(xí)情況，落實(shí)學(xué)生就業(yè)。

三、結(jié)語

第5篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

1研究進(jìn)展和成就

土地信息科學(xué)作為一門新興的信息科學(xué)技術(shù),已走過了近40年的發(fā)展歷程。目前正以每年25%~40%的速度快速增長。毫無疑問,土地信息科學(xué)是國土現(xiàn)代化無可替代的重要技術(shù)支撐,它的廣泛應(yīng)用,必將給土地資源的研究和發(fā)展帶來革命性的變革[3]。

1.1土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究我國土地利用/土地覆被變化遙感動態(tài)監(jiān)測研究始于20世紀(jì)70年代。1974年開始引進(jìn)美國地球資源衛(wèi)星圖像,開展遙感圖像處理和解譯工作。1978年全國第二次土壤普查,許多地區(qū)利用航片借助計算機(jī)技術(shù)勾繪出了土地利用現(xiàn)狀圖和土壤圖。20世紀(jì)80—90年代,微型計算機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了遙感技術(shù)的發(fā)展,我國土地信息科學(xué)研究進(jìn)入新的階段。1980—1983年我國利用陸地衛(wèi)星圖像資料對全國土地進(jìn)行遙感調(diào)查,編制了1∶250000和1∶2000000土地利用現(xiàn)狀圖。利用航空遙感圖像判讀編制了1∶10000、1∶25000、1∶50000的土地利用現(xiàn)狀圖和土地利用類型圖。航空遙感與GPS應(yīng)用到城鎮(zhèn)大比例尺(1∶2000~1∶500)地形圖測繪工作中,為城市土地規(guī)劃建設(shè)提供了依據(jù)。90年代初,在國家土地管理局的組織下,東部采用航空遙感信息完成1∶10000土地利用調(diào)查,西部以航空遙感和衛(wèi)星遙感信息相結(jié)合完成1∶50000、1∶100000和1∶200000土地利用調(diào)查。近十幾年以來,隨著衛(wèi)星遙感分辨率的不斷提高,遙感技術(shù)在土地利用動態(tài)變化監(jiān)測中發(fā)揮越來越重要的作用。在國家科委和國家科學(xué)基金委“九五”到2010的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域和優(yōu)先資助領(lǐng)域中,將土地利用動態(tài)變化遙感監(jiān)測作為研究重點(diǎn)之一[4]。目前,遙感技術(shù)因其能提供動態(tài)、豐富和廉價的數(shù)據(jù)源已成為獲取土地利用/土地覆被變化最為行之有效的手段。衛(wèi)星遙感在全球和區(qū)域尺度土地利用/土地覆被變化研究與應(yīng)用方面均取得了突破性進(jìn)展[5]。

1.2土地信息系統(tǒng)建設(shè)研究1980年中國科學(xué)院遙感所成立了第一個地理信息系統(tǒng)研究室,并于1985年組建了“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。1990年,武漢大學(xué)建立“測繪遙感信息工程”國家實(shí)驗(yàn)室。在此基礎(chǔ)上我國開展了大量的土地信息相關(guān)的開發(fā)研制工作,如中國測繪局在全國大地測量和數(shù)字地面模型建立的基礎(chǔ)上,建成1∶1000000國土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)和全國土地信息系統(tǒng)[2]。國土資源部已將“加強(qiáng)信息系統(tǒng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)社會化”列為國土資源部門的五大任務(wù)之一,并已成立了以部長為首的部信息化領(lǐng)導(dǎo)小組,組建了部信息中心。在新一輪國土資源大調(diào)查中設(shè)立了“數(shù)字國土工程”專項,我國國土資源信息化工作已全面展開[6]。與此同時,我國一大批土地信息化相關(guān)的重點(diǎn)項目已經(jīng)或者正在開發(fā)、實(shí)施。例如,黃杏元等根據(jù)城市土地定級因素所具有的空間特征和相關(guān)性,采用地理信息系統(tǒng)的技術(shù)和方法,運(yùn)用空間數(shù)據(jù)庫存貯、管理和操作各類與城市土地定級估價有關(guān)的信息和數(shù)據(jù),完成了南通市土地定級信息系統(tǒng)的設(shè)計,建立了土地定級估價數(shù)據(jù)庫[7]。武漢大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院開發(fā)了農(nóng)用地分等定級估價信息系統(tǒng),不但可以減少農(nóng)用地分等定級估價工作中大量煩瑣的計算工作,而且可以大大提高分等的速度和精度。

1.3人才培養(yǎng)和學(xué)術(shù)交流成果研究近年來,我國研究者出版了一系列有關(guān)論述土地信息科學(xué)的專著,如由胡月明等編著的《土地信息系統(tǒng)》(華南理工大學(xué)出版社2001年出版)、海等編著的《土地管理信息系統(tǒng)》(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社2000年出版)等。同時,我國學(xué)者也發(fā)表了大量的土地信息科學(xué)相關(guān)的學(xué)術(shù)論文,如彭俊等就“土地信息學(xué)”的建設(shè)進(jìn)行了深入的探討。嚴(yán)泰來等就土地信息學(xué)科前沿的若干問題作了深入的剖析。孫靜等就土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法作了詳細(xì)介紹。近年來,許多高?？蒲性核_設(shè)了與土地信息科學(xué)有關(guān)的專業(yè)、課程和培訓(xùn)班,培養(yǎng)出了一大批從事土地信息科學(xué)教學(xué)、研究和實(shí)踐的工作人員。

2前沿領(lǐng)域

無論從發(fā)展土地信息科學(xué)的角度,還是從國家社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的需求來看,土地信息科學(xué)面臨著不少困難和新的挑戰(zhàn),同時也迎來發(fā)展的有利契機(jī)。本文主要從空間信息數(shù)據(jù)庫角度提出一些土地信息學(xué)科的前沿問題。

2.1空間數(shù)據(jù)表達(dá)與系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化土地信息的標(biāo)準(zhǔn)化程度決定了系統(tǒng)的兼容性、可移植性,同時也保證信息的共享和可持續(xù)利用[8]。土地信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化包含兩方面的含義。首先,要服從軟件系統(tǒng)工程的標(biāo)準(zhǔn),服從系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。其次,土地信息系統(tǒng)要遵從土地行業(yè)及地理界的標(biāo)準(zhǔn),服從空間地理信息(點(diǎn)、線、面)的描述、管理和表示的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國土地信息系統(tǒng)建設(shè)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)低水平設(shè)計、軟件重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重。土地信息化基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建庫與更新仍是一個瓶頸問題。應(yīng)確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和利用的法定地位,加快制定有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制,統(tǒng)一土地空間數(shù)據(jù)模型[9],具體如土地信息系統(tǒng)中名詞術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)、圖形與影像數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程、數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)精度和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、土地數(shù)據(jù)的分類與代碼等[3]。值得一提的是,宋其友等編著的《土地信息學(xué)》較為系統(tǒng)地介紹了土地信息的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)獲取、應(yīng)用模型等[10]。

2.2空間數(shù)據(jù)信息挖掘問題當(dāng)前全國各地國土資源部門構(gòu)建了多層次、多類型的國土資源數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)規(guī)模、質(zhì)量與數(shù)據(jù)的完備性都達(dá)到前所未有的高度,這種情形為數(shù)據(jù)庫的信息挖掘提供了良好條件[11]。隨著國土信息化進(jìn)程的深入,不同時間、不同區(qū)域、不同方式來源的土地信息數(shù)據(jù)越來越多,積累了大量的空間數(shù)據(jù)資料,如何在系統(tǒng)支持下由“死”數(shù)據(jù)變?yōu)椤盎睢睌?shù)據(jù),挖掘深層次的信息成為當(dāng)前土地信息科學(xué)的熱點(diǎn)問題[12]。事實(shí)上,不少人對這個問題也做了深入研究。比如,有人利用一個地區(qū)各個圖斑的周長面積比的平均值來衡量這個地區(qū)的土地開發(fā)程度,也有人從城市各個商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)布局來發(fā)現(xiàn)一些經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象[13]。

2.3時空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題時間、空間、屬性是構(gòu)成GIS的三個基礎(chǔ)成分。黃杏元等指出時間是土地信息系統(tǒng)中不可缺少的一維,它不僅僅作為數(shù)據(jù)的一個組成部分,而且與空間數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)地存在著[14]。然而,目前的土地信息系統(tǒng)軟件除三維表面模型外,基本上是二維模型,難以描述土地時空的三維性。若要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),二維的土地信息系統(tǒng)模型需要作根本性的改進(jìn)[15]。

2.4數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)更新淘汰問題土地空間數(shù)據(jù)涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)圖形、屬性數(shù)據(jù)。這些空間數(shù)據(jù)在以幾何級數(shù)的形式增長,而計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲空間卻是以算術(shù)級數(shù)在增加,勢必有一天存儲空間容納不下巨量的地學(xué)信息數(shù)據(jù)[13]。研究科學(xué)的空間數(shù)據(jù)壓縮方法顯得十分必要。

2.5遙感影像數(shù)據(jù)解譯精度與可信度問題遙感影像數(shù)據(jù)解譯精度與可信度是貫穿于土地利用動態(tài)變化監(jiān)測過程的核心問題之一,也是困擾遙感技術(shù)在土地利用動態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用的重要限制因素。多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)融合問題、確定信息與不確定信息問題、人—機(jī)交互界面設(shè)計等是今后土地信息科學(xué)發(fā)展所面臨的主要問題。

3發(fā)展趨勢

3.1多學(xué)科的集成性研究張榮群[16]指出土地信息科學(xué)涉及遙感與測繪技術(shù)、計算機(jī)信息技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)、地圖學(xué),以及與土地相關(guān)的地理學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)、城市科學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科。遙感測繪技術(shù)以及全球定位技術(shù)為土地信息系統(tǒng)提供豐富的數(shù)據(jù)來源;計算機(jī)科學(xué)為土地信息系統(tǒng)的發(fā)展提供強(qiáng)大的軟、硬件環(huán)境;環(huán)境資源(土地資源相關(guān))科學(xué)則是土地信息系統(tǒng)工作的對象。

3.2土地信息的網(wǎng)絡(luò)化研究土地管理業(yè)務(wù)具有業(yè)務(wù)種類多樣性、數(shù)據(jù)量大、手續(xù)繁雜等特點(diǎn),要求各個部門共享信息,協(xié)同處理。Internet具有不受時空限制能快速、直觀地土地信息,對于合理保護(hù)、利用和開發(fā)土地資源,整合資源優(yōu)勢,最大限度地挖掘土地生產(chǎn)力,保證土地資源的可持續(xù)利用等方面具有積極作用[17]。正如朱明倉[18]指出的在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的強(qiáng)大推動下,具有時間特性的土地信息數(shù)據(jù)也必將通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種土地信息用戶的互連和信息資源共享,不僅實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)協(xié)同處理業(yè)務(wù)能力,進(jìn)行業(yè)務(wù)監(jiān)督,更能把土地信息傳給千家萬戶,真正使普通老百姓加入到土地管理中來,最終實(shí)現(xiàn)土地信息的開放性和實(shí)用性[3]。目前土地網(wǎng)絡(luò)化研究前沿是通過WebGIS實(shí)現(xiàn)的。利用web技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)基于地圖的瀏覽、查詢、分析應(yīng)用等功能,從而能夠構(gòu)建智能化、個性化、交互式的土地信息管理和服務(wù)平臺,實(shí)現(xiàn)開放的、互操作的數(shù)據(jù)共享LIS系統(tǒng)。當(dāng)前用于WebGIS的瀏覽器的中間鍵有多種,對客戶端,主要有Ac-tivex,JavaApplet,P1ug-in,Autodesk公司Mapguide等方式;對服務(wù)器端,主要有CORBA,CGI和JavaServerlet,武漢大學(xué)研制的GeosuIf等方式[17]。

3.3土地信息系統(tǒng)的智能化研究土地信息系統(tǒng)是一個基于土地空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng),它必須具有自動采集和處理空間數(shù)據(jù)的功能,而且能智能式分析和運(yùn)用數(shù)據(jù),提供科學(xué)的決策咨詢,以回答用戶可能提出的各種復(fù)雜問題[3]。在土地信息系統(tǒng)中加入專業(yè)領(lǐng)域的知識和有關(guān)空間推理知識形成知識庫和專家系統(tǒng)(ES)模塊,實(shí)現(xiàn)對空間土地數(shù)據(jù)綜合分析人腦思維化。我國學(xué)者在智能化的土地信息系統(tǒng)開發(fā)中也做了大量工作。如,鄭順義等基于對知識工程的土地信息系統(tǒng)的研究,開發(fā)了交通建設(shè)用地分析系統(tǒng)TransLand,該系統(tǒng)開發(fā)了智能決策部分,包括知識庫、模型庫的管理,以及推理、解釋等模塊。系統(tǒng)的運(yùn)行證明,建立基于知識的土地信息系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)土地信息系統(tǒng)的一些缺陷和不足,利用其進(jìn)行土地分析,能夠從定量、定性、定位的角度對交通建設(shè)用地的有關(guān)問題進(jìn)行全方位的分析和決策[19]。

3.4地面、航空、航天的多層次綜合遙感監(jiān)測近年來,地面、航空、航天的多層次綜合遙感在LUCC研究中的應(yīng)用越來越受到人們的重視。通過地面、航空、航天的多層次綜合遙感監(jiān)測,建立國土資源衛(wèi)星監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)地獲取土地利用、土地覆被變化不同分辨力的遙感圖像數(shù)據(jù)。

3.5綜合“3S“技術(shù)應(yīng)用,發(fā)揮整體功能遙感技術(shù)作為一種勘查技術(shù)手段和一種信息源,其應(yīng)用是非常有限的,但是,當(dāng)遙感(RS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)集成后,其技術(shù)應(yīng)用的能力和范圍將會得到極大的提升和拓展?？梢?3S技術(shù)(GIS、RS、GPS)充分集成,建立適合LUCC監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用的綜合多功能型的遙感信息技術(shù)是今后的發(fā)展方向。

第6篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0118-02

一、引言

地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）與地理學(xué)、地圖學(xué)、測繪科學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)密切相關(guān)，同時涉及土地科學(xué)、資源學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃等學(xué)科知識，是一門典型的交叉型學(xué)科，同時也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。隨著GIS技術(shù)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，對具有創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力的GIS專業(yè)新型人才的需求也在不斷增長，而現(xiàn)有的高校GIS專業(yè)課程的教學(xué)現(xiàn)狀還不能滿足社會對GIS專業(yè)人才的特殊需求。因此，對高校GIS專業(yè)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐研究就顯得尤為必要和迫切了。

二、高校GIS專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

近年來，隨著地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展，我國人才市場供求矛盾顯得尤為突出，一方面是社會對高層次人才的大量需求，另一方面是高校輸送的GIS專業(yè)畢業(yè)生社會實(shí)踐能力不強(qiáng)。GIS專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)，地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，GIS專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量高低直接關(guān)系到通過高等教育培養(yǎng)的專業(yè)人才能否適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展的需求。由此，為了更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需求，為社會輸送優(yōu)秀人才就要不斷深化GIS專業(yè)課程的教學(xué)改革。

1.教育理念落后。目前高校GIS專業(yè)課程所采用的教學(xué)模式仍是傳統(tǒng)的講授模式，注重對學(xué)生理論知識的傳授，忽略了GIS專業(yè)的應(yīng)用性特點(diǎn)，缺乏對學(xué)生實(shí)際操作能力的重視，忽視了對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。不同的教學(xué)方法適用于不同的專業(yè)課程，在教學(xué)活動中引入適合本專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)方法，會起到事半功倍的效果，教學(xué)質(zhì)量也會有大幅的提升。而GIS專業(yè)應(yīng)用性很強(qiáng)的特點(diǎn)也要求教師在教學(xué)方法上有所改進(jìn)。

2.實(shí)踐教學(xué)缺乏。實(shí)踐教學(xué)是一個較為復(fù)雜的教學(xué)活動，一般指教學(xué)活動中的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計、實(shí)習(xí)、實(shí)踐等，是高等教育教學(xué)的重要組成部分，也是GIS專業(yè)自身特點(diǎn)的要求。GIS專業(yè)作為一個應(yīng)用性十分強(qiáng)的專業(yè)，通過課程設(shè)計、模擬實(shí)訓(xùn)、社會調(diào)查、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文等具體的實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。但是目前許多高校在課程設(shè)計上實(shí)踐課的課時偏少、對實(shí)踐教學(xué)投入的經(jīng)費(fèi)少等原因，雖然經(jīng)過了多年的摸索實(shí)踐，基本上形成了完整的體系，但實(shí)踐環(huán)節(jié)還是顯得十分薄弱。

3.教學(xué)手段運(yùn)用單一。多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠提供圖文、聲像并茂的多種感官刺激，能夠創(chuàng)設(shè)形象、直觀的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，同時還能提供大量的信息資源。如果能夠運(yùn)用這些網(wǎng)絡(luò)資源和多媒體手段，不僅有利于學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)、主動探索精神的培養(yǎng)，還有利于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展。但目前在高校地理信息系統(tǒng)專業(yè)的課堂教學(xué)中，基本上采用PPT講授的方法，對于其他多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源的使用還很少。

4.教學(xué)考評模式簡單。地理信息系統(tǒng)是一門應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛的學(xué)科，是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，因此教學(xué)考評模式不能延用傳統(tǒng)的考核模式，應(yīng)更多地強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的變化與發(fā)展，提高分析問題、解決問題的能力；提倡開卷、閉卷多種評價手段，理論實(shí)踐多元評價目標(biāo)；注重激勵性評價，培養(yǎng)學(xué)生的自信心和自尊心。但目前許多高校GIS專業(yè)教學(xué)評價模式仍以單一的筆試成績來評價所有學(xué)生，教學(xué)考評模式過于簡單，不能真實(shí)、全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。

三、地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)改革措施

1.注重案例教學(xué)。案例教學(xué)法是指利用已有的案例作為個案讓學(xué)生分析和研究，在此基礎(chǔ)上提出各種解決問題的方案，從而提高學(xué)生分析、解決問題的能力的一種教學(xué)方法。案例教學(xué)作為一種行之有效的教學(xué)法已被廣泛引入我國高校課堂。GIS專業(yè)課程具有應(yīng)用性很強(qiáng)的特點(diǎn)，把案例教學(xué)引入課堂，能夠提高學(xué)生理論水平與實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際分析問題、解決問題的綜合能力，從而提高教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量。

2.加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。教學(xué)實(shí)踐是地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，計算機(jī)類課程是GIS專業(yè)的基礎(chǔ)課，注重理解計算機(jī)原理和運(yùn)用計算機(jī)軟件，提高實(shí)際操作能力，如C++語言課程的上機(jī)操作。GIS的核心課程也要求學(xué)生掌握各種GIS軟件的操作，這些都需要在機(jī)房上機(jī)操作。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是對理論教學(xué)的補(bǔ)充與深化，能夠使學(xué)生熟練掌握arcgis、ERDAS等軟件，也是對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。同時，野外考察實(shí)習(xí)也是GIS專業(yè)必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對校內(nèi)實(shí)踐課程的補(bǔ)充，其目的是使學(xué)生更深層次地理解基本理論，掌握基本地理信息的野外采集與表征方法，為GIS中空間信息的收集、處理、表達(dá)與分析打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。除此之外，讓學(xué)生參與科研也是一種很好的實(shí)踐教學(xué)，教師根據(jù)情況可以讓學(xué)生參與教師本人或其他教師的科研項目，讓學(xué)生從實(shí)踐中學(xué)習(xí)，這樣不僅能對所學(xué)理論知識融會貫通，還能培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。因此，高校地理信息系統(tǒng)專業(yè)在課程的設(shè)計方面應(yīng)適當(dāng)加大實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，對于掌握理論課所講授的基本內(nèi)容，提高學(xué)生的實(shí)際動手能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，都具有十分重要的意義。

3.積極運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源與多媒體手段。20世紀(jì)90年代以來，隨著計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源及多媒體手段已廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域的各個方面。在傳統(tǒng)教學(xué)中難以精確描述、學(xué)生難以充分理解的抽象內(nèi)容通過多媒體手段能予以較好解決。地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展之迅速，意味著GIS專業(yè)的師生不斷更新知識才能保持專業(yè)上的技術(shù)優(yōu)勢。Internet上的地理信息系統(tǒng)教育為地理信息系統(tǒng)專業(yè)的師生提供了一種重要的學(xué)習(xí)方式。這些網(wǎng)站介紹了GIS的相關(guān)概念和應(yīng)用、各類數(shù)據(jù)來源以及處理方式等相關(guān)問題。同時，許多著名的GIS軟件生產(chǎn)公司的網(wǎng)址，如ESRI公司，這類網(wǎng)址上包含了軟件產(chǎn)品介紹、軟件包、程序設(shè)計技巧、大型數(shù)據(jù)及軟件免費(fèi)下載方法等信息。遠(yuǎn)程用戶可以直接下載某些GIS程序進(jìn)行教學(xué)演示。除此之外，GIS精品課程也為GIS專業(yè)課程教學(xué)提供了豐富的精品資源，GIS精品課程的教學(xué)資源包括教學(xué)大綱、教案、課程教材、實(shí)習(xí)教材、實(shí)習(xí)指導(dǎo)書、習(xí)題集等，為師生提供了多種可供選擇的學(xué)習(xí)方式?？傊?，豐富的網(wǎng)絡(luò)資源也為教師和學(xué)生提供了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，大大優(yōu)化了教學(xué)過程，豐富和完善了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)與多媒體的運(yùn)用使教學(xué)效果起到事半功倍的作用，而且也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也加強(qiáng)了學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。

4.強(qiáng)化教學(xué)評價改革。地理信息系統(tǒng)是一門理論知識與實(shí)踐能力高度結(jié)合的課程，注重提高學(xué)生對理論知識的把握和實(shí)際的操作能力，而傳統(tǒng)的筆試量化評價的考核方式卻不能如實(shí)地反映學(xué)生的這種能力，因此在量化成績時應(yīng)采用多樣化的考核方式。這種方法主要包括平時考試+期末考試、機(jī)試+筆試。平時成績應(yīng)以學(xué)生參加案例討論、野外實(shí)習(xí)、交流、問題回答、出勤、課后作業(yè)等作為依據(jù)；期末考試也應(yīng)重點(diǎn)考核學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決問題的能力；機(jī)試所占比例可達(dá)40%，這樣更能真實(shí)地反映學(xué)生的實(shí)際操作能力。這種多樣化的考核方式從多方面考核了學(xué)生，注重知識測試和能力測試，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性以及提升學(xué)生各方面的能力起到了積極的作用。

四、結(jié)語

地理信息系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和理論指導(dǎo)性相結(jié)合的特點(diǎn)。隨著地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展，社會對GIS專業(yè)畢業(yè)生的要求也越來越高，知識面廣、基礎(chǔ)理論知識扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)及高素質(zhì)的復(fù)合型人才已成為用人單位的寵兒，而教學(xué)改革是培養(yǎng)這種復(fù)合型人才的重要途徑。通過采用多樣化的教學(xué)方法，應(yīng)用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源以及采用多媒體手段和改革教學(xué)評價體系，學(xué)生不僅能更好地掌握和運(yùn)用理論知識，而且能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，為其以后步入社會打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

關(guān)鍵詞 遙感概論 教學(xué)策略 地理師范生

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

遙感概論是系統(tǒng)介紹遙感技術(shù)系統(tǒng)基本原理和方法的基礎(chǔ)課程，其融合理論性、技術(shù)性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，在我國高等教育中，不僅是地理科學(xué)、地理信息科學(xué)、測繪科學(xué)等學(xué)科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，同時，在地理師范生教學(xué)體系中，尤其在推行免費(fèi)師范生教育政策的六所部屬高校的地理教學(xué)中，也是重要的基礎(chǔ)理論課程之一。

隨著我國對專業(yè)教師培養(yǎng)力度的加大，高等教育地理師范專業(yè)的培養(yǎng)方案趨于科學(xué)和規(guī)范。作為培養(yǎng)方案中的基礎(chǔ)課程，遙感概論課程成為越來越多的地理師范生要面對的課程，以筆者所在的陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院的地理免費(fèi)師范生為例，每年約有250個地理師范生要學(xué)習(xí)該課程，不僅要學(xué)，還要學(xué)好。然而，在該課程的實(shí)踐教學(xué)過程中，由于地理師范專業(yè)的特殊性，筆者發(fā)現(xiàn)還存在諸多問題，極大地困擾著地理師范專業(yè)學(xué)生對遙感概論課程核心知識的理解與掌握，成為提高地理師范學(xué)科教育質(zhì)量所亟待解決的問題。

1 遙感概論課程的“教”與地理師范生在“學(xué)”中存在問題

按照地理師范生教學(xué)大綱要求，該門課程需要學(xué)生掌握遙感的基本概念和基礎(chǔ)理論，能力培養(yǎng)方面則要求了解并掌握遙感信息處理的基本原理和方法。然而，該學(xué)科是一門學(xué)科融合和交叉很強(qiáng)的學(xué)科，涉及測繪科學(xué)、空間信息科學(xué)、電子科學(xué)、物理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)以及其他學(xué)科的相關(guān)知識。在針對師范生授課時，其教學(xué)內(nèi)容和授課方式有別于傳統(tǒng)的地理基礎(chǔ)課程，在實(shí)際課堂教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)在教與學(xué)之間，存在諸多矛盾，諸如：學(xué)科交叉融合所形成的知識點(diǎn)眾多與地理師范生基礎(chǔ)知識儲備不足的矛盾、學(xué)科知識體系與學(xué)生興趣點(diǎn)不對接的矛盾、遵從科研實(shí)踐案例引導(dǎo)教學(xué)還是遵從模式化課程體系引導(dǎo)教學(xué)的矛盾、海量遙感影像信息與單一課堂呈現(xiàn)模式的矛盾以及教學(xué)內(nèi)容與師范生工作實(shí)踐脫節(jié)的矛盾。

針對以上問題，筆者與學(xué)生積極互動交流，并通過抽樣調(diào)查的方式，總結(jié)出針對以上矛盾的可行性較強(qiáng)的解決方案，以供參考。

2 解決方案探討

2.1 深入淺出，教學(xué)初期避免提及過多專業(yè)術(shù)語

對于地理信息系統(tǒng)（GIS）專業(yè)學(xué)生而言，遙感概論課程的學(xué)習(xí)是建立在已經(jīng)接受地圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)基本原理等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上的，教師使用專業(yè)術(shù)語有助于提高教學(xué)效率和增加專業(yè)素養(yǎng)培訓(xùn)。然而，在面對地理師范專業(yè)學(xué)生教授遙感概論課程時，很多的GIS專業(yè)老師忽略了知識儲備層面上的差異，在教學(xué)初期，使用了大量的GIS行業(yè)術(shù)語，諸如：柵格數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)格式、解譯等師范專業(yè)學(xué)生在日常所接觸不多的術(shù)語，從而造成學(xué)生在知識理解上出現(xiàn)困難，產(chǎn)生學(xué)科交叉融合所形成的知識點(diǎn)眾多，與地理師范生基礎(chǔ)知識儲備不足的矛盾。在與學(xué)生溝通時，很多學(xué)生均提到這一矛盾。鑒于此，希望教師在該課程授課初期，盡量避免提及大量的GIS行業(yè)的專業(yè)術(shù)語，在不可避免提到時，應(yīng)盡量按照學(xué)生熟悉的理解方式，進(jìn)行詳盡深入的闡釋，加強(qiáng)教學(xué)初期學(xué)生對專業(yè)術(shù)語的理解。調(diào)研結(jié)果顯示超過95%的學(xué)生認(rèn)可該看法。

2.2 注重PBL（Problem Based Learning）教學(xué)模式的應(yīng)用，用實(shí)際問題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

即使是GIS專業(yè)學(xué)生，在初次接觸遙感概論課程時，最渴望獲得解答的問題是遙感技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)生活應(yīng)用和科學(xué)研究活動中，能解決什么問題。這一問題在針對師范生授課時，更加突出。如果教師不能合理地將解決問題的方法和原理告知學(xué)生，學(xué)生會失去對該學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，從而出現(xiàn)學(xué)科知識體系與學(xué)生興趣點(diǎn)不對接的矛盾。例如，對于地形起伏引起的像點(diǎn)位移問題，雖然經(jīng)過原理解析和幾何結(jié)算，但很多學(xué)生仍然存在困惑。筆者引入了在拍大頭照和照鏡子發(fā)現(xiàn)影像存在誤差的生活小細(xì)節(jié)進(jìn)行類比，起到了很好的教學(xué)效果。調(diào)研結(jié)果顯示超過93%的學(xué)生認(rèn)可該方法。

2.3 注重多媒體教學(xué)方法的使用，利用現(xiàn)代信息技術(shù)展示直觀的數(shù)字遙感成果

遙感技術(shù)作為GIS學(xué)科中的數(shù)據(jù)采集模塊，在教學(xué)過程中涉及大量的遙感影像數(shù)據(jù)，例如對于高光譜遙感原理的講解，文字的描述顯得極為乏力。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)手段不能很好地展示教學(xué)內(nèi)容，這就要求教師必須熟練使用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，通過數(shù)字化、全方位、立體化的展示，增加學(xué)生對遙感技術(shù)的理解和掌握。調(diào)研結(jié)果顯示，幾乎全部學(xué)生認(rèn)可多媒體的使用。

2.4 注重科研反哺教學(xué)實(shí)踐，靈活使用科研項目引導(dǎo)課堂教學(xué)方法

教學(xué)實(shí)踐如若過分遵從模式化課程體系引導(dǎo)，勢必會造成學(xué)生學(xué)習(xí)目的性喪失、盲從的結(jié)果。如果結(jié)合教師所從事的科研項目，按照科研項目引導(dǎo)教學(xué)的方式，在該課程教學(xué)中能收到很好的教學(xué)效果。筆者在實(shí)踐教學(xué)中，進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)。針對在對歸一化植被指數(shù)（NDVI）講解時，結(jié)合自己的科研經(jīng)歷，向?qū)W生們詳細(xì)講解了如何利用該指數(shù)進(jìn)行大規(guī)模的農(nóng)作物估產(chǎn)，使學(xué)生認(rèn)識到原理在實(shí)踐中的應(yīng)用，調(diào)研結(jié)果顯示，超過85%的學(xué)生對該方式接受或認(rèn)可。

2.5 寓“教”于學(xué)，注重學(xué)生教學(xué)技能的熏陶

地理師范生與GIS行業(yè)學(xué)生最大的不同，是大部分學(xué)生畢業(yè)后從事中小學(xué)的地理教學(xué)工作而非從事GIS工程或科研，從而產(chǎn)生教學(xué)內(nèi)容與師范生工作實(shí)踐脫節(jié)的問題。針對這一問題，筆者在課堂上嘗試盡可能利用遙感原理去解釋中學(xué)地理教材中的基本理論。例如，通過動態(tài)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測洋流變化、通過熱紅外影像解釋城市的熱島效應(yīng)等，盡可能地顧及師范生的工作實(shí)踐需求。調(diào)研結(jié)果顯示，超過90%的學(xué)生對該方式接受或認(rèn)可。

項目來源：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金資助項目（GK 201102012）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目

參考文獻(xiàn)

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第8篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；發(fā)展歷程；應(yīng)用開發(fā)；數(shù)字城市

中圖分類號：C922 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

地理信息系統(tǒng) ( Geographical Information System ,GIS) 地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一種采集、 處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達(dá)和應(yīng)用地理信息的計算機(jī)系統(tǒng)，也稱為空間數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)。它通過對空間和時間數(shù)據(jù)信息的組織管理和處理分析，可以滿足使用者對研究對象的分析、評價和決策是集計算機(jī)科學(xué)、測繪學(xué)、遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)等學(xué)科為一體的新興邊緣學(xué)科。

1 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展歷程

地理信息系統(tǒng)起源于 20 世紀(jì) 60 年代加拿大和美國學(xué)者的在土地和交通方面的地理信息研究。1962年加拿大測量學(xué)者 R.F.Tomlinson 提出用計算機(jī)處理和分析地籍?dāng)?shù)據(jù)并建議加拿大聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局研發(fā)地理信息系統(tǒng)；1963 年由 R.F.Tomlinson 組織研究開發(fā)的計算機(jī)地理分析系統(tǒng)研發(fā)成功，正式命名為加拿大地理信息系統(tǒng)（Canada Geographic Information System,簡稱 CGIS）。而幾乎在同一時期， 美國西北大學(xué)的DuaneF.Marble 在研究城市交通過程中，也提出了建立地理信息系統(tǒng)的思想。作為一種建立在空間信息采集、模擬、處理、檢索、分析和表征基礎(chǔ)上的決策支持系統(tǒng)。而數(shù)字地球、地球信息科學(xué)（Geo-Information Science）等概念的提出和理論上的探討，更是將地理信息系統(tǒng)的發(fā)展推向一個嶄新的高度。 數(shù)字地球概念的正式提出源于美國前副總統(tǒng)戈爾 1998 年 1 月 31 日在加利福尼亞科學(xué)中心的一次講演， 在該講演中戈爾正式提出數(shù)字地球的概念。 戈爾在其講話中提到的數(shù)字地球指的是一個內(nèi)嵌海量地理信息、三維、多分辨率的地球的數(shù)字表示(“Amulti-resolution,three dimensional representation of the planet, intowhich we can embed vastquantities of geo-referenced data”) 。

2 地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的一般方式

2.1 基礎(chǔ)開發(fā)

在開發(fā)過程中，開發(fā)者不依賴于任何 GIS 工具軟件， 而是利用程序設(shè)計語言對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編輯和處理分析，采用相關(guān)的算法進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計。 該方式的好處是無須依賴任何商業(yè) GIS 工具軟件，可減少開發(fā)成本。 缺點(diǎn)是設(shè)計和實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，需要大量人力和財力，并且很難在功能上與商業(yè)化 GIS 工具軟件相比。

2.2 借助 GIS 工具進(jìn)行二次開發(fā)

目前大多數(shù)的 GIS 軟件商都向開發(fā)者提供了利用自己的 GIS 軟件進(jìn)一步開發(fā)的宏語言。 例如，MapInfo 公 司 的 Maplnfo Professional 有 MapBasic 語言，ESRI 公司的 AreView 提供有 Avenue 語言，Intergraph 公司的 Geomedia 等。 用戶利用這些宏語言可以方便地進(jìn)行二次應(yīng)用， 但是由于宏語言功能極其有限， 不利于將信息管理系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ㄒ?GIS應(yīng)用中。

2.3 集成二次開發(fā)

集成二次開發(fā)是指利用專業(yè)的 GIS 工具軟件（如Maplnfo，ArcView 等 ），實(shí)現(xiàn) GIS 的基本功能，利用可視化開發(fā)工具，如 Delphi，Visual C++，Visual BasicPower Builder 等為開發(fā)平臺，進(jìn)行二者的集成開發(fā)，目前主要有如下兩種方式：

1）采用 OLE/DDE 技術(shù)。采用OLE（ObjectLinking and Embedding，對象鏈接與嵌入）自動化技術(shù)或利用 DDE（Dynamic Data Exchang，動態(tài)數(shù)據(jù)交換）技術(shù)，用軟件開發(fā)工具開發(fā)前臺可執(zhí)行應(yīng)用程序，以O(shè)LE 自動化方式或 DDE 方式啟動 GIS 工具軟件在后臺執(zhí)行，利用回調(diào)（Callback）技術(shù)動態(tài)獲取其返回信息，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序中的地理信息處理功能。

2） 利用 GIS 組件技術(shù)。主流 GIS 軟件公司都提供有建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的GIS 功能組件（如Mapinfo 公司的 MapX、ESRI 的 MapObjects 等），開發(fā)者可以利用自己所熟悉的常用編程工具，直接將 GIS功能嵌入其中，可以實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能。該方法可以將面向?qū)ο蠓椒☉?yīng)用于 GIS 開發(fā)過程中來，從而實(shí)現(xiàn)功能更為完善的綜合性的 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)。

3 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

人類的信息中有 80％與地理位置和空間分布有關(guān)，所以 GIS 具有非常廣泛地應(yīng)用。 經(jīng)過 40 多年的發(fā)展,GIS 已發(fā)展成為一種成熟的空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)和方法,被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 在資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃建設(shè)、土地管理、農(nóng)作物調(diào)查、交通、能源、通訊、地圖測繪、林業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)、自然災(zāi)害的監(jiān)測與評估、金融、保險、石油與天然氣、軍事、犯罪分析、運(yùn)輸與導(dǎo)航、“110”報警系統(tǒng)、公共汽車調(diào)度等方面展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。這些領(lǐng)域?qū)⑹?GIS 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新的增長點(diǎn)。實(shí)際上，GIS 的應(yīng)用將加速度地深入人們的工作和生活的各個方面。由于地理信息在人類生活和國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用，GIS 在未來的幾十年中將保持高速發(fā)展的勢頭，成為 IT 高科技領(lǐng)域的核心技術(shù)。

3.1 GIS 與數(shù)字城市

GIS、RS（Remote Sensing，遙感）和 GPS（Global Positioning System,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) ）技術(shù)構(gòu)成了空間信息技術(shù)的主要部分，即通常所說的 3S 技術(shù)， 其中GIS 技術(shù)是核心技術(shù)。 城市是人類活動最活躍的環(huán)節(jié)，GIS 技術(shù)的應(yīng)用集中體現(xiàn)在城市應(yīng)用中。 近 2 年來，數(shù)字城市已經(jīng)成為國內(nèi)信息化的熱點(diǎn)問題，而且還有持續(xù)升溫趨勢。 而以 GIS 為核心的空間信息技術(shù)是數(shù)字城市的核心應(yīng)用技術(shù)，它與無線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)日趨融合在一起， 為城市生活和商務(wù)提供了一種立體的，多層面的信息服務(wù)體系。 數(shù)字城市建設(shè)包括 4部分內(nèi)容，即基礎(chǔ)設(shè)施、電子政務(wù)、電子商務(wù)及公眾信息服務(wù)。而 GIS 應(yīng)用貫穿上述 4 個部分和各個層面，從城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫到政府空間數(shù)據(jù)共享、電子商務(wù)物流配送以及基于網(wǎng)絡(luò)的公眾地理信息服務(wù)，GIS都發(fā)揮著不可缺少的作用。從具體的應(yīng)用來說，GIS 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于構(gòu)成數(shù)字城市的眾多行業(yè)，如城市規(guī)劃、城市地下管網(wǎng)、電力、電信、公安、消防、急救等方面。

3.2 GIS 與企業(yè)信息化

GIS 技術(shù)在企業(yè)整個商務(wù)過程中都能發(fā)揮重要的作用。以 GIS 為核心的空間信息技術(shù)可以無縫集成到企業(yè)信息化的整體業(yè)務(wù)平臺中，與企業(yè)的財務(wù)系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、工作流管理系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)等融合，并且在底層數(shù)據(jù)庫層面上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互調(diào)用。 當(dāng)建立在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上時則可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和分布式計算。

3.3 GIS 與人們的生活

近幾年來， 隨著 GSM 移動通信技術(shù)的發(fā)展，GIS的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展到人們的日常生活中。 集成 GIS、GPS、GSM 的技術(shù)已開始廣泛應(yīng)用于車輛安全防范系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)，為人們提供車輛反劫防盜、報警、道路指引、醫(yī)療救護(hù)以及在此系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上擴(kuò)展各種電子商務(wù)增值服務(wù)。 以醫(yī)療救護(hù)為例， 當(dāng)患者向監(jiān)控中心請求急救時， 監(jiān)控中心可以從 GIS 電子地圖上查看到患者的具置，并同時搜索最近的急救車輛，讓最近的車輛前去接患者。 患者進(jìn)入救護(hù)車后， 監(jiān)控中心可以通過雙向通話功能， 指導(dǎo)救護(hù)車上的醫(yī)生實(shí)施救護(hù)治療，同時通過 GIS 的最優(yōu)路徑功能，給救護(hù)車指引道路， 使其以最快的速度到達(dá)醫(yī)院或急救中心。 而在救護(hù)車行進(jìn)的過程中，患者的家屬可以通過互聯(lián)網(wǎng)立即上網(wǎng)查詢救護(hù)車的行進(jìn)位置及患者的狀態(tài)信息。通過 GIS，并結(jié)合 GPS 和 GSM 無線通信及網(wǎng)絡(luò)，使患者、家屬、救護(hù)車及醫(yī)生之間建立了無縫溝通體系，最終使患者能得到快速、及時的治療。

如果在車輛移動目標(biāo)、家居固定點(diǎn)目標(biāo)、重點(diǎn)保護(hù)單位甚至路燈上都安裝了 GPS、GSM 或其他無線通信設(shè)備，那么我們在城市生活中，無論是開車、行走或者是在單位、在家里，都可以通過由 GIS、GPS、互聯(lián)網(wǎng)以及無線通信技術(shù)構(gòu)成的綜合服務(wù)系統(tǒng)獲得急救、 報警和各種商務(wù)服務(wù)，真正使我們處于立體的、全方位的數(shù)字化生活中，體驗(yàn)數(shù)字空間高科技價值。

參考文獻(xiàn)

第9篇：地理信息科學(xué)的研究方法范文

【關(guān)鍵詞】巖土工程勘察；數(shù)字化；GIS；數(shù)據(jù)庫

0 引言

巖土工程地質(zhì)勘察是工程設(shè)計的先決條件，但傳統(tǒng)的巖土工程地質(zhì)勘察資料一般都局限于二維、靜態(tài)的表達(dá)，這種表達(dá)描述場地地質(zhì)空間構(gòu)造起伏變化的直觀性差，不能充分揭示場地地質(zhì)空間變化的規(guī)律，難以使人們直接、準(zhǔn)確、完整的理解和感受場地土的物理力學(xué)性質(zhì)變化情況，也越來越不能滿足巖土工程的空間分析要求，因此不能很好的服務(wù)于工程設(shè)計。如何突破傳統(tǒng)巖土工程勘察的技術(shù)缺陷，如何利用巖土工程勘察資料來推斷場地土的區(qū)域分布規(guī)律，如何利用巖土工程勘察資料來預(yù)測場地土的巖土工程性質(zhì)，是巖土工程界一個古老而又有新意的問題。巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化主要解決的是巖土工程勘察中場地方域的數(shù)字化、場地物性指標(biāo)的數(shù)字化、場地地層的數(shù)字化和巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。本文在分析、總結(jié)前人理論的基礎(chǔ)上，提出了巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化的體系和具體的實(shí)現(xiàn)方法。

1 場地方域的數(shù)字化―地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡稱GIS）是一門集計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、地理學(xué)等多門學(xué)科為一體的新興學(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)。一個典型的GIS系統(tǒng)應(yīng)包括四個基本的組成部分：計算機(jī)系統(tǒng)（硬件、軟件）、空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用人員與組織機(jī)構(gòu)和應(yīng)用模型。

1.1地理信息系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

作為地理信息自動處理和分析系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)的功能與應(yīng)用貫穿數(shù)據(jù)采集、分析、決策應(yīng)用的全部過程，具體可概括為以下幾個方面：

（1）數(shù)據(jù)采集與編輯。即在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在內(nèi)容上與空間上的完整性、數(shù)據(jù)值邏輯一致性等。目前可用于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法和技術(shù)很多，如跟蹤數(shù)字化、掃描數(shù)字化、遙感等。

（2）數(shù)據(jù)操作。包括數(shù)據(jù)的格式化、轉(zhuǎn)換、概化。數(shù)據(jù)的格式化是指不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)間變換；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括格式轉(zhuǎn)換（如矢、柵格式的轉(zhuǎn)換）、數(shù)據(jù)比例尺的變換、投影變換等；數(shù)據(jù)概化包括數(shù)據(jù)平滑、特征集結(jié)等。

（3）數(shù)據(jù)的存儲與組織。這是一個數(shù)據(jù)繼承的過程，也是建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵步驟，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織，其關(guān)鍵是如何將二者融合為一體。

（4）查詢、檢索、統(tǒng)計、計算功能。這是地理信息系統(tǒng)應(yīng)具備的最基本的分析功能。

（5）空間分析功能。這是地理信息系統(tǒng)的核心功能，也是地理信息系統(tǒng)與其它計算機(jī)信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。地理信息系統(tǒng)的空間分析可分為三個不同的層次。一是空間檢索，包括從空間位置檢索空間實(shí)體及其屬性和從屬性條件集檢索到空間實(shí)體。第二是空間拓?fù)浏B加分析，空間拓?fù)浏B加實(shí)現(xiàn)了輸入特征的屬性的合并以及特征屬性在空間上的連接。第三是空間模擬分析，包括外部的空間模擬分析 （將地理信息系統(tǒng)作為一個通用的空間數(shù)據(jù)庫，而空間模擬分析功能則借助于其它軟件）、內(nèi)部的空間模擬分析（利用地理信息系統(tǒng)軟件來提供空間分析模塊）和混合型的空間模擬分析（盡可能利用地理信息系統(tǒng)所提供的功能，同時充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)使用者的能動性）。

（6）輸出功能。以報表、圖形、地圖等形式顯示輸出全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)。

1.2 地理信息系統(tǒng)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

巖土工程勘察設(shè)計一體化系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)雖屬于兩個不同研究領(lǐng)域，但巖土的工程力學(xué)性質(zhì)具有地理信息的屬性，即二者之間存在著一個重要的相似之處，即它們都蘊(yùn)含著與空間坐標(biāo)有關(guān)的信息。巖土工程勘察設(shè)計一體化側(cè)重于在空間信息基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計、并對設(shè)計結(jié)果做出分析、評價和決策。它離不開全面的空間信息的支持。而地理信息系統(tǒng)側(cè)重于對各種空間信息的采集、管理和分析。如將地理信息系統(tǒng)技術(shù)，應(yīng)用于巖土工程勘察設(shè)計，利用GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、管理能力和空間查詢、空間分析能力，對巖土工程勘察、設(shè)計、施工中獲取的大量的、形式多樣的信息進(jìn)行有效地管理和分析，并為設(shè)計方案的生成、分析、評價和決策提供全面的信息支持，將為巖土工程勘察設(shè)計走向一體化開辟一條有效途徑。

將地理信息技術(shù)用于巖土工程勘察設(shè)計，與傳統(tǒng)的巖土工程勘察設(shè)計技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：

（1）地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理能力，使巖土工程勘察數(shù)據(jù)來源更加廣泛，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量更高、速度更快。

（2）勘察設(shè)計數(shù)據(jù)具有內(nèi)容上的復(fù)雜性和形式上的多樣性等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的勘察設(shè)計系統(tǒng)對其處理顯得無能為力。能夠描述和表達(dá)復(fù)雜的空間實(shí)體且對于圖形、圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)高度集成的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為全面管理勘察設(shè)計信息提供了可能，從而為建立完善的專業(yè)設(shè)計模型、分析模型、評價和輔助決策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空間分析功能，如拓?fù)浏B加、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析等，為建立完善的專業(yè)設(shè)計、分析、評價、輔助決策模型提供了強(qiáng)有力的分析工具。

（4）GIS強(qiáng)大的可視化操作能力，為巖土工程勘察提供一個可視化操作平臺。

2 場地地層的數(shù)字化―巖土工程建模

所謂模型，就是根據(jù)實(shí)物、設(shè)計圖、構(gòu)想，按比例、生態(tài)或主要特征（屬性）做成相似的物體或圖件，用以顯示、展示、揭示一類事物和問題。在巖土工程學(xué)科中，巖土工程地質(zhì)模型，就是依據(jù)工程性狀，將重要的巖土工程條件，亦可稱要素，按實(shí)際狀態(tài)，簡明醒目地用圖形表示出來，簡言之，即工程與地質(zhì)條件相互依存關(guān)系的圖示。這種地質(zhì)與工程結(jié)合形式一一模型，能較好地解決了地質(zhì)與工程的脫節(jié)，便于設(shè)計人員充分認(rèn)識與真正應(yīng)用好巖土工程工作成果，它深化了巖土工程條件的研究，更抓住了影響工程巖土變形或破壞的關(guān)鍵條件，與此同時，還促進(jìn)地質(zhì)與工程結(jié)合后的巖土變形規(guī)律、效應(yīng)與法則的理性化，在理論與實(shí)用的兩方面均會得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

2.1 巖土工程地質(zhì)模型的特點(diǎn)

（1）確定性

巖土工程地質(zhì)模型的應(yīng)用特點(diǎn)是針對工程所涉巖土實(shí)體，它一般表現(xiàn)為場地

或地基。巖土工程工作者解釋研究的對象是確定的巖體，相應(yīng)的它的地質(zhì)模型應(yīng)

具有確定性，不應(yīng)當(dāng)只局限在有限個剖面上。

（2）可視性

可以有多種方式對巖土工程地質(zhì)模型進(jìn)行可視化表述，常見的有以下5種：

①三維景觀方式。它容許人們從不同角度、不同方位、不同距離觀看三維工程地質(zhì)模型的表面。為了增強(qiáng)模型的真實(shí)感，還要加上光照、紋理等效果，給人以逼真的感覺。但它還是只能看到模型的表面。

②掀蓋層三維景觀方式。在三維景觀方式的基礎(chǔ)上，想象掀開上覆的蓋層看到下伏工程地質(zhì)界面，其實(shí)是第一種方式的變形。

③透視三維景觀方式。假象穿透地質(zhì)體的一些部分，看到內(nèi)部的工程地質(zhì)界面，這也可以看做是掀蓋層三維景觀方式的一種變形。

④切面方式。假象切開工程地質(zhì)模型，看到地質(zhì)模型內(nèi)部的水平或垂直切面上的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。由于在二維切面上能方便地進(jìn)行量算、修改等操作，還可以采用平行切出一系列切片的方式來形象地反映工程地質(zhì)模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而它是用二維方式來表達(dá)三維模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種理想方式，地質(zhì)工作中常用的剖面圖就是這種方式的原形。在三維模型的支持下，用切面方式能產(chǎn)生很好的二維與三維聯(lián)動效果，即在二維剖面上的修改將影響到三維模型的形態(tài)。

⑤投影等值線方式。將工程地質(zhì)界面的等高線或界面交線垂直地投影到水平面上形成等值線圖，地震勘探層位構(gòu)造圖、礦床標(biāo)高或厚度等值線圖等就是投影方式的原形。使用者可以根據(jù)工程地質(zhì)界面的等高線圖對工程地質(zhì)界面的空間形態(tài)有著非常好的把握能力，因此，該方法是傳統(tǒng)的用二維方式表達(dá)三維模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地質(zhì)模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的實(shí)施獲取了新的數(shù)據(jù)資料，需要對己經(jīng)建立的地質(zhì)模型進(jìn)行細(xì)化；二是隨著研究的深入，巖土工程師對地質(zhì)模型有了新的認(rèn)識，需要修改地質(zhì)模型；三是利用已建立的地質(zhì)模型指導(dǎo)進(jìn)一步的勘探工作。可修改性使人們能對地質(zhì)模型進(jìn)行修改和處理，使設(shè)想中的東西變成虛擬現(xiàn)實(shí)。

2.2 巖土工程地質(zhì)建模的實(shí)現(xiàn)方法

巖土工程地質(zhì)建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫數(shù)字表面模型）的歷史較早，它的基本內(nèi)容就是通過精確的表示出工程地質(zhì)體的外表面來表示均質(zhì)地質(zhì)體的建模方法。也是目前廣泛使用的建模方法。

表面模型法的數(shù)據(jù)來源是通過測點(diǎn)獲得的一系列離散的測點(diǎn)資料，包括測點(diǎn)的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)。然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面?？梢猿橄鬄榘岩幌盗型瑢傩缘狞c(diǎn)按照一定的規(guī)則連接起來，構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片，進(jìn)而確定整個地質(zhì)體的空間屬性。有很多方法用來表示表面，常用的方法主要有數(shù)學(xué)模型法和圖示模型法。

（1）圖示模型法

常用的圖示模型法有邊界表示法、規(guī)則格網(wǎng)法、等值線法、不規(guī)則格網(wǎng)法等。

①邊界表示法：通過面、線、點(diǎn)等簡單幾何元素的屬性來表示工程地質(zhì)體的位置、形狀、屬性，這種方法用來表示簡單物體時十分有效。但對于很不規(guī)則的地質(zhì)實(shí)體則很不方便，只有再降低精度要求的情況下，才可以使用。

②規(guī)則格網(wǎng)法（Grid ）規(guī)則網(wǎng)格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個數(shù)值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個矩陣，在計算機(jī)實(shí)現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應(yīng)一個屬性值。

③等值線模型：等值線通常被存成一個有序的坐標(biāo)點(diǎn)對序列，可以認(rèn)為是一條帶有屬性值的簡單多邊形或多邊形弧段。由于等值線模型只表達(dá)了區(qū)域的部分屬性值，往往需要一種插值方法來計算落在等值線外的其它點(diǎn)的屬性值，又因?yàn)檫@些點(diǎn)是落在兩條等值線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只使用外包的兩條等值線的屬性值進(jìn)行插值。

④不規(guī)則格網(wǎng)法（TIN ） ： TIN模型根據(jù)區(qū)域內(nèi)有限個點(diǎn)將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)。如果任意點(diǎn)不在頂點(diǎn)上，則該點(diǎn)的數(shù)字屬性值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點(diǎn)的高程，在三角形內(nèi)則用三個頂點(diǎn)的高程）。所以TIN是一個三維空間的分段線性模型，在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。

3 巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

巖土工程勘察數(shù)據(jù)具有多源性和空間性特點(diǎn)，常規(guī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)已不能滿足人們對這些數(shù)據(jù)處理的需要，并且?guī)r土工程勘察數(shù)據(jù)顯著的空間特征和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)屬性，使巖土工程勘察成為計算機(jī)科學(xué)可視化的一個既非常重要又十分復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域。如何有效地在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)據(jù)的時空分析、并開展定量結(jié)構(gòu)刻畫和空間建模，是擺在當(dāng)今巖土工程勘察工作者面前的一道難題。值得慶幸的是，隨著計算機(jī)信息處理技術(shù)飛速進(jìn)步而迅猛發(fā)展起來的地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，集計算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、地圖學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)、測繪學(xué)、遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)于一體，以其對空間地理數(shù)據(jù)強(qiáng)大的儲存查詢和分析處理功能、鮮明地區(qū)別于普通管理信息系統(tǒng)，它將空間數(shù)據(jù)處理、屬性數(shù)據(jù)處理、空間分析與模型分析等技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，展示了極強(qiáng)的空間表現(xiàn)力，它能夠?qū)?fù)雜的地球空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模，從而為我們開展相關(guān)研究提供了一個不可多得的、多學(xué)科集成的基礎(chǔ)平臺。因此，建立以處理空間數(shù)據(jù)為特征的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和高效、快捷地巖土工程勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模等功能的GIS平臺是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

3.1 基于GIS的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

地理信息系統(tǒng)集數(shù)據(jù)庫、制圖、空間分析功能為一體，它的出現(xiàn)為地質(zhì)領(lǐng)域繁雜的數(shù)據(jù)管理、多源的成果表達(dá)形式和空間數(shù)據(jù)分析提供了快速、方便、準(zhǔn)確的手段。建立正確有效的信息數(shù)據(jù)庫無疑是地質(zhì)數(shù)據(jù)分析、研究的重要基礎(chǔ)，一個高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將使系統(tǒng)的功能得到最大限度的發(fā)揮。

（1）巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計

巖土工程勘察信息處理系統(tǒng)是一個信息處理系統(tǒng)，信息或數(shù)據(jù)及其作用在信息或數(shù)據(jù)之上的處理是系統(tǒng)需求分析的主要任務(wù)，即要弄清需要有哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間有何聯(lián)系，數(shù)據(jù)本身有何性質(zhì)，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行哪些處理，每個處理有什么邏輯功能。因此，為了把用戶的數(shù)據(jù)要求明確地表達(dá)出來，首先在較高的抽象層面上，使用一種面向問題的數(shù)據(jù)模型（概念性數(shù)據(jù)模型），按照用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模。

（2）數(shù)據(jù)庫建立實(shí)現(xiàn)

巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)及最終數(shù)據(jù)。

原始數(shù)據(jù)由測點(diǎn)數(shù)據(jù)組成，而測點(diǎn)數(shù)據(jù)又由測點(diǎn)幾何屬性數(shù)據(jù)（位置）和測點(diǎn)信息屬性數(shù)據(jù)（地層厚度、地層頂面標(biāo)高、含水率、孔隙度、抗壓強(qiáng)度等物性參數(shù)）。

中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進(jìn)行各種信息查詢操作。

最終數(shù)據(jù)種類繁多，主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料（如單孔柱狀圖、連線剖面圖等）和文檔資料（如地質(zhì)勘察報告等）。由于巖土工程的復(fù)雜關(guān)系，對于巖土工程的數(shù)據(jù)庫管理必須嚴(yán)格遵循時間序列，即遵循原始數(shù)據(jù)―中間數(shù)據(jù)―最終數(shù)據(jù)的關(guān)系。

3.2 基于GIS的巖土工程數(shù)據(jù)庫的主要功能

（1）數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸入的時候關(guān)鍵是需要注意數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)和規(guī)范化處理。確保進(jìn)庫數(shù)據(jù)滿足實(shí)際需要的精度和誤差范圍。

（2）數(shù)據(jù)庫檢索

某一實(shí)體的信息包括空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分，相應(yīng)地，數(shù)據(jù)庫檢索就可以依據(jù)實(shí)體的空間位置檢索或依據(jù)實(shí)體的屬性進(jìn)行檢索。空間檢索包括 “圖示點(diǎn)檢索”、“圖示矩形檢索”和“區(qū)域檢索”，而“條件檢索”和“交叉條件檢索”則屬于屬性檢索。利用數(shù)據(jù)庫檢索這一功能檢索和提取數(shù)據(jù)中的地質(zhì)信息。

（3）空間分析

空間分析包括以下3個內(nèi)容：

①疊加分析。包括區(qū)對區(qū)疊加分析，區(qū)對線疊加分析，區(qū)對點(diǎn)疊加分析，點(diǎn)對線疊加分析等。

②緩沖區(qū)（Buffer）分析。包括點(diǎn)緩沖區(qū)分析，線緩沖區(qū)分析，區(qū)緩沖區(qū)分析。

③多層立體疊加。

（4）屬性分析

包括為單屬性統(tǒng)計分析、單屬性累計直方圖、單屬性累計頻率直方圖、單屬

性分類統(tǒng)計、單屬性基本初等函數(shù)變換、雙屬性累計直方圖、雙屬性累計頻率直

方圖、雙屬性分類統(tǒng)計、雙屬性四則運(yùn)算等。

（5）數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)庫中單表、雙表、多表的單項數(shù)據(jù)、雙項數(shù)據(jù)、多項數(shù)據(jù)的單向和多向輸出和多組合輸出。這項功能的完成有賴于上述各項任務(wù)的完成程度，其目的是使用數(shù)據(jù)庫中裝載的數(shù)據(jù)來完成某項任務(wù)或?yàn)槟稠椚蝿?wù)提供數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論與建議

本文主要論述了基于GIS的巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)涉及到的相關(guān)理論知識，如地理信息系統(tǒng)理論、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)、土性相關(guān)距離理論、地質(zhì)建模技術(shù)、巖土工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，在此基礎(chǔ)上，對基于GIS的巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出以下建議：

1、在巖土工程建模中沒有考慮斷層、透鏡體等地質(zhì)現(xiàn)象的影響，巖土工程

地質(zhì)模型有一定的局限性。為解決此問題，其中重要的環(huán)節(jié)是獲取研究區(qū)域關(guān)于

這方面的實(shí)際資料，通過知識反饋不斷來修正工程地質(zhì)模型。

2、將研究區(qū)域當(dāng)成一個統(tǒng)一體來看待的，沒有區(qū)分不同地質(zhì)單元的差別，如河流、湖泊與陸地的差別，這個問題的解決，應(yīng)當(dāng)通過劃分區(qū)塊，將不能統(tǒng)一對待的區(qū)域從研究區(qū)剔除出來。但這樣做，會引起另外一個問題，就是研究區(qū)域在平面上就不是連續(xù)的，在插值計算時會有突變現(xiàn)象發(fā)生。對此問題的研究有待加強(qiáng)。

3、在地質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的統(tǒng)計計算中是將研究區(qū)域作為一個區(qū)域體來看待的，而實(shí)際上往往是一個大區(qū)域在物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)上可以劃分為幾個小區(qū)域。對此問題的解決首先確定小分區(qū)的邊界，然后對每個小分區(qū)單獨(dú)進(jìn)行統(tǒng)計。

作者簡介：趙斌，男，1982年生，2006年7月畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，畢業(yè)后于遼寧省第五地質(zhì)大隊工作，現(xiàn)主要從事巖土勘察工作。

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