地理信息系统基本概念范文
时间：2023-11-30 17:45:17
导语：如何才能写好一篇地理信息系统基本概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词 Web GIS 构建方案 技术 应用
中图分类号：TP393 文献标识码：A
0引言
GIS是地理信息系统（Geographic Information System）的简称，是一种在计算机软硬件支持下的空间数据输入、存储、检索、运算、显示、更新和综合分析的应用技术系统。经过三代软件的改进，形成了图像处理功能强大、支持大型数据库的信息系统平台。目前，最具代表性的新技术有：互联网GIS（Web GIS）、虚拟现实GIS（VR GIS）、组件GIS（COM GIS）等。Web GIS作为GIS的一大分支，本文将在理解该技术基本概念和特点的基础上，重点探讨基于各类构建方案的新应用。
1 Web GIS概述
21世纪是信息的时代，互联网技术的飞速发展正在改变着整个世界，互联网技术与诸多领域相互交融，成为了当今世界最大的信息网络。在此背景下，互联网技术为GIS提供了一种崭新的地理信息载体，开创了GIS与互联网相融合的重大革新。
互联网地理信息系统（Web GIS）是一种基于互联网平台、客户端运行于互联网上的地理信息系统，是地理信息系统基于互联网技术的新扩展。Web GIS通过互联网来连接多个主机、数据库以及终端来组成系统，具备服务端为客户端提供服务、客户端获取有效信息的功能结构。
Web GIS在结构上属于分布式地理信息系统模型，通过互联网可有效地实现分布式地理信息处理。主要由浏览器、服务器、编辑器、信息四部分组成。其中，浏览器可用于服务器连接点上各种地理信息数据读取；服务器可用于浏览器与服务器之间的交互；编辑器可用于各类空间数据的编辑与显示；信息直接提供数据库访问功能，空间网络化的关键部分。
2 Web GIS主要特点
与传统桌面或局域网GIS技术相比，简单来说，Web GIS是一种基于Web的GIS技术，具有以下主要技术优势：
（1）支持互联网标准。Web GIS支持互联网网络通信标准，可以实现与各种数据连接的功能，具有结构上的优越性，是实现所有需求的保证。
（2）分布式服务体系结构。该结构可在客户端和服务器端活跃执行进程，显著降低了宽带要求提高系统性能，有效平衡处理负荷。
（3）高效利用空间数据资源。该技术可充分调用GIS数据库，将其转换为自身所能使用的数据。同时将数据分散存储，对于降低负荷、加快访问速度、减少成本有很大帮助。
3 Web GIS构建方案
Web GIS具有开放的服务器和客户端结构，这使得客户端可以同时获取服务器端硬件资源和互联网数据资源等。依据属性数据的逻辑位置，可将Web GIS划分为服务器端和客户端两种解决方案。对于服务器端解决方案，主要是由服务器完成复杂的数据库任务，通过网络传输给客户端并显示出来；对于客户端解决方案，服务器通过发送客户程序来实现与用户的简单交互，操作方便灵活，但处理大型数据库能力有限。
目前，常见的Web GIS系统开发方法有：利用通用网关接口（CGI）技术构建系统；利用服务器端应用程序接口构建系统；利用plug-in插件技术构建系统；利用ActiveX控件和DCOM组件对象模型构建系统；利用Java编程语言构建系统。前两类构建方案主要运行于服务器平台，后面三类构建方案运行于客户端。基于上述五种技术方法构建的Web GIS系统平台在许多领域获得了很好的应用。
4 Web GIS的应用
由于Web GIS的重要性以及提供的巨大商机，地理信息系统软件商纷纷推出了各自的系统版本，且更新周期非常快。虽然各个软件生产商推出的Web GIS平台的实现技术不同，但是它们的体系结构和系统组织基本是一致的，都是由GIS浏览器、Web服务器、GIS服务器、数据库四部分组成。
其中国外具有代表性的Web GIS平台有ESRI公司的Internet Map Server（ArcIMS）平台、MapInfo公司的MapXtreme平台、Autodesk公司的Autodesk公司的Autodesk MapGuide平台、Intergraph公司的GeoMedia Web Map平台。国内以武汉吉奥公司的GeoSurf平台和国家遥感应用工程技术研究中心的地网GeoBeans平台最具代表性。
总之，Web GIS成功开拓了地理信息资源研究的新领域，有效提高了地理信息的共享化程度，为地理信息工作者们开辟了有效途径，是地理信息系统软件发展的必然趋势。
参考文献
[1] 梁红莲，刘登忠.GIS应用现状及发展趋势探讨[J].物探化探计算技术，2001（1）.
篇2
关键词：地理信息系统；虚拟现实；国土资源管理；三维地理信息系统
1 引言
在国土资源管理领域中，二维地理信息系统的大量应用取得了可喜的成果，有了充实的数据基础，但也存在着二维地学特征无法表述的信息，这是传统地理信息系统无法逾越的瓶颈，例如：在进行土地、矿产规划以及在研究和计算地下矿产资源储量的过程中，传统的二维地理信息系统显得力不从心。
通过地理信息技术以及三维虚拟现实技术的结合应用，这些问题就迎刃而解了。使用地理信息系统建立地理信息数据库，对重点区域目标进行采样，运用虚拟现实技术建立三维模型成为了一种很好的解决问题手段。这里就对这两种技术在国土资源管理中的具体应用谈一下看法，希望与大家共同交流和探讨，并得到指正。
2 地理信息系统简介
在我国，地理信息系统（GIS）于60年代中期开始形成并逐渐发展起来。地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地理信息的功能。
地理信息系统主要由地理信息数据、软件环境、硬件环境组成。
现在，很难将地理信息系统作为单一独立的系统提出，现在的地理信息技术具有如下的特征：地理信息系统、遥感、以及全球定位系统三者结合应用日益紧密；空间数据的表达更加趋向复杂，更加趋向于三维化；要求更为智能化的专家辅助决策系统；系统功能的开发应用以及组件式开发应用；地理信息系统应用更加趋向于网络化，更加强调与用户进行交互的功能。
现在地理信息系统的应用已经朝着多元化的方向发展，可以说这种技术已经成为了时下最为热门的边缘交叉学科，应用前景很广阔。
3 虚拟现实技术简介
虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体，是当今前景最好的计算机技术之一。它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。与传统的模拟技术相比，其主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。
“人工现实”、“遥在”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等都是虚拟现实的不同表述形式。
利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这种系统的特点是结构简单、价格低廉，组成灵活，易于普及推广，是一套经济实用的系统。
4 地理信息系统与虚拟现实结合应用技术
(1) 虚拟地理环境（VGE）
虚拟环境是虚拟现实系统的核心。“沉浸感（Immersion）”是虚拟现实系统区别于其他计算机应用系统的典型特征。
(2) 三维地理信息系统（3D-GIS）
3D-GIS即基于地理信息系统的虚拟现实技术，这项技术已经在数字虚拟城市等方面得到应用。GIS技术的发展成熟，及其可视化的发展趋势，使得基于GIS技术的虚拟现实在越来越多的方面得到重视，并在越来越多的领域得到初步的应用。
目前，该项技术已经在国土相关领域开展应用，发展前景相当乐观。
(3) 3D-GIS系统开发简介
目前基于GIS的虚拟现实技术的主要开发工具包括三大方面：
传统的GIS系统开发工具：包括ArcGIS、MapInfo、SuperMap等；
专门的3DGIS软件,如国内灵图公司的VRMap,美国Alberta大学开发的 MR等；
专业的3D游戏开发工具，如OpenGL、Direct等。
5 应用简介
(1) 在国土规划工作中的应用
国土规划是对虚拟现实技术需求最为迫切的领域之一，政府规划部门、工程技术人员和各界人士可以通过使用虚拟现实技术，从不同的角度，实时互动真实地看到规划效果，获得前所未有的直观感受，这是传统的表现手段沙盘、效果图、平面图等所不能达到的。而且打破了专业人士和非专业人士之间沟通的障碍，使得各部门能通过统一的仿真环境进行交流，能更快地找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。
应用虚拟现实技术，将三维地面模型（DTM）、正射影像（DOM）和地理信息矢量数据及建立成功的三维立体模型融合在一起，再现城市建筑及城市模型，用户在计算机屏幕前可以很直观地看到生动逼真的城市街道景观，可以进行查询、量测、漫游、飞行浏览等一系列图形及地理信息系统相关的操作，满足国土资源管理由二维GIS向三维虚拟现实的可视化发展需要，为规划设计工作提供可视化空间地理信息服务。在国土规划中系统应用效果图如图所示。
该系统的设计采用了目前流行的GIS软件，采用Direct技术构建三维虚拟环境，采用专门的软件对真实物体进行切片等仿真处理，达到了身临其境的真实演示应用效果。
(2) 在矿产资源储量管理工作中的应用
矿产资源储量管理工作是国土资源领域中另外一个迫切需要虚拟现实技术的应用要求。
以往在矿产资源储量计算的过程中，进行了大量的物探及化探工作，收集了大量的地质相关图纸，专家们根据这些资料和一些科学公式及多年经验，对一矿区进行储量的核算。这种测算的方式显然已经不能满足管理部门的要求了，采用地理信息系统技术、虚拟现实技术设计并表示矿体特征，根据国际公认的储量计算模型计算矿产资源储量是一个很不错的解决方案，我们在实际工作过程中使用这些技术进行了矿产资源储量的计算，达到了满意的效果。在实际工作过程中，我们采用了一款三维分析性能良好的软件，下图是软件应用的具体显现。
6 结束语
地理信息系统是一门已经广泛应用的交叉学科，其发展成熟，可对应用及管理工作提供有效的支持。
虚拟现实是一门新兴的技术，国内对这项技术尚属于研究阶段，但现在已经有可喜的进展了，一些公司已经开发出了采用虚拟现实技术的应用系统，甚至已经开展了广泛的应用。它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人们进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。
在国土资源管理领域中，应用功能强大的地理信息系统技术和更加真实表现的虚拟现实技术，一定会带来更大的应用收益。
参考文献
[1]王炜,包卫东,张茂军,等.《虚拟仿真系统导论》.国防科技大学出版社.
篇3
在经济飞速发展的今天，各個行业的发展也是日新月异。其中，交通的规划和管理也在不断的进步中，这是由于在具体的设施建设中运用了地理信息系统这一先进的科技，地理信息技术的使用使得传统的简单的操作有了更加科学的保证，交通规划与管理跟随时代的变化，与时俱进的同时也为交通事业的发展提供了技术等支撑。本文对地理信息系统进行了简单的说明，介绍了它的基本概念、建构模式以及工作原理，重点论述了地理信息系统在交通规划中的应用。
【关键词】地理信息系统交通规划与管理具体应用
城市建设是一个地区经济发展的代表，而交通建设就是这其中的关键。目前的交通建设规划中，交通问题越来越突出，基础设施的不断增加已经不能适应不断升级的矛盾，对这些问题的解决需要更加先进的技术和管理方法的革新，相关部门进行了多次的研讨和实验，在这期间，地理信息系统的出现适时的为这一些了问题的解决找到了突破口，下面我们就针对这一问题进行论述说明。
1地理信息系统的概念和特点
地理信息系统又被称为地学信息系统，它的英文简称是“GIS”。地理信息系统是一种特殊的的空间架构系统，也是一门学科。它通过计算机相关技术来支撑工作，主要对地理数据进行收集、存储、管理、运算、分析以及显示和描述，是一项综合性的的技术系统。地理和地理信息是系统的主动脉，在具体的地理环境中，利用特定的坐标进行位置等的分析，进而得出有用的信息。地理信息系统能够把地理的统计数据和空间数据相互融合到一起，在同等的情况下进行分析提取，早期的GIS功能较为简单，主要是将人力操作转向机器和图形的制作，在科技进步的同时，计算机技术的发展使得相关的功能也在逐渐成熟。GIS的数据处理能力和空间分析能力不断提高，在数据的获取上有了质的飞跃。地理信息系统具有以下特点：基本的环境地理定位，对各类信息进行收集分析处理，对出现的问题进行评估以及预测未来的可能性，主要研究地理问题，人与机器的完美结合。
2地理信息系统在交通规划和管理中的重要意义
GIS技术的应用可以使得人们根据己有的数据基础和现有的管理层次来建立具有可视化特点的空间模型，运用在城市交通设施的管理、交通布局规划、以及交通安全等的问题上，相对而言，使用效果更好，工作的效率明显得到了提高。在交通规划中，对地理环境进行分析、建立数据是最基本的。利用地理信息系统，来进行相关数据的管理和网络信息的分析处理，建立三维的空间结构，搭建与交通规划的相互关系。GIS技术还通过对交通信息的平台的融合运用实现了信息管理的简单化，为决策的提供和科学数据的考察提供了帮助。简单来说，地理信息系统的作用就是节省了交通规划的时间，提高了规划的效率，同时也在多方面数据的参与下，保证了规划的质量，以及规范了应用数据的科学性，在原来的基础上对数据进行了整合分析，确保了数据的可行性。在管理方面，也提高了交通管理的效率，具体来说就是对信息的掌握更加全面和准确，可以在众多的文件材料中及时获取想要的信息。GIS技术还可以对交通分析需求的满足有所裨益，对分析的过程和结果有了明显的提髙，并且在形式上也有有了一定的创新。总之，GIS技术的使用在多方面被证明是具有先进性的，是一个获取和处理信息及时准确的好的应用工具。
3地理信息系统在交通规划中的应用
3.1在道路设计中的应用
城市的道路进行规划设计时面临的问题多且复杂，传统的的设计手段为了满足工作量的超额难免工作效率无法保证。现代地理信息系统的出现为道路的设计规划节省了时间，保障了质量和效率。首先，GIS应用在最初的道路具体情况的测量和分析上具有绝对优势，可以快速的确定道路线址和设计的初步模式。再者，进行具体的先例布局时利用3D的动态形式模拟场景，画面具有现实感，能够真切的对纵横线面有直观的感受，例如公交停靠站点的布局位置以及具体的线路问题的改善等。最后，可以进行信息的互通有无，相关的信息可随时进行整合和利用，例如，系统可以抽看一些原有的道路设计规划图形、本地的地形图以及拍摄的图片等，还可以结合有关部门的表格统计，例如人口信息表、地面建筑物等的状况以及政府下发的文件和材料等，通过对现有信息的综合分析，参考实地的测量结果、最终进行最优方案的设计。
3.2在道路养护中的应用
道路设计完成以后，后续的维护和保养也是很重要的。随着道路需求不断地增加，建设的数量也在逐年的增多，这就导致土地资源不断地被消耗，同时也使得人地矛盾升级。GIS的出现对于缓解这些矛盾有很大的帮助。它可以与有关的系统相结合，例如，路面管理系统、公路养护管理系统等，对指定的路面情况进行检测和记录，最后对相关数据进行收集分析得出最有利于公路维护的方案措施，不仅可以提出有针对性的公路维护的具体意见，进行整改后提高公路管理维护的水平，还可以使目前的建设设施的利用率上升一个台阶，创造更多的利益价值。
3.3相关规划数据和图形数据的的管理
（1）交通规划在进行的过程中会建立相应的数据资料库，里面需要运行和处理的数据必然不是少数，这些数据的合理利用才能满通规划的进行。里面包含了车流、人流、建筑、预测以及分析得出的数据，其中有些数据可以不要实地的考察，因为信息系统可以自动生成，同时有些数据还可以直接参考其他的数据源，节省时间的同时提高工作效率和数据的准确性。
（2）规划中会用到大量的图形，这些图形可以很好的交代当前的交通状况，基础设施的分布等，对交通规划起到辅助的作用，但是这些图形普遍具有意化特征，图形的科学性有所欠缺，GIS正好弥补这一缺陷，信息技术系统自身的空间数据处理工具可以对图像进行分析，简化利用时产生的问题。
3.4对于交通安全的预测和控制
近年来，交通安全问题的频频发生越来越受到更多人的关注，对于怎样更好的预防和监控交通安全需要我们不断的努力和探索。GIS应用技术的出现，能够对相关的信息进行分析预测，为有效的预防提供可靠的参考。首先，它可以对交通安全问题进行时间和数量的监测，对事故的出现以及发展的趋势做出可信的预测，以便在最短的时间内做出该有的防护措施，解决面对传统的交通安全问题时出现的信息的误差以及遗漏和不及时。
3.5用于车辆导航与监控
GIS能够为车辆提供信息导航和服务工作：
（1）可以进行出行路线的选择，有多条路线时，选择最快速方便的路线，得到效果最佳。
（2）在出行选择地方时，可以利用该技术进行分类搜索，查询一些目标地点，例如景点、酒店等等。
（3）可以对车位进行监控，通过传感器和地图数据，实时掌握车辆位置。
4结束语
综上所述，我们通过对地理信息系统的介绍以及基本工作原理的说明，体现了在现代化的交通规划和管理中对该技术的利用。GIS的使用和推广，可以使得人们在基本的数据分析的基础上建立空间概念，利用模型结构来更好的为交通规划和管路提供帮助，具体来说就是对交通环境的大致评估，对交通安全的监测和防护以及道路设施的布局等。在进行相关活动时，利用GIS来管理和支配数据和网络，快速且便捷，提高规划的质量和效率，并且保证数据的科学性。
参考文献
[1]杨兆升，刘红红.地理信息系统在交通运输规划与管理中的应用研究[J].公路交通科技，2000，17（02）：30-32.
[2]罗海钦.浅谈地理信息系统（GIS）在城市规划管理中的应用一一以柳州市城市规划管理为例[J].广西城镇建设，2010（05）：76-78.
[3]张勇.浅谈地理信息系统在城市建设中的应用[J].北京测绘，2005（04）：41-43.
篇4
【关键词】3S原理与应用高等教育课程物联网
1引言：物联网专业开设《3S原理与应用》课程的意义
物联网（Internet of things， IOT）的概念是在1999年提出的。2005年国际电信联盟将物联网定义为：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、空间定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。物联网就是“物物相连的互联网”，其核心是RFID技术、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线通信技术和宽带网络。
空间定位技术作为物联网的核心技术之一，可以实现目标的识别、定位、跟踪、监控和管理。现有的高精度GPS定位技术可以为物联网提供厘米级精度的动态实时定位服务，这将极大地提高物联网位置服务质量，并由此可带来巨大的经济效益和社会效益。
地理信息系统（GIS）是以计算机为基础，对地理空间位置等信息进行采集、存储、管理、分析、可视化与应用的软件工具[2]。物物相连的网络必须要有相关空间信息处理平台的支撑，尤其是对于大规模的、复杂的、现实的物联网而言，地理信息系统技术将是一种不可或缺的支撑技术，它能让物联网更加好用、更加有序、更加智慧。
遥感（RS）技术本身属于传感技术，虽然不是物联网中的主要传感方式和手段，但对于一些特定的物联网应用，如精细农业、环保监测、重要设施状态监测等，遥感所具有的的速度快、覆盖面广、成本低等优势，将发挥十分重要的作用。而随着高分辨率遥感技术的发展以及解译水平的提高，航空航天遥感技术在物联网时代也将发挥越来越重要的作用[3]。
综上所述，3S（GPS、GIS和RS）技术与物联网密不可分。但纵观国内物联网专业的课程体系，少有高校设置了以上相关课程。此外，随着高校教育制度的改革和学分制的实行，很多课程的学时都较以前少了很多。因此，单独开设《GPS原理与应用》、《地理信息系统》和《遥感原理与应用》几门课程存在较大的实际困难。鉴于此，可在物联网专业开设《3S原理与应用》课程，该课程将以上几门课程综合成一门课程来教学，适应了当前高校课程学时减少的背景。此举顺应物联网专业发展的需要，能够完善学生的知识体系，提升毕业生的个人实力，具有非常重大的现实意义。
2 开设《3S原理与应用》课程的基本条件
《3S原理与应用》是一门应用性和实践性都很强的课程。要学习好3S（地理信息系统、全球定位系统和遥感）的基础理论并不困难，学生有较好的物理、数学基础知识就可以理解，而我国高校的理工科专业也基本都开设了这些课程。应用方面，要求学生具有较好的计算机操作能力和较强的实践动手能力，再具备3S相关软件和计算机硬件，就可以学习3S技术的实际操作和应用技术，这一教学条件物联网专业也能满足。换言之，国内高校的物联网专业具备了开设《3S原理与应用》课程的基本条件。
3 开设《3S原理与应用》课程的方式
开设《3S原理与应用》课程，效果最好的无疑是独立开课。课程教学以课堂讲授和上机操作相结合的方式进行。具体实施过程中，教材可以选用刘祖文编写的《3S原理与应用》。这部著作属于高等学校规划教材，内容主要涉及地理信息系统、遥感、全球定位系统中的基本数学模型、原理以及应用。
讲授过程中，第一章可以安排两个课时，首先概要讲解本课程的内容，然后介绍3S技术的基本概念、发展、基本组成和应用。而第二章《空间信息技术基础》的内容在教材中属于理论基础知识，介绍了时间与空间参考系统、地图投影和大气构造，这部分内容课时安排较为灵活，一般四个课时就可以让学生基本理解参考系统和地图投影，若要深入理解则可适当增加课时。第三～六章为GPS部分，介绍了GPS的构成、定位原理、定位方法和GPS定位测量，其中GPS定位测量需要结合实际操作来教学，有条件的学校可安排两课时的实验教学。这部分内容总计安排十二个课时，具体的课时分布教师可结合实际情况设置。第七～十章为RS部分，围绕遥感基础、遥感数据获取、数字图像处理和图像解译与应用来教学，教学过程中可从具体的应用案例（如：精细农业）出发，对遥感和物联网的结合点进行深入讲解，提高学生对课程的兴趣。该部分也需要安排上机实习，通过对常用遥感软件和遥感数据的使用，提高学生的实际操作能力，总计可投入十个课时。第十一～十四章为GIS部分，主要介绍GIS的体系、空间数据表达与获取、空间数据结构和空间查询与空间分析，该部分也应结合物联网专业特点进行教学，并安排上机实习，建议投入十二个课时。以上三个部分的上机实习都是分别进行的，实际工作中，很多项目和工作都涉及到3S技术的综合应用。因此，在教学时，还应将GPS的操作应用部分、GIS的应用与设计、遥感影像的分析与处理部分有机地结合在一起来设计实验项目，这对于提高教学质量、培养学生的学习兴趣具有重要作用。这部分可作为课程综合实习，投入八个左右课时。
综上，独立开设《3S原理与应用》课程，需要48个课时，如果条件允许，还应该设置更多的实验课时，或者根据专业方向的需要增加特定环节的课时。
4 结束语
在高等院校物联网专业开设《3S原理与应用》课程顺应社会发展的需要，能完善学生的知识体系结构，提升毕业生的实践能力和竞争实力，促进物联网专业和3S技术的共同发展。对高等院校本身而言，开设《3S原理与应用》课程，还可以造就一批熟悉3S技术的教师，促进已有研究方向与3S技术的结合，产生新的科研成果。
参考文献
[1]桂小林. 物联网技术专业课程体系探索[J]. 计算机教育， 2010， （16）： 1- 3， 9.
篇5
关键词：问题教学法；地理信息系统原理；空间认知
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0187-02
高校教学改革的重点是教学方法的改革。但长期以来，高校中普遍流行的教学方法就是课堂讲授法，该方法虽然能使学生系统全面地获取知识，但因其过分强调预设，形成了以教案为中心的封闭性教学，学生在教学过程中的主体地位难以落实，因而使课堂教学变得机械，课堂气氛沉闷。因此，如何探索有效的教学方法，以增强大学生学习的积极性和主动性，提高课堂教学质量，是摆在大学教师面前不可回避的现实问题。
一、地理信息系统原理课程的特点
地理信息系统是地理信息科学专业的入门课程，该课程覆盖面广，涵盖基本概念、基础理论、技术原理和应用方法等。其中基本概念是构成该学科的基础，包含专有部分和通用部分，各概念间难区分，总体说来晦涩难懂。技术原理是课程的主体，其数据结构、程序算法和实现均不直观，难于揣摩。应用方法涉及一系列的思维转换，无法身临其境，有空洞感。课程存在知识台阶，不能和已有知识无缝衔接，同时基础学科众多，其先修基础课程开设不全，教师需即时补充基础知识点。因此课程教学内容存在由易到难、由虚到实、逐层递进的内在关系。
教师常采用铺垫、启发、引导、提问和讲授相结合的教学方法，但教学效果仍不尽如人意。
我们曾对本校地理信息科学三个年级236位学生进行了问卷调查和访谈，91%认为学习有难度（一般，较难），95%的认为内容抽象。多数认为现有的讲授方法难以保证持久的注意力和兴趣，有厌学情绪。
凡此种种，给课堂教学带来极大挑战。因此，如何在现有的教学条件下，改进教学方法，提高教学质量，显得尤为重要。
二、问题教学法的含义与特点
随着教学理论的研究和教法的探索，问题教学法越来越受到重视。它有着悠久的渊源，历史上用提出问题的方式教导学生的孔子和苏格拉底，他们就采用问题教学法。它以提出问题为主线，即教师提出问题，学生自学教材，探求问题，讨论问题，教师引导讲解，最终达到解决问题的教学目标。可见，问题教学法具有“针对性、参与性、主动性”的特点[1]，它既能改变传统教学中教师教给学生的都是定论知识的现象，又改变了传统的大学课堂中教师满堂灌的弊病。该方法通过讨论争辩、质疑探索，使学生的学习变得主动，也能培养学生的问题意识，大大调动学生的学习积极性。它把学生的学习变为感受知识―理解知识―深入探究的活动，使学生实现了再发现和再创造，养成良好的学习习惯，提升学习能力。同时，问题教学法对于教师来说能有助于教师化解理论讲授的枯燥性，降低教学的难度，提升教学效果。因此我们不难发现，采用问题教学法可以让地理信息系统原理课程教学中的问题迎刃而解。
三、地理信息系统原理课的兴趣养成
1.教学模式。问题教学法实施过程可概括为三环六步模式。三环为：①自学，即提出问题。提出问题是此法的首要环节。首先，学生可以根据对教材的预习，提出自己需要解决的问题，然后教师将筛选、总结归纳出的典型性问题作为教学的依据，如教学中相关概念的区别与联系、关系与法则的理解等，即生成问题。②研学，即讨论问题。它是此法的核心，它主要展示学生研究问题的过程，从而使学生掌握解决问题的具体方法。当学生的思维模糊不清时，教师必须提出需进一步澄清的问题。③固学，即解决问题。以培养学生的知识迁移能力为目的，通过学生讨论引发的问题，教师总结解决问题的方法，使学生的经验和知识达到再增长。六步为具体化：①明确目标。创设问题情境，使学生发现，提出问题，明确要解决的主要问题。②学生自主探究。分析问题，提出假设，设计解决问题方案。③小组研讨。学生分小组讨论未解决的问题，教师通过巡视、质疑、提问、上堂板演等形式，发现学生共同性的疑难问题，对互助研讨加以引导。④质疑点拨。通过学生间和师生间的讨论、质疑、争论、辩解、分析、更正、补充等互动形式，形成班内全员参与、积极探究、氛围热烈的场面，把课堂教学推向，使学生再次享受获得知识的快乐。⑤总结归纳。师生梳理、总结。⑥检测达标。用检测题等方法进行测试，学生答，教师评，并展示交流，并为接续导出下堂课的新知做准备[2]。时间分配一般为35∶10，前35分钟解决学生已预习的问题，完成本节课教学内容，后10分钟，导出新问题，分发材料，指导预习，确保前后衔接。
2.教学设计。参照以上模式，在地理信息系统原理课程教学中，遵从三环六步，将理论教学从整体设计为课前、课中、课后三大过程。课前，教师编写教案，实现知识问题化，问题层次化；学生预习上次课导出问题的基础知识，并回顾旧课的内容。课堂上，首先进行目标再现，由教师简述教学目标；接下来用提问、竞答等方式对预习情况进行调查，重点关注学生预习中发现的问题与质疑；教师归纳汇总问题，即时设计解决方案；后续问题讨论，教师适当点拨，并适时精讲；最终在教师指导下，对本课内容进行总结梳理、明确重点难点与关键点。在每次课的最后10分钟，依照提供给学生的“导学案”及讲授提纲与知识要点，从常规概念，用普通思路导出问题，指定自学的教材内容，提出学习目标，留待下次课讨论学习。课后，教师对课堂进行回顾，总结经验教训；学生温习已学内容，预习教材，查询相关基础知识。
3.教学实例。在空间认知一课的教学中，于前一节课的末段，指定了自学的内容，设计出“现实世界到底有什么？基本空间对象有哪些？你找到的对象是连续，还是离散的？怎样表达它？”等带递进和层次的问题作为导学案，由学生课后自习。这样就将教学延伸到课外，缓解了课时紧张。
课中第一段，教师简述目标――现实世界的基本空间单元和表达方法，完成目标再现，提示地理语义是从空中看世界；后接层次问题的提问，学生分小组自由回答，教师适当启发，以掌握问题和质疑；接下来的讨论，因为学生对问题和基础知识比较陌生，依教材常能得出的仅是“世界由空间实体组成”这一结论，难以逃脱常规思维的束缚，难以建立起正确的认识观，需要加以及时引导、精讲，教师依“地物―离散的―呈点线面状；地理现象―连续分布―分割为形状大小相同的面元”进行了点拨，这时学生积极参与，课堂气氛活跃；接下来是分小组总结环节，指定较好的小组进行总结发言，可辅以幻灯片演示，最终让学生明确关键点（难点）――离散化，点状、线状和面状抽象是自然离散化，是仅关注自己感兴趣的东西，可称实体空间观；真实而连续的现实世界，需要另行离散化，划分空间面元就是要离散连续的空间对象，可称为连续空间观，最终总结出基本空间单元为点状、线状、面状和栅格4类，基本空间图元为点、线、面与像元。从而让学生建立正确的空间认知观和空间表达方式，完成主体教学。
课中的第二段，教师导入下次课的问题。
下课后，师生进入课后阶段。
整个过程，根据教师的节奏，环环紧扣，调动了学生的兴趣和主动性，达到了对知识前所未有的深度学习，教学效果良好。同时，结合教改，将讨论、答问和总结，计入课堂考试成绩，完成课堂考试。
对于比较复杂的内容采用了打通两节课连上的形式，将一二段时间分配为80∶10。
四、结语
实践证明，运用问题教学法进行地理信息系统教学，保证了教师的主导地位，体现了学生的主体性，降低了理论的抽象性，增强了学生的兴趣，培养了学生的学习能力，提高了目标的达成度。实践中还发现鼓励同学大胆质疑与讨论，才是成败的关键。
参考文献：
篇6
一、《地理信息系统》课程开设的必要性
1. 地学研究的重要手段
《地理信息系统》课程是许多地理学科的主干课程，GIS对整个地学界的研究手段与方法带来革命性的变化。GIS是综合处理和分析空间数据的一种计算机技术系统，它将地理空间数据与计算机技术相结合，采用模型分析、综合分析等方法，对资源环境、区域规划、管理与决策、灾害防治等方面的规划、管理、决策及研究提供决策支持。它发展之快、应用之广、影响之深刻是其它地理学科无可比拟的。目前，高等学校的地学类学科大都开设了GIS方面的课程，环境、地质、农业、林业、国土、规划等部门，对GIS也给予越来越多的重视。因此进行地理教学与研究有必要了解或掌握GIS技术。
2.21世纪人才培养的需要
21世纪最宝贵的是人才，培养掌握和应用GIS方面的人才是当前地理教学改革的一个重要方面，作为高等师范院校地理教育专业，我们培养的人才主要是面向21世纪的中学地理教师，而他们的使命又是培养21世纪的建设者，所以开设的课程必须具有代表性和说服力。
二、《地理信息系统》课程教学存在的问题
1.课程设置不尽合理
GIS是一门综合性学科，要求学生具有计算机、数学以及地学的相关知识，尤其是要开设《计算机基础》、《程序设计》、《高等数学》、《概率统计》等课程，但很多高校地理教育专业无法满足相应教师需求或无法安排足够课时，致使学生对《地理信息系统》课程部分教学内容很难接受。
2.软硬件设施不足
GIS是一门实践性很强的学科，实习时数在总课时中所占比例很大，因此在开设课程的同时，需要相应的GIS实验室。实验室所需设备不多，40～50台计算机组成的局域网、一台数字化仪、绘图仪及扫描仪完全可以满足教学和部分科研的硬件要求，软件方面目前用的较多的有中国地质大学的MAPGIS和美国的ARC/INFO系列软件。但在很多高校地理教育专业开设的《地理信息系统》课程都无法保证实践教学的软硬件设施，主要以理论知识传授为主，使得学生学习时枯燥乏味，缺乏激情和动力。
3.教学模式有待改进
在我国应试教育影响下，学生养成了被动的学习习惯，缺乏自主学习的能力和意志，从而造成专业学习的高分低能现象，高校地理教育专业教学也存在“灌输式”教育现象。为了21世纪人才培养的需要，应鼓励学生个性发展、自主学习，相应地，依据学科背景和专业特色，研究和实践新的考核模式势在必行。
4.学生层次不一
学生素质参差不齐，对计算机掌握程度不同，加上文理科学生思维方式以及学习兴趣等差异，致使统一的《地理信息系统》课程教学无法充分发挥学生主动性，教学效果不佳。
三、《地理信息系统》课程教学改革探索
1.善用多媒体技术
利用多媒体技术进行计算机辅助教学是现代高校教育普遍采用的形式。GIS的理论性和技术性要求学生不仅要掌握其理论知识，还要有丰富的实践经验，因此在教学中渗透实践课程非常必要。合理设置实践课程，与课堂教学穿行，使学生深入理解课堂教学中学到的有关GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法，并熟悉流行GIS工具软件的使用、掌握软件开发与数据处理等技能。
2.实行多层次教学
根据学生素质差异和爱好，可以把学生分为基本理论、软件开发和软件应用三个层次，这种层次教学模式可以使不同能力的学生各尽所能，各有所获。学生自由分组，在共同完成基本理论课程学习后，以课题小组的形式各自完成任务。基本理论组以掌握GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法等为主，主要是为了满足中学地理教学需求，考核方式为闭卷考核或提交学习笔记和GIS相关论文；软件开发组对学生计算机能力要求较高，包括GIS工具软件和GIS应用系统的开发，需增加上机实践的课时，考核方式为提交软件成果；软件应用组要充分掌握一至两种GIS专业软件的使用，并能用GIS专业软件解决和分析地理学中的一些问题，可以制作基本的图件，需增加上机实践的课时，考核方式为制作指定地理专题图。
3.提倡文理分科
地理学在高等教育中属于理科，授予理学或管理学学位。因此在地理学专业招生中，一般只招收理科生，但由于在高中阶段地理属于文科，为适应地理学科综合性和实用性发展的需要，2000年后，我国许多高校地理专业招生纷纷实行文理兼收，这有利于所培养的人才满足就业市场需要。但文理科学生在学习背景、学习方式、学习效果上的差异，使得传统模式的GIS教学无法满足全体学生需求。文科生在接受GIS相关知识上存在难度，但他们的地理基础好于理科生，为平衡这种差异，文理分科教学是最好的选择。
4.强化案例教学
哈佛大学在20 世纪初创造了案例教学法，即围绕一定的培训目的，把现实生活中真实的情景加以典型化处理，形成供思考分析和决断的案例，通过独立分析研究和相互讨论的方式，来提高分析问题和解决问题能力。采用案例教学法，可以提高学生对GIS的兴趣以及应用 GIS 进行综合分析和解决实际问题的能力。实施地理信息系统案例教学，要通过若干个案例设计，把GIS基本概念和基本操作融合，形成一个有序的、多样的案例群，构建一个完整的教学过程，并突出案例的针对性、趣味性、完整性和实用性。
5.促进教学研结合
GIS是地学研究的重要手段和方法，让学生参与科研是培养学生能力、进行地学研究和思维的有效手段。学生对GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法学习后，通过相关GIS项目的研究，让学生认识到GIS的重要性，激发其学习兴趣。在教与学中进行研究，在研究中进行教学。
篇7
关键词：人文地理与城乡规划；专业定位；课程体系；信息科学
中图分类号：G6420文献标志码：A文章编号：
10052909（2015）02002805
资源环境与城乡规划管理专业是1998年教育部根据社会经济发展的需要和学科发展的形势而设立的专业，发展至今，出现专业定位模糊，广度大深度小，就业竞争力受限等诸多尴尬问题[1]。2012年，教育部第四次修订《普通高等学校本科专业目录》（下简称《目录》），原资源环境与城乡规划管理专业被拆分为人文地理与城乡规划、自然地理与资源环境两个专业。2013年，人文地理与城乡规划专业招收第一届本科生。该专业教育在国内刚刚起步，探索人才培养方法还是一个崭新的课题。
南京邮电大学的人文地理与城乡规划专业，除同样面临新专业设置之初的机遇与挑战外，还有其独特的发展背景。2013年10月，经江苏省政府研究并报教育部批准，南京邮电大学、南京人口管理干部学院实行合并办学，组建新的南京邮电大学。在此之前，资源环境与城乡规划管理专业是南京人口管理干部学院特色专业之一，2002年开始招生，已有11年的办学历史，并已形成学历结构、职称结构合理，涵盖地理学、规划学、人口学等专业方向的教学科研团队。2013年，根据《目录》（2012版）要求，该专业开始
转型，招收人文地理与城乡规划
专业第一届本科生。合校前后，专业所依托的院校学科基础全然不同，依据新南邮的学科特色构建专业培养体系成为专业发展必须认真研究的课题。
文章从教育部的专业导向、人才市场需求两方面梳理人文地理与城乡规划专业基础定位。结合南京邮电大学自身特色，以大数据时代智慧城市的建设与应用要求为导向，寻求信息科学与地理学、规划学的结合点，并据此提出以信息科学应用为特色的人文地理与城乡规划专业课程体系构建原则与核心框架。
一、人文地理与城乡规划专业定位基本要求
人文地理与城乡规划专业基础定位应重点考虑两方面要素：一是教育部设置该专业的目标与要求，二是社会对专业人才的需求。
（一）专业设置导向
地理学和城乡规划专业是我国城乡规划人才培养的两大主要来源[2]。前者以南京大学、中山大学、北京大学、华东师范大学等传统地理强校为代表，主攻宏观层面规划，擅长理论探索、机理剖析与经济社会综合分析；后者以清华大学、东南大学、天津大学等建筑学老八校建筑老八校指之初最早开设建筑学、城市规划相关专业的八所高校，包括清华大学、东南大学、同济大学、天津大学、华南理工大学、重庆建筑大学（已并入重庆大学）、哈尔滨建筑大学（已并入哈尔滨工业大学）和西安建筑科技大学。
为代表，主攻微观层面规划，擅长空间设计与形体表达。两者各具特色，各有专攻。
1998版《目录》中涉及城乡规划的专业有地理科学类下属的“资源环境与城乡规划管理”和土建类下属的“城市规划”。这一专业设置与上述两大源头相对应。2012年《目录》调整，城乡规划相关专业仍为两个，一是地理科学类下属的“人文地理与城乡规划”，二是建筑类下属的“城乡规划”。与1998版《目录》相比，保留了地理、建筑两个学科门类下的城乡规划相关专业设置，但将原资源环境与城乡规划管理专业拆分为人文地理与城乡规划、自然地理与资源环境两专业。结合2012版《普通高等学校本科专业介绍》（见表1）不难发现，教育部认可并引导地理学、建筑学下两规划专业各自特色发展。地理学下属的人文地理与城乡规划专业，应区别于工学下属的城乡规划专业，做到强化主线，收缩口径，夯实基础，对口应用——立足宏观、中观区域层面，以地理学理论为基础，强化综合分析能力培养。（二）人才应用需求
教育部为人文地理与城乡规划专业设置的发展导向是否适应市场对规划类人才的需求，是专业定位必须要论证的第二重标准。
如将城乡规划系统细分，可分为规划编制与规划管理两个方面。仅就规划管理来说，地理学专业背景的规划工作者往往具有相对综合的专业知识储备和缜密严谨的逻辑思维能力，具备作为管理者的全局意识与综合协调能力。
规划编制工作又可分为宏观、中观、微观等不同的区域尺度层面。具有地理学专业背景的规划工作者擅长区域分析与经济、社会综合分析，在区域规划、城市总体规划等宏观层面规划中发挥核心作用并承担大部分工作，在控制性详细规划这一中观尺度规划工作中也能发挥重要作用。
针对具体某项规划工作，其工作流程又可划分为规划分析、规划方案与成果表达三个步骤。在成果表达的制图工作中，地理学背景规划工作者确有一定劣势。但在规划分析和方案设计阶段，地理学背景规划工作者发挥的作用与建筑学背景规划工作者旗鼓相当。
综上，地理学背景规划工作者往往具有系统全面的知识储备和突出的综合分析能力，在各类规划工作中发挥重要作用（见图1），不可或缺。强化地理学基础、重视机理分析能力培养的人文地理与城乡规划专业人才培养要求也完全符合市场对专业人才的实际需求。
二、信息科学与地理学、规划学学科融合的理论与实践基础
（一）地理信息系统的规划应用
地理信息系统科学是地理学中的重要分支，作为空间科学与信息科学的重要结合点，技术发展与应用已较为成熟。与CAD等绘图软件相比，GIS（地理信息系统）工具的特点与优势在于空间数据的组织、管理与分析，能够有效管理和处理海量数据，关联空间数据和属性数据。某种程度上可认为是绘图软件与统计分析软件的集成。
在美国，GIS已成为专业规划师的标准工具，脱离GIS的规划编制、规划管理几乎不存在，GIS用于地图处理、规划管理、分析与决策支持、公众参与等方面[3]。在我国，GIS在规划领域的应用相对有限& mdash;—在规划管理系统的设计构建中应用广泛，在规划编制中应用较为粗浅，主要用于自然地理环境要素分析与公共服务设施、基础设施的规划选址分析。规划工作者如能全面掌握地理信息系统原理及其软件的规划领域系统应用，则能顺应这一趋势，在规划工作中更好地发挥作用。
（二）大数据时代海量空间数据的获取与处理
与发展成熟但应用不足的地理信息系统分析方法相比，大数据时代空间数据获取与应用则呈现出海量数据、先进技术与跨学科创新思维三大特征《大数据时代——生活、工作与思维的大变革》中指出，数据本身、技能与思维是大数据价值链的三个构成。 。
随着信息网络的迅速发展，百度、谷歌等搜索引擎，阿里、京东、亚马逊等电子商务公司与腾讯等网络服务运营商掌握海量用户数据。随着智慧城市理论的兴起与“物联网”的建设，行政管理机构也将成为大数据的掌控者。海量数据如何提升城乡规划的科学性与适用性，大数据如何为规划所用，相关研究也陆续展开。
国内外有学者通过挖掘网络数据、居民行为数据，对居民时空行为、城市空间与城市等级体系进行研究[4]。如以百度指数为依据对比分析城市间联系强度[5]，通过微博数据挖掘分析网络社会空间特征[6]等。空间数据的采集与分析已从利用单一GIS 软件向多种信息设备相结合的阶段转变[4]。
针对智慧城市的建设热潮，国内有学者积极开展现行规划体系的“智慧”响应探索，提出在区域城镇体系规划、城镇总体规划及详细规划三大层次的规划建设中应用智慧城市数据信息、融入智慧城市建设理念的思路与要点[7]。如城镇体系规划层次借由新信息技术强大的数据分析能力充分挖掘区域内各城市优势发展的方向与重点，城市总体规划层次应考虑采取合适的路网形式，合理规划智慧交通基础设施等。
这一背景要求规划工作者不断学习新的数据获取与挖掘方法，探索并掌握大数据规划应用的方式途径。
三、以信息科学应用为特色的人文地理与城乡规划专业课程体系构建
（一）基本原则
南京邮电大学的人文地理与城乡规划专业发展，应在满足专业基础定位要求的同时，结合院校优势学科——信息科学、地理学、规划学三者的交叉领域，以地理学、规划学为基础，以信息科学应用为特色。其课程体系构建应遵循夯实地理学基础、围绕规划应用主线、突出空间信息挖掘与分析能力培养的原则。
1.夯实地理学基础
地理学基础理论、方法与分析能力的培养是人文地理与城乡规划专业区别于工学下属城乡规划专业的核心内容，体现专业定位的基本要求。通过基础必修课程学习，了解地理学基础理论框架与范畴、边界与特色，掌握学科基本概念、理论与方法，是专业人才培养的根基。课程设置中，自然地理学、经济地理学、人文地理学等地理学基础课程必不可少。
2.突出空间信息挖掘与分析特色
大数据时代，应强化网络数据挖掘与信息设备数据采集、大数据分析等理论方法的学习与能力培养。为此，应以数学、计算机、网络等知识系统强化为基础，通过设置地理信息系统、数据库技术与应用、数理统计应用等与地理、空间规划相关的信息技术类课程，培养学生的空间数据获取与分析能力。
3.围绕规划应用主线
无论是地理学基础分析能力的培养还是空间数据获取与分析能力的训练，最终应落实到进行空间分析、指导空间规划上来。城乡规划应用是专业教育知识体系构建的主线，相关课程设置与能力培养都应围绕这一主线展开。因此，城乡规划基础知识的全面系统掌握对于夯实专业的基础定位至关重要。为使学生对城乡规划领域基本概念、理论、研究方法等有相对全面系统的认识，城市规划原理、城乡规划学导论等应作为专业基础课程设置。
（二）课程体系框架设计
以上述原则为依据，结合南京邮电大学学科设置特色与要求，初步设定人文地理与城乡规划专业核心课程体系。该体系包含专业基本知识、专业特色知识两大模块，从通识教育、专业教育两个层面设置课程（见图2）。其中，专业基本知识模块强化地理学、规划学基础理论与方法的学习，专业特色知识模块突出空间信息获取与分析特色技术应用能力的培养。
通识教育层面，设置高等数学、高级语言程序设计、数据库技术与应用、概率论与数理统计等课程。除高等数学外，其他课程均为学校特色公共基础课程。此类课程为培养空间数据获取与分析能力奠定了扎实的数理基础。
专业教育层面，将自然地理学、经济地理学、人文地理学、城市规划原理、城乡规划学导论、地理信息系统原理等全面系统介绍学科基础理论、概念、方法的课程设置为专业基础课程，将城市地理学、计量地理学、人口地理学、城市总体规划、村镇规划、网络地理信息系统、计算机辅助设计等深入介绍分支学科发展及强化实践应用的课程设定为专业课程。
这一课程体系仅就专业核心课程进行设定。在核心课程之外，可根据需求选择性设置地图学、城市经济学、城市社会学、社会调研方法等辅助课程，有助于学生全面系统掌握专业分析研究方法。具体课程体系建设中，还需针对课程设置顺序、各学期学时与学分安排、实践教学环节设计、教学大纲编写等深入研究。
四、结语
目前在人文地理、城乡规划的研究与实践领域，空间信息采集、挖掘与分析技术应用相对粗浅，存在领域狭小，工具单一，深度不足等问题。但随着大数据时代生活、工作方式的变革与智慧城市建设的深化，基于大数据应用的空间分析思维与技术必将在规划领域发挥重要作用。面向应用的人才培养，应考虑增加信息类课程的设置以迎接大数据时代海量数据分析应用的挑战，而信息技术类专业，应针对不同领域的需求，增补相应领域的基础知识课程。如面向智慧城市建设应用的信息技术类专业人才，应对规划原理、规划基本分析方法等城乡规划领域基础知识有所了解。
上述背景下，文章结合人文地理与城乡规划专业的发展定位和信息技术的学科优势，提出专业课程体系构建原则，为后续学校本专业培养方案设置拟定思路，并为其他院校该专业发展提供借鉴。
参考文献：
[1]陈郁青.人文地理与城乡规划专业教育体系构建新路径[J].闽江学院学报，2014（1）：103-107.
[2]陈昆 仑，李 丹，王 旭. 学科调整背景下人文地理与城乡规划专业的机遇与发展[J].高等建筑教育，2013，22（6）：22-25.
[3]宋小冬，钮心毅.城市规划中GIS应用历程与趋势——中美差异及展望[J].城市规划，2010（10）：23-29.
[4]秦 萧，等. 大数据时代城市时空间行为研究方法[J].地理科学进展，2013（9）：1352-1361.
[5]熊丽芳，等. 基于百度指数的长三角核心区城市网络特征研究[J].经济地理，2013（7）：67-73.
[6]甄 峰，王 波，陈映雪. 基于网络社会空间的中国城市网络特征——以新浪微博为例[J].地理学报，2012（8）：1031-1043.
篇8
一、教学目标
与GIS专业相比，非GIS专业受其专业特点限制，其教学的基本定位是紧密结合专业需求u，教学的目的是面向GIS系统的应用，主要是让同学们掌握GIS基本概念、基本功能以及基本原理，熟悉常用GIS软件，学会用GIS的手段分析解决专业领域问题。对于地质工程专业GIS的教学目的在于使得学生通过学习该课程，掌握GIS的基本概念、功能和组成，掌握GIS的空间数据结构，掌握地图投影的基本原理，了解空间数据的获取与预处理，掌握空间数据的分析方法，熟悉常用GIS软件，并能将GIS的原理与技术应用到地质工程领域当中。在具体的理论教学和实践教学中应充分考虑学生的专业基础和背景，对教学内容进行重新组织，补充GIS在本专业中的作用和应用并对实践上机内容进行精选。
二、教学内容组织
GIS是一门集计算机科学、信息科学、现代地理学、测绘遥感学、空间科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科，学生学习本课程要求具备一定的地理学、测绘学(测量学、全球定位系统、遥感、地图学、计算机制图等)、计算机(软件设计基础、程序设计语言、数据库、数据结构、CAD等)等方面的基础知识和基本技能。但对于非GIS专业而言往往缺乏相应的专业背景知识，并且学时相对也较少，为了解决这一矛盾上好GIS课程，首先应针对学生的知识背景和专业的应用需求对课程内容做适当的调整和补充。分析现有的GIS教材，主要有三大类：一类是面向GIS专业的，这类教材有的侧重于地理学，强调地理事物的图形和属性表达，有的侧重于数学和计算机，强调算法和程序，这些教材全面、系统，内容深入，并被GIS专业广泛使用，但不完全适合非GIS专业；一类是针对软件操作和应用的，在理论中穿插软件操作介绍，这类教材以软件应用为目的，内容相对浅显易懂，但缺乏地质工程专业应用实例；还有一类是针对GIS应用较广泛的领域，如人口、环境、城市等，这类教材中都介绍有大量的专业应用实例，内容结构各有千秋，深浅不一，而在这些面向专业应用的教材中较少涉及石油、地质等领域，另外有少量的数字油田方面的论著，但数字油田方面的论著主要是介绍各种油田相关的信息系统框架，往往并不系统介绍GIS原理与技术。综合考虑这些教材的优缺点和针对性，笔者认为对于地质工程专业教学内容设置应遵循基础性、系统性和面向应用的基本原则，采用以GIS基本概念、功能和原理为主线，将地质工程应用实例贯穿其中的方式来组织课程内容，对与学生专业背景无关以及学生理解有困难的内容进行适当压缩甚至删减，而对与专业应用直接相关部分内容应进行适当扩充，从而满足学时的要求。笔者参考了大量的GIS教材及数字油田随1叫方面的教材，并结合相关的科研项目，在充分考虑地质工程学生专业背景的基础上，面向专业应用对课程内容进行了重新组织和补充，如表1所示。对于理论部分的深入程度可根据具体的学时在授课中灵活掌握。
三、上机实践内容设置
上机实践对于帮助学生深刻认识GIS的基本功能及提高学生实际动手能力具有重要的作用，它是GIS课程中的一个重要环节。目前GIS的实验教材虽然数量在不断增长，但大多针对GIS专业进行设置，对于非专业的GIS课程则无通用教材，往往需要自己编写。原因是这些针对GIS专业编写的教材无论从软件的选取，还是实验内容的侧重性，难易程度，实验数据与专业的贴切性等，都无法与本专业对于GIS课程的培养目标吻合，也不适合社会对本专业学生的需求。对于非GIS专业首先应根据专业应用选择适合的软件，目前市面上流行的GIS软件，国外的有ArcGIS、Maplnfo等，国内的有MapGIS、SuperMap等，对于地质工程专业可选择ArcGIS和MapGIS作为上机实践软件，因为目前在油田上这两个软件应用得最广泛。上机实践的学时设在l0个学时比较合理，上机内容设置的基本原则是既要与课堂理论知识紧密结合，又要考虑与专业应用相结合。上机内容的选取以GIS的基本功能为主线，与专业应用的结合则体现在试验数据的选取及试验过程的设计上。另外，笔者在实践教学中发现很多实习指导书中所用的术语与教材中所用的术语往往不一致，这样会给学生造成概念上的混乱以及理论和实践的脱节，所以在编写实验指导书的时候还应注意实习中出现的术语要尽量与课堂教学中所用的术语保持一致，或者要对学生明确。例如在数字高程模型中由离散点生成用规则格网表达的数字高程模型，在课堂理论的教学中把这个过程称为规则格网的生成，而在很多实习指导书中则把其叫做栅格表面的生成；再例如课堂教学中所说的栅格数据的叠加在软件中往往是通过栅格的统计和计算来完成的，而并不是直接有一个栅格叠加的工具，对于这一点在教学和上机实践中应向学生明确。针对地质工程的专业特点，以ArcGIS9．2为例，上机实践内容、实习目的、实习数据和要求设置如表2所示，实习数据的选用尽量面向专业应用。
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关键词：土地资源管理；“3S”技术；发展趋势
长期以来，落后的土地管理技术一直制约着我国土地管理工作的深入开展，尤其是现势实时动态信息的缺乏，阻碍了土地利用信息的及时变更和规划方案的适时调整川。随着土地资源管理信息化水平的不断提升，土地资源管理对土地资料获取、空间信息分析、土地利用动态监测、图形图像处理和数字制图的要求也相应提高。“3S”技术以其在空间信息获取与管理方而的优势和特点，使土地资源管理数字化、信息化、可视化、智能化的实现成为可能。本文对“3S”技术在土地资源管理中的应用现状进行总结，并对其应用前景与发展趋势进行展望。
一、“3S”技术
“3S”技术即指遥感技术（RS）、地理信息系统技术（GIS）和全球定位系统技术（GPS），是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮、管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。随着现代科技的不断发展，三者以其不同的技术特点和功能互补，在实际应用中的结合日趋紧密。GPS主要用于实时、快速提供目标的定向定位信息；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境信息，以发现地球表面的各种变化，及时更新GIS数据库；GIS集成系统的基础平台，可对多源时空数据进行C合处理、动态存储、集成管理和分析决策，形成一个完整的闭环控制系统。
（一）遥感探测技术
遥感即在不直接接触的情况下，对目标或自然现象进行远距离感知的一种探测技术，是指在高空和外层空间的各种平台土，运用摄影仪、扫描仪和雷达等传感器获取地表信息，通过数据传输、处理，研究地面物体形状、大小、位置、性质及其与环境相互关系的一门现代化技术科学。自20世纪60年入使用以来，遥感技术发展迅速，现己广泛应用于土地资源调查与规划、自然灾害防治、气象观测预报、农作物估产、环境动态监测等领域。近年来，传感器技术、数据通信技术和航空航天技术的发展，为遥感由定性向定量、静态向动态转变创造了新的契机。
（二）地理信息系统
地理信息系统由计算机系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、环境监测、资源管理、交通运输、城市规划、工程设计以及政府各部门行政管理提供决策服务。GIS由计算机硬件和系统软件、数据库系统、数据库管理系统、应用人员和组织机构等4个子系统构成。GIS不但能够管理海量空间信息，供浏览、查询，还可对其进行空间分析，以探析空间实体间的相互关系，分析和处理一定区域内分布的现象和过程，该技术正沿着卫星系统性能改进、接收机性能改进和导航定位方法完善3个方向发展。
（三）全球定位系统
GPS是由地面控制系统、空间和用户装置等部分组成的空间卫星导航定位系统。GPS具有全天候全球覆盖、高精度、多用途、定位速度快、自动化程度高、抗干扰性能好、保密性强和经济效益高等特点。目前，GPS己经成功地应用于航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测和资源勘察等多个方面。
二、“3S”技术在土地资源管理中的应用
（一）土地利用现状调查
国外有关利用“3S”技术进行土地利用现状调查的研究主要集中在遥感影像分类、处理及信息提取等方面。我国依次经历了一次详查、变更调查、更新调查（抛开己有调查成果，重新开展的土地资源调查）和第二次全国土地调查等多次全国范围内的土地利用现状调查。我国学者对于“3S”技术在土地利用现状调查中的应用研究，应用GIS进行农业土地利用适宜性评价，通过对比适宜农业土地利用区域和现实土地利用区域的空间分布差异，获得农业土地利用潜力区空间分布情况。
（二）土地利用动态监测
土地利用动态监测，即将不同时相（至少两个时相）的土地利用数据进行对比，从空间和数量分析其动态变化特征和未来发展趋势。早期的土地利用研究以定性研究为主，20世纪70年代地球资源卫星的发射成功获取了遥感图像多光谱与多时相数据，为土地利用变化的动态监测和定量分析提供了基础资料，极大地促进了土地利用研究。土地利用动态监测中，RS发现变化，GPS测量变化区域，UIS统一管理数据与传统外业调查方式相比，在时效性和准确性方而具有明显优势。
（三）土地利用总体规划
20世纪70年代以来，随着全球特别是发达国家人口-资源-环境-发展（PRED）问题日益突出，西方国家对土地利用规划研究的重视程度逐渐提高，并且在土地利用规划中运用“3S”技术、系统科学、决策理论等理论方法，取得了显著的成果。在计算机技术和数理统计等数学方法的支持下，土地规划研究实践中复杂数学模型的建立和求解成为现实，土地规划的定量化研究逐渐增强，土地规划的科学性、工作效率和精确度得到提高。
（四）土地整理
土地整理是以保护耕地为主要特征的国土整治措施，是按照土地利用规划或城市规划所确定的目标和用途，对土地利用状况进行调整改造、综合整治，提高土地利用率和产出率，改善生产、生活条件和生态环境的过程。土地整理是一项复杂的系统工程，“3S”技术以其强大的功能和良好的适应性为土地整理工作提供了坚实的技术支撑。
三、展望
“3S”技术在土地利用现状调查、土地利用动态监测、土地利用总体规划和土地整理等土地资源管理领域当中的应用彻底改变了我国传统的土地管理方法和模式，优化和完善了我国当前土地管理的方式和内容。
篇10
关键词：地学三维可视化；教学改革；课程建设
中图分类号：P208 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）09-0155-02
科学计算可视化[1]（visualization in scientific computation）是20世纪80年达国家提出的一个新的研究领域，是通过运用计算机图形学和图像处理，将科学计算的过程和结果以图形或图像的形式显示，并进行交互处理的方法和技术。它涉及计算机图形学、计算机视觉、图像处理和人机交互等多个领域。科学可视化在地学领域，如地理信息系统（GIS）和地学建模（GMS）的应用，形成了地学可视化。通过地学三维可视化可以提高人们对复杂、抽象的三维地学现象的空间感知、理解和分析能力。随着地学可视化技术的发展和广阔的应用前景，一些高校在与地学相关的专业中相继开设了地学可视化相关课程。
一、课程开设的必要性
从学科发展需要而言，孙九林院士认为“地球信息科学这个学科是地球科学与现代信息科学技术交叉融合综合集成在一起的新兴学科，是以信息流为手段，来研究地球系统内部的物质流、能量流、人流和运动状态、方式。”地学领域关于三维空间信息的采集、组织、表达、建模、可视化、交互分析的研究日益重要，发展为两个并行的研究方向[1]，一个是3D GIS（三维地理信息系统），是以地球表面及其以上的自然地理实体和人工建筑实体为研究对象，另一个是3D GMS（三维地学模拟系统），是以地表及其以下自然地质实体和人工开掘实体为研究对象。目前，真三维地学建模、三维拓扑描述、地表地下空间无缝集成、三维动态地学过程模拟、三维地学可视化等问题已成为地球空间信息的技术前沿和攻关热点[1-3]，吸引了计算机科学、测绘、地理、地质、采矿、岩土、环境、资源等诸多领域的学者的研究兴趣。因此为了适应地球信息科学的学科发展，有必要开设“地学三维可视化”课程，使学生了解研究前沿和热点，实现本科生与研究生教育的良好衔接；并且，地学可视化在测绘、地质、环境、资源等诸多领域的重要性，使其成为学生应该掌握的重要技能。
从社会需求而言，随着三维可视化技术的发展，地学可视化具有十分广阔的应用前景和社会需求，主要应用于数字城市、矿山、海洋、地质、水利、气象、环境等领域[1]，例如城市景观分析、城市规划、地下水源污染监测、地下管线规划、地表沉陷监测、多煤层矿层储量分析、地层结构解析等。因此，通过开设“地学三维可视化”课程，使学生掌握三维地学建模、可视化和交互分析的方法和技能，可促进就业，适应社会需要。
因此，考虑到学科发展、就业和社会需求，有必要在地学相关专业开设“地学三维可视化”课程，使学生掌握地球信息科学领域的重要技能，促进学生在测绘、地质、环境、资源、气象等诸多领域较好就业。
二、课程的主要内容
本课程的目的是通过系统讲授地学可视化的基本概念、原理、方法和技术，使学生掌握面向地学的常用的三维空间模型、基本的三维空间建模算法、能够运用常用的三维空间信息系统与图形工具，如IDL（Interactive Data Language）或ArcGIS，进行三维地学建模和交互分析。
本课程主要包括以下5个方面的内容：
（1）“地学三维可视化”的内涵和相关概念，如“地学认知模型”、“空间数据模型”、“空间维数分析”、“真三维”“3D GIS”、“3D GMS”、“地学多维图解”等。
（2）针对“地学可视化”应用最多的两个领域：数字城市和地质领域，介绍常用的三维空间信息系统和三维图形工具。
（3）面向地学常用的三维空间模型，包括面元模型、体元模型（规则体元和不规则体元模型）、混合三维模型（断面-三角网混合模型、线框-块体混合模型、八叉树-四面体混合模型）、集成三维模型（三角网-八叉树集成模型、矢栅集成模型）；三维地质空间模型的原理、特点、优缺点及其适用范围。
（4）典型的三维空间建模算法，包括三维图形几何变换、地物模型与地形模型无缝集成、TEN模型生成、Octree模型生成、面向对象的三维模型重建、GTP模型剖切、LOD模型生成、多分辨率纹理生成与映射、三维空间索引与显示判断等代表性算法。
（5）从常用的三维空间信息系统与图形工具中选择一种典型系统或图形工具，如IDL或ArcGIS进行三维地学模型的建立、可视化和交互分析。
三、教学方法和考核机制
本课程是一门实践性很强的课程，要求以学生为主体，激发学生的学习兴趣、主动性和创造性；本课程并不指定某一具体的三维地学模型，不是要求所有学生都建立三维地形模型，而是鼓励学生创设自己感兴趣的三维地学模型，如洪水演进模型、地面沉降模型、三维地层模型、数字城市模型等，并鼓励学生根据模型的需要来选择合适的三维系统或图形工具，建立自己的三维地学模型。有的学生擅长编程，则可以用VC或IDL编程实现三维空间建模算法或建立三维地学模型；有的学生对菜单操作更感兴趣，则可以根据模型特点，选择ArcGIS或3D Max来建立三维模型。因此本课程给予学生充分的学习主动性，鼓励学生大胆想象和创设自己的三维地学模型，并根据自身特长和兴趣，选择合适的三维系统或图形工具实现自己的三维地学模型。
为了激发学生的学习热情，培养学生的创新精神，本人对教学方法作了一些探索和改进：
