地理信息系统实践报告范文

导语：如何才能写好一篇地理信息系统实践报告，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。

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关键词：环境地理信息系统；教学改革；环境专业

作者简介：吕慧华（1982-），女，江苏盐城人，盐城工学院环境科学与工程学院，讲师；周峰（1985-），男，河南南阳人，盐城工学院环境科学与工程学院，讲师。（江苏 盐城 224051）

基金项目：本文系盐城工学院2013年度校级教改研究项目（项目编号：77）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0127-02

环境地理信息系统属于地理信息系统（GIS）在环境领域的研究分支，是利用GIS 技术对环境进行管理与研究的计算机系统。它以环境工程和环境科学为研究对象，以环境学、计算机科学、地理学为基础，与遥感、测量、数据库、数据挖掘等紧密相连，广泛应用于环境资源调查、环境评估、环境规划等领域的研究。[1-4]

环境地理信息系统作为解决众多实际环境问题的重要技术手段，具有较强的实践性以及跨学科特点。与GIS专业学生相比，环境专业学生在计算机、地图学、地理学、测绘学、程序设计、数据库等方面知识结构不完整，若系统深入学习，将面临很大的困难。[5，6]因此，环境专业学生学习GIS课程时，其教材、教学方法、实验设计以及考核方式等都应具有一定的特殊性。本文根据环境地理信息系统课程特点以及环境专业学生培养目标要求，结合笔者近几年教学实践，着重探讨如何让环境专业学生在有限的学时内较快较好地掌握GIS理论与技术。

一、环境地理信息系统课程简介

环境地理信息系统是环境专业的选修课。该课程主要利用学生所学的环境学、数据库技术和GIS技术对环境地理信息系统的进行设计开发与应用，拓展学生的应用技能。其教学目标主要为：第一，使学生熟悉GIS的基本概念；了解空间数据组织和管理的常用方法；掌握空间数据采集和输入；数据质量分析的基本方法和内容。第二，掌握GIS空间分析的基本方法与特点，具备应用GIS解决环境领域实际问题的能力。第三，了解环境信息系统的结构和开发过程，并能利用所学理论进行开发设计。

GIS技术在环境领域得到广泛应用，主要表现在以下几个方面：第一，GIS在环境数据管理中的应用。例如在编制环境质量报告书中，可以运用GIS进行环境地理空间数据组织和管理，并且运用专题制图功能分析环境质量的时空变化趋势。[7]第二，GIS在环境影响评价中的应用。例如将GIS与大气污染扩散模型相结合，可以预测在给定气象条件下污染物的空间分布，再将污染物空间分布与人口密度进行空间叠加分析，从而确定受大气污染影响的人口数目。第三，GIS在环境规划中的应用。例如在污染源分析和水源保护区划分中，可利用GIS缓冲区功能，将缓冲区与其他信息作叠置分析，以确定受污染源影响或影响水源保护的区域。第四，GIS在环境应急响应中的应用。例如在突发性水污染事故中，可以运用GIS的空间数据集成和网络分析功能与水质模拟技术相结合，对突发性水污染事故造成的污染情况进行模拟，以便能及时确定受影响的范围和对象。

二、教材建设和教学资源整合

1.教材的建设

教材是一门课程的基础。环境地理信息系统由于涉及的相关学科众多，目前还很少有针对环境专业的地理信息系统权威教材，因此编制环境地理信息系统教材对于保证课程质量具有重要的作用。通过教学实践发现，环境地理信息系统课程教材在内容上可以分为两大部分：第一部分为GIS基础理论和关键技术，主要内容为地理信息系统主要原理和技术步骤；第二部分为专题案例，分别讲述地理信息系统在环境规划、环境管理、环境监测以及环境影响评价中的应用案例。将教材分成上述两个部分，可以实现理论和实践的有机结合，从而达到更好的教学效果。

2.教学资源整合

GIS教学资源特别丰富，要注意充分开发和利用。第一，开设教学网站，把多媒体课件、讲课录像、案例等资料放到网络上，使学生能够随时下载或在线学习。第二，建立教学资源数据库，汇总国内外比较好的地理信息系统学习资料，对Internet上的一些专业的GIS网站、论坛建立超链接，方便学生对这些网上资源进行访问，从而能获取更多的GIS信息，拓宽知识面。第三，积极与相关学科的教学及科研人员广泛联系，密切合作，实现资源共享，形成强大的课程推动力和浓郁的课程文化氛围。第四，教师要引导学生在GIS课程学习过程中始终处于主动地位，让学生通过自主学习，掌握有关技术运用。

三、课堂教学与实践教学的有机结合

1.教学时间要安排恰当

第一，开课时间的安排：由于该门课程要求学生具有较高的计算机运用能力，同时要对环境科学与环境工程专业知识有一定的积累，因此这门课的开课时间最好设置在四年级第一学期，这样可以取得较好的教学效果。

第二，理论课与实验课的学时比例：建议学时数为标准的40学时，其中理论课安排24学时，实验课安排16学时，理论课和实验课要交叉进行。

2.教学引导要灵活多样

案例驱动是应用型环境信息系统课程教学、引导的好方法。它是一种以项目为核心的教与学的方法，将教学过程与具体的案例充分融为一体，围绕具体的案例构建教学内容体系，组织实施教学。例如在盐都县环境功能区划图项目中，使用GIS软件的进行空间数据库和属性数据库的建立、缓冲区分析、叠置分析、制图等，每一个功能对应实践教学体系的一项内容，由学生独立完成。在这个过程中，学生可以了解相关知识点，甚至把零散知识点有机串联起来，形成自己独有的知识体系。

3.实验课程要分级

表1 环境地理信息系统实验课程安排一览表

实验类型 实验名称 具体内容 学时分配

基础性实验 ArcGIS的基本操作 熟悉软件基本操作界面；空间数据库和属性数据库的建立 2

影像配准及矢量化 影像配准；定义投影；扫描矢量化；数据转换 2

拓扑检查 拓扑的创建、错误检测、错误修改和编辑等 1

地理查询 地理查询；SQL查询；查询函数的应用 1

矢量数据的空间分析 叠置分析；缓冲区分析；网络分析；空间统计分析 2

栅格数据的空间分析 重分类；栅格计算；坡度提取 2

综合性实验 ArcMap制图－地图版面设计 版面设计；地图标注；地图整饰；地图输出 2

环境监测点分布图 区域环境底图的制作，环境监测点位的标注 2

环境生态功能区划分布图 根据环境要素、环境敏感性等，对区域进行生态功能分区 2

环境地理信息系统实践中很重要的内容就是软件的应用，因此要想系统掌握应用技能，就需要把实验进行分层设置，如设置基础性实验和综合性实验，具体内容见表1。基础性实验是软件基本界面和操作，学生需要了解该软件界面，掌握基本功能；综合性实验采用学生熟悉的专业课相关的案例，使得学生能够掌握使用软件工具解决专业问题的能力。

四、改革考核方式

GIS是一门理论性与应用性并重的课程，它的考核内容包括基础理论、基本技能、应用能力等。因此，在教学过程中，应针对不同的教学内容，设计灵活多样的课后作业，改革传统的课程考核方式。第一，建立网络GIS教学和问答系统。通过网络GIS互动教学，根据学生的不同个性特点和需求对学生进行在线辅导，帮助解决学生在学习过程中存在的问题，培养学生对GIS的兴趣和动手建模能力。第二，设计灵活多样的课后作业。通过布置学生论文，让学生自主查询网络资料，并根据自身情况明确学习的具体内容，开阔学生视野，提高自学能力。第三，建立课程兴趣小组。对于知识掌握较好，应用能力强的学生，可以将其组成若干学习小组，参与到教师的科研项目中，进一步提高其学习应用能力。第四，采取多样化的考核方式。除日常考试外，可选择实验、设计报告等进行综合考查，试题可以采用非唯一性答案并与专业实际紧密联系，由此发散学生的思维，培养其创造力。

参考文献：

[1]蒋良群.资源环境与城乡规划管理专业地理信息系统课程试验设计[J].北京测绘,2010,(4):93-94,48.

[2]高飞.应用型高校资环专业GIS课程教学方法研究[J].安徽农学通报,2013,19(21):93-94.

[3]孙水裕,王孝武,王雄.浅析环境类专业“环境信息系统”课程的建设[J].广东工业大学学报(社会科学版),2003,6(3):105-107.

[4]马万征,于群英,邹海明,等.环境信息系统教学改革初步研究[J].现代农业科技,2011,(22):44,49.

[5]陈建.非GIS 专业地理信息系统课程实验教学研究初探――以资源环境与城乡规划管理专业为例[J].南京晓庄学院学报,2005,21(6):

99-102.

[6]俞晓莹,覃事娅.地理信息系统课程教学改革的探讨――面向资源环境与城乡规划管理专业[J].长沙航空职业技术学院学报,2006,

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关键词：人才培养体系 实践教学 教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0205-02

国内地理信息系统（GIS）专业自1998开设至今已经有近15年的历史了，目前国内设置GIS专业的高等院校已近200所。在此期间，GIS科学技术的不断发展、GIS应用水平的不断提升使得整个空间信息产业对GIS人才的需求也逐渐增强。GIS教育也正在蓬勃发展之中，面对社会对人才要求的不断提高，出现了系列值得关注的问题：譬如学校传统的教育培养模式是否需要进行调整？传统的教育内容是否能够满足需求？怎样的培养模式才能够加强人才的竞争力？如何根据社会需要和学生需求以及学校特点合理地构建一套GIS创新型人才培养体系是专业建设急需解决地问题。

培养应用型、创新型的GIS人才一直是我们作为GIS教师的目标与责任。对此，本文分析了目前我国GIS专业本科生培养的现状及存在的一些问题，针对GIS专业人才培养改革的迫切需要，系统探讨了如何充分发挥GIS专业特色，培养应用创新型人才的措施和方法；结合首都师范大学地理信息系统国家特色专业人才培养的具体实践，详细论述了特色专业人才培养体系在建设理念、师资队伍、条件平台、课程教材、实验教学等方面的建设举措和进展，为其它相关高校专业建设和人才培养提供可供借鉴的思路和方案。

1 建设目标与举措

首都师范大学地理信息系统专业成立于2001年，以“教学、科研、团队协调发展，学科、专业、课程相互促进”为发展理念，依托“211工程”重点建设学科、4个国家、省部级优秀教学平台和4个国家和省部级科研创新平台等，高水平科研与教学相互结合和促进，加强开放、交流与合作；深入开展以促进学生知识、能力、素质协调发展为目标的创新性教学改革，完善人才培养体系。经过近10年的建设，在师资队伍、平台建设、教学改革等方面取得了一系列成绩。但是鉴于地理信息系统学科年轻、发展又快，地理信息系统专业本、硕、博课程都存在一定的问题，实习实践有待加强，学生培养与国际接轨等老问题和层出不穷的新问题。

因此，本专业以人才培养为中心，以行业对人才的需求能力为出发点，研究人才知识结构与需求趋势，以高水平师资队伍建设、课程体系与教材建设、教学模式与方法改革、实践体系改革等建设为过程和手段，构建应用创新型人才培养体系和方案；建设一支掌握先进教育技术、教学水平高、实践与科研能力强、熟悉行业人才需求的队伍；建设校内校外相结合、国内国外项联系、实验与实习相贯通、应用与创新同步的立体化人才培养平台。

围绕该建设目标，在具体建设过程中，采取下列措施。

（1）实践教学体系改革：结合目标定位，深入调研国内外知名高校的专业课程体系，结合学校实际，改革现行课程体系，加强实践教学体系建设；使课程体系能力模块化，理论、实践与应用创新三位一体化，模块之间链接化，实践技能训练综合化，选修课组方向化，专题设计创新化。主动适应社会需求和创新性人才培养的需求。（2）课程内容与教材改革：针对现有课程内容重复性较大、部分授课内容老化的不足，依据人才培养目标改革教学内容和教材体系，决定课程内容的新旧取舍。保证教学内容的经典与前沿相结合，理论与实践相结合；保证课程群模块内部以及模块之间的有机衔接；结合教学实践和经验，开展教材建设，重点建设面向新培养目标的特色教材和实践教材。（3）专业师资队伍改革：优化教师与科研队伍，建立完善的GIS教学科研体系，包括高素质的教学队伍和齐全的教学实验设备。在本科生课程授课师资体系中，聘请高水平校外专家进本科生课堂；专业核心平台课推行教学水平较高的主讲教师负责制；推进产学研的紧密结合。（4）教学手段与方法改革：紧紧围绕应用创新人才培养的目标，积极推动和引导教学方法改革，采用问题式、讨论式、任务驱动式、现场实践式等多样化教学方法，改变传统教学中教师主动、学生被动的教学方式，提高学生学习兴趣，使学生主动发现问题、思考问题，培养学生从解决实际问题的角度理解知识、应用技术、创新发展。（5）人才培养模式改革：加强学生实践能力特别是综合应用实践的锻炼，为应用创新大好基础；注重个性化培养，优选若干具有潜质的学生开展研究型学习，实现人才培养模式的创新；通过制度建设和管理体制改革，建立一套能培养学生创新意识、创新思维、创新能力的运行机制；鼓励学生参加科研活动，设立科研创新学分与创新奖学金，利用学术报告、发表学术论文、各种科技大赛获奖、参加教师科研、申报科研立项等多种渠道，引导学生进行创新。

2 课程与教材建设

在课程设置方面，本专业的专业课程分为三大系列：计算机科学类（数据结构、数据库、计算机图形学、计算机图象处理、C语言、C++、VB、JAVA等面向对象的编程技术）、地理科学类（自然地理学、人文地理学、环境学、国土资源学、城市规划等）和地理信息系统科学与技术类（地图学、地理信息系统、计算机制图、遥感、全球定位系统、组件GIS、WEBGIS、ARCGIS、PCI等）。学生必须修满教学计划培养方案规定的180学分方能毕业。课程147学分（含实习18分），其中通识教育51分，专业基础28分，专业核心25分，专业方向课43分；实验教学33学分。

团队教师积极进行教学改革。所有专业课必修课均配备优秀教材（其中自编教材20%），引进和选用外文教材3门，必修课配备率达17%。6门课程中采用学生参与课堂讨论的方式进行教学，收到良好效果，获得三项学校探究式课程建设立项。90%课程参加学校课程建设，其中优秀课程20%。90%专业基础课和专业核心课由副教授以上的教师主讲，所有的教授、副教授都为本科生授课或做学术报告。实验指导教师多为博士和副教授。所有教学实习都指派有副教授以上教师指导学生。获得“北京市教育科学研究优秀成果一等奖”等教学奖励22项，其中包括地理信息系统国家精品课程1门、北京市精品课程1门。

根据教学改革的指导思想，本专业积极推进优秀教材建设，力求理论教材和实验教材在内容设计上注重理论基础、实验内容技术与方法的综合性、区域性、应用性和先进性，并体现理论与基础、室内与野外、经典与先进的有机结合。自编的系列实验教材和讲义，基本体现了教材建设的理念。截至目前，本专业已经主编专著和教材25部，其中包括《地理信息实验系列教程》、《遥感图像处理系列教程》等实验教材4部，参编教材4部。目前中心自编实验教材与讲义，对于充实地理学发展前沿起到了重要的作用。教学过程中针对本校不同专业、不同课程的特点，进行优化组合。有3本教材入选国家“十五”、“十一五”教育部规划教材，1项教材获北京市精品教材。

3 实践教学体系建设

本专业的实践教学以地理科学与技术国家级实验教学示范中心为建设单位，以地理信息系统系列课程为建设平台，分别建立了基础、专业、野外综合、探究性的实验教学平台。其中，由3个基础实验室（测量与地图实验室、遥感实验室、GIS实验室）和5个专业实验室（GPS实验室、卫星遥感数据接收实验室、车载三维信息获取实验室、三维激光实验室、虚拟地理环境实验室）组成课内实验平台，由5个野外综合实习基地（秦皇岛地质地貌、野鸭湖湿地自然保护区、北京金山测量与地图、北京地面沉降监测、北大方正3S技术开发与应用实习基地）组成校外综合实习、实践平台，由五个省部级重点实验室组成实验教学与科研创新平台。

在实践教学体系建设上，地理信息系统专业构建了符合学科特点、兼顾学习规律的“基础实验-综合实验-设计实验-研究创新”四级逐步提高的“一体化、多层次、开放式”的创新性实验教学体系。

实验课程、实验项目设计的总体思想是“以学生为本，传授知识、培养能力和素质提高协调发展”。在实验课程设计中，加强理论与技术应用的有机结合，加强地理新技术的应用；在实验项目设计中，鼓励教师依托科研项目开设综合性、创新性实验项目；扶持特色实验课程和项目的发展；加强学生自主学习、合作学习、探究学习的能力训练。

实践教学内容上，强调体现区域性、综合性、实践性的学科特点，根据专业和课程特色，分层次设立基本型、综合型、设计型、创新型实验，构建“基本理论验证-基本技术操作-开发应用创新”的多级实验内容。坚持“室内基础实验与野外综合实践相结合”、“地理信息科学基础理论与高新技术相结合”、“高水平科学研究与创新型实验设计相结合”，以培养具有扎实地理信息科学基础理论、基本知识与基本技能，掌握现代地理技术并具有应用创新精神的地理信息科学与技术复合型人才。

由专职、兼职教师组成的实验教学队伍，保证了科学研究与实验教学的有机结合。目前任职教师中，有70%的教师承担了各级各类科研项目，较好地提升了理论课、实验实习课的教学内容。如在ARCINFO地理信息系统实验课程中，任课教师依托所承担的“国土资源大调查项目—— 数字国土”，设计了基于ARCINFO的土地利用空间数据库建设实习；在GIS空间分析实验课中，依托863项目“GIS在农村社会经济统计分析中的应用”设计了基于GIS的人口空间自相关分析实习项目等等，保证在实验教学中前沿性科研的实验内容占一定的比例。

实验教学与科研、工程和社会应用实践结合主要表现在三个方面：一是地理信息科学基础理论与地理新技术相结合；二是高水平科研与创新型实验相结合；三是野外实习基地在遴选中遵循了区域性、综合性、先进性的原则。

4 人才培养体系建构

地理信息系统专业以学生为本，积极开展人才培养体系建设。初步搭建了本科—硕士—博士—博士后较为完善的人才培养体系，并初步建立了“五个结合”的人才培养模式，即“地理信息科学基础理论与地理信息高新技术相结合”、“室内基础实验与野外综合能力培养相结合”、“高水平科学研究与创新型教学相结合”、“本科生、研究生探究式教学相结合”、“教学示范辐射与合作交流相结合”，形成了“基础实验—综合实验—设计实验—研究创新”四级逐步提高的实验教学模式。在狠抓学生专业学习基础上，本专业根据用人单位需求，研究就业市场信息，力求为学生就业加强服务。通过组织地理信息系统应用、开发竞赛的各类活动，提高学生实践活动能力。联系高水平的业内人士来做报告，为学生将来就业搭建起人脉网络。学生科研立项和毕业论文依托科研、工程和社会应用实践等项目的比重逐年提高，选题的准确性、方法的先进性和成果的应用性都有显著的提高。主要举措体现在以下几点。

（1）高水平科研与教学相互促进，力争为每一位师生提供适宜发展的学术空间。集成5个省部级重点实验室优势资源，建立创新教育平台，并与教学平台有机结合；师生借鉴科研思路，开展创新教育和研究性学习；学生探究式学习有效地反哺了教师创新教育能力。（2）以高新技术应用激发学习热情，培养学生掌握高新技术应用“一技之长”。获国家科技进步奖、国家专利的成果，转化为自主知识产权的实验教学仪器和软件，激发学生探究式学习兴趣、培养解决地理学实际问题能力；通过增设5门探究式实验课、出版10部实验教材、建设国家精品课程、精品教材等与国内外50多所大学共享互动、不断提高。（3）让学生在科研和学科竞赛中掌握高新技术深入应用。依托团队主持的国家级项目，组织70%的本科生参加科研，先后获国家、省部、校级立项191项，38篇。2008年，3项本科生科研项目入选“国家大学生科学研究与创业行动计划”。在全国、省部、校级大学生挑战杯赛、数学建模与计算机应用、GIS软件开发等竞赛中获奖120多人次。（4）营造实验教学国际化环境，培养实际工作能力。与欧美7所大学联合开展中国地理实习，已成为固定环节，有效激发了师生教与学的兴趣、培养合作学习能力；与6个国际品牌的遥感、GIS软件公司合作，建立ARCGIS、ENVI、PCI、JX-4、EZMAP、IMAGEINFO实训基地，有效促进了师生专业软件应用能力与国际接轨。

近年来，本科生毕业论文80%是依托教师的科研项目开展的，部分本科生的科研成果在教师承担的科研项目中得到了沉淀。本科生的实践和创新能力也有了显著的提高，参与创新、训练、竞赛活动的学生达60%，获校级大学生科研立项38项，获实验室开放基金43项；获全国大学生“挑战杯”大赛北京市一等奖、全国大学生数学建模与计算机应用竞赛北京市一等奖、北京市数学建模竞赛一等奖等国家、省部级和校级各种奖励47项。

学生的学习质量逐步提高，带来的社会声誉逐步上升。考研率突破45%，陆续有10余名学生成功申请出国交流学习计划并出国继续攻读硕士学位。近三年中本科生英语四级累计通过率93.5%以上，一次就业率均达到98%以上。

5 结语

地理信息系统专业成立以来，在师资队伍、平台建设、教学改革等方面取得了一系列成绩。但是鉴于地理信息系统学科即年轻、发展又快，地理信息系统专业本、硕、博课程都存在一定的问题。为此，我们开展并将继续延续地理信息系统应用创新型人才培养体系建设，继续完善以地学高新技术应用为特色的实验教学体系和培养模式，努力将高水平科研成果转化为实验教学的先进仪器和软件，显著提高学生学习热情和应用高新技术解决实际问题的能力，明显提升教师团队创新教育能力。

参考文献

[1] 宫辉力，李小娟，赵文吉，等，地理学创新型人才培养—— 理念与改革实践[M]，北京大学出版社，2008：1-6.

[2] 宫辉力，李小娟，赵文吉，等.地理信息系统国家特色专业建设与发展[J].中国大学教育，2009（11）：41-46.

[3] 王艳慧.GIS专业本科生课程教学改革的探讨[M]//地理学教学研究改革与实践.北京大学出版社，2008，7：35-40.

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关键词：地理信息系统；专业英语；自主学习

中图分类号：G623.45 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着全球信息共享的逐步实现，国际化交流越来越多，英语早已成为大学生必须掌握的基本技能之一。除了基础英语教育，专业英语在高等教育中的重要性日益凸显。作为一门语言教学和专业课教学相结合的课程，专业英语是英语听、说、读、写等综合能力在专业领域的应用，即具有专业课的特征，同时也是大学英语教学的延伸和扩展，是学生扩展专业知识、了解国外先进技术、提高英语应用水平重要途径。教育部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》指出要“积极推动使用英语等外语进行教学”，并明确提出要优先在高新技术领域的生物技术、信息技术等专业开展外语教学。

地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的信息系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决各种复杂的规划和管理问题, 其应用领域十分广泛，是信息技术的一个重要分支[1]。作为一门交叉学科，地理信息系统的发展与相关学科的发展密切相关，尤其受到计算机通信网络技术迅猛发展的促进，学科体现出发展速度快、内容更新快的特点[2]。美国、加拿大等国家因为信息技术的先进以及地理信息系统发展时间较长，该专业的发展水平超过我国，其前沿理论、先进技术等最先以英文体现，学生只有重视专业英语的学习，不断提高专业英语水平，才能追踪本学科的国际发展动态和专业前沿技术，提升专业能力。

《地理信息系统专业英语》教学中实施“自主学习模式”的必要性

《地理信息系统专业英语》在本科教学工作中越来越受到重视，就目前而言，其教学存在以下特点：

学科交叉性强，知识点诸多

地理信息系统具有很强的学科交叉性，融合了地理学、空间科学与技术、计算机科学与技术、遥感科学与技术、测绘科学与技术以及管理科学等众多学科的最新科学理论与技术成就，交叉的学科间差距大，知识点分散，涉及课程多且繁杂。在《地理信息系统专业英语》教学中，也需要讲授相关学科基础知识，学生需要掌握的基础知识诸多，加大了授课难度。

课时有限

由于地理信息系统是一门交叉学科，需要掌握的基础知识较多，在总课时有限的情况下，专业英语不能占用过多的课时，大部分高校设置的是30-54课时[3]。如此有限的课时导致专业英语的教学难以深入开展，大部分内容只能浅尝辄止，完全只依靠教师在有限课时内的课堂教学来提高学生专业英语水平是很困难的。

学生个体差异性明显

《地理信息系统专业英语》的学习者之间存在明显的个体差异 [4]。一方面，授课班级学生的英语基础存在差异。有些学生英语基础扎实，可以较为轻松地跟上教师授课节奏，与教师在课堂上自由交流；有些学生英语基础较薄弱，欠缺英语听说能力和阅读理解能力，难以在课堂上当堂理解消化教师授课内容。因此，课堂教学中，授课内容难度较难平衡。如果难度稍大，会打击基础薄弱同学的学习兴趣；如果难度稍小，会影响基础扎实同学英语水平的提高。另一方面，地理信息系统专业英语涉及到了多学科领域知识，如遥感、GPS、测量、地理学等，每个学生都有自己的领域兴趣点，需要让学生找到自己的兴趣点有针对性地进行学习。

基于《地理信息系统专业英语》的以上几个特点，单纯依靠课堂教学要解决内容多、课时少、学生差异性大等问题是不可能的，需要在教学过程中实施“自主学习模式”，引导学生重视专业英语，培养学生的主观能动性和自主学习能力，创造一种自主学习的教育环境，让学生自主学习专业英语。

自主学习模式是学习者在总体教学目标的宏观调控下，在教师指导下，根据自身条件和需要制订并完成具体学习目标的学习模式[5]。该学习模式需要学习者具备自主学习的能力和教育机制提供自主学习的空间，即自主学习的能力和自主学习的条件。自主学习的能力是指由学习者的学习态度、学习能力和学习策略等因素综合形成的一种主导学习的内在机制；自主学习的条件是指学习者对自己的学习目标、学习内容、学习方法以及使用的学习材料的控制权。在该教学模式过程中，最为关键的是要充分突出学生的主体地位，激发学生学习的主动性和自主性。

《地理信息系统专业英语》实施“自主学习模式”的策略

在《地理信息系统专业英语》教学中，要以学生为主体，构建学生自主学习的良好课堂氛围，创设有利于学生发现和探究的学习情境，使专业英语的学习成为一个积极主动的过程，从而充分调动学生自我探究、分析、发现的积极性[6]。

课堂上培养学生学好专业英语的信心

尽管我国一直十分重视英语教育，然而据英孚教育的全球《英语熟练度指标报告》，在亚洲12个国家和地区中，中国大陆在亚洲区域排名倒数第二。很多学生对英语有抵触情绪和排斥心理，认为自己连基础英语都没学好，更不用提学好专业英语了。学生学习兴趣索然会致使课堂气氛死气沉沉，严重抑制了教师的活跃思维和授课激情，大大影响了教学效果，造成一种恶性循环。因此，在专业英语的授课过程中教师要注意互动，提供不同难易程度、且与专业相关的话题（比如：My Hometown, GIS in My Daily Life, How I Arrived at the Campus in the First Day），让学生自主选取自己感兴趣的话题进行口头演讲，让其从开口说简单的英文开始，培养一种自己能学好专业英语的信心，激发学生课后自主吸取相关信息的主动性。

课堂教学中开设自主学习环节，创设自主学习活动的情境

在教学中，尝试鼓励学生来组织教学内容上课，让学生分成小组集体参与备课，学会自我设计学习方法，再让同学来进行讲评。课程开始前，让学生以小组为单位搜集与专业相关的话题的资料，比如学习GIS的应用（The Application of a GIS）相关章节内容时，可以让学生组成项目组自主搜集不同领域的GIS系统（包括文字、图片、程序等），制作英文PPT，让本组学生作为一个项目团队用英文来介绍与推销本组的GIS系统，讲述本系统的设计思路、应用功能等。同时，教师和其他组的学生作为相关行业的潜在客户，用英文咨询项目组，了解所推销的系统是否值得购买，对得到最多买家的项目团队进行表扬。这样的教学环节能形成师生互动、生生互动，从而建立起以学生自主学习为主体的课堂环境，增加了课堂的趣味性，激发学生的学习兴趣，培养一种在课堂导向下的自主学习环境。

在软件学习中自主学习英语

GIS主流软件中，如ArcGIS、ENVI等都是国外开发的，这些国外软件还有计算机编程语言都依赖于英语，其技术文档和资料都是英文的，其本身就是一种简化的英语形式。在课堂上利用案例式教学方法，给出多个实际案例，通过解决实际问题来引入每一个概念，要求学生自主通过软件帮助文档、软件技术支持网站等工具来学习软件使用与计算机编程，时刻跟踪GIS 专业的最新研究成果，从而扩大学生的专业知识面。专业英语的实际应用一方面有利于学生掌握GIS软件的最新技术发展，提升专业能力；另一方面更能有效促进学生学习兴趣和理解能力，让学生在课后主动学习专业英语。

根据学生的个体差异组织课后学习任务

不同学习者的英语基础与感兴趣领域是不同的，自主学习模式要满足不同学习者的需求。因此，授课教师要充分认识学生个体间存在的差异性，并基于该差异性有针对性地给出不同的课后学习任务，让学生根据自己的具体情况自主选择课后学习任务，以满足不同学习者的需求，提高学习效果。对于英语基础较为薄弱的学生可以布置一些与书本知识联系紧密的学习任务，重点是对课堂知识的消化与巩固，比如书本中材料的阅读；对于英语基础较为扎实的学生可以布置一些延伸性的学习任务，重点是对课堂知识的拓展，比如《科学》、《自然》等权威杂志上地理信息系统相关科技论文的解读。

借助网络平台丰富自主学习途径

网络平台上有着丰富多样的学习资源，学生可以利用这些资源开展专业英语的自主学习。教师可以给学生推荐一些国外的网络学习资源，如GIS数据下载网站、GIS论坛、GIS教学网站等，学生可以课后自主查阅相关学习资源，与国外的GIS学习者开展交流。当学习GIS的数据（The data of a GIS）时，要求学生去国外的网站上下载GIS数据，能让学生课后主动去接触国外的GIS资源，丰富学习途径，学以致用。

结语

在地理信息系统专业英语的教学中，要克服其课时短、授课难度大的现状，提高教学效果，必须要改变以往教师课堂上“满堂灌”的教学方式，实施以学生为主体的自主学习教学模式，结合课堂和课后时间，培养学生的自主学习能力。这种教学模式一方面营造了课堂上的自主学习环境，能发挥学生在课堂上的主体性，改变了单纯教师讲解范文的单词术语及范文翻译的枯燥授课环境，丰富了课堂教学环节，能提高了学生的学习兴趣；另一方面，在课后将专业软件学习与专业英语学习贯穿起来，并根据学生的个体性差异组织课后学习任务，让学生以自己的方式自主地完成感兴趣的语言学习任务。通过在课堂教学环节和课后学习环境中确立学生主体地位，调动“教”、“学”双方的积极性，能使教学模式朝个性化学习、自主式学习的方向发展，有效提高地理信息系统专业英语的教学效果。

参考文献：

[1] 袁博,邵进达,李明峰.地理信息系统专业双语教学的实践与探索[J].矿山测量,2006,(4):70-72.

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地理信息系统（Geographic information system），简称GIS，是20世纪60年展起来的一门新兴交叉边缘学科，它通过采集、管理、处理、分析、建模和显示空间数据以解决空间位置的相关问题[1，2]。经过50多年的发展，GIS已经成为当今信息社会的重要组成部分，其应用已经涉及各个学科和各个领域，因此本科教学中，除了地理信息科学专业外，很多相关专业，如生态学、环境学、资源环境与城乡规划管理、测绘工程、城市规划等也都开设了GIS的相关课程，且数量在逐渐增多[3-5]。而GIS课程实验教学在非地理信息系统专业的GIS教育中往往具有重要作用，是实现非GIS专业培养GIS应用人才的重要载体。本文在对非GIS课程实验教学特点分析的基础上，探讨了翻转课堂教学方法在非GIS专业GIS课程实验教学中的适用性，并进行了初步的实践，取得了良好效果。

一、非GIS专业GIS课程实验教学特点

在大多数高校中，非GIS专业的GIS教育所开设的GIS相关课程较少，往往只开设一门GIS导论课程[6-12]，而且学生普遍不具备GIS课程学习的前期课程，如地图学、数据库、计算机技术等预备知识，因此学生的“学”和教师的“教”都有着不同于GIS专业GIS课程的特点。GIS导论课程本身继承了GIS既是一个交叉学科又是一个技术系统的特点，既包含知识点繁多的基本原理，又有着非常强的实践性的技术课，因此在教学中GIS课程历来强调理论与实践并重。但对于不具备前期课程基础的非GIS专业学生而言，要理解GIS课程抽象的基础理论和基本原理，GIS实验课就显得尤为重要了。因为GIS课程中的许多基本知识只有通过实践才能有相应的感性认识，通过反复实践才能加深对GIS基本理论的理解和掌握。例如空间数据库这一GIS课程中的重要章节，非GIS专业学生只有在实验课上亲自建立数据库并采集输入数据才会真正理解和掌握其内在的理论和原理。但是与课程本身强调实践的特点不符的是，长期以来，非GIS专业GIS课程教学一直有着重理论、轻实践，实验学时短，实验内容与本专业相关性低，等等问题[9，13，14]。大部分非GIS专业开设GIS课程的学时在32―48之间，而理论课时与实验课时比一般为2∶1。实验课时少，教学质量很难得到保障。实验课内容往往是教师精心准备的为每个主题适用的实验数据，与学生本专业相关度不大，因此学生学习起来动力不足，而且由于没有前期课程的知识储备，非GIS专业学生在学习GIS导论这门知识点多且涉及学科多的边缘学科时，会遇到很多困难，学生往往会表现出一定的畏难情绪。在上实验课时往往出现按部就班地照教师演示或实验指导书操作，一旦与预期不符，也很少积极主动思考，而是依赖教师来解决问题。为了改变这样的教学局面，提高GIS实验课的教学质量，有必要进行实验课教学理论与方法的研究，以达到调动学生学习的积极性，有效地保证非GIS专业GIS课程教学质量，达到培养应用人才的目的。

二、翻转课堂在非GIS专业GIS实验教学中的适用性

翻转课堂这种教学方法自2007年美国林地公园中学的两位化学教师的创新实践和2011年可汗学院创始人在TED大会上的演讲《用视频重新创造教育》以?恚?已被全球教育工作者所关注[15，16]。翻转课堂重塑了传统教学方法的时空，改变了以往传统课堂教学的固有模式，使知识传递在课前完成，课堂时间成为教师为学生答疑解惑、学生与学生讨论实现知识内化的时间。翻转课堂这种教学方法的实施一般是教师预先精心录制教学视频，通过现今愈来愈便利的信息技术提供给学生；学生在课前主动自学，课堂教学真正转化为师生交流、讨论、提出问题、解决问题的高效教学时间。翻转课堂翻转的不仅仅是教学时间和空间配置，通过提前录制视频和观看视频把教学时间延伸到课外，而是教学过程中教师和学生的地位转换。通过观看教学视频，并在解决教师精心准备提出的问题的过程中，学生的角色从原来听讲时的被动接受转换成真正意义上的主动学习。这种角色的转变刚好是非GIS专业地理信息系统导论课程实验教学中所需要的。翻转课堂注重学生自主性学习的理念与非GIS专业GIS课程强调实践能力培养的目标不谋而合。正如前文所述，在以往的传统教学方法的过程中，学生在实验课上处于被动接受地位，教师演示一遍，学生按照教师的演示或者指导书的步骤，照猫画虎，没有主动思考的动力，只知其然而不知其所以然，而且在实验过程中出现问题时，出现畏难沮丧的情绪导致学生学习兴趣低下，进而严重影响学习效果和教学质量。利用翻转课堂这种教学方法，积极调动学生的学习积极性，将学生GIS导论实验课上的被动接受转变为课前的主动学习和积极思考解决问题，进而课上内化知识，享受学习乐趣，体验解决问题的成就感，从而达到良好的教学效果。

三、翻转课堂在非GIS专业GIS实验教学中的实践

作为非地理信息系统专业的GIS普及教育课程，笔者所在学院的生态学专业开设的《地理信息系统导论》共计48学时，其中理论课24学时，实验课24学时。实验内容包括验证实验、设计实验共计9个实验，具体内容涉及GIS数据采集、处理、分析、制图等GIS数据处理与分析的全部流程。实验平台为当今主流的GIS软件平台，即ESRI公司的ArcGIS软件，具体实验课程内容及学时安排见表1。经过认真比较研究，根据学生的学习情况，在2017年教学中初步选择第四个实验数据处理的空间内插部分和较为综合的第八个实验叠加分析作为本次翻转课堂的实践试点内容，图1为翻转课堂教学时提供给学生的课前学习视频的两幅截图。选择这两个实验进行翻转课堂教学法实践的主要原因是空间内插的相关实验有多次比，如趋势面插值、核密度插值等刚好可以进行比较。而后一个叠加分析实验相对于其他验证实验来说比较综合，可以综合考察学生的学习效果。图2是翻转课堂教学方法和其他传统教学方法学生实验报告平均成绩比较。从图2可以看出，翻转课堂教学法实验报告的成绩显著高于其他传统教学方法的平均成绩。除了实验报告成绩显著提高外，实验报告按时完成率也有了很大的提高，其他几次实验报告在提交时，总有学生因为兴趣不高、动力不足，而拖延很久才提交。翻转课堂实验提供了学生可反复观看参考的视频资料，极大地增强了学生完成学习任务的信心，有效增强了学生的学习兴趣，切实提高了地理信息系统导论实验课的教学效果。在此次翻转课堂教学法实践过程中，笔者能够清楚地感受到学生从被动听讲到主动学习、积极思考解决问题的转变。

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近年来，环境信息科学(EnvironmentalInformationS。iences，或EnvironmentalInformaties，或Enviromatics)作为一门新兴的交叉学科得到了快速的发展，早期单一的工程方向“环境信息化”正在发展成为一门多学科理论交叉、多技术手段集成的新兴学科领域〔。国际环境信息科学学会(InternationalSocietyfo;EnvironmentalInformationSeienees，ISEIS)作为这一领域的学术组织，致力于发展信息技术在环境领域的应用，提供环境信息系统研究领域的多学科交叉，以促进环境信息系统研究领域的国际交流。国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈、3S技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。

2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用

2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技术的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。

2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。

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针对数字地学、智慧国土的前沿理论探讨，结合矿产资源精细化、智能化与可视化预测和地质灾害早期预警预告等应用实践，本刊记者专访了路来君教授。

2002年底倡议吉林大学设立数字地学专业

2002年底，在吉林大学庆祝地学专业设立五十周年活动期间，路教授就向时任吉林大学地球科学学院金巍院长提出倡议，设立数字地学专业；并接受院长的委托，起草提出数字地学专业可行性报告。2003年3月，在路教授的倡议和推进下，吉林大学地球科学学院在国内率先设立数字地学专业。

通俗地说，数字地学就是在数字地球科学研究背景下，将地球信息科学融为一体而形成的一门新兴的二级学科。其诞生是地学、数字地球科学、地球信息科学、计算机技术等多学科发展交叉融合的大势所趋，也是自然科学与技术发展的必然结果。属于地球系统科学的范畴。数字地学是传统地学发展到信息网络和大数据时代的历史见证，与传统地学存在相互依赖、相互促进、相互引领的关系，用数字化手段、数学模型研究地学，无疑为地学发展增加了亮点和活力，将引导和推动地学沿着信息化、智能化与可视化方向发展。

在数字地学领域，路教授有独到的学术见解和明智的选择。近些年主要从事数字地学理论与核心技术研究，主要研究目标有两项：一项是矿产资源精细化、智能化与可视化预测；另一项是地质灾害早期预警预告。目前，还在结合云计算、大数据时代的信息产业发展规律，从事新一代地理信息系统开发研究，研制开发云计算环境下的人机交互式地学G4I系统。这些选题与矿产资源智能勘探与认知、地质灾害预警预告关联紧密。

矿产资源是在漫长的地质历史时期由地质作用形成于地壳中的有用元素物质堆积，是人类赖以生存发展的天然资源，也是国民经济重要的物质基础。由于资源的不可再生性，地壳上的矿产资源随着开采量的不断提高而不断减少，矿产资源的供需形势日趋紧张。矿产资源勘察与预测越来越向地下深部发展。无论是煤、石油、天然气等能源矿产，还是金银铜铁锡等金属矿产，一般都深埋在地下。如何准确预测？构成世界性的地学难题。

频繁发生的地质灾害，诸如地震、海啸、森林火灾、山体滑坡、泥石流、塌方、洪涝等自然灾害，如何进行早期预警？更是世界性难题。

路教授目前开展的科研项目，主要是在上述两个领域开展地学空间变异性理论、方法与技术研究，特别是在高性能计算、云计算环境下，寻求地学空间分析中的理论突破与技术创新，为矿产资源预测和地质灾害早期预警研究提供新理论、新方法与新技术。

据介绍，现行地学空间信息技术中，实用性的地学软件工具多以二维、三维制图功能者居多，而以地下矿产资源评价和地表地质灾害早期预警为目标的地学软件工具并不多见，应用跨学科空间数据库集成为基础的空间分析软件是国际上普遍争相研发的热点。路教授根据他所提出的空间分析理论与技术集成，融合人工解释与机器学习互为一体的操作模式，通过云计算解决矿产资源预测与地质灾害预警难题。

数字地学理论的创新

2011年11月25日―27日，全国数学地质与地学信息学术会议在武汉中国地质大学召开。中国数学地质学界泰斗级人物、中国科学院院士赵鹏大教授与会做了题为 “数字地质新概念”学术报告。赵鹏大院士提及“刚才与路来君教授交流得知，数学地质专业已经开始招博士生了。”也就是说，数字地质科学这个新领域将有宽广的前途与发展。

路教授在数字地学的教学科研领域已辛勤耕耘近30个春秋。1977年全国恢复高考，他考取大学后没打算攻读地质专业，却阴差阳错地进了地球化学专业。但他偏爱数学与物理学，在大学本科期间学完了大学数学课程，以至后来攻读硕士、博士，所选专业均为数学地质学专业。

凭借扎实深厚的数学功底及数学地质学专业知识背景，路教授从“七五”到“十五”前后20年，与河北省地勘局合作，开展河北省各种比例尺的多金属矿产资源预测研究，并先后开发完成“河北省金矿资源总量预测项目”；“河北省二轮区划铜铅锌金银多金属矿产资源评价项目”；“河北省多元信息系统研制项目”等任务。“河北省矿产资源信息系统”、“河北省多元信息系统研制”等项目，通过中科院院士赵鹏大主持的评审，被评价为“达到国际先进水平，部分方法研究达到国际领先水平”。还陆续完成了“科技部多元信息系统研制项目”；辽宁省矿产资源信息系统MRIS研制项目；吉林大学地学G4I系统研制项目；基于地学化学数据处理图像分析技术等课题任务。

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。正是4长达20年的合作项目与潜心研究，路教授将其所学的深厚理论与丰富的实践相结合，对地学空间分布与变异性形成新的认识，构建出系列数学模型和理论框架体系。地质空间分布具有复杂性、异构性、周期性及广延性，在同一空间范围内，地质的形成年代可能相差甚远。他认为，地理信息系统中的地理空间，应包括狭义地理空间与地质空间两个层次。学界对地质空间范畴内的地理信息系统（GIS）技术研究，尚处在探索阶段。路来君教授开发的地学G4I系统，是以地理学、地质学、地球化学、地球物理学（4G）等地学空间数据集成为基础，以地学空间信息先进理论为内核，面向矿产资源精细化预测目标而开发的地理信息系统（GIS）。为解决精细化预测问题，他在理论上创新性提出，将复杂地质空间划分为“同化空间、异化空间、杂化空间”三种类型，并形成“三化模型理论”。在此基础上，按地质空间类型，建立同化函数、异化函数、杂化函数三种变异函数，在函数具体形式研究中，建立了地学频谱分析理论。

理论与方法的创新，终于另辟蹊径为GIS的空间分析提供了一种数学解析方法，也为模块的研制提供了一种新的思路。路教授的理论体系和数学模型，已经被国际科技界、学术界广泛认可。他也因此多次应邀到美国纽约州立大学、阿拉斯加州立大学等高等学府进行学术交流与科研合作。

科技创新触类旁通

路教授兴趣广泛，触类旁通。作为数学地质专业博士，在交通视频监控与LED照明工程领域也居然也干出了大名堂。

1992年，路教授在沈阳东北大学做博士后，继而留校任教。辽宁省人事厅请他做博士后联合会会长，主要工作目标是带领一批博士，实施科技成果转化与应用开发，其中之一是大功率超高亮度LED亮化照明工程。在这项工程中，通过科技创新，研发出了超高亮度、可发出256种颜色的LED柔变组合灯。在一块集成电路板上嵌入56颗LED芯片，通过红绿蓝三基色频谱合成，产生出256种颜色，可以渐变或者突变，理论上可以产生无限种颜色。

科技创新，往往产生于奇思妙想。正是这种LED灯频谱合成技术，启发路教授产生出“思想火花”。路教授作为引进人才回到吉林大学，受LED柔变灯频谱合成的启发，他想到了地质空间中的地质实体各具有频谱特性，这些频谱特性应该充分反映地质体的数字特征，于是提出了地学频谱分析理论模型；同时由于地质体的三维属性，应在计算机上实现可视化，于是路教授根据地学频谱分析模型进而构建了三维空间色码理论及其实现技术。上述三个理论与技术构成其学术创新的三个亮点。

云计算助力数字地学科研与应用

矿产资源预测与地质灾害预警涉及到海量的地学空间数据处理，跨学科数据融合和多元成矿模式识别，处理分析过程十分浩繁，用人工计算不大可能实现。路教授说：“以前缺少高性能计算机，地学计算往往精度低，有些过程无法实现，现在有了高性能计算和云计算，做起项目来事半功倍，得心应手。”

以森林火灾早期预警为例。森林起火的原因是多方面的。但专业森林防火护林员都知道，森林火灾起因于地被可燃物及枯枝落叶形成的厚厚的腐植层，老百姓称之为“草炭”，正是这种“草炭”干燥和温度达到燃烧临界点后，稍有林火行为即可引发森林火灾。

传统的森林防火措施是依靠护林员登塔望报警，这种做法一直沿袭至今，古老而简单，难以做到科学早期预警，贻误救火时间。与信息时展脉搏极不协调。路教授1999年即提出，按森林的林形林相带分布点埋设自电传感器芯片，进行现场实时监测采集数据，再用扩频微波和有线传输网络，将现场采集的温度、湿度、风向三度数据信息传至指挥中心，模拟仿真林火行为，从而实现森林火灾早期预警。由于对地遥感观测、高性能计算与云计算技术的重大突破，上述林火行为仿真过程已成为可能。这不再是纸上谈兵，而是路教授已经完成了前期的研发工作并在局部地区进行了现场实验。路教授认为：“如果没有高性能计算机和云计算，靠人工处理数据是做不成的。”这项科技成果已经进入推广应用阶段。在东北、西北、华南、西南等人烟罕至的林区有重要的使用价值。

目前，路教授正在根据他所提出的地学空间三化模型理论、地学频谱分析理论与色码技术，构建海量地学数据解析方法并编制计算机程序语言，就云计算的接口服务等难题进行联合攻关。同时，将地质找矿专家的知识作为系统的有机部分，因为，机器代替不了地学专家的智慧，所以采用人机交互式实施系统的执行过程，即在功能模块设计中，将机器学习理论及知识处理作为系统的智能模块，与地质专家的人工操作形成一体式的操作模式，优化地质成矿模型与地质找矿模型的分析过程。同时将云计算技术与地理信息系统相融合，实现地学数据资源共享和快速运算。

路教授说：“地理信息系统下的全球动态异构空间信息协同标绘与空间知识服务项目研究中，地质空间下的矿产资源预测理论模型、空间数据库集成、机器学习及云计算技术等方面，有一道道难题，有待我们去攻关，去突破！”

数字地学产业正在形成 智慧国土与智能产业值得期待

结合智慧城市、智能产业的健康与可持续发展，路教授也有许多选题准备。在理论创新研究的同时，路教授率领课题组已先后研制成功了3种地理信息系统（GIS）软件，并研发成功基于4G地学空间数据库的地学G4I系统软件多用户版，并获得同行评审专家认可，被吉林省科技厅评定为国际先进水平科技成果。

关于“基于云计算技术与色码技术的地学G4I系统内核研究”项目，路教授做了概要的介绍。地学G4I系统是以4G（地质学、地理学、地球化学、地球物理学）空间数据库集成为基础，以矿产资源精细化预测为目标的地学信息系统，该系统具有我国自主知识产权，目前已经开发出多用户版。

4G地学技术是目前地学信息化的前沿技术。目前系统开发的难点在于其内核技术的突破，即地学空间分布与变异性问题，内容包括地学信息噪声滤波、弱信号异常放大、空间组合求异、空间图形图像数据转换与互操作、地学过程仿真等一系列关键技术。

系统的内核研究主要包括：1.嵌入式地学G4I系统的结构设计与优化设计；2.系统的数据处理技术突破，包括基于色码技术的理论计算，解决地质体的数字特征表达问题；基于小波技术的地学信息噪声滤波问题；非线性函数的空间定量组合求异计算与三维表达技术；空间变异性的组合异常信号放大技术；地球化学组合异常溯源技术；地质过程虚拟仿真技术；全部运行过程的云计算技术与接口。这些问题的解决将使地学G4I系统极大提高运行质量与效率。最终解决多尺度、多学科矿产资源精细化评价中的各种技术瓶颈问题，提高资源靶区预测命中率。

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关键词：GIS；技能训练；校企合作；导师制

作者简介：华（1976-），男，湖南岳阳人，湖南城市学院市政与测绘工程学院，讲师；杨冰（1981-），女，湖南益阳人，湖南城市学院通信与电子工程学院，讲师。（湖南 益阳 413000）

基金项目：本文系湖南城市学院教改课题（课题编号：湘城院发〔2011〕46号序号17）、湖南城市学院教改课题（课题编号：湘城院发〔2013〕44号序号1）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0056-02

地理信息系统（GIS）专业是一个以培养实践型、应用型人才为主的专业。随着地理信息系统产业的发展，急需掌握GIS 技术、实践能力较强的应用型人才充实到社会生活的各个领域。

目前，社会对GIS人才的需求旺盛，虽然每年大约有1万各种层次的GIS专业毕业生，但仍有10万人的GIS专业人才缺口。一方面，GIS用人单位招不到合适的GIS专业人才，特别是适合高端岗位的GIS人才缺乏；另一方面，GIS专业的应届毕业生很难找到合适的工作，即使找到了也不能很快地适应工作。[1]据调查，GIS专业学生毕业后能很快适应工作的占6.30% ，认为与实际工作需求有较大差距的占62.60%。[2]造成这种状况的主要原因是现行教育机制和市场对GIS人才需求的脱离，学校教授的知识市场不需要，市场需要的知识技能在学校没有教，高校普遍重理论传授而轻应用能力培养。因此，加大对湖南城市学院地理信息系统专业学生的技能训练是当务之急。

一、GIS专业学生技能训练存在的问题

高校GIS是以地理、测绘等为背景、以计算机为辅助工具的一门学科，既要懂地理及测绘知识又要求毕业生计算机水平较高，仅依靠培养方案中的实验、实习、课程设计等实践教学环节很难满足企业对GIS人才的要求。[3-4]目前，虽然将湖南城市学院GIS专业的培养目标定位于培养应用型人才，但是在对学生的技能训练中仍然存在如下一些问题：

1.GIS专业师资不足

湖南城市学院GIS专业只有6名专业教师，没有专门的实验教师，除了要承担本专业的授课任务，还要承担测绘、城市管理、城市规划等其他专业的课程。由于教师授课压力大，直接导致了重视理论教学而轻视技能训练的局面。另外，大部分教师都是从高校毕业就直接走上教学岗位，没有在GIS行业的从业经历，缺乏工程实践经验，往往照本宣科，缺少生动的实际工程项目作为教学案例辅助教学，不能激发学生的学习兴趣，提高学生的实践能力。

2.实践教学模式缺乏吸引力

湖南城市学院GIS专业实践教学主要是以教师为中心的应试教育模式，这种模式使得学生更多地依靠实验、实习指导书和教师的指导，依葫芦画瓢得出设定的实验、实习结果，学生始终处于消极、被动的学习状态，没有发挥学生的主观能动性，不利于学生创新意识的培养。

3.GIS 教学仪器设备落后

GIS技术的发展可谓日新月异，新的GIS技术和软硬件设备层出不穷，推动了GIS产业的快速发展，而高校实验室的GIS软硬件设备更新相对滞后，如实验室安装的摄影测量软件适普的VirtuoZo，因更新缓慢，直接影响到摄影测量实践课程的教学效果。同时，GIS实验室要承担GIS原理、GIS二次开发等多门课程的实践教学任务，因此实验室的计算机中要安装VS、SQL Server、ArcGIS、MapGIS、ENVI等多个软件，而这些计算机还是8年前购置的，已经不能满足实践教学的要求。

4.实践教学内容与社会需求脱节

随着计算机技术和通信技术的发展，GIS行业进入到发展的快车道，几乎每年都有新的技术引领GIS的发展方向，如近几年涌现的服务式GIS、云GIS、移动GIS。在高校本科生培养方案中的实践教学内容通常是几年前就确定下来了，往往连续多年不会改变，社会需要的技术在学校没有学，在学校学到的是社会过时的技术，造成了实践教学与社会需求的脱节。

5.实践教学安排不合理

实践教学主要由实验、课程实习、GIS专业综合实训和毕业设计等几个部分组成，实验和课程实习往往只针对某一门专业课程，GIS专业综合实训和毕业设计注重学科知识的综合运用，是学生技能训练的重要教学环节，而GIS专业综合实训和毕业设计通常是在大四开设，这段时间学生面临着考研和就业的双重压力，不能全身心地投入到学习中来，使得教学效果大打折扣，影响了学生实践能力的提高。

二、GIS专业技能训练的主要目标

面对多层次、多元化GIS人才需求的特点，李满春、胡华科、柳林[5-7]等对GIS专业人才培养模式进行了深入研究，提出了多层次的GIS专业人才培养层次金字塔模型，如图1所示。在此基础上，结合湖南城市学院以培养为城市和区域经济社会发展服务的应用型高级专门人才的办学特色，将GIS专业技能训练的主要内容集中在以下几个方面：

1.GIS数据采集与获取能力

GIS数据采集与获取能力培养学生获取测绘、遥感、GPS等基础地理数据的能力，学会使用全站仪、GPS等数据采集仪器。

2.GIS软件操作与应用能力

GIS软件操作与应用能力培养学生应用GIS软件（如ArcGIS、SuperMap）、遥感软件（如ENVI）、摄影测量软件（VirtuoZo）、数据库软件（SQL server）等处理数据、管理数据的能力，学会应用这些软件解决一些实际问题。

3.GIS软件设计与开发能力培养

GIS软件设计与开发能力培养学生GIS底层开发及二次开发能力，具有一定的数据库设计能力，并且掌握软件工程的基本思想。

4.GIS综合能力培养

GIS综合能力培养学生具有较好的综合应用能力，能自主利用GIS解决生活、工作中的实际问题。

三、GIS专业技能训练模式改革

1.校企合作模式

为了使GIS专业的毕业生能够真正适合用人单位的需求，需要加强实践教学，使学生获得充足的实训机会，通过安排学生到实习基地参与实际生产项目或在校内以生产项目的标准指导学生实习，开展校企合作教育。测绘院、国土局等单位拥有大量的空间数据处理、入库项目，这类项目的技术含量不是很高，但是需要大量的人力，GIS专业的学生已经具备了基本的空间数据处理能力，在前期只要单位派技术人员对学生进行必要的生产培训，教师对工程质量进行过程监控就可以保证项目按质按量完成。通过校企合作不仅为单位节省了生产成本，而且弥补了学校教育的不足，提高了学生的实践操作能力，实现了学校和企业的双赢。

2.全程导师制模式

大学四年期间，指导教师不仅为学生提供参与科研实践的机会，并且全面指导学生提高自身综合素质。首先老师向学生说明自己的研究方向和要求，学生根据自己的需要选择老师，如选择某老师的学生数超过了规定人数，则由该老师择优选择学生，然后由教研室统一协调，这样能同时兼顾学生的个性化培养和教育公平两个方面。导师制采用召开交流研讨会的形式进行实施，通过与学生交流学习心得、总结学习与研发中遇到的问题，经讨论确定解决方案，形成既有合作又有竞争的良好学习氛围。

3.竞赛驱动模式

通过指导学生参加挑战杯、GIS开发大赛等学科竞赛，将课堂教学、学生作业与竞赛相结合，实现“以教促赛、以赛促学”的良性循环。以竞赛题作为作业布置给学生，学生作为主体在老师的指导下按竞赛的要求完成作业，改变以教师讲为主、学生听为辅的传统教学模式，培养学生的创新能力和团队协作精神。

4.项目驱动模式

项目驱动模式是通过组织学生参加项目设计、履行和管理，完全在项目实施过程中完成教学任务的过程，强调对学生综合能力进行全面培养的一种教学方式。[8]借助大学生创新性实验计划项目平台和教师的纵横向课题，将不同年级的学生分成4～5人的小组，小组由组长和组员组成，组长负责整个项目的实施，组员各司其责，教师负责整个过程的指导和监督，保证项目的质量和进度。在大学学习期间，项目由易到难，完成一个项目后再做另一个项目，通过多个项目的实践达到培养学生综合能力的目的。

四、总结

湖南城市学院GIS专业面向社会实际需求，以市场导向为指导，在开展GIS软件应用的同时强化GIS 应用系统和应用功能模块开发与应用系统维护实践，加强多学科交叉、应用等方面的实践锻炼，强调学生工程意识、自主设计与实践能力的提高，培养具有利用GIS解决社会、经济、工程综合问题的自学能力、知识应用能力和创新能力、能适应GIS专业不断发展和经济建设的需要及能在测量、交通、房产、土地、城镇建设、区域规划等领域从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理等工作的“工程应用型”人才。多种模式的专业技能训练对提高学生考研、就业和GIS专业办学水平有重大的实际意义。

参考文献：

[1]边馥苓.论我国地理信息产业、人才现状与存在问题[J].地理信息世界，2009，（5）：29-34.

[2]毋丽红.中国GIS 人才生存状况调查报告[J].GIS 开发者，2005，（6）：4-8.

[3]胡华科，郑春燕，熊永柱.产学研合作与GIS专业人才培养模式改革探讨[J].嘉应学院学报（自然科学），2010，28（8）：75-78.

[4]杨树文，闫浩文，孙建国.地理信息系统专业教学实践与改革探索[J].测绘科学，2011，36（1）：226-228.

[5]李满春，戴葳巍，赵勇.GIS专业人才的素质特征、知识结构与培养方案研究[J].地理与地理信息科学，2004，20（2）：26-29.

[6]胡华科，郑春燕，熊永柱.产学研合作与GIS专业人才培养模式改革探讨[J].嘉应学院学报（自然科学），2010，82（8）：75-78.

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园林公司测量放样实习报告

艺扬园林公司项晓露

测量学首先是一项精确的工作，通过在学校期间在课堂上对测量学的学习，使我在脑海中形成了一个基本的、理论的测量学轮廓，而实习的目的，就是要将这些理论与实际工程联系起来，这就是工科的特点。测量学是研究地球的形状和大小以及地面点位的科学，从本质上讲，测量学主要完成的任务就是确定地面目标在三维空间的位置以及随时间的变化。在信息社会里，测量学的作用日益重要，测量成果做为地球信息系统的基础，提供了最基本的空间位置信息。构建信息高速公路、基础地理信息系统及各种专题的和专业的地理信息系统，均迫切要求建立具有统一标准，可共享的测量数据库和测量成果信息系统。因此测量成为获取和更新基础地理信息最可靠，最准确的手段。作为园林设计专业的学生，我们要学习测量的各个方面。测绘学基础就是这些专业知识的基础。

通过这次实习，锻炼了很多测绘的基本能力。首先，是熟悉了水准仪、经纬仪、平板仪的使用方法，掌握了仪器的整平和检验方法。其次，在对数据的检查和矫正的过程中，明白了各种测量误差的来源，其主要有三个方面：仪器误差，这是仪器本身所决定，属客观误差来源。观测误差，这是由于人员的技术水平而造成，属于主观误差来源。外界影响误差，这是受到如温度、大气折射等外界因素的影响而这些因素又时时处于变动中而难以控制，属于可变动误差来源。了解了如何避免测量结果错误，最大限度的减少测量误差的方法，即要作到：（1）在仪器选择上要选择精度较高的合适仪器。（2）提高自身的测量水平，降低误差水平。（3）通过各种处理数据的方法如：卷尺的使用过程中拉直，多次测量取平均值等来减少误差。第三，除了熟悉了仪器的使用和明白了误差的来源和减少措施，还应掌握一套科学的测量方法，在测量中要遵循一定的测量原则，如：“从整体到局部”、“先控制后碎部”、“由高级到低级”的工作原则，并做到“步步有检核”。这样做不但可以防止误差的积累，及时发现错误，更可以提高测量的效率。通过工程测量的实践，真正学到了很多实实在在的东西，比如对测量仪器的操作、整平更加熟练，学会了地形图的绘制和测量等课堂上无法做到的东西，很大程度上提高了动手和动脑的能力，同时也拓展了与同学的交际、合作的能力。

一次测量实习要完整的做完，单单靠一个人的力量和构思是远远不够的，只有小组的合作和团结才能让实习快速而高效的完成。而这些，就是在测量之外所收获的了。小组成员的合作很重要，实习小组的气氛很大程度上影响实验的进度。在去测绘之前，所有人的热情都相当高，不仅仅是对测绘的外业感兴趣，的是对室外工作的向往。但在经历了太阳的曝晒，我们的热情已被疲劳所掩盖。对于测量来说，确实没有一个人的英雄，只有做好合作——包括本小组内部和各小组之间，才能保质保量地完成任务。中国教育资源网

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关键词：雅安地震 遥感（RS） 全球定位系统（GPS） 地理信息系统（GIS） 3S集成技术

地震灾害是对人类生命和财产威胁最大的自然灾害，号称群灾之首。我国地处世界上两个最大地震集中发生地带—环太平洋地震带与欧亚地震带之间，以至于我国地震灾害频发，给我国造成重大的人员伤亡和财产损失。本篇论文以雅安地震为例介绍3S集成技术在地震灾害研究中的应用。

1. 3S技术及其特点

3S技术是遥感RS（Remote Sensing）、地理信息系统GIS（Geographical Information Systems）和全球定位系统GPS（Global Positioning System）的简称。其中GPS和RS分别用于获取点、面空间信息或监测其变化， GIS用于空间数据的存贮、分析和处理。

3S技术在处理信息时各具特色，多方面具有相关性， 但各自都存在一定的缺点： RS能够实时高效地获取大面积的区域信息， 但数据定位及分类的精度差；GIS具有较强的空间查询、分析和综合处理能力，但无法获取数据；GPS能快速、高精度地给出目标的位置， 对海、陆、空中运动目标进行定位与导航，但不能给出目标位置的地理属性。

鉴于以上不足， 就要实现3S的集成技术，即将RS，GPS两种对地观测技术、GIS空间信息管理技术及其它相关技术有机的集成，体现在系统的在线连接、实时的处理和相互协同， 从而形成一个多功能的技术系统，最大程度的发挥3S集成技术的作用。

2.3S集成技术在地震灾害中的应用

地震引发的地质灾害种类多、分布广、危害大，制约着许多地质灾害多发地区的经济发展，威胁着人民生命财产安全。而3S技术在地震灾害中显示了得天独厚的优势，将大大提高震害评估的精度和效率。

2.1在地震引发的地质灾害中的应用

在地震引发的地质灾害的研究中，如泥石流、崩塌、边坡稳定性、断裂等方面，目前已基本实现了RS与GIS的紧密结合，个别项目达到了3S技术整体结合.RS作为主要的地震灾害专题空间数据源和数据更新手段，为GIS提供空间数据和反映目标属性的专题数据；GPS为GIS获取地震灾害目标要素的空间坐标数据，实现快速精确定位；GIS提供对多源数据的存储、管理、处理、分析、分类等辅助，提供对多源地震数据的空间分析和趋势分析，以及对分析成果的二维和三维表达。

3S技术在前不久的雅安大地震中得到了很好体现。比如在地震引起的山体滑坡、泥石流等地质灾害中RS实时地获取雅安芦山的遥感数据，对震区实现动态观测，通过变化检测分析等一些遥感图像的处理方法对震区的图像分析，得出地物变化信息值；GPS负责对震区地形、地面控制点、重要建筑物的几何参数定位，而且实时、高精度、全天候测量等优点，为迅速开展工作提供了指南，为迅速展开震后救援提供第一时间的科学依据。

2.2 在地震灾害综合信息分析处理中的应用

随着遥感影像及GPS接收机成本逐渐降低及GIS功能的逐步加强，3S技术的应用大大提高了地震灾害信息收集处理的精度和效率。在RS分析环境下，迅速调用灾区的震前、震后的遥感图像，借助GPS的定位功能实现图像的空间匹配，利用GIS提取地震灾害重点区，协助完成图像的灰度匹配，运用数字图像处理的一系列方法提取变化图像的差值、比值，依据不断完善形成的震害概率模型，评估烈度分布。通过参考RS评估的等震线对系统生成的等震线作修正，据此再一次完成震害分析，评估灾区的震害和损失。

地震灾害综合信息分析处理中，利用RS、GPS等得出的综合信息再与地震台网测定的地震基本参数结合，再基于GIS计算编制和分区提交震区地震灾害分布图、震级图、破坏度图、震后趋势判定图、救援路线图、震后灾害评估图、防治规划等图。还可以利用GIS的定距离空间分析功能，对断裂带建立缓冲区，利用空间叠加分析功能，划分出地震潜在危险性区域。加上以往掌握的地震相关信息，为接下来余震预测预报提供依据，科学的开展救援行动。做出损失评估报告和辅助决策方案，报送政府决策部门，系统为制定救灾措施、部署应急作技术支持，随着震区不断有信息报送到防震指挥中心，系统不断人机交互式地修改等震线、震害和损失的评估结果，必要时及时报送更新的震害报告和救灾应急反应方案。

3.结语

长期以来，我国在应对地震灾害中，缺乏一种先进的技术指导，这给灾后工作带来了诸多不便。不能及时的对受灾情况进行评估、不能提供有效的救援方案和对次生灾害进行监测等，给人们的生命财产带来了重大的损失。

3S技术在地震中的使用，解决了这些难题。通过3S技术在我国雅安地震中的应用，展现我国在地震灾害中的应急处变能力。从3S技术在我国雅安地震中发挥的作用可以看出，3S发挥着无可替代的作用，为做好雅安地震后救灾工作、促进民族大团结做出了重要贡献。

参考文献：

[1]袁秀忠，高莲，孙章顺.3S技术在黄河小花间暴雨洪水预警预报系统中的应用[J].水利电力机械，2006，28（8）：55-57.

[2]刘祖文.3S原理及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[3]刘明德，林杰斌.地理信息系统GIS理论与务实[M].北京：清华大学出版社，2006.

[4]黄丁发，熊永良，袁林果.全球定位系统（GPS）理论与实践[M].成都：西南交通大学出版社，2005.

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关键词：GIS专业；核心课程体系；创新型人才培养方案

作者简介：郭恒亮（1971-），男，河南商丘人，郑州大学水利与环境学院，副教授；骆亚波（1977-），男，湖南郴州人，郑州大学水利与环境学院，讲师。（河南 郑州 450001）

基金项目：本文系河南省教育科学“十二五”规划课题（课题编号：[2011]-JKGHAD-0230）、郑州大学教研项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0114-02

一、研究意义

自从地理信息系统（Geographic Information Systems，简称GIS）专业诞生以来，社会对地理信息技术的要求不断增长，地理信息技术应用多种多样，GIS技术和应用得到了极大的发展。地理信息系统已经发展成为一个内容丰富的地理信息科学和技术的知识领域，包括地理信息科学、地理信息技术和地理信息科学技术应用三个相互关联的子领域。其中，地理信息科学是研究地理信息的本质以及如何将地理信息技术应用的问题，主要基于地理学科，运用哲学、心理学、数学、统计学、计算机科学和其他领域的知识和方法进行研究。地理信息技术是专门用于处理地理数据的信息技术，使用范围广泛，涉及数据获取、数据存储和操作、数据分析，以及数据的显示和输出。

目前有500多所高等院校开设了GIS专业和相关的课程，已培养了一大批各个层次的GIS人才，为我国的高科技事业做出了重大贡献，清华、北大、武大、浙大、南大、北师大等国内著名高校，都开设了地理信息系统相关专业。在河南，郑州大学、河南大学等10所高校有GIS专业。就GIS专业的教学水平以及毕业生的质量来讲，河南省处于全国中下游水平。因而，大力提升地理信息科学的教学与科研水平，加强学科建设，优化课程体系，对于高校资源配置、丰富GIS专业人才结构层次、提高GIS人才水平、推动中原崛起以及完善地理信息学科体系、促进我省向全国一流高校发展都具有重大意义。

我国各高校开设的GIS专业中，所依托的专业各种各样，有测绘类、地理类、管理类、计算机类、环境类、水利类、建筑类等，一方面说明GIS的应用广泛，另一方面也给课程体系的制订提出了问题。在查阅大量培养方案后发现，所有高校GIS专业中的课程体系，没有任何两个院校完全一样，这就给GIS专业的学生带来很多疑问，也给学生进一步深造（考研、考博）带来了麻烦。基于此问题的出现，本课题考虑用“平台+模块+课程群”的模式进行解决，主要解决了GIS专业核心课程的问题，同时体现各高校的特点，为各高校的GIS专业核心课程体系的制订和创新型人才培养方案的制订提供模板和借鉴，因此本课题具有很高的研究价值。

针对我国GIS高等教育的大背景和郑州大学（以下简称“我校”）GIS专业学科背景的实际情况，结合前一段水环学院新的教学改革方案研讨与实施的情况以及笔者多年来的教学经验，就跨学科GIS专业课程体系改革的指导思想、培养方案制订、课程体系配置、跨学科内容的优化与整合、专业教学环境的优化提升和教学方法等方面进行较为深入的研究。立足我校，面向全省，覆盖全国，为高校GIS学科核心课程体系的改革和创新型人才培养方案的制订提供借鉴和指导意义。

二、现状分析

就其学科而言，它是地理学、计算机科学、测绘科学、空间科学、信息科学、管理科学为一体的新兴的边缘和交叉学科，它的学科发展与高校GIS教育息息相关，培养学生质量如何与高校课程体系的优化有直接的关系。

随着GIS理论、技术方法的进步和社会需求的不断拓广，GIS的应用早已渗透到人类生活的方方面面。到目前为止，GIS从最初的资源管理和土地规划到几乎所有与空间信息相关的领域，如商业、国防、电信、教育、工程、环境、政府、卫生、资源交通等，取得了明显的经济效益和社会效益。GIS综合性很强，需要很多其他学科知识作为基础。因此，高校GIS专业的人才培养 不应再是单一型，应以培养创新型人才为目标，要求学生不仅要有坚实的理论基础、良好的专业素质、宽阔的知识及对整个GIS有全面的了解，而且要尽可能多地了解相关学科和交叉学科。

目前我国GIS产业不断发展壮大，从业人员已经超过40万人，产业规模已经超过1000亿元，这是对行业内包括遥感、GIS、全球定位技术等在内的地理信息工业的一种广义的理解。社会对GIS技术和应用的需求日益增加，GIS科学和技术日益发展，学科日益成熟，原有的知识体系已经远远不能适应社会以及GIS科学和技术的发展要求，急需建立新的GIS专业核心课程体系和新的人才培养方案。

在国外早就开始了GIS核心课程体系的建立，1994年成立的UCGIS，一直致力于支持地理信息科学研究团体的工作，通过GIS的开发促进GIS教育界更广泛的共识和更加高效的工作。1998年成立了GIS模板课程工作组，2003年工作组了稻草人版报告，提出了核心体系的初步方案和人才培养模式，随后经过不断的探讨、修改，最终于2006年正式。地理信息科学与技术核心知识体系的工作和高校人才培养方案才开始逐步展开，逐步深入。

在国内相关人士和高校有关专家也在关注GIS核心课程体系和创新型人才方案的培养。北京大学遥感和地理信息研究所邬伦教授、美国东密西根大学地理系主任、地理研究所所长谢一春教授的积极促动下，翻译完成了《地理信息科学与技术知识体系2006》。此后，GIS学术会议上展开了GIS核心课程体系和人才培养方案的探讨。2006年、2008年两届高校GIS论坛上也提出了GIS核心课程体系和人才培养方案建立的探讨，直到2010年第三届高校论坛上“关于组建GIS核心课程体系与人才培养方案”的倡议书，着手建立全新的GIS核心课程体系和新的人才培养方案。到现在为止，在GIS核心课程体系和人才培养方案方面还没有真正实现统一。本研究基于我国目前的现状，根据郑州大学GIS专业10多年来的教学研究情况提出了本课题研究，力争为我校GIS教育，乃至全国GIS教育的发展提供范例。

三、建设内容

以人才培养模式改革为基本出发点，对核心课程体系优化配置、基于人才培养模式的创新型教学环境构建、课程体系教学团队和教学方法四大主题进行深入研究与实施。借鉴国内外创新人才培养的理念，从我校的实际出发，进一步明确GIS专业人才培养模式的改革思路；研究制订多种人才模式的培养方案，明确各种人才对知识、能力和素质的要求；另外结合国家与河南省政策，重点培养创业型GIS人才。建设内容如图1所示。

1.以培养多种人才模式为目标，构建核心课程体系

坚持教学内容和课程体系整体优化的原则，根据GIS专业的特点制订培养具有理论分析、GIS工程应用、GIS软件开发等类型的人才培养方案。按照平台加模块的方式设计课程教学计划，灵活设置专业方向，增加选修课比例。同时应培养学生的创业意识和创业知识重点培养创业型GIS人才；按照基础实践、专业实践、综合实践和创业实践的方式设计实践教学体系，重点在于建立校内实验教学平台、科技示范园区实践创新平台和社会生产创业平台。具体目标由原来的“公共课、专业基础课和专业课”体系，优化为“平台+模块+课程群”体系，并对诸多课程进行了整合和优化，包括GIS跨学科内容的整合与优化。GIS专业不是与相关学科若干课程的叠加，应该是在信息科技背景下的有机整合，培养学生利用地理空间思维和GIS方法解决问题的能力，构建统一的核心课程体系。

2.构建创新型人才培养的教学环境

从理论分析、GIS工程应用、GIS软件开发的三种人才培养模式出发，加强“校内教学基地――校外教学基地――企业实践基地”的创新型教学环境，进行“三阶段培养”的人才培养，将校内GIS、数学、计算机等本科专业的理论基础进行整合，发展课程体系的基础平台。另外将多工程专业实验室进行整合，组成专业实验平台，负责校内实验教学、科学研究及对外开放等服务功能；加大校外基地建设，包括野外测量实验等校外教学实验基地，强化实践教学，不断提高教学水平和教学质量的实际理解，建立企业实践基地，开展科学研究活动，培养学生的创业精神。或通过校企合作，解决资金投入与发展的瓶颈问题，提供教学资源、派遣与培养师资、基地实训、企业实习与就业等完整的人才培养链。

3.注重教学团队建设

以学校实习本科生导师制为契机，组建适合本专业发展的教学团队，以培养高素质的GIS综合人才作为目标。教学团队以教学专家、科研专家、企业专家为核心，由专业带头人、骨干教师、合格教师呈梯队，由课程负责人、主讲教师、助理讲师呈梯队组建课程教学团队，使老、中、青年教师，企业教师和学校教师，高学历教师和其他学历教师互相学习，互为补充，完善GIS教学团队的组成结构。具体目标应是形成一支以教授负责为主，并按一定比例配备辅导教师和实验教师的教师专家，满足结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的特点；为培养学生研究创新能力，应形成一支以科研能力较强的专家进行科研等方面的教导；最后，寻求相关GIS企业的高端人才形成企业专家。

4.强化教学方法研究

采用“学生导向”的办法加强GIS教学方法和手段的建设，即课程教学方面主要以启发为主的教学模式，着重培养学生的自我思考和团队合作精神，鼓励建立长期的本科生导师制，并吸取国外相关的先进教学理念。同时发扬教学团队的优势发展精品课程和优秀课程能够体现现代教育教学思想，能够促进学生全面素质的发展，改革学校育人环境，有利于带动高等教育教学改革。使用先进的教学方法和手段，相关的教学大纲、教案、习题、实验指导、参考文献目录等要上网并免费开放，实现优质教学资源共享。

四、拟解决的关键问题

1.核心课程不统一的问题

地理信息专业属于多学科交叉性，交叉的学科差距大，知识点分散，涉及课程多且繁杂，开设课程五花八门，核心课程也不统一，给学生和教师带来很大的疑惑，特别是学生考研、考博中带来了很大麻烦，本研究力图从地理信息专业的学科与技术特性，建立即符合教育基本规律，又能体现专业特色的核心课程体系。

2.核心课程应具有的教学内容

本专业知识更新快，新理论、新方法层出不穷，所以核心课程的教学内容存在着“夯实基础”与“紧跟前沿”的矛盾，核心课程的教学内容对知识单元的取舍、知识点的覆盖等要有前瞻性和基础性。由于应用领域的广泛性，核心课程的知识体系应具有普适性、可操作性。

3.人才培养方案中如何体现创新性

地理信息系统专业从诞生到现在，就不断在创新，其应用领域由原来单一的资源和土地利用，到现在应用到国民经济的各个行业，其技术和方法不断在创新，创新是GIS专业的灵魂。GIS专业人才培养方案如何体现学生的创新性，是一个难题。本研究从人才培养方案的制订中打破原来方案的禁锢，提出以“校内教学基地――校外教学基地――企业实践基地”构建创新型教学环境，改革GIS理论教学模式，加强学生创新意识，强化实验教学，提高学生动手能力与创新精神，以项目为驱动，提高学生的实践能力和创新性，把创新学分（10个）作为学生的必修学分。

五、实施方法

研究方法主要是利用调查分析法、基于SWOT（优缺点及机会与威胁）与层次分析方法。

第一，调研分析方法。本课题首先对国内外GIS专业现有的课程体系、人才培养方案、教学方法、团队建设等情况进行充分调研基础上，了解其他高校和研究机构的情况，比较分析其是否具有合理性，取其精华，去其糟粕。

第二，问卷调查法。制作调查问卷，在课程设置、培养方式、创新方法等方面进行问卷调查，问卷发放人员主要包括高校GIS专业教师、研究人员、开发企业、使用单位、毕业学生、在读学生、社会人员等，通过问卷方式了解学生最需要哪些课程，教师最注重哪些方法、社会最需要哪方面人才、企业最喜欢有什么样才能的学生。

第三，应用SWOT分析与层次分析方法进行课程体系配置的优化。SWOT分析法即态势分析法，SWOT四个英文字母分别代表：优势（S，Strength）、劣势（W，Weakness）、机会（O，Opportunity）、威胁（T，Threat），SWOT分析法被用于企业战略制订、竞争对手分析等场合。将该方法用于GIS课程体系优化配置，有助于学院将内部优势与外部机遇有机结合，趋利避害，或变内部劣势为优势，变外部威胁为机遇。另外，进行定量化研究，分析不同课程体系优化配置后的效果，应用层次分析方法确定多种因子权重，从而更有效地进行GIS课程体系优化。

六、结束语

构建GIS专业的核心课程体系和制订创新型人才培养方案。从核心课程体系的构建、课程体系优化配置、基于人才培养模式的创新型教学环境构建、课程体系教学团队和教学方法研究五大方面进行深入研究与实施。保证多样化的课程群能反映各学科背景下的特色，课程体系注重培养学生基础、技术与能力，分层次，重个性，面向产业、市场和社会，增强学生的就业能力和进一步深造的创新能力，使各高校GIS专业有一个统一的核心课程体系和符合本学校的创新型人才培养方案。

参考文献：

[1]王金鑫，郭恒亮.3S高新技术学科的特点与教学方法探讨――以郑州大学GIS专业为例[J].地理信息世界，2010，（6）：10-19.

[2]郭恒亮，贺添.地理信息系统专业精品课程建设的思考[J].中外教育研究，2011，（3）：14-15.

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