对地理信息科学的认识范文

导语：如何才能写好一篇对地理信息科学的认识，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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1．1教材针对性不强

针对地理信息科学专业而言，测量成果是地理信息系统的主要数据源之一，测量学是采集和获取地球空间定位数据，建立基础地理信息库的一门测绘类课程，［3］但目前大部分有关测绘综合实习的教材都倾向于测绘类专业，没有针对地理信息科学专业的教材，且教学大纲和内容具有滞后性。因此，在教材方面应针对地理信息科学专业的特点制定测绘综合实习教学内容，着重强调对测量学理论知识的弥补与扩张，强调其与地理信息科学的对地观测体系、遥感、信息科学等方面的密切结合，更好地为数字地球、智慧城市建设服务。

1．2测绘实践实验课时数偏少

随着测绘科技的发展，新方法、新仪器都导致了教学内容的增加，从而导致本专业学生在有限的测绘实习课时内只能掌握基本仪器如水准仪、经纬仪的实战操作而对全站仪等先进电子测量仪器仅限于认识层面，造成许多学生不会操作全站仪。需增加测绘综合实习课时以便学生在充分了解水准仪、经纬仪的基本构造、原理的基础上具有熟练的实际操作技能，此外还能让学生有充分时间了解全站仪并熟练应用全站仪进行角度、高差等测量。

2教学观念和教学方法的改革

注重教学形式、教学内容及有效地组织教学活动可以最大限度发挥实践教学的成效，能更好地促进理论教学和培养社会需要的人才。［4］我校地理信息科学专业相关老师和领导非常重视企业平台等在测绘实践课程中的作用，积极与南方测绘、南通测绘院等企业建立校企联合，以这些企业为依托建立测绘产学研实践教学基地，以达到资源共享。这种校企联合办学的模式有效地解决了学校教学资源不足的缺点;同时在参观中学习是一种很好的教学方式，通过测绘实例展示和工程技术人员的现场讲解激发学生的专业兴趣。测绘综合实习采取了相对自由的教学形式，在实践教学方法上引入了引导式教学模式，学生由被动学习转为主动学习，强调学生的动手能力。

实践环节开始前，对全班学生进行分组，确定实践任务要求学生提前预习;老师主要是布置相关任务，介绍测绘工作流程和大致方法，讲解工作要领和注意事项。具体的测绘工作由实习小组独立完成，以提高学生之间的团队协作能力。在测绘实习过程中，指导老师进行现场指导并随时对学生提问，要求学生有针对性地回答教师提出的问题。此外，为了避免团队中个别学生的滥竽充数现象，在实践中要求每个学生都会使用测量仪器并熟练了解各项技术标准，直到满足技术要求为止，最终提交的实验报告要求每人独立完成。当测量结果误差超限时，鼓励学生独立思考分析误差产生的原因，应重测直到实验数据满足技术精度要求为止，达到提高学生分析问题、解决实际问题的能力并养成良好的测量习惯。

3综合实习成绩评定方法的改革

通过加强实践教学的管理和考核可以很好地提高实践教学的成效。测量学实验课是认识测量仪器和巩固理论知识的基础，通常是根据实验课时数与理论课时数的比例关系，确定实验课的考核评分办法确保每个学生具有单独进行仪器操作的机会。测绘综合实习主要过程是通过团队协作完成相应实际任务，是对学生测量技能的提高阶段，对学生进行分组，每组8人左右。在实行新的教学考核方式以前，实习成绩的评定往往是对每个小组进行整体打分，个人考核是由组长在小组内进行比较、权衡，这样缺乏纵向的、组与组之间的比较，且组长往往顾及同学情谊平均分配成绩，不能很好体现埋头苦干同学的付出。为了改善这种平均主义的现象，实习考核改变了以前以实习小组为单位考核的办法，考核对象细化到每位学生，按照其出勤、实习表现、分析测量误差的能力表现等多方面、多角度进行考核。同时，考核成绩与学生在测绘实习过程中团结协作、吃苦耐劳、勇于奉献的精神相结合，全面考核学生的测量业务能力和综合素质，具体评价指标为:出勤占10%，主要反映学生学习和参与的积极性;仪器操作能力、数据处理和分析能力、绘图能力考核占50%，该项考核指标是从学生的专业技能方面考虑;团结协作能力占20%，由小组组长和组员认定;实习报告占20%。学生的实习报告内容主要包括:实习技术总结和分析、实习心得体会和对实习及教学方式的意见与建议。考核机制的改革有效地促进了学生主动参与实习的积极性，动手能力和专业兴趣有了明显提高，增强了专业素养。通过目前2011级学生专业实习的效果和反馈情况看，这种考核有效地促进了学生的学习动力、巩固了学生测量技能。

4结语

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[关键词]地理信息系统 地质 矿产 勘查

[中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-124-1

1前言

地理信息系统，简称GIS，是用于处理地理信息的系统。它综合地理学、计算机科学、数学、信息学、测绘学等学科，以地理和测绘为基础，依靠计算机技术作为技术支撑，广泛应用于与空间信息有关的领域。

地理信息系统有三个基本特征。首先，地理信息系统是以计算机软件为基础的应用系统，其使用职能为通过计算机接收外部信息进行空间数据整理。其次，地理信息系统以多媒体数据库系统为媒介，它的功能和使用范围将随着多媒体技术和数据库的技术发展而发展。第三，地理信息系统经由内部处理器完善生成的数据具有两大特点，分别是统计性和空间地理性。

2地理信息系统的发展背景

地理信息系统的发展只有50多年的历史[1]，了解地理信息系统出现的背景对于更好的认识地理信息系统有重要的意义。

首先，地理信息系统以地理学为认识基础。从概念上看，地理信息系统就是处理和地理有关的信息。在经历了传统地理学、计量地理学之后，地理学如今走向了信息化的道路。通过计算机技术的引用，将过去纸面上、手头上的数据进行信息处理与加工，进而系统化、统一化、定量化、动态化。地理信息系统作为一种新思想、新技术丰富了解决地理问题的手段，是地理学科走向多元化发展的道路。

其次，地理信息系统以地图学为方法基础。传统的地图表达方式具有更新慢、效率低等缺陷，如今计算机技术的引入使得地图学以信息的形式存在于系统中，计算机通过外部输入获得信息，通过内部程序进行加工处理，从而获得精确可靠的地理信息。而且由于计算机网络的发展，其更新快、实时性强、精度高的特点更为突出。不过，传统的地图学提供的地理信息系统以地图学色彩设计与表示方法、地图制图综合、地图量算与分析、专题数据处理与

表示方法等都在地理信息系统得到了延续。

第三，地理信息系统以空间对地观测获得新的信息源。如何获得可靠、丰富且实时的信息源一直以来是地理信息系统发展过程中的重要问题。传统的信息来源是在地图学发展的基础上出现的，如实地测绘、航空摄影、探险考察等。如今计算机网络和数据库的发展很好的解决了困难。卫星、航天飞机、无人机等实时化、全球化通信网络成为了地理信息系统获取新信息的重要工具，对地理信息系统来说，这是其发展过程中极其重要的一环。

3地理信息系统的发展

地理信息系统从上世纪60年代诞生到现在已经发展了50多年，世界各国已经开始应用地理信息系统来进行空间数据的储存、获取、传输和处理等，给管理人员和决策人员提供巨大的信息保障。在了解了地理信息系统产生的背景之后，我们更要知道地理信息系统50多年的发展历史，更好的认识地理信息系统以便在今后的使用中得心应手。

地理信息系统的最初构想由加拿大的Roger F.Tomlinson 和美国的 Duane F.Marbel 在二十世纪六十年代初分别提出。之后加拿大人Tomlinson 于1962年提出使用计算机技术的方法建立加拿大地理信息系统，简称CGIS，其功能主要是进行地图的叠加和量算。这是地理信息系统发展的第一阶段，属于开拓期。这一时期内，研究人员利用计算机技术开发了一些简单的软件，后人称之为地理信息系统软件包。然后利用这些软件包进行空间数据的地学处理。1972年CGIS在简单完善后投入使用，美、英也开始进行相关研究的工作。二十世纪七十年代是地理信息系统的平稳发展阶段，注重管理是这一阶段的主要内容。进入八十年代，地理信息系统实现了技术上的重大突破，空间决策支持分析的出现使得地理信息系统的应用越来越广，各国政府也从中获得了利益，因此，相关的研究机构被设立，地理信息系统进入快速发展的阶段。1992年，Goodchild提出地理信息科学概念，旨在研究应用计算机技术处理、储存、管理、分析地理信息过程中的一系列基本问题。地理信息科学的提出使得地理信息系统理论化，这是地理信息系统发展的必然结果。二十世纪九十年代地理信息系统已经服务于多种行业，特别是地理信息科学的提出使得它将有更加广阔的未来。时间进入二十一世纪，近十年来，遥感、全球定位系统、国际互联网等现代信息技术与地理信息系统相互联系、相互渗透，它们之间已经发展形成了以地理信息系统为核心的集成化技术系统。新时代、新技术的蓬勃发展给地理信息系统注入了新的活力，而地理信息系统广阔的应用前景必将使得它在今后拥有更好的未来。

4地理信息系统在地质矿产勘查中的应用

地理信息系统在现今高新技术层出不穷的背景下飞速发展，加之信息化技术和信息化产业的不断完善，地理信息系统已经在地质学领域取得了重大发展。

地理信息系统在地质学领域的发展主要表现在地质制图、地质灾害预测、石油勘探资料管理和矿产资源预测等方面。我们着重介绍其在地质矿产勘察方面的发展。

首先是地理信息系统用于地质矿产勘探制图。长久以来，矿产、石油勘探都需要通过地质、物探等得到相关资料做成地图，以完成相关信息的综合。不过传统的地质制图方法存在效率低下、利用率低、管理繁杂等不足，已经不适应如今迅速发展的油气勘探、矿产开发等领域。地理信息系统的出现很好的解决了这一问题，它可以实现各种专题图的可视化、数字化，并通过数据库对其进行管理，存贮方便且查询容易。

其次是地理信息系统用于地质矿产勘探数据管理。在地质矿产勘探过程中，如何对庞大的数据资料进行管理是很重要的问题。如今，地理信息系统通过将各种文本资料录入，图形资料数字化，从而完成由文本、图形到数据的移植。这种方式便于保存，且通过识别码连接实现对空间信息、属性资料的一体化管理，继而做到对矿产地质信息的全方位管理与应用。

第三是地理信息系统用于矿产资源预测。勘查人员在研究地质矿产资源的过程中会遇到很多棘手的问题。恶劣的地质环境，简陋的分析设备以及不可预知的自然环境都使得研究人员头痛欲裂。不过，地理信息系统的出现有效的降低了这一问题的难度。现今，大量的地源信息、地质资料已被获得，研究人员要做的就是将它们录入地理信息系统中，然后通过计算机技术进行处理就能获得有价值的信息。

地理信息系统在地质矿产行业的发展中发挥了巨大作用，取得了很多成果。美国、加拿大、澳大利亚等过早在1985～1989年就将其应用于地质矿产调查和填图[2]。2002年，澳大利亚得研究人员携带笔记本电脑于野外采集地质数据，并建立相关数据库。Zhou[3]以其建成的中国金矿大型数据库为基础，使用地理信息系统进行成矿地理分析，预测区域成矿靶区。中国地质科学院方一平等建成1：500万中国矿产资源数据库，中国地质矿产信息研究院吴仲煌将GIS应用于矿产资源区域评价。此外，我国1：50万数字地质图数据库[4]已经建立完成。总而言之，通过地理信息系统辅助，研究人员可以基于大量的信息进行空间采样，从而对地质矿产勘查进行预测和指导。

5地理信息系统的未来展望

地理信息系统数据量庞大、信息多元化、定量化分析等特点正是传统地质研究中所缺乏的。不过地理信息系统也存在着如分析对设备要求较高、硬件花费较大、收集资料耗时耗力等不足。随着地理信息系统的应用被越来越广泛的开发，地理信息系统在地质矿产勘查领域的发展将会朝以下几个趋势发展：高维化、网络化、集成化和智能化。我们相信地理信息系统的研究将使其更加完善，并更好的服务于各行各业。

参考文献

[1] 王家耀，成毅，吴明光，孙庆辉. 地理信息系统的演进与发展. 测绘科学技术学报. 2008， 8 （5）， No.4.

[2] 郑贵洲.地理信息系统（GIS）在地质学中的应用[J]. 地球科学， 1998， 23（4）： 420～423.

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正如事物在时间中存在有其历史一样，其在空间中存在有其地理。地理学主要是研究人类赖以生存的地球表层自然要素与人文要素相互作用及其形成演化的特征、结构、格局、规律、过程、地域分异与人地关系，跨越自然学科、人文社会学科和工程技术学科，具有很高的综合性和复杂性。地理学思想史是地理学史的重要组成部分，它归纳和总结了地理学各学派的观点、理论、方法、学科结构等学术思想及其形成的影响因素和对社会各方面影响的历史线索，是进一步启发未来学术创新的系统思想。通过对地理学思想史的学习和理解，可以对地理学的性质和内容有更准确的认识和把握。同时，地理学思想史的研究和教学可直接促进地理学的发展。国外对地理学思想史研究的著作很多，如德国学者赫特纳所著《地理学——它的历史、性质和方法》[1]对地理学史进行了分时代研究，并对地理学的性质、任务和地理学研究方法等进行了分析。杰弗里•马丁的《所有可能的世界：地理学思想史》[2]对地理学不仅分时代还分国家进行了研究，并重点阐述了美国地理学的发展。理查德•哈特向的《地理学的性质——当前地理学思想述评》[3]和《地理学性质的透视》[4]、法国PaulClaval的《地理学思想史》[5]、大卫•哈维的《地理学中的解释》[6]等对欧美主要国家的地理学史及地理学思想都有较深的研究，并对作者各自的国家地理研究阐述比较详细。直到20世纪80年代，我国学者的地理学思想史的研究著作才开始陆续问世，如杨吾扬的《地理学思想简史》[7]、刘盛佳编著的《地理学思想史》[8]、唐晓峰的《从混沌到秩序——中国上古地理思想史述论》[9]等。这些著作填补了我国地理学思想史研究的空白。还有一些文献[10-15]研究欧美地理学思想史的见解和启示。但整体上，我国在地理学思想史方面的研究还较为薄弱，对地理学思想史的应用研究更为鲜见，特别是没有发现任何在中学地理教学中应用的研究成果。基于此，本文结合目前高中地理教学的潜在需求，拟将地理学思想史引入高中地理教学，对应用方法和思路进行阐述，旨在为高中生地理素养的培养提供更好的途径。

二、地理学思想史对高中教学的意义

地理课程标准的基本理念之一是“培养未来公民必备的地理素养”。地理素养是指学习者经过地理学习后所养成的比较稳定的心理品格，包括地理知识、地理观点、地理方法、地理能力、地理态度、地理情感等。地理素养具有综合性、实践性、空间性、动态性、终身性和现实性的特点。现阶段，高中地理教学内容侧重于基本的公民地理素质，但地理科学发展日新月异、地理学的社会服务也越来越深入广泛，从当前地理教育发展阶段和社会对人才的需求来看，需要地理教学去发展学生更有专业深度的地理素养，而目前，只有进入高等教育继续学习地理科学及相关专业的学生，更有深度和全面的地理素养才得到进一步发展，其他专业学生或者直接走向社会的学生，他们的地理素养与地理科学的发展和社会服务的需求不相适应。因此，地理素养的发展应在高中阶段适度加深。现今，高中生智力发展较快，已经具备了一定的空间思维能力和探究能力。根据维果茨基的“最近发展区”理论，在学生熟知的基础上可以创造最近发展区，引导学生进行更深一层次的思维和探究。“一个学科的思想史能帮助你真正理解这门学科是什么东西，帮助你了解自己在干什么事情，而且知道自己在一个学术长河中的位置”。[16]所以，将地理学思想史引进高中地理教学符合认知发展理论，这不仅可以带领学生进入地理科学发展的思想领域，更重要的是能够在高中阶段发展学生具有专业深度的地理素养。

三、地理学思想史在地理素养教学中的应用方法

地理学思想史内容丰富，对于高中阶段地理的学习来说，以下几点可以较好地体现知识点背后的地理学思想，丰富课堂教学内容，升华地理教学，加强地理素养的培养。

1.历史思维方法

赫特纳指出：“要完全理解现在，永远只有从历史出发才有可能。同样，要充分理解一种科学，也永远只有详细研究它的历史发展，才有可能。倘若我们在方法方面考察地理学的性质和任务时从未忘却这条通例，不打算先验的确定它们——这种尝试不论如何聪明却不曾有结果，那么我们可能已经避免了许多弯路和无益的争论，节省了许多的精力”。[17]“与历史学相比较，可以最透彻地理解地理学的性质；与历史单元或历史时期相比较，可以最透彻地理解地理空间－区域的性质”。[18]从历史出发，不仅包括地理学的历史，还有地理学研究的思维方法。地理学的历史不仅可以让学生对地理有个全方位的认识，对地理学的性质有一定的把握，同时可以树立地理学的地位，改变地理课程在中学地位低的现实。一切皆始于好奇心，哈特向曾说：“人类对视野以外的世界（这个世界与本国具有不同程度的差异）的普遍好奇心是所有地理学的基础”。[19]用地理学中的经典故事培养学生对地理的学习兴趣，改变他们的学习动机和情感态度。历史的思维方法，不仅是地理的学习方法，同时也是其他学科的学习方法。培养学生的历史思维，让学生学会用历史的眼光去观察并分析事物，提升他们的地理方法素养。比如，自然地理学习中，河流的改道，追溯其改道的原因，就要从历史出发去寻找答案，并进一步分析未来可能的发展情况。曾经的河流是怎么样的，现在成什么样了，它的周围环境发生了什么变化，是什么变化引起了它的改变，未来可能会发生什么样的变化等一系列的问题，从历史的角度分析就很容易找到答案。例如，图1a显示西汉时期长江的入海口是在江苏南通一带，图1b显示今天的长江入海口在上海一带。如今的上海、南通等一带都是河流冲积而成的。说明经过历史时间的地理作用，地理事物都会发生很大的变化。未来的长江入海口是否还会进一步变化，有待研究。

2.空间和区域概念的建立

地理学思想史研究内容之一是地理学科学性质认识的形成和发展，探索地理学的研究领域和范畴，研究对象和任务等。地理学是研究地球表面各圈层的相互作用关系，及其空间差异与变化过程的科学。地理空间思维是对地理研究对象进行抽象的前提，是认知和总结地理客观规律的有效途径。从地理学思想史角度出发，树立地理空间思维可为学习地理学提供良好的空间抽象能力。相对空间和绝对空间、有限空间和无限空间、具体的空间和抽象的空间、不同尺度的空间，如何去理解、把握并树立空间概念对地理学习非常关键，也有一定的难度。高中地理学习中，老师很少将这个观点传授给学生。如果我们站在空间的角度去引领学生思考、理解，学生更容易掌握。克拉瓦尔曾说，维达儿的区域研究途(a)西汉时期长江入海口(b)现今长江入海口径“是以尺度逻辑为基础：为了解在某特定尺度上发生什么状况,必须同时注意较小及较大尺度里正在发生些什么”。[20]地理教学中，无论是自然地理必修1中的宇宙地球，必修2的人文地理的城市发展与功能规划，还是必修3的区域地理的差异等，都是空间的体现。研究地球表面区域差异是地理学研究的重要内容。区域可以说是空间在不同范围的划分，区域之间是有差异的。众所周知，世界上不同区域的事物各有不同，但这些不同在某种方式上是互有因果联系的。虽然现今的高中课堂的地理内容能隐含反映这些内容，但学生却常常没有较好地挖掘这层关系，或是去探究总结这种在现象背后的内涵。比如，必修3“区域工业化与城市化——以我国珠江三角洲地区为例”一节中，珠三角为什么会成为我国对外开放的前沿，而不是长三角或者京津唐地区？通过分析，其良好的地理区位——位于我国南部沿海、毗邻港澳、靠近东南亚和区域人文条件——全国最大的侨乡是其最大优势。从中可以得出区域空间的差异性及其对发展带来的影响。在教学中，可以逐步引导学生建立起区域空间的思维，并逐渐培养学生以地理区域空间思维去分析探究地理问题的能力。

3.人地关系主线的把握

人地关系论是地理学思想论之一，是人文地理学研究的永恒主题。人地关系指人类社会发展的过程中，为了生存的需要，不断地改造和利用地理环境，以增强地理环境的适应能力，同时地理环境也影响人类活动，产生地域特征和地域差异。树立人地关系意识是学习地理学的必要前提，有正确的人地关系认识才能全面准确地分析和把握问题，同时才可能具有可持续发展的意识，这是地理素养的重要方面。在人类社会的发展中，人地关系总是不断出现矛盾。如果这些矛盾得到很好的解决，人与环境将和谐相处，否则，人类将面临更多的问题。由此可以看出，认识人地关系可为解决人地矛盾等实际问题提供良好的思路。例如，古时候的都江堰经常洪水泛滥，危害人们的生活。秦国蜀郡太守李冰及其子率众根据当地地形，对都江堰进行分流治理，不仅合理解决了人地矛盾，更促进了当地的农业发展（图2a）。与此相反，黄土高原一带的森林砍伐、植被破坏，让黄土高原环境不断恶化，水土流失，不仅影响黄河上中游生态环境，也使下游河床升高，威胁人们生活（图2b）。上述内容都是人地关系矛盾的具体体现。在实际教学中，应注重引领学生从人地两方面综合分析问题，从而培养学生以人地关系为主线分析和解决地理问题的能力，进而提高地理素养。

4.因果分析法

地理学方法论作为地理学思想史研究内容之一，主要有哲学方法、一般科学方法和地理专门方法。因果分析法出于哲学，适用于万物。世界万物都是相互联系的，地理学也不例外。地理环境之间、人类与环境之间，都存在各种因果联系。“地理教育必须力求超出对事实的理解去认识原因。因为正是在现象的因果联系中（即指同一个地点的各种不同的现象，也指各个不同地点之间的因果关系），才完全显示出地理学的本质”。[21]学生只有把握住地理现象间的因果关系，才能更好地探究到地理问题的本质。如在“全球气候变化”一节中，分析可知，人为排放温室气体是导致气温升高的重要原因。因此，减少人为温室气体的排放是控制全球气温升高的关键所在。在教学中，应让学生把握地理事物的因果关系，用因果法分析其他地理问题，提高分析、解决地理问题的能力。(a)都江堰(b)黄土高原5.观察和分析的新方法—地理信息系统（GIS）GIS作为地理专门方法，是地理学思想史中方法论研究的新内容之一。杰弗里•马丁说：“在过去大概十五年中，地理信息科学在教学计划、学位培养计划、学士和硕士学位培养计划，以及现在的博士培养方案方面都取得了令人瞩目的进展”。[22]地理信息科学主要有三个主要部分：地理信息系统、空间分析以及计算地理学。[23]地理信息系统基于计算机对地理数据的搜集、处理、显示和信息的储存与分析，将地理学概念自动化，有助于提出假设和分析，是地理学观察和分析方法的现代化。地理观察、分析和研究方法也是地理素养的组成要素之一。传统的教学工具如挂图、地球仪、纸质地图等对于立体思维不强的高中生来说，学习地理还是有一定难度。针对此问题，若将地理信息系统方法引进高中地理教学，有助于培养学生的空间思维能力、增强学习效果、提升地理素养。GoogleEarth、ArcGIS、MapInfo和我国自主研发的天地图等地理信息系统软件和平台都具有丰富的地理数据处理和分析功能，是地理课堂良好的教学利用资源。例如，在地势地形教学中，使用GIS的三维空间可视化功能可以较好地解决学生立体空间思维能力不足的问题，提高课堂效率。图3为平面地图与三维地图的地形展示效果图。

四、结语

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摘 要：该文通过对国内外自然地理学内容体系及其演变过程的梳理，结合中国现实的自然地理问题，以案例和实践为导向的课程改革完善了高校自然地理学的课程内容，丰富了实践案例，使得教学效果得到了显著提高。

关键词：自然地理学；案例；实践；课程改革

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）11-0171-03

Curriculum Revolution Research of University Physical Geography Based on Case and Practice――Taking Anhui Science and Technology University as an Example

Zhang Zhenguo1 et al.

（College of Resources and Environment，Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100，China）

Abstract：The curriculum revolution improved the curriculum content and increased practice cases according to carding content system of physical geography and its evolution. Teaching effect is improved significantly according to case and practice oriented curriculum revolution.

Key words：Physical geography；Case；Practice；Curriculum revolution

自然地理学是研究自然地理环境的组成、结构、功能、动态及其空间分异规律的学科，它既是地理学的重要分支，又是信息科学群的重要基础内容，是一门极具应用性和现实性的学科[1]。在地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）等信息技术飞速发展的形势下，我国自然地理学的学科建设、理论体系架构以及内容体系也需进一步改进与完善，以有效地促进自然地理学的内容体系、科学化、信息化，并推进对现实环境各类问题的认识的不断深化。

自然地理学是安徽科技学院资源与环境学院地理信息科学专业大学本科的专业基础课程。随着自然地理学理论的不断发展，新技术的不断出现，教学方法的不断改进，人才培养层次和水平不断提高，要求自然地理学教学需要承担增强学生的理论水平，同时要锻炼学生分析问题解决问题的能力和达到为社会不断输送理论水平高、工作能力强、品学兼优的“技术+管理”复合型专门人才的教学目标。因此，尝试对自然地理学课程内容体系、教学方法与手段、实践教学等方面进行改革与探索十分必要。为解决本科生学习自然地理学过程中存在的实际困难与问题，提高自然地理学课程教学效果，促进自然地理学与其专业课程的融合，笔者以满足学生需要与实现培养目标为出发点，尝试进行了以案例和实践为导向的自然地理学课程改革研究。

1 研究方法

为提高《自然地理学》课程教学质量，促进学生对自然地理学基本原理及应用自然地理学解决实际问题能力的提高，进一步完善学生的知识结构，本课题研究遵循现状分析―文献梳理―资料收集―分析问题―案例、实践的课程改革―解决问题的研究思路（图1）。本研究主要应用比较分析法、文献检索、专家咨询法、调研法等方法。“现行自然地理学内容体系及教学中存在的问题分析”部分，在构建指标体系基础上，采用调研与深度访谈方式来获取数据，采用比较分析法比较不同发展时期自然地理学的主要内容以及不同国家和地区的《自然地理学》著作内容体系。在“教学方法与教学内容的改革优化”部分，则主要以访谈与个案调查方法的研究结论为依据，采用系统分析与个案研究相结合，宏观分析与微观分析相结合，规范分析与实证分析相结合，加强自然地理学的教学研究对教学内容进行优化设计。

2 研究现状

2.1 关于自然地理学研究内容体系 自然地理学与地理信息、土地管理、区域规划等课程内容有诸多交错，在有限的教学时间内需要把握重点、合理取舍，自然地理学的主要研究内容包括研究某一区域内地质、地貌、土壤、植被、夂颉⑺文等要素的结构、功能、物质迁移、动态演变以及地域分异规律。通过与其他课程有效整合后，将“自然地理概念”、“自然地理结构”、“区域自然及地域分异规律”、“土壤污染”、“气候变化”、“植被分类”、“空间分布体系”作为自然地理学教学的重点。

2.2 自然地理学课程实践教学模式的改革研究 通过课程讨论和实地调查的方式来提高学生对自然地理研究的认识水平以及分析问题、解决问题的能力，强调学生对教学的参与性，对于提高学生的学习积极性十分重要，并具有引导作用。过去我国自然地理学研究引用国外的理论较多，但由于国情不同，经济发展阶段不同，所以内容出现理论与实践脱节的现象。在进行理论讲解的同时，增加实践教学内容，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。也有学者提出构筑面向本专业全体学生的“授课―模拟―调查”的实践平台[2]，结合自然地理学课程的特点与讲授内容，以地统计学理论解释地域分异等问题，创新提出自己的观点和想法。

2.3 自然地理学课程教学方法与手段的改革研究 有学者提出在教学过程中利用多媒体教学手段，采用“案例式”、“启发引导式”、“讨论式”和“自助式”等教学方法，同时改变传统的考核方式，以适应新的教学改革[3]。其中，以“讨论式”教学法能够拓宽学生的知识视野，加强理论与实践的联系，增强学生的创新意识和创新能力。也有专家提出综合运用典型案例分析、课堂讨论、启发引导式提问、自助式课下学习等多种教学方式方法[4]；采用传统教学与现代多媒体技术相结合的教学手段；通过以实际调查为核心的综合实习制度的实施，搭建培养优秀复合型人才的教学平台。

2.4 自然地理学课程教学内容的改革研究 有学者强调以先进性、创新性教学理念和适应性、引领性原则改革课程教学内容[5]；以宽厚的地学背景和艰苦朴素、求真务实的精神为依托，重视专业理论水平和实践能力的培养，强化创新思维、创新能力的激发，造就“技术+管理”复合型人才。本着“先进性”和“创新性”的教学理念，设计与改革课程内容。

纵观自然地理学教改研究现状，从研究内容、教学方法、模式、教学内容等角度均提出了一些针对性的建议，但也存在一些不足：一是对于现阶段学习自然地理学的导向、目标没有进行清晰的界定；二是对自然地理学教学中存在的问题，往往是基于现状的定性归纳总结，缺少当前各地热点研究问题解决的鲜活案例及实践经验支持；三是研究方法大多为定性分析，定量研究较少，未能为研究结论提供良好的方法支撑；四是对实践和案例式教学多为设想及建议，没有充分试验进行验证。

3 课程改革

3.1 现行自然地理学内容体系及教学中存在的问题分析 首先，从自然地理学课程体系、学生先修课程、教学方法等几个方面制定评价教学效果的三级指标体系，对安徽科技学院已修自然地理学学生或毕业进行抽样调查，全方位了解自然地理学课程的教学效果、存在的问题及原因。其次，对国内自然地理学任课教师和教学专家采取深度访谈的方式，从学科专家和授课教师角度了解该课程教学中存在的困难分析其原因。对自然地理学课程现行教学内容及教学中存在的问题进行了归纳分析。

3.2 培养目标设定与自然地理学课程改革设计 针对调查反映的问题，结合本科教学大纲对学生培养目标等基本要求，从以下步骤对现行自然地理学课程体系进行了优化。首先，培养对象基本情况分析，主要包括培养对象专业基础、先修课程的学习及学生知识结构等多个方面，以达到明确培养对象基本情况的目的。其次，在明确学生基本情况基础上，以专业的培养要求和社会实践的应用能力为导向制定该课程的教学目标，即在保证学生掌握基本知识的同时，满足地理信息科学专业对自然地理学的现实要求，并培养提高学生对自然地理学学以致用的能力。

3.3 自然地理学课程教学内容与教学方法的改革优化 结合前期调研结果分析，以及进一步的访谈结果为依据，以课程体系的培养目的、目标为准则，确定匹配的教学内容及与之适应的教学方法。首先，建设“相关人物”档案库：由于课程内容所限，学生无法全面了解有关知识，为了使学生全面系统地了解自然地理学发展情况，在绪论教学中都增加了相关人物的详细材料。其次，建立一套详细的“文献解读”：为了让学生了解自然地理学相应领域的观点和理论，选取一些重要的参考文献，并由老师进行点评和分析，以便学生更好地理解。再次，建立一系列的“学生学习记录”：包括照片、录像、演讲及讨论记录，以便更好地总结学生对该课程学习的有效途径。最后，根据对自然地理的基本知识、基本概念、典型案例、综合应用、前沿专题、热点问题等内容更新，结合现阶段我国自然地理问题特点和解决要求，补充全国及区域地理问题案例。

3.4 实践教学改革 打造调查研究的平台，拓展发现问题视野的实践教学，在自然地理学教学中有着重要的地位与作用。为学生营造研究气氛，挖掘研究问题的潜力，发挥分析问题、解决问题的主观能动性，丰富教学内容，与课堂教学形成互补、互促的态势，学生对该课程的学习由被动转为主动，可以整体提高课程的学习水平。学生能运用课堂理论结合地理信息科学专业特点设计调查研究路径。如土壤一章中“关于地力评价的调查研究方法”，学生设计出按照“随机选点，辐射扩散”的调查研究方法，即采用空间分析的方法，满足采样点的需求，然后插值获取该地地力等级的评价（图2）。

另如，讲解地理区划章节时，可给学生提供不同的地图数据资料，鼓励学生采用地理信息科学专业知识，通过绘制地形图、专题地理图等图幅加强学生对地理事物的空间位置、形态及其分布范围、分布特征、分布规律等认识。指导学生读图、识图，然后再进一步分析该图所反映地理事物的位置、数量、大小、分布范围、分布规律、特征和地理事物间的相互关系及其影响，以培养学生对现实问题的理解、认识并探讨解决路径的能力。图3为学生所做淮河流域位置图。

3.5 分析总结 主要就上述调研结果、实践教学内容及教学方法优化、案例式教学进行了归纳总结，指出研究中存在的不足和改进方向，并根据自然地理的基本知识、基本概念、典型案例、综合应用、前沿专题、热点问题等内容更新。

4 结语

自然地理学历来都重视实践课程，翻开全国各有关高校的教学计划，无一例外地都有安排实践教学的内容，但受实验课课时及实验条件等因素的限制，尚未开设选做的具有前沿性和创新性的实验项目，因此，有必要增设一定量的创新性实验，这对培养创新人才至关重要。具体做法就是将一些验证性实验改进为综合性实验或设计性实验，增设创新性实验项目，增强学生的实践创新能力。同时，将实验和野外实习与教师纵横向课题、大学生创新课题项目及毕业论文相结合，以改变学生心目中自然地理学课程实验以观察、描述为主，技术含量不高、仪器落后的观念，提高学生开展自主创新的兴趣，使得自然地理学课程的实践教学在培养学生实践能力和创新能力方面发挥更大的作用。

参考文献

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[2]张振国，简兴，邱银国，等.应用型本科院校 GIS 专业人才培养方案的研究――以安徽科技W院为例[J].测绘与空间地理信息，2014，37（10）：13-16.

[3]孟万忠，刘晓峰，马义娟.加强地图在高校地理实践教学中应用的探讨[J].太原师范学院学报（社会科学版），2007，6（6）：157-159.

[4]冀玉祥.英国高校地理专业课程体系的特征与意义[J].经济地理，2000（5）.

篇5

地理学是研究人类发展与地理环境之间相互关系的科学。在人类的文明发展进程中，地理学是促进人地关系认识的质的飞跃的关键要素；它经历了自然语言、地图学和新一代以空间分析为核心的GIS阶段。计算机技术的发展给地理学带来了全新的挑战与机遇。当前，全球范围内面临着持续增长的人口与日益短缺的自然资源总量之间的矛盾，这成为实现全人类可持续发展的关键和核心。地理学紧密地关注这一人类世界的永恒主题，RS、GIS等提供了有益的分析工具，空间分析的方法与理论模型为人类提供了问题求解的分析方法。于是，来自地理学、GIS、RS、城市规划、景观设计、环境等多学科的研究人员自发地共同探讨如何实现人类活动在规划之初即实现最佳的环境效益问题，即以最小的环境代价获取最佳的环境效益但又不至于影响到人类的生存。在这样的背景下，随着ESRI公司的有力推动，2009年举行了第一届峰会，GeoDe－sign的概念得以正式提出。尽管目前理论界尚未就GeoDesign的科学概念取得一致，但这丝毫没有影响到GeoDesign相关研究活动的开展，ESRI在其最新的软件产品中已经部分地集成了具有GeoDesign功能的模块。

受伊安•麦克哈格的《与自然共设计》的启迪和斯坦尼兹景观变化模型的影响，GeoDesign的核心在于将设计的理念引入到GIS系统的框架之中，研究一种可以融景观规划和设计、环境影响与评价、过程管理和结果预测于一体的地理规划设计工具以及所涉及到的相关理论与方法问题。GeoDesign具有广阔的理论与实践应用前景，也必将给我国高校在目前的地理科学类专业的核心课程体系设置、专业办学模式和人才培养方案等方面带来巨大的冲击。尤其值得注意的是，GeoDe－sign的核心理念就是建立“追求人类活动对环境所造成的破坏或影响程度最小的规划、设计活动”，这对我国广大地方院校的地理科学专业开展专业课程设置具有重要的启示，需要作深入、系统地研究。

2GeoDesign对地理科学专业的影响

2．1对学生的知识背景与专业技能提出了更高的要求

地理专业核心课程体系旨在培养学生掌握地理学的基本理论，形成运用地理学思考和解决人文、经济、社会领域的地理问题的基本技能，锻炼运用地理学的相关知识和理论进行地理学实习、实验的基本实践技能。地理专业的核心课程体系关注学生的地理知识、能力和素质的培养（表1）。GeoDesign借鉴风景园林、环境科学、地理学、规划学、再生研究及综合。研究等诸多领域的研究成果，采用多学科的综合研究，用于在地区和全球尺度上通过地理位置和取向的优化来解决突出的问题。显然，GeoDesign是新兴的地理信息科学与景观规划设计领域的相关理论、方法融合的结果，关注学生运用GIS技术和地理学原理来评估人类活动所可能产生的影响的方法（图1）。可见，地理专业今后需要更加注重拓宽学生的综合知识视野，拓宽学生的专业知识领域，形成更加系统的复合专业技能。学生在专业知识的学习上要更加注重吸收多学科的知识并内化为自身的综合技能，掌握新兴的GIS、GeoDesign等专业技术并转化为自身的地理知识创新技能。

2．2对地理专业的人才培养模式提出了变革的要求

目前，我国各类师范类高校大都开设了地理科学专业，且学生的培养目标主要定位为面向基础教育输送合格的中学地理教师。长期以来，这种定位为我国的地理专业人才培养作出了巨大的贡献。但是，随着现阶段我国基础教育改革的整体推进，这种地理专业人才培养模式的弊端也日渐显露：（1）由于中学地理师资的相对饱和导致地理专业的毕业学生就业竞争日趋激烈，部分高校的地理专业在招生、专业发展等诸多问题上面临困境；（2）相对集中的地理学基础知识的培养模式局限了学生主动学习并掌握地理科学领域的新技术，不利于学生形成创新性较强的能适应现代科学技术发展动态的知识结构，最终影响到学生综合技能与就业取向；（3）对学生实际动手能力的培养重视不够充分，很多学生毕业后即使是选择进一步深造也仍需继续学习在本科阶段就应该学习过的一些技能性、实践性课程；（4）没有构建学生的可持续创新的地理科学知识终身素养。这说明了地理专业的整体办学思路长期没有得到有效的调整，另一方面也体现了广大师范类高校的地理科研工作者没有及时地结合国际地理科学前沿研究领域对地理专业人才培养模式进行深入思考。GeoDesign是一种统一的、具有较强的空间规划能力但又不依赖于特定软件平台的地理科学整体思维方法，致力于解决复杂环境下的地理设计、分析、建模问题。因而，GeoDesign要求学生具有良好的地理空间思维能力、设计规划能力、空间分析能力和数字表达能力，这对现有的地理专业人才培养模式也提出了更高的要求（图2）。

2．3要求变革现有的教学方法

目前，我国很多高校都非常重视地理专业的改革，在课程体系设置、课程教学、教材建设、教学模式等方面进行了一系列的探索。由于地理科学前沿研究领域的很多科学理论转换到专业教学领域需要一定的时间；所以，高校地理专业领域的教学改革仍然方兴未艾。目前，美国的宾州州立大学、北亚利桑利大学已经开始开设GeoDesign的相关专业，开始正式实施GeoDesign专业的相关教学。这对将GeoDesign纳入到我国高校地理专业的教学改革中有着很好的借鉴意义。

GeoDesign是一种全新的地理学空间规划理论体系，紧密关注人与地理环境之间的相互关系；它所提出的“改变自然，设计自然”的理念更加注重将地理学的理论、知识、方法运用到人类的实践活动当中。GeoDesign以GIS作为技术支撑，以对空间活动的规划设计作为目标，对于很多设计过程的中间结果可以在计算机中实现虚拟重现，这样的特点非常有利于教学过程，学生不但可以观测到中间过程结果，而且还可以对设计结果进行预测。所以，如何将地理学的理论、案例、实验方法、实验结果等有机结合，形成具有地理信息技术新特色的GeoDe－sign教学模式，这些都是对当前地理专业教学方式的重大挑战。

3对地理专业环境教育模式改革的建议

3．1设置学科交叉融合性强的环境保护核心课程

地理学是一门多学科交叉融合的学科，始终以人地关系作为学科的核心领域。现代地理学融合了地图学、数学、计算机科学、遥感、自然环境、地球表面过程等诸多学科，随着人类对地理环境问题认识的深入，其他学科的方法和理论不断被引入到地理环境保护问题的研究当中。因此，目前我国高校地理专业的核心课程设置中应当突出并强化新兴的、综合性强的、能体现地理学最新理论发展方向的交叉课程的设置，并鼓励学生选修这类课程，以利于培育学生的环境素养并通过他们促进我国环境保护的宣传、教育。如地理信息科学是地理学与测绘、计算机等学科融合发展的新兴学科，但目前我国很多高校的地理专业一般只开设地理信息系统原理这样一门较为简单的课程，而对于其它技术性课程则多数不开设，在环境教育类课程设置中也不注新的学科理念、技术理念等的引入，这非常不利于拓宽学生的知识面。地理学在科学技术的驱动下不断发展，形成了很多新的学科和专业，如GIS和GeoDesign。所以，在保证学生掌握必备的地理学基本理论的前提下，应该尽可能地将新兴的交叉性强的地理类环境保护相关课程作为地理专业学生的专业必修课程，以利于他们形成更加良好的知识结构。

3．2加强学生终身地理素养和环境意识的培育

终身地理素养指的是学生能够掌握与日常工作和生活密切相关的、有用的地理知识和技能，并且能够形成持续的地理学创新思维和创新能力，即使他们从学校毕业后仍然能够自主地、不断地学习新的地理学知识和理论，能够关注地理学的研究热点问题。这实际上是地理专业人才培养的真正目标。对于我国高校地理专业的本科阶段的学生而言，培养他们形成良好的地理学科学思维方法，掌握必备的地理学软件分析工具，构建运用计算机进行地理科学实验的基本方法，这些都是非常必要的，也是必须的。学生一旦掌握了地理学的科学思维方法和基本的地理学研究工具，在今后的工作与学习中，他们就能够自主地围绕某一地理科学问题开展相关研究活动，这不但有利于增强地理专业学生的就业竞争力，而且也非常有利于提高我国基础教育阶段的地理师资水平。当然，对于如何构建学生的终身地理科学素养，既要开展相关评价方法的研究，也要制定切实可行的培养方案和课程方案，更加要求广大高校的地理学工作者提升自身的研究水平，掌握某些地理科学的前沿研究领域。

3．3加强学生动手实践能力的培养

掌握系统的理论基础知识和较强的实践动手能力是现代高素质复合型地理人才的必备要素。近年来，历经多轮地理专业教学改革，我国很多高校的地理专业的主干课程的课时总数都被不同程度的削减。但是，地理学始终是强调实践动手能力的学科。现在地理专业的实践动手能力主要由野外实践、课程实习和毕业论文构成，在评价方式上主要有实验报告、考察记录和毕业论文等方式，加之现在很多实验课程依赖于多媒体教学等方式，实验课程的开设效果也存在很多的问题。这些在客观上都导致了地理专业学生的实践动手能力没有得到真正的提高，如有的学生甚至连ArcGIS、ER－DAS等主流GIS平台软件都不能熟练地进行操作。当今地理学走向跨学科交叉发展成为必然的趋势。因此，GIS技术已经成为地理学研究的必备工具。

因此，探索学生的专业实践动手能力提高的有效途径显得尤为重要。以笔者所工作的高校为例，部分科研实力较强的教师结合科研项目的需要，有针对性地给学生提供丰富的地理研究课题，通过指导学生参加大学生科技创新或者课外学术作品竞赛、参加“挑战杯”等多种方式，使得很多有浓厚学术兴趣的学生在实践动手能力方面得到了锻炼；此外，系部还根据学生的实际情况，指导有兴趣的学生成立了“地理信息工作室”、“制图规划工作室”等学习团体，开展学科竞赛，这些都为强化学生在课外通过自主学习提高实践动手能力积累了有益的经验。我们认为，GeoDesign代表了地理学发展的一种新趋势，也体现了地理学在数字化时代不断与其他学科交叉融合的新特点。因此，在这一背景下加强学生的动手能力培养，不但要突出课内时间的有效利用，更要求教师要善于精选科学研究的案例并指导学生从事难度适中的地理学环境问题的科学探究。

4结语

篇6

[关键词]GIS 矿产勘查 应用 前景展望

[中图分类号] F416.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-262-1

1地理信息系统（GIS）概述

地理信息系统（Geographic Information System，即GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。它可以制作精度十分复杂的地形和地质图，并能对图形数据与各种专业数据进行一体化管理和空间分析查询，从而为多源信息的综合找矿预测提供了较为理想的平台。

2地理信息系统（GIS）在地质找矿中的作用

GIS的出现，其强大的数据采集、分析、管理功能，为解决环境及资源问题提供了一条康庄大道。在具体的地质找矿工作中，具有以下的优势与作用：

2.1完备的数据库系统

GIS简单而言，是一种处理数据输入/出、图件产品的计算机软、硬件系统，它集采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息为一体，涵盖了计算机的各种应用程序和各种地学信息数据，并且还可以有效地组织而成的现实空间信息模型。在地质找矿勘查工作中，地质人员可以通过输入空间材料的数据，形成各种模型，并且可以从视觉、计量和逻辑上对现实空间进行模拟、管理及预测；地质人员可以随意的抽取、组合、传输相关的空间信息，对各类数据所形成的图片进行仿真模型，有效地预测出成矿的规律及岩土成分。

2.2先进的空间分析技术

GIS相较于传统找矿方式的主要优势即是其拥有卓越的空间分析技术，GIS的空间计算和分析功能可以对地质体系中的空间关系进行科学的定量定性分析。例如，GIS具有的叠加功能在矿产资源勘察中具有很高的应用频率，通过将各种图形信息进行重叠放置可以有效提取矿产信息，并对各项成矿信息进行严密的分析计算，而在重叠放置的过程中没有数量限制，可以有效纳入更多的数据信息，进而可以增加其计算精准度。

2.3具有强大的数据模拟分析功能

GIS可以进行大量的数据模拟与分析，例如地震数据处理、遥感数据处理、地球化学数据处理等。为丰富多彩的空间信息分析与综合提供了有力的新工具。GIS的空间数据分析功能还有拓扑叠加、缓冲区分析数字地形分析等，为建立完善的专业设计、分析、评价、辅助决策模型提供了强有力的分析工具。

3 GIS在地质矿产勘查中的应用

3.1对成矿模式进行预测分析

通过GIS，以海量综合信息为基础，便能做好空间采样，从时空和多元统计的角度来分析构造演化、火成活动和沉积相等地质特征。可以对成矿进行预测，对矿产勘查等相关工作进行合理地指导，还可以对区域地质演化进行模拟。

3.2GIS成矿预测异常应用

GIS应用于成矿预测，主要是借助其功能对地质异常进行分析，对成矿可能地段、找矿可行地段和找矿有利地段的圈定，通过各种地质异常（断层，地层、岩浆岩、物化探异常等）分析和已知矿床（点）的关系，通过统计分析，计算异常和矿点的关系，断裂影响带的半径等，从而研究其空间相关性。根据找矿有利度，可以产生新的数据层，通过GIS的空间分析叠加功能，圈定成矿预测区。而后构建GIS成矿空间预测模型，圈定找矿地段，综合不同地质信息、找矿信息、进行融合，筛选，匹配，叠加等。最后，通过找矿证据层的数据叠加，生成新的数据层，圈定成矿预测区域。

3.3地质矿产调查与填图应用

GIS已在地质矿产勘查中得到广泛应用，并取得许多瞩目成果。美国、加拿大、澳大利亚早在1985～1989年就将其应用于地质矿产调查和填图。目前，澳大利亚开始利用计算机笔记本以数字形式采集野外地质数据，建立有关数据库，我国也建立了中国金矿大型数据库，对中国大地构造1～3级单元按最新研究动态进行划分并建立属性表，结合其他成矿信息，进行成矿GIS分析，预测区域成矿靶区。在国内，原地矿部系统许多单位已购买一些MAPGIS，GIS已开始普遍应用于地质调查。此外，还有一些利用国外GIS进行矿产资源研究与建立地学多源信息系统的新成果。

4 GIS未来应用展望

尽管GIS在地质找矿工作中的应用还存在诸多不足，但却有着广阔前景。GIS在地质中的应用逐步成熟起来，向地质学家们提出更多更新的要求。一些标准化措施、工作规范会相继出现，研究人员严格根据GIS分析要求采集原始数据，学术刊物按相关规定发表地质资料，依此循序渐进经相当时期甚至几代人的积累，一个地质研究全面定量化的时代必将最终到来，从而导致地质学在许多基本认识上的重大飞跃和找矿的重大突破。更重要的是，研究人员知识面的拓宽和综合技能的提高会使得地质信息系统应运而生，完成研究手段从通用GIS到专用GIS的根本转变，其深远意义不言而喻。

5结语

随着地质勘查工作的深入，工程建设规模的扩大，矿山的地质勘查深度及广度的不断拓展，勘察信息需要交流的速度也越来越快，这就迫切地需要一种方便快捷的手段作为勘查信息交流的载体，而GIS技术可以很好地满足这种需求。GIS技术可以更为有效和直观的勘察矿山地质状况，增进地质勘查行业内外人士对矿山地质环境的感性认识。总之，利用GIS技术提升并改造传统的矿山地质勘查技术水平，对于提高矿产储量估算的智能化和管理的自动化水平以及工作效率的提升，具有十分重要的现实意义。

参考文献

[1]王玉莉，陈加峰，刘伟，张建国，刘楠.基于GIS技术的矿产资源信息化现状及分析[J].农业网络信息，2014，09：36-39.

篇7

1）实习报告是实践过程的重要体现。作为实践教学的受众主体，学生在实践过程中将学会通过一定的手段，借助一定的工具，掌握一定的方法，实现特定的目的。实践教学的考核往往视实习任务的完成情况而定，一方面，需要考核学生实习结果质量的好坏，另一方面，还需要考核学生实践过程的执行情况，如GIS软件操作的熟练程度、GIS软件设计与实现方法的掌握程度等。其中，实习结果的完成质量可以随堂考核，但对于实践过程而言，一般情况下，由于学生人数众多，指导教师不可能逐一进行仔细检查。实习报告是对实践过程的阐述、分析、综合和总结，是实践过程的重要体现，为指导教师了解学生实践过程的执行情况提供了重要渠道。2）实习报告是创新性思维的重要源泉。实践教学是对课堂教学的重要补充，具有较强的针对性和目的性，其实习内容将根据学生所学的某个知识点或多个知识点而定，涉及面相对较窄，且有一定的代表性，有助于学生加深对所学理论与方法的认识与了解。因此，学生的实践过程具有明确的指向性。在不偏离实习内容的前提下，适当进行外延拓展性思考，有助于将所学知识点融会贯通，纵向上可以扩展各知识点在实际应用中的深度和广度。如缓冲区分析实践教学中，除了实习内容规定的噪声影响范围分析，还可将其应用扩展到洪水淹没分析、城市扩张影响范围分析等。横向上可以提高利用不同知识点解决实际问题的能力，如将缓冲分析、路径分析、叠置分析等应用于商店的选址中。这些实习内容以外的思考或灵感可通过实习报告记录下来，与指导教师互动获取评价或建议，为今后各种创新性活动（各种GIS软件开发大赛）提供思路。3）实习报告是科技应用文的重要基础。对地理信息科学专业的学生而言，实习报告是最常见的一种科技应用文。除此之外，科技应用文还包括参加各种GIS软件开发大赛需提交的系统设计书、操作说明书、总结报告等，参与老师的科研项目涉及的投标书、项目建议书、项目可行性论证报告、项目申报书、项目计划任务书、项目实施方案、项目结题报告等，以及毕业阶段每个学生完成毕业设计的同时还必须撰写的学位论文。以上各种类型的科技应用文，是对所从事科技活动的阐述、分析与说明，从目前情况来看，大多数学生并不擅长撰写此类文章。以学位论文为例，大多存在图文不规范、参考文献引用格式不正确、缺乏创新等问题。实习报告作为学生接触最多的科技应用文体，其规范写作将有助于养成良好的科技行文习惯和良好的创新性思维习惯，为今后各种科技应用文写作打下坚实的基础。4）实习报告是就业面试的重要砝码。站在指导教师的角度，通过实习报告可以看出学生实践过程的执行情况和实习结果质量的好坏，还能看出学生对待实践课程的学习态度。对用人单位而言，通过实习报告能够间接了解一个学生在大学期间从事了什么样的实践活动，是否符合用人单位的发展需求，同时，从实习报告的行文规范能间接看出一个学生的职业素养和工作态度。因此，在毕业找工作之际，除了个人简历，还可以将大学期间所做的实习报告作为就业面试的重要砝码，为用人单位了解自身实践动手能力提供重要参照。

2地理信息科学专业实习报告的撰写

武汉大学、中国矿业大学、同济大学、中南大学、中国地质大学（武汉）等GIS领域国内知名高校的本科生人才培养方案中均有针对性地开设了相关实践课程，尽管这些课程的名称可能有所不同，但均涵盖了GIS软件操作、GIS软件研发、地图设计与编绘等3方面的核心实践课程。本文以这3种核心实践课程为例来探讨实习报告的撰写规范。首先，实习报告的封面应指明如下信息：实践课程名称、学校、学院、专业、班级、学号、姓名、指导教师和提交日期等。其次，实习报告的提纲应涵盖以下内容：实习名称、实习目的、实习时间、实习内容和实结等。1）实习名称，用于概要描述实习内容，字数不宜过多，以20字以内为宜，可作为标题放在实习报告的最上方，也可以作为实习报告的正文放在最前面。2）实习目的，一般言简意赅，直入主题。例如，GIS软件操作的实习目的在于熟悉某GIS软件的某些功能操作，实现指定应用目标，掌握课堂教学的相关知识点；GIS软件研发的实习目的在于熟悉某编程语言、某GIS软件基础开发平台，掌握GIS软件工程设计与实现思路；地图设计与编绘的实习目的在于精通制图软件的相关操作，掌握不同类型的普通地图和专题地图的设计与编绘技巧。3）实习时间，包括完成实习内容的起始时间。另外，还可以在这一部分增加时间进度安排，用于进一步规划实践过程每一个关键步骤的完成时间节点。4）实习内容，是整个实习报告中最重要的部分，是对实践过程的完整反映，需详细阐述实验环境、实验任务、实验步骤、实验结果等方面的内容。实验环境是指实践过程中涉及的各种软、硬件环境。除了实践课程所用的计算机硬件设施、操作系统，GIS软件操作的实验环境还包括各种GIS软件、数据库软件等。GIS软件研发的实验环境还包括编程语言、编译环境、二次开发平台、数据库软件等，地图设计与编绘的实验环境还包括各种图形图像处理软件、GIS制图软件等。实验任务是实习目的的具体化，通常通过完成某一个或多个实验任务来达到实习目的。例如，某地区地块拓扑关系的建立可以作为GIS软件操作的一个实验任务；某校园地理信息系统的实现可以作为GIS软件研发的一个实验任务；某地区人口结构分布图的制作可作为地图设计与编绘的一个实验任务。实验任务篇幅不宜过长，可略多于实习目的，通常用一小段文字进行描述。实验步骤是指完成实验任务的每一步操作、流程、思路等，应结合技术路线进行说明。从以往学生提交的实习报告中可以看出，在实验步骤的阐述中，一部分学生容易产生误区，如在GIS软件操作的实验步骤中大量插图，缺乏文字描述；在GIS软件研发的实验步骤中大量粘贴代码；在地图设计与编绘的实验步骤中仅指出图例设计与图面配置的结果。实验步骤的撰写应把握好度，既不能顾此失彼，也不能面面俱到。GIS软件操作的实验步骤应图文并茂，不必每一个参数的设置都配图，但需用文字进行说明，插图以关键步骤的实现效果图为宜，并辅以相应的文字表述。GIS软件研发的实验步骤应结合流程图展开，并辅以关键算法的代码。地图设计与编绘的实验步骤中，对于普通地图而言，应先指明地图符号设计和地图注记配置遵循的国家标准、地图综合选取和概况的方法与依据，再插入各种地图符号的设计效果图、地图注记的配置效果图、地图综合前后的对比图等；对专题地图而言，应先分析和比较现有专题资料，再统计分析各种专题数据，接着选择各种专题内容的表示方法，最后以各专题内容的表达效果作为插图。实验结果是指通过以上实验步骤，完成实验任务之后所得结论或取得的总体实验效果，一般以插图或插图加简要文字说明为主。GIS软件操作的实验结果可以是数据编辑处理之后的效果图、执行空间查询分析之后的效果图、二三维数据可视化表达效果图等；GIS软件研发的实验结果可以是系统运行界面、系统各功能操作效果图、算法执行后的效果图等；地图设计与编绘的实验结果可以是一幅完成数字化或地图综合后的普通地图，也可以是一幅完整的专题地图。5）实结，是对实践课程的整体回顾，是实习内容的进一步凝练与升华，能够体现学生在实践过程中是否进行了独立的思考。实结的内容包括实践过程的总述、遇到的问题及其解决方法、实践课程的收获与心得、实践过程中存在的不足、将来有待进一步学习和改进的地方以及对未来从事相关实践活动的展望等。由于实习内容难免和现实生活之间存在一定差距，照本宣科的机械式实践课程学习固然有助于巩固课堂教学所学知识点，但不利于培养学生的创新性思维能力，也不利于提高学生利用所学GIS知识解决复杂实际问题的能力。因此，应鼓励学生在完成实习任务的同时，充分进行外延拓展性思考，并将思考的内容记录在实结中，与指导教师进行交流，在课外进行实验验证，如GIS软件操作中的缓冲分析拓展综合应用；GIS软件研发中最短路径算法的改进与优化；地图设计与编绘中的自动综合、注记自动配置等。这既符合国家对高校提出的培养创新性人才的要求，又能真正让学生发挥专业特长，将所学的GIS知识灵活应用到日常生活中，还能为今后的各种创新性活动提供思路。最后，实习报告的图文格式方面应严格遵循科研要求，以养成良好的科技行文习惯。

3结语

篇8

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

随着中国汽车保有量的快速增长，道路交通安全问题已经成为人民生活中的重要问题之一。2002年我国道路交通事故件数、受伤人数、死亡人数和直接经济损失四项指标分别达到了77万多起、56万多人、10．9万多人和33亿多元人民币。道路交通安全局势极其严峻，如何有效地提高道路交通安全是迫切需要解决的课题。采用科学的分析方法、挖掘导致道路交通事故的各种原因是合理制定道路交通安全管理措施、预防交通事故的关键。 国内外很多交通安全管理机构都建立了信息决策系统，用于满足各自特定的需求。但这些交通安全信息系统大多数都不具有地图显示及空间建模分析功能，从而还不能进行大面积范围的交通安全分析。地理信息系统(GIS)是一组具有图形图像数字化、空间数据管理、查询检索、模型运算和多种输出功能的软件，它可以结合具体地点的事故数据，进行直观的空间分析，因此，适用于与地理位置密切相关的交通安全问题的研究。 目前，基于GIS的道路安全管理系统研究尚处于起步阶段。分析GIS技术应用于道路安全管理系统的必要性及优点，探讨基于GIS的道路安全管理系统的功能、设计思路及其开发的技术路线。这对建立实用的安全管理系统，提高道路安全管理水平及拓宽GIS的应用领域具有十分重要的意义。

2 逻辑设计及功能分析

2．1 GIS与道路交通安全层次 地理信息系统简称"GIS'’(Geographic lnformation System)，是一门集计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的新兴技术。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对地理信息进行处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持。道路交通安全分析可分为3个层次： 第一层次是对某一地区或区域的交通事故现状和趋势进行分析。这一分析可利用数学方法进行统计和预测，并分析与该区域经济发展，道路设施交通流量等因素之间的关系，从而从宏观上了解和控制交通事故的发生。 第二层次为交通事故的区域分布分析，对某一区域的交通事故发生的特征、频数、相关因素等进行分析，从总体上了解和把握该区域的事故情况。由于区域分布分析中的交通事故数据具有很强的区域地理因素，这就需要有地理数据的文件管理系统。 第三层次为微观分析，分析研究某一路段或某一交叉通事故发生规律和发生机理，以便制定安全对策。这一层次的分析则需要更多的地理因素信息和环境因素信息，简单的数据文件形式已不再满足要求，借助直观形象的地图进行安全分析尤显必要。 通过以上分析可知，利用海量的数据对某一区域、某一路段或交叉口进行交通安全分析，基于GIS的存储、分析、地图可视化显示以及辅助决策案的制定是先进的道路交通安全管理系统的基础和道路交通事故预防的关键技术之一。

2．2 功能分析 道路交通安全GIS应是道路交通安全管理的辅助工具，它不仅能为各级管理部门和事故处理部门的宏观管理、微观分析及决策提供全面服务，而且还能为工程技术人员提供事故分析的工具。交通安全管理GIS应具有以下功能：

(1) 数据的输入和管理。系统具有数据输人与管理功能，包括与事故有关的各种信息。例如，道路几何尺寸、交通流、交通管理设施的分布及维修情况等属性数据的维护工作都可在地图上进行操作，较以往的字符型数据库更方便、直观。

(2)事故统计、报表。事故的统计方法应遵照公安部的统计规范，并应具有事故预测预报功能。报表功能应包括定期报表和特殊报表功能，定期报表可采用表格形式或地图形式，这些报表使管理者能够全面地了解本地区或某一地点的事故概况和事故频率。专用查询报表通常是应某一特殊要求而能快速形成报表的功能。

(3)事故黑点识别与显示。系统可以统计各点、交叉口、路段和整个区域的事故情况，并可按照一定标准(如事故次数、事故率或二者相结合)，自动筛选出事故黑点，并自动标识于地图上。

(4)交通事故信息查询。各类交通事故数据和有关指标数据都可在地图上查询，并以直观图(如饼图、直方图、排列图等)显示，图形显示可任意放大缩小，不同事故类型可按照用户要求分别显示或整体显示，最大限度地提高工程技术人员的事故分析水平和安全管理人员的决策能力及效率。

(5)事故预防、预案。对未来将要发生的事故作出预测，分析未来事故的危险程度和发展趋势，并给出应采取的防治措施，以供道路管理者作出决策，如提出道路改善意见、事故黑点整治措施等。

(6)其他功能。系统在满足各级管理部门、事故处理部门业务处理的同时，应预留接口，与相关的办公自动化系统和交通监控系统实现信息共享。此外，道路交通安全管理系统也将是未来智能化交通信息系统(ITS)的一部分。

3 数据库设计 道路交通安全GIS系统主要涉及两个部分：一是其开发和运行的平台，即GIS系统软件和地图部分，该部分的主要功能是为交通安全分析、决策和预案提供支持平台和道路空间地理信息；二是交通安全本身所涉及的内容，主要指与交通事故相关的信息，如何通过GIS的强大功能(如图形叠置、缓冲分析等)，将这两部分内容整合在一起，得到道路交通的安全分析、决策和预案系统，则是系统开发的主要目的。根据这一目的和要求，笔者设计了道路交通安全GIS系统，如下图所示。在该系统中，主要包括6部分：道路地理信息GIS地图、交通事故数据库、数据库管理系统DBMS、区域安全评价、事故黑点分析及交通事故预测系统。

3．1 道路地理信息GIS地图 采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使交通安全管理部门对道路安全的管理变得直观、简单和易操作，为决策提供科学快捷的支持。如通过直接对地图实体进行查询，可以获得包括道路信息，如道路等级、横断面宽度、横断面形式、道路线形等，以及事故多方位信息，如事故发生量在空间、时间上的分布和交通量的分布。

3．2 交通事故数据库 道路交通安全GIS的基础是存储在数据库中被用来分析的信息。交通事故信息由公安、交警部门采集与管理。而目前一般的公安与交警部门研制开发了部分道路的数据库，可根据实际情况实行原有的数据库到GIS数据库的转换。

3．3 数据库管理系统DBMS GIS关键技术之一是空间数据库的设计，其数据库是一个共享或者分享式的数据库。GIS数据库通常应该满足：最小冗余原则(数据尽可能不重复)、应用程序对数据资源的共享原则、数据独立性原则以及统一管理原则。数据库中的数据应该依其本身的特点进行组织，而不是依据使用目的的不同而不同；同时，数据库的结构应当反映出不同的应用目的要求，支持各种应用程序和目的，而且各种应用程序是相对独立的。因此，GIS数据库应该容纳各种各样的数据类型和格式，在考虑数据特征的同时，又需兼顾其应用目的。

3．4 事故黑点分析系统 事故黑点及其影响因素分析属于微观分析的范畴，其主要用于查找事故黑点，确定其危险水平，并且从多角度分析事故成因。道路交通安全管理人员最需了解哪一路段行车危险、什么情况下最易引发交通事故。按照管理者需求，采用事故次数、事故率或二者相结合的方法，筛选出事故黑点，并对其进行多方面分析，如道路状态技术分析、事故成因分析，找出事故发生的原因，为道路交通管理者提供对策。

3．5 区域交通安全评价系统 影响道路安全的因素很多，各因素之间往往相互作用、相互制约，形成一个复杂的系统。对道路交通安全进行确切地评价，需要排除次要影响因素，正确地选择主要影响因素作为评价指标。利用GIS的可二次开发性，建立区域交通安全评价模型，可选择的方法有4项指标法、综合当量指标法或灰色系统评价法。参与评价的区域可直接从图上拾取，评价结果可通过区域着色的方式显示，不同地点的安全水平则通过不同的符号、颜色、线型或线宽来表示。

3．6 事故预防预案系统 交通事故预防预案是对未来有可能发生的事故作出估计，分析未来事故的危险程度和发展趋势，并给出应采取的防治措施。应用GIS的接口，装入事故预测模型，直接调用交通事故的空间数据，根据不同的需要对其进行预测。预测数学模型可选择传统的概率预测法、回归预测法或非线性的神经网络预测技术。

4 道路交通安全GIS开发技术 运用地理信息系统进行交通安全管理，首先应建立某一地区的地理信息系统。由于中国的地理信息系统发展较晚，只有少数城市建立了初步的地理信息系统，这为交通安全分析提供了必要的基础。由此，根据目前中国的实际情况，道路交通安全GIS适合采用“原型法”进行研究开发。 所谓“原型法”就是：在系统开发的初级阶段，在对初步调查用户需求的基础上，快速构造一个可以工作的系统原形，将此原型提供给用户使用，听取意见；然后修正原型，补充新的数据、数据结构和应用模型，形成新的原型；经过几次修正迭代后，可以达到用户和开发者之间的完全沟通，明确系统定义和用户界面要示，形成较为完善、成熟的系统产品。

5 总结 中国的交通安全形势严峻，已引起了相关部门的关注，但由于该课题的复杂性，给研究工作带来了许多挑战，交通安全技术及安全管理的研究任重道远。在GIS空间数据输入、编辑、图形数据属性互访的、信息查询等功能的基础上，纳人事故多发点及其影响因素分析、区域安全评价和事故预测系统，可将图像信息、地图、数据及模型综合管理，为道路交通管理部门提供决策辅助信息和决策方案。笔者通过对这一课题的探讨和初步的系统设计，看到了GIS在交通安全管理方面应用的潜力和广阔前景，此项技术的应用必将会带来交通安全管理技术的革命。 为了尽快建立起道路交通安全GIS管理应用系统，提出以下建议： ①要提高各级交通和公安厅部门对地理信息系统技术重要性的认识，并且给予必要的投资； ②逐步建立完善的道路结构数据库； ③在道路交通安全管理过程中，应认识到安全管理系统设计与道路规划、设计、建设和营运车辆的管理的整体性，不能人为地把它们分割开来； ④要实现交通、公安和建设部门的信息共享，实现安全信息指导道路的规划和运营。

参考文献

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〖3 〗 李英姿，张飞舟，林耀海．智能交通系统中地理信息系统的研究[J)．中国公路学报，2000，13(3)：97-105

〖4 〗 陈俊，宫鹏．实用地理信息系统[M]．北京：科学出版社，1998

篇9

关键词GIS网络Web GIS历程趋势

1 GIS的概念

(1)GIS的定义

GIS即地理信息系统，是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界(资源与环境)各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来。地理信息系统中“地理”的概念并非指地理学，而是广义地指地理坐标参照系统中的坐标数据、属性数据以及以此为基础而演义出来的知识。

(2)GIS的特点

为了满足GIS对地球表面、空中和地下若干要素空间分布和相互关系的研究，GIS必须具备以下基本特点。

①公共的地理定位基础

所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位,才能使具有时序性、多维性、区域性特征的空间要素进行复合和分解，将隐含其中的信息变为显示表达，形成空间和时间上连续分布的综合信息基础,支持空间问题的处理与决策。

②标准化和数字化

将多信息源的空间数据和统计数据进行分级、分类、规格化和标准化，使其适应于计算机输入和输出的要求，便于进行社会经济和自然资源、环境要素之间的对比和相关分析。

③多维结构

在二维空间编码基础上，实现多专题的第三维信息结构的组合，并按时间序列延续，从而使它具有信息存贮、更新和转换能力，为决策部门提供实时显示和多层次分析的方便。这显然是常规二维或二维半的地形图所不具备的。

④具有丰富的信息

GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等。纽约市曾经对其数据库进行了调查，发现有80%以上的信息为地理信息或与地理信息有关。

(3)GIS与其它系统的区别

GIS有别于DBMS(数据库管理系统)。GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS,GIS必须包含DBMS。

GIS有别于MIS(管理信息系统)。GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用。MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询，没有拓扑关系。管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DBMS。

GIS有别于地图数据库。地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析和提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。

GIS有别于CAD系统。二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形，属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

(4)GIS的应用

GIS是一门以应用为目的的信息产业，其应用可以深入到各行各业、千家万户，形成诸如资源与环境GIS,灾害监测与防治GIS,农林牧副渔GIS,工商经营管理GIS,国民经济运营、交通管理和规划GIS,城市管理、运行和规划GIS,工矿生产管理GIS及各部门办公GIS等。据调查统计，美国有84%的联邦政府机构在办公室中正在使用和将要使用GIS技术，有7万个以上的地方和州政府部门使用GIS技术。是否具备和使用先进的城市地理信息系统,已成为衡量一个城市管理水平和投资环境的重要标志。在我国，沙市、常州、海口、深圳、北京、上海、天津、厦门等城市已建立具有一定规模的城市信息系统，一些GIS技术开发公司在一些城市的大街上设置了旅游线路查询信息系统，并己成为市政建设的一个内容。

进入90年代，随着GIS产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及,GIS将逐渐成为信息产业的主流。

2 GIS发展历程

(1)GIS的产生

国外不少人认为，19世纪以来普遍应用的地图和专题图就是一种模拟式的地理信息系统。照此定义，我国地理信息系统的产生可追溯到宋代的地理图碑，它刻绘了山脉、长江、黄河、长城以及全国各级行政机构，是宋代的中国地图。

到本世纪50年代，随着电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制图学中的应用以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮、处理各种与空间和地理分布有关的图形和有属性的数据，并通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这才导致了现代意义上的地理信息系统的问世。

1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统(LIS)用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了地理信息这一术语，并于1971年建立了世界上第一个GIS――加拿大地理信息系统(CGIS),用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。由于当时计算机水平的限制，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。与此同时，国外许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立。例如，美国1966年成立了城市和区域信息系统协会(URISA),1969年又建立起州信息系统全国协会(NASIS):国际地理联合会(IGU)于1968年设立了地理数据收集和处理委员会(CGDSP)。这些组织和机构的建立为传播GIS知识、发展GIS技术起了重要的推动作用。

(2)GIS的发展

进入本世纪70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使GIS朝着实用方向迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。例如，从1970年至1976年，美国地质调查局就建成50多个GIS,加拿大、联邦德国、瑞典和日本等国也相继发展了自己的GIS。与此同时，一些商业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎，许多大学和研究机构开始重视GIS软件设计及应用的研究。

80年代，由于计算机行业推出了图形工作站和PC机等性能价格比大为提高的新一代计算机，为GIS普及和推广应用提供了硬件基础。GIS软件的研制和开发也取得了很大成绩，涌现出一些有代表性的GIS软件，如Arc/Info、Genamap、MGE、Cicad、System9等。GIS的普及和推广应用又使得其理论研究不断完善，使GIS理论、方法和技术趋于成熟，开始有效地解决全球性的难题，例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象、酸雨、核扩散及核废料等问题。

我国GIS的起步较晚，到70年代末才提出开展GIS研究的倡议。进入80年代后迅速发展，在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。一些有远见的地方政府也开始投资建立本地的G1S,在GIS应用日益活跃的今天，诸如沙市这样名不见经传的中小城市，由于GIS起步早而誉冠全国。80年代末，武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业的基础上建立了信息工程专业，使我国GIS基本人才的培养纳入了正轨。1994年4月，我国专门成立了“中国GIS协会”,此后又成立了“中国GIS技术应用协会”,加强了国内各种GIS学术交流，研制推出了Geostar、Citystar、MapGIS等具有自主版权的GIS软件。

3 GIS的发展趋势

GIS正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球GIS发展。

(1)GIS与其它学科结合更加紧密，应用更加广泛3S(地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS)或5S(前面3S加上数字摄影测量系统DPS、专家系统ES)的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS广泛用于交通、环保规划、公安侦破、车船自动驾驶、大田农作物因地施肥、科学耕种和海上捕鱼等。不管是在3S还是5S的集成概念中，“3”和“5”己不是一个确切的数字概念，它们是泛指多个系统。3S和5S强调的是“l+l>2”,有了这个观念，我们就可以将GIS与其它可以结合的任何学科进行集成研究，输出方式更直观，以满足人们生产、生活的各种需求，使人们可以合理利用资源、保护环境，实现人类可持续性发展。事实上，GIS己涉及到社会科学、自然科学的许多领域，因此，我们还可以得出这样的结论，GIS必将发展成为集社会科学、自然科学于一体的全球性、综合性巨型软科学。

(2)基于因特网的WebGIS是下阶段GIS发展的一个主流

从GIS发展的历程来看，GIS每一次大的发展都与计算机发展水平有关,今后仍将是这样。如今计算机网络的兴起和迅速发展，信息高速公路的建设，为GIS的新发展铺设了通行无阻的金光大道。由于地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，送入电子计算机，便可方便、快速和及时地将地理信息传送到需要的地方去，以发挥地理信息在国民经济建设、国防建设和文化教育等行业中的应用价值。而GIS工作者则需研制一个万维网上的GIS和GIS浏览器(即视窗GIS),使亿万网民随时根据需要来查询GIS。

(3)空间数据基础设施建设

“数字地球”一词已在世界广为提及，但很多人并不理 解它的真正含义,仅仅把它理解成全球各零散的数字信息在因特网上的流通。按照美国副总统戈尔在阐述“数字地球”概念时所举的例子不难理解，它实际上就是一个GIS。要实现地球数字化必须有数据基础，数字地球的基础是空间数据基础设施。空间数据基础设施建设包括空间数据服务体系、空间数据交换网站、数字地球空间数据框架和空间数据标准体系的建立。要在今后做到“秀才不出门，便知天下事”,做到网上“逛商场”,空间数据基础设施建设必须要搞好。

(4)组件式GIS的研究

建立一个小型的GIS己不是一两个人所能完成的，数字地球的建立更是一个极为庞大的工程，需要全世界各地的人们参与。因此，把庞大的GIS软件系统分解成可按应用需要组装成“定做系统”的GIS “元件”,怎样将这些GIS“元件”通过标准的系统环境(如OLE和OpenDOC)与其它非GIS的“元件”嵌接，有效地实现系统合成，自然就成了GIS的研究方向。一旦实现了这一步，全世界的人都可以参与GIS的建设，完善数据库，建立丰富的元件库，用户可根据需要拼装调用。这种组件式的GIS的各元件或数据应该是分布式的存贮，通过分布式对象管理系统进行管理。

(5)与多媒体技术的结合

多媒体技术正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统(DPS)中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。

4 GIS面临的问题

(1)认识问题

国家和地方政府对GIS建设的基础投资太少，没有从战略上提出一个GIS发展构想，没有把GIS建设提到一个应有的高度。而在美国，信息高速公路、数字地球却是总统、副总统提出，并以政府文件形式下达。科索沃战争给我们一个警示，必须高度重视GIS的作用。

（2)人才问题

GIS产业对人才不仅有一个量的要求，还要有一个质的要求，这种人才不仅要有过硬的专业知识，还要有广博的知识面，不仅要懂得自然科学知识,还要懂得相当的社会科学、软科学知识。政府部门要拥有高素质的GIS人才,才能有效地利用GIS进行管理和决策。

(3)数据质量问题

影响GIS数据质量的因素千头万绪，名目繁多，存在许多不确定性，导致数据质量不好控制，给建库带来很多不便。进入数据库的数据质量过高,则是浪费;反之，质量偏低，则达不到要求，可能造成严重的后果，把握适度质量有一定难度。

(4)安全问题

特别是基于因特网的GIS,要非常注意数据的保密性。而GIS中庞大的数据要逐一核实其对外是否符合国家安全是一件很困难的事，一旦出了问题，可能造成严重后果。

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关键词:虚拟地理环境；概念；探索

中图分类号：B929 文献标识码：A 文章编号：

1前言

近年来，随着计算机技术和地理信息技术的不断发展，研究人员利用虚拟现实技术在地理学研究上展开了大量的尝试，在技术应用、相关信息系统研发及理论研究上均取得了突出的成果，并在不断的探索与总结的基础上，逐步形成了虚拟地理环境的概念。

虚拟地理环境概念自提出以来，经过十多年的发展，目前已经逐渐被广大研究人员所接受，但尚未形成统一的认识。为明确界定虚拟地理环境的研究内容与边界，部分研究人员对虚拟地理环境的定义及其理论与方法展开了讨论。

龚建华、林珲等人通过一系列的论文和专著，较为系统的开展了虚拟地理环境理论和方法的探讨，认为虚拟地理环境是以化身人、化身人群、化身人类为主体的一个虚拟共享空间与环境，它既可以是现实地理环境的表达、模拟、延伸与超越，也可以是指赛博空间中存在的一个虚拟社会（社区）世界。并进一步提出了关于虚拟地理环境的研究框架（龚建华等，2006,2009；林珲等，2005，2007，2009；龚建华、林珲、鲁学军，2002），把信息（地理）哲学和非线性科学作为研究虚拟地理环境的基础性理论，把可计算人地关系作为虚拟地理环境的理论核心，围绕该核心研究与虚拟地理环境相关的人地系统论、地理认知、地理计算和人工智能。

闾国年（2009）认为，虚拟地理环境研究在计算机网络和虚拟三维空间环境下，通过分布式协同交互，实现地理环境可视化的表达、地学问题的分析处理、地理规律的提炼、地理现象的模拟、地理环境变化的再现与预测以及人类活动影响的评价，探索地球各圈层内部的结构特征、分布规律、演化过程以及圈层之间物质流、能量流、信息流的传递方式及其动力学机制。

朱庆认为虚拟地理环境可以简单定义为真实地理环境在计算机中的一种抽象数字化的逼真表示，使人们可以探查汇集有关的自然和人文信息，并与之互动。

以上对虚拟地理环境定义体现了虚拟地理环境研究领域的不同侧重点，强调网络空间载体下三维空间的计算机实现，强调化身人的参与性，而忽视了其它维度、其它形式的虚拟地理环境，忽视了将虚拟作为一种手段来对人类无法触及的地理环境的研究，同时也忽视了对虚拟地理环境本身作为一种虚拟存在的环境系统的研究。

2虚拟地理环境的概念

2.1 虚拟地理环境概念的形成

虚拟地理环境源自于地理环境，是地理环境与现代虚拟技术和手段相结合的产物，是地理环境在现代科学技术辅助下的一个延伸。因此，要正确认识什么是虚拟地理环境，我们首先需要了解地理环境的概念。

地理环境是指一定社会所处的地理位置以及与此相联系的各种自然条件的总和，包括气候、土地、河流、湖泊、山脉、矿藏以及动植物资源等。可分为自然环境(或自然地理环境)、经济环境(或经济地理环境)和社会文化环境。它具有三个特点：(1)具有来自地球内部的内能和主要来自太阳的外部能量，并在此相互作用；(2)它具有构成人类活动舞台和基地的三大条件，即常温常压的物理条件、适当的化学条件和繁茂的生物条件；(3)这一环境与人类的生产和生活密切相关，直接影响着人类的饮食、呼吸、衣着、住行。

在传统技术条件下，研究人员主要通过实地调查和统计分析的方式对地理环境中的现象及规律进行研究。受各种条件限制，人们对涉及时间跨度比较长或是自然条件比较恶劣而无法到达区域的地理环境现象和规律及其对人类生产生活的影响无法开展有效研究，如深海地理环境、地下环境、地壳运动等。随着科学技术的发展，研究人员有了更多的现代化手段来开展地理环境研究，虚拟化就是其中一个重要的研究手段，尤其是以计算机为基础的数字虚拟技术，为现代地理学的发展和繁荣做出了不可磨灭的贡献。研究人员首先抽象化的建立现实地理环境的各种运行模型，输入实际的或调整后的参数，并利用计算机强大的运算能力和可视化表达能力，以虚拟的形式来实现一个类真实或虚构的地理环境，以研究各种地理环境问题。我们称这样的环境为虚拟地理环境。

在研究人员建立的众多虚拟地理环境中，有一部分只在实验室中运行，用于研究特定的地理环境问题；有一部分走向了大众化，并被人们所接受，而逐渐形成了一个实际运行中的虚拟地理环境。在这个环境中，人们可以通过化身（Avatar）的形式参与进去，开展各种社交、商务、娱乐等活动。如此一来，这个虚拟地理环境就逐渐活了起来，成为了现实地理环境的一个虚拟化扩展，成为了人类活动的另一个舞台，成为了一个以虚拟化形式存在的“实体”地理环境，影响着人类的生产生活。

由此，本文认为，虚拟地理环境可以定义为：以目标地理环境为原形，以虚拟化技术为基础而建立的一种抽象化的地理环境。它既可以是现实地理环境的表达、模拟、延伸与超越，也可以是虚拟空间中存在的一个虚拟社会（社区）世界。

2.2 虚拟地理环境的两方面含义

通过以上的定义，我们可以看出，虚拟地理环境包含两个方面的含义：

一方面，它是一种技术手段，是在现代科学技术的基础上，以虚拟化的方式开展地理环境研究，其目的是探索地理环境的运行规律，研究解决地理环境中的各种问题。通过虚拟化的方式，研究人员可以精确化的模拟各种自然、经济及社会人文地理环境，检验各种复杂的运行模型，可以通过与环境中的各要素进行交互与互动，或改变一些前置条件来影响虚拟地理环境的发展，以观察不同条件对地理环境的影响，进而总结出一般规律，为现实地理环境工作提供指导和决策支持。而这些是以往传统研究手段所无法做到的。虚拟地理环境作为一种研究手段一经提出，便极大的影响地理环境科学研究领域，推动着地理环境科学研究的快速发展。

另一方面，它是一种虚拟存在，是研究的对象。随着虚拟地理环境的发展，尤其是被大众所接受，越来越多的人参与到虚拟地理环境中去以后，虚拟地理环境便逐渐成为现实地理环境在虚拟空间的一个延伸与超越，并对经济及社会人文地理环境产生着巨大的影响，进而间接的影响着自然地理环境发展。在这种情况下，虚拟地理环境的重点不再是其实现的手段与方法，而是应用虚拟化方法所产生的虚拟地理环境本身。由于虚拟地理环境作为一种虚拟存在的“实体”地理环境时间还不长，因此人们还无法完全认识在这个环境下各要素之间的关系以及其对现实地理环境的影响。在未来一段时间内，这方面的研究将是虚拟地理环境研究的主要内容。

2.3 虚拟地理环境的研究内容