地理信息科学培养方案范文
时间：2024-02-02 17:51:43
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篇1
21世纪初，北京大学启动“元培计划”，低年级实行大学通识基础教育，高年级实行宽口径专业教育［1］。此后，“宽口径、厚基础”成为我国高等教育改革和发展的新要求，2010年基本形成“大类招生，专业分流”的招生培养新模式。2020年，有115所“双一流”建设高校不同程度地实施了大类招生与专业分流，占同类型高校数量(134所)的85．82%，其中含北京师范大学、华东师范大学、南京师范大学、陕西师范大学等8所师范院校［2］。大类招生改变传统按特定专业的招生方式，一定程度避免了学生选择专业的盲目性，使其获得更多有机会深入认知各个专业，并根据自身兴趣实现专业双向选择，有助于培养满足社会需求的复合型、创新型人才［3］。师范院校地理专业主要承担中小学地理教师培养和教学理论创新的任务，地理信息科学专业作为师范院校的非师范专业，既沿袭了地理学专业的自然地理、人文地理、经济地理等教学内容，又涵盖了软件应用、程序设计、软件开发等计算机专业的实践教学体系［4］。与地理师范生的培养目标不同，地理信息科学专业以培养学生地学数据获取、管理、应用、分析能力为主，能在生态、环保、规划、教育等各个领域从事地理信息科学应用、研究、开发等的复合型科技人才［5］。大类招生背景下，地理科学师范生及地理信息科学非师范生以地理学一级学科统一招生，招生、专业分流、教学、就业等方面也随之发生了一些变化，为专业发展带来了新的机遇和挑战。文章以重庆师范大学为研究对象，对比分析地方师范院校地理信息科学专业在大类招生前后的招生规模、生源、培养方案等方面的变化与发展，初探大类招生背景下地理信息科学专业发展所面临的机遇和挑战，为地方师范院校非师范专业发展模式的相关研究提供一定参考。
一、专业招生情况
据统计，截至2020年，全国有190个院校开设地理信息科学专业(表1)，其中师范类院校50所，数量最多的三个省市有江苏省(18所，师范5所)、河南省(13所，师范5所)和湖北省(12所，师范2所)，主要集中在中东部地区。总的招生规模达8000～9000人，男女比例接近1∶1，文理科招生比例为1∶9。重庆师范大学自2003年至2019年招收地理信息专业学生，每年招生规模40人左右，2020年招生规模升至50人。2021年，重庆师范大学实施地理科学专业大类招生200人，地理信息科学专业招生规模进一步扩大到55人。生源主要来自14个省市，本着为地方培养人才的宗旨，生源配置以重庆市为主，招生人数141人，占比达71%，其余以四川省居多，占比15%。文理科招生比例为4∶6，明显高于全国。
二、专业分流方案
专业分流是大类招生模式中重要的环节，学生经过一段时间的大类培养，按照一定的标准和规章制定选择专业。分流方案是进行专业分流的前提和依据，主要有分流对象、分流依据、分流程序、分流时间等多个方面的内容［6］。地理学大类招生的学生分流专业以地理科学、地理信息科学、环境科学、城乡规划等为主，在校学习1～2年通识课程后，按照成绩排名、志愿填报+成绩排名等进行专业分流，部分师范类院校为了平衡各专业，从成绩排名、志愿填报、教学实践能力三方面综合实施专业分流。重庆师范大学地理学专业按照地理学大类招生后，分流为地理科学、地理信息科学两个专业，专业分流的基本原则包括:(1)学生志向与社会需求相结合的原则。鼓励学生自主选择专业，积极瞄准社会的人才需求，综合考虑近期、远期社会需求和学院的发展，合理进行专业分流。(2)公平、公开原则。专业分流工作执行成员负责领导和执行专业分流，监督成员负责分流工作的公平性和透明度。根据专业分流方案，确保每个学生的专业分流工作透明与公平。(3)各专业(方向)接收学生的人数要兼顾学科建设和未来发展需求。按照志愿填报结合绩点排名的方式，在第一学年结束后，每名学生只有一次专业分流机会，分流以后不再进行转专业设置，与国内其他高校分流方式基本相同。
三、教学改革
地理学大类招生的培养期望是地理科学教育方向学生从事教育工作，具备师德情怀高、教学能力强、育人效果好、发展后劲足等能力［7］。地理信息科学方向学生从应用、研究工作，具备动手能力强、领导中小型团队、设计开发新产品和新系统等能力。教学中，需要优化师资团队，调整课程设置，加强专业引导，合理科学安排分流前的通识、学科基础教育和分流后的专业教育。
(一)优化师资团队
优化教师资源配置，既要有扎实地理学功底的教师，又要有从事地理信息技术相关教学研究的教师。大类招生后，重庆师范大学地理学专业教师团队进行了优化和调整，团队成员共50人，学缘结构多样，专业教师来自中国科学院、香港大学、北京师范大学、南京大学、中山大学、武汉大学等近20所国内外大学。学科背景涵盖了地理学、生态学、林学、灾害学、环境科学、信息科学等方面，地理学大类招生后，充分发挥多学科交叉特色和学科优势，有助于教师团队交流和共同学习，更有助于落实因材施教，培养高层次教育科研人才。
(二)教学模式
教学模式变革的目的是促进学生自主学习，关注学习效果和学生个人发展，从全程教师讲授到学生参与的教学模式过渡，将导入法、举例法和讨论法等教学法相结合，加强实习实践环节，加强地理学知识的感官认识。如开展地貌、地质、植物、水文、土壤等自然地理野外实习，并结合区域遥感图像，深入了解遥感图像如何记录地物信息，开展植被、水系、农田等各类地物信息的光谱特征认识和遥感图像地物识别等实践。通过地理事件、现象导入课程内容，如滑坡、泥石流等地质灾害发生的事件，讨论区域特征及地质灾害的诱发因素(地形、气象、地质结构等)，激励学生逐步参与课堂讨论，提升学生兴趣，从而牢固掌握所学知识点。
(三)调整课程设置
不同类型院校的地理信息科学专业，培养目标不同，专业特色不同，所开设的课程也具有明显差异。师范院校地理信息科学专业核心课程可分为地理学、遥感、地理信息系统、计算机、测绘等几大类。其中，依托传统地理学为基础开设的地理信息科学专业，课程设置以地理类课程占比最高，如北京师范大学占比34%，华东师范大学占比54%，东北师范大学占比38%，其次是遥感或地理信息系统，北京师范大学遥感和地理信息系统占比均为22%，华东师范大学分别为17%和8%，东北师范大学分别为19%和24%。重庆师范大学地理信息科学专业依托地理与旅游学院，课程设置以地理类课程为主导，占比30%，其次是计算机类课程占比22%，遥感和地理信息系统类占比均为18%(见下图)。大类招生后，将思政类通识必修课均放入第一学年。同时，加入学科基础教育课程，如含自然地理、人文地理和经济地理，地理信息系统概论、遥感概论、地图学等。强化专业导论课程，让学生深入认识专业，培养专业兴趣，了解专业内涵特征，明晰专业如何服务社会经济发展，便于后期学生结合自己的兴趣选择专业。
四、大类招生背景下面临的机遇和挑战
在大类招生与专业分流的教育改革背景下，突破专业单一培养的局限性，强化学科基础，因材施教，分流培养。据各高校地理学专业分流调查情况看，部分高校经过1～2年的专业引导和专业导论课程的学习，学生都能较清晰地了解各分流专业，如陕西师范大学80%的学生非常了解分流专业，有25%的同学改变了最初专业选择意向，多数学生选择分流专业的依据为个人兴趣、专业发展、就业方向及教师团队等。经过学生志愿填报后，80%以上的学生对目前所学专业表示满意［8］。而部分高校也存在一些问题，如学生对专业分流政策了解不够，分流专业选择意向不清晰，出现“一边倒”的专业意向不均衡现象，学生未进入理想专业产生心理落差等［3］。同样，在大类招生背景下的地方师范院校地理信息科学专业发展也面临众多机遇和挑战。面临的机遇表现在以下三个方面:(1)招生规模扩大，学生分数提高。大类招生之前，地理科学师范类是按照一类本科分数线招生，地理信息科学非师范类按照二类本科分数线招生。在重庆师范大学地理信息科学专业纳入地理学大类招生后，全部学生按照一类本科招生，招生规模和生源成绩较往年有明显提升。(2)大学科、大专业的理念下，有利于各学科专业教师的交流学习，提升教师教学能力;有利于整合学科资源，促进地理学基础和地理信息技术应用的交叉融合;也有利于培养学生对地理学的全面认识，构建综合地理学知识体系。(3)遵从人才培养逻辑，全面服务学生发展，学生专业认知增强，学习兴趣浓厚。专业分流过程中，学生全程参与，通过前期专业导论和各类专业宣讲，学生对专业的知识构建，专业的未来发展及就业前景等方面有了深入了解，结合自身兴趣的选择专业，学生学习积极主动性高，学习动力足、投入时间多，参与教学、实践等热情高，教学效果好。面临的挑战包括:(1)学生对专业分流知晓度低，影响学生对录取专业的满意度。在分流前，大部分学校仍有近30%的学生对专业设置、分流程度、专业培养目标、课程设置及专业就业等方面了解不足，存在不理性填报专业的情况，录取后，学生对专业认同度低。(2)地方师范类高校以培养地方教师为主要目标，而地理信息科学等非师范专业就业方向不明晰，易导致专业分流“一边倒”。学生在报考地方师范院校的初衷是从事中小学教师工作，地理信息科学专业就业方向主要是面向区域、资源、环境、基础设施和城市规划等领域，从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发等工作。范围宽泛，不能聚焦在某个行业或者领域，学生无法将所学专业与社会发展的行业需求相结合，导致就业信心不足，大批学生选择地理科学专业。(3)学生个体差异大，自我认知存在偏差，多种因素影响专业选择，如学生的兴趣、学习和科研能力、专业就业形势、专业教学实力、专业分流限制等因素对学生的专业选择有不同程度的影响，导致专业分流之后部分学生对分流专业的承诺水平低，缺乏专业认同度，学习投入程度低，学习效果差。因此，在专业分流前，对学生进行分流政策的详细解读，阶段性地进行地理信息科学的专业宣讲;强化地理信息科学专业教师对学生专业引导，结合学生自身特征，明确就业方向;加强GIS和RS的实习实践，通过观察地理现象，分析地理环境，发现问题、分析问题、解决问题等实践过程，提高专业自信心和认可度。
结语
文章以重庆师范大学为例，通过分析大类招生背景下，地方师范院校地理信息科学专业在招生、教学、课程设置等方面的变化，结合部分师范类院校大类招生的学生情况调查，浅谈地方师范院校地理信息科学专业参与大类招生后面临的机遇和挑战。随着大类招生与培养教育改革的进一步深化，立足本土，地方师范类院校调整招生模式，在适应变化的同时，积极探索适宜本校、本科专业教育发展的新模式。
参考文献:
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［5］张晓露，王妮，孙铂．地方高校地理科学专业就业影响因素分析［J］．教育现代化，2019，6(76):232-233．
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［7］胡最，刘沛林，郑文武，邓运员，邓美容．地方高师院校GIS专业实践教学方法研究［J］．衡阳师范学院学报，2017，38(03):140-142．
篇2
关键词：地理信息科学；地图学；教学优化；实践
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）22-0122-02
我国高校的地理信息科学教育发展迅速，自20世纪80年代中期以来，一些高校陆续开设了以地理学、测绘学或计算机科学为背景的地理信息科学专业[1]。作为地理信息科学专业学生的一门必修课程，地图学的教学目标是使学生掌握地图学的基本理论、技能和方法，培养阅读、使用和编制地图的能力，提高自身的专业融合能力和创新能力[2]。该门课程教学质量的好坏将直接影响学生毕业后从事地图制图的能力和水平，从而在很大程度上决定了毕业生的就业率以及用人单位对学校地理信息科学专业毕业生的综合能力的评价，从而间接地影响了学校该专业未来的毕业生就业率。随着计算机技术与信息科学的发展，现代地图学的理论、技术和应用较之传统地图学有了很大的不同与发展[3-4]。当前很多高校地理信息科学专业地图学课程的教学大纲更新速度慢，导致教学内容不能实时更新，在一定程度上影响了该门课程的教学效果。更为重要的是，由于课堂所学内容与当前行业研究热点不一致，很多学生对课堂教学内容缺乏兴趣，导致课堂出勤率不高。因此，如何根据专业的培养方案，结合用人单位的实际需求，探索适用于高校地理信息科学专业的地图学课程教学方法已经成为我国高校地理信息科学专业迫切需要解决的问题之一。
1 地图学课程的特点
地图学是建立在正确的地理认知的基础上的图形表达、制作与应用分析的技术科学，是地理信息科学专业课的基础[5]。与其他课程相比，地图学课程具有如下特点：
1.1 多学科交叉 地图学与众多学科之间存在交集，如数学、测绘学、地理学、计算机科学、色彩学、心理学等。因此，在探索地图学课程的教学方法改革时应充分考虑地图学与这些学科之间的联系与区别。
1.2 实践性强 地图学课程要求学生在掌握基础理论的基础上，熟练掌握基本的读图、制图和用图能力。因此，地图学课程教学应加强学生的动手实践能力，让他们能够熟练地使用地图制图常用工具，如ArcGIS、SuperMap、ArcInfo等。
1.3 技术更新快 不同于其他学科，地图学相关的技术更新速度快，从而对地图学的发展产生影响。如计算机技术的发展，催生了电子地图、数字地图以及三维地图等。因此，在地图学课程教学中，必须紧跟科技发展的步伐，不断地引入前沿技术到教学案例中。
2 课程教学方法优化探索
2.1 引入实际案例教学 地图学课程涉及较多的理论教学内容，若单纯地讲解理论知识，学生容易混淆概念，即使在课堂上勉强吸收也难以在其脑海中留下深刻印象，且容易使学生对该门课程产生厌倦的情绪。为避免出现这种情况，在实际的教学课程中，教师可通过引入案例教学的方式，将书本内容以实际项目的形式展现给学生。这不仅可以变枯燥内容为生动，使学生更容易理解与接受，也可以提高学生对本门课程的学习兴趣，从而最终收获良好的教学效果。教师在选取教学案例时，应选择自己熟悉的类型，最好是结合自己的项目经验选取教学内容。这种案例选取方法的优点在于教师在课堂讲解的过程中可以收放自如，避免出现教学生疏现象；另外，选取教师熟悉的教学案例还能使所选取的教学案例贯穿课程教学的各个章节，保证教学内容的连续性与一致性。笔者在实际教学过程中，以亲身参与的某地电子地图编制项目为例，在地图投影、地图数学基础、地图符号化、地图概括、地图等章节均已该项目为例进行讲解，降低了学生理解的难度，激发了学生学习的兴趣。在课程结束后，学生不仅掌握了教学大纲要求掌握的知识，还熟悉了类型项目的实施过程，对其之后的就业具有很大帮助。在案例选择时，还应考虑所选内容的时效性，即所选择的教学案例应该是当前行业生产中广泛涉及的内容，保证学生掌握该案例对其就业是有帮助的，避免选取时效性差的教学案例，让学生难以学以致用，从而达不到应有的教学效果。
2.2 实践内容与时俱进 地图学实践教学是巩固和掌握课堂理论教学，提高学生用图、制图技能的有效途径和重要环节，在地图学教学中占有重要位置[6]。当前大学毕业生中存在一个普遍现象是其感觉学校课堂上学到的知识和工作单位中碰到的实际应用问题差别很大，所学知识难以派上用场。出现这种现象的原因是多方面的，其中最主要是课堂教学内容没有做到与时俱进导致的。笔者通过与部分地图制图行业从业人员交流得知，该现象在地图制图人员中也普遍存在，大部分地图制图人员都是在毕业后通过各种方式参加了相关的培训后，才可以胜任目前的工作。因此，地图学课程实践教学内容必须与时俱进。例如，目前高校的地图学课程教学普遍基于传统的二维平面地图展开，给学生讲授地图制图的基本理论与方法，而当前行业的研究重点是三维地图、虚拟现实地图以及基于位置的服务等，与课堂教学内容存在很大差异。笔者在地图学实践教学过程中，除了少量课时给学生讲授传统的地图制图方法外，更多的课时被用于讲解新形势下的地图制图方法，不仅使学生掌握ArcGIS、SuperMap这类传统的地图制图工具的使用，还要求他们能够熟练使用3d Max、SketchUp等三维地图制作软件。从学生课后的教学反馈意见以及毕业生的就业反馈材料得知，该教学方法得到了学生与用人单位的一致好评。
2.3 组织学生参加相关竞赛 目前，随着GIS行业的蓬勃发展，各类面向在校学生的专业技能竞赛也如雨后春笋般涌现，其中不乏地图制图竞赛。这类型的专业技能竞赛侧重考察学生的综合运用所学知识的能力，可以有效地提高学生的专业技能。笔者所在的安徽省每年举行一届“GIS技能大赛”，其中必备一项现场操作组竞赛，该组考察的就是学生操作地图制图软件的熟练程度。从近几年的指导学生参赛情况来看，这类比赛对提高学生的综合能力具有很大作用。此外，在毕业生就业时，用人单位也倾向于录用那些具有参赛经验的人员。
3 结语
本文基于高校地图学课程教学中存在的不足之处，结合案例教学、实践教学、素质提升等教学改革方法，对地图学课程的教学进行了优化探索。在课堂理论教学中，通过引入案例教学使学生更容易理解所讲解的知识，激发学生的学习兴趣；在实践教学环节，与时俱进地给学生讲授行业最新出现的技术及工具，使所讲知识与行业发展保持一致。此外，通过定期组织学生参加专业技能竞赛提高他们的综合能力，为其以后的就业、择业打下坚实基础。最后，通过实际的教学实践，验证了优化的教学方法的实用性与有效性。
参考文献
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篇3
关键词：GIS；培养方案；优化
GIS既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。人才培养方案是人才培养目标、基本规格以及培养过程和方式的总体设计，是保证教学质量的基本教学文件，是组织教学过程、安排教学任务、确定教学编制的基本依据。GIS专业人才培养方案优化是对既有培养方案的修订和提升。
1GIS专业人才培养方案优化背景
自1999年全国开始招收地理信息系统（GIS）本科专业以来，至今已有超过160所高校开设了该专业。GIS专业设置基于三种背景：地理背景、测绘背景和计算机背景，不同背景GIS专业都汲取其各自学科的营养精华，取得了显著的成效。通过对山东交通学院2004、2005级GIS专业毕业生就业情况的调查发现，毕业生主要有以下去向：（1）按测绘专业就业，约占30%。（2）考研继续深造，约占25%。（3）从事GIS软硬件销售及技术支持，约占20%。（4）从事GIS开发工作，约占15%。（5）其他行业，约占10%。
就业去向表明，虽然毕业生大都从事与GIS专业相关的工作，但存在就业率不高，就业层次偏低等问题。因此，需要对培养方案进行优化。
2培养方案优化指导思想
2.1提高就业率，提升就业层次。解决此问题还应该依靠GIS的就业渠道，例如GIS软件开发、GIS应用系统设计与建立、GIS应用与维护等。
2.2平衡GIS与各学科之间的关系。化过程中注重平衡GIS与地理专业、测绘工程专业和计算机技术专业之间的关系。
2.3体现交通院校特色。具有交通院校特色的GIS专业人才培养需和铁路建设、公路建设、城市建设等行业相结合，应考虑设置交通工程、道路工程等课程。
2.4紧密结合学科前沿领域。GIS技术发展较快且势头猛劲，教学课程应该融入超前的理念，紧跟技术最前沿，以提升学生综合竞争力。
3人才培养方案优化方法
3.1课程设置优化。GIS学科的多学科性与交叉性决定了专业课程体系的多样性，应该结合本校的特点和学生的服务行业，在专业课程设置上有所侧重。优化后基础课中删除了“环境科学原理和国土规划”；“网页设计”更改成“计算机网络”，为开设WEBGIS打下基础；增加了“地理建模原理”，强调地理模型在GIS中的重要性；“地图数据库”更改成“空间数据库”，强调数据库在GIS中的重要性；嵌入式GIS是一个新的行业增长点，故“把嵌入式GIS”由选修课调整为基础课；“数字城市”也是当前的热点研究领域，故将“城市地理信息系统”调整为“数字城市”；专业选修课中增加了3D GIS和UML，强调了新技术与GIS的结合与应用。
3.2实践教学环节优化。优化后在实践教学环节上重视GIS综合性实践活动的改革与建设，强调在人才培养上的教学与科研相结合。优化后减少了实践环节的数量，由10个调整为7个，但总的时间还是16周；增加了2周嵌入式GIS实习，以配合新增加的专业基础课嵌入式GIS；增加了2周组件式GIS实习，以配合专业基础课组件式GIS；删除了测量实习，只保留数字测图实习；删除了1周综合地理学实习，只保留课堂讲授；将计算机应用基础（VC++）课程设计、地理信息系统课程设计、GPS实习和Web-GIS课程设计合并成了6周的GIS工程综合实习，突出其系统性、完整性。
4人才培养方案优化成果
4.1学生学习热情高涨。通过人才培养方案的优化调整，更新优化了知识体系和结构，学生学习热情提高，学习兴趣大增。
4.2学生专业认同感增强。通过人才培养方案的优化调整，学生对GIS专业的定位更准确，理解更深刻，学生专业忠诚度大大提高，专业信心大增。
4.3学生素质、能力明显改观。2011届毕业生中只有10%按测绘专业到施工单位就业，20%的学生考研，70%的学生到GIS相关行业就业，其中30%的学生从事GIS开发工作；2012届毕业生中20%的学生考研，其余80%的学生全部到GIS行业就业，就业层次大幅提高。
人才培养方案的优化是一个系统工程，也是一个循序渐进的过程，需要结合市场需求，不断摸索前进。在明确GIS专业培养目标的基础上，加强适应性，突出应用性，坚持走产学研合作的道路，不断地改革教学内容和课程体系，强化实习实践环节，努力提高学生的开发水平和创新能力，培养高素质的GIS专业人才。
参考文献：
[1]黄杏元，黄平.GIS内涵的发展[J].测绘与空间地理信息， 2008， 31（01）：58-59.
篇4
关键词：地理信息系统；精品课程；气象院校；教学团队；课程体系
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1004-8154(2011)06-0095-02
一、高素质教学团队建设
地理信息系统(GIS)专业人士应该具备完善的人格、积极向上的人生观、强烈的自豪感，高超的应变能力以及团队协作精神［1］。对教师更是提出了这样的要求。“单兵作战”的育人模式难以适应学科专业和教学内容的发展变化。刚刚组建的小组还不能称之为真正意义上的团队，因为此时只有个别实力强的队员在为集体出力，其他成员因担心出错往往很少发挥作用。当经过一定时间的合作与磨合、各成员之间达到一种相互信任的默契后，谋求集体成功成为共同愿景，于是群策群力，开展富有创造性的活动。此时小组便演进为团队［2］。为了达到教学目的，真正把GIS和气象结合起来，我们经过了几年磨合和探索，建立了一支高素质的教学团队。GIS的交叉性，也体现在师资方面。本专业老师有的来自农气专业，有的来自天动，还有来自地质、地理知识背景的。这些差异，带来了教师GIS知识结构的丰富多样。经过不断解决教学、科研相关的实际问题之后，团队获取了更多更有效的GIS知识，能集思广益，对出现的变化有更强的适应力和决胜力。
二、教材选用
教材选择的好坏直接影响到教师教学效果和学生学习效果的好坏。根据GIS教学目标的不同，对其教材的选择也应该有所区别。目前我国还没有针对GIS专业和非GIS专业制定各自统一的教材。我们选用黄杏元等编著的《地理信息系统概论》作为主教材，同时参考其他老师的教材。为了突出GIS的应用，又重点参考美国爱达荷大学地理系张康聪(Kang-tsungChang)教授原著、广州大学地理科学学院陈健飞教授等译编的《地理信息系统导论》。我们主要参考其英文版，锻炼了教师和学生英语应用能力。同时也在多年教学过程中，把GIS与气象相结合，摸索自己的路，开始编写自己的精品教材《GIS在气象中的运用》。该教材得到国家气象局和学校资助扶持。
三、课程体系建设的创新
经过两年基础知识学习，学生已具备了计算机(软件设计基础、程序设计语言、数据库、数据结构等)、地学（气象与气候学、自然地理学）等方面的基础知识和基本技能。因而需要在GIS课程结构中穿插体现这些知识，使之融会贯通。GIS课程的内容体系结构主要由概论、空间数据结构、空间数据处理、空间数据库、GIS空间分析原理与方法、地理信息系统的应用模型、地理信息系统设计与评价、地理信息系统产品输出设计等内容构成。其中，空间数据结构、空间数据库、GIS空间分析原理与方法等为课程的中心内容。
在讲授这些内容时，我们举出在气象中的实例进行穿插。比如建立的系列起伏地形下太阳辐射分布式模型、温度模型，经过建模后算到栅格点、得到系列产品：直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射的和温度的年、季、月的空间分布，等等。
GIS是技术性和实践性很强的学科，创新思维能力、实际操作能力及应用能力是GIS人才的重要素质特征［3］，也是应对目前严峻就业形势的最好武器。课程讲授都是由在科研工作最前沿的教师担当，紧跟着GIS的发展，同时和气象紧密结合，做到科研反哺教学。
实验教学是本课程的重要环节。我们通过更新实验教学内容，力图体现基本技能训练与能力拓展相结合、理论知识学习与实际应用相结合的设计思想。增加综合性、设计性实验，充分调动学生从实验和实践中学习的积极性，培养学生自主做实验和自主设计实验的创新素质，引导学生探索新知识、新技术和新方法。实习中加大和气象要素结合的实习，将基础数据处理、气象数据处理有效地结合到一起。这样既体现了特色，又完成了大纲要求，为学生做好了必要的知识和技能储备。
四、突出气象专业特色
学校提倡办学要主动融入、服务于全国气象事业，相当数量学生要到气象部门就业，培养的学生必须具备扎实的专业基本功和相应的和气象知识结合的能力。因此，在GIS课程讲授过程中，必须体现这个特点。在GIS原理、 GIS设计与应用、DEM、地学建模、GIS算法、地统计学等课程中都要有最新科的研产品可做讲授和实习内容。
有些产品比如辐射和温度目前全国各省几乎都用到了，大大增强了学生的专业自豪感和信心。让学生参与这些工作，亲自体会海量的气象数据处理，亲自体会如何二次开发做气候业务系统、防雷预警系统，等等，体会科研工作的艰辛与快乐，培养刻苦踏实的工作作风，克服畏难情绪，培养协作与创新精神。当然，这些专业课，并非全针对气象行业，课程的安排和讲授具有合理的体系结构，目的就是培养具有合理知识结构、良好的基本技能，高尚的道德品质、具备创新思维的GIS人才。
五、推进课程的网络化与数字化
在课堂教学方面，将教学大纲、电子教案、网络课件、教学成果与参考资料等教学资源全程上网，实现数字化课程平台的基本建设。这样不仅为学生提供了学习教材、多媒体课件和相关教学录像，而且开放了专业软件平台、系统模拟和演示作品等信息资源。通过开放式网络课堂，将图像资料、工程实例、多媒体课件、系统开发指南和使用说明等资料有机融合为一体，为课堂教学提供丰富的数字化课程资源。基于教学研究成果和实际教学需要，建立网上答疑系统和软件演示系统，搭建和完善网络化课堂平台，方便学生随时进行试卷自测和模拟考试，也有利于老师对课堂学习效果和学生对知识掌握程度进行检验［4］。同时机房对学生开放，包括上实习课和之外的开放，机房里有着充足的专业软件和数据，给学生学习、实践提供了优越条件。
参考文献：
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Analysis of Elaborate Course Construction
on Geographic Information System in Meteorological CollegeYIN Jing-qiu, QIU Xin-fa, HE Yong-jian
(Nanjing University of Information Science & Technology,
remote sensing, School of Remote Sencing, Nanjing 210044, China)
篇5
关键词:高校;测绘实验室;平台体系建设;实验项目
对于高校各类理工科专业而言，实验实践教学环节必不可少。高校测绘实验室在教学及科研工作中承担着重要角色，在地理信息科学、测绘工程、摄影测量与遥感等专业学科中占据重要地位，并发挥着极为重要的作用。测绘仪器用于测量地表地物形态、大小及分布，随着人们对地球表面研究不断深入以及科学技术的飞速发展，越来越多的精密测绘设备诞生并迅速投入使用，极大地方便了人们对地表形态的测绘与研究分析。测绘实验平台是由各类测绘仪器设备及相关配套的软硬件设施组成的实验系统，是构建测绘实验室平台体系的核心内容，是高校相关专业教师和实验室管理人员需要重视的地方，研究分析如何科学合理地建设测绘实验平台体系具有重要意义。地理信息科学是集地理学、计算机、遥感、测绘、制图等于一体的综合性学科，测绘实验教学是该专业教学中重要的内容［1］。目前，市场上测绘仪器设备种类繁多，选取何种测绘设备系统构建和完善测绘实验室平台体系需进行深入研究。本文对常见测绘仪器设备及其功能用途进行梳理，从专业特点、课程设置、培养目标等角度出发，对构建或完善测绘实验平台体系与实验项目设置进行了综合分析，提出了相关建设原则、方法和建议，为相关单位或部门提供借鉴。
1基础型测绘设备
在各类测绘工程应用中，常见的测绘仪器有钢尺、测距仪、水准仪、经纬仪、全站仪、GPS/北斗实验平台及全球导航卫星系统等基础设备。钢尺、测距仪均为简单的距离测量设备。水准仪通过建立水平视线测定地面两点间的高差，广泛应用于国家水准测量及地震水准测量、建筑工程测量、变形及沉降监测、地形测量、隧道和矿山测量以及工具加工测量和精密工程测量等方面［2］。经纬仪是用于测量角度的精密仪器，可测量水平角和竖直角，通常用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取［3］。常见的有光学经纬仪和电子经纬仪两种，后者测量精度和测量效率更高，操作上更为简便，实际应用更为普遍。全站仪，即全站型电子速测仪，是集光、机、电于一体的高技术测量仪器，具有角度测量、距离(平距、斜距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途［4］，广泛应用于工程测量、变形监测、地籍测量和房产测量等工程领域。全球导航卫星系统(GNSS)，利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，为地球表面或近地空间的用户提供定位导航和时间服务［5］。目前，世界上有四大全球性导航卫星系统，分别是美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统、中国“北斗”系统［6］，还包括区域卫星导航系统和增强型卫星服务系统。GNSS主要由地面控制部分、卫星系统、用户装置等三部分组成，具有定位、导航、测量等三大空间位置服务功能以及系统同步和授时等时间服务功能。常用的GNSS应用型设备包括手持GPS接收机和RTK等，在地形图测量、竣工测量、施工放样测量及其他工程领域应用广泛［7］。GNSS原理型设备有北斗/GPS综合实验平台，该平台有助于学生对GPS/BDS的系统结构、工作过程和工作原理熟练掌握及应用。学生可以自己动手进行实验和编程，切实地了解卫星导航原理，为今后工作奠定理论基础、积累实践经验［8］。
2拓展型测绘平台
随着科学技术快速发展，各种先进快捷的教学测量设备和工程测量设备应运而生，其软硬件技术集成化程度越来越高，测量效率大大提升，给测绘工作人员带来更大的便利。这些新型测量设备在技术上有很多交叉与重叠，如遥感与摄影测量系统，基于雷达、GNSS等技术的移动测量系统以及虚拟仿真平台等。
2．1遥感与摄影测量系统
遥感与摄影测量是获取地面数据的重要手段，能够真实反映地表情况，并通过GPS定位、融合与建模等技术生成真实的现实场景。遥感和摄影测量通常是通过传感器搭载在天、空、地等不同平台上进行数据的获取，如常见的有卫星遥感以及低空无人机遥感、无人机摄影测量等。遥感获取真实地表光谱信息，侧重于地表信息类型、分布特征，通常用于农业、林业、环境监测、国土资源监测等方面。摄影测量包括传统正射摄影测量和倾斜摄影测量，通常是获取几何信息，侧重于地形测量、地形图制作与地形数据库建设等，为各类地理信息系统以及工程应用提供基础地理空间数据，同时可服务于农业、工业、军事、建筑、考古等非地形领域［9－10］。
2．2移动测量系统
移动测量系统是集激光雷达、GNSS、惯性导航系统(INS)、成像系统等多种技术于一身的测量系统，能够快速获取地表高精度多元数据，并生成精确数字化三维模型。根据搭载平台的不同通常可分为车载、机载和船载等一体化移动测量系统，如车载雷达、无人机、无人船等测量系统。该技术被广泛应用于土地利用、环境监测、资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、交通通信、防震减灾及国家重点建设项目等方面，为国民经济、社会发展和科学研究提供基础的数据资料，并取得了显著的经济效益，具备良好的应用前景。无人船测量系统是船体和水下地形测量仪器设备的结合体，主要采用雷达探测技术进行水下地形地貌测量与成图。相比传统作业方式，无人船测量效率大大提高，同时也降低了传统人工作业的危险性，受地形环境等因素限制情况大大减少。与传统的测量方法相比，移动测量技术生产数据外业成本和后处理成本明显降低，因而迅速成为测量应用中深受欢迎的一个高新技术。
2．3虚拟仿真平台
虚拟仿真平台采用虚拟现实技术，是通过计算机技术模仿真实的实验仪器和实验环境等现实场景并进行场景交互式体验的新型实验技术，不再受时间、空间和自然环境的限制，学生可以随时通过虚拟仿真平台进行实验操作［11］。虚拟仿真平台已成为众多高校实验室采用的新型实验平台，给高校实践教学模式带来了重大变化。虚拟仿真技术可方便地完成多种在实验室中实际操作困难或者因设备数量不足等难以完成的教学实践活动，如摄影测量、无人机测量、水下地形测量等实际操作环节。目前，全息虚拟现实可视化展示平台已实现了大规模点云秒级加载技术、实时渲染技术、细节还原技术，将接近现实的各种场景用沉浸式的互动模式进行展示和体验。可提供水准仪、经纬仪、全站仪、GNSS、三位激光扫描、无人机测量、惯性及组合导航等全面的虚拟教学平台。
3实验室平台体系建设
3．1总体原则
测绘实验室平台体系建设需进行综合分析，应遵循以下原则:1)培养目标导向原则。测绘实验平台建设应该以满足专业培养目标为基本原则。以地理信息科学专业为例，其目标是培养具有良好的地理信息科学专业素养和学习能力，能在资源、环境、生态、测绘、国土、规划、农业等领域从事与地理信息科学有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。测绘是获取地理空间数据的重要手段，学生对测绘理论与实践知识掌握与应用在专业中占据重要地位。因此，测绘实验平台体系建设需要满足测绘实践教学的基本目标，能够支撑完成各项教学任务，达到预期培养目标。2)经济性原则。经济条件是测绘实验平台建设的基础条件。仪器设备的选择与购置需要充分考虑自身的经费预算计划，在设备经费计划额度范围内选择购置最优设备。设备购置前期充分做好实验室自身需求分析，同时做好市场调研，对所购仪器设备的性能和价格等信息做充分的了解，从而科学合理地做好设备申报计划，避免重复性购置或者购置不能满足自身需求的设备。3)安全性和可操作性原则。有些实验项目存在一定的安全风险或其他条件限制，如无人机系统，由于在校内人数和建筑物众多，在飞行中可能会发生一些安全事故或者学校区域可能属于禁飞区无法飞行。无人船水下测量系统需要在一定水域条件进行，存在一定安全风险，而且部分高校不一定有此类环境。因此，根据实际情况可考虑采用体型小、安全系数高的无人机或无人船测量系统，或者采用虚拟仿真技术开展该类测绘实验项目。
3．2设备资源选取及实验项目设计
1)仪器设备平台需与开设的相关课程内容具有较高相关性。如以我校地理信息科学专业为例，其核心课程通常包括“地图与测量学”“GPS原理与应用”“大比例尺测图”“摄影测量原理”等测量学课程，其内容均与测绘设备具有很大的关联度，相关测量数据的获取需采用测绘设备进行采集。这些课程涉及常用的测绘设备就包括水准仪、经纬仪、全站仪、手持GPS、RTK设备，这类设备可作为测绘实验室基础型实验平台设备。根据自身特点和条件，可将无人机、无人船、摄影测量等设备系统作为测绘实验室拓展型平台，在特定条件下使用，拓展学生测绘实践能力。2)根据设备功能用途及精度确定设备类型及型号。教学和科研测量设备选取标准通常不一样，科研设备往往精度要求高，能适应户外各种复杂测量环境，具备防水、防震、防晒等性能。教学设备主要目的是让学生更好地掌握测量学基本原理以及测绘仪器设备的使用方法，对精度和操作环境要求可适当降低。若测绘设备教学和科研并用，则以要求更高的一方为准进行选择，同时满足两者需求。此外，同种功能的设备类型既要考虑多样性，同时也要考虑统一性，如水准仪、经纬仪等有光学和电子等不同类型。光学仪器能够让学生更好地了解设备工作原理，但测量效率相对较低;电子设备测量效率高，然而测量过程往往通过内置程序直接处理，学生难以具体了解其工作原理，两者在教学中各有优缺点，均可配备用于教学。每种设备的品牌和型号又不能过多，不同品牌和型号设备功能、操作界面有所不同，需逐个进行演示教学，数量过多反而可能会影响教师演示和学生学习效果。3)根据学生规模确定各类仪器设备数量。测绘实验室仪器设备的数量选择首先需要考虑其用途，作为教学设备，需充分考虑设备功能和数量是否能满足教学人数的需求，相比科研用途设备可以适当降低精度要求。高校班级人数通常在30—60人之间，基于水准仪、经纬仪、全站仪、GNSS实验平台等设备的测绘实践项目通常以小组形式开展，除了使用仪器设备本身外，还需要配备三脚架、水准尺、三角杆、棱镜等配套设备，每个小组4—5人，以每个班级50人为例，仪器设备以10—12套为宜。若是受经费条件限制，数量达不到要求，则需增加小组人数或者上课次数。根据以上原则和方法构建合理可行的测绘实验室平台体系，并对测绘实验主要内容及实验项目进行设计，见表1、表2。
3．3测绘数据处理平台建设
测量获得的数据用来制图，制图过程包括对测量数据进行格式转化、图形编辑与绘制等过程，需要采用相关的专业软件系统。因此，需采用计算机硬件设备和软件系统组建测绘数据处理平台。根据自身条件，以本学院实验室为例，利用GIS机房计算机软硬件设备建设测量数据处理平台。目前，具备两个60个机位的机房，可建设为测量数据处理平台，安装各类测绘平台设备配套的数据处理软件系统，如南方CASS、CAD等制图软件以及Super-Map、MapGIS、ArcGIS、摄影测量等GIS与遥感软件系统，用于各类测量数据的转换处理和制图分析与应用。平台采用云桌面技术进行管理和应用，可灵活设置为开放个性化数据处理平台。
3．4实验实训基地建设
测绘实验实训基地建设以校内场地为主，校外为辅。校内选取建筑相对稀疏和开阔地区作为课间实习区域，使用高精度双频GPS，采用静态测量方法建立测量控制网，使用高精度水准仪建立水准网，均做好标记并进行维护管理;有条件的情况下和当地国家控制网相结合，以此作为校内基础测绘基地。根据校内场地环境以及经济条件，合理布设车载雷达、低空无人机、无人船等拓展型测绘实训场地。校外实训基地选择具有一定代表性的地貌区域，或者以校企合作模式建立测量实训基地，用以提高学生学习兴趣，拓展实践能力。
3．5仪器检校中心建设
测绘仪器在使用中会出现零部件损坏和精度偏差问题，需定期对仪器设备进行检修和校验。测绘实验室应建立仪器检校平台，如平行光管组成的室内检校装置及其他检校装置。实验室管理人员应掌握基本的设备校验技能，包括水准仪、经纬仪、全站仪、GPS以及大型贵重仪器设备的常规校正方法。如水准仪、经纬仪和全站仪的视准轴、水准器、望远镜十字丝横丝竖丝的检验与校正;经纬仪照准部水准管、竖盘标准差、光学对电器的检验与校正;全站仪的管水准器、望远镜分划板的检验与校正、竖盘指标零点自动补偿的检验、竖盘指标差与竖盘指标零点设置的检验与校正，GPS设备屏幕校正、不同地理坐标系统校正以及GNSS多路径效应、接收机钟差等。
4结束语
高校测绘实验室以水准仪、经纬仪、全站仪、GPS－RTK等设备作为基础型的实验平台并开设对应测绘实验项目。根据自身教学特色、场地环境、课时要求与经济条件等多方面因素选择性地建设遥感与摄影测量、移动测量以及虚拟仿真等综合拓展型实验平台和实验项目，形成“基础型+拓展型”测绘实验室综合实验教学平台体系，加强培养学生综合素质。同时测绘实验室管理机构和管理人员应积极关注测绘新技术、新方法的发展动态，不断更新和完善测绘实验教学平台体系建设，快速适应社会需求，提高测绘实验室教学效果。
参考文献:
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篇6
关键词:GIS 教育教学 课程体系
一、前言
GIS教育自从20世纪90年代迅速发展以来，目前已经形成了从职业教育、中专教学、专科、本科、研究生的完整教育体系，培养的GIS专业人才也踏入社会、走上工作岗位。但随着GIS应用逐渐社会化的同时，GIS的专业化趋势也愈加明显，缺乏专业特色的GIS教学也使得部分学校的学生难以适应市场的需要，甚至出现专业停办的现象。所以，在新时期和新形式下继续探索GIS专业教育方法，密切联系具体领域，和具体的行业应用结合起来，形成具有专业特色的GIS教育势在必行。
二、GIS专业教育教学现状
2.1 课程设置缺乏侧重点
目前，在本科GIS教育中， GIS专业的课程设置主要包括4类:地理类、测绘与遥感类、计算机科学与技术类和GIS专业类，它们组成了GIS本科专业素质教育的核心课程。这类教学体系大多针对性不强，侧重点不强。很多同学学完之后感觉到又多又杂，很难把握，常常感到困惑。实际上目前国内从事GIS教育的各高等院校，各有各的背景，各个学校的侧重点应该不同。虽然GIS专业具有应用上的广泛性，但是在制定大纲的同时更应体现术业有专攻，各个学校在开设课程时最好结合自身的特长有侧重点地让学生专门学习一些跟专业相关的课程，充分发挥自己的特长。如南京大学、南京师范大学主要培养资源开发、应用方面的专业人才，河海大学的数字水利、东南大学的数字交通等都是结合自己的特长而形成了明显的特色。中国矿业大学的GIS专业是依托测绘工程专业发展起来，应该突出测绘和矿业特色，培养为能源战线服务的GIS人才。
2.2 软硬件设施与教学计划配合不佳，教学中实践和动手能力强调不够
在实际中相当多的学生缺乏实践，原因主要有:(1)客观因素。专业硬件设备的不完善，很多学校都缺乏相关的软硬件环境。软硬件设施与教学计划配合不佳，相关的知识教师虽然在课堂上讲了，但学生很难和实际的应用结合起来。(2)主观因素。主要体现在部分教师经验不足。有些教师由于各种因素本身缺乏实践，也没有相关的科研项目来支持，从而很难让学生通过项目来了解GIS开发的实际过程，对教材所讲解的内容，理解得就不够透彻。
2.3 师资力量、办学管理经验不足
随着GIS技术的快速发展，社会对GIS人才的需求量快速增长，使得全国很多学校，一窝蜂的上GIS专业。一部分GIS专业的教师也是“半路出家”，原来可能只是从事相关的工作，可能对整个GIS的基础理论体系也不是非常的了解。在教学中常常有重此轻彼的现象出现，对GIS人才的培养造成不良影响，同时也使后续课程的学习受到一定的影响。作为教育者，我们更应该关注学生综合素质的提高，这也是所有行业对人才共同的需求和要求，企业更为注重的是学生的综合能力和发展的潜力。
2.4 缺乏准确地定位
GIS专业对计算机编程强调较多，好像编程已经成为GIS的代名词。从而学生把编程作为专业第一要务，而忽略相关理论知识的学习。当然勿庸质疑，编程是一种重要的能力，但在实际中要结合学生自身特点和社会的需求有选择有侧重地学习，不能胡子眉毛一把抓。
2.5 学科定位与培养目标不大一致
由于各学校的专业背景不同，师资构成不够合理，从而造成学科定位和培养目标不能一致。如工科人才在数理能力方面的培养力度不够，理论学习不深入;而理科学生在培养过程中，计算机能力不强，缺乏社会实践，实习不够，动手能力不强。
三、21世纪GIS专业教育方法
结合以上分析，可以认为在新的时期、新的挑战下培养GIS专业人才过程中应着重考虑以下几个方面:
3.1 专业定位。随着社会经济发展对GIS专业人才的需求，目前开设GIS专业的单位越来越多。这一形势对GIS专业在未来人才市场上的竞争力提出了严峻的挑战。为了确保各校GIS专业学生未来能在人才市场上占有一席之地，专业的定位必须准确，应该结合自己的特色，面向专业应用领域构建合适的GIS教学体系[1]。
3.2 培养具备高素质及合理知识结构的师资。由于与GIS相联系的相关学科多达十几门，与一般的传统专业教育相比，对从事GIS教学的师资人员在知识结构上有更高的要求。要求教学人员必须具备良好的专业素质、知识和广阔的知识面。
3.3 GIS专业教育培养目标及课程设置。为适应高新技术的发展及社会对人才的要求，针对GIS专业特点，应从多方面、多渠道收集相关资料，同时，也要结合国家教委公布的本科专业新目录中指出的加强基础教育，淡化专业界限，拓宽专业口径的思想。 要达到预期的培养目标和培养要求，同时也要有科学合理的课程设置作保证。在加强基础教育、淡化专业(大专业，小方向)和拓宽口径的原则下，将专业课程设置的重点定位在应用型人才培养上。
3.4 教学与实验方法。针对GIS课程的特点，在教学与实验方法上，应紧紧围绕其“三基”及教学大纲和教学目的[2]。在教学上，首先让学生了解GIS课程学习的重要意义，并通过GIS在各领域的应用实例，使学生产生浓厚的学习兴趣。其次，根据学生的专业及知识结构特点，有选择地突出GIS的重点和难点问题，深入浅出地对GIS的关键技术作以讲解;在教学方式上，采取讲解、演示、课堂讨论等多种形式相结合的方式，培养学生综合全面、突出重点、注重逻辑联系的思维和学习方法，以达到最佳的教学效果[3]。
四、结语
GIS作为空间信息管理的有效工具，在社会经济与建设中发挥着极其重要的作用。GIS专业教育的开展，在一定程度上为社会提供了良好的技术后备力量，只有在GIS专业教育中更好地使用社会发展的需要，才能切实作到理论联系实际，促进教学相长，并使GIS的专业教育达到一个新的高度。
参考文献
[1] 李满春、戴崴巍、赵 勇，GIS专业人才的素质特征!知识结构与培养方案研究，地理与地理信息科学[J]，2004，20(2)26-29.
篇7
摘 要：本文在分析我国GIS人才需求现状的基础上，探讨了目前GIS教育的主要问题，并提出了GIS实践平台的重要性和GIS。
关键词 ：创新 人才培养 GIS 实践
一、我国对GIS人才需求现状
我国的地理信息系统GIS产业发展迅速，经过几十年的时间已经渗透到我国经济建设的各个领域，如资源调查、国土管理、灾害预测、环境评估、城市管理和建设、邮电通讯、智能交通运输、军事、公安、公共设施管理、农业、森林、统计、商业、金融等。
但是，我国的GIS产业仍然存在很多问题，如标准规范不齐全，GIS产业服务体系不健全，数据标准化工作有待完善，导致数据不能很好地共享，数据更新慢； GIS应用的服务性企事业缺少，有效的GIS产业社会支撑体系缺乏；具有自主知识产权的国产GIS软件品牌较少，国际竞争力不足，GIS行业技术人员的研发能力薄弱等。
其中，对GIS人才的培养已成为亟待解决的问题。目前我国GIS企业对GIS毕业生的意见主要集中在以下几方面：第一，多数GIS企业缺少高水平的工程设计与管理人才，导致GIS项目不能成功实施。第二，学生在校期间实践环节较少或内容设置不当，实践能力普遍有待提高，很多毕业生编程能力较差，不能够规范使用对编程语言，工作初期独立完成公司交给的任务有难度，公司往往需要花费较大精力进行培训。第三，学生缺乏创新思维、逻辑思维和自我解决问题的能力，大多数毕业生只能按照给定的任务一步步完成计划书的内容，无法自己去独立思考完成任务。另外，我国高校培养的GlS人才缺乏国际竞争力，缺乏将GIS企业做大做强的创新能力。
社会和企业的需求形势对我国GIS专业的教育提出了更高的要求，即GIS教育不能仅停留在理论教学和简单的GIS应用，而要为我国GIS产业的发展培养具有创新创业能力的高素质人才，特别是创新精神的实践人才。
二、GIS教育存在的问题分析
从GIS企业对人才的需求调查可以看出我国GIS专业的教育和企业的需求并没有实现很好的接轨，由此反映出我国高校的GIS教育存在一些问题。这主要表现在以下几个方面。
第一，GIS人才培养方式不能适应产业发展的需要。GIS技术广泛应用于各个领域，而国内GIS专业设置一般较为单一，其人才培养模式不能满足不同的工作目标和社会需求，如GIS开发、针对不同领域的GIS桌面平台应用、GIS制图、数据处理等，尤其缺乏既具有工程实践又懂得经营管理的复合型人才。
第二，扩大GIS专业招生规模，注重GIS 人才的总量，但GIS人才的质量和人才结构往往被忽略。据统计，目前我国有上百所高校开设了GIS专科、本科或研究生专业，但是不同院校的GIS专业的师资力量、教学水平、软硬件设施和培养目标差别很大，很多院校培养的GIS人才能力欠缺。
第三，对专业实践动手能力培养重视不够。大多数高校实践教学时长相比理论课程较少，实践教学内容陈旧，与企业和市场上的需求有一定差距。
第四，本科教育中对学生的创新意识培养不够。在我国各高校的GIS教育的培养方案中，通常都没有对学生进行创新意识培养方面的规定。
三、建设创新实践平台对GIS人才培养的重要性
学生的创新精神和实践能力培养是当今素质教育的重点。深化GIS专业的教学改革，必须强调对学生创新能力的培养。通过各门课程的教学方案中的实验、实习或课程设计环节、专业竞赛和各年级大学生创新项目，高校不仅要加深学生对理论知识的掌握，锻炼学生的实践能力，更要培养学生的独立思考问题、解决问题的能力。
第一，剖析GIS专业现有教学计划中实践教学存在的问题，构建以创新能力训练为核心的一体化的实践平台，对GIS专业教学的深化改革具有重要意义。
第二，创新实践平台建设可以增强学生学习基础理论知识的积极性，使学生对课堂教学的被动学习就可以变为有目的的探索式主动学习；有利于促进理论教育与技术教育的结合，锻炼学生的系统思维能力和实践动手能力。
第三，学生参与创新实践活动，可以接触专业最前沿的内容，同时又能了解一个GlS项目从设计、研发到应用的全过程，特别是在设计和研发时不仅仅单纯解决技术问题，还要考虑项目成本、软件销售、售后服务等多种因素，增强学生的创业意识。
第四，GIS项目的实施过程中要求学生合理分工，团结协作，有利于培养学生的组织能力和团队协作精神，为今后融入社会打下良好基础。
四、GIS专业人才培养目标和实践教学的发展方向
第一，GIS产业是一项高新技术产业，技术的创新是GIS产业可持续健康发展的重要因素。GIS软件技术创新重要的是GIS专业技术人才的培养。要重视吸收信息科学和计算机专业人才，吸引越来越多的计算机编程人才加入到GIS产业技术队伍中，加速培养兼具地理科学、遥感、测绘科学、土地、林业等与GIS专业交叉的复合型人才。企业和相关单位应当根据需要建立技能结构合理的技术队伍。
第二，为满足不同的GIS企业和科研事业单位的需要，要建立不同层次、不同方向的GIS专业教育计划。一方面要培养擅长GIS开发和制图技术的专业型人才，也要注重培养GIS专业毕业生具有测绘、地理信息等方面的政策、法律、管理等方面的知识。既要注重硕士、博士等研究型高端GIS人才的培养，也要注重本科、专科等应用型中低端人才的培养。
第三，各高校GIS专业应根据自身的师资力量、学科体系进行合理评估，在此基础上设置该校GIS专业人才培养目标。例如，研究性大学侧重在GIS理论知识的突破和新技术的研发，非研究性大学侧重在基于系统的GIS理论知识教学上，培养学生GIS开发和应用能力，而专科学校则可以侧重GIS应用技能的锻炼，适当减少理论课程并降低其深度。可以设置导师，引导GIS专业的学生在不同的学期重点学习内容和要达到的技能，减小学生的盲目性，可以在入学初由专业负责人进行专业介绍，告诉学生该专业的师资情况、国内外发展现状、应用情况、就业方向等，激发他们的学习兴趣。
第四，GIS专业应特别重视实践能力和创新能力的培养。应改进原来“课堂理论+上机手把手引导操作”的传授式教学模式，将GIS创新实践活动在横向上分为应用类和开发类两个方向，在纵向上分为基础上级试验（课程中包含的上级学时）、综合实践（集中的实习或课程设计）和创新实践（校企联合培养、各类GIS大赛、大学生创新训练项目、教师科研等）三层，所有的创新项目或竞赛在这两个大方向下进一步分类分层，进而构成一个有机的创新实践平台体系。
参考文献：
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篇8
关键词：研究生培养；导师团队；合作模式；学术指导
作者简介：李方（1980-），女，江苏南京人，南京师范大学国际交流处科长，助理研究员；张雪英（1970-），女，四川仁寿人，南京师范大学地理科学学院，教授，博士生导师。（江苏 南京 210097）
基金项目：本文系2009-2012年江苏省教育厅江苏省研究生教育教学改革研究与实践课题“研究生培养中导师团队合作模式研究”的研究成果。
中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0166-03
以导师为核心的研究生培养模式与本科生教学有着本质的区别，导师在研究生培养中起着十分关键的作用。导师的学术修养、敬业精神、学术水平都会在其研究生身上打下极其深刻的印迹，以致影响到学生今后的发展。在现行的研究生培养中，我国一直较为侧重导师负责制，但是随着研究生教育的飞速发展，给这一传统的导师负责制带来了挑战，如何对研究生进行团队培养成为创新培养模式的一个十分重要的内容。[1]
当前我国高校的研究生导师队伍总体上是优秀的，但是也存在一些不可忽视的问题。特别表现在研究生导师团队培养意识较差，学校的研究生培养管理制度以及研究生的培养方案过多地依赖于导师的个人力量，没有充分凝聚学科中导师群体在知识结构、学源结构、研究方向结构上的综合优势，造成了研究生培养上的“单血缘遗传”模式与培养孤岛，极大地影响了研究生的学术研究习惯与交流能力的培养。而且在研究生培养过程中，导师之间往往缺乏有效的沟通渠道，先进经验难以有效推广、交流，没有形成有经验导师对青年导师“传、帮、带”的良好制度，阻碍了青年导师的快速成长。目前这种现象在高校已经较为普遍，亟待对其根源进行深入分析，制定切实可行的制度，有效推进研究生培养中导师团队合作模式的形成，促进研究生培养质量的实质性提升。
一、研究现状
进入20世纪90年代后，各国的研究生培养模式呈现出一定程度的融合趋势。研究生教育培养理念和培养目标更加趋向多元化、多样化。随着高等教育国际化趋势的推进，各国更加注重跨学科、跨文化的复合型人才的培养。[2]专业合作开始成为一种新的教育范式，而团队合作教学则是这一运动的先导。美国的课程设置强调文理渗透和跨学科，纽约大学、加州大学等还将一些研究生派到国外大学或大公司进行交流和实习，学习国外的先进管理方法和理论知识，并与国外大学联合培养MBA。[3]美国肯塔基大学的著名教育家盖斯基大力提倡教师团队合作模式。[4]美国高校采取个人指导与集体指导相结合的研究生培养方式，有益于研究生在接受导师和导师小组的其他教授的指导中，博采众长，并逐步养成开放、全面、辩证的理性思维习惯，克服或减少科学研究中的狭隘性，进而提高科研能力。[5]教学领域的改革创新：开放式教学更多的采取讨论式的教学方法；产学研结合，参与实际项目，课题的研究、开发是培养学生科研能力和开发创造潜力的最有效途径之一。[6]
1999年以来，我国研究生招生规模增长速度明显高于研究生教育大国的平均水平。[7]在规模急剧扩大的同时，研究生培养中的招生、收费、学制和培养方式等问题日益突出。目前我国80%以上的研究生培养单位实行“单一导师制”，只有10%不到的实行“指导小组制”，而且大多数流于形式。“单一导师制”容易导致研究生的学术视野比较狭窄、学术前沿意识不够、学术训练不足等问题。学术门户现象阻碍了学术的交流和发展，不利于师生交往和学术创新，不利于学生知识面的扩充和全面发展。[8]另外，在我国研究生招生规模持续增长的同时，研究生导师规模也在迅速增长，特别是中青年博士生导师所占比例的上升幅度较为显著。然而，由于研究生规模扩张过于迅猛，进而显得导师指导力量有所不足，多年的扩招使得现在许多学校导师与研究生之比已达到1：15，甚至更高。[9]另外，由于不同类型的学科具有不同的性质，用同一把尺子来规定所有学校或者所有学科的研究生培养模式是不合适的。
导师团队合作培养模式被认为是当前我国提高研究生培养质量的重要手段之一。通过导师团队合作模式，有经验的指导教师可以在实践中有效“传、帮、带”青年导师，推动导师队伍的结构完善和可持续发展。在课程学习计划的设计与安排以及在学位论文与课程实践的指导等方面都可以充分发挥导师团队指导的优势，以提升研究生培养水平。以学科团队建设为基础的导师合作模式，可以进一步改进研究生的教育模式，突破以前研究生与导师间单线联系，学术思路狭窄、学术研究难有开阔性和创新性的困境，[10]建设有利于造就一个纵横交错、互相渗透、有机联系、优势突出的研究生教育网络，淡化学科意识，使学生能博采众家之长改善导师队伍结构。[11]同时，积极进取、团结协作的学科文化，是保持学科可持续发展的基本保证。[12]
二、导师团队合作模式
研究生教育是学历教育的最高层次，承担着为国家培养高层次创新人才的重任。导师是研究生培养工作的主要组织者和实施者，导师的思想政治素质、学术水平和工作作风直接影响着研究生的成长，对于研究生培养质量具有十分重要的作用。提高导师的道德素养、学术水平、创新意识和能力，建设一批高质量的导师队伍，是当前研究生教育工作的重要任务。导师团队合作模式以提高研究生培养质量为目标，主要包括影响机制和优化机制两个方面（见图1）。
图1 导师团队合作模式示意图
如图1所示，研究生培养模式、导师团队合作模式、结构模型和双面效应构成了影响机制。
前文已经提到，目前我国的研究生培养模式大体为“单一导师制”，逐步推行导师团队合作模式对导师和学生来说是“双赢”的。
导师团队合作模式中涉及大量的构成要素，如导师、学生、科研、学术讨论、课程教学、培养单位、社会需求、学科特性、学科文化等，这些要素之间的协同机制非常复杂。导师团队合作模式的结构特征，可以通过多级层次的网状结构模型对结构和协同机制进行比较系统与完整的表达（见图2）。
图2 结构模型示意图
在研究生培养过程中，导师团队中导师的来源可以多样化。研究生导师团队是为了实现提高研究生质量这一特定目的而组成的一个学术群体，它不同于教研室、研究所等组织机构，团队成员之间的地位是平等的。[13]支持导师不断开拓新的研究领域，鼓励学科交叉融合。引导研究生从事交叉学科研究，提倡导师与其他学科人员有机组合，实行正、副导师制。
双面效应是指通过导师团队，达到既提高学生培养质量，又锻炼和提高导师指导能力的效果，解决导师指导力量的可持续性发展问题，做好“传帮带”工作。导师团队合作模式必须具有较强的可操作性，否则将缺乏实践意义。因此，探索其操作方式具有十分重要的作用。总体来讲，必须根据协同原则，以质量提高为目标，制定适应不同情形的多种操作方式，主要有科研合作、课程教学、学术讨论、论文指导和社会实践等等。事实上，制度规范是控制培养模式质量的关键。导师团队合作模式在实施过程中需要遵循一定的制度规范。制度规范必须在遵循高等教育相关规范的基础上，充分考虑其本身的特点和实施单位的具体情况。
研究生培养质量的优化机制包括效果评测、实践平台、制度规范、操作模式四个方面，这四个方面在实际操作中互相融合，互相促进。
效果评测在日常生活中通常表现为数据，以南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室为例，从2007年到2012年，共培养了74位博士研究生，408位硕士研究生。在培养的博士和硕士研究生中，获江苏省优秀研究生论文研究计划资助15项；获江苏省优秀博士学位论文3篇；优秀硕士学位论文5篇，这与研究生培养方式密切相关。
教学培养模式的实践研究周期较长，因而需要借助比较稳定且具备较好基础的实践平台和灵活多样的操作模式。近几年来，南京师范大学地理信息系统专业依托虚拟地理环境教育部重点实验室和江苏省地理信息科学重点实验室，以“江苏省优秀教学团队”、教育部“长江学者创新团队”和江苏省科技创新团队”为平台，积极推行导师团队合作模式，在研究生规模和导师队伍快速壮大的同时，研究生培养质量逐年提高，并逐步进行了制度规范。首先，需要确保导师团队构成的多元化，即同一学科不同研究方向导师的组合，或是根据不同研究方向的需求，校内外不同学科的导师建立合作关系。其次，采取多样化的合作手段，主要包括：
1.人才交流
目前实验室共有固定人员62名，其中具有高级职称的人员51名，中级职称的人员11名。为了加强交流，实验室聘请中科院北京地理与资源研究所、环境保护部卫星环境应用中心、日本武藏工业大学、ERSI公司等单位的流动科研人员8人（客座教授、兼职教授、项目合作人员），均为海内外在相关学科的资深学者，在学术界具有较高的学术地位，以定期开展研究生联合指导、课题合作研究和学术交流工作。同时，利用地理学博士后流动站，吸收国内外青年学者进站进行博士后课题研究，博士后研究人员平均稳定在8人左右。因此，实验室拥有流动研究人员的平均规模为16人。
2.学术讨论
定期或不定期组织研究生集中进行学术讨论，且每年年终对研究生进行考核，即学生汇报当年的学习和科研情况，团队中的导师和相关学生都参与评论与指导。实践发现，这种方式非常有效，可以促进学生通过比较而找到自己的不足，同时增强多个导师面对面指导的机会。
3.社会实践
目前研究生普遍缺乏理论联系实际的能力。通过与相关研究单位和应用单位的联合，组织学生集中进行学术考察。例如，数字高程模型组的导师利用暑期带领研究生到江苏省宜兴市和无锡市对平原区初步样区进行实地考察，结合专家讲解，取得了一系列的重要的研究成果，同时激发了学生的研究兴趣。
4.学位论文指导
为每个研究生的学位论文指定几位导师组成学术指导小组，加强学位论文的过程管理，包括选题、中期检查、论文写作与审阅，以及平时指导。
5.合作交流
通过和国际著名大学、研究机构建立密切的合作关系，开展一系列高水平、高层次和实质性的合作研究与学术交流工作。每年选派学术骨干进行学术访问或合作研究，建立研究生互派机制。争取多种机会并积极支持中青年学术骨干到国外著名高校或研究机构进行博士后研究或做访问学者。近五年来，实验室已派遣10余名优秀中青年科研骨干到美国、德国、香港等国家和地区的高校与科研机构进行学习。留学回国人员大多已成为实验室的中坚力量，促进了实验室的发展。
6.学术活动
积极邀请国内外相关领域知名专家来实验室举办学术讲座，认真组织学术骨干和研究生主持与参加国内外学术会议，特别是全国地理信息科学博士生论坛和GIS国际夏令营，为国内外地理信息科学研究领域青年学者进行学术交流提供了重要平台。
7.奖励政策
通过承担或参与高水平项目，锻炼和培养高水平人才。优先推荐、安排优秀青年人才申报各类国家和地方人才基金，对于申请到基金项目的科研人员，实验室在科研经费上给予一定额度的配套，并在科研设备和软件上给予优先支持。
三、结论
在当前研究生教育呈现上升趋势的背景下，实施导师合作团队模式是提高研究生培养质量的创新手段，对于学科文化多元化、开拓学生视野、提高学术交流能力和研究生培养力量的可持续性发展具有很强的理论研究和实践意义。本文探讨了研究生导师团队合作模式的影响机理及结构模式，对于推动我国研究生培养模式的创新发展，提升研究教育的整体水平，具有一定的参考价值。研究生培养既是一项系统工程，也是一项社会工程。因此，研究生导师团队合作模式的理论研究与应用推广都是一项长期的且极富挑战性的课题。
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篇9
关键词：GIS软件；农林特色；实验教学；教学改革
中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）48-0049-03
GIS技术的发展推动了GIS教育的进展，我国的高等GIS教育已形成了多元化、层次化、规模化的发展格局[1]。而GIS教育在农林高校的发展基本上仍处于起步阶段，仍然存在诸多问题[2，3]。西北农林科技大学GIS专业自2002年招生以来，在强调“宽口径，厚基础”的同时，突出了GIS专业的农林院校特色，将GIS专业课程教学和农、林等相关学科理论教学相结合，培养具有创新精神的农业GIS应用型人才。众所周知，GIS具有很强的技术性与实践性，在各大高校课程学时数普遍压缩的状况下，我校“GIS软件及应用”课程不但没有压缩学时，反而由54学时提高到64学时，课程形式由课堂教学和实验教学相结合的方式转变为全学时实验教学。软件更新，学时增多，课堂方式的改变都迫切要求对该门课程进行改革。本文将结合西北农林科技大学以特色求发展的GIS专业培养方案，对“GIS软件及应用”实验课程进行改革，构建适应时展和需要的实验教学模式，提高实验教学质量。
一、“GIS软件及应用”课程定位
GIS是一个理论与实践并重的学科，对综合知识和软件操作能力有很高的要求。GIS专业的学生要求至少能熟练掌握一到两种流行GIS专业软件的使用方法[4，5]。“GIS软件及应用”课程就是一门专业软件学习课程，培养学生稳固的专业软件基础，提高GIS专业学生的动手能力。该课程一般设置在学生已经接触了部分本专业相关理论课程之后，具有承上启下的作用，目的就是希望通过对专业软件细致深入的学习，将理论知识与实践应用相联系。我校该课程以当前GIS行业中最具代表性的ArcGIS软件为平台，全面介绍行业相关软件的发展以及对ArcGIS软件的深入学习的内容。该门课程主要内容包括ArcGIS体系介绍及软件安装、ArcGIS应用基础介绍、空间数据的组织、空间数据的采集、空间数据的地学基础、空间数据的格式转换、空间数据的可视化表达，矢量数据的空间叠置分析、栅格数据的空间分析、矢量栅格互操作、三维分析、地统计分析、网络分析、水文分析、太阳辐射能量计算、空间分析建模等。
二、我校“GIS软件及应用”课程的主要问题
1.实验内容组织和设计有待完善。“GIS软件及应用”课程的目标是通过实验让本专业学生熟练掌握一门专业软件基本操作技能，为后续其他专业课程的综合训练打好基础。课程性质和目标决定了实验内容以基础型实验为主，重点强调全面和系统。在课时受限的情况下，实验组织上通常将内容相近、关系密切的知识点串联为一个实验，整个实验体系由若干个较小的综合实验构成。这样的内容安排对于接触过专业软件的学生来说，能提升其综合分析能力，但对于软件初学者来说，内容较为跳跃，跨度太大，略显“走马观花”，致使软件基本功能的学习不够深入和全面，许多实用和常用的功能无法在实验中体现和运用。因此随着课时的增加，在实验内容的设置上需要将传统软件功能学习和专业知识点学习相结合，从内容上加强基础实验，以农林特色为目标进行内容重组。重点解决好主次内容的组织分配，基础实验和应用实验的课时分配，难易实验的相互搭配等众多问题。
2.课堂形式单调，难以调动学生积极思维。传统软件教学类课程都是以教师台前幻灯演示，学生台下同步操作的形式来完成。教学过程类似流水线作业方式，学生按照老师的要求，指定点击选项按钮，选择下一步，设置路径保存文件，直至实验完成。教学过程中以教师为主导，师生互动较少，这种命令式的、满堂灌的方式，学生只能是机械式地操作，被动地接受结果，导致到课率和教学效果都差强人意。
3.理论指导不够，软件学习知其然不知其所以然。GIS软件应用之所以区别于其他的软件应用，正是因为软件在使用过程中有着很强的GIS理论背景。对于初学者来说，刚开始接触软件时最好能清晰地理解每一个操作的理论依据和意义。而传统的软件教学，更多的是注重操作流程，在实验过程中穿插原理知识的辅助教学较少，导致学生对GIS软件基本操作缺乏深度认识。
4.课堂顺利，课下解决实际问题能力较低。实验课程一般都有详细的实验指南，其中就包括详尽的实验步骤，当实验教学平淡乏味时，学生就会自己对照实验指南，按步操作，很容易就能得到实验结果。这使得学生们往往感觉实验内容简单，没有什么挑战性，当堂就可以完成实验报告。课下很少主动去学习和摸索软件，周而复始，眼高手低。另外软件的教学需要大量的实验素材，当前很多实验用的是软件自带练习数据或者某些专业参考书上的光盘数据，此类数据较少突出农林问题，理论联系实际不够，使得学生在解决实际问题时茫然不知所措。即便能够举一反三，不真正接触农林类实际问题，也很难达到农林院校特色GIS教学的要求。
三、“GIS软件及应用”课程改革与创新
1.教学内容改革。我校“GIS软件及应用”课程以ArcGIS 10软件为对象，开展系统全面的实验教学。根据教学目标制定了基础型、综合型与创新设计型实验相结合的多层次实验教学体系和内容（细节内容较多，不再赘述）。基础型实验（包括普适基本要求层次和学科基础层次实验）占到65%，综合型实验占25%，设计型实验占10%。基础实验按软件功能学习、原理验证层次、理论应用层次和思考题的形式安排内容。实验数据上积极搜集和整理农林类相关科研成果，比如结合陕西省县域耕地地力评价项目[6]，“GIS软件及应用”实验课程构建了以耕地地力评价为主线而相互串联的基础型实验。通过基础型实验练习，学生不仅掌握了专业软件的基本操作功能，也加深了GIS技术在农业领域的应用研究。
2.教学模式改革。①活跃课堂氛围，营造轻松实验环境。改变传统“老师台上操作，学生台下观看”的教学方式，台上和台下均为学生自己操作，教师穿插于课堂中同步指导。教师融入学生，有更多的机会和学生交流，同学自己操作也更容易发现问题，创造新的学习机会。教学中学生随时发问，教师适时提问给学生充分发表自己见解的机会，调动起学生主动参与课堂教学的积极性。②理论教学与实验操作相结合。离开教学理论的指导，会导致学生在学习中缺乏学习兴趣，即使掌握了GIS软件操作技术，也不能有效地开发制作应用系统[7]。我校《GIS原理》课程为双语教学，软件界面为英文模式，因此在整个实验教学中，将GIS基本原理、地理信息系统专业词汇和软件操作命令有机结合。比如利用采样点数据进行IDW插值的教学实验中需要设置Power参数，默认为2。我们就可以从IDW插值理论上分析这个参数的意义，针对实际情况选择合适的参数数值。重要理论提前制作成PPT，随堂讲授，加深学生对操作的理解能力，无需过多理论指导的实验可以安排学生在课下完成，这样也有效利用了课堂的宝贵时间。③加强综合分析和团队协作能力的锻炼。实验内容的构建是相互联系和递进的，要求综合分析的思想贯穿于所有实验过程。对于实验课中的思考题目，让学生自由分组，通过组员间的交流、讨论找到一种解决问题的办法，加强了学生间的交流能力和动手能力。设计性实验由教师结合专业特点和相关科研项目给出题目，学生自行设计操作方案，分组讨论，分工协作完成实验内容，并组织大家汇报实验成果。④积极引导学生利用课外资源。软件的学习需要长期的摸索才能达到熟练的地步，除了在课堂上尽可能地给学生更多的自由时间去摸索学习，课下我们的实验室全天候开放，学生可以根据个人情况自主实践。另外，各种网络教育平台和答疑系统也为学生提供了大量的学习素材。教师通过与学生网上互动和实验报告的评阅，亦能对有关课堂遗留问题及时总结，积极调整教学方案。
3.课程考核改革。考核评价是整个教学过程的重要组成部分。考核的目的不仅是对学生学习效果的一个检测和肯定，也是教师掌握教学情况，改进教学方法的一个总结。与理论课程不同，专业实验课的考核方式与内容应体现发散性思维的培养、综合应用能力和解决问题能力的训练[8]。我们采取课堂表现（20%）、实验报告（20%）和机试考核（60%）的方式综合评定教学效果，课堂表现包括到课率、课堂讨论和回答问题情况等，机试考核由教师制定上机操作综合考核题目，允许学生自带参考书，但不能相互交流，重点测验学生综合分析和独立解决问题的能力。课程考核不仅是教师对学生的考核，教学过程中学校和学院也会安排督导组老师听课，课程结束后学校会组织学生评教，有的学生还可以通过各种网络资源对老师授课情况进行评价，这些评价就是对教师授课的考核，所有的评价都将是教师改进教学的宝贵资源。
“GIS软件及应用”作为农业院校GIS专业完全实验形式的课程，我们制定了合理的课程培养目标，在掌握理论知识和实验技能的基础上，着重培养学生独立思考和团结协作的能力。通过对现有教材、网络平台相关教学资源和我校专业特色的整合编写了适合我校GIS专业特色发展的实验指导教材。构建了基础实验、综合实验和设计实验的实验体系。将学生从简单和固定的实验步骤中解放出来，充分挖掘学生想象力和创新能力，拓展学生思维空间。通过几年的探索，我们的教学效果得到了学生和学院教学工作组的肯定，学生每年的评价结果均为优秀。我们的教学过程制作成了教学观摩视频，这也极大地鼓舞了我们深化改革的信心。当然我们在双语教学以及课程教学互动网络平台的建设上还有待深入和完善。
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篇10
陈柳钦,湖南邵东县人,天津社会科学院城市经济研究所研究员,天津市知名青年学者,青年经济学家,产业经济、城市经济和城市金融问题专家。兼任教育部人文社会科学重点研究基地对外经济贸易大学中国WTO研究院特邀研究员,哈尔滨商业大学国际经济与贸易研究所研究员、经济学院教授,硕士研究生导师,哈尔滨理工大学客座教授,湖南科技大学商学院教授,天津理工大学经济管理学院硕士研究生导师,天津工业大学公共危机管理研究所特邀研究员,广西民族大学兼职教授。
摘要: “数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力,它不再是一个技术性概念,而是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态。本文阐述了“数字城市”的内涵,并对“数字城市”建设的内容与框架进行了细致的探讨。
关键词: 城市 信息化 城市信息化 “数字城市”
中图分类号: F49
一、“数字城市”兴起的背景
1998年1月31日,时任美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球:二十一世纪认识地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的讲演中首次提出了“数字地球”的概念。戈尔指出:我相信我们需要一个“数字地球”,即一个以地球坐标为依据的、嵌入海量地理数据的、具有多分辨率的、能三维可视化表示的虚拟地球。详细地说,“数字地球”是指以地球为对象,以地理坐标为依据,具有多源、多尺度海量数据的融合,能用多媒体和虚拟现实技术进行多维的表达,具有数字化、网络化、智能化和可视化特征的虚拟地球。简单地说,“数字地球”是指数字化、信息化的地球。形象地说,“数字地球”是指整个地球经数字化后由计算机、数据库及通讯网络来管理的巨型信息系统。同时,“数字地球”也是全球定位系统、遥感、地理信息系统、宽带网络及虚拟现实等现代高科技的高度综合和升华,是当代科学技术发展的制高点。
1999年12月,来自20个国家的500余名科学家、工程师、教育学家、管理者及企业家汇聚北京,于“首届国际数字地球会议”召开之际发表了著名的《数字地球北京宣言》。宣言指出:21世纪是一个以信息和空间技术为支撑的全球知识经济的时代,强调综合全球对地观测系统、全球空间数据基础设施、全球导航与定位系统、地球空间信息基础设施及动态过程监控的重要性;认识到数字地球有助于回应人类面临的诸方面的挑战;倡议政府、科技界、企业等共同推动数字地球的发展;建议实施数字地球过程中,应优先考虑环境、灾害、资源、可持续发展与人类生活质量等方面。数字地球北京宣言的发表,标志着1998年戈尔提出数字地球概念后该领域在全球范围的正式推进。
随着信息技术的高速发展,互联网的普及、信息高速公路的建设、“数字地球”概念的提出和推广,全球掀起了一股强大的信息化浪潮。这股浪潮对世界各国的经济、政治、文化均产生了巨大的冲击,它使得一些传统的东西正在消逝,许多新事物、新现象层出不穷;它正在逐步改变人们的生产、生活方式及价值观念,促进人们进行新的社会变革。由于计算机技术的产生以及在各个科学领域的广泛应用,大大促进了网络技术、通信技术和空间分析技术等技术的发展,学科的相互交叉和技术的集成又不断地拓宽新的应用领域。信息技术与信息产业的发展已迈入了一个崭新的时代。这些先进的、改变城市功能的技术主要表现为:(1)高分辨率卫星遥感技术突飞猛进,极大地提高了地理信息获取和更新的能力;(2)宽带光纤和卫星通信为基础的互联网的迅速普及,极大地扩大了信息的通信交换能力;(3)分布式数据库和共享技术的发展,极大地提高了信息存储和管理能力;(4)仿真和虚拟技术的成熟,酝酿着信息应用技术领域的划时代变革。信息技术变革的大趋势必然深刻地影响到城市规划、建设和管理行业的信息技术应用领域。传统的城市规划、建设和管理不得不向“数字城市”靠近,并努力追寻“数字城市”的发展模式。
城市是社会经济要素高度集中的区域,是人类经济、政治和文化活动的中心,是人流、物流、资金流和信息流聚集和扩散的基地。进入21世纪,信息化进一步得到了广泛应用和高度渗透,信息技术正孕育着新的重大突破。信息资源日益成为城市发展的重要生产要素、无形资产和社会财富。同时,经济全球化是经济增长要素特别是技术、资本、人力资源、知识等诸要素,在资本追求经济效益最大化的利益驱动下所出现的全球性流动和组合,以至于国别经济和区域经济越来越多地被纳入了一体化的全球经济体系之中,人类社会经济发展的依赖性、互补性、关联性更为增强,各种商品在全球流通,为世界人类所共享。2000年6月5日～7日,联合国经济与社会事务部(UNDESA)和联合国开发计划署(UNDP)及亚太地区的城市市长参加的主题为“推动城市信息化,共创未来家园”的“亚太地区城市信息化高级论坛”,最后发表了《上海宣言》。该宣言指出,当今世界经济全球化已经成为人类社会发展的总趋势。信息化的程度和水平已经成为衡量一个城市经济社会发展综合实力和文明程度的主要指标。信息化正成为全球贸易、投资、资本流动和技术转移以及社会、经济、文化等一切领域发展的主要推动力。信息化建设将有利于促进人类的共同富裕和共同进步。加强对城市信息化的理解,推进城市信息化建设与合作,将成为城市发展的新主题和新动力。城市信息化的主要表现形式是“数字城市”的建设。从技术角度看,“数字城市”是城市信息化实现的技术基础,而且是城市信息化水平提高的一个重要特征。“数字城市”是社会信息化发展必然,是当今发达国家信息化发展的主要特征。全球信息化正在引发当今世界的深刻变革,重塑着世界政治、经济、社会、文化和军事发展的新格局。全球信息化的出现使得互联网成为新世纪国人关注的热点,而“数字城市”则是热点中的焦点。
在戈尔于1998年9月首先提出了“数字化舒适社区建设”的倡议后,许多国家已经对“数字城市”开展了相应的工作。比如欧洲“数字城市”(EDC)中的虚拟赫尔辛基很有特色,3D界面是其一个非常重要的组成部分。日本的“数字京都”(DCK)项目始于1998年10月,目的是使其成为京都的社会信息主干,其设计思想是真实和活动。“真实”是指该“数字城市”是为实际的用户服务的,而不是虚拟城市;“活动”是“数字城市”中的数据采集于现实的动态数据。“数字京都”中的新技术开发,处于国际领先地位。新加坡提出了“智能城市”的设想,为国民提供一个综合业务数字网和异步数字用户专线,将新加坡90%的家庭连接在一起,实现“网上生存”的梦想。随后,一些发展中国家也纷纷制定城市信息化发展政策,这些信息化城市或地区统一命名为“数字城市”。在国内,近十多年来,深圳、北京、海口、济南、广州等城市和国内著名科研院校相继建立了一批专业数据库和应用开发系统,为“数字城市”的研究积累了经验和数据。“数字城市”已成为我国各主要地、市进入21世纪后,在新的时代背景、经济背景、技术背景下,运用并发展空间技术、信息技术、网络技术,最终将其集成并渗透到现代城市生活方面的一项重要的标志性建设。
目前,“数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。深入开展“数字城市”的研究,积极推进“数字城市”的建设,无论是对当前,还是对未来城市发展,都具有十分重要的意义。
二、“数字城市”的内涵
由于“数字城市”是一个正在发展演变的概念,人们对它至今没有统一和权威的解释,存在很多的争论和思考。
台湾学者林峰田(1999)认为,“数字城市”是一项从人员组织、经费、法令、土地使用等各种配合条件,到包括硬件、软件和科技在内的基础设施,再到数据资料及其应用服务,直至社会文化五个层面的多层结构的城市大系统,他提出理想的“数字城市”应能达到三个目标:第一,有效支援城市产业发展,提高城市竞争力;第二,满足市民日常的交通、购物、娱乐、休闲、安全、教育、医疗等需求,保障市民知与言的权利;第三,创造地方特色自主意识的网络文化。
承继成(2000)认为,信息化是指数字化、网络化和智能化的全部过程。因此,信息化城市,也可以叫“数字城市”(或数码港)、网络城市和智能城市。俞正声(2000)认为,所谓“数字城市”与“园林城市”、“生态城市”、“山水城市”一样,是对城市发展方向的一种描述,是指数字技术、信息技术、网络技术要渗透到城市生活的各个方面。这将是世纪之交最重要的技术革命,将深刻改变人们习惯的工作方式、生活方式甚至风俗习惯和思维方法。宋建元等(2001)认为,“数字城市”即城市数字化,是指充分利用遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机技术和多媒体及虚拟仿真等现代科学技术,对城市基础设施和与生产生活发展相关的各方面进行多主体、多层面、全方位的信息化处理和利用,具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等诸方面进行数字化网络化管理、服务和决策功能的信息体系。郝力(2001)认为,从信息化广义角度看,“数字城市”即是空间化、网络化、智能化和可视化的技术系统。“数字城市”是物质城市在信息世界的反映和升华。从城市规划、建设和管理的狭义角度看,“数字城市”可概括为“43VR”,即地理数据4D化;地图数据三维化;规划设计VR(Virtual Reality,虚拟现实)化。地理数据4D化指城市空间基础地理信息数据库包括数字线划图(DLG)、数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像地图(DOM);地图数据三维化指地图数据由现在的二维结构转换为三维结构;规划设计VR化指规划设计和规划管理在4D数据、三维地图数据支撑下,将现有的二维作业对象和手段升级为三维和VR结合的作业对象和手段。
杨开忠、沈体雁(2001)认为,一般所指的“数字城市”是以3S技术和互联网技术为支撑的城市空间信息运行系统,是一个包括城市空间信息运行机理、空间信息运行技术系统、空间信息服务与产业体系和社会文化在内的多层框架。也就是说,“数字城市”工程建设要在城市空间信息认知机制和资源配置机制的作用下,采用数字化的空间信息技术手段对作为物质实体的城市系统,特别是对与地理空间相关的经济社会现象进行数字化重现和虚拟,从而促进人们对城市的认识,规划建设和管理,进而促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅与协调,提高城市竞争力和市民生活质量。赵燕霞、姚敏(2001)认为,“数字城市”就是以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅应该包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还应该包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市巨系统。周晓颖、章申鲁(2001)认为,“数字城市”是综合运用现代高新技术,对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统,具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。它与城市地理信息系统的主要区别在于,对城市有关数据能够自动采集、处理分析、传输分化、自动或半自动智能决策,直接为社会公众提供便利的信息服务。王浒等(2001)认为,“数字城市”就是基于城市空间信息基础设施之上的城市居民社会信息生存空间。通过运用数字地球的关键技术,如数据挖掘、知识提取和虚拟现实技术,“数字城市”中广泛的、多源的空间信息将被有效的集成和管理。最终,“数字城市”将提供给公众和企业的不仅是虚拟的用户界面以实现所谓的“数字生存”,更重要的是将辅助政府制定城市管理的综合决策。
“数字城市”也称信息城市、智能城市,以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市信息系统。顾朝林等(2002)认为,“数字城市”是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、建设和管理,服务于政府、企业、大众的信息基础设施和信息系统。其本质是建设空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源。牛文元(2002)认为,“数字城市”是从工业时代向信息化时代转换的基本标志之一。它一般是指城市“自然、社会、经济”系统的范畴中,能够有效获取、分类存储、自动处理和智能识别海量数据的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虚拟现实又可直接参与城市管理和服务的一项综合工程。
张静(2002)认为,“数字城市”应是四维(三维坐标加时间维)的、可视化的城市,不但包括城市三维空间的所有信息,而且还包括城市各种现象的历史、现状与未来信息,更为重要的是应包括人的信息如位置,甚至思维信息,是一个四维的空间信息系统。通俗一点讲,“数字城市”是指在城市规划、建设、管理以及生产生活中,利用数字化技术、信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字、信息及各种信息资源加以整合并利用。城市规划者、管理者和生活者,可以在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中,进行规划、决策、管理和生活,其感觉就像漫步于现实的街道上或是承坐直升飞机俯瞰城市一样。李京文、甘德安(2002)认为,信息化的实质就是数字化、网络化和智能化,因此,“数字城市”广义上指城市信息化,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,其本质是对物质城市及其相关现象(经济社会特征)统一的数字化重现和认识,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调高速。这些学者把“数字城市”等同于单一的城市信息化建设,认为“数字城市”建设就是当前信息化发展过程中城市对信息化的一种回应。
李琦等(2003)认为,“数字城市”是从信息化角度,对信息时代及准信息时代城市状态的形象化刻化,表征在园林城市、生态城市等工业城市文明基础之上,信息化基础设施完备、信息数据资源丰富、信息化应用与信息产业高度发达、工业化与信息化持续协调发展、人居环境舒适的良性城市状态。“数字城市”工程就是要在集成化高速宽带城市通讯网络基础设施、城市空间数据基础设施、城市信息安全基础设施建设的基础上,整合城市信息数据资源,连接城市信息化孤岛,开展面向政府、企业、公众的个性化、多样性综合信息应用服务,同时,促进城市领域(行业)信息化建设,以信息化带动工业化,促进传统产业结构调整,优化城市产业结构、生态结构与城市空间规划,促进工业化与信息化的持续协调发展。刘忻(2003)认为,“数字城市”从功能上讲是城市信息的数字化、网络化、智能化、可视化,即将城市的各种信息,如城市管理、城市设施、自然资源、社会资源、人文环境、经济、历史等各方面信息,以数据形式整理、加工、存储、分类、管理,通过计算机网络实现全社会的信息共享、共建、交流、再现,通过对城市信息的综合分析和模型化处理,提高决策水平和应用效率,最大限度地发挥资源潜力,为城市发展和提高居民生活质量服务。从技术上讲,“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术、大规模存储技术、数据仓库技术为基础,以宽带网络技术和现代通信技术为桥梁,结合3S技术、遥测、虚拟现实技术,对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类描述,并通过城市管理与决策模型及其他应用模型,优化资源配置,提供科学决策的现代化工具。从理论上讲,“数字城市”在地理信息科学基础上,结合计算机及网络理论、现代城市理论、决策理论、控制论、系统论,复杂理论等,在计算机及网络中虚拟城市,并结合不同部门、不同层次的信息交流、融合和挖掘,实现城市的综合信息管理系统。
姜爱林(2004)认为,从城市建设的角度看,“数字城市”就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中,充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用的一种系统工程或管理模式。从信息化角度看,“数字城市”是以信息技术为支撑、以信息产业为主导、以信息服务为中心的一系列数据库和信息系统的一种城市发展模式。
戴汝为(2005)认为,“数字城市”是一类开放的复杂巨系统。“数字城市”在功能、结构和庞大、复杂的多层次系统,及与周边、全国以至世界的联系等方面,无不具备着开放的杂巨系统的特性。
谢明(2005)认为,“数字城市”是对城市发展方向的一种描述,是对组成城市的各种要素和现象的一种数字化重现和认知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生产生活,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流更加顺畅和协调。“数字城市”的建设基于地理信息系统、全球定位系统、遥感、网络、多媒体、虚拟仿真等技术,综合城市空间和人文信息,服务于城市规划、城市建设和管理、经济社会发展等各个方面。
江绵康(2006)认为,“数字城市”是“数字地球”的主要空间节点,是“数字地球”的重要组成部分,是“数字地球”在城市的具体体现。所谓“数字城市”,通俗地讲是指在城市的生产、生活等活动中,利用数字技术、信息技术和网络技术,将城市的人口、资源、环境、经济、社会等以数字化、网络化、智能化和可视化的方式加以展现。“数字城市”的本质是把城市的各种信息资源整合起来加以充分利用。
杜灵通、韩秀丽(2007)认为,可以将“数字城市”定义为利用各种信息获取、存储、传输、表达、处理等支撑技术,将表征真实城市的信息数字化,形成一个虚拟的城市实体,并利用这个数字化城市实体来解决各种各样的现实问题。它的目的跟数字地球一样,都是为了解决现实的自然和社会活动中诸方面的问题。
彭学君、李志祥(2007)认为,“数字城市”是指一个由数字技术支撑的信息化的城市,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,它应该能够自动和非自动地获取与城市有关的海量数据,并从中挖掘出有价值的信息为城市规划、建设、管理和可持续发展提供决策支持和具有数字实验室特性的技术系统,是一种虚拟城市模型。
李宗华(2008)认为,“数字城市”概念可以分为广义的和狭义的两种。广义上指城市信息化。它既是城市信息化总的概述,又是城市信息化的目标,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。“数字城市”是为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段,是对城市发展方向本质特征的一种描述。狭义上是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感系统(RS)、网络等关键技术,建设服务于城市规划、建设、管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。
陈建军(2010)认为,“数字城市”具有双重含义:一方面,是指以遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等空间信息技术为主要手段,对地理信息资源进行整合,构建“数字城市”地理空间框架,建设城市地理信息公共服务平台,是城市实体在计算机中的虚拟表达;另一方面,是指以城市地理信息公共服务平台,通过城市信息基础设施建设,开发、整合、利用各类信息资源,实现城市的经济、社会、生态各个运作层面的智能化、网络化、数字化。
尽管对于“数字城市”的定义还无法形成统一的标准化定义,但从专家们的意见和城市信息化实施的过程看,其狭义上的理解取得了比较一致的看法,“数字城市”就是基于3S(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、城市建设和管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。从信息化广义角度看,城市系统处于一个开放的环境中,需要不断的和环境交换物质、信息和能量,是一个复杂的信息系统。
总之,“数字城市”是信息时代背景下城市及其理论发展的一种必然,是现代城市发展的必经之路。它是以信息技术为支撑、以信息服务为中心的一种城市发展模式;它以可视化、网络化、智能化的表达方式对物质城市进行数字化的再现与升华,形成统一的、可共享的信息管理与服务数据库系统(如综合市情系统、城市规划系统,智能交通系统、远程教育或医疗系统等),为市政府提供决策支持、为民众提供服务。它具有使现代城市管理更快捷高效、使城市居民更轻松方便的众多优点,是未来城市可持续发展的一个主要方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力。在这种认识下,“数字城市”不再是一个技术性概念,“数字城市”是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态,建立在已有的物质城市基础上,结合多种学科技术,实现城市的可持续发展。
三、“数字城市”的内容与框架
杨开忠、沈体雁(2001)认为,作为城市空间信息运行系统,“数字城市”是一个包括运行机制与保障系统、空间信息技术系统、空间信息增值服务活动与产业系统、社会文化系统等层面在内的多层次框架体系。段学军、顾朝林等(2001)认为,“数字城市”由下列体系构成:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作体系、法规和财经体系等(见图1)。“数字城市”的功能结构为:(1)数字商务,包括网上贸易、虚拟商场、网上市场管理等;(2)数字金融,包括数字银行、数字股市、数字期货、数字保险等;(3)数字社会,包括数字影院、戏院、数字旅游、网上办各种手续等;(4)数字教育,包括虚拟教室、虚拟实验、虚拟图书馆等;(5)数字医院,包括网上健康咨询、网上会诊、网上护理等;(6)数字政务,包括数字会议、数字议会等。寇有观(2001)认为,“数字城市”不仅包括城市的数字经济、数字社会、数字生活、数字政府、数字企业、数字社区和数字家庭等,而且包括城市的数字地籍、数字规划、数字水系、数字交通、数字电力、数字通信、数字旅游、数字生态、数字抗灾、数字商务和数字金融等。同时,寇有观还建立了一个“数字城市”系统框架。这个“数字城市”系统是城市公用信息平台上的空间信息获取更新处理和应用系统,包括城市公用信息平台(网络体系)、城市空间数据基础设施、城市地理空间数据交换中心、行业空间数据工程数据获得和更新体系、数据库体系、应用体系、动态监测体系等(见图2)。
姜爱林(2002)认为,“数字城市”构建的基本框架应包括5个方面:(1)通过推动信息化建设,使政府的宏观调控机制与培养竞争机制达到有机的统一,形成公平、有序的市场秩序。(2)加强政策法规建设,体现管理意识,实现可持续发展。(3)建好地理信息系统基础数据平台,促进基础信息资源有效共享。(4)建立应急联动指挥和智能交通管理两个综合性应用系统,带动一批行业信息系统建设。(5)推进基础教育信息化,培养信息化人才,为构筑学习型城市服务。
张静(2002)认为,“数字城市”的主要内容有3项:(1)信息基础设施,要有高速宽带网络和支撑的计算机服务系统和网络交换系统,也就是说“数字城市”的第一项任务是解决“修路”的问题,即为“数字城市”建立一条信息高速公路。(2)数据和信息,特别是“空间数据”。据统计,人类生活和生产的信息有80%与空间位置有关。“数字城市”的基础平台是城市空间数据框架,这个框架提供一个可以精确地、始终如一地获取、配准和集成城市空间信息的基础。它包括空间控制数据,航测与遥感影像数据,各种比例尺地形图数据库,以及相关的专题数据库等等。(3)人,管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。与管理我们的“现实城市”相对应,管理“数字城市”要逐渐建立起相应的机构和规范,要不断地对网络系统和数据进行建设、更新、维护和升级,并协调用户的访问。除管理“数字城市”的人之外,培养使用“数字城市”的人也是一项重要的基础工作。只是建设了“数字城市”而没有人用,也是一种浪费,也产生不了社会经济效益。只有成千上万的企业,成百万、上千万的市民应用“数字城市”才可以产生巨大的社会经济效益,促进国民经济的快速发展。
段学军(2003)认为,“数字城市”的基本框架由6个方面构成:(1)数据获取与更新体系。包括各类遥感设施,即高分辨率高光谱卫星、星―机―地数据接收设施、地面台站及人文、经济等数据获取设施等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施,多分辨率海量数据实时存贮、压缩、处理技术,元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)数据信息提取与分析体系。包括数据互操作、多源数据集成、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务、分布处理和互操作协议等。(5)应用模型体系。为用户提供实际应用的解决方案,利用其我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据,从中找出规律和知识。(6)专用软件体系。完成城市信息处理、实现“数字城市”功能的基本工具,包括数字图象处理软件、GIS软件、统计分析软件、数据可视化软件等。承继成等(2003)提出,“数字城市”内容框架包括基础设施、资源管理和应用服务三部分。基础设施包括通讯层、数据层、保障层三部分。管理层主要是指对“数字城市”信息基础设施的管理及信息数据资源的集成与融合、应用的集成与融合的管理。应用服务层包括基础公共服务层、管理应用层、业务应用层、服务应用层(见表1)。
岳为民(2003)从“数字昆明”的角度指出,“数字城市”的基本框架是由“一个关键、三个基础、三条主线、七大支柱”构成:(1)一个关键。就是城市数据的全面规范和高度共享。(2)三个基础。即信息基础设施、空间基础数据及管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。(3)三条主线。第一,政府管理与决策行为的数字化(数字政府);第二,企业经营管理行为的数字化(数字企业);第三,市民生活的数字化(数字生活);(4)七大支柱:即政府上网、电子商务、信息产业、信息港、智能建筑、智能交通与城市规划、建设和管理信息化。
姜爱林(2004)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”的技术组成包括:(1)宽带多媒体网络;(2)电子地图及网站服务系统;(3)高分辨率卫星、航空遥感技术;(4)三维地理信息系统技术;(4)OPEN GIS标准、远程互操作、互运算等信息共享技术;(5)虚拟仿真技术;(6)“数字城市”信息模型与体系结构,包括城市建筑、交通、能源、通信、服务、文化设施和行政管理的信息模型及体系结构;(7)“数字城市”的运行管理技术,包括通信网络系统及其管理,数据组织及数据转换,决策模型管理,城市信息安全保障机制;(8)“数字城市”的功能系统,包括公用信息平台,专业信息平台等。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。王凤霞、张超(2004)在“数字地球”和“数字城市”的基础上,提出了“数字上海”总体框架模型(如图3所示)。
谢明(2005)综合当时我国“数字城市”建设和发展的情况提出,“数字城市”框架主要由以下四个方面构成:(1)数据获取和更新体系。通过各种手段获取的“数字城市”相关信息,包括城市空间数据框架(基础电子地图、卫星影像、航空影像)、城市规划建设信息、城市社会经济信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理过程中对各种信息进行更新的机制。(2)数据存储、加工和管理体系。该部分内容包括建立起海量数据存储体系,实现数据的高速存取,并在空间定位的基础上实现对信息的加工和管理,包括元数据管理、空间数据仓库、多源数据集成与互操作、海量空间数据的职能提取与分析、辅助决策支持等。(3)网络支持体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务等,共同构成支撑“数字城市”的基础网络体系。(4)专用软件和辅助决策支持系统。用于完成城市信息处理、实现“数字城市”各基础功能的工具软件,包括数字图像处理软件、地理信息系统软件、统计分析软件、数据可视化软件等等,并由此衍生出基于各种决策模型的辅助决策系统和应用解决方案。
寇有观(2006)认为,“数字城市”总体框架可以概括为五大平台、五个中心、五类应用、五大工程,政策、法规、标准、规范体系和安全、组织、资金、人才保障体系等。五大平台是信息网络平台、公用信息平台、专题信息平台(多个)、空间信息平台和决策支持平台。五个中心包括信息网络互联中心、信息资源管理中心、身份认证中心、信息服务中心和决策支持中心。五类应用包括电子政务、电子商务、社会服务、经济运行服务和城市规划、建设、管理与运营。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社会劳动保障信息工程、社区服务信息工程和金旅工程。“数字城市”大力推进地理信息系统、卫星定位系统和遥感技术在城市的应用。
孙旭阳、冯一民(2006)认为,“数字城市”的建设内容主要包括7个方面:(1)城市信息基础设施建设。(2)城市基础数据库建设。(3)电子政务建设。(4)电子社区建设。(5)公共信息服务体系建设。(7)数字行业应用建设。吴庆双(2007)认为,“数字城市”的构成体系包括:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、数据与信息传播体系、数据库体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作系统、法规与财经体系等。
马娟、秦凯(2007)认为,“数字城市”建设的主要任务包括:城市地理信息数据库建设、基础地理信息采集体系的建设、政策法规与标准体系的建设、技术支持体系的建设、地理空间信息交换网络体系建设、组织机构的建设等,以及实现覆盖整个城市的多尺度、多分辨率、现势性好的基础地理信息数据。
彭学君、李志祥(2007)认为,数字化城市涵盖了整个城市各方面的信息及应用,总体上可分为三个层次十个组成部分。三个层次为信息基础层、应用层、综合决策层。十个组成部分包括:城市公用信息网络平台和骨干网、空间数据等基础设施、政府类应用、企业类应用、公众类应用、区域类应用、数字门户网站、信息资源管理中心、城市综合决策指挥系统、政策法规规章及管理制度和技术标准及各种应用规范。
李宗华(2008)认为,“数字城市”涉及城市信息化的方方面面,总体上可以分为3个层次、9个组成部分,它们构成一个统一的整体(如图4所示)。3个层次为:基础层、管理层和应用层。9个组成部分为:城市信息基础设施、城市空间数据基础设施、空间信息资源管理与交换中心、法律法规与政策、技术与标准、政府类应用、行业类应用、企业类应用和公众应用。
曹蕾(2009)认为,“数字城市”的内容可以概括为4个方面:城市基础设施数字化,城市信息和交换网络化,城市生活和管理智能化和城市空间数据可视化。“数字城市”框架体系大体由3部分组成:(1)基本平台部分,主要为城市综合信息平台、城市空间基础信息平台和城市电信基础设施平台;(2)“数字城市”服务对象(用户),该部分主要为政府、企业、社区、公众构成的各类应用系统,作为核心应用系统是“数字城市”发挥作用的根本;(3)关键技术,它是“数字城市”的技术支撑,主要为计算机技术、海量数据存储技术、宽带网络技术、3S技术、对地观测技术、虚拟现实技术、互操作技术等。
张立平(2009)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。“数字城市”是城市信息技术的综合应用,也是当前信息技术应用最广泛的领域。就这个意义而,“数字城市”应用十分广泛,归纳起来主要有12个方面:电子政务、电子商务、城市智能交通、市政基础设施管理、公共信息服务、远程教育、社会医疗保障、社区管理、突发事件处理、城市环境检测、智能化小区、水网调配。“数字城市”的体系结构包括:(1)数据获取与更新体系。包括城市地表、上空及地下等自然地理数据的自动获取系统,城市基础设施数据的实时获取和更新体系,城市人文、经济、政论等社会数据的变更与监控系统等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存储、压缩、处理技术、元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)信息提取与分机体系。包括数据互操作、多元数据集成、信息智能提取分机、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高宽带网络、智能网络,支持基于网络的分析式计算操作系统,基于对象的分布式网络服务,分布处理和互操作协议等。(5)应用体系。包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通等。同时还包括城市网络生活方式等。(6)管理体系。包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。
马佩勋、谢海波(2009)认为,“数字城市”的框架体系涵盖了城市建设的各个方面,是由战略政策层、信息基础层、应用服务层和分析决策层组成的有机整体。战略政策层包括“数字城市”的发展战略及总体框架、信息技术标准、政策法规规章制度和技术保障体系等;信息基础层由城市公用信息网络平台、中心骨干网、区域骨干网、通信管线、空间数据、业务标准体系和协调维护机制等组成;应用服务层根据“数字城市”功能特征分为电子政务、电子商务、城市规划建设及运行、经济运行服务和社会综合服务等五类应用;决策分析层是跨行业、跨区域的综合性应用系统,主要包括城市智能交通管理系统、城市环境监测分析系统、城市发展预测决策系统和城市防灾、救灾及应急处理系统等。基本框架如图5所示,战略决策决定和指导信息基础建设,并在此基础上实施应用服务,通过决策分析又反过来指导战略决策的制定。
四、小结
“数字城市”是空间时代与信息社会发展历史的必然产物,同时,又是城市可持续发展与整体功能提升的必然依托,是新的经济建设增长点,这一特点决定了其发展将是跨越式的。“数字城市”为认识物质城市打开了新的视野,对城市规划、城市建设和城市管理展示出了一系列全新的理念,为调控城市、预测城市、经营城市提供了革命性的手段。“数字城市”的战略研究、数据和技术集成框架等基础研究和原型系统建设,必然与其应用研究相辅相成,齐头并进。“数字城市”建设是一个非常庞大的系统工程,涉及城市社会、经济、文化、政治、环境等各个方面,是多学科的融合体,因此,不仅要有先进的技术为基础,更需要管理体制、机制和政策作保障,还需要市民和整个社会信息素质的提高。(编辑:何乐)
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