偏远地区测绘工程教学改革探讨

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测绘工程地理信息工程方向的教学是测绘工程专业本科生培养方案的重要组成部分，但由于地理信息工程学科方向起步较晚、偏远地区师资力量有限以及对这一方向不够重视等方面的原因，偏远地区高校测绘工程地理信息工程方向的本科生教学存在着一定的问题，不利于学生专业知识体系的培养和学生的就业及未来发展。

一、地理信息工程方向在测绘工程专业中的作用

测绘工程专业作为地球空间信息技术学科最古老的本科专业，是一门专业性很强的综合学科[1]，其主要培养具有大地测量与工程测量、摄影测量与遥感、地图制图与地理信息工程等方面知识的专业技术人才。地理信息工程，是利用测绘技术，计算机技术，传感器技术和移动通信技术，解决地理空间数据采集、处理、分析和可视化等方面工程技术问题，培养数字地图制作，地理信息软硬件设计、研发与项目管理能力等方面的地理空间信息工程技术人才，作为以计算机科学为支撑的新兴学科与发展方向，其属于教育部的《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》中“新工科”范畴，是测绘工程专业发展最快的方向，其对测绘技术信息化起到巨大的推动作用[2]。随着信息技术的发展，如激光雷达（LiDAR）、无人机技术等新的数据采集技术的出现，各种空间信息获取技术发生了革命性的变化，测绘已经从传统的外业数据采集为主，内业数据处理为辅转为内业数据处理为主外业数据采集为辅，这就要求测绘工作者从空间信息的数据采集者向数据的管理、使用和开发综合空间信息的信息工程师转变[3]，这正是测绘工程地理信息工程方向主要面临和需要解决的问题。基于这一背景，国务院已将地理信息工程产业确定为战略性产业之一，近几年，地理信息产业国内市场规模年均增速超过30%，2018年我国地理信息产业总产值超过了6200亿元[4]，国家测绘地理信息局与山东、河南、浙江、湖南等省也建立了地理信息产业园。

二、偏远地区地理信息工程方向存在的问题

1.测绘工程专业发展迅速，地理信息工程方向人才储备不足。由于计算机技术、遥感技术、卫星导航定位技术等信息技术的快速发展与社会对测绘工程需求的增大，近年来开设测绘工程及相关专业的高校迅速增加，据不完全统计，截至2018年9月，全国有155所高校开设了测绘工程本科专业，开设工程测量相关专业的职业院校更是数以百计，企事业单位，如腾讯、百度、阿里巴巴、各级测绘院等对测绘地理信息高层次人才的需求也在不断增加，但全国拥有测绘科学与技术博士授权点的高校仅有十七所，地理信息工程方向的人才培养和人才储备与社会需求不匹配，加之偏远地区高校对高层次人才吸引力有限、导致这些地区的高校在地理信息工程方向缺乏师资力量。2.地理信息工程方向不被重视。社会需求是学校教学改革的动力，为学校的教学改革提供了指导方向。偏远地区测绘单位承担的项目仍然以传统测绘为主，绝大多数测绘单位没有设立地理信息软件设计与开发等信息化的测绘部门，其招聘的人员也以面向传统测绘为主，未对地理信息工程方向及其他信息化程度较高的技能提出更多要求，如贵州大学测绘工程专业的生源与就业主要面向贵州省，而贵州省的测绘企事业单位主要使用传统的测绘手段解决测绘方面的问题，测绘信息化程度不足。这就导致贵州大学测绘工程专业开设课程仍然以传统的测绘为核心，地理信息工程方向培养不受重视，地理信息工程方向相关课程开设不足。目前贵州大学测绘工程专业仅设置了“地理信息系统原理”“地图制图学”两门基础课程与“ARCGIS地理国情调查”和“GIS工程与实践”两门实践课程，没有开设“C++面向对象程序设计”“数据结构”“空间数据库”“空间分析”以及更深层次的“GIS二次开发”等与计算机科学相关的课程，贵州水利水电职业技术学院等高职院校的工程测量专业，几乎没有开设与地理信息工程方向相关任何课程。3.地理信息工程方向课程设置顺序不合理。“地理信息系统原理”作为核心基础课程，讲解了地理信息系统的本质（现实地理信息世界—概念模型—逻辑模型—物理模型）、空间数据模型和空间数据结构等，这些知识结构体系是众多地理信息工程方向课程内容的基础，如“地图制图学”中的专题制图（矢量数据结构）和遥感制图（栅格数据结构），贵州大学测绘工程专业将“地理信息系统原理”放在了高年级，导致“地图制图学”“遥感原理与应用”等课程老师讲授、学生学习效果不理想；在未开设“C++面向对象程序设计”“空间数据库”“数据结构”等先导课程的前提下，在高年级本科教学中设立了“GIS工程与实践”等以程序设计和地理信息系统开发为核心内容的实践课程或其他教学安排。4.限制了学生毕业论文选题与就业范围。毕业论文/设计是本科培养的必要环节，是培养学生综合运用所学知识进行科学研究工作的初步训练，是对学生专业能力和综合素质的全面检验。由于地理信息工程方向的相关课程设置有限，老师在进行本科生毕业设计课题选择时受到很大的限制，只能选择传统的工程测量，如隧道贯通设计，和简单的遥感数据图像处理，如遥感图像分类作为论文题目，不能选择有关程序设计与实现、系统开发相关的课题，这在一定程度上限制了一部分具有地理信息工程方面程序设计与开发兴趣学生的发展。测绘工程地理信息工程方向人才的需求具有多层次性，涉及领域广泛、人才需求部门众多[5]。由于与现代信息技术联系密切，且具有位置测绘精确的专业方向特色，社会经济中众多行业，如环保、林业、交通等行业都迫切需要地理空间信息工程技术人才，另外，如腾讯、百度、阿里巴巴等IT企业也对地理信息工程方向的人才有大量需求，地理信息工程方向相关课程开设不足，学生掌握的地理信息工程相关专业知识和动手能力不能满足社会需求，在就业时受到一定的限制。

三、地理信息工程方向教学改革

1.充分利用学校资源。计算机科学是地理信息工程的支撑学科，测绘工程地理信息工程方向的很多课程与计算机科学高度相关、甚至相同，如“C++面向对象程序设计”“数据结构”“空间数据库”等课程，而普通高校一般均设有计算机科学及相关专业，针对偏远地区学校在地理信息工程方向师资力量短缺问题，测绘工程所在学院可以协调利用学校计算机学科的师资力量和相关教学资源，提高测绘工程地理信息工程方向相关课程的开课数量和学生在地理信息工程方面的软件设计与开发能力。2.优化课程设置顺序。首先在充分利用学校现有资源条件下，尽可能多地开设地理信息工程方向相关课程，然后优化调整课程设置的顺序，首先“地理信息系统原理”是核心基础课程，该课程应该在本科教学的低年级开设，为地理信息工程方向其他课程的学习奠定概念基础、数据模型基础、数据结构基础，并理解地理信息工程的本质；“C++面向对象程序设计”“数据结构”“空间数据库”等作为专业基础课程开设在第二和第三学年，其是专业课和实践课程的基础课程；“地图制图学基础”安排在第三学年，使学生在毕业实习和毕业设计时具备必要的地图制图能力；综合实践课程，如“地理国情调查”“GIS工程实践”开设在第四学年，为学生就业奠定基础。3.预判未来社会需求。社会需求是教学改革的动力，随着遥感、LiDAR、GNSS等测绘新技术的发展，特别是随着5G技术的出现，测绘工程作为一个艰苦的行业，已经发生了翻天覆地的变化，其从传统的外业数据采集占主导地位转变为内业数据处理占主导地位，测绘工程本科毕业生从事外业基础测绘工作的占比逐年下降，从事空间数据处理、存储、可视化与管理，特别是从事地理信息综合应用及服务工作的比例在逐年上升[6]。测绘行业数据处理分为两个层次：基于ArcGIS等软件的数据编辑和入库、基于程序设计与开发的测绘数据批处理和地理信息综合服务。基于现有软件的数据编辑和入库，需要学生熟练掌握现有GIS专业软件，基于软件的数据批处理和地理信息综合服务，需要测绘人员具有较高的理论知识和编程能力，根据项目需要完成地理空间信息服务软件设计、研发、集成、维护及管理。因此对于偏远地区的高校，其教学大纲与课程设置不应仅仅局限于眼前社会需求，更应顺应测绘行业发展的趋势，进一步增加地理信息工程方向相关课程的设置，以使学生将来能够成为从事空间信息工程、空间信息服务、空间信息平台和空间信息系统集成技术的高级工程技术人才，以及能开拓地理空间信息应用领域的创新创业人才。4.创新实践教学内容。针对测绘工程地理信息工程方向不同的就业需求，设置系统的实践课程，提高学生综合解决问题的能力。首先对于基于GIS软件的数据处理，通过模拟重大国家项目流程，例如第三次全国土地调查，要求学生系统地掌握数据处理（数学基础变换、数据编辑、数据重构、图形拼接、拓生成与检查等）、数据质量评价、数据入库等基础操作，并加深对地理信息工程相关基本原理的理解。对于软件开发与地理信息综合服务等更深层次的教学实践，不能仅仅立足于编写调试书本上已有的基础程序代码，解决简单的问题，学生编程能力的提高需要系统编写一定长度的程序代码，更需要通过调试程序实现质的提高与蜕变，这就需要相关实践教学有一定的难度与系统性。

四、结语

地理信息工程方向的教学是测绘工程专业发展最快且与经济发展联系最为密切的方向，社会对学生测绘工程地理信息工程方向的知识和能力提出了更高的要求，针对偏于地区高校测绘工程专业地理信息工程方向教学存在的问题，可以通过充分利用学校资源、优化课程设置、预判未来需求、创新实践教学等手段与方法，完善学生在地理信息工程方向的知识结构体系，并增强动手实践能力，以适应社会需求。

参考文献

［1］孙小祥.面向测绘工程专业的GIS课程教学改革研究［J］.高师理科学刊,2017,37(9):107-110.

［2］余旭,张兴福,唐桂文.测绘工程专业“地理信息系统”课程的实践教学探讨［J］.广东工业大学学报(社会科学版),2010,7(2):65-69.

［3］于雪芹,张涛,李建松,等.测绘工程专业地理信息系统课程教学方法研究［J］.地理空间信息,2008,6(5):127-129.

［4］改革开放春风劲,地信产业势头强———我国地理信息产业发展成就综述［N］.中国测绘报,2018-12-11.

［5］孙志群,刘志辉.多目标GIS人才培养模式的课程设置［J］.高等教育研究学报,2012,35(4):62-64.

［6］赵前胜,申丽丽,胡春春,等.测绘工程专业GIS课程的创新性实践教学探索［J］.测绘地理信息,2018,43(6):120-122.

作者:张春亢 单位:贵州大学