地理信息科學的研究方法精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇地理信息科學的研究方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

1　地理科學在科學體系中的地位

錢學森在20世紀80-90年代逐步完成了總結全人類研究的科學體系。概括起來分11個門類、5大巨系統、4項建設（圖1、圖2、圖3、表1），下面分別表述原著與解解的內容。

附圖

圖1　錢學森論人類的知識體系

Fig.1 The statement of human knowledge system by Qian Xuesen

錢學森將當今人類對科學知識的體系，分為數學科學、自然科學、地理科學、社會科學、建筑科學、軍事科學、人體科學、思維科學、行為科學、系統科學與美學11個體系。對上述人類知識體系解讀，可以將自然科學、社會科學和地理科學作為客體世界的主要研究對象；而人體科學、思維科學和行為科學作為人類主體的主要研究對象；建筑科學界于客體與主體科學之間；軍事科學實際上是指謀略科學（包括經濟、政治、軍事等），是在掌握所有科學基礎上的智慧較量；美學是縱貫于各個學科的；數學科學與系統科學是橫貫于各個學科的。因此有以下的科學分類網絡系統（圖2）。

附圖

圖2　科學分類的網絡體系

Fig.2 The network system of science classification

在五個開放的、復雜巨系統中（圖3），地理系統與星系系統、社會系統、人體系統、人腦系統并列，其中的物理、地理、事理、人理、腦理中的“理”都是指研究的“規律”。

錢學森提出的社會主義總體設計部（表1）中，除了政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設外，特別提出地理建設，筆者將其修改為地理系統工程，并增加了人口、科教、城鎮、資源、災害、產業。

表1　社會主義建設的系統結構（略有修改）

Tablel The system structure of socialism construction

附圖

2　地理信息科學

20世紀70年代以來，隨著航天技術的迅猛發展，來自外層空間的遙感、遙測、定位、通訊信息海量地增加；隨著計算機技術的迅猛發展，處理與解決這些海量數據的能力大幅度地提高。地理信息系統、地理專家系統、管理信息系統、輔助決策系統應運而生，使得地理信息科學首先獲得發展的機會。正是地理信息科學這門用高新技術武裝起來的技術科學的發展，帶動了整個地理科學的建立與發展。

附圖

圖3　五個開放的復雜巨系統

Fig.3 Five open complex giant system

地理信息科學的主要內容就是天地信息一體化網絡系統，包括航天信息網絡系統（外層空間衛星之間的信息網絡）、地面的網絡系統、天地之間的網絡系統三部分，是有線網絡與無線網絡連通的一體化網絡系統。1998年筆者發表了“航天信息與地理信息一體化網絡系統及其應用”的論文[5]，2002年又發表了“論地理信息科學的發展”[6]一文。兩篇論文基本上代表了地理信息科學的創始與發展，當前各行各業都在進行數字化或信息化的建設，實際上都是天地信息一體化網絡中的部分子網絡或子系統。地理信息科學中最重要的原創性的成果是遙感信息模型與地理信息編碼模型。

隨著遙感信息的大量獲取，數學家以模式識別為工具對遙感信息進行圖像處理與分類，使用的數學工具主要是數理統計的方法，把遙感信息看成是沒有成因關系的隨機變量；物理學家則把獲取遙感的物理過程視為遙感信息的成因，因此采用反演的方法，使用輻射傳輸方程為主的數學工具，事實上不承認地理現象的不確定性；大多數地理學家將遙感信息當成系列成圖的基礎信息，快速、準確地制作系列地圖。地圖是符號系統，其信息量遠不可與遙感信息量比較，地圖學家把遙感信息轉化成符號系統的系列圖譜。遙感信息模型則是將地理復雜現象中的非遙感信息轉變為歸一化的影像信息，與遙感信息一起用方程、統計與相似準則結合，也即演繹邏輯、歸納邏輯與類比邏輯結合；確定性與不確定性（包括隨機的不確定性、模糊的不確定性、灰色的不確定性、分形的不確定性）辯證統一；圖像與方程（一個像元或一個圖斑、一個方程）耦合；抽象思維與形象思維互動而建立起來的一種地理復雜信息模型[7-9]。這種信息模型只有在遙感技術的推動下才有可能產生。這種信息模型是遙感信息與地理信息連接的紐帶。

地理信息系統本來就是為了制作地圖而創建的，因此地圖學家將從遙感中提取的系列地圖存入地理信息系統，是順理成章的。但是這種地理信息系統無論空間分析功能多么強大，也不可能進行模型計算，外掛、內嵌種種方式都不可能解決直接進行模型計算問題。系列地圖存入計算機的圖形庫時，信息又是冗余的，因此帶來一系列與計算機技術發展格格不入的疑難，最為典型的是數據挖掘，數據挖掘說明存在數據庫中的信息有冗余。遙感信息模型的運算要求地理信息系統可以直接進行模型計算，由此地理信息編碼模型應運而生[10，11]。傳統的地理信息系統以圖形的疊合(Overlay)為主；而能夠進行遙感信息模型運算的地理信息系統則以像元或圖斑中的多位編碼的抽取(Extract)為主。這又是完全相反的途徑。地理信息編碼模型還是地理定量信息與定性信息轉化的紐帶，也是地理信息系統中屬性庫與地理專家系統中知識庫聯系的橋梁。

總之，天地信息一體化網絡系統是開放的復雜巨系統，研究這個巨系統的地理信息科學的內容遠遠超過了3S(Remote Sensing，Global Positioning System，Geographical Information System)的范圍，而是以天地信息一體化網絡系統為核心的天—地—人—機系統。地理信息科學雖然是從屬于地理科學的技術科學，但是地理信息科學的誕生與發展是引領地理科學成長的核心力量，因此本刊更名時，將地理信息科學與地理科學相提并論，突出了地理信息科學的重要性。

3　地理系統工程

地理系統工程當前尚未被廣泛認識，已經認識到的也僅僅是系統工程在地理學中的應用。當地理信息科學中的模型在實踐中應用時，必然會涉及地理系統工程的可操作性。地理遙感復雜信息模型的建立，可以進行定量預報和回溯，因此為地理系統工程打下了工程的基礎。國民經濟的主戰場主要包括人口、資源、生態、環境、災害、城鎮、基建、產業等8個方面，這8個方面是互動的。中國的人口問題、西部開發問題、21世紀水資源問題、能源問題、洪旱災害問題、環境問題、生態農業問題、城鎮體系問題、基建布局問題、產業結構動態調整問題以及相互之間的協調發展問題，無不屬于地理系統工程。

地理現象是復雜現象，地理系統是開放的復雜巨系統。當研究西部開發時，如果國家各個部門各行其是，石油開發只考慮石油開采與輸送管道；交通只考慮公路建設；鐵路只考慮鐵路建設；水利只考慮南水北調問題；城鎮建設只考慮城市規劃等，那么整體的西部地區有可能產生許多事倍功半的現象，例如修了公路沒有物資運輸；城市居民結構不盡合理；勞動力與產業結構不配套等。錢學森的社會主義總體設計部就是要把地理系統工程與政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設系統地結合起來，地理系統工程僅是其中的一個子系統。而人口、資源、生態、環境、災害、城鎮、基建、產業是地理系統工程中的子系統。人口中的數量、素質、結構、分布是人口系統中的要素；資源中的礦產資源、水資源、生物資源、土資源、大氣資源等又是資源系統中的子系統；大氣環境、水環境、土環境、生物環境、地質環境是環境系統的子系統；交通、鐵路、航運、航空、供排水、供電、供氣、供暖、電訊、電視、計算機網絡是基礎建設系統的子系統等。系統嵌套系統，分層次子系統與交叉子系統，構成完整的、開放的、復雜的巨系統。

研究開放復雜巨系統的方法，首先是將系統分解為多層次的子系統，明確其中的交叉子系統；其次是從定性到定量地確定子系統中各個要素與指標體系；第三是根據指標（相似準則）建立模型進行預測預報；最后是檢驗該巨系統的效益與效率。當前大多數是分別研究人口、資源、生態、環境、災害、城鎮、基建、產業等子系統，在一個地區全面研究區域地理系統工程的有效實例不多，區域經濟地理的研究還遠遠夠不上地理系統工程。筆者曾在2000年底提出中國水資源、水災害、水環境、生產用水、生活用水統一解決的洪水充分利用，全國水系網絡化與渤海淡化的地理系統工程，中國科技報曾進行報道，之后筆者在“21世紀黃河系統工程方略”一文中進行闡述，首先所能進行的研究是虛擬地理系統工程。全國水系網絡化與渤海淡化是21世紀的世紀工程，尚需有識之士共識，廣泛地深入研究，進一步的論證。轉貼于

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究復雜的地理系統工程就是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，地理系統工程的實踐指日可待。

4　理論地理科學

地理信息科學一方面可以進一步為地理系統工程提供研究方法與手段；另一方面又為理論地理科學提供技術基礎。從遙感信息模型發展到地理復雜信息模型再到地理數學[8]，為理論地理科學奠定了堅實的基礎。

理論地理科學中首要的是建立開放的復雜巨地理系統的理論；其次是地理類比的廣義相似理論[13]；第三是一般地理復雜模型理論與地理數學；第四是地理數學在部門地理—部門子地理系統工程與區域地理—區域地理系統工程中的應用。理論地理科學如果不能指導部門子地理系統工程的研究和區域地理系統工程的研究，那么就失去了理論意義。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究理論地理科學也是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，理論地理科學的建立指日可待。

5　地理科學在可持續發展信息社會中的作用

地理學的發展經歷了“地理環境決定論”、“人類中心主義”，然后達到了地理科學的可持續發展的階段。地球上人類消耗的資源、能源是極其不平衡的，按照發達國家的水平，一個地球是滿足不了全人類的需求的?？沙掷m發展只有在信息社會中才能實現，人類一方面需要依靠科學技術開發資源，如太陽能的利用，靠基因工程使綠色植被更多地利用太陽輻射，靠納米技術直接轉化太陽能為電能；另一方面是靠信息技術節省資源、能源，如天地信息一體化網絡系統就是信息社會的重要支柱之一，靠航天技術獲取外層空間信息源，靠計算機技術建立信息網絡。由此可見，地理信息科學在可持續發展信息社會中的作用[14]。隨著地理信息科學的發展，地理系統工程與理論地理科學的發展，將為國民經濟的主戰場做出重要的貢獻。

由上分析，可見地理科學與地理信息科學已經被廣泛共識，地理系統工程與理論地理科學的發展尚不夠充分，因此本刊更名為“地理與地理信息科學”是適時的，是既有繼承性又有發展性的；是既有前瞻性又有現實性的。在這里我們希望地理科學界的同仁，切不要輕視技術，高新技術恰恰是新理論、新應用的強大推動力。

參考文獻

[1]　錢學森，等.論地理科學[M].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.

[2]　錢學森.發展地理科學的建議[J].大自然探索，1987，6(19):36-46

[3]　錢學森.就“地理科學”答《地理知識》記者問[J].地理知識，1990，(1):90-93.

[4]　馬藹乃.論地理科學的發展[J].北京大學學報（自然科學版），1996，32(1):120-129.

[5]　馬藹乃.航天信息與地理信息一體化網絡系統及其應用[J].北京大學學報（自然科學版），1998，34(4):533-541.

[6]　馬藹乃，等.論地理信息科學的發展[J].地理學與國土研究，2002，18(1):1-8.

[7]　馬藹乃.遙感信息模型[M].北京：北京大學出版社，1997.1-165.

[8]　馬藹乃.遙感信息模型與地理數學[J].北京大學學報（自然科學版），2001，37(4):521-529.

[9]　馬藹乃.遙感地理信息模型[J].地理學報，1996，51(3):266-271.

[10]　馬藹乃.地理信息編碼模型[A].地理科學與地理信息科學論[C].武漢，武漢出版社，2000.283-302.

[11]　馬藹乃.地理知識的形式化[A].地理科學與地理信息科學論[C].武漢，武漢出版社，2000.261-274.

[12]　馬藹乃.21世紀黃河系統工程方略（首屆黃河論壇暨王化云治黃思想研討會）[N].黃河報（轉載），2002.

篇(2)

關鍵詞： 地理信息科學; 課程體系; 數據庫技術; 教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）01-48-02

Educational reform on database technology curriculum of geographic information science disciplines

Shao Yanlin， Liu Xuefeng， He Zhenming， Li Gongquan

（School of Geosciences， Yangtze University， Wuhan， Hubei 430100， China）

Abstract： In the curriculum system of geographic information science disciplines，database technology-related course is an important one. Educational reform on database technology curriculum of geographic information science disciplines of school of earth sciences， Yangtze University is discussed. The existing curriculum system and syllabus problems are clarified. The course setup， orientating teaching goals， teaching content selection， improvement on teaching methods and other aspects are discussed. The effect of educational reform on database technology curriculum is analyzed. Ideas which highlight the characteristics of educational reform on database technology curriculum are introduced.

Key words： geographic information science; curriculum system; database technology; educational reform

0 引言

20世紀80年代至今，地理信息系統歷經數十年的發展，已由單純的技術發展為一門學科[1-3]。地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS），是一種在計算機軟硬件支持下，以空間位置為主線，以采集、存儲、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關的屬性數據，并回答用戶問題等為主要任務的計算機系統。1992年，Goodchild提出了地理信息科學的概念，地理信息科學更加側重于將地理信息視作為一門科學，而不僅僅是一個技術實現，主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存儲、提取以及管理和分析過程中提出的一系列基本問題，地理信息科學是自然科學、工程技術、社會科學等多學科、多手段聯合科學。地理信息科學在對于地理信息技術研究的同時，還注重支撐地理信息技術發展的基礎理論的研究[2]。

長江大學（原江漢石油學院）于2000年開設地圖學與地理信息系統專業，開始本科招生，學科代碼為070503。歷經十數年的發展，2012年長江大學將地圖學與地理信息系統專業更改為地理信息科學專業招生，學科代碼070504，順應了學科的發展趨勢與需要。地理信息學科專業下屬長江大學地球科學學院地理信息系，地球科學學院具有深厚的石油地質勘探專業背景，如何在普通高校中，辦出地理信息科學在石油地質勘探行業應用的特色，如何制定專業培養計劃與課程教學大綱成為了我校專業教師關注的重點。

數據庫技術是大容量海量數據的有效管理手段，能實現石油企業海量數據的安全共享與存儲管理。無論是早期的地圖學與地理信息系統，還是目前的地理信息科學，空間數據庫作為空間信息的有效管理手段，數據庫技術課程教學大綱的制定一直是教學教改的重點。本文結合石油地質勘探的專業背景，針對數據庫技術課程教改展開探討[4-5]。

1 現狀與存在的問題

我校自地圖學與地理信息系統專業招生以來，專業培養計劃的制定與課程的設置積極參考國內高校相關專業的優點，目前開設有“數據庫原理”與“數據庫運用技術”兩門數據庫技術相關的課程。隨著學科的發展，以及專業隊石油地質勘探領域應用的需要，現有的課程設置、課程的教學目的與教學內容的設置需要進一步改進，主要針對以下幾個方面[6-9]。

⑴ 總學時占比過高

現有的課程“數據庫原理”的課時為56，學分3.5，“數據庫運用技術”的課時為64，學分4，兩門課程總學分高達7.5，占專業核心課程總學分的23%，極大地擠壓了程序設計、GIS技術等方向課程的學時數，同時也增加了學生的負擔。

⑵ 教學重點不突出

現有的兩門數據庫技術課程，教學目標不夠明確，且對于地理信息科學專業的學生，教學目標過高。例如，在“數據庫原理”課程中，對關系代數的教學要求過高，是參照計算機技術相關專業的要求來制定的，該內容對地理信息科學專業的學生的發展作用不大，學生學習起來還比較吃力。教學重點也不夠突出，例如，“數據庫運用技術”中的T-SQL語言基礎、存儲過程與觸發器等內容，是教學的重點，但在課時上沒有體現。甚至有部分內容在兩門課程中重復明顯。

⑶ 教學內容特色不明顯

我校地理信息科學專業在地球科學學院開設，具有較強的石油地質勘探專業背景，但數據庫技術相關課程教學大綱的制定，沒有體現專業特色，沒有緊密結合石油企業對海量數據的存儲管理與共享、數據安全的需要，導致教學內容特色不夠明顯，影響了畢業生的行業競爭力。

2 數據庫技術教改

2.1 課程調整

結合我校的行業背景與地理信息科學專業的教學需要，數據庫技術相關課程的教學目標進行相應調整，以數據庫技術的應用為主，針對石油行業海量數據存儲共享、安全管理的需求，對數據庫技術相關課程進行教改。將“數據庫原理”與“數據庫運用技術”兩門課程共計120學時，7.5學分，調整為一門課程“數據庫原理與應用技術”，64學時，4學分。由于學時的壓縮，更需要明確課程的教學目標，突出重點教學內容。

2.2 教學目標

在數據庫技術課程與學時的調整基礎上，進一步明確“數據庫原理與應用技術”的教學目標，使學生通過課程的學習，理解關系數據庫的基本原理，并掌握主流數據庫平臺SQL SERVER的應用技術，掌握基于SQL SERVER的數據庫及邏輯對象的創建，重點掌握存儲過程與觸發器的數據庫編程，能利用其解決石油行業的海量數據存儲管理的需求，明確數據庫安全管理的實現機制，能基于SQL SERVER實現石油行業數據的安全控制。

2.3 教學內容

重新整合了原有的“數據庫原理”、“數據庫運用技術”兩門課程的教學內容，設置了新課程“數據庫原理與應用技術”的教學內容。壓縮了數據庫原理的教學內容，剔除了關系代數等難度大、實用性不強的教學內容，突出了T-SQL語言基礎、存儲過程與觸發器等數據庫編程等內容的地位，增加其課時，進行重點教學。并且，針對地理信息科學專業特點，補充了空間數據庫內容，針對石油勘探開發專業背景，增加了數據安全管理教學內容。

2.4 教學方式與手段

為了提高教學效果，在“數據庫原理與應用技術”的教學過程中，采用課堂教學+課堂實訓+上機實踐+課程設計的模式，培養學生的實踐動手能力，使學生能從真正意義上掌握一種商業數據庫SQLSERVER的應用。同時，為了順應社會知識傳播技術的發展，在教學過程中，采用多媒體+板書的模式，多媒體信息量大，并且方便現場演示教學，板書能強化學生對重點知識的掌握，記錄教學過程中的重點教學內容。

3 教改效果分析

數據庫技術教改在2011級學生中開始實施，基于學生的理論課程成績，分析難度系統與往年相當的考題，平均成績由原來2010級學生的72，提升至79分，教學效果提升明顯;基于學生的課程設計大作業情況，學生能更加順利地完成數據庫課程設計，質量有顯著提高;針對2010級、2011級學生展開問卷調查，學生對數據庫的實踐應用更感興趣，對過于基礎的關系原理等內容，感覺枯燥，學習起來比較吃力，驗證了此次數據庫教改的效果。

4 結論

通過地理信息科學專業數據庫技術教學改革，我們取得了以下的認識與結論。

⑴ 教學目標要適應專業背景和發展需求，針對我校石油地質勘探專業背景，修正了數據庫技術的教學目標，以數據庫技術的應用為重點。

⑵ 教學內容要根據學生情況制定，針對我校普通高校的地位，生源質量，制定合理的教學內容，提出關系代數等，對數據功底要求過高，行業應用價值不大的教學內容，突出重點，提升教學效果。

⑶ 教學方式要多樣，采用課堂教學+課堂實訓+上機實踐+課程設計的模式，將理論教學與實踐緊密結合起來，增強學生動手能力的培養。

⑷ 教學手段要與時俱進，采用多媒體+板書的，發揮多媒體教學信息載荷大，能現場演示教學的優勢，同時配以傳統的板書，能加深學生對關鍵知識點的理解與記憶的優勢，傳統板書和快捷多媒體相配合，提升課堂教學效果。

參考文獻：

[1] 柯長青，李滿春，王結臣.與時俱進 培養地理信息科學拔尖創新人才[J].

中國大學教學，2013.7：28-30

[2] 程朋根，夏元平，聶運菊，劉波，郭先春.地理信息科學專業本科生需求

與能力期望調查結果分析[J].東華理工大學學報（社會科學版），2013.4：472-476

[3] 鄔倫，劉瑜，毛善君.GIS專業本科教學探討――北京大學教學實例[J].

地理信息世界，2004.2：27-30

[4] 陳慶奎，那麗春，霍歡，彭頓陸，趙海燕，高麗萍.面向卓越工程師教育的

數據庫技術教學方法[J].計算機教育，2013.5：9-13

[5] 劉加伶，馮欣，尹靜.地方高校IT類專業的數據庫技術教學體系建設

研究[J].重慶理工大學學報（社會科學），2013.6：134-138

[6] 崔琨，運海紅，劉添華.在《SQL Server數據庫技術》教學中運用PBL

教學法的幾點思考[J].牡丹江教育學院學報，2012.1：166-167

[7] 李娜.STS教育理念下“數據庫技術”課程的教學探索[J].內蒙古師范

大學學報（教育科學版），2012.9：82-85

[8] 朱秀麗，陳勁松.案例教學法在Access數據庫技術教學中的應用探索[J].

煤炭技術，2010.4：228-230

篇(3)

想認識地球的脾氣，得了解一下與研究地球相關的專業。下面我們簡單介紹三個。

地質學

生活在“地球”上，可以說人類與地球休戚相關。那么，地球內部啥樣？為什么會發生地質災害呢……地質學告訴我們答案。地質學是一門研究關于地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史等知識體系的綜合性學科。作為一級學科地質學，其主要的分支二級學科有：礦物學、巖石學、礦床學、構造地質學、古生物和地層學。

地質學的研究對象是龐大的地球及地球悠遠的歷史，決定了這門學科具有特殊的復雜性。地質學是提高人類認識自然，增進與環境的協調和求得環境改善的科學。它是在不同學派、不同觀點的爭論中形成和發展起來的。地球表層的生物和人類的大量活動，都與地質條件相關。

地質學與人類的關系不僅僅在于資源的取用，還和人類生存、生活環境的諸多方面直接相關?，F在，地質學已成為人類社會所普遍需要的科學。

培養目標——培養具備地質學基本理論、基本知識、基本技能和相關學科基礎知識，具有較好科學素養及初步研究、教學和管理能力的高級專門人才。

主要課程——地質學、結晶礦物學、古生物學、地史學、巖石學、構造地質學、礦床學、地球物理及勘探方法、地球化學、遙感技術等。學校一般會安排很多野外地質學習或區域地質測量實習。

由于地質學的發展和社會的發展互相支持、互相依賴，因此對地質學從史學、哲學和社會學的角度進行交叉研究所取得的進展，也將孕育新的學科。

該專業畢業生可以在地質、地震、冶金、煤炭、建材、化工、水電、城建、核能、海洋科學、材料科學等有關研究單位、高等院校和生產部門從事基礎理論及應用研究、教學和生產實際工作。如今，與環境相關的行業內如石油天然氣開采與利用、水污染治理、國土資源評價等也提供了大量的就業機會。

國內現在有十幾所大學設置了這個專業。較知名的綜合性大學主要有：中國地質大學、北京大學、南京大學、浙江大學、同濟大學、中山大學、吉林大學、西北大學、蘭州大學等。此外，還有成都理工大學、長安大學、中國海洋大學等一些專業性院校。

專家提醒，由于人類社會和科學技術的發展，建議有志報考該專業的學生將重點集中在環境方向。

地理信息科學

2012年教育部最新本科專業將地理信息系統改名為地理信息科學。它主要培養的是具備地理信息系統與地圖學基本知識、基本技能的高級專門人才。

地理信息系統是在計算機硬、軟件系統地支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。它的處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題。其實，說得直白一點，這個專業就是一個地球的“會計”——搜集整理各種地球資料數據。因為要“搜集數據”，所以它與測繪學和地理學專業有密切關系。自然地理學、人文地理學、經濟地理學、地圖學、遙感技術、數據庫技術、地理信息系統原理、地理信息系統設計與應用等就都是必修課程啦。但是，該專業學生要做好常常在室外甚至野外工作的準備。

其主干學科有地理學、地圖學、計算機科學與技術，主要課程包括自然地理學、人文地理學、經濟地理學、地圖學、遙感技術、數據庫技術、地理信息系統原理、地理信息系統設計與應用等。

近年來，此專業畢業生在國際人才市場上屬于熱門人選，美國勞工部更是將地球空間信息科學、納米技術和生物技術并稱為未來最有發展潛力的三大技術。畢業生可在國土管理、城市管理、規劃管理、交通、農業、電力、電信、環保、國防、軍事、公安等部門及有關科研單位從事信息系統的設計、開發建立、維護管理和信息處理分析工作。而擁有良好的計算機技術也使此專業畢業生有更多選擇。

國內開設該專業的高校比較好的有：武漢大學、北京大學、南京師范大學、南京大學、華東師范大學、中國地質大學等。

地球物理學

你是否聽過地球上的六大板塊呢？汶川大地震是怎么造成的？地震怎么會有如此巨大的能量……

如果你對這些感興趣，不妨學習一下地球物理學。它是研究廣泛系列的地質現象，主要研究對象是人類生息的地球及其周圍空間。具體地，是運用物理學的原理和方法，先進的電子和信息技術、地基監測和空間探測技術等手段對各種地球物理場進行觀測，探索地球內部奧秘，發現地球內部的各種物理過程并揭示其規律，研究與其相關的各種自然現象及其變化規律。在此基礎上為優化和改善人類生存環境，為預防及減輕自然災害，為探測和開發國民經濟建設中急需的能源及資源提供新理論、新方法和新技術，也為人類的太空活動提供空間環境保證。

由于其學習內容非常廣泛，地球本體、地球動力、機制、環境與災害預報、地球大氣、地磁與高空物理、近地空間環境、高層大氣……甚至整個太陽系的物理現象都是它的研究對象，所以在實際學習中，還會安排一定時間的野外地質實習，因此，堅韌不拔的耐力和相當的務實精神是對想學者必不可少的要求。

北京大學地球物理學專業創建于1956年，在全國同類專業中歷史最悠久，師資力量雄厚，并與國外著名大學和研究機構有著密切的聯系及良好的合作關系。

篇(4)

關鍵詞：地理信息系統（GIS） 地質科學 油氣勘探 可持續發展

中圖分類號：T939 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）01-0102-02

1 引言

地質信息是指表征了地殼所在巖石圈運動狀態和存在方式的信息，在石油、礦產的勘查、研究、開發、利用和管理過程中起關鍵作用，也是人和地質資源在相互作用過程中所交換的內容。地質信息技術在油氣勘探、建設開發工作中至關重要，隨著油氣地質勘查工作的不斷發展，如何應用地理信息系統對各種復雜地質構造進行研究，管理相關油氣地質信息，已成為目前相關部門研究的重要課題。多源信息共享、多學科的融合、智能分析及可視化等這些信息技術都是油氣勘探開發中提高效率和質量的重要手段。

地質信息的主要載體是地質數據，由于其具有多源、多維、多態的特征，且來源多樣，必然給數據的整理和分析帶來繁重的工作。劉江梅等[1]、陳偉[2]、潘繼平等[3]、Paulus[4]等，國內外學者對地質信息科學作了大量的研究和探討工作，這些研究都對地質信息技術在油氣勘探中的應用做出了重要成績。

2 地質信息科學的技術體系

地質信息技術體系的產生始于上個世紀60年代初的物化探測數據處理和模型正、反演的計算機應用，后來引進了DBS技術才使計算機模擬地質信息技術逐步興起。到了1996年ISO標準化組織對地球空間信息有了確定的定義，即它是一個以系統方式集成所有獲取和管理空間數據方法的學科領域（ISO，1996），它是地球信息科學的較為成熟的分支學科[5]。其核心是地球空間信息機理“Geo-Informatics”。主要研究地球空間信息的結構、時空變化、不確定性、解譯與反演、表達與可視化及標準化等基礎理論問題，其技術體系集成了包括 “GPS、RS、GIS―3S”和計算機技術及網絡通訊技術等組成。

由于油氣勘探對象都帶有空間特征，因此GIS技術從理論、方法和技術等方面對勘查工作產生了深刻地影響。作為有效的管理空間數據的系統，其功能包括：空間數據的獲取與存儲、數據處理與管理、數據分析及數據更新等幾方面的功能（如圖1所示）。

在該系統中各部分的功能為：

2.1 數據勘測與采集

GIS系統的數據多為具有空間信息的客觀實體，利用油氣勘測中的含油氣的地理環境，對該區域空間各個因素的勘測是GIS系統的數據來源。數據采集則對這些數據進行格式轉換以便于將系統外部的原始數據傳輸給數據庫，對多態、多源的信息，可采用多種方式的數據輸入。

2.2 數據處理與更新

數據采集后，還要對數據進行預處理。主要包括對圖形數據的格式和大小進行編輯以及對數據屬性編輯。同時要注意及時的更新數據，以滿足動態分析的需要，實時地對自然現象的發生和發展做出客觀的預測。

2.3 數據存儲與管理

數據經采集、處理后通過GIS的存儲管理功能保存到數據庫中，以備GIS分析與提取。

2.4 數據提取與分析

數據提取與分析是GIS的核心功能，主要包括數據檢索、數據提取與數據綜合分析幾個部分。數據檢索和數據提取為基本功能，通過一定模式的邏輯運算處理數據。而綜合分析功能包括信息比對、統計、二維模型分析、三維模型分析及多因素綜合分析等。主要用于模擬實際地質信息，使宏觀和微觀的信息模型化，輔助技術人員做出正確的判斷，以解決特定領域的實際問題

2.5 數據輸出

數據輸出是將分析的結果以圖表或數據的形式顯示出來，通過可以在輸出設備上按用戶要求顯示出來。

3 地質信息技術在油氣勘探中的應用

油氣地質信息系統由兩部分組成，首先該系統是建立在油氣運聚理論和GIS技術的基礎上，用于描述含油氣的地質空間信息的理論與方法；另外由于它是在GIS的基礎上構建的，以含油氣區域的地質環境為研究對象，因此以油氣資源信息的建立為核心，為油氣地質勘探與決策服務為目的的計算機管理系統。

從研究對象可以得出該系統應包含的地質要素有烴源巖、儲集層、蓋層和油氣運移路徑，油氣運聚的地質作用包括圈閉的形成和油氣的生成、運移和聚集等作用。這些研究內容是應用地質信息進行油氣勘探的依據和基礎，也是GIS需要解決的具體問題。因此系統的數據資料應形成一體化的空間數據庫，根據數據的不同類型和用途分別建庫（圖2），并使各類信息互相配合使用，通過統計分析、數值運算等技術，提取和分析油氣相關信息，并將其轉化為有用的參考信息。

在地理信息系統中主要有疊加分析、網絡分析、統計分類分析和空間插值分析等[6]。疊加分析是空間數據分析中最常用的功能。根據數據的不同，可實現多邊形疊加和柵格疊加。例如在對烴源巖信息參數進行分析時可采用柵格疊加計算；利用疊加功能，通過加權因子可實現多因素綜合分析。

地理信息系統中的油氣運移數據可進行油氣運移路徑模擬，根據油氣運移的機理，利用系統中流體勢和運移通道信息可建立油氣運移控制通道圖，在此基礎上來研究油氣運移的方式和路徑（如圖1）。

4 結語

地質信息技術是油氣勘探、建設開發中的重要組成部分，其地質工作勘探與研究直接影響到油氣勘探發展，實現GIS技術與油氣勘探工作的集成與融合，對增強油氣勘探的科學與優先，提高經濟效益和社會效益非常重要。

篇(5)

關鍵詞：人才培養體系 實踐教學 教學改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0205-02

國內地理信息系統（GIS）專業自1998開設至今已經有近15年的歷史了，目前國內設置GIS專業的高等院校已近200所。在此期間，GIS科學技術的不斷發展、GIS應用水平的不斷提升使得整個空間信息產業對GIS人才的需求也逐漸增強。GIS教育也正在蓬勃發展之中，面對社會對人才要求的不斷提高，出現了系列值得關注的問題：譬如學校傳統的教育培養模式是否需要進行調整？傳統的教育內容是否能夠滿足需求？怎樣的培養模式才能夠加強人才的競爭力？如何根據社會需要和學生需求以及學校特點合理地構建一套GIS創新型人才培養體系是專業建設急需解決地問題。

培養應用型、創新型的GIS人才一直是我們作為GIS教師的目標與責任。對此，本文分析了目前我國GIS專業本科生培養的現狀及存在的一些問題，針對GIS專業人才培養改革的迫切需要，系統探討了如何充分發揮GIS專業特色，培養應用創新型人才的措施和方法；結合首都師范大學地理信息系統國家特色專業人才培養的具體實踐，詳細論述了特色專業人才培養體系在建設理念、師資隊伍、條件平臺、課程教材、實驗教學等方面的建設舉措和進展，為其它相關高校專業建設和人才培養提供可供借鑒的思路和方案。

1 建設目標與舉措

首都師范大學地理信息系統專業成立于2001年，以“教學、科研、團隊協調發展，學科、專業、課程相互促進”為發展理念，依托“211工程”重點建設學科、4個國家、省部級優秀教學平臺和4個國家和省部級科研創新平臺等，高水平科研與教學相互結合和促進，加強開放、交流與合作；深入開展以促進學生知識、能力、素質協調發展為目標的創新性教學改革，完善人才培養體系。經過近10年的建設，在師資隊伍、平臺建設、教學改革等方面取得了一系列成績。但是鑒于地理信息系統學科年輕、發展又快，地理信息系統專業本、碩、博課程都存在一定的問題，實習實踐有待加強，學生培養與國際接軌等老問題和層出不窮的新問題。

因此，本專業以人才培養為中心，以行業對人才的需求能力為出發點，研究人才知識結構與需求趨勢，以高水平師資隊伍建設、課程體系與教材建設、教學模式與方法改革、實踐體系改革等建設為過程和手段，構建應用創新型人才培養體系和方案；建設一支掌握先進教育技術、教學水平高、實踐與科研能力強、熟悉行業人才需求的隊伍；建設校內校外相結合、國內國外項聯系、實驗與實習相貫通、應用與創新同步的立體化人才培養平臺。

圍繞該建設目標，在具體建設過程中，采取下列措施。

（1）實踐教學體系改革：結合目標定位，深入調研國內外知名高校的專業課程體系，結合學校實際，改革現行課程體系，加強實踐教學體系建設；使課程體系能力模塊化，理論、實踐與應用創新三位一體化，模塊之間鏈接化，實踐技能訓練綜合化，選修課組方向化，專題設計創新化。主動適應社會需求和創新性人才培養的需求。（2）課程內容與教材改革：針對現有課程內容重復性較大、部分授課內容老化的不足，依據人才培養目標改革教學內容和教材體系，決定課程內容的新舊取舍。保證教學內容的經典與前沿相結合，理論與實踐相結合；保證課程群模塊內部以及模塊之間的有機銜接；結合教學實踐和經驗，開展教材建設，重點建設面向新培養目標的特色教材和實踐教材。（3）專業師資隊伍改革：優化教師與科研隊伍，建立完善的GIS教學科研體系，包括高素質的教學隊伍和齊全的教學實驗設備。在本科生課程授課師資體系中，聘請高水平校外專家進本科生課堂；專業核心平臺課推行教學水平較高的主講教師負責制；推進產學研的緊密結合。（4）教學手段與方法改革：緊緊圍繞應用創新人才培養的目標，積極推動和引導教學方法改革，采用問題式、討論式、任務驅動式、現場實踐式等多樣化教學方法，改變傳統教學中教師主動、學生被動的教學方式，提高學生學習興趣，使學生主動發現問題、思考問題，培養學生從解決實際問題的角度理解知識、應用技術、創新發展。（5）人才培養模式改革：加強學生實踐能力特別是綜合應用實踐的鍛煉，為應用創新大好基礎；注重個性化培養，優選若干具有潛質的學生開展研究型學習，實現人才培養模式的創新；通過制度建設和管理體制改革，建立一套能培養學生創新意識、創新思維、創新能力的運行機制；鼓勵學生參加科研活動，設立科研創新學分與創新獎學金，利用學術報告、發表學術論文、各種科技大賽獲獎、參加教師科研、申報科研立項等多種渠道，引導學生進行創新。

2 課程與教材建設

在課程設置方面，本專業的專業課程分為三大系列：計算機科學類（數據結構、數據庫、計算機圖形學、計算機圖象處理、C語言、C++、VB、JAVA等面向對象的編程技術）、地理科學類（自然地理學、人文地理學、環境學、國土資源學、城市規劃等）和地理信息系統科學與技術類（地圖學、地理信息系統、計算機制圖、遙感、全球定位系統、組件GIS、WEBGIS、ARCGIS、PCI等）。學生必須修滿教學計劃培養方案規定的180學分方能畢業。課程147學分（含實習18分），其中通識教育51分，專業基礎28分，專業核心25分，專業方向課43分；實驗教學33學分。

團隊教師積極進行教學改革。所有專業課必修課均配備優秀教材（其中自編教材20%），引進和選用外文教材3門，必修課配備率達17%。6門課程中采用學生參與課堂討論的方式進行教學，收到良好效果，獲得三項學校探究式課程建設立項。90%課程參加學校課程建設，其中優秀課程20%。90%專業基礎課和專業核心課由副教授以上的教師主講，所有的教授、副教授都為本科生授課或做學術報告。實驗指導教師多為博士和副教授。所有教學實習都指派有副教授以上教師指導學生。獲得“北京市教育科學研究優秀成果一等獎”等教學獎勵22項，其中包括地理信息系統國家精品課程1門、北京市精品課程1門。

根據教學改革的指導思想，本專業積極推進優秀教材建設，力求理論教材和實驗教材在內容設計上注重理論基礎、實驗內容技術與方法的綜合性、區域性、應用性和先進性，并體現理論與基礎、室內與野外、經典與先進的有機結合。自編的系列實驗教材和講義，基本體現了教材建設的理念。截至目前，本專業已經主編專著和教材25部，其中包括《地理信息實驗系列教程》、《遙感圖像處理系列教程》等實驗教材4部，參編教材4部。目前中心自編實驗教材與講義，對于充實地理學發展前沿起到了重要的作用。教學過程中針對本校不同專業、不同課程的特點，進行優化組合。有3本教材入選國家“十五”、“十一五”教育部規劃教材，1項教材獲北京市精品教材。

3 實踐教學體系建設

本專業的實踐教學以地理科學與技術國家級實驗教學示范中心為建設單位，以地理信息系統系列課程為建設平臺，分別建立了基礎、專業、野外綜合、探究性的實驗教學平臺。其中，由3個基礎實驗室（測量與地圖實驗室、遙感實驗室、GIS實驗室）和5個專業實驗室（GPS實驗室、衛星遙感數據接收實驗室、車載三維信息獲取實驗室、三維激光實驗室、虛擬地理環境實驗室）組成課內實驗平臺，由5個野外綜合實習基地（秦皇島地質地貌、野鴨湖濕地自然保護區、北京金山測量與地圖、北京地面沉降監測、北大方正3S技術開發與應用實習基地）組成校外綜合實習、實踐平臺，由五個省部級重點實驗室組成實驗教學與科研創新平臺。

在實踐教學體系建設上，地理信息系統專業構建了符合學科特點、兼顧學習規律的“基礎實驗-綜合實驗-設計實驗-研究創新”四級逐步提高的“一體化、多層次、開放式”的創新性實驗教學體系。

實驗課程、實驗項目設計的總體思想是“以學生為本，傳授知識、培養能力和素質提高協調發展”。在實驗課程設計中，加強理論與技術應用的有機結合，加強地理新技術的應用；在實驗項目設計中，鼓勵教師依托科研項目開設綜合性、創新性實驗項目；扶持特色實驗課程和項目的發展；加強學生自主學習、合作學習、探究學習的能力訓練。

實踐教學內容上，強調體現區域性、綜合性、實踐性的學科特點，根據專業和課程特色，分層次設立基本型、綜合型、設計型、創新型實驗，構建“基本理論驗證-基本技術操作-開發應用創新”的多級實驗內容。堅持“室內基礎實驗與野外綜合實踐相結合”、“地理信息科學基礎理論與高新技術相結合”、“高水平科學研究與創新型實驗設計相結合”，以培養具有扎實地理信息科學基礎理論、基本知識與基本技能，掌握現代地理技術并具有應用創新精神的地理信息科學與技術復合型人才。

由專職、兼職教師組成的實驗教學隊伍，保證了科學研究與實驗教學的有機結合。目前任職教師中，有70%的教師承擔了各級各類科研項目，較好地提升了理論課、實驗實習課的教學內容。如在ARCINFO地理信息系統實驗課程中，任課教師依托所承擔的“國土資源大調查項目—— 數字國土”，設計了基于ARCINFO的土地利用空間數據庫建設實習；在GIS空間分析實驗課中，依托863項目“GIS在農村社會經濟統計分析中的應用”設計了基于GIS的人口空間自相關分析實習項目等等，保證在實驗教學中前沿性科研的實驗內容占一定的比例。

實驗教學與科研、工程和社會應用實踐結合主要表現在三個方面：一是地理信息科學基礎理論與地理新技術相結合；二是高水平科研與創新型實驗相結合；三是野外實習基地在遴選中遵循了區域性、綜合性、先進性的原則。

4 人才培養體系建構

地理信息系統專業以學生為本，積極開展人才培養體系建設。初步搭建了本科—碩士—博士—博士后較為完善的人才培養體系，并初步建立了“五個結合”的人才培養模式，即“地理信息科學基礎理論與地理信息高新技術相結合”、“室內基礎實驗與野外綜合能力培養相結合”、“高水平科學研究與創新型教學相結合”、“本科生、研究生探究式教學相結合”、“教學示范輻射與合作交流相結合”，形成了“基礎實驗—綜合實驗—設計實驗—研究創新”四級逐步提高的實驗教學模式。在狠抓學生專業學習基礎上，本專業根據用人單位需求，研究就業市場信息，力求為學生就業加強服務。通過組織地理信息系統應用、開發競賽的各類活動，提高學生實踐活動能力。聯系高水平的業內人士來做報告，為學生將來就業搭建起人脈網絡。學生科研立項和畢業論文依托科研、工程和社會應用實踐等項目的比重逐年提高，選題的準確性、方法的先進性和成果的應用性都有顯著的提高。主要舉措體現在以下幾點。

（1）高水平科研與教學相互促進，力爭為每一位師生提供適宜發展的學術空間。集成5個省部級重點實驗室優勢資源，建立創新教育平臺，并與教學平臺有機結合；師生借鑒科研思路，開展創新教育和研究性學習；學生探究式學習有效地反哺了教師創新教育能力。（2）以高新技術應用激發學習熱情，培養學生掌握高新技術應用“一技之長”。獲國家科技進步獎、國家專利的成果，轉化為自主知識產權的實驗教學儀器和軟件，激發學生探究式學習興趣、培養解決地理學實際問題能力；通過增設5門探究式實驗課、出版10部實驗教材、建設國家精品課程、精品教材等與國內外50多所大學共享互動、不斷提高。（3）讓學生在科研和學科競賽中掌握高新技術深入應用。依托團隊主持的國家級項目，組織70%的本科生參加科研，先后獲國家、省部、校級立項191項，38篇。2008年，3項本科生科研項目入選“國家大學生科學研究與創業行動計劃”。在全國、省部、校級大學生挑戰杯賽、數學建模與計算機應用、GIS軟件開發等競賽中獲獎120多人次。（4）營造實驗教學國際化環境，培養實際工作能力。與歐美7所大學聯合開展中國地理實習，已成為固定環節，有效激發了師生教與學的興趣、培養合作學習能力；與6個國際品牌的遙感、GIS軟件公司合作，建立ARCGIS、ENVI、PCI、JX-4、EZMAP、IMAGEINFO實訓基地，有效促進了師生專業軟件應用能力與國際接軌。

近年來，本科生畢業論文80%是依托教師的科研項目開展的，部分本科生的科研成果在教師承擔的科研項目中得到了沉淀。本科生的實踐和創新能力也有了顯著的提高，參與創新、訓練、競賽活動的學生達60%，獲校級大學生科研立項38項，獲實驗室開放基金43項；獲全國大學生“挑戰杯”大賽北京市一等獎、全國大學生數學建模與計算機應用競賽北京市一等獎、北京市數學建模競賽一等獎等國家、省部級和校級各種獎勵47項。

學生的學習質量逐步提高，帶來的社會聲譽逐步上升?？佳新释黄?5%，陸續有10余名學生成功申請出國交流學習計劃并出國繼續攻讀碩士學位。近三年中本科生英語四級累計通過率93.5%以上，一次就業率均達到98%以上。

5 結語

地理信息系統專業成立以來，在師資隊伍、平臺建設、教學改革等方面取得了一系列成績。但是鑒于地理信息系統學科即年輕、發展又快，地理信息系統專業本、碩、博課程都存在一定的問題。為此，我們開展并將繼續延續地理信息系統應用創新型人才培養體系建設，繼續完善以地學高新技術應用為特色的實驗教學體系和培養模式，努力將高水平科研成果轉化為實驗教學的先進儀器和軟件，顯著提高學生學習熱情和應用高新技術解決實際問題的能力，明顯提升教師團隊創新教育能力。

參考文獻

[1] 宮輝力，李小娟，趙文吉，等，地理學創新型人才培養—— 理念與改革實踐[M]，北京大學出版社，2008：1-6.

[2] 宮輝力，李小娟，趙文吉，等.地理信息系統國家特色專業建設與發展[J].中國大學教育，2009（11）：41-46.

[3] 王艷慧.GIS專業本科生課程教學改革的探討[M]//地理學教學研究改革與實踐.北京大學出版社，2008，7：35-40.

篇(6)

關鍵詞：地理信息系統；立體人才培養模式；課程體系；實踐教學

1997年教育部對我國高等教育專業目錄進行了修訂，在地理學一級學科下增設了地理信息系統本科專業。將近10年時間，全國已有100多所高校建立了該專業，其中大部分依托原有的地理學、測繪工程等專業，因此專業培養模式和課程體系存在著較大差異。2003年8月，地理信息系統協會召開了首屆GIS專業教育研討會，提出了GIS專業課程體系設置方案，提出“低年級寬口徑、高年級分類培養”的基本模式，但沒有涉及到農林院校。隨著地球信息科學和現代林業科學的發展，GIS技術在林業中的應用范圍不斷拓廣，層次不斷深入，建立適應地理學類專業基本要求、又具有森林資源與生態環境應用特色的立體人才培養模式和專業發展平臺，以及立體化課程體系和實踐教學體系，對于GIS教育和現代林業的發展都具有重要意義。北京林業大學GIS專業是在擺脫原有專業的情況下設立的全新專業，因此建立新的立體化課程體系具有必要性和可行性。

一、專業定位與特色

GIS專業的基本特點是該專業屬于新興的綜合性、交叉性學科范疇。根據專業人才培養的基本要求，通過對國內外GIS專業教學模式和課程設置的充分調研，結合我校的特點，適應林業和生態環境建設對創新性人才的需求，我們提出“立足林業，服務生態”的辦學理念。通過專業建設，形成既適應地理學類專業基本要求、又具有森林資源與生態環境應用特色的立體人才培養模式和專業發展平臺，以充分體現該專業的交叉性、邊緣性、綜合性和技術性，服務于生態環境建設。通過培養方案修訂、課程體系優化、教學內容和手段改進、實踐教學環節改革，構成專業建設的系統性工程，形成完善的立體人才培養模式，建立起專業發展平臺，構建立體課程體系，使人才培養模式、課程體系、教學內容和手段等各個環節都得到極大的改造和提升，形成創新性人才培養和專業發展、學科發展的新特點，即：重視基礎、面向應用、突出重點、深入前沿、分類培養、拓寬口徑。

我校地理信息系統專業的特色在于培養學生的地理信息系統設計、開發和地球信息科學綜合應用能力，以資源與環境調查、信息管理、監測、評價、預測及決策為主要應用方向。學生主要學習地理信息系統和地圖學、遙感技術、衛星定位系統等方面的基本理論和基本知識，受到應用基礎研究、技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，具有地理信息系統研究、設計與開發的基本技能及初步的教學、研究、開發和管理能力。專業定位概括為：3S理論技術基礎扎實(專業的根本，提高培養層次)；立足林業，服務于生態環境建設(體現專業特色)；適當兼顧其他領域應用(拓寬就業渠道)。 br>

二、專業培養目標和培養方式

(一)專業培養目標

GIS專業主要培養具備地理信息系統與地圖學的基本理論、基礎知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、基礎設施規劃和管理、政務商務管理等領域從事與地理信息系統有關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：

1.掌握數學、計算機科學、地理學、信息管理等方面的基本理論和基本知識；

2.掌握地理信息系統和地圖學的基本理論、基本知識和基本實驗技能，以及地理信息系統技術開發的基本原理和基本方法，具有地理信息系統設計與開發、空間信息處理分析、系統管理和維護的能力；

3.掌握森林資源與生態環境調查、監測、評價、信息管理的基礎知識；

4.了解國家科學技術、知識產權、可持續發展戰略等有關政策和法規；

5.了解地圖學與地理信息系統學科的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及地理信息系統產業發展狀況，具有較強的學習能力和創新意識；

6.受到應用基礎研究、技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，具有一定的從事科學研究工作的能力；

7.掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

(二)專業培養方式

GIS專業以課堂教學、實踐教學、畢業論文、綜合實習為主要培養方式，由技術應用人才、地理信息系統設計與開發人才、科學研究人才、創新型拔尖人才四個層次構成立體人才培養模式。

1.通過課堂教學使學生掌握本專業的基本理論、技術和基礎知識。教學過程中以教師為主導、學生為主體，充分發揮學生的能動性，采用啟發式、研討式等教學方式，加強學生的自學能力，培養學生勤于思考、善于提出問題并獨立解決問題的能力；

2.通過實踐教學加強學生的基本技能，培養學生的動手能力。主要通過綜合性設計性實驗的合理安排以及綜合性實習，培養學生分析問題和解決問題的能力；

3.通過畢業論文和綜合實習環節，訓練學生的表達能力和寫作能力，以及掌握文獻資料的能力，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力、獨立工作的能力；

4.通過設置名師教室、科研訓練學分和創新學分，使學生了解學科發展的前沿，培養創新意識和創新能力以及團隊意識；

5.通過第二課堂、社團活動等加強素質教育，使學生具有一定的管理組織能力，積極參與多方面的社會服務與公益活動，樹立服務社會的思想。

三、立體人才培養模式和課程體系

立體人才培養模式的基本思想是嚴格按照因材施教的原則，改革傳統的一刀切這種單一的人才培養方式，根據生源的不同特點、興趣和基礎，將人才培養目標劃分為不同層次，根據不同層次的培養目標制定相應的培養計劃，提出不同的培養要求，學生畢業后達到不同的專業層次。

(一)立體人才培養模式

由技術應用人才、地理信息系統設計與開發人才、科學研究人才、創新型拔尖人才四個層次構成金字塔培養模式。

第一層次(技術應用人才)：培養掌握地球信息科學基礎理論和技術，面向廣大行業服務的應用型人才。要求學生具有扎實的計算機、地學、數學基礎，面向多行業應用，熟悉和了解森林資源與環境調查、監測與評價，土地資源評價，房地產評估，地籍與 施工測量，區域分析與規劃等多學科的基礎知識與基本技能，特別是森林生態學、森林經營與管理、資源調查監測與評價、災害監測等方面的基礎知識與基本技能，能夠勝任林業和生態環境建設領域有關空間信息獲取、管理、分析等工作。

第二層次(地理信息系統設計與開發人才)：在第一層次的基礎上，培養在計算機、信息科學等方面具有較為扎實的知識和技術，面向企業、科研單位、教學行業的GIS設計與開發人才。要求學生熟練掌握VC++、JAVA等程序設計語言和系統設計工具，數據庫管理和應用技術，軟件工程、數據結構等基礎理論和知識，了解GIS發展的最新動態，能夠從事GIS設計與開發工作。

第三層次(科學研究人才)：培養掌握學科前沿理論和技術，具有進一步培養潛力的高層次后備人才，畢業后可以直接進入碩士階段的學習和深造，或成為科研、教學行業的研究型人才。要求學生具備多學科交叉知識的背景，掌握人工智能、空間統計學等基礎理論，能夠利用地球信息科學與技術在資源環境領域從事科學研究工作。

第四層次(創新型拔尖人才)：這類人才應具備扎實的專業基礎和獨立從事研究、開發的能力，有一定的創新意識和創新能力，通過國際交流與合作，爭取到國外深造。

將該模式用一個圓錐體來表示，圓錐的每一個截面構成一個不同的培養層次，在二維截面上，表示該層次應具備的知識和技術，底面是該專業的基本要求。層次越高，人數逐漸減少，學生的知識儲備量是相應截面下圓臺的體積。通過該模式的培養，學生畢業后可以成為3S技術在資源環境中的應用人才、軟件開發人才、了解和掌握3S技術前沿信息的研究型人才以及高素質的拔尖人才。

根據此培養模式，在新的教學計劃中，將第一層次的基礎知識和基本技能培養作為專業基礎和主干課程，通過不同門類的專業選修課達到該層次不同行業應用型人才的要求；第二層次通過專業主干課和有關系統開發設計的專業選修課達到培養目標；第三層次在前兩個層次的基礎上，通過人工智能、空間統計學、數據挖掘與知識發現等理論、技術的學習，以及創新性實踐活動(如科研訓練)達到要求；第四層次通過從低年級的外語加強，到高年級的專業講座、名家講堂、導師導向培養等多種方式，培養拔尖人才。

轉貼于 (二)立體化課程體系的建設和優化

根據立體培養模式，建立理論——技術——應用的教學體系。與此相適應，在課程體系中，專業基礎課注重基礎理論的培養，要求深而廣；專業課的設置注重知識的深度，體現學科發展的前沿，從技術的角度加深；選修課則注重知識的廣度，體現資源與環境特色，面向實際應用。通過合理的課程設置，以3S技術在資源與環境中的應用為核心，加強相關學科的專業知識基礎，形成完整的知識結構體系，以適應本學科綜合性邊緣學科的特點。

1.課程設置原則

(1)體現林業特色。我校GIS專業在加強專業基礎的同時，應體現森林資源與環境應用的特色。因此，設置林業生態環境工程概論、森林資源監測與評價、森林生態學等課程。

(2)加強開發能力培養。根據GIS專業的基本要求以及社會需求，加強開發的基礎，使學生掌握GIS軟件開發的基本方法、開發環境的工具，適應多種行業對軟件開發人員的需求，設置VC++、C語言、GIS設計與開發等必修課，以及選修課Java語言、WEBGIS等。

(3)強化實踐環節。GIS專業是技術性很強的專業，對學生實際動手能力要求很高，因此實踐環節是教學效果和質量保障的關鍵。主要措施包括：綜合實習5周，時間按排在第六學期末的暑假，不占用正常教學時間，地點以校外實習基地為主，結合教師的科研課題，內容包括數據獲取的途徑和方法、應用主流平臺進行空間數據處理、模型與系統開發、數據維護等。

(4)盡早培養專業意識和創新意識。將遙感、GIS等主干課程設在二年級下半學期，使學生在二年級就開始接觸專業核心。在核心課程教學中增加講座、討論教學方式，該方式已經在目前的教學中嘗試并取得很好的效果。同時，設置“數據倉庫與知識挖掘”、“地學模型基礎”兩門選修課，跟蹤學科發展。

(5)強調課程之間的銜接，體現學科交叉的特征。由于學科的交叉性強，涉及計算機、地理學、數學、資源與環境等多種課程，課程之間密切相關，將“地球科學概論”與“系統科學概論”合并為“地球系統科學概論”，體現專業的特征。

(6)體現分類培養的理念。根據專業特點，同時體現我校的特色，拓寬專業渠道。選修課分為三類：開發類、應用類和前沿類課程。學生可以根據自身的特點選擇相應類別的課程，并自成體系。

2.基本課程設置

(1)主要專業基礎課：強調計算機、地學、數學基礎，以面向多種行業發展。

①計算機課程：包括計算機技術基礎(理)、VC++、數據結構、計算機圖形學、數據庫原理與技術、軟件工程等。

②地學基礎課程：包括自然地理學、地球系統科學概論、地圖學。

③數學課程：包括高等數學A、線性代數A、數理統計等。

④資源環境管理：包括林業生態環境工程概論、森林資源監測與評價。

(2)主要專業課：強調3S理論和技術的掌握。

包括專業概論、測量學、GPS原理與應用、計算機制圖、數字攝影測量、遙感原理與應用、地理信息系統原理與應用、遙感圖象處理、GIS設計與開發。

(3)專業選修課：注重計算機、數學、地學知識的擴展和在3S技術中的應用，與研究生教育銜接。

專業選修課包括：

①計算機科學：計算機網絡技術、多媒體技術及應用、微機原理、虛擬現實技術、計算方法、Java語言、人工智能、數據倉庫與知識挖掘。

②地學：經濟地理學、人文地理學。

③數學：地學模型基礎、多元統計分析。

④應用：土地評價與土地管理、地籍測量與管理、施工測量、森林生態學、WEBGIS、區域分析與規劃、資源環境信息系統、森林經營管理等。

通過以上課程設置，以3S技術在資源與環境中的應用為核心，加強相關學科的專業知識基礎，形成完整的知識結構體系，以適應本學科綜合性邊緣學科的特點。

四、立體實踐教學模式

在實踐教學方面，改革和完善實習、實驗內容，增加綜合性實習比重，以利于學生了解課程之間的聯系并聯系實際。立體實踐教學模式包括四個基本層次。

(一)課堂實驗

根據新的培養模式，對原有教學計劃中專業基礎課和專業課以及部分專業選修課的實驗環節進行系統分析和實驗效果跟蹤，根據跟蹤結果對部分實驗內容進行適當調整，增加綜合性設計性實驗的比重。

(二)課程實習

實習內容注重培養學生的綜合設計和開發能力，如在遙感圖象處理與應用、GIS開發與應用課程中，采用國際主流平臺培養學生的軟件設計和開發能力。組織學生到企業、科研院所參觀學習，增強學生對科研和生產應用的了解，以利于學生擴展就業思路，確定自身專業發展方向。

(三)綜合實習

通過項目研究，決定增加5周的綜合實習環節，以教學基地為主要平臺，聯合相關企業開展高年級綜合實習，由專業教師和企業、科研院所共同承擔指導工作，提高學生的綜合素質，將理論和技術應用于生產實際中。

(四)科研訓練

制定學生參與科研活動的計劃，并要求有科研課題的教師通過雙項選擇確定3～5名本科生參與課題研究。同時組織高年級的學生參加全國GIS設計大賽，學科教師為指導。

篇(7)

摘 要：隨著GIS技術的不斷發展，GIS已經成為與地理空間信息有關的各行各業的基本工具。本文在分析非GIS專業地理信息系統課程教學目標、專業學科背景等問題的基礎上，對非GIS專業地理信息系統教學中從課程內容安排、教學方法、考試設置等方面進行了分析總結，并提出了對非GIS專業地理信息系統課程教學的一些建議。

關鍵詞：非GIS專業；地理信息系統；課程教學

1、非GIS專業開設GIS課程的必要性

地理信息系統（GIS，Geographic Information System）是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統[1]。從上世紀60年代初開始興起，經過50多年的發展，GIS已經滲透到與空間信息相關的各個行業，成為各個行業解決問題的基本工具，從而使得GIS專業人才的需求大量增加。由于GIS是一門集計算機科學、地理學、測繪、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科[2]。相對于GIS專業的學生，非GIS專業學生基礎知識掌握不夠，對GIS先行課程如計算機、地圖學、地理學、測繪學、數據結構、數據庫等知識不甚了解。導致非GIS專業的學生在學習該課程時抓不住重點，覺得理論性太強，學習很吃力，和本專業聯系不大，不敢興趣。所以非GIS專業的GIS課程設計與教學方法必須結合本專業的特點進行設置。

2、課程教學安排的探討

非GIS課程的設計應緊密結合本專業，使學生掌握GIS的基本概念，熟悉數據的組織和管理常采用的方法，掌握空間數據的采集、輸入和編輯等基本內容和方法，熟悉GIS空間分析的基本方法，能夠以GIS軟件為基本工具，解決自己所學專業領域實際問題。為了實現這個目標，必須根據專業需求制定教學大綱、教學計劃和實綱，確定合理的課時、學分、授課方式、實驗內容等，根據專業需求進行內容的篩選，在理論課和實驗課之間進行合理課時分配，確定考核形式和要求。

2.1教學內容組織

地理信息系統是一門典型的交叉型邊緣學科，其顯著特點是多學科集成，涉及的知識面廣，發展與內容更新的速度快，滲透性和空間抽象性強，研究對象的空間尺度變化大。對于非GIS專業而言，由于專業課程的限制，在基本知識缺乏的情況下，對地理信息系統課程教學內容組織和篩選就顯得尤為重要。

因此，在編制非GIS專業的教學大綱時，應考慮非GIS專業學生的專業背景，讓學生了解GIS的發展歷史、現狀及未來發展趨勢，對GIS有基本的認識與了解。同時，讓學生熟練掌握GIS的數據來源，利用GIS專業軟件進行數據采集和編輯、空間分析以及GIS產品的制作與輸出的方法。了解地理信息系統數據庫、地理信息系統模型與建模等部分內容。培養非GIS專業學生利用GIS知識解決問題的基本意識，增強學生利用GIS處理本專業基本問題的能力。

2.2理論教學模式

非GIS專業的地理信息系統課程宜采用靈活多變的教學模式。理論課程采用多媒體進行教學，在教學行式上，采取講解、演示、課堂討論和案例分析等多種形式相結合，針對不同專業需求，選擇相應的學習形式，突出重點、培養學生靈活的思維模式和學習方法，通過具體實例讓學生了解GIS在實際生活中的應用。如對比學生熟悉的選課以及查詢成績的教學管理系統與地理信息系統，讓其了解其他管理信息系統與“地理”信息系統兩者之間的區別與聯系，增加學生的學習興趣與熱情。非GIS專業開展GIS課程的目的是為其專業提供一個GIS分析手段，最終目的還是要用來解決其專業領域的問題。因此，在講解GIS在本專業的具體應用時，采用案例分析的方式，使學生熟悉利用GIS解決實際問題的流程和空間分析的基本方法與特點。但是，在案例的選擇非常重要，應選擇學生所學專業領域相關的應用案例。

2.3實驗教學內容的選擇

上機實驗是從理論到實際應用的重要環節，許多內容如數據采集、編輯、空間查詢與分析、地圖的編制與輸出等都必須通過實驗，才能夠真正理解和掌握。同時激發同學們進一步學習的欲望。實驗內容設計除與教學內容同步外，還應與相關專業緊密結合，最好是以學生所學專業問題為實驗目標，選取適量的實驗數據，通過GIS的不同專業軟件操作，達到解決問題的目的。軟件一般選擇比較成熟的ESRI公司的ArcView軟件和ArcGIS軟件。從簡到難，要求學生對這2款軟件的界面、基本功能以及一般的空間分析功能能夠熟練的操作。針對不同專業需求，實驗的具體內容應盡可能地與其專業知識相結合。通過實驗操作，使學生能夠利用所學的GIS知識，與專業相結合來解決專業領域的問題。有助于提高學生的學習效果，加深學生對GIS理論知識和本專業之間的聯系。通過這樣的實驗課程，不但加深了對GIS的基本功能的了解，而且能夠利用GIS工具解決專業實際問題的方法，從而達到真正的學以致用。

2.4考核方式上選擇

要想培養學生的創新性思維模式、拓寬在GIS領域的知識，就必須改變考試方法和考試內容，使考試方式靈活多樣。要拋開傳統的對課本內容死記硬背，出現高分低能現象的考試形式，針對非GIS專業地理信息系統的教學目標和課程本身的特點，可以采用如課后作業、實驗成果、讀書報告、設計、考試等多種方式相結合，成績按一定比例分配的考核行式。這樣使學生能拋開課本，養成隨時查閱相關資料的習慣，并能分析研究問題，提出自己的見解。為了真實反映學生的學習效果，最后針對考試的內容要合理的選?。撼丝疾閷W生對基本知識掌握的程度，還需要考核學生與實驗相關的軟件操作能力和實際應用分析能力。通過這樣的形式，改變學生臨時抱佛腳的不良學習風氣，能較好的體現教學效果，促進學生的學習積極性。

3.結束語

由于GIS本身的特點以及在各個行業的應用、以及GIS空間分析能力的不斷提高，使得GIS被越來越多的專業所應用。然而針對不同專業和技術背景的人員，對GIS的理論及應用的掌握是有所不同的。非GIS專業教學過程中應采取與專業緊密結合的多樣化教學方式，從多環節進行合理的設置和優化。另外，加強GIS授課者自身綜合素質的培養，提高其相關專業水平，也是促進GIS教學質量提高的重要指標。

參考文獻：

[1] 湯國安.趙牡丹.楊昕.周毅等.地理信息系統[M].北京：科學出版社，2010.

[2] 邊馥苓，我國高等GIS教育：進展、特點與探討[J].地理信息世界，2004.

[3] 鄔倫等.地理信息系統原理、方法和應用[M].北京：科學出版社，2001.

[4] 陳建飛等.地理信息系統導論[M].北京：科學出版社，2010.

[5] 賈澤露.非GIS專業地理信息系統課程教學思考[J].測繪科學，2008.33（5）230-232.