发布时间：2022-05-07 05:00:56
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的1篇地理信息科学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
[摘 要]在现代科学技术的推动下，实践教学在教育领域的作用日益突出。文章以地理信息科学专业为例，通过运用文献资料、词频分析等研究方法，对国内过去13年来实践教学研究的热点及时空分布特征进行了分析，旨在揭示该领域研究发展演化的历程并对其未来趋势进行预测。
[关键词]地理信息科学；GIS；实践教学；词频分析
1 引 言
随着现代科学技术的突飞猛进，教育教学领域发生了重大变革，实践教学作为理论教学的补充，对应用型和创新型人才的培养发挥着重要作用。本文通过对国内地理信息科学（Geographic Information Science，GIS）实践教学研究相关成果进行系统的梳理，发现了当前研究存在的问题，同时发现了该专业相关研究的最新进展和未来的发展趋势。
2 数据来源及研究方法
本研究的文献数据全部来自中国学术期刊网络出版总库。该数据库是世界上最大的、连续动态更新的中国学术期刊全文数据库。截至2014年，收录国内学术期刊8054种，文献总量4300万篇，且数据可实现每日更新。[1]检索出版年度2002―2014年；检索条件：主题=“GIS”and “创新能力”and“实践教学”；匹配模式“精确”。共检索到相关文献326篇，剔除书评、征稿启事、会议通知、无关键词、无作者等文献，得到符合要求的文献208篇。
除运用文献资料调研、数理统计等常规研究方法之外，本文重点使用社会网络分析方法。社会网络分析（Social Network Analysis）是由社会学家根据数学方法p图论等发展起来的定量分析方法。该方法目前在教育领域应用比较广泛。
3 结果与分析
3.1 国内地理信息科学教学研究的时间分布特征
研究成果的发文量和学术共同体规模的时间序列分布可在一定程度上反映该研究领域的发展状况。从2002年至2014年，该领域教学研究共发文192篇，作者301人次。
图1显示，国内GIS实践教学研究领域的成果数量和学术共同体规模从总体上呈现波动起伏中的增长态势。从其走势来看，2002―2014年这13年间的国内GIS实践教学研究可分为3个阶段：2002―2005年为起步阶段；2006―2009年为缓慢增长阶段；2010―2014年为快速增长阶段。3个阶段的发文量分别为14篇、47篇和131篇，各占本数据集文献总量的7.29%、24.48%和68.23%；作者人数分别为26人、117人和334人，占本研究领域作者总人次的5.45%、24.53%和70.02%。由此可以看出，2010―2014年是国内GIS实践教学研究最为活跃的时期，其原因主要是国家各级部门对高校实验实践教学的重视和社会对地理信息学科人才的需求。2007―2015年教育部连续出台了教高〔2007〕1号、教高〔2007〕2号[2]、教高〔2011〕6号[3]、教高〔2011〕1号[4]、教基二〔2014〕4号文件，强调了大力加强实验、实习等实践教学环节，推进实践教学内容、方法、手段及人才培养模式的改革与创新。系列政策措施的相继出台，在很大程度上促进了国内高校对实践教学的重视，为实践教学研究注入了活力，进而催生国内GIS实践教学研究的繁荣。
3.2 国内GIS实践教学研究的机构和作者分布特征
13年来，国内GIS实践教学研究领域共有非重复作者301人，分布于多个不同层次的研究机构。其中发文量在5篇以上的有郑贵洲（7篇）、田雨（5篇）、卢秀山（5篇）、晁怡（5篇）、袁艳斌（5篇）。高产作者人数较少，发文量也偏低，创新点较少，缺乏突破性和前瞻性，这表明国内GIS实践教学研究领域学术共同体的规模偏小，缺乏创新和实践。95个研究机构中发文量在5篇以上的有9个，分别是测绘科学（14篇）、地理空间信息（10篇）、测绘通报（9篇）、测绘与空间地理信息（8篇）、中国电力教育（7篇）、教育教学论坛（7篇）、科技信息（6篇）、首届地理信息系统专业教育研讨会论文集（5篇）、测绘工程（5篇）。它们可称为国内GIS实践教学研究领域相对高产的机构。总而言之，国内地理信息系统虽然兴起20年之久，在近些年呈现出快速增长的趋势，但总体来看，仍属于一个比较偏僻的研究领域，研究力量分布较为分散，领军人物缺失，创新能力不足，学术集散中心尚未形成。
3.3 国内GIS实践教学研究的热点分析
词频分析法能够用于揭示某一学科的发展动态和研究进展。本文通过对国内GIS的相关学术期刊论文（193篇）进行梳理和挖掘，得到非重复关键词139个，通过ROSTCM数据挖掘软件进行分析，得到28个高频关键词（见下表）和共现网络图（见图2）。
从上表中高频关键词的词频信息可知，教学改革包括教学活动的各个环节，形式上分为理论教学和实践教学。实践教学是教学改革的优秀之一，该领域相关研究除教学改革（117次）整体层次上的创新培养问题之外，主要集中在实践教学（70次）、培养模式（68次）、课程体系（52次）等子科目，而同属教学改革范畴的校企合作、实训基地、实验室建设等科目的实践教学研究则较为薄弱。
通过仔细观察图2高频词共现关系，结合上表关键词词频分析发现，国内GIS实践教学研究主要围绕教学改革、实践教学、培养模式和课程体系等问题展开，这几个方面是实践教学研究的热点。
为揭示国内GIS实践教学研究热点的形成与演化态势，我们绘制了总词频15次以上热点关键词的历时性演变趋势图（见图3），以窥探国内教学改革研究的未来发展趋势。
图3显示，国内GIS实践教学研究未来几年仍会保持较快的发展势头，教学改革、实践教学、培养模式以及课程体系各方面相关问题将继续保持研究重点的地位。此外，从部分相对低频（6～15次）关键词近三年的年度变化趋势来看，以校企合作为主的实践教学模式研究将有可能成为未来几年新的研究热点。
4 结 论
（1）从国内GIS专业实践教学研究领域的发文量和学术共同体规模上来看，呈现出波动起伏中的增长态势；从总体规模上来看，研究成果不明显，学术共同体的规模不太可观。
（2）国内GIS专业实践教学研究的热点领域主要包括实践教学改革、实践教学、培养模式3个方面，是从宏观角度把握研究方向，细致的具体实施过程涉及较少。
（3）随着现代技术的不断发展，在市场大规模需求的推动下，国内GIS专业实践教学研究未来几年仍会保持较快的发展势头，实践教学改革等方面相关问题研究将继续保持重点地位，课程体系、专业设置等具体环节将会成为研究热点，由此发挥理论指导实践的作用。
【摘要】MOOC在全球范围的快速发展，给高校传统的教学方式带来了冲击和挑战。如何利用MOOC提升自身素质和对传统课堂教育进行改革，已成为每位高校教师应该思考的问题。本文首先回顾了全球MOOC的发展历程及平台现状；然后以Coursera平台为主，详细介绍了MOOC平台现有的GIS相关课程，包括加州大学戴维斯分校的GIS专项课程、斯坦福大学的全球卫星导航系统、宾夕法尼亚州立大学的地图、地理空间革命和地理空间智能等课程；最后，简单探讨了MOOC课程和传统GIS课堂教学想结合的混合式GIS教学模式。
【关键词】 MOOC 地理信息科学 Coursera平台
一、全球MOOC的发展
MOOC是大规模在线开放课程（Massive Open Online Course）的简称，主要致力于通过网络技术来实现无限制和公开的在线学习[1]。MOOC起源于2001年麻省理工学院发起的开放教育资源运动，是远程教育的最新发展，2011年斯坦福大学开设了一门免费的网络课程，吸引了全球十万多人的注册学习，引起了社会的广泛关注[2-4]。
2012年是MOOC发展最为迅速的一年，纽约时报称之为“MOOC之年”[5]。若干有着雄厚资金并且和全球顶尖大学合作的MOOC平台开始出现。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范围内最具影响力的三大MOOC平台[6]。Coursera平台由美国斯坦福大学两名计算机科学教授创办，是目前全球知名度也最高、用户最多的课程平台。汇集了包括耶鲁大学，斯坦福大学在内100多所名校的MOOC课程，国内的北京大学、上海交通大学、复旦大学等高校也在Coursera平台上课程。Coursera是一个比较综合的平台，涵盖各种学科，主要以英文课程为主。2012年5月哈佛大学和麻省理工学院联合创办Edx平台，超过70多家大学、非盈利机构及公司在Edx平台上课程。截至2016年5月份，超过7百万学生在线注册学习了700多门课程。Udacity是一个私立教育组织，主要从事线上学习，Udacity网站于2012年2月推出，课堂涵盖计算机科学、数学、物理学、统计学、心理学等，且以计算机课程为主。不过，Udacity也开始尝试向职业教育培训方向转型发展，对课程的学习进行收费。
随着美国高校主导参与的MOOC的蓬勃发展，世界其他国家和地区也开始自己的MOOC平台建设。英国主导的首个MOOC平台FutureLearn于2012年12月成立[7]。截止目前，共有83家英国和全球合作伙伴。不同于其它MOOC平台，FutureLearn除了合作高校外，还包括了一些非大学合作伙伴，包括：大英博物馆、英国文化协会、英国图书馆等众多机构。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亚的高等教育机构，其Open2Study在线平台于2013年3月份正式上线，已有超过60万的学生注册学习。此外，还有法国的FUN平台、西班牙的MIriadaX平台、日本的Gacco平台等，都各具特色。
在全球MOOC发展的浪潮中，我国高校和相关机构也积极展开在线教育的探索和实践。2013年的早些时候，北京大学和清华大学宣布加入MOOC，成为国内率先试水的高校[8]，目前，我国MOOC平台主要有学堂在线、中国大学MOOC和好大学在线等。2013年10月10日，具有中国特色的学堂在线MOOC平台正式向全球。学堂在线是教育部在线教育研究中心的研究交流和成果应用平台，致力于通过来自国内外一流名校开设的免费网络学习课程，为公众提供系统的高等教育，让每一个中国人都有机会享受优质教育资源。通过和清华大学在线教育研究中心、以及国内外知名大学的紧密合作，学堂在线将不断增加课程的种类和丰富程度。中国大学MOOC是由网易与高教社携手于2014年推出的在线教育平台，承接教育部国家精品开放课程任务，向大众提供中国知名高校的MOOC课程。其宗旨是让每一个有意愿提升自己的人都可以免费获得更优质的高等教育。好大学在线（CNMOOC）由上海交通大学主导，是中国高水平大学慕课联盟的官方网站。旨在通过交流、 研讨、协商与协作等活动，建设具有中国特色的、高水平的大规模在线开放课程平台，向成员单位内部和社会提供高质量的MOOC课程。其愿景是让所有人，都能上最好的大学。
纵观全球各国的 MOOC平台，它们均提供学习课程的网络平台，全部教学资源，定期开课，按时布置作业和测验，强化师生互动等。这些海量、优质的教学资源对我国开放课程建设具有参考意义，同时也可以成为高校教师进行自我学习和课程教学改革的重要途径[9]。
二、MOOC 平台GIS相关课程
GIS 作为对空间信息进行采集、存储、管理、分析、可视化的技术和工具，已在各行各业中得到广泛的应用。目前我国有 200 余所大专院校设立了 GIS 本科专业，在校学生上万余人[10]。虽然，我国GIS本科教育得到了长足的发展，但相对于发达国家还存在较大的差距。MOOC平台GIS相关课程的出现及发展，为我国GIS本科教育的发展带来了机遇。
由于MOOC平台上现在主要以公共课为主，GIS专业相关的课程并不多。通过检索发现， Couresra上有GIS直接相关的专业课程数量最多，质量也最好。因此，本文以Coursera平台为主，介绍该平台上的GIS相关课程。
在Couresa平台上，加州大学戴维斯分校于2016年推出GIS专项课程，该专项课程是全球MOOC上的首个GIS专项课程，包含“GIS基础”，“GIS 数据格式、设计与评估”，“地理空间和环境分析”，“影像、建模及应用”4门课程和一个“地理空间分析毕业项目”。
通过该专项课程，学生将学习到怎样分析空间数据、利用制图技术对结果进行可视化、培养与GIS相关专业人员协作能力。在毕业项目中，将会利用空间数据的搜集、分析和空间分析技术，创建一个专家级的GIS毕业作品。该专项课程提供付费和免费两种注册学习机制，两者区别在于是否最终可以获得课程证书，如果不需获得证书则免费注册学习即可。
下面将简单介绍该专项课程中每门课的基本情况。“GIS基础”（Fundamentals of GIS）是专项课程的第一门课程。本门课程共四周的学习时间，每周需要3-5个小时。课程内容主要基于ESRI公司的ArcGIS平台学习ArcMap软件的基本操作，包括：怎么安装ArcMap软件、空间数据的导入及基本操作、数字制图和结果的共享。“GIS 数据格式、设计与评估”（GIS Data Formats，Design and Quality）是专项课程的第二门课程。本门课程共四周的学习时间，每周需要2-3个小时。课程内容主要进一步学习栅格和矢量两种空间数据类型、结构、质量和存储等，包括：空间数据模型和结构、创建矢量数据及基本操作、ArcGIS数据存储机制、探索空间数据库，并评价数据质量及不确定性。“地理空间和环境分析”（Geospatial and Environmental Analysis）是专项课程第三门课程。本门课程共四周的学习时间，每周需要3-4个小时。课程内容主要是将已经学习的GIS知识应用到地理空间分析中，重点关注于分析工具、3D数据、栅格数据处理、投影以及环境相关变量的分析等。本课程的学习将基于一个完整的项目，从投影开始、通过数据检索、元数据管理、数据处理以及最终的分析产品，完成空间分析的完整流程的训练。具体内容包括：ARCGIS工具箱的运用、栅格数据的操作、3D分析、投影及坐标系统的深入学习、数据的符号化等。“影像、建模及应用”（Imagery， Automation，and Applications）是专项课程的第四门课程。本门课程共四周的学习时间。课程内容主要利用已学到的知识完成技术性任务，比如栅格计算和适宜性分析等。具体内容包括：高级栅格分析、DEM分析、适宜性分析、水文分析、空间建模工具等。“毕业项目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，学习者将独立设计和完成一个基于GIS的完整分析项目。该项目可分为四个阶段：项目计划阶段、分析阶段、生产产品阶段和最终展示阶段。项目计划阶段，主要写一个简单的计划，内容包括：项目描述、所需数据、时间安排、怎么完成项目等。分析阶段，利用所学的方法构建一个实用模型对数据进行分析。生产产品阶段，获取并对其进行数据预处理，进而运行构建的模型得到初步结果。最终展示阶段，生成具有吸引力的结果图、数据及方法提交给指导者进行评价。
全球卫星导航系统（Global Positioning System，GPS）是GIS本科专业的必修课程。Coursera平台上，全球顶尖的斯坦福大学GPS研究实验室开设了一门，“全球定位系统：卫星导航入门，使用智能手机与全球实验室互动”（GPS： An Introduction to Satellite Navigation，with an interactive Worldwide Laboratory using Smartphones）的课程。课程主讲教授是斯坦福大学Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大学工程学院教授、斯坦福大学GPS研究实验室主任、美国国家工程院院士。本课程主要介绍了GPS的基本工作原理，并介绍卫星导航在我们生活方方面面的不同用途。通过生动的在线讲课，以及利用支持GPS的智能手机或平板进行的一系列试验，学生将能够把在线学习和现实中的实践联系起来。该课程内容分为6个模块，包括：GPS如何工作、伪距、卫星轨道和信号、接收机设计基础、辅助GPS、GPS现代化及其他卫星导航系统。
地图学和地理空间技术的发展大大推动了GIS学科的发展。2015年春季宾夕法尼亚州立大学在Coursera上开设了“地图和地理空间的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）课程。该课程结合了地图学、地理信息系统和空间思维的优秀概念并用现实世界的例子来帮助学生了解一些高级别的地理知识。同时探索了地理空间信息的独特性，如何创建空间数据，如何进行空间分析，以及如何设计地图等。同时在课程中，使用了最新的地图和分析软件来探索地理问题。该课程总的学习时间为五周，每周需要学习6-9个小时。由于目前该课程并没有开设新学期教学的计划，Coursera平台上的学习资源现已不能访问，不过幸运的是国内网易公开课有该课程视频的镜像备份。
GIS技术在国防军事领域发挥着重要的作用。地理情报数据的分析和利用的需求比以往任何时候都更加重要，而地理信息系统具有强大的分析功能，将GIS功能与地理空间情报融合在一起，形成了新的技术地理空间智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。宾夕法尼亚州立大学在Coursera上也推出了“地理空间智能分析和及其影响”（Geospatial Intelligence and the Geospatial Revolution）课程。课程主要介绍了GEOINT在商业、执法和国防中的应用。在这门课程中，学习者将体会到GEOINT的价值，将学习如何通过使用GEOINT工具和谍报来设计和执行地理空间分析项目。这门课程专为想要学习GEOINT基础知识的人士而设计，但并不适合地理空间智能分析专业的学生。
此外，Coursera平台上还有明尼苏达大学于2014年开设的“从GPS和谷歌地图到空间计算”（From GPS and Google Maps to Spatial Computing）课程。本课程主要介绍空间计算的概念、算法、编程、理论和设计，例如全球定位系统（GPS）、Google地图、基于位置服务（LBS）和地理信息系统（GIS）。学习如何收集、分析和可视化自己的空间数据集，开发更好的位置感知技术等。同样由于目前该课程并没有开设新学期教学的计划，Coursera平台上的该课程学习资源现在不能访问。
除了Coursera平台上提供了GIS相关的课程，Udemy平台也了一些GIS课程。如“利用开源工具创建企业级GIS” （Using Open Source Tools to Create an Enterprise GIS）、“GIS入门”Introduction to GIS、“提高你的GIS技巧”（Sharpen Your GIS Skills）等，这些课程主要由个人制作，多面向专业职业教育，并且多数都是收费课程。
国内MOOC平台现有的GIS相关课程几乎处于空白状态，仅在中国大学MOOC上搜索到中山大学将于今年9月份开设的“地理信息系统概论”课程，华东师范大学开设的“计量地理学”和南京大学开设的“走进地理学课程”。但这些课程有的脱胎于原有的部级精品课程，甚至是仅仅对原有精品课程视频和素材的重新剪辑和整理，与国外MOOC课程相比还存在不小的差距。
三、总结
MOOC在全球范围的快速发展，给高校传统的教学方式带来了冲击和挑战。我国的地理信息科学专业教学与美国等发达国家相比还存在差距，而MOOC平台上的国际名校开设的GIS相关课程为国内高校GIS专业教师的素质提高提供了很好的途径。同时，在GIS专业本科生教学过程中适时的引入相关MOOC课程，可以大大开阔学生的视野，激发学生的专业兴趣。但由于我国GIS相关MOOC课程缺乏，国际MOOC平台的GIS课程又主要以英语授课为主，如何解决本科生学习MOOC课程的语言障碍也是需要在教学实践中考虑的问题。可行的措施有，对国外课程进行翻译，加大国内GIS相关MOOC课程建设等。总之，虽然还存在一些问题，但可以预见这种传统GIS课堂教学和MOOC课程相结合的混合式教学模式将是未来GIS本科教学改革和研究的方向之一。
通讯作者：姜小三（1967-），男（汉族），江苏省姜堰县人，博士，副教授，主要从事资源环境信息系统研究，。
【摘要】《遥感数字图像处理》课程实践性较强，如何更好地激发学生自主学习理论知识并培养动手能力是该课程课堂实践环节中最重要的目标之一。本研究在分析本课程特点和教学现状的基础上，将“团队研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中，构建了以学生为主导的实践教学体系，在提高学生学习主动性和创造性及培养团队意识等方面取得了较好的效果。
【关键词】遥感数字图像处理 团队合作 问题导向 地理信息科学
一、课程特点和教学现状
1998年教育部新增地理信息系统（GIS）本科专业后，我国GIS教育发展形势空前活跃。目前，国内已有近200所高校开设了地理信息系统专业，逐步形成了比较稳定的GIS专业课程体系与课程设置方案（石永明，2011）。其中，遥感系列课程（遥感物理与技术、遥感数字图像处理、遥感地学分析与应用）成为GIS专业课程体系中的重要模块。充分利用各种图像处理算法从遥感数据中获取各种生物物理参数和土地覆被/利用信息，可以为自然和人文生态系统的空间分布式模型提供输入参数，在遥感技术应用中占有十分重要的地位。
《遥感数字图像处理》是一门系统研究遥感图像理论、技术和应用的课程（路元刚，2012）， 它是遥感科学技术和地理信息系统等专业本科生的专业课（朱洪锦，2012；宋怀波，2014）。数字图像处理技术的迅速发展使其分支几乎扩展到农业信息科学的全部领域，该课程强调实践性，实践教学是创新人才培养中的重要环节，对于培养学生专业技能和理论实践结合能力、激发学生的创新思维和探索精神、提升科研能力，有着重要意义。因此，只有通过适时安排实验课，才能收到最佳的教学效果。目前，国内高校中该课程一般都安排有12个学时以上的实验。新疆农业大学GIS专业的《遥感数字图像处理》课程于2009年开设，教学过程中重视实践教学环节，安排有20-24学时的上机实验，按照教育部对实验课的要求，实验类型主要为验证性和综合性。虽然现有的实践教学内容不断丰富，但仍以教师为主导，学生的学习兴趣没有被完全调动，主动思考的意识尚有待提高。而现代教学模式强调学生的主观能动性，教学要以学生为中心，使学生处于主动的地位。因此，如何更好地激发学生学习遥感图像处理的兴趣、鼓励学生自主学习理论知识并培养动手能力是在本课程课堂实践环节中最重要的目标之一。笔者所在的新疆农业大学GIS教研室的教师通过多年的课程实践教学积累了一些经验，并在实践中取得了很好的效果（朱磊，2014），需及时地进行系统地梳理和总结，尽快建立起一套符合农业类院校遥感图像处理的课堂实践教学模式，以规范和完善课程实践教学的内容并推动授课模式的改革，有助于提高GIS专业学生的遥感图像处理的实践能力。综上所述，本研究拟将“研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中，构建以学生为主导的实践体系，使学生了解和掌握了图像处理的主要内容和方法，培养学生团结协作和创新思维能力，为今后深入学习专业课程和高质量完成毕业论文奠定基础。
二、实践教学内容调整
1.调整课时安排
《遥感数字图像处理》课程强调学生的实践动手能力，因而实践教学在整个教学过程中占据重要地位。新疆农业大学自2009年开设“遥感数字图像处理”课程以来，课程总学时为50-52学时，其中实践教学课程始终保持在20学时至24学时之间，占课程总课时量的近50%，高于其它同类高校约33%的平均比例（黄秋燕，2008）。较高的实践教学课时，保证了学生能够接触到大量的综合性实验，并有足够的时间能在教师指导的状态下熟悉和掌握实践技能，这对他们提高动手能力、积累实战经验大有益处。全部课程共十章，除第一章绪论外，其余各章均安排有2-4学时的课堂实习。
2.补充教学材料
《遥感数字图像处理》课程相关教材较多，我们选用的是韦玉春等主编的、科学出版社出版的《遥感数字图像处理教程》（韦玉春，2007）。该教材结构设置合理，对遥感数字图像处理的基本概念和常用方法进行了系统的讲解。但限于篇幅，教材中对涉及到的其它遥感领域的一些定义、算法和思路仅做了概述，因此向学生推荐了多本辅助教材，如：赵英时主编的《遥感应用分析原理与方法》（赵英时，2003）和戴昌达等主编的《遥感图像应用处理与分析》（戴昌达，2004）等。另外，鉴于教材中部分内容的时效性，不能够反映最新的研究动态，而这部分内容恰恰是教材中最能够引发学生学习兴趣的部分。因此，我们鼓励学生自行检索并下载阅读近1-3年相关领域的文献，并推荐有能力的同学阅读英文文献。同时，引导学生充分利用网络资源，主动查阅资料，不断更新知识库、扩展知识面。
3.推进学科交织
遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）构成了“3S”综合应用体系，遥感作为该系统最重要的数据源，与其他学科结合紧密。学生已初步具备了GIS和GPS的基本知识和操作技能。因此，教师适时地运用视频、图片等多媒体方式将“3S”实际应用的案例穿插在理论讲授过程中，让学生了解遥感图像处理在整个“3S”应用体系中的作用和技术要求，以及RS如何与GIS和GPS衔接与集成。此外，积极引导学会学生触类旁通、举一反三，不仅要知道怎么做，而且知道为什么做，同样的方法还能够解决什么问题，碰到类似的问题时自己是否能够独立解决等等，这对学生日后面对实际工作、解决实际问题具有极大的帮助。
三、实践教学方法改革
1.构建任务导向式的实践教学模式
根据实践教学方案，各主要章节理论知识讲授完毕后，均安排相关内容进行上机实验。课堂实验选题设计为学生在未来的专业领域可能遇的“真实世界”的现实的问题，没有固定的解决方法和过程。整个过程以自主探究和小组写作为主，减少教师的“灌输式”讲述。在每一个任务完成和每个课程单元结束时进行自我评价和小组评价，并定期进行总结。如：第八章图像分割上机实验题目为“运用空间建模手段，提取给定影像上的植被信息，非植被区域保留原始影像”。通过完成该任务，学生可以复习、巩固以下知识点和技能点：（1）归一化植被的概念、作用和计算步骤，不同取值的指示意义；（2）如何为植被区域赋常量值，非植被区域保留原始影像；（3）借助专业图像处理软件ERDAS IMAGINE的空间建模平台，构建针对本任务的模型。上机实验中任务的设计对教学效果极其重要，应全面考虑学生对理论知识的掌握程度，并要求教师对重要知识点的提炼和融合，力求让学生通过完成一个课堂任务来增强对理论知识的理性认识，更重要的是培养学生分析问题、解决问题的能力。
2.培养学生团队合作意识和能力
实践教学活动在我校综合实验楼GIS机房中进行，作者本学期所带的GIS132班共计29人，按照自愿结合的原则，分为10个小组（除第十组为2人外，各小组均为3人）。同一小组的同学座位相邻，便于交流。每人一台计算机，保证操作的独立性。
首先用很短的时间对已学的相关知识进行简要的复习，让学生较快地进入到学习新知识的氛围中来，并让学生了解到本节课实践内容与复习内容的相关性，为之后学生自主探究及实践做铺垫。
之后教师课堂任务，学生以小组为单位开展实践。由于最终的考核是以小组为单位，所以组内的每位成员都需按时完成任务，且保证质量，小组内部就会产生一种你追我赶的学习状态，每个学生都不想因为自己的落后而影响整个小组。从而在小组内自发形成“快带慢、快帮慢”的学习模式。此外，在任务完成质量同等的前提下，教师将对先完成任务的小组给出较高的分数，各小组间也形成了竞争模式。先完成的小组可以帮助进度较慢的小组，这种帮助其他同学完成任务的过程也会让先完成的同学获得成功的体验，形成“任务一出，大家争相完成”的学习氛围。
3.改革学习考核评价方法
本研究运用上述授课形式，对GIS132班进行了教学模式改革的尝试，学期末通过对学生进行的调查问卷，获取了学生对知识掌握的情况及对该授课方式的意见和建议。最终，综合学期考勤记录、学生课堂表现记录和期末调查问卷，得到课堂实践教学模式改革的整体效果评价，结果显示：（1）学生出勤率较高，完成作业情况较好，课程学习的积极性较高：全班共计29人，本课程包含13个教学周，总计旷到1人次、请假2人次、迟到5人次；课后书面作业5次，总计4人次未按时提交，作业正确率较高。（2）学生对知识点的掌握更为牢固，调查问卷显示90%以上的学生认为通过本学期的学习，掌握了遥感数字图像处理的主要步骤和方法，了解了实际应用的领域。（3）课堂实践教学模式取得了较好的效果，全班认为“问题导向型模式”和“小组协作型模式”有助于课堂理论知识的巩固和实践操作技能的提高的比例达到100%。
四、结语
《遥感数字图像处理》课程是地理信息科学专业本科生的专业必修课，在整个课程体系中占有重要地位。该课程在理论和方法的课堂教学之外更加强调学生的实践能力，因此该课程的课堂实践教学显得尤为重要。本研究探索性地将“研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中，构建了以学生为主导的实践体系，同时编制《遥感数字图像处理实验手册》。该教学模式在提高学生学习主动性和创造性及培养团队意识等方面取得了较好的效果，。今后的教学改革中，如能将该模式与翻转课堂等其它先进的教学模式进行合理地组合，将开创《遥感数字图像处理》课程课堂实践教学的新模式，进一步提高学生自主学习的效率，并有助于探索出一套适合GIS本科生实践技能和创新能力培养的开放式的综合教学体系。
第一作者（通讯作者）： 朱磊（1982- ），男，汉族，新疆库尔勒人，讲师，博士。研究方向：遥感和地理信息系统应用、土地利用/土地覆被变化研究。
摘要：地理信息科学专业是新兴的专业，基于国家需求，高校信息科学专业取得快速发展，我国GIS专业人才也呈现多元化人才培养的趋势，结合各高校地理信息科学专业目前存在的问题，从GIS专业教学方法改革、专业课程体系设置、人才培养模式转变等方面进行探讨，以期对高校地理信息科学教育发展有一定借鉴意义。
关键词：地理信息科学 课程设置 人才培养模式
地理信息系统（Geographical Information System，GIS）是在计算机软硬件支持下，研究地球表层，以空间数据库为基础，对数据进行编辑、综合分析、可视化表达，为政府管理、决策部门提供决策的技术系统。随着“数字地球”“数字中国”“数字城市”“数字校园”“智慧校园”的提出，面向社会需求发展需要，对GIS专业人才需求也不断扩大，各个高校都开设了地理信息科学专业，并制定了相应的课程及人才培养规划。目前，我国地理信息科学教育及其人才培养体系已呈现多元化、层次化和规模化的发展格局，大批相关的硕士和博士点正在建设与发展之中，GIS教育发展空前壮大，而GIS专业人才培养是地理信息产业化发展的优秀和关键。在招生规模扩大和人才竞争激烈的情况下，探讨GIS专业人才培养模式研究与实践显得尤为必要。本文以吉林师范大学地理信息科学专业为研究对象，进行相关研究，研究内容有望对其他高校相关专业的建设有一定的借鉴意义。
一、地理信息科学专业课程设置存在的问题
地理信息科学专业人才培养应适应社会发展和经济建设需要，培养学生应该具备的的基本理论与综合技能，使毕业生能在高等学校或科研单位从事教学和科学研究，能在城市、环境和规划管理等领域从事有关的应用研究。目前GIS专业的课程设置还停留在表面知识的讲解上，并没有真正进行课程间的相互衔接和理解，主要表现在两个方面。
（1）从就业需求上没有达到企业的要求标准，高校的教学内容只是停留在知识表面上，用“泛”字可以概括，对GIS软件的操作不够熟练，更谈不上二次开发；程序的编写，也只是停留在基本程序的设计上，根本谈不上对于GIS的研发。
（2）从培养模式上和培养目标上看，20世纪90年代的地理信息系统专业迅速在中国高校中兴起，依托着以地理学为基础，教师队伍的专业性素质不强，使得大学本科生在软件应用方面，动手能力没有大专、高职的学生强，而软件开发的能力却没有计算机专业的学生强，这就导致了目前高校地理信息系统专业的学生就业“高不成、低不就，跳槽多”等现象。所以地理信息系统课程的设置改革及人才培养模式研究迫在眉睫。
二、教学方式方法改革
GIS专业是跨多个学科的综合性学科，这里不仅要求对其课程设置进行必要的有针对性的改革，同时也应该从教师队伍的学科体系建设方面进行一系列的改革，可以对部分专业课进行有针对性的座谈，邀请专家进行互动式的教学活动。聘请GIS软件开发人员与学生进行定期交流，了解国内外最新GIS软件发展趋势及公司的需求，比如超图公司举办的超图杯中国大学生GIS软件开发大赛，交流开发经验与心得，鼓励学生参加大赛，即提高了学生的开发能力，又为学生的就业增加了机会。鼓励专任教师积极申报省部级课题，整合GIS专业发展过程中存在的问题，并进行教学改革，都是一些不错的教学形式和方法。
三、GIS专业课程体系设置研究
社会在发展，教学内容必须与时俱进。为此，我系制定了地理信息系统专业的《学科基础课程建设实施方案》。由于GIS是一个非常年轻的专业，更是一门发展非常迅速的学科。1998年国家学位委员会才将其列入本科专业目录。到目前为止《地理信息系统专业指导性专业规范》仍处于调研与讨论过程中。因此如何制订出适合社会需要的GIS专业培养方案是课程体系改革工作的重点。
几年来，在制定每一届GIS专业培养方案时，根据系情、校情、国情对上一届GIS专业培养方案提出初步修改意见，充分讨论，形成一致意见，以使每一届GIS专业培养方案既合情合理，又与时俱进，既保证了GIS专业培养方案的基本特征，又力求有自己的培养特色。GIS专业的专业基础课及专业选修课均有不同课程在教学内容、课程体系上进行调整和改革。在课程设置上，增加GIS理论与方法课程的课时量；对其他相关辅助课程来说，如城市规划、自然地理学、经济地理学、资源管理、环境、生态等课程，可以安排一些在第一学年或第二学年进行学习，大三学生应适当增加与用人单位需求的一些编程课程，如网络技术等；结合GIS专业特色，也需适当增加一些人力资源管理方面的知识；鼓励学生进行跨专业选修其他相关课程等等；随着师资力量的增强，地信专业的课程将适时增加学生测绘专业能力的培养，增强毕业竞争力。
四、GIS专业人才培养模式转变研究
在人才培养模式方面，旅游与地理科学学院地理信息科学专业经历了从“教学”型向“教学-科研”型转变的过渡时期。近几年来，我院地理信息科学专业纵向课题项目“从无到有”，直接或间接地促进了GIS产业化，增强了专业教师及学生实践能力的培养；尽管取得一定的成绩，但缺少与社会紧密联系，还没能形成“教学与科研”相结合模式，到目前为止，还没有一项横向课题项目。因此地理信息科学专业要加强与地方政府、行业部门的联系，促进我院GIS产业和信息化的发展。同时，鼓励专业教师积极申报校级教研项目，通过校级项目的申报，可以整合GIS专业教学发展过程中存在的一些问题，通过发现问题，并采取相应的措施，不断完善GIS专业教学改革，这对专业人才培养极为有利。
五、结语
在“数字化时代”契机下，GIS专业得到极大发展。据不完全统计，全国有近百所高校开设了GIS专业，这对于GIS专业人员就业而言，是机遇，也是挑战；在面临着人才市场的激烈竞争，很有必要调整专业能力培养思路及理念；培养GIS专业理论与实践结合相能力，是当前GIS专业人才培养发展的必然。
基金项目：2015年吉林省高校科技与“十二五”科研规划项目（项目编号：吉教科合字[2015]第222号）；校级高等教育教学研究立项课题（Jlsdjy201147）。
摘 要： 地理信息科学学科的课程体系中，数据库技术相关的课程是很重要的课程。针对长江大学地球科学学院的地理信息科学专业数据库课程教改展开讨论。首先明确现有课程体系与教学大纲存在的问题;然后从课程的设置、教学目标的定位、教学内容选择、教授方式与手段的改进等方面展开讨论;最后针对数据库技术课程教改效果进行分析，提出突出特色的数据库技术课程教改思路。
关键词： 地理信息科学; 课程体系; 数据库技术; 教学改革
0 引言
20世纪80年代至今，地理信息系统历经数十年的发展，已由单纯的技术发展为一门学科[1-3]。地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS），是一种在计算机软硬件支持下，以空间位置为主线，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。1992年，Goodchild提出了地理信息科学的概念，地理信息科学更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题，地理信息科学是自然科学、工程技术、社会科学等多学科、多手段联合科学。地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还注重支撑地理信息技术发展的基础理论的研究[2]。
长江大学（原江汉石油学院）于2000年开设地图学与地理信息系统专业，开始本科招生，学科代码为070503。历经十数年的发展，2012年长江大学将地图学与地理信息系统专业更改为地理信息科学专业招生，学科代码070504，顺应了学科的发展趋势与需要。地理信息学科专业下属长江大学地球科学学院地理信息系，地球科学学院具有深厚的石油地质勘探专业背景，如何在普通高校中，办出地理信息科学在石油地质勘探行业应用的特色，如何制定专业培养计划与课程教学大纲成为了我校专业教师关注的重点。
数据库技术是大容量海量数据的有效管理手段，能实现石油企业海量数据的安全共享与存储管理。无论是早期的地图学与地理信息系统，还是目前的地理信息科学，空间数据库作为空间信息的有效管理手段，数据库技术课程教学大纲的制定一直是教学教改的重点。本文结合石油地质勘探的专业背景，针对数据库技术课程教改展开探讨[4-5]。
1 现状与存在的问题
我校自地图学与地理信息系统专业招生以来，专业培养计划的制定与课程的设置积极参考国内高校相关专业的优点，目前开设有“数据库原理”与“数据库运用技术”两门数据库技术相关的课程。随着学科的发展，以及专业队石油地质勘探领域应用的需要，现有的课程设置、课程的教学目的与教学内容的设置需要进一步改进，主要针对以下几个方面[6-9]。
⑴ 总学时占比过高
现有的课程“数据库原理”的课时为56，学分3.5，“数据库运用技术”的课时为64，学分4，两门课程总学分高达7.5，占专业优秀课程总学分的23%，极大地挤压了程序设计、GIS技术等方向课程的学时数，同时也增加了学生的负担。
⑵ 教学重点不突出
现有的两门数据库技术课程，教学目标不够明确，且对于地理信息科学专业的学生，教学目标过高。例如，在“数据库原理”课程中，对关系代数的教学要求过高，是参照计算机技术相关专业的要求来制定的，该内容对地理信息科学专业的学生的发展作用不大，学生学习起来还比较吃力。教学重点也不够突出，例如，“数据库运用技术”中的T-SQL语言基础、存储过程与触发器等内容，是教学的重点，但在课时上没有体现。甚至有部分内容在两门课程中重复明显。
⑶ 教学内容特色不明显
我校地理信息科学专业在地球科学学院开设，具有较强的石油地质勘探专业背景，但数据库技术相关课程教学大纲的制定，没有体现专业特色，没有紧密结合石油企业对海量数据的存储管理与共享、数据安全的需要，导致教学内容特色不够明显，影响了毕业生的行业竞争力。
2 数据库技术教改
2.1 课程调整
结合我校的行业背景与地理信息科学专业的教学需要，数据库技术相关课程的教学目标进行相应调整，以数据库技术的应用为主，针对石油行业海量数据存储共享、安全管理的需求，对数据库技术相关课程进行教改。将“数据库原理”与“数据库运用技术”两门课程共计120学时，7.5学分，调整为一门课程“数据库原理与应用技术”，64学时，4学分。由于学时的压缩，更需要明确课程的教学目标，突出重点教学内容。
2.2 教学目标
在数据库技术课程与学时的调整基础上，进一步明确“数据库原理与应用技术”的教学目标，使学生通过课程的学习，理解关系数据库的基本原理，并掌握主流数据库平台SQL SERVER的应用技术，掌握基于SQL SERVER的数据库及逻辑对象的创建，重点掌握存储过程与触发器的数据库编程，能利用其解决石油行业的海量数据存储管理的需求，明确数据库安全管理的实现机制，能基于SQL SERVER实现石油行业数据的安全控制。
2.3 教学内容
重新整合了原有的“数据库原理”、“数据库运用技术”两门课程的教学内容，设置了新课程“数据库原理与应用技术”的教学内容。压缩了数据库原理的教学内容，剔除了关系代数等难度大、实用性不强的教学内容，突出了T-SQL语言基础、存储过程与触发器等数据库编程等内容的地位，增加其课时，进行重点教学。并且，针对地理信息科学专业特点，补充了空间数据库内容，针对石油勘探开发专业背景，增加了数据安全管理教学内容。
2.4 教学方式与手段
为了提高教学效果，在“数据库原理与应用技术”的教学过程中，采用课堂教学+课堂实训+上机实践+课程设计的模式，培养学生的实践动手能力，使学生能从真正意义上掌握一种商业数据库SQLSERVER的应用。同时，为了顺应社会知识传播技术的发展，在教学过程中，采用多媒体+板书的模式，多媒体信息量大，并且方便现场演示教学，板书能强化学生对重点知识的掌握，记录教学过程中的重点教学内容。
3 教改效果分析
数据库技术教改在2011级学生中开始实施，基于学生的理论课程成绩，分析难度系统与往年相当的考题，平均成绩由原来2010级学生的72，提升至79分，教学效果提升明显;基于学生的课程设计大作业情况，学生能更加顺利地完成数据库课程设计，质量有显著提高;针对2010级、2011级学生展开问卷调查，学生对数据库的实践应用更感兴趣，对过于基础的关系原理等内容，感觉枯燥，学习起来比较吃力，验证了此次数据库教改的效果。
4 结论
通过地理信息科学专业数据库技术教学改革，我们取得了以下的认识与结论。
⑴ 教学目标要适应专业背景和发展需求，针对我校石油地质勘探专业背景，修正了数据库技术的教学目标，以数据库技术的应用为重点。
⑵ 教学内容要根据学生情况制定，针对我校普通高校的地位，生源质量，制定合理的教学内容，提出关系代数等，对数据功底要求过高，行业应用价值不大的教学内容，突出重点，提升教学效果。
⑶ 教学方式要多样，采用课堂教学+课堂实训+上机实践+课程设计的模式，将理论教学与实践紧密结合起来，增强学生动手能力的培养。
⑷ 教学手段要与时俱进，采用多媒体+板书的，发挥多媒体教学信息载荷大，能现场演示教学的优势，同时配以传统的板书，能加深学生对关键知识点的理解与记忆的优势，传统板书和快捷多媒体相配合，提升课堂教学效果。
【摘要】地理信息系统的发展为城建档案由传统模式向数字模式的转变带来了契机，并创造了档案管理手段革命性变更的条件，也促成了我区建设档案室地下管网地理信息系统的诞生，为我区地下管网数据入库和查询，提供一种高效、快捷的解决方案。
【关键词】地理信息科学 地理信息系统 地下管线 数字档案
1.系统总体架构
根据软件需求分析，软件系统中的表示逻辑、业务逻辑、后台数据库被分离为三个不同的层次，各司其职。表示逻辑负责用户界面及信息的输入、输出，业务逻辑负责事务处理，后台数据库负责业务逻辑中的数据持久保存。三个层次通过网络分布环境下的标准协议TCP/IP连接。
数据层是是业务的数据视图，是业务处理的基础；业务逻辑层是业务本身的逻辑表达，业务逻辑通常是不断变化的；表现层是业务逻辑图形化的表达，是用户参与系统的界面。
系统体系架构要考虑的优秀是将数据层、业务逻辑层、表现层分离，保持它们的独立性，以便使系统能很好地适应未来的变化和扩展。利用接口的方式将三层之间松散耦合起来，这样当每一层单独改变时不会影响其它层的运作。
总体上系统包括三个层面，数据层、业务逻辑层、表现层。它们的关系如下图所示：
2.系统的功能结构
2.1数据的管理功能
管线数据和属性数据的采集、输入、建库以及维护。
系统具有对普查所获得的数据进行预处理能力，能够方便、有效、快速地把普查获得的数据转换为系统所需要的数据格式，从而进入系统。
管线图与地形图绘制，图形库与属性数据库双向更新。
数据库安全性控制，为保护系统数据的安全，不被随意修改或破坏，应建立安全机制，只有被授权的操作人员才能使用系统和修改数据。
系统具有海量图库管理能力。可对辖区内的任意图幅统一管理，进行各种操作（增加、删除、检索等）。
系统建立点、线属性库，可任意增加、删除、修改属性库结构字段，可对数据库中的记录进行增加、删除、修改、查询操作。
2.2综合查询、统计功能
系统具备图元的双向检索功能，用户可方便地了解图形与属性库的相关信息。系统具有管线点、线专业属性库的条件检索功能，检索条件可由用户系统交互式设定。
按道路名、对象类型、专业、图号、对象的属性字段、空间位置等查询任意范围的管线及附属物。
对任意指定范围，任意的一个或几个专业，对一个或几个属性字段进行单一和组合查询。所查实体按适当的比例放大，同时列出其相关属性及文档、图纸等。
2.3管线工程规划管理功能
管线竣工后将有关符合《宝安区城建档案室地下管线数据导入规范》的测量成果数据，经计算机差错、录入，转换入库。
对现状管线数据库进行修改与更新操作。
系统基本功能由十大模块组成，包括管网管理、辅助设计、三维图形处理、数据导入导出、图形打印、资产统计、系统管理、系统帮助。其功能结构如下图：
3.系统的主要应用
3.1数据快速入库
宝安区地下管网地理信息系统是一个面向城市的、现代化的、数字化的包含各种市政专业管线的综合管线信息系统。系统不仅能够记录历史数据，并在日常管理中及时对各专业管线数据进行更新、维护，实现地下管网信息的动态更新。
系统在数据导入方面采取了多种手段，面向档案系统目前以数据表转换导入的方式为主。在充分考虑已有竣工测量资料的基础上，专门为本区定制了以工程技术要素表为原型的数据导入工具。通过对包含有各种专业管线节点坐标、埋深和材质等全方位信息的工程技术要素表的读取，生成管线及管线设施的图形和属性表，并在检查无误后直接入库。这将大大简化工程数据的导入程序，同时提高了录入效率。另一方面，为保证工程技术要素表的准确性和完整性，系统将对档案审查单元提出更高的要求。
3.2综合查询输出
建设档案归档的另一个目的就是利用。怎么能提高档案利用率，也是我们档案人十分关注的另一个焦点。系统是否拥有一个能实现数据全方位查询和输出的功能也因此成为衡量一个档案系统好坏的重要指标。
宝安区地下管网地理信息系统提供了按重要地物、道路名称、道路中心线、管线设施及工程属性信息等多种查询方式，并可实现地下管网数据的分幅、批量及各种比例尺的打印出图工作；实现管线数据分层、分区显示、输出、查询、编辑等功能；能够按年代、按类型、按增量等多种方式进行统计分析，并输出报表和专题地图；建立统一的数据库，在业务管理系统间实现数据共享；为应用部门提供及时、准确、全面的有关管线信息，实现对城市综合管线的计算机辅助管理，为相关部门提供管理和决策依据及辅助手段。
4.系统应用的优势
有别于专业管线GIS系统，该系统着重于档案管理方面，对分析和三维方面要求较低，相反对于和传统档案的挂接方面则要求更高。通过本系统不但能够向专业管线那样，按照图形要素查询，还可以通过建设、施工、设计、监理单位等工程属性查询和统计，一定条件下甚至可以通过这类查询调看该工程的文字扫描资料。这也是数字城建档案馆不可或缺的重要部分。
从与传统数据管理方式的比对来看，海量数据库的应用彻底打破了仅有数量庞大的图纸和光盘的格局，一定程度上减轻了大量占用库房面积的情况。地下管网系统数据库的可靠性和可移植性，决定了该系统可以通过定期的数据库异地备份的手段提高地下管网数据的安全系数。地下管线信息的快速检索能有效的提高调取、查阅数据的速度，节省查阅时间。数据的定位与输出功能也更为强大，能更加有效的为施工单位提供施工开挖前图纸准备，必要的时候可以为专业部门、应急指挥部门提供有效准确的定位和打印输出服务。系统的应用也使我们从令人昏迷的纸质文件库房中解脱出来。竣工数据的快速实时更新方式彻底颠覆了传统数据更新入库的方式。通过数据表的方式更为安全精确，提高工作效率的同时也避免了野外重复采集调绘等资源的不合理配置。
5.系统应用的社会效益
5.1服务的快捷性和多样性
由于传统数据入库的周期比较长，在查询服务方面多以纸质档案查询为主，不但查询速度慢而且服务较为单一。地下管网系统的应用真正从源头上（工程报建开始到竣工验收）进行把关，有效提升了竣工测量数据的质量。在竣工测量数据（工程技术要素表）移交后经过校正可直接入库，如此一来将大大缩短相对于重复探测成图的周期。传统后期探测成图到入库的周期至少要六个月，而直接从竣工测量数据入库的时间可以控制在一个月以内，从而使查询服务更为快捷。服务方面也将不再只拘泥于传统纸质图纸的调阅，可以提供更为准确的图形查询、属性查询、叠加或分层查询、范围查询以及精确定位查询输出服务。
5.2优化资源配置
目前大多数城市地下管网都是多头管理的状况，国土部门每年要花大量经费在管线的后期探测上，造成了大量公共资源的浪费。建设部如果城市建设主管部门，在工程竣工的同时把数据收集上来，通过数据共享的方式传输给国土部门作为补充，那么每年将节省大量的社会公共资源。
建设部第136号令第四条明确规定，建设单位在申请领取建设工程规划许可证前，应当到城建档案管理机构查询施工地段的地下管线工程档案，取得该施工地段地下管线现状资料。地下管网系统的建立和应用更能强化体现这一政策意图。将有效的提高查询输出质量，更好的为新项目开工准备提供服务。一定程度上减少或避免因盲目施工而造成地下管线被挖断的事故出现，降低因事故带来的资源浪费和社会不利影响。
与时俱进 培养地理信息科学拔尖创新人才
摘 要：科学技术的发展和人才需求的变化对地理信息科学专业人才培养模式的创新提出了新的要求。秉承南京大学人才培养的优良传统，与时俱进，走过了“专题地图编制与地图集设计-计算机地图制图-地理信息系统与遥感-地理信息科学”的拔尖创新人才培养道路，形成了南京大学地理信息科学专业人才培养的鲜明特色，为国家和社会输送了大量高端地理信息科学人才。
关键词：地理信息科学；拔尖创新人才；培养模式
地理信息科学是集地理科学、测绘学、遥感学、空间科学、环境科学、计算机科学等学科为一体的新兴学科，已经深入到社会经济生活的各个领域。特别是进入新世纪以来，随着嵌入式软件、云计算、大数据、导航定位与位置服务、数字地球、智慧城市等技术的不断发展，已促使地理信息科学向着集成化、产业化和社会化方向迈进，而且与办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术。大数据时代的地理信息科学应用已经渗透到国土资源、水利、农业、林业、城市规划、环保、交通等多个国民经济部门，并成为国家空间信息基础设施和智慧城市建设的关键技术和重要组成部分[1]。
随着地理信息科学技术与产业的高速发展，对相应人才的需求与日俱增，地理信息科学教育事业也进入了蓬勃发展期。人才培养是地理信息科学发展的前提和基础，高等院校则是培养高水平地理信息科学人才的摇篮。为了全面贯彻落实国家教育规划纲要（2010-2020 年）和人才发展规划纲要（2010-2020 年），促进高等教育面向社会需求培养高素质、高技能人才，全面提高地理信息科学人才培养质量，造就一批创新能力强、适应快速经济社会发展需求的理论创新和高端应用人才，地理信息科学专业面临着如何培养拔尖创新人才这一重要命题[2]。
南京大学地理信息科学学科由原地图学专业发展而来。地图学专业是在陈述彭院士的支持下，李海晨教授于1957年创办的，是当时国内综合性大学中唯一的地图学专业。最早招收的地图学专业学生是从1956年入学的地理系学生中选出的，1961年向国家输送了第一批五年制本科毕业生。1972年地图学教研室开始主攻地图制图自动化，1974年招收2届制图自动化方向的学生，开创了国内高等院校计算机地图制图教学与科研的先河。由于计算机技术的普及与应用，后来在学生培养方向上兼顾了传统地图编制与计算机辅助制图两个方面。1974年，我国首幅全要素计算机地图诞生于南京大学。在教材建设方面，李海晨教授编著的《专题地图与地图集编制》于1984年获全国优秀测绘教材二等奖，被全国大多数高校采用。
20世纪80年代后期，地图学随着遥感技术和信息科学的迅速发展日益表现出数字信息处理的时代特征。1989年黄杏元教授撰写的《地理信息系统概论》一书出版，这是我国第一部地理信息系统教科书，在全国有较大的反响，被广泛采用，推动了地理信息科学教育与人才培养的发展，在我国地理信息科学发展史上具有重要意义[3]，该书1995年获全国优秀测绘教材一等奖。自学科创办到20世纪末，南京大学地理信息科学教学科研团队先后承担了多项国家、省部级科研项目，取得了一大批科研成果，1987年荣获国家科技进步二等奖，1992年荣获国家教委科技进步三等奖。科研反哺教学，有力促进了地理信息科学专业的人才培养。
教育部先后将“地图学”专业更名为“地理信息系统”、“地理信息科学”，南京大学的本科生人才培养也随着专业的更名而与时俱进，不断摸索人才培养的创新模式。
一、师资队伍
地理信息科学专业旨在培养掌握地理信息获取、处理、分析和应用的基本理论、知识和技能，具有从事地理信息系统设计、开发、应用以及编制各类地图的专门人才[4]。所以，在确定地理信息科学专业人才培养方案时，要结合学科特点，并满足现代社会对这类复合型专门人才的特定需求。地理信息科学是高新技术、边缘科学，而且理论方法发展速度快，软件更新换代频繁，要想办好这个专业，需要有十分雄厚的师资队伍。南大地理信息科学专业实施的是拔尖人才培养战略，长期以来每年本科招生人数控制在20～30人之间，具有少而精的特点。
在师资队伍建设方面，一方面强调“国际化”，直接从海外名校引进高素质的国际化人才，或者促进本土教师的国际名校学术交流，要求至少有1年的海外留学经历，使南京大学地理信息科学专业的人才培养与国际接轨。另一方面强调“符号化”，注重“千人计划学者”、“长江学者”、“国家杰出青年基金获得者”、“教学名师”、“教育部新世纪人才”、江苏省“333高层次人才培养工程”学术带头人等高层次教学科研人员的成长。
由于采取了这些措施，因此许多优秀的海外学者陆续加入南大地理信息科学教学科研团队，壮大了学科力量。目前教师队伍中80%以上有海外留学经历或者直接从海外引进。拥有千人计划学者1人，创业千人计划人才2人，长江学者讲座教授、加拿大皇家科学院院士1人，高等学校教学名师奖获得者1人，3名教师荣获全国高校地理信息系统创新人物奖。尤其是在加拿大皇家科学院院士陈镜明教授的带领下，建设了“碳循环陆气协同遥感”教育部创新团队和“全球变化遥感”江苏省创新团队，进一步壮大了师资队伍的实力。这些教师专业背景各不相同，优势互补，与“地理信息科学”这个新兴边缘学科的特点比较吻合，形成了强大的师资队伍阵容，有利于地理信息科学专业拔尖创新人才的培养。
二、课程体系
南京大学地理信息科学专业的课程体系在继承传统的基础上，借鉴国内外名校的课程设置[5-7]，达到洋为中用、兼收并蓄的目的，每四年进行一次课程体系的改革，不断完善优化。
在课程体系设置的过程中遵循四个原则：一是为学生积淀雄厚的外语、计算机和数理基础；二是要使学生有扎实的地理学基础；三是要培养学生的地理信息科学专业兴趣、爱好，并激发求知与探索欲望；四是促进学生对专业知识及其基本技能的掌握，培养发散思维，开阔知识视野，同时对就业和进一步深造要有一定的导向作用。目前形成了公共必修课、专业基础课、专业课和专业选修课四个层次的课程体系。
开设的公共必修课有高等数学、大学英语、C语言程序设计等。专业基础课包括人文地理、自然地理、测量学、地图学、地理信息系统概论、遥感概论、地理学实习等。开设的专业课有数据库原理、地理信息系统设计与实现、遥感图像处理、卫星导航定位原理、数字摄影测量、数字高程模型、地图设计与编制、地理建模、地理信息技术、虚拟地理环境、地理信息科学专题讲座、地理信息系统实习、遥感实习、测量实习等。专业选修课有数据结构、计算机图形学、空间数据库、模式识别与人工智能、地理信息系统二次开发、城市规划CAD、地理科学知识讲座、土地利用规划、环境规划与评价等。
在人才培养的过程中，为不断提高课程质量，始终注重教材建设。近十年来先后主编教材十余部，如《GIS设计与实现》、《地理信息系统概论（第三版）》、《地图投影》、《3S技术集成》、《遥感数字图像处理》等。而且比较注重教材的质量，《GIS设计与实现》2005年荣获全国优秀测绘教材三等奖，并列入“十二五”国家规划教材。
在专业课的建设过程中，努力实现专业主干课程的突破，以建设精品课程为目标。地图学课程建设与实践、GIS设计课程建设与创新分别获省级教学成果二等奖。“GIS设计”课程于2007年入选国家精品课程。
三、实验与实践教学
地理信息科学是实践性很强的学科。多年以来，南京大学形成了基础学科与技术科学结合、理论教育与技能训练结合的特色，确立了课程实验、野外实践和综合实习“三位一体”的实验实践教学体系[8]。树立了以“学生为本、以提高实践创新能力为目标”的实验教学理念，并落实到教学改革与创新人才培养的全程之中。
我们建设有江苏省高等院校地理与海洋科学实验教学中心，拥有地理信息系统、遥感、测量与制图、3S技术综合应用等与地理信息科学实验教学密切相关的教学实验室，有先进的地图制图（绘图系统）、测量（徕卡GPS、激光雷达测量系统等）、遥感（ASD光谱仪等）等硬件设备，同时拥有ArcGIS、SuperMap、ERDAS、ENVI、GAMMA、VirtuoZo等通用软件。良好的实验教学设施保障了地理信息科学专业课程实验教学的实施。南京大学建设有庐山地理学野外实习基地，为地理信息科学专业自然地理（包括地质、地貌、水文地理、气象气候、土壤地理、植物地理等）、地图、遥感、测量等课程的野外实践教学提供了有力的支持。综合实习安排在大三的暑假至大四第一学期的前两个月。目的是让学生真实参与实习单位的具体工作，利用所学的专业知识提升实践能力。目前南京大学已与中科院南京地理与湖泊研究所、中国测绘科学研究院等多家单位合作，建立实习基地，共同培养高水平专业人才。
四、科研训练
大学生的科研能力训练和创新能力培养是本科教学的优秀任务之一[9]。南京大学建设有卫星测绘技术与应用国家测绘地理信息局重点实验室和地理信息技术江苏省重点实验室，软硬件设备齐全，研究开发技术手段先进。近几年先后承担了“863计划”、“973计划”等多项重点项目、自然科学基金等部级纵向科研课题数十项，获得部级、省部级科技奖励多次。良好的科研条件促进了各项教学任务的圆满完成，教学与科研形成了良性互动。
在国家自然科学基金委员会人才培养项目的资助下，专门开展了本科生科研训练。同时学生也可以在老师的指导下申请国家、江苏省或南京大学的本科生科研创新项目，开展前沿科学研究。从大二起，学生就可以选择指导教师，参与指导教师承担的科研任务，申请使用重点实验室的软硬件设备，进行科研训练。从大四的第二学期开始进行毕业论文设计，选题都要依托指导教师的科研项目，要经过开题、中期进展报告、论文答辩等环节，历时四个月。毕业论文的撰写是一次完整的科研训练，对地理信息科学专业创新人才的培养来说是一个非常关键的环节。同时积极支持并资助本科生跨出国门参加国际学术会议，展示自己的科研成果，较早地与国际同行交流，了解地理信息科学的最新国际动态。这既开阔了学生的知识视野与眼界，也有利于地理信息科学专业人才培养的国际接轨。目前，南京大学的地理信息科学学科已发展成为具有较大影响的人才培养与科学研究基地之一。
2006至2012年，本科生在校就读期间以第一作者在国内外学术刊物上发表科研论文40余篇。1名本科生获得Geoinformatics2007最佳学生论文奖，获得中国GIS协会2007ESRI杯大学生GIS软件开发竞赛二等奖1次。有二十几名本科毕业生赴美国普林斯顿大学、哥伦比亚大学、波士顿大学、加拿大多伦多大学、德国斯图加特大学等国外著名高校继续深造。特别是2008届的毕业生，有6位同学获得全额奖学金赴美国、荷兰的国际名校攻读博士学位。南京大学地理信息科学专业的毕业生不仅有深厚的理论功底，同时在地图设计与编制、地理信息系统数据库建设与软件开发、遥感图像处理与专题信息提取、测量工程等方面实践动手能力也比较强，因此毕业生也颇受用人单位的欢迎，一次就业率都在100%。
随着大数据与智慧城市时代的到来，地图学、地理信息系统、遥感对地观测与导航定位技术已渗透到经济社会发展的各个领域。新的形势赋予新的使命，南京大学地理信息科学专业将不断探索拔尖创新人才的培养模式，为国家和社会输送更多的地理信息科学高端人才。
1地理信息科学专业建设现状与思路
地理信息产业发展从20世纪90年代初期进入起步阶段。随着社会进步，地理信息产业不断发展，我国地理信息产业面对国际金融危机的冲击仍然保持了强劲的发展势头，“十一五”期间增幅超过300%，2011年产业总产值突破1500亿元，从业人员约80万人，从业机构超过2万家。国家测绘地理信息局推进地理信息产业的目标是到2015年年总产值超过3000亿元，到2020年年总产值达到10000亿元。1998年教育部颁布了我国新的《普通高校本科专业目录》，其中对高校本科专业行了调整，专业由原来的504个调整为294个，教育部特别增设了地理信息系统专业，这一点说明地理信息产业的特殊优势和生命力。2012年普通高等学校本科专业目录再次调整，将地理信息系统专业改名为地理信息科学专业。经各种资料的统计表明，2000年有37所院校设立了GIS专业，2003年有93个高校开设了GIS专业，2007年全国共有161所高校设置GIS专业，2012年全国共有168所高校设置地理信息科学专业[1-2]。从而促进地理信息产业不断发展壮大。
2地理信息科学专业发展面临的问题与分析
2.1教师专业素养迫切需要提高
目前状况是一些院校现有的地理信息科学专业教师是从相关学科转入地理信息科学专业的，大多数是从学校毕业又走入学校，并没有机会从事实际地理信息系统研究、开发和应用的经验[3]。而地理信息科学技术本身发展又很迅速，这使得一些教师很难胜任所承担的优秀课程与专业课程教学任务。
2.2教材建设与培养目标脱节
由于软件的更新速度飞快，相应的实验教材很难跟上。据此有些人提出了要大胆尝试采用电子教材，某些部门或是软件出品单位不要只是将精力放在软件使用帮助上，也应当随之出品入门级或更高档次的电子实验教材，弥补实验教材陈旧落后更新慢的问题。理论教材内容更新滞后非常明显，与各人才培养层次与方向脱节，没有针对各个培养层次和方向的统一化、系统化的教材的建设[4]。
2.3课程体系及教学内容与社会需要脱节
各高校开办地理信息科学专业时，主要是依托已有相关专业构建课程体系，无论是学科基础课程，还是专业优秀课程的设置，皆与地理信息系统专业培养目标及社会需求脱节[5]。大多是根据本校的师资和学生的素质来设置相应的课程。还有因师资不足，涉及地理信息新理论、新技术、新方法的课程不能开设，学生空间分析、地理信息系统技术二次开发与应用的能力上得不到锻炼，在工作中暴露出地理信息系统应用能力差的缺陷，直接影响到该学校地理信息科学专业人才培养的声誉[6]。
2.4专业目录名称与本学科内涵不相适应
随着形势的发展，逐渐暴露出一些问题。从地理信息科学专业分层次的培养来看，名称上存在不相称，一些专家建议，对于理科院校或从地理科学为基础发展起来的，完全可以称为地理信息科学专业，但对于工科院校或从测绘等方向发展起来的，可以改称为地理信息工程专业。笔者认为经过多年的磨合共融发展，也可能在将来二者会统一于新的名称。
2.5资金投放不足
目前，高校地理信息科学专业建设与人才培养，同样受到发展速度与投入增量不同步的影响，专业建设经费不足，仪器设备陈旧且不配套。特别是在一般本科类院校，在追求规模发展过程中，因资金不足与基础设施建设需要，对教学仪器设备与运行保障经费采取紧缩政策[7]。
2.6全国地理信息科学专业的发展没有一个统一的教育培养评价体系
对于这个专业培养的人才没有相应评价体系。尤其针对一般本院校来说，不论是以测绘为基础发展起来的，还是以地理科学为依托发展起来的地理信息科学专业，都没有真正融入到全国地理信息科学专业的大圈子里。要真正服务社会，不应靠少数顶级院校的科学进展，更多是发挥好全国各地的地理信息科学专业的教育资源，让地理信息科学的大众化教育与培养复合型人才可以落到实处，从而彰显地理视角。
3建议与发展策略
3.1地理信息科学教育应遵循应用科学的教育理念
这个专业无论是从测绘工科院校发展起来的还是从以地理学空间分析应用为主的理科发展起来的，大家都会认为本专业是理论实践相结合的学科。从现在本科生、研究生的招生就业情况来分析，本科阶段是扎实掌握基本理论的重要时期，研究生阶段可注重与实践相结合。大学本科阶段要遵循教育的基本理念，而不是一味地追寻市场，更不能成为步入社会的培训场所。大学本科教育是思想和认知善恶发育成型的阶段，让学生有能力去追求知识与真理，这是大学本科的教学优秀。只有这样才能在以后的工作中具有更强的创新能力。
3.2培养空间思维的教学模式不能变
空间思维能力不只是让人知道东西南北，更多是分析和解决问题的空间维度。从另一个角度来看，地理信息科学的普及也是对全民空间思维能力的培养，比如ESRI在美国会对小孩子进行免费的地理知识讲解，使他们从小就能接触到地理空间的概念，启发了他们的空间想象力。
3.3人才培养上要在权威机构中划分出层次
从地理信息产业发展来看，地理信息科学学位教育应强化技能培训，这部分人才培养就落在一些以测绘为基础的工科院校发展起来的地理信息科学专业的培养上，突出地理信息科学技术的开发与应用。而另一类别是以地理学为基础发展起来的院校专业上应突出地学方面的应用。总之地理信息科学人才的培养既需要有能够创新思路的人才，也要培养具有扎实知识的技能型人才，这样才能共同推动地理信息科学和地理信息产业可持续发展。
3.4通过任教资格考试、技术水平认证来规范地理信息从业人员的水平
国家应有相应的政策法规来管理地理信息产业。规定必须要有相当水平的从业人员才能承接各种项目。原因就是地理信息产业的相关行业关系人类社会正常发展，如果政策法规跟不上，那么将会一片混乱。3.5为一线地理信息科学教育工作者申请教学或科研项目建立一种运行模式与保障机制笔者认为可以从政府层面上建立一种运行模式，保障地理信息科学教育工作者真正地申请到地理信息科学项目，如教育部科技司、国家测绘地理信息局、国家发改委高技术产业司等等或是中国测绘地理信息学会、中国地理信息产业协会等各级协会都可以组织建立保障机制并实施这种运行模式。
3.6分层次规范地理信息科学专业的课程体系
笔者认为，全国一流院校培养高级人才应侧重于地理信息科学技术研究的学术型人才；对于一般的工科院校来说，这个专业的课程设置应突出测绘或计算机及信息科学方面的应用，培养出具有优秀技能型人才；对具有地理学师资优势的一流综合理科院校，其专业课程设置应突出地学方面的应用，培养能够有创新思路的人才；那么对于一般的理科或职业院校，应该重点培养地理信息科学的大众化教育及具有高素质的技能型人才。
作者：孙百生 杨淑敏 李春和 单位：河北民族师范学院
1地理信息科学专业实习报告的撰写
本文以这3种优秀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。
2实习报告评分标准
实践课程的考核应包含2个方面：一是随堂考核，主要检查学生实习结果的质量；二是实习报告的考核。通过上述分析，本文认为实习报告的考核在实践课程考核中应占60%～70%的权重。对于实习报告而言，主要从4个方面进行考核：实习报告的组成部分是否齐全，如是否包含实习名称、实习目的、实习时间、实习内容、实结等；实习内容阐述是否清晰，如是否详细阐述了实验环境、实验任务、实验步骤、实验结果等；外延拓展性思考的深度与广度；图文是否规范等，考核因子及权重如表1所示。
3结语
实践课程可分解为若干个不同的实践内容，各部分实践内容对应的实习报告都可按本文提出的规范分开撰写。若实习报告中引用了参考文献，需在实习报告正文中添加引用，并在末尾指明引用的文献信息，参考文献格式参考《文后参考文献著录规则（中华人民共和国国家标准GB/T7714-2005）》。本文提出的实习报告撰写规范及考核标准可为地理信息科学专业的学生和实践课程的指导教师提供参考。
作者：杨乃 郑贵洲 单位：中国地质大学（武汉）信息工程学院
1企事业单位对学生能力期望分析
在对学生成绩总体评价方面，单位或企业都很看重学生的在校成绩，希望学生成绩在良好以上的单位占92．0%。在学生获得各类证书方面，希望学生外语成绩通过四六级考试的比例为72．0%，但有些单位不要求学生通过等级考试，这样的单位有软件公司和从事纯测绘的单位。希望学生掌握计算机程序设计语言能力的单位占96．0%，但在计算机等级考试方面，希望学生过二、三级考试的单位占64．0%，也有28．0%的单位不需要学生过计算机等级考试，这样的单位往往是行业管理单位或规模较小的单位。考虑学生是否具有“全国GIS应用水平考试证书”的单位不多，选择可有可无的单位占80．0%，选择需要的只占12．0%，“全国地理信息系统应用水平考试证书”考试是由地理信息系统软件及其应用教育部工程研究中心组织的。目前除高校外，对大多数企业来讲不是很了解，有待进一步加强宣传力度，当其纳入到政府行为的全国职业资格考试范畴时才会引起学生和用人单位的重视。在行业内地理信息系统软件使用方面，有84．0%的单位要求学生熟练掌握地理信息系统软件使用，说明单位看重学生的对行业内地理信息系统软件的实际动手能力。在地理信息工程应用方面，希望学生在校期间参加过工程应用项目经历的比例达84．0%，且92．0%的单位希望学生掌握了数据整理与建库技术。在地理信息系统软件开发方面，要求学生基本掌握或熟练掌握地理信息系统二次开发技术的比例达96．0%，要求熟练掌握的主要是地理信息系统软件公司和信息中心等单位达48．0%。由于调查的是测绘地理信息行业，有68．0%的单位希望学生具有从事外业测绘工作的经历和能力，不要求学生具备外业测绘能力的单位多数是软件公司和信息中心。除外业测绘能力外，有96．0%的单位强调学生具有摄影测量与遥感方面的知识，因为企业都知道摄影测量与遥感技术是未来空间信息获取的主要手段，此项知识的掌握有助于单位未来业务拓展。自学能力是一个人从事终生学习的基本要求，几乎所有的单位都希望学生具有自学能力，有72．0%特别强调很需要，说明一个单位的发展离不开员工的知识更新。希望学生具有科学研究潜力的单位占80．0%，只有20%的单位不强调这一要求，其中私有企业几乎都要求学生具有科学研究的潜力，表明企业要发展，必须要求员工具有科学研究潜力来保证。多数企业注重学生在校期间参加各类竞赛活动并获奖，有60．0%单位表示会优先考虑录用获得过各类竞赛奖的学生，只有16．0%单位不会考虑。至于学生在校期间是否获得奖学金，有60．0%的单位明确表示不考虑，表明单位注重学生实际能力的因素大于课堂考试成绩因素。在团队协作精神方面，有96．0%的单位强调学生这一素质，因此大学期间如何培养学生的团队精神是今后学校应该关注的问题。就学生的交际能力方面，84．0%的单位表示学生应该具备较强的交际能力。在学生业余爱好方面，强调学生具有体育、艺术爱好的单位比例分别是48．0%和36．0%，也有20．0%的单位不对学生业余爱好提出要求。在学生生源的地域方面，有76．0%的单位不考虑学生的地域要求，希望学生来自农村或周边省份的单位所占比例均为16．0%单位，这样的单位是基础测绘单位，希望学生能吃苦、稳定。在性别方面，有72．0%的单位不考虑学生的性别，有28．0%的单位希望是男生。这是由于GIS专业性质所决定，GIS专业人员大多在室内工作，男女生没有什么太大的区别。而希望招收男生的主要是从事测绘与地理信息生产任务的单位。
2地理信息科学专业本科学生能力结构体系
2．1学生能力结构体系
人的能力是在人的生理素质的基础上，经过教育和培养，并在实践过程中吸取前人的智慧和经验而形成和发展起来的。能力=知识+科学方式+技能［6，7］。地理信息科学是一门集计算机科学、地理学、测绘科学、环境科学、空间科学以及管理科学等学科为一体的交叉学科，这就要求GIS专业的学生不仅要有扎实的理论基础，还应该具有较强的动手能力和软件开发能力，同时自主学习能力是学生适应未来学科发展和拓展应用领域的基础［8］。具体来讲，对一个GIS本科生的基本要求是:起码要熟练掌握一门计算机语言，能够开发简单的GIS应用模块，能够掌握二种以上的常见地理信息系统软件，并至少具有一种二次开发的能力，尽最大可能让学生参与相关的科学研究与实用地理信息工程项目的开发［9］。由此可见，GIS专业学生能力除一般大学生所具备的能力和素质之外，更要突显以下七个方面的能力:专业基础理论与前沿技术、地理信息系统软件使用与数据采集处理能力、空间数据建模与分析能力、地理信息工程建设能力、地理信息系统二次开发设计能力、自主学习能力以及GIS科研与创新能力等。基于上述分析，我们可以构建地理信息科学专业学生能力结构体系，通过专家打分后采用改进的层次分析法进行综合评价得到各结构项的权重［10-12］，如表2所示。在该能力结构体系中，强调学生的基础理论、兼顾学生的基本技能，同时也突出了地理信息系统工程应用的特点和创新能力。权重的高低并不代表知识重要程度，因为表中的7个方面的知识和能力是地理信息科学专业所必须具备的，它是指各知识结构在整个知识结构中的比例，可以成为地理信息科学专业课程体系设置的基础。
2．2能力结构体系应用
东华理工大学地理信息科学专业从1999年开设，专业教师一直在探索该专业学生能力体系结构，并根据能力结构体系制订和修订教学计划。东华理工大学地理信息科学专业是依托测绘学科开设的，所以东华理工大学的特色在于突出空间信息的获取与表达、地理信息工程开发与建设两个方面。对此，东华理工大学加强了测绘类和计算机类课程的理论与实践性教学的比重，体现理论与实践性课程“四年不断线”的教学计划设计思路。例如，测绘类课程开设了地图学、测量学、测量平差基础、摄影测量学、GPS测量原理、遥感原理等课程;计算机类课程开设了计算机基础、C语言、高级程序设计、数据结构、数据库原理与地图数据库、计算机地图制图、GIS二次开发等课程;实践性课程有数字化测图软件(测量学)、GIS软件及应用、遥感软件及应用，GIS设计与开发、专业综合实习、生产(毕业)实习。这样保证了学生从大一到大四每年都能在测绘类、计算机类、实践类三方面都有相应的理论课程或实践性教学环节，对巩固学生的理论知识与实践能力、对学生能力培养起到了很好的推动作用。此外，东华理工大学还注重为学生提供科技创新与动手能力的机会，例如实行本科生导师制、鼓励学生参加老师生产型或研究型课题、引导学生参加各类科技创新与竞赛活动等。实践表明，通过教学计划的调准，学生能力有稳步提高的趋势。例如，东华理工大学2013届地理信息科学专业有一个本科生就成功地在网络环境下研发了一个“基于GIS的高校餐饮物流配送管理信息系统”，并应聘到上海诚信所从事软件开发工作，这与平时东华理工大学加强学生知识结构与能力培养是分不开的。
3结束语
就业率的高低是高等学校培养大学毕业生成功与否的重要指标之一。通过本次调查研究发现，目前社会对GIS专业学生需求量较大，而且寄希望他们从事GIS工程开发与维护工作，更注重学生的专业基础知识、GIS软件操作与二次开发能力、科技创新能力以及团队协作精神。针对就业单位的需求，本文构建了地理信息科学专业学生能力结构体系，它可以作为GIS课程体系设置的基础，为GIS专业学生能力培养提供很好的参考依据。
作者：程朋根 夏元平 聂运菊 刘波 郭先春 单位：东华理工大学
作者：董晴晴 董敏 冯欣欣
1（略）
2基于ArcGIS的实现本文基于上述制图思路，以ArcGIS9．3为技术平台，以绘制西准噶尔地区地质图（1∶1000000）为例来具体说明如何实现。
2．1空间数据获取西准噶尔地区位于西伯利亚板块与准噶尔板块的碰撞带，属于古生代残余洋盆的后碰撞花岗岩类［6］。确定该区的范围，扫描其纸质地质底图和地理底图，在ArcCatalog中建立空间数据库，将底图配准后通过ArcScan自动矢量化或者手工矢量化，得到该区的地质、地理底图的矢量数据。经过拓扑检查后以点、线、面的形式存储（图略）。
2．2属性数据关联空间数据库中的每个要素类都有各自的描述，主要通过要素类名称、空间数据类型（点、线、面）、数据类型、数据存储长度、约束条件、数据项描述等进行描述与定义（表略），为数据加载做准备［7］。属性数据以传统数据库方式存贮和管理，并通过公共字段与各要素进行关联，使点、线、面不再仅仅是传统意义上的图元单位，而具有地质特征描述内容［8］
2．3图例制作图例是地图的语言体系［9］，集中体现了制图者对客观事物本质的认识，以及对这种本质的分类思想和分类体系。在以往的图例绘制中，人们只关注规范化表达。传统纸质图时代的图例采用人工手绘来实现，由于人的主观判断和绘图工具的误差，会导致线条粗细不匀、符号大小不一，无法完全实现图例的规范化表达［10］。同时，作为传统地质图整饰内容的一部分，图例是一种机械的“排列”，与图件主体部分并没有有机的联系，仅是单纯的视觉表达，实现了认知表达中的符号层，而概念层仍然隐式地停留在人的大脑中。Fishnet是ArcGIS平台下的一种空间分析工具，相当于图形化的Excel。它可以自由定义的基本单元格的大小，并对其赋予属性。利用Fishnet制作图例，不仅可以实现符号的标准化表达，更重要的是，它是在数据库中管理符号和数据，可以随时修改或查询［11］。
2．4STYLE匹配将Fishnet中的图例存储为Style，或者将整个要素调用Savetolayers命令存成Layer。调用Proper－ties中的MatchtoSymbolsinastyle，用Layer与图件主体中要素的相同字段进行匹配，或者用Style直接进行匹配，实现图件的自动符号化。在匹配时，如果按照一对一的方式进行，会产生很大的工作量。比如，不同时代的侵入岩很多，若采用一对一匹配，那每个时代（设有M个）的每一种侵入岩（设有N个）都要有相应的符号（CMN）。但是如果采用多字段来描述同一个地质体，采用多对一的方式，只需要制作时代的符号和侵入岩的符号（M＋N）。在制作图面内容较多的地质图时，这一方法将会大大提高效率，而且对于数据的分类尤为便捷（图略）
2．5整饰成图在layout视图下，调整图面大小、位置，添加图名、比例尺、指北针、经纬网、责任栏等整饰要素。图例可以以图片形式添加，或者以数据窗口的形式添加。
3基于地理信息科学制图的优势
从地理信息科学的视角出发，地理信息系统就成为地理信息科学应用的一个环节［2］，这就使制图不仅具有所有数字制图的优势，如方便携带、易修改、易复制、易整饰，存在严格的拓扑关系，不受比例尺的限制，具有良好的现势性及动态性［12］，更能体现以信息科学为基础的优势，使图元单位与地质实体之间建立起有机联系，使隐式存在于人脑中的语义显式地表达出来，实现信息的查询、新图件的生成、空间数据分析等优势。
3．1信息查询传统纸质图和数字制图只是对纸质地质图的数字复制，不具有信息查询的功能。比如，若想了解西准噶尔地区泥盆纪地层分布情况，在传统图件中，你只能通过读图例在图上圈出泥盆纪的地层。不仅费时，而且导致图面内容更加复杂，极易出错。基于信息科学制图是运用数据库储存数据，图面与数据关联，因此信息查询很容易实现：打开属性数据表，在查找中输入“D＊”（其中＊代表D的任一组），在属性数据表中属于D的所有地层就会被选择出来。相应地，在图上所有泥盆系的地层也会特别标识，这样西准噶尔地区泥盆系的地层分布就一目了然。如果需要查询泥盆纪侵入岩分布，则将相关字段相加再进行查询。
3．2图件派生在传统纸质图和数字制图中，图面一旦固定，再做任何修改或派生图件都是一件费时费力的事情，相当于重新制作。但基于信息科学思想成图不是一幅图件的终结，而是生成新的图件的渠道［13］。比如要制作西准噶尔地区侵入岩分布图。在西准噶尔地区地质图的基础上，通过查询“岩性大类”挑选出该区侵入岩数据，导出选择的侵入岩图层，或者在原图上删掉其他不相关数据或让其他数据不显示，调整图面大小、图名、图例、比例尺等整饰要素，一幅新的派生图件就完成了。
3．3空间数据分析所有的空间分析都是基于数据而不是基于图形。在这方面，基于信息科学成图具有别的制图方式不可比拟的优势。在这种成图方式中，每一个点、线、面都是具有实际地质意义的单元。在进行点的密度（如矿床的密度分析［14］）、线的缓冲（断层对特定矿种的影响范围［15］）、面的选择（矿床模型对成矿有利地层的选择）时，依托ArcGIS平台都能够迅速实现。这些依托数据的空间分析目前正在探索应用之中。
4结束语
本文基于地理信息科学，以认知科学和信息科学为基础，以ArcGIS为平台，阐述了制图的新思想及实现。运用数据库来存储、修改地理地质数据，利用Fishnet规范化表达图例，并以公共字段与图件主体关联，使用多对一的方式进行匹配，在实际输出中，达到了图件的规范化表达；在图件管理中，能够快速实现信息查询、数据修改；在应用中，可以依据需要派生多幅图件，最重要的是能实现空间数据分析。大量实践证明了该思路的可行性。目前，这种成图方式的推广将会成为制图的一种趋势。
1学风建设现状分析
1.1地理信息科学专业学风建设的劣势
1)缺少有影响力的学术带头人。地理信息科学专业的青年教师占多数，基本上都是从学校毕业就直接来校任教，缺少教学、科研的经验与积累，在教学与科研的双重压力下负担较重。因为地理信息科学专业没有知名度较高的学术带头人，在教学上未能形成鲜明的专业特色，与专业的办学历史不符，在科研上也没有确定某一明确的方向，各位教师各自为政，单打独斗，不能形成具有战斗力的教学科研团队，无法实现1+1>2的整体涌现性。
2)生源质量不高，师生双向不满。地理信息科学专业与城乡规划、土木工程等专业相比，录取分数线较低，由于社会大众对该专业不熟悉，往往招收的大部分学生都是在其他专业录满后调剂过来的低分生，生源的质量较差。因此，学生从入学开始就对专业不认同，缺少学习动力，这样在某种程度上也影响了教师的上课热情。学生抱怨教师工作不敬业，教学不投入、能力差，教学手段单一，讲课不生动。教师抱怨学生学习不认真，没有明确的学习目标，学习态度不端正。
3)课程设置不科学。地理信息科学是依托测绘工程而创办的专业，地理信息科学和测绘的专业课程各占50%，虽然拓展了学生的就业面，由于课程之间衔接不紧密，学生所学的地理信息科学专业课程不完整，尤其是开发类课程较少，使得地理信息科学专业的学生与测绘工程专业的学生相比，在测绘能力方面处于劣势，与中南大学、湖南科技大学等高校的地信专业学生相比，开发能力较弱，学生容易产生厌学情绪。毕业后绝大部分学生只能胜任数据处理工作，只有少数学生能够从事GIS开发方面的工作，限制了学生的全面发展。
1.2地理信息科学专业学风建设的机会
1)社会对高素质地理信息科学专业技术人才需求迫切。随着地理信息产业的高速发展，我国地理信息产业的总产值以30%以上的速度增长，到2012年就已突破2000亿元。产业的发展，促进了社会对地理信息科学专业人才的需求，特别是即懂技术又懂应用的中、高端人才。
2)院校领导重视。近两年，地理信息科学专业得到了学校、学院各级领导的重视，学校成立了湖南省城市规划信息技术高校重点实验室，地理信息科学专业的教师都是实验室成员，将地理信息科学专业的发展与城市规划相结合，为地理信息科学专业学风建设提供了平台。
1.3地理信息科学专业学风建设的威胁
1)社会环境影响。市场经济的发展为学生学习提供了优越的物质条件，但是也带来了一些负面影响，“读书无用”、“一切向钱看”等思想在大学生中普遍存在，使得一部分学生在学校虚度时光，沉溺于网络游戏中的虚幻世界，没有学习目标。
2)校园氛围影响。湖南城市学院是一所处于转型期的地方二本院校，学校在教学与管理方面并不能完全适应社会需求和学生的发展。校园的学习氛围不强，“功利主义”、“拜金主义”、“享乐主义”在校园中广泛存在，这些不良风气影响了部分学生的学习情绪，改变了一些学生的价值观，阻碍了优良学风的形成。
2学风建设改革措施
学生是学风建设的主体，教师在学风建设中起主导作用，而专业是学生学习的基本单位，专业学风对学校、学院和班级学风，以及学生个人都有非常大的影响。因此，可从如下几个方面进行地理信息科学专业学风建设改革。
2.1以思想教育为切入点，确定学生的主体地位学风建设的关键是解决学生学习的思想问题，通过主题班会、一对一交谈等思想教育形式帮助学生树立正确的人生观和价值观。
2.2做好入学教育，培养学生的专业认同感新生对专业不了解，大部分学生并没有将地理信息科学专业作为第一志愿填报，因此，在入学教育时将专业介绍和学风建设的教育作为重点，使学生从了解专业到热爱专业，以积极的心态面对学习。班主任、辅导员和专业教师应根据不同的学生，采用具体的方式，尽快确定学习目标，以激发学生对专业的学习兴趣。
2.3以科学的管理制度，促进专业学风建设制定具有可操作性的奖惩制度、考试管理制度、计划管理制度、教学过程管理制度、质量管理制度等，保证地理信息科学专业的教学工作有步骤、有计划地进行。通过这些制度规范师生的行为，做到有章可循，更利于形成公平竞争的环境和良好学风。
2.4深化教学改革，培养学生的创新意识地理信息科学是一门交叉学科，知识更新快，应按其知识体系设置专业课程，厘清各门课程的关系，保证本专业的学生能够掌握数据采集、数据处理、系统开发与应用等不同环节的知识。把握社会对技术更新的需求，及时调整教学内容，将市场急需的、先进的科学技术传授给学生。通过大学生导师制，以大学生创新性项目和开放性实验为载体，培养学生的创新意识和学习主动性。
2.5加强师资队伍建设，以教风促学风通过引进有影响力的学者作为地理信息科学专业的学术带头人，在科研和教学方面确定方向，指导年轻教师快速成长，在较短的时间内形成战斗力和协同竞争的良好氛围。教师教学水平的不断提高和严谨的治学态度，在教学中将直接影响到学生的学习态度。
2.6开展积极向上的文化活动，营造良好的学习氛围围绕学科专业，开展丰富多彩的文化活动，如GIS文化节、GIS技能大赛、学术讲座等，让学生尽快融入到大学生活中来，同时也拓展了学生的视野，激发了学习的热情。
3结论
学风建设是一项复杂的系统工程，需要用科学的方法进行分析，综合考虑学风建设的优势、劣势、机会和威胁，以整体的思维，从学生、教师、管理和文化等多个方面，相互协调、共同努力，才能营造具有专业特色的良好学风。
作者：吴德华杨冰龙岳红张习科汤淼单位：湖南城市学院市政与测绘工程学院
摘要：
本文分析了国内外GIS教育的基本现状，认为高校可以根据自身特色量身设计面向研发型人才培养的专业知识体系，通过建立本科生导师制度和有利于检验研发能力的考核方式等，实现为社会培养和储备GIS研发人才的目标，提升毕业生就业竞争力。
关键词：
地理信息科学；本科教育；研发型人才；培养
一、GIS本科教育中开展研发型人才培养的意义
目前,以GIS应用型人才为主的培养方式正面临挑战，而以研发型人才为主的培养方式将在以后一个阶段成为高校人才培养的趋势，原因是产业发展的需求和解决毕业生就业带来的压力。本科阶段是学生确定发展方向和目标的重要时期，在这一阶段掌握的知识和技能将决定他们未来的求职定位和发展目标。从产业发展趋势的角度来看，高校GIS教育应为未来产业发展提供更多的技术研发型人才储备；从学生个人发展的角度看，不少从事GIS研究的研究生在本科阶段缺乏基本的软件研发训练，读研阶段难以配合导师做好科研课题，或者无法自己设计实验验证。虽然要使大多数本科毕业生具有很强的软硬件研发能力并不容易实现，但高校积极地在这方面加强引导和培养，将是为我国地理信息产业发展培养优秀技术研发人才、提高我国GIS产业竞争力的重要途径。
二、国内GIS本科教育基本现状
国内GIS本科教育的重点，随着计算机技术和产业发展而转移。在地理信息系统专业开设之初，国内GIS应用的重点在于基础地理信息数据的采集方面，如国家基本比例尺空间数据库的建设［1］，此时国内GIS专业的人才培养主要以应用型为主，能力水平主要达到Marble的第三层次。2003年刘耀林［2］、秦其明［3］等所提出的课程设置优化建议，主要以掌握专业基础理论、培养较强的软件操作和应用能力为主，并开始强调GIS二次开发能力的培养。随着国内测绘类软件企业的发展壮大，对研发型、创新型人才需求越来越多，大量软件公司需要大批研发人才，从事空间数据图形输入、海量数据管理查询、空间数据网络传输与共享、空间分析、二三维可视化、高精度数字制图等GIS优秀功能的研发工作以及专题地理信息系统的设计开发工作，高校也进一步重视GIS毕业生的二次开发能力、系统分析设计能力培养［4~7］。通过分析各高校培养方案可发现，重点高校往往开设课程较多、涉及面更广，如武汉大学、浙江大学、中国地质大学等，而地方高校更注重专业技术类课程以及学生实践能力的培养，其原因可能是重点高校在师资、生源上的优势。总之，大多数高校还是非常人性化地考虑了学生个人素质和兴趣的差异，国内高校并未要求所有GIS本科生都具有较强的研发能力［4~5，7］，有志于从事技术研发工作的学生还是少数。
三、GIS本科教育中研发型人才培养的实施途径建议
1.设计面向研发型人才培养的GIS专业知识体系
专业知识体系的优化设计是课程体系设计的前提和基础。国外UCGIS的地理信息科学与技术知识体系是一个完备的参考体系，但是每个学校应根据自身特色、师资水平设计相应的专业知识体系。设计面向培养研发能力的GIS专业知识体系，其优秀实质是在完备的参考体系中，围绕基础理论、程序设计、模仿创造能力为主线，选择适合本校办学特色的授课内容和技能训练体系，并以此作为评价准则。对于重点大学来说，由于师资水平相对较高、生源素质相对较好，可适当扩展这一体系前两种能力培养的深度和广度，如武汉大学不仅要求掌握地理信息系统与地图学的基本理论、基本知识，而且强调对相邻专业如地理学、资源环境与城乡规划管理、测绘工程等一般原理和知识的了解；对于地方高校来说，则不宜在相邻专业上开设课程，地理信息科学基础理论、计算机方面课程也不宜开设太多，而应重点建设本专业优秀课程，有选择地讲授一些优秀算法设计和实现，在这一个过程中加强培养学生的模仿能力和创造能力。以桂林理工大学为例，由于在办学初期缺乏经验，开设了较多基础课程，涉及到测绘、城规、地理学、土地管理等方面，而在计算机、数据库、GIS软件应用和开发方面的课程投入不足，导致某一阶段毕业生就业竞争力欠缺等问题。通过调整，一些相邻专业课程仅作为选修课或被删除，将整个知识体系定位为以桌面版和WebGIS应用程序开发能力培养为主线的专业知识体系和课程体系［5］，主要涵盖如下知识模块：①编程语言模块，主要讲授C++、C#等两种编程语言，C++便于学生在以后进行较为复杂的算法设计时使用，C#语言则用来向学生讲解GIS二次开发技术；②基础理论模块，包括空间数据库、空间分析、地理信息系统算法基础以及测绘学科相关课程；③地理信息系统软件开发相关课程。特别是在第②模块，重点设计若干算法实验，让学生在掌握基础理论、编程语言的基础上，教师先示范一些简单算法的代码编写过程，然后逐渐加深难度，学生通过教师引导完成相应算法代码编写，加强对GIS软件研发的自信心。第③模块，学生掌握了软件工程设计、组件式GIS开发技术，并在教师指导下分成4~5人小组，每个小组在实践环节都必须完成相应的设计和代码编写任务。学生不仅软件操作能力逐渐增强，程序开发能力也相应提高，逐步扭转就业竞争力不足的局面。
2.建立有利于提高研发能力的本科生导师制度
知识体系和课程体系的建设仅仅是教学目标实施的第一步。在已有的教学实践中，本科生对程序设计研发的兴趣并不高［4，7］，一方面是部分刚入学的学生对就业的压力感知不足，认为即使没有学好难度相对较高的GIS设计和开发相关课程也能找到合适的工作；另一方面是教师对学生的引导和交流不够，设计和开发类课程上完了，课后就没有再去关心学生怎么应用，大部分学生对自己实践课的要求不高，应付了事。目前桂林理工大学地理信息科学专业开始尝试采用本科生导师机制，促使学生得到导师在学业和未来规划上的指导，具体作法有：①导师可以根据自己学术研究方向，在二年级时开始选择一些学生进入自己的兴趣小组，为以后参加国内各类竞赛做准备，也可以在课题研究和生产项目上对教师起到帮助作用，并直接在该导师指导下做毕业设计工作；②结合桂林理工大学推行的应用研究型课程教学项目，解决学生选修课学分问题以及教师教学工作量补偿问题；③对于导师和学生，无论是参与校内比赛还是国内比赛获奖，都给予相应奖励，形成激励机制。本科生导师制度的作用主要体现在以下两方面：①通过导师在课外的指导，激发本科生的危机意识，增强学生主动学习的愿望，比仅仅以人性化的方式对学生进行分层次培养有更好的效果；②导师在日常交流中，可以从基础地理信息系统软件的基本功能、模块和接口以及软件设计语言和组件式软件开发方式，对学生进行全方位辅导，避免以往一个教师教授一门课程，知识内容断层严重的局面，同时也加强了对学生的监督和鼓励。
3.实施有利于检验研发能力水平的考核方式
由于研发能力通常体现为对基础知识、专业软件、编程语言等方面的综合应用表现，过去主要采用笔试和平时成绩的方式进行考核。但平时成绩考核往往仅为对学生是否到课的检查，并没有真正成为学生设计研发能力的体现。涉及到实践能力、软件开发能力的课程，可以分成笔试、上机考试和PPT介绍设计内容等过程进行，每门包含上机课、实践环节的课程均可划出一定课时用于上机考试或PPT演讲。上机考试和PPT演讲可占总分值的30~40%，有效地避免部分学生浑水摸鱼的情况。随着地理信息产业发展对高校GIS教育提出的更高要求，以及更多高校参与到GIS教育中来，办学单位和毕业生都将面临更激烈的竞争。GIS研发能力将是未来一段时间内社会对GIS毕业生的指标要求，虽然在当前情况下要完全按照研发型人才标准对GIS专业学生进行“一刀切”式衡量并不现实，但高校只有在办学中坚持高标准培养要求，突出自身特色优势，推进人才培养模式改革，提高毕业生的优秀竞争力，才能不至于在未来的竞争中被淘汰。
作者:蓝贵文 杨霞 殷敏 靖娟利 单位:桂林理工大学测绘地理信息学院 广西空间信息与测绘重点实验室
【摘 要】在当前地理信息科学专业教学中，数据结构的教学内容和计算机专业的教学内容相似，如果不能很好地结合地理信息科学专业的特色进行课程内容设计，就无法达到理想的教学效果。结合地理信息科学专业的特点进行数据结构教学内容的设计，能够促进学生对数据结构和地理信息系统的学习。
【关键词】数据结构 地理信息科学专业 教学内容改革
一、前言
数据结构是计算机专业的一门综合性专业基础课，算法和数据结构是计算机科学的两大支柱。地理信息系统（GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对地理空间数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。作为计算机专业优秀课程的数据结构是GIS专业的优秀课程。然而，计算机专业和GIS专业学生专业背景不同，学习重点也不同。因此，在GIS专业数据结构教学过程中，根据本专业的需求，并结合专业特点，设计合理的教学内容是十分必要的。
二、GIS专业数据结构课程教学存在问题
通过数据结构的学习，要求学生掌握：数据的各种逻辑结构和物理结构，包括线性表、栈、队列、串、树、图等；基于各种数据结构的各种运算，如插入、删除、检索等；基于各种数据结构的算法，例如基于图的最短路径分析、查找算法等；分析算法的效率，主要指算法的时间和空间复杂度[1]。
GIS专业是一门集地理学、计算机、遥感技术和地图学于一体的新型专业。GIS专业的学生不仅要有深厚的计算机功底，而且还应该具有较强的空间思维能力，能够处理和分析二维/三维的地理空间数据。然而教师在当前的数据结构教学过程中，普遍重视非空间数据的处理，较少涉及空间数据的组织和管理。同时，学生对于数据结构与GIS专业的关系非常疑惑，特别是常规的教学内容与方法，不能与专业相结合，学习起来就比较困难。
通过近几年的教学研究，笔者在数据结构教学过程引入空间数据存储、空间数据管理、空间关系、空间分析等与GIS专业关系密切的教学内容，使得学生对数据结构有了更好的理解，对GIS的学习也有了很好的促进作用。
三、GIS专业的数据结构教学内容改革实践
（一）数据结构用于空间数据存储和运算
数据结构研究内容包括线性表、栈、队列、串、树、图等结构。它们不仅能够对非空间数据进行表达，也能够对空间数据进行表达。在数据结构教学过程中，对数据结构存储的内容进行扩展，数据结构中存储的不再是整型、浮点型、字符型等简单类型，还可以是各种各样的空间数据。
在数据结构课程教学中，要求学生能够独立设计点、线和面等不同维度的矢量和栅格空间数据、影像空间数据的结构体（或类），并实现线性表、栈、队列、串、树、图等结构的定义和运算，使数据结构能够处理各种类型的空间数据。
（二）树结构用于空间数据管理
在数据结构课程教学中，要求学生能够利用树结构，设计典型的空间数据索引。空间数据的一个非常重要的特性是其海量特征。海量的空间数据管理，需要设计相应的空间索引。作为一种辅助性的空间数据结构，空间索引介于空间操作算法和空间对象之间，它通过筛选作用，排除大量与特定空间操作无关的空间对象，从而提高空间操作的速度和效率。比较有代表性的空间索引有格网索引、四叉树索引、R树和R+树索引、CELL树索引。
空间索引的设计需要树结构的支持。例如，四叉树空间索引的构建可以用树结构进行描述。通过建立树结构表示，表达地理空间对象，能够实现对空间数据的快速检索。
（三）图结构用于空间关系表示
GIS不仅关心空间目标自身的几何特征及属性，还必须能够处理其与所处环境间的关系。因此，在数据结构课程教学中，要求学生掌握空间关系的基本理论并设计相应的图结构，使图数据结构能够对各种空间关系进行计算机表达。
空间关系是GIS的优秀研究内容之一，主要包含拓扑、方位和度量空间关系。拓扑关系描述了空间对象在拓扑变换下的拓扑不变量；方位关系描述了空间对象之间的相对位置信息；度量空间关系是用某种度量空间中的度量来描述对象间的关系。因此，数据结构支持空间关系的计算机表达，也是数据结构教学过程中的重点。
空间关系可以通过图数据结构来表达。图G是由集合V（G）和E（G）组成，记为G=（V，E），其中V（G）是顶点的非空有限集合，E（G）是边的有限集合，边是点的无序对或有序对。在空间关系的表达过程中，采用顶点表示地理空间对象，边表示地理空间对象之间的空间关系。V（G）表示地理空间对象集合，E（G）表示地理空间对象关系的集合。然而，地理空间对象之间存在多种空间关系，例如，地理空间对象A和B之间的拓扑关系为相离、方位关系为东、度量关系为10米。这就需要定义多种子图，分别表达不同的空间关系，然后将各种子图进行合并，形成一更高级别的图集合。可以定义图的集合：，其中，表示图的集合，分别表示各种子图。
（四）数据结构应用于空间分析
GIS包含很多空间分析方法，如叠置分析、网络分析、地形分析等。其中，网络分析通过研究网络的状态以及模拟和分析资源在网络上的流动和分配情况，对网络结构及其资源的优化问题进行研究。在数据结构课程教学中，要求学生掌握空间分析的基本理论并设计相应的图结构和改进的Dijkstra算法进行路径选择、资源分配和网流量分析。
网络分析可以通过图数据结构实现。例如，基于图数据结构和改进的Dijkstra算法能够进行网络分析。进行网络分析，能够选取一条最优的路径，也可以选择合理的资源配置中心，同样可以选择最佳的布局中心。
四、结论和展望
空间数据存储、空间数据管理、空间关系、空间分析是GIS专业的优秀研究内容。教师结合GIS专业特色，对数据结构课程内容进行适当调整，强调数据结构在GIS方面的应用，使教学内容更具有针对性，既有利于增强GIS专业学生学习数据结构的兴趣，又有利于GIS专业人才培养。
【摘要】地理信息科学可以说贯穿着所有的学科内容，它是在“3S”技术的直接动力推动下，新兴的科学专业，在人类的历史进程中，起到了举足轻重的作用，今天，我们就地理信息技术在产业化发展过程中所进行的有效管理与决策加以分析，为地理信息科学的发展提供更加合理的解决措施与方案。
【关键词】地理信息科学；发展；应用
1引言
地理信息科学主要是对地理信息技术的研究，是针对现代地理学中的比较复杂的、范围又比较广泛的内容而进行的解析处理与技术保障，通过其在不同领域的应用，不难看出，在全球变化性问题上，地理信息科学有一定的处理功能，例如：社会经济发展，资源与环境的保护、开发利用等方面。毫不夸张地说，新世纪是地理信息科学的时代，是依赖地理信息科学的发展与应用的时代。
2地理信息科学的发展历程
地理信息科学是以信息技术的发展为理论基础，以优秀技术遥感、全球定位及相互渗透技术的发展，而形成的集成化技术系统。当前，随着地理信息产业的成熟，一些发达国家已经成立了高科技的地理信息系统与企业，而我国因为在这一领域的发展时间较短，还没有大规模的体系动作，许多的科研项目还停留在研究阶段，更没有被公众广泛认知，可喜的是，在近几年，国家加大了对高新技术大扶持与推动工作，先后成立了“中国GIS协会”和“中国海外GIS”协会，以及应运而生了相关的高科技企业，同时在国家的职能部门中也设立了测绘信息局与信息系统，相信通过不断的努力与科学的探索，在不久的将来，我们将能看到地理信息技术在我们的生活中遍地开花，生机勃勃的繁荣景象。
3地理信息科学的发展趋势
那么究竟地理信息科学在哪些方面可以得到应用与发挥呢？我们在这里举例说明一下，就我们的城市电子地图来说，此技术的应用可以让我们浏览城市分布全貌，通过输入起点、终点，还能查询出公交车的路线，并提供相关车次信息，获取沿途的换乘信息与道路信息，其信息量之大，实用价值之大，不仅体现了地理信息科学的超强功能，更实惠和方便了我们日常生活；又如，在医学上，地理信息系统可以用来制作血管分布图、内部器官的结构图，这样，我们就可以直观地看到人体各部位的结构，微观手术的实现，使我们看到，地理信息科学真的离我们很近。也正是因为以上种种优点，它正逐步影响与改变着我们的生活，然而，这也只是地理信息科学被广泛应用的冰山一角，它不仅在城市交通与规划上得以应用，在自然资源保护、自然灾害的预测与预防，以及水气管道等领域，都有其发挥空间。那么，作为一门新兴学科，它未来将有怎样发展前景呢？就目前而言，地理信息科学主要是通过计算机来收集储存海量的人文地理信息，也正在航天技术中进行着不断的尝试，而一般地理复杂方程的建立，为地理信息科学的发展提供了理论基础，使其得以应用，地理信息网络系统正在迅速发展，在遥感影像成图，数学模型与信息模型，还有复杂的地理现象等方面都进行了深入的研究工作，这些无疑说明，地理信息科学具有旺盛的生命力，必将在推动社会生产力的发展中发挥巨大作用。
4地理信息科学的框架结构
地理信息科学的优秀是将遥感、定位、遥测、虚拟地理环境及新一代地理信息系统等集合成一体化的天地信息网络系统，再运用信息机理研究、全球定位系统理论与应用研究、遥感理论和技术研究、3S集成理论应用研究等，实现地理信息技术的探讨与完善，在从技术理论过度到实践应用，构建推动社会前进的包括文化发展、制度创新、产业发展等人文科学的完事体系。新一代的地理信息系统是在互联网的交互作用下，不仅仅局限于集成库的数据收集，而是在遥感、遥测、定位、地面观测、社会统计这五个数据源的作用下建立的数据库集合，在以后的发展中，我们还会将多媒体引入数据收集中，建立更全面的关系数据结构，还要发展元数据与数据仓等技术，为此面向我们的问题是，如何解决图像与图形结合、知识与属性连接、推理机与逻辑库等问题。地理信息科学严格来说，是一门研究人类与地理环境相互作用的学科，建立整个学科体系可以从三方面入手：（1）技术层这个层面的研究主要依靠遥感技术、GPS技术、GIS技术以及其他空间信息为设施基础，在这些技术支撑下探讨与分析如何处理、描述地理信息的基本问题，并由此构建研究地理信息的可运用机理。（2）理论层地理信息科学是建立在地理学基础上，以计算机技术为辅助的学科，它通过地理信息的运动机理，与地理学科的基本原理与理论相结合，运用计算机强大的存储与处理功能进行区域化服务，进行可持续发展。（3）应用层所有的理论与研究均要对我们的社会，我们所生存的空间发挥其作用，才能得到应用，作为强大的地理信息科学也一样，在如此强大的理论与技术支撑下，面对我们全球的变化问题，它从资源、环境、经济、社会、人口等方面，对我们的生活进行了决策性的服务，并通过持续性发展继续指导着人类的各项实践活动。
5地理信息科学在产业化进程中所面临的问题
现阶段，地理信息科学的应用还没有得到充分发挥，集成化一体信息网络系统的框架内容也在日趋完善中，与基础设施相关的众多学科领域也在大力筹建中，为此，我们在投入了大量的人力、物力与财力的前提下，必须快速解决这一学科中所面临的问题。（1）遥感影像的系列成图问题这个问题并不是一个没有参考的问题，大地图集就是可以参考与借鉴的系列成图的典范，当然，这经过了几世纪，几辈人的努力，从文字描述到地图制作，才获得了如此伟大的进步，才最终完美地呈现在我们眼前。作为新一代的遥感影像系列成图问题，因系统间符号与数据结构相冲突，达不到完整统一的制作要求。那么在计算机人工智能的帮助下，我们是否可以完成这项工程呢？答案是尚未成功，但我们相信，不久的将来，通过计算机的图像处理功能的不断深入开发，遥感影响的进一步普及应用，我们终将会解决系列成像问题。（2）改变地理信息计算机系统计算机在地理信息科学中起着决定性作用，其数据库与辅助设计相结合，使地理信息系统得以完善，然而，出现的新问题是：由于系统中不支持模型的综合运算，不能使运算结果可视化，这一问题只有通过改变系统中对地理现象客观规律的软件，可将专题地图自动自成，才能取得这一阶段性的突破。（3）计算与信息模型的问题模型有实物模型与信息模型之分，信息模型是在信息系统中运行的，而我们的地理信息科学中，有遥感信息模型、复杂性地理信息模型、料子体元遥感信息模型等这些信息模型的系数与指数都会随时空或新因素发生变化，那么系统对其计算结果也会产生辩证逻辑计算，这将是一个不断更新的要进行大量计算处理的研究工作。
6结束语
地理信息科学的迅速发展，离不开其应用价值与推动历史进程的重要作用，目前，仍处于发展中阶段，随着信息产业的不断成长壮大，这门学科将得到更广泛的应用，相关技术也属于高科技知识产业，对人才的培养也有较高要求，在国家政策的大力扶持下，我们也欢迎更多的有识之士参与进来，一起为我们的新兴事业添砖加瓦。
作者：颜秋宇 单位：南京师范大学强化培养学院
1地理信息科学专业建设现状与思路
地理信息产业发展从20世纪90年代初期进入起步阶段。随着社会进步,地理信息产业不断发展,我国地理信息产业面对国际金融危机的冲击仍然保持了强劲的发展势头,“十一五”期间增幅超过300%,2011年产业总产值突破1500亿元,从业人员约80万人,从业机构超过2万家。国家测绘地理信息局推进地理信息产业的目标是到2015年年总产值超过3000亿元,到2020年年总产值达到10000亿元。1998年教育部颁布了我国新的《普通高校本科专业目录》,其中对高校本科专业行了调整,专业由原来的504个调整为294个,教育部特别增设了地理信息系统专业,这一点说明地理信息产业的特殊优势和生命力。2012年普通高等学校本科专业目录再次调整,将地理信息系统专业改名为地理信息科学专业。经各种资料的统计表明,2000年有37所院校设立了GIS专业,2003年有93个高校开设了GIS专业,2007年全国共有161所高校设置GIS专业,2012年全国共有168所高校设置地理信息科学专业[1-2]。从而促进地理信息产业不断发展壮大。
2地理信息科学专业发展面临的问题与分析
2.1教师专业素养迫切需要提高
目前状况是一些院校现有的地理信息科学专业教师是从相关学科转入地理信息科学专业的,大多数是从学校毕业又走入学校,并没有机会从事实际地理信息系统研究、开发和应用的经验[3]。而地理信息科学技术本身发展又很迅速,这使得一些教师很难胜任所承担的优秀课程与专业课程教学任务。
2.2教材建设与培养目标脱节
由于软件的更新速度飞快,相应的实验教材很难跟上。据此有些人提出了要大胆尝试采用电子教材,某些部门或是软件出品单位不要只是将精力放在软件使用帮助上,也应当随之出品入门级或更高档次的电子实验教材,弥补实验教材陈旧落后更新慢的问题。理论教材内容更新滞后非常明显,与各人才培养层次与方向脱节,没有针对各个培养层次和方向的统一化、系统化的教材的建设[4]。
2.3课程体系及教学内容与社会需要脱节
各高校开办地理信息科学专业时,主要是依托已有相关专业构建课程体系,无论是学科基础课程,还是专业优秀课程的设置,皆与地理信息系统专业培养目标及社会需求脱节[5]。大多是根据本校的师资和学生的素质来设置相应的课程。还有因师资不足,涉及地理信息新理论、新技术、新方法的课程不能开设,学生空间分析、地理信息系统技术二次开发与应用的能力上得不到锻炼,在工作中暴露出地理信息系统应用能力差的缺陷,直接影响到该学校地理信息科学专业人才培养的声誉[6]。
2.4专业目录名称与本学科内涵不相适应
随着形势的发展,逐渐暴露出一些问题。从地理信息科学专业分层次的培养来看,名称上存在不相称,一些专家建议,对于理科院校或从地理科学为基础发展起来的,完全可以称为地理信息科学专业,但对于工科院校或从测绘等方向发展起来的,可以改称为地理信息工程专业。笔者认为经过多年的磨合共融发展,也可能在将来二者会统一于新的名称。
2.5资金投放不足
目前,高校地理信息科学专业建设与人才培养,同样受到发展速度与投入增量不同步的影响,专业建设经费不足,仪器设备陈旧且不配套。特别是在一般本科类院校,在追求规模发展过程中,因资金不足与基础设施建设需要,对教学仪器设备与运行保障经费采取紧缩政策[7]。
2.6全国地理信息科学专业的发展没有一个统一的教育培养评价体系
对于这个专业培养的人才没有相应评价体系。尤其针对一般本院校来说,不论是以测绘为基础发展起来的,还是以地理科学为依托发展起来的地理信息科学专业,都没有真正融入到全国地理信息科学专业的大圈子里。要真正服务社会,不应靠少数顶级院校的科学进展,更多是发挥好全国各地的地理信息科学专业的教育资源,让地理信息科学的大众化教育与培养复合型人才可以落到实处,从而彰显地理视角。
3建议与发展策略
3.1地理信息科学教育应遵循应用科学的教育理念
这个专业无论是从测绘工科院校发展起来的还是从以地理学空间分析应用为主的理科发展起来的,大家都会认为本专业是理论实践相结合的学科。从现在本科生、研究生的招生就业情况来分析,本科阶段是扎实掌握基本理论的重要时期,研究生阶段可注重与实践相结合。大学本科阶段要遵循教育的基本理念,而不是一味地追寻市场,更不能成为步入社会的培训场所。大学本科教育是思想和认知善恶发育成型的阶段,让学生有能力去追求知识与真理,这是大学本科的教学优秀。只有这样才能在以后的工作中具有更强的创新能力。
3.2培养空间思维的教学模式不能变
空间思维能力不只是让人知道东西南北,更多是分析和解决问题的空间维度。从另一个角度来看,地理信息科学的普及也是对全民空间思维能力的培养,比如ESRI在美国会对小孩子进行免费的地理知识讲解,使他们从小就能接触到地理空间的概念,启发了他们的空间想象力。
3.3人才培养上要在权威机构中划分出层次
从地理信息产业发展来看,地理信息科学学位教育应强化技能培训,这部分人才培养就落在一些以测绘为基础的工科院校发展起来的地理信息科学专业的培养上,突出地理信息科学技术的开发与应用。而另一类别是以地理学为基础发展起来的院校专业上应突出地学方面的应用。总之地理信息科学人才的培养既需要有能够创新思路的人才,也要培养具有扎实知识的技能型人才,这样才能共同推动地理信息科学和地理信息产业可持续发展。
3.4通过任教资格考试、技术水平认证来规范地理信息从业人员的水平
国家应有相应的政策法规来管理地理信息产业。规定必须要有相当水平的从业人员才能承接各种项目。原因就是地理信息产业的相关行业关系人类社会正常发展,如果政策法规跟不上,那么将会一片混乱。3.5为一线地理信息科学教育工作者申请教学或科研
项目建立一种运行模式与保障机制笔者认为可以从政府层面上建立一种运行模式,保障地理信息科学教育工作者真正地申请到地理信息科学项目,如教育部科技司、国家测绘地理信息局、国家发改委高技术产业司等等或是中国测绘地理信息学会、中国地理信息产业协会等各级协会都可以组织建立保障机制并实施这种运行模式。 3.6分层次规范地理信息科学专业的课程体系
笔者认为,全国一流院校培养高级人才应侧重于地理信息科学技术研究的学术型人才;对于一般的工科院校来说,这个专业的课程设置应突出测绘或计算机及信息科学方面的应用,培养出具有优秀技能型人才;对具有地理学师资优势的一流综合理科院校,其专业课程设置应突出地学方面的应用,培养能够有创新思路的人才;那么对于一般的理科或职业院校,应该重点培养地理信息科学的大众化教育及具有高素质的技能型人才。
