时间：2023-03-27 16:53:49
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12篇地理信息技术论文，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。
GPS技术与移动通信的融合，在很大程度上提高了移动通信网络的质量，下面列举几种比较常见的应用模式：1）能够有效的提高信号稳定传输，抵挡一些不必要的外部信号干扰；2）能够提高信息的覆盖率，一些山区地区信号建设工作非常复杂，无论是地形勘探还是信息建设都需要浪费大量的人力物力资源，而引入了地理信息技术，这一问题能够得到妥善的处理；3）能够实现移动通信各个领域的有效结合。当然，随着地理信息技术的完善，以及人们对于地理信息技术与移动网络技术的探索和钻研，该项技术一定会更好的服务于移动通信网络。此外，还有一些比较常见的应用模式，现详细的进行介绍：
1.1在移动通信网络中的可视化应用。因为地理信息技术能提供空间定位，它可以体现网络整体的组织结构和资源的分布配置情况，除此之外，它还可以利用操作专题数字地图为背景，凸显出整个移动通信网络得到规划和优化后的数据情况，来表现出地理信息技术在移动通信网络中的可视化的应用。
1.2在移动通信网络中的定位应用。地理信息技术遍布于全球的卫星是获取信息的保障，而这些卫星能够提供全球任何一个地区的所有地理信息数据，所以，简单的经度与纬度的定位，对于地理信息技术而言是比较容易操作的，而且定位数据十分精准。将这项技术与通信网络相互融合，人们就能够对自己的位置进行快速定位，在此基础上汽车导航和路线检索也就可以顺利实现了。
1.3在移动通信网络中的定量分析应用。利用地理信息技术的模拟预测的作用和专题数字地图与相关的参数数据进行结合，可以对网络的整体进行定量的总体分析，了解掌握网络基本的情况。
1.4在移动通信网络中的智能诊断应用。结合对移动通信网络的检测数据和地理信息技术的定量化分析的作用，可以了解网络本身的情况和它在运行过程中出现的问题，从而对网络进行规划和优化。
2基于地理信息技术在移动通信网络中的规划和优化
对于地理信息技术在移动通信网络的规划和优化，主要考虑的是移动通信网络的质量和容量问题，因为这个两个问题直接对运行效率和效益产生巨大的影响。由于网络环境的复杂性和多变性等特点，网络的规划和优化工作对网络运营商而言，是重要的工作内容之一。网络规划主要是根据网络发展的趋势和在未来怎么发展做出预测，为以后建设网络打下坚实的基础；网络优化主要是提高网络整体的运营效率效益，满足不同用户之间的需求。
2.1人机交互接口-地图调用。地图调用在传统的基础上加以发展运用，形成了智能化的专题数字地图的查询显示。我们不仅可以查询地理位置的地形、道路、分布特低等，还可以快捷的查出地表覆盖率、海拔的高度、地理的经纬度等，可根据自己的需求显示出结果。这样就使我们更加详细的了解地理环境特点。
2.2网络的规划。利用地理信息技术在移动通信网络中的综合运用，得出综合结果，经过精确的计算，可以计算出周围环境网络信号的强弱程度，用来对整个进行科学合理的规划，不仅如此还可以帮助工作人员调整基站，为科学的选择基站提供决策依据。
2.3小区的规划。利用地图调用的规划软件，显示出小区地理环境的数据，并对其进行空间分析，与此同时在对网络覆盖率进行预测的基础上，分析小区网络信号强弱程度，将两者结果相结合，并计算出同频干扰、邻频干扰，用来对小区进行有效科学的规划。
【关键词】 地理信息技术；GIS；上机实验；高校教学
引言
1998年1月31日，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，提出了“数字地球”（Digital Earth）的概念。戈尔在讲演中指出：我们需要一个“数字地球”，一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示［1］。戈尔关于“数字地球”的这些观点引起了科技界的高度重视与响应。21世纪已进入数字化时代，谷歌地球（Google Earth）、数字城市、电子政府等词汇与理念开始深入人心。2004年8月，地理信息技术与生物技术、纳米技术被美国劳工部并列为三大最具前景的新兴产业［2］。我国在这个世纪初以来，也注重地理信息技术专业人才的培养，各种地理信息技术相关的优秀教材也不断出现［2-4］。
笔者从2008年开始给本科生和研究生讲授地理信息技术课程。其中本科生课《地理信息技术与数字地球》为跨专业全校性选修课，研究生则为全英文教学的海洋事务硕士生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》。从选修学生的专业背景知识来看，文理工兼具，层次也参差不齐。如何让不同专业的学生能理解地理信息技术相关专业知识，课堂上机实验的设计对于这两门实用性很强的课程尤其重要。本文主要以这两门与地理信息技术相关的课程为例，围绕课程上机实验的设计与探索，谈些体会，以飨读者。
1 知识背景与课程定位
据统计，地球上有超过80%的数据与空间相关，而地理信息技术是空间数据数字化的核心技术之一，是将地球上各种资源信息可视化表达、存贮、分析以方便人类生活、生产的重要技术支撑。地理信息技术是一种强有力的空间信息获取、管理和分析的工具［5］。这里谈及的地理信息技术主要为3“S”，即：地理信息系统（ GIS，Geographical Information System）、遥感（RS，Remote Sensing）、全球定位系统（ GPS，Global Positioning System）。其中，GIS 是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析和显示，并采用模型分析方法，适时提供多种空间和动态信息，为地理研究和决策服务而建立起来的计算机技术系统［6］。RS 与GPS 是两种重要的空间信息采集工具，是GIS重要的数据源。
由以上可知，地理信息技术是与计算机、地理学等学科相关性很强的一门实用型技术，并与我们的日常生活息息相关，如：利用GPS导航定位、利用谷歌或百度上的电子地图进行相关空间查询等。事实上，地理信息技术的应用领域已不再仅仅是地理学，已被应用于卫生、交通、林业、房地产、旅游、农业等各行各业中 ［7-8］。世界最大的GIS软件公司环境系统研究所Environmental Systems Research Institute（ESRI）的创建者、总裁Jack Dangermond说过，GIS的应用仅受限于使用者的想象力。也因为这样，从2008年开课以来，学生选修这门课的积极性较高，不论他们的专业背景是历史、音乐、哲学、英语、或是化学、生物、建筑、机械自动化与计算机等。表1列出了2010－2011年开设的本科生全校性选修课和海洋事务硕士生选修课两门课的选课学生的专业及人数构成情况。
表1 选课学生专业及人数构成
由表1可见，两门选修课，无论是本科生还是研究生的课程，选课学生的专业背景五花八门，这给教学与上机实验带来了一定的挑战。但无论是全校性本科生选修课，或是全英文授课研究生选修课，本课程的定位都是一致的，即结合自身的课题研究成果，如GIS在流域与海岸带管理中的应用等，介绍地理信息技术的基本功能及其应用，让学生了解地理信息技术、数字 地球与人类生产生活紧密相关，并初步掌握地理信息技术常用软件的基本操作。
2 课程设计与上机实验教学方案
围绕上述课程开设的定位，进行了课程的整体安排与上机实验教学的设计。表2为全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》课程的整体设计。由表2可见，涉及到GIS、RS软件实际操作与课程作业的第4、7和8讲，占整个课程课时（36课时）的近60%（22课时），这是出于该课程实用性较强，需有足够时间保证上机的考虑。
表2 全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》之课程设计
基于同样的思路，开展了海洋事务研究生选修课的课程设计，详见表3。由表3可见，有关ArcGIS软件学习的时间占用了20个学时，并进一步设计了两个有关GIS软件的课程实践（作业），目的是保证学生有充分的时间上机练习及完成课程作业。
表3 海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》之课程设计
在保证让学生在课堂上有时间能自己动手操作软件的前提下，基于课程的定位，为了让学生掌握一些基本的软件功能，进一步设计一些能使不同专业背景的学生都能感兴趣的上机内容。表4进一步给出了本科生选修课《地理信息技术与数字地球》第4讲（表3）的上机实验设计。需要强调的是，本科生教学所涉及到的GIS软件为MapInfo和ArcView两个较易上手，界面友好同时对机房的硬件要求不高的桌面式GIS软件，主要的参考教材是《地理信息系统导论》（第一版）［3］。
表4 《地理信息技术与数字地球》之第4讲上机实验设计
通过上机操作，学生基本上掌握了空间数据采集（数字化）与编辑、属性数据输入与管理以及专题地图制作等基本的GIS软件操作，从课程难度上也较适合于这些跨专业（文理工兼具）的本科生。
对于海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》，表3所列的第2－10讲“ArcGIS软件学习”的上机内容进一步展开如表5所示。需要说明的是，由于是研究生课程及上机条件的改善，学习的GIS软件为ArcGIS，主要的教材是《地理信息系统导论》（第三版）［2］。该教材有中文导读，其它内容包括上机说明都是英文，是现有较适合作为GIS英文教学的教材。在实际授课中，针对每一讲，采用“概念与原理介绍”与“上机实践”两部分相结合的形式，有效地保证了学生的上机时间。
表5 《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》第2－10讲之上机实验模式设计
由表5可见，尽量课时有限，但基于研究生具有一定的自学能力的考虑，通过这样的上机实验设计，学生较为系统地掌握了GIS软件的基本功能如空间数据采集、编辑、制图、简单的缓冲区分析、空间叠置等空间分析，并学到了一些高级的空
间分析，如地形分析、水文分析等以及GIS模拟。
3 期末课程作业设计与课程教学效果评估
对于这两门实践性较强的选修课，如果在期末用闭卷考的形式，仅是要求学生掌握地理信息技术相关的原理、概念，则有悖于课程的定位。取而代之的是，通过结合实际情况的开放式课程作业的设计，来考核学生对课程掌握的情况，从学生提交的作品来评估教学效果。
对于全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》，通过2个期末作业来评估学生课程的表现。课程作业1是“数字化厦门大学本部地图”。通过采集身边的空间数据并进行制图表达，让学生进一步掌握MapInfo的空间数据采集，属性数据录入，数据编辑以及制图等基本操作。学生较好地完成了作业，并建立了不同的空间图层，如道路、林地、建筑用地、湖泊、草地等图层（见图1A）。课程作业2是专题地图制作“中国人口分布图”，通过该作业，评估学生应用ArcView进行专题地图制作的能力。图1是这两个课程作业的学生作品。
图1 本科生课程作业（A-作业1；B-作业2）
由图1可见，学生基本掌握了对周边地理事物进行数字化与制图表达的能力。通过这样的开放式的课程作业设计，联系身边的地理现象，让学生学以致用（如厦大校园地图制作），极大地激发了他们学习这门课程的自主性和积极性。
对于海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》，同样采用课程作业来评估学生对课程的掌握情况。作业1是有关创建GIS数据库及地理制图。其中的制图包括普通地图与专题地制作。通过开放式分组（按学生所在国家）作业的完成，让学生掌握从网上获取各种相关空间数据的数据采集方式，并进一步编辑与地理制图。作业2是利用GIS的空间分析功能并与模型结合估算流域尺度的水土流失量并表达其空间分异性（基于课题研究成果）。该作业涉及到表5中的第6、7、8、10讲的内容，可让学生进一步巩固相关知识并通过GIS项目练习对GIS的空间分析与地理表达有进一步的认识。图2和图3分别是来自美国与喀麦隆的两位学生完成的两个作品。
图2 研究生课程作业1之学生作品
图3 研究生课程作业2之学生作品
从图2－3可以看出，学生较好地掌握了地理信息技术的相关知识与软件技能。值得强调的是，图2作业是本科专业是生物学的美国学生自己从网上下载相关空间数据图层，包括行政边界、河流、道路、人口等并完成制图的，来自韩国、喀麦隆等地的学生也完成了他们各自国家专题地图制作，篇幅所限，这里无法一一列出他们的作品。显然，通过这样的课程作业设计会使他们产生能用所学的东西制作自己国家地图的自豪感和成就感，学以致用。课后来自不同国家、学习层次不同的学生的普遍反映是该课程的实用性强，能学到一些“超出预期”的东西。
4 教学心得与体会
通过三年多的跨专业本科生、研究生地理信息技术相关课程的教学实践与探索，总结如下教学心得与体会：
4.1 联系实际并明确“学以致用”的课程定位。通过课题研究的成果展示并联系身边有关空间数据的事例，让学生了解地理信息技术是解决研究问题并与日常生活紧密相关的常用工具，有效地减少了跨专业学生对这个从未曾接触的软件工具的陌生感。进一步地从实用性的角度进行课程、上机实验设和课程作业设计，让学生掌握地理信息技术常用软件的基本操作。
4.2 “概念与原理介绍”与“上机实践”两部分相结合的授课形式对于地理信息技术这种实用型技术的教学是有效的。有关地理信息技术的原理与概念介绍很晦涩难懂，在简要地对重点概念与原理介绍之后，通过给学生有具体操作步骤的上机练习，完成特定任务，在课堂上有成就感，这很重要。课程设计上要保证学生有较多的上机时间。
4.3 课程评估宜采用开放式的课程作业的形式，让学生提交作品，而非闭卷考试。通过进一步的上机操作、复习相关内容并完成作品，可以进一步巩固学生对这一实用型技术的基本功能的掌握。
参考文献
［1］ Core A. The Digital Earth：Understanding our planet in the 21th Century. Given at the California Science Center，Los Angeles，California，on January 31，1998
［2］ Chang K S著，陈健飞译. 地理信息系统导论（第三版）. 科学出版社，2006
［3］ Chang K S著，陈健飞译. 地理信息系统导论（第一版）. 科学出版社，2003
［4］ 汤国安，杨昕. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程. 科学出版社，2006.
［5］ 黄金良，洪华生，张珞平，张玉珍. 地理信息技术在海岸带资源环境管理中的应用，台湾海峡，2003，22（1）：79-84
［6］ 黄杏元，马劲松，汤勤. 地理信息系统概论. 北京：高等教育出版社，2001
通过航空航天遥感技术，大量获取全球高分辨率遥感影像，建立覆盖全球的虚拟数字地球，并采用全球分布的大量服务器系统和高效的空间数据传输与三维实时可视化技术，使任何人在任何时候都可以查询到全球任何地方的地理空间信息，已成为当代地理信息技术的重要标志。这一技术对世界各国造成了巨大的冲击和影响，国际上谷歌和微软等IT巨头凭借雄厚的资金和技术实力纷纷拓展这一领域，开发出Google Earth和Virtual Earth等系统，美国NASA也组织开发了开源的虚拟地球软件World Wind，正在形成影响广泛的新兴地理信息产业。虚拟地球技术与应用的发展趋势主要体现在以下三个方面。
虚拟地球技术本身的发展趋势
虽然虚拟地球技术已经比较成熟，虚拟地球系统已经广泛应用，但是有些关键技术还有待于进一步发展。在全球无缝多源多尺度海量空间数据管理方面，还需要发展多种地球剖分方法和多种投影方法，以适应不同地区、不同细节层次的数据可视化，并且需要扩展现有数据模型以包含多时态数据的管理。在大规模用户并发控制和网络数据传输方面，还有待于进一步提高空间数据调度与传输效率。在大规模三维精细模型可视化和多类型终端自适应可视化方面，需要发展新的方法。目前，海量地形数据和正射影像纹理数据可视化的效率可以满足用户要求，但是，显示大规模城市三维精细模型时，效率还很低；另外，也需要发展自适应终端显示技术，以使三维数据能够在手机、PDA等小型移动终端上快速显示。
虚拟地球作为地理信息公共服务系统的基础平台
虚拟地球系统能够管理和快速显示全球海量多源、多尺度、多时相三维空间数据，为地理信息公共服务平台建设提供了一个基础。但是地理信息公共服务平台本身有自己的技术要求和特点。虚拟地球系统是三维数据的管理与可视化，地理信息公共服务平台应该包括二维和三维数据的管理与可视化，而且要求二三维数据来自同一个数据库，以保持数据的一致性。另外，还要将虚拟地球系统与专业地理信息系统集成，使之不仅可以满足公众用户对地理信息高效查询与可视化的要求，还要满足专业用户对地理信息分析与应用的要求，并且要支持地理信息公共服务的接口标准，以便提供空间数据服务和应用系统开发。例如，GeoGlobe就是一个很好的地理信息公共服务平台，它已成功应用于“国家地理信息公共服务平台”建设中，同时用它建立了黑龙江等省级和齐齐哈尔等市级地理信息公共服务平台，形成了国家、省、市三级地理信息公共服务体系框架。
虚拟地球将成为智慧地球和物联网的基础
虚拟地球已经成为一个应用广泛的地理信息公共服务平台，在这一平台上，目前的用户不仅可以查询浏览地理空间信息，而且可以标注信息。实际上经过适当的技术开发，人们很容易将传感网、物联网与虚拟地球连接，将传感网、物联网及获取的信息加载到虚拟地球上，使人们不仅能够看到虚拟地球上的基础地理信息，而且可以查询到传感网的实时观测信息。如果还能够像GeoGlobe那样将地理信息处理与分析服务功能注册到虚拟地球上，让用户发展各种基于地理空间信息、传感网信息和物联网信息的分析处理软件，实时分析各种时空信息，提出科学决策方案，即可将虚拟地球变成一个有“智慧”的地球。
龚健雅教授，博士生导师，2011年12月当选中国科学院院士。现任武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任，国际摄影测量与遥感协会第四委员会联邦式数据库与互操作工作组主席。主要从事地理信息系统的研究、开发与商品化工作。多年来，承担国家科技部和国家自然科学基金委员会等部委及省市攻关项目30多项，取得了一系列科技成果，曾获国家科技进步二等奖、信息产业部重大技术发明奖、部级科技进步一（二）等奖；出版专著6部，200多篇，SCI收录论文3篇，EI收录论文39篇，ISTP收录论文6篇；1998年获香港裘槎奖励基金，并获得省级优秀教师、测绘局跨世纪人才、优秀留学回国人员、人事部科技一等功臣、国家级有突出贡献中青年专家等十多项奖励，1999年被教育部聘为首批“长江学者奖励计划”特聘教授。
关键词:GIS;环境地理信息系统;空间数据库
一、环境地理信息系统的概念
环境地理信息系统(GeographicInformationSystemforEnvironment,简称EGIS)是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和环境信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在环境领域的延伸,是GIS技术与环境监测技术、环境管理技术等各种环境信息分析和处理技术的集成。环境地理信息系统的主要功能有:
1.基本功能包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑,以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加、修改、删除点、线、面或修改其属性信息;制图功能可以灵活多样地制作和显示及输出各种专题地图,如污染分布图、水功能区划图、环境规划图等等,地理要素可放大缩小以显示不同的细节内容,并能够测量地图上线段的长度或指定区域的面积。
2.空间统计分析(SpatialStatisticsAnalysis)是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。毕业论文包括各种属性数据的集征数、离散特征数及其分类分级统计等。
3.叠加分析(OverlayAnalysis)功能允许两个或多个图层在空间上比较各空间要素和属性,分为合成叠加和统计叠加。合成叠加得到一个新图层,它将显示原图层的全部特征,交叉的特征区域仅显示共同特征;统计叠加可以统计一种空间要素在另一种空间要素中的分布特征。对不同的图层进行叠加分析,从而获得各种感兴趣信息,如利用类型叠置分析获取新的类型。如土壤图与植被图叠置,以分析土壤与植被的关系,可以计算某一区域内的植被类型的数量及面积,即通过对同一地区、相同属性、不同时间的栅格数据的叠置,可以分析由时间引起的变化,通过与所需提取的范围的叠加运算,快速地进行范围内信息的提取等。
4.缓冲区分析(BufferAnalysis)是GIS的基本空间操作功能之一。例如,某地区有危险品仓库,要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围,这就需要进行点缓冲区分析,结合与居民地图层的叠加分析,可以获取需要疏散的人口数等等。
综上所述,空间分析是地理信息系统软件的核心,空间统计分析、叠加分析、缓冲分析等功能为环境地理信息系统提供了强大的环境分析功能与广阔的应用空间。随着其功能的不断完善和发展,环境地理信息系统将为环境各部门提供一个功能强大的空间信息服务和管理工具,成为各部门日常工作不可或缺的工作手段。
二、环境地理信息系统的具体应用
由于环境地理信息系统具有强大的信息服务和管理功能,具有广泛的应用范围。具体体现在两个方面,一是它可以应用在环境管理的各个环节,如区域环境规划、环境监督管理、区域环境监测及环境评价研究等;二是它可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理。下面简单介绍一下它的具体应用。
1.电子地图使环境管理工作变得轻松直观
由于采用空间数据和数据库挂接,改变了传统的信息管理方法,地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图,实现了数据可视化。它使环境主管部门对各种环境要素的管理变得直观、简单和轻松。如通过直接对地图要素进行查询,可以获得环境监测点位、污染源等的空间分布及其与环境敏感区域的空间关系等信息。可以对各种环境数据进行综合的统计并分析以及采用直观的丰富多样的表现方式进行展示,为环境决策提供科学快捷的支持。
2.强大的环境规划手段
区域环境规划是EGIS应用发展的重点领域之一,目前基于EGIS的环境规划模型还处于深化研究阶段,将环境应用模型与GIS集成为一体,可以为环境规划提供更强大的技术手段。由于应用EGIS能够更好地考虑和评价建设项目对环境的影响,因此在建设项目的环境评价中得到广泛应用。
3.危险物运输管理
借助GIS的运行路径选择功能,可以对危险物转移运输线路进行优化选择,能避开人口集中居住区、饮用水源地等环境敏感区域制定运输计划。并可以通过GPS对危险物的运输线路进行实时监控。
4.环境模型模拟分析
环境模型在环境决策中有着重要的作用,如可以通过模型模拟出污染事故发生后各个时间的扩散情况,为决策提供科学的参考依据。硕士论文常用的模型主要有大气扩散模型、1维水污染扩散模型、2维水污染扩散模型等等,实现各种模型的模拟结果的生成、2维和3维的显示等功能。
5.为数字环保提供技术平台
数字环保是最近提出来的终极环境管理系统,它是继数字地球概念提出以后,环保领域提出的新概念,它将是未来十年环保领域信息化建设的终极方向,EGIS作为数字环保的基础平台,将能够为用户提供实时动态环境信息服务,也能够为环境管理者提供决策信息,逐步控制污染,改善环境状况,提高人民生活水平。三、国外环境地理信息系统的研究重点
1.数据采集的技术比选
当前环境管理决策要求EGIS提供的数据种类及其范围都在不断扩大,同时信息采集技术也有了很大的发展,包括GPS技术、视频技术、高清晰卫星图像、实时环境监测技术等等。这些实时信息采集系统都有很多传感器,包括空气质量、温度、气压及水质等等。如最近微软公司正在基于VirtualEarth开发一项新技术,用户可以在地图上搜索大量的实时信息,如道路拥堵情况、天气状况、空气质量,甚至是汽油价格等等实时信息,这需要大量的传感器采集空间及其相关的实时信息,这无疑会推动更多的数据采集技术的开发。
2.EGIS与环保信息化之间如何协调发展可以预计未来五年内EGIS将会与环境信息化越来越紧密地集成起来,发挥良好的社会经济效益,大大提高现有的环境管理与决策水平。二者的紧密集成还需要研究以下问题:
1.制定所需空间数据及环境数据的标准,以保证系统的扩展性与兼容性;
2.空间数据的获取渠道以及更新途径,以保证系统的可用性及可靠性;
3.研究以何种方式进行有效集成,并分析这种方式的可行性;
4.研究环境信息与空间信息及其分析、模拟结果的综合表现方式;
5.建立示范项目以便分析和测试集成的效果。
3.海量空间数据库管理技术
随着空间信息与环境信息的积累,EGIS的数据库的维护会变得越来越重要,新的数据采集技术可能会使数据量以几何级数增长,海量数据的存储与维护是要继续研究的课题。如:采用什么技术来实现空间数据的更新与历史数据的备份?如何实现新旧空间数据的合并和统一?如何利用数据挖掘与信息抽取技术来更好地发挥数据的利用价值?遥感数据如何才能得到有效的利用?等等。
四、发展环境地理信息系统的策略探讨和建议
随着国外EGIS技术的逐渐成熟和数据采集技术的快速发展,建立环境地理信息系统的条件开始逐渐成熟,而且将成为我国发展GIS的重点领域,从GIS在我国近几年的发展领域也可以看出这种趋势。当前我国有关部门已经开始着手进行环境地理信息系统的开发,并进行了一些有益的尝试,如广东省环境信息中心开发的珠三角水环境信息管理系统等,但鉴于我国GIS基础工作薄弱,特别是基本的空间信息数据库尚未建立,因此EGIS的开发费用十分巨大;加上EGIS的发展涉及众多部门和多种技术,因此有关部门应当重视和开展我国EGIS的发展策略研究。
发展EGIS应当采用“统一规划、注重基础、紧密跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。
1.统一规划。由于EGIS的发展不但涉及众多环境部门,还包括与其他各级政府管理部门(如土地管理、环保、环境管理等部门)之间的信息交流;同时又涉及多种信息技术,而信息技术发展的速度十分迅速,为了降低空间数据资源采集和管理的成本,为了适应未来发展的需要,必须在多方部门的参与下,统一规划和构建EGIS的发展框架。
2.注重基础。由于我国GIS发展基础薄弱,数据基础是系统生命力的关键,失去了完善可靠的基础数据的支撑,系统的功能再强大也不能发挥其作用,因此要在统一规划的思路和明确的发展框架下,不断加强基础空间数据库和基础环境数据库的积累与建设。
3.紧密跟进、高起点开发、协调发展。职称论文在技术上紧密跟进国外先进的GIS技术,高起点进行系统开发,与我国的信息产业发展速度相协调,共同发展适合我国国情的EGIS。
当前我国各地许多部门虽然已经开展了EGIS的研究与开发,但这些开发均是出于本部门的需要,很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享,加上没有全国性的EGIS发展框架和数据标准,数据的通用性将成为
影响EGIS开发的关键因素,建议有关部门及时组织开展EGIS发展体系和框架标准的研究。
五、结束语
地理信息系统是近二十年来迅速发展的信息技术的重要组成部分,它的应用已经从早期的矿产资源管理拓展到与空间地理相关联的更广泛的领域,特别是在环境领域,原有的多种环境信息处理技术(环境模型、环境规划分析)正在与地理信息系统融合,逐渐形成具有强大功能并具有环境特征的地理信息管理系统,即环境地理信息系统(EGIS)。它将成为各个环境管理部门日常信息处理不可缺少的新工具。它将彻底改变传统的信息处理方式。可以说它是环境管理进入信息时代的标志。
参考文献:
关键词：地理信息系统；中学地理；辅助教学
中图分类号：G633.55 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）30-0154-03
地理信息系统（Geographic information system，简称GIS），是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术[1]。
GIS是计算机技术与地理学相结合的产物，是计算机技术在地理学中的应用，它的出现对地理学产生了巨大的影响。地理学本身又是一门理论联系实际的应用科学，在地理教学中重视地理理论教学的同时对地理技能也要有足够的重视。如果说定性描述是地理学的第一代语言，地图是地理学的第二代语言的话，无疑GIS就是当之无愧的地理学第三代语言。地图一直以来都是中学地理课堂的核心，而作为地理学第三代语言——GIS就面临着如何发挥自己的强大功能更好地服务于辅助中学地理教学的挑战。GIS与中学教育的结合在我国也不过数十年的历史，在取得一定成绩的同时也暴露出了很多亟待解决的问题，引人思考。
一、GIS辅助中学地理教学的意义
1.新课程标准的要求。新课标下地理教学改革的一个重要课题是使课堂教学效果整体化，其解决途径就应以更好地激发学生学习的地理兴趣与培养学生的学习能力和技能入手，尽量使用多种电教媒体辅助教学。基于GIS的快速空间定位搜索和复杂的查询功能，独立的地理空间分析能力，强大的图形创建和可视化表达手段，及通过地理学信息组成的现实空间模型与程序，实现对地理过程动态模拟和空间决策支持等功能，将其与传统教育方法结合，使抽象的理论知识或地理现象直观、具体地呈现给学生。达到引发学生学习热情、增强学生理解力、开发学生创造性思维能力的效果。
2.地理教学本身与现代化技术整合的要求。地理科学具有综合性、区域性，地理数据具有时空性等特点，随着多媒体技术、网络技术、三维技术、虚拟技术、GIS、RS与GIS的进一步结合，GIS辅助地理教学的功能也愈显强大，将所学的地理知识与高科技很好地结合。反过来，学生在掌握技术的同时也适应了现代信息社会的高速度与高质量，学会了如何获取最新的信息与资料；教师也加强了地理教学的广度和深度，提高了教学效率。可见，GIS辅助地理教学不仅拓展了研究者和学习者的视角，为提高学生的实际操作提供了一种新的尝试，也对传统地理教育的目标、教材、教法、学法、学生素质和能力的培养等方面提出了挑战[2]。
二、GIS辅助地理教学的现状分析及面临的问题
1.GIS技术落后。GIS最早出现在20世纪六十年代的加拿大，发展于欧美等发达国家。因此GIS与教育的结合也始于这些欧美发达国家，这些国家的GIS教育体系也相对完善，其专业水平也达到了相当的高度。GIS技术已经在中小学中广泛应用，并且学生也普遍可以用GIS知识解决生活实际问题。我国从20世纪八十年代开始研究GIS，GIS教育也是近些年才得以重视，中学GIS辅助地理教学的研究更是处于刚刚起步阶段，其研究也仅限于技术手段辅助教学的层面，应用的深度、广度和欧美诸国都不可比拟，普及的道路还很漫长。
2.GIS教学资源建设不达标。在中学地理教学中获得的相关GIS软件和地理数据资料相当少，没有专门符合中学师生水平的应用于GIS辅助地理教学的软件，教师本身的专业知识不足，利用相关地图数字化又要花费大量的时间，以至于应用GIS辅助中学地理教学大多数情况下变成了一句空的口号，失去了实际教学的意义。因此，很少有地理教师真正利用GIS进行辅助教学。虽然有一部分学校为了迎合GIS的发展和满足新课标的要求，也正在探索和尝试将GIS应用于中学地理教学中，但是不像欧美诸国一样，已经培养了一批掌握了GIS技术的中学地理教师来驾驭于这门课程。教学设置上也没有将这门课以必修课的形式呈现，相应的硬件设施还达不到要求。
3.没形成科学的GIS教学方法和模式体系。GIS技术应用于中学地理教学并不是盲目地对计算机辅助教学的附和。飞速发展的信息时代对地理教学的要求也有了新的提高：掌握书本知识更重要的是帮助学生掌握获得地理知识的能力和方法，即实现应试教育向素质教育的转化。而GIS应用于中学地理教学是最优的信息技术与课程整合方案，其改变教学内容的呈现方式、引导学生主动探究学习、培养学生掌握和运用知识的能力，进而促进学生的个性发展，而衡量学校办学标准的关键指标也正是学生发展水平。
三、GIS辅助中学地理教学的几点思考
1.落实GIS教育的普及。GIS教育的目标则是教会学生在掌握了计算机基础知识以后，应用GIS专业软件对地理有关数据进行一系列的操作处理后，形成能够解决实际问题、提供有关功能的教育过程[3]。在信息社会中，GIS的地位、作用日渐显著，面对如此先进的GIS教育形式，率先成功地落实GIS教育的普及化的国家和地区无疑就占得了信息技术发展的某种程度上的先机。鉴于软、硬件的建设问题确实和教育经费和经济发展水平，但我国大部分地区的大多数中学也都建立了不同层次的微机室，即便数量和质量上不能满足每一位学生，但只要用心规划，也能够合理地利用起来，在一定程度上能够让学生有充分的上机实践机会，进行基础层面的GIS实际操作应用。
2.加强GIS教育的资源建设。从我国现在取得的研究成果中不难发现，GIS技术真正用于教育教学的很少，其成果大都用于商业用途，近十年来的有关GIS应用于中学地理教学的论文也寥寥无几[6]。这就需要给以GIS辅助中学地理教学更多的关注和研究，提高软、硬件档次，开发专门的应用于中学地理教育的免费或者价格低廉的软件和地理数据资料，加大各类高等院校尤其是师范类院校的关于GIS的人才培养和在职老师的培训工作，提高中学教师的计算机操作技能和地理专业技能。在培养和培训GIS人才的内容中，强化与中学教学的衔接，增加关于GIS的相关课程，编写和制作一些专门的教材和案例数据。使教师从地理知识的传授者变为学生学习的指导者，使教师的教学过程从单纯的传授地理知识变为向学生提供和加工地理知识信息、解决和研究相关地理问题以及教法学法的过程。随着计算机技术的快速发展，教师可以合理的利用一些免费的资源，运用自己的专业知识做出相应地修改然后加以利用[4]。也建议各级各类中学与当地的开设GIS课程的大专院校做好交流，实现GIS技术与资源的共享。
3.构建科学的GIS教育体系。GIS教育不能从大学阶段开始，而GIS技术融入中小学基础教育还需要社会的关注为其实现提供契机。根据实际教学环境分层次、分地区、分级别的设置基于基础教育阶段的GIS教育，有层次地、逐步地落实进行。把教学分为基本要求教学、拓展性教学、研究性教学等几个层次或者按照当前课程改革的课程设置结构分为必修课程与选修课程。建立起从中小学到高等教育乃至进入社会的完整的GIS教育系统。GIS辅助中学地理教学则有利于中学生端正学习地理学科的态度，通过接触现代地理科学的前沿科技动态，与时俱进，学以致用，也为培养高一级的GIS专业人才和地理学科专业人才乃至复合型的通才打下了坚实的基础[5]。
四、案例——以《世界的海陆分布》为例
基于GIS辅助中学地理教学的教学过程设计：
通过比较可以得出：GIS辅助中学地理教学在教学过程中可以帮助教师做更多适合教学使用的各类地图，为地理教师提供更多的选择，节省了地理教师制作多媒体课件的时间，也使地图的运用手段更加多样化，同时简化了教学过程。在实际操作中，学生不仅获得了主动学习的机会，而且其地理能力和地理思维方式也得到了开发，适应了学生的个性发展，学习能力和技能也得以养成和提高。
参考文献：
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[4]段玉山.信息技术辅助地理教学[M].北京：高等教育出版社，2003：88.
[关键词]地理信息系统 创新型能力 人才培养 教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）11-0093-02
教育教学改革是高校发展中的一项重要课题，对于创新型人才培养具有很强的现实意义。深化教学改革是我国高等教育以质图强的内在动力。[1]GIS专业是一个多学科交叉的新兴专业，具有很强的技术性和实践性。随着地理信息系统应用社会化，地理信息系统的专业化趋势也愈加明显，地理信息系统专业发展面临新的机遇和挑战。[2]下面结合武汉理工大学地理信息系统专业的教学实践，从教学手段、教学方法、教学内容和教学模式等几个层面，提出教学改革的具体思路和措施。
一、传统与现代方法相辅相成，激发专业学习兴趣
为了适应现代教育的改革与发展，必须根据教学内容与形式的关系，促进教学方法和教学手段的改革与创新，围绕信息表达、知识传授和技能训练的有效性和灵活性，构建和形成融传统与现代于一体的教学手段。现代教育技术以其信息量大、速度快、直观形象等特点，在现代教学中得到推广和应用。课程组教师将教学内容全程编制多媒体课件，收集相关教学录像和演示系统等交互式软件，科学地利用数字化学习资源，并通过网络向学生提供丰富的学习资料，包括多媒体课件、电子图书、系统视频和相关资源链接等。注重采用大量图片、数字影像和三维动画，激发学生学习的内在动力。积极推进信息技术与课程整合的教学手段，把信息技术、信息资源、信息方法和课程内容有机融合为一体。
结合虚拟现实技术、网络GIS和Flash等技术开发GIS专业教学软件，既体现了专业的技术优势，又强化了学生的专业兴趣，从而促进学生主动学习、主动探索、主动实验。同时，合理吸收传统教学手段中的特点，做到优势互补，协同发挥其教学功能。多样化的教学手段，满足了对不同层次教学内容和知识体系的表达、传授和推理，促进了学生对专业知识和理论模型的理解和掌握。
二、课内与课外教学有机结合，培养自主创新意识
为了培养学生的综合素质与综合能力，现代教学更加注重对学生全方位的教育和培养。坚持两课（课内课外）教学齐头并进的教学思路，强调教学过程不仅包括课堂内的讲授与讲解，而且包括课堂外的引导与指导。
在课堂内，围绕课程的知识体系和专题模块进行讲授，针对重点和难点内容开展学习小组讨论与答辩，注重培养学生发现问题和解决问题的能力以及创新意识和团队合作精神。通过课堂“主题讨论”、“有问必答”和“辩论赛”等形式，鼓励学生质疑和提问，提倡学生敢于“标新立异”和“挑战权威”，激发学生学习的自觉性、主动性和积极性。
在课堂外，教师鼓励学生进行“创新项目”的选题和申报，辅导学生课外学习与创新，形成课内教学与课外实践的良好学习机制，既提升了课内教学效果，也推动了课外专业实践与应用。借助“大学生创新计划项目”、“GIS专业技能大赛”、“大学生挑战杯科技作品竞赛”及“全国GIS软件开发大赛”等课外科技竞赛载体，重点培养学生的创新精神和实践能力，为学生创造浓厚的学习与学术氛围。近5年来，学生先后开展“大学生创新计划项目”、节能减排社会实践项目和开放性实验项目20余项，获得湖北省大学生优秀科研成果奖8项，湖北省优秀学士学位论文奖30余项，公开发表学术论文10余篇，特别是在2010年中国大学生GIS软件开发大赛中，获得“全国一等奖”和“最佳创意奖”的优异成绩。这些课外科技活动培养了学生的协作精神和团队意识，拓展了学生的创新意识和创新思维，突出和体现了第二课堂独特的育人作用。
三、理论与实践环节交叉渗透，提升动手实践能力
制定科学合理的课程体系是培养拔尖创新人才的基本任务。[3]教学内容和课程体系是教学改革的重中之重。在教学内容和课程体系上，注重理论与实践的交叉渗透。根据专业培养目标定位，体现系统性、科学性和前瞻性的教学思想，妥善处理理论教学与实践教学的关系，加强了实验实践环节的统筹规划和整体优化。为了改变专业课程之间的松散关系，避免专业知识模块的脱节现象，加强了课程体系之间的无缝衔接和有机整合。围绕地图学、地理信息系统、遥感和GPS等核心课程，注重空间分析、地理信息系统工程、资源环境信息系统、土地信息学和区域分析与规划等课程专业理论知识的拓展与应用。基于地理信息系统的专业特点，将实践体系分为数据采集与组织、数据分析与处理、系统服务应用等专题模块，通过设置科学的实验项目和实践环节，将理论知识和专业技术贯穿起来，形成一套系统的专业“知识链”。一方面是整合与优化课程实验内容，弱化和减少演示性和验证性实验，提升和增加综合设计性和创新性实验项目，避免了理论教学与实践教学的脱节，克服了实验项目的孤立零散，同时使得实验项目对理论模型的联系更为紧密，实践环节对于知识应用更为深入，帮助学生从传统的“看实验”，转变为切实的“做实验”，学生实验的主动性和参与性得到大大提高。另一方面，把实验教学放在与理论教学同等重要的位置，平衡与协调学时比例，保证实验实践的学时比例和学分比例均超过40%。对于课内实验，适当增加了空间数据库、资源环境信息系统、GIS程序设计、GIS统计分析等课程的实验学时，确保了课程实验的质量和效果。对于集中实践环节，通过开设GIS基础强化训练、能力拓展训练，强化培养学生的专业应用技能。通过地理地质认识实习、地图学与遥感制图实习、GPS及测量实习、地理信息系统工程实习、空间分析课程设计等环节，重点训练学生的系统开发能力和综合集成能力。实验实践环节更加体现了学生学习的自主性，更加有利于培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力。
四、教学与科研良性互动，拓宽专业学术视野
将科研、学术与教育、教学紧密结合起来，全面促进科学研究与教学工作的协调发展与良性互动。坚持科研成果带动课程教学的理念，根据课程的内容及特点，以科研为先导，将科研成果、科研经验和工程实例引入课堂教学，不断更新和充实教学内容。积极倡导学生直接参与专业老师的科研课题，实现理论知识和科研实践的结合，帮助学生学习和理解专业技术在科研和工程应用中的价值和意义，重视学生创新能力的培养和综合工程素质的提升，探索应用专业知识寻求解决问题的技术手段和方法途径。如通过智慧城市、数字国土和数字环保等项目介绍地理信息系统的应用，通过瓦斯爆炸、水污染事故等实例介绍地理信息系统的解决思路和技术方案。
推行本科生导师制，组建本科生科研兴趣小组，鼓励学生在教师的指导下开展科研选题，进行自主科研实验和学术探索，这种科研项目驱动下的人才培养模式，有利于培养学生的文献查阅能力、归纳表达能力、创新意识和团队协作精神，增强了学生独立的科研能力和实验能力。[4]定期开展教师与学生的学术交流和讨论，通过教师介绍在科研中的方法与体会，引导学生形成正确的科研态度和科研素养。借助Supermap走进高校活动、资环讲坛和GIS论坛等学术交流平台，邀请国内外知名的GIS专家、学者开展学术讲座，介绍学科专业的最新动态和学术成果，营造良好的学术氛围和科研环境，让学生了解专业学科领域的前沿技术和发展趋势，拓宽学生的专业视野和知识面，激发科学研究的原动力。
五、结束语
近几年的教学改革和实践，进一步充实和丰富了我校地理信息系统专业的内涵建设，教学资源配置进一步优化，教学体系更加合理、科学，教学质量和教学效果得到显著提高。专业教师先后主持完成省级和校级教学研究项目15项，建设校级精品课程5门，发表教学研究论文20余篇，获得省级教学成果奖3项和校级教学成果奖5项。学生获得国家大学生创新实验计划项目20余项、本科生科技创新项目和开放性实验项目30余项，并在全国GIS软件开发大赛、全国大学生“挑战杯”竞赛和节能减排竞赛中获得全国性科技活动奖励20余项。每年毕业生的就业率在95%以上，考研录取率超过40%，人才培养质量得到国内企事业单位的广泛认可。
教学改革是一个长期的过程，应该面向国家和社会的需求，立足于培养高素质的专业技术人才，从教学内容、课程体系、教学方法和培养模式等层面不断改革和创新，为国民经济发展和技术进步提供强有力的人才保障和智力支撑。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张安富.高教强国视阈下我国高等教育质量与水平前瞻[J].清华大学教育研究，2011，（1）：33-39.
[2] 秦其明， 董廷旭.中国高校地理信息系统专业发展问题探讨[J].中国大学教学，2011，（5）：34-37.
【关键词】建筑工程；施工；信息管理
建筑施工信息管理是建筑工程管理中的基础，涉及到建筑施工的方方面面，成为影响建筑工程施工质量和效率的重要环节。为了保证管理工作的正常有序，信息部门对信息的掌握和获取必须保证及时准确。传统的信息管理主要依靠人工处理和简单的记录保存的方式。面对建筑工程在质和量上的不断发展，施工中信息量越来越大，而且对信息的精确性和处理速度要求也随之增高。这就使得传统的信息管理方式和手段都难以适应新的要求，为此，我们应当在认清建筑施工信息管理重要性的基础上，继续完善和创新建筑施工信息管理措施。
一、建筑施工信息管理概述
建筑工程施工的整个流程涉及到各方面工作，例如原材料的采购，人力资源管理，建筑技术应用，工程质量监督等，在完成这些工作的进程中势必会产生大量的信息和数据，这些信息涉及众多部门，有企业单位，也有事业单位，有施工单位也有监理单位。关系错综复杂，信息五花八门，但这些信息又称为影响建筑工程质量的重要因素。因此，为了保障信息的真实性、有效性，使信息能够在建筑工程管理中发挥重要的作用必须加强施工信息管理工作。在信息管理中充分利用现代信息技术，在信息的采集，传递，保存和查阅调取各个环节中都应当考虑通过现代信息技术的应用提高信息管理的质量。此外还应当引入现代管理理念，规范有序的整合信息流动各环节的衔接程度。
二、工程施工管理信息平台
信息管理对建筑施工的重要性不言而喻，目前在建筑施工企业的信息管理中已经普遍引入了计算机技术、互联网技术、大型数据库，地理信息系统等先进的信息管理技术手段，这些技术手段对于信息管理的现代化和高效率起着极其重要的作用。（1）施工管理信息系统的重要作用。施工管理信息系统对计算机技术在信息管理中作用的充分发挥。涉及施工中的信息采集、信息保存，信息流通和处理，通过对这些信息的加工处理确保施工企业在组织施工时能够顺利便捷的查找和利用这些信息。该系统首先需要建立一个大型中央数据库，该数据库广泛收集施工过程中的所有信息。这些信息在专门软件的操控下进行合理有效的归类和匹配，在编制施工预算和调控工程施工进度的时候能够在专门软件的操控下直接生成最佳方案，或生成多个方案供我们选择。（2）施工项目信息门户。这种信息管理技术的最大特点就在于它能够实现项目多个相关单位的共同参与。施工单位以项目中心建立主页面，各相关单位通过申请用户权限进入各自的用户界面，关注施工单位的关于项目紧张的信息。然后根据这些信息决定自己的企业行为。例如某建筑施工项目在进展到一定程度时，原材料使用情况及时的在项目网页上，各相关供货商可根据原材料的使用情况及时的联系项目主管单位洽谈进料事宜，这就大大提高了项目进展的效率，从而也体现了信息管理在建筑施工中的重要作用。另外，施工项目信息门户系统的重要性还在于它为施工单位大大节省了人力资源和工作时间，再以项目的原料使用这一事项为例，在以往的施工过程中，施工方一般都是人工估算材料的使用时间，在发现材料不足或者即将不足的时候派专人联系供货方，洽谈供货事宜。这一过程需要耗费时间，同时也分散了施工方的精力，而施工项目信息门户系统可以使供货方随时了解项目材料使用进展，施工方不必再为材料的短缺或者不足而专门联系供货方，这样相关工作人员可以拿出更多的实践关心工程质量等其他工作。（3）施工地理信息系统。地理信息系统是对建筑施工十分有利的一个庞大的信息系统。原理是采集和存储一定区域内或者项目施工地的地理信息，这些地理信息包括施工地点的地上建筑物信息，地下管道信息，土质岩层等地理信息。这些地理信息输入书库，经过专业软件的编制处理，可提供可视化的图形数据，来呈现某一区域的地理概况。现代化的地理信息系统就是将这些信息输入数据库，在工程技术人员需要的时候可随时查阅，给他们的决策提供参考。该系统是建筑施工信息管理系统的重要组成部分。
总之，建筑工程施工中随时需要大量的相关信息为工程进展提供数据支持。在某种程度可以说这些信息是建筑企业的一种资源，它影响着建筑施工的质量和效率，对施工项目和施工单位的顺利高效施工起着至关重要的作用。
参 考 文 献
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[2]周琪，刘胜友.关于国有大中型建筑施工企业成本管理问题探讨
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1 地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。
附图
图1 钱学森论人类的知识体系
fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen
钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。
附图
图2 科学分类的网络体系
fig.2 the network system of science classification
在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
表1 社会主义建设的系统结构（略有修改）
tablel the system structure of socialism construction
附图
2 地理信息科学
20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。
附图
图3 五个开放的复杂巨系统
fig.3 five open complex giant system
地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。
随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。
地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。
总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。
3 地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。
4 理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。
5 地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
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论文摘要：随着信息技术的快速发展和广泛应用，城市规划设计领域正经历着一场从传统模式向信息化模式转型的深刻变革，本文从宏观量化分析和微观规划设计两方面对此进行了前瞻性分析，以期为城市规划工作者适应信息时代的变革提供参考。
Key words：information times; urban planning design; information technology
Abstract：Along with the information technology rapid development and its widespread application， the urban planning design is experiencing a profound transformation from the traditional pattern to the informationization pattern， this article discusses two aspects from the macroscopic quantification analysis and the microscopic planning design to carry on the forward-looking analysis， and provides the reference to the urban planning designers in this information times.
1信息技术与城市规划设计
信息技术是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容， 以计算机等为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性技术学科。在20世纪70年代兴起的新技术革命中，信息技术占有极其重要的地位，对世界各国的经济、政治、军事、科学研究、文化教育乃至人们日常工作生活的各个方面都产生了巨大的影响，对推动经济发展和社会进步发挥了重大作用。
城市规划是根据城市的社会和经济发展目标对城市建设实施全过程控制的过程，这一过程除决定于城市规划管理体制及规划设计和管理人员的素质外，还决定于对城市历史、现状信息的把握，信息的分析、处理和利用。当今时代已逐步进入信息时代，信息技术的广泛应用带来了一场深刻的信息革命，它对社会和经济发展将产生深远的影响，对城市规划也不例外。麻省理工学院教授米切尔(William J．Mitchell)认为：“信息时代产生的新的城市结构和空间组合将会深刻地影响我们享受经济机会和公共服务的权利、公共对话的性质和内容、文化活动的形式、权力的实施以及由表及里的日常生活体验。”(《City of Bits》，1995)目前信息技术已经渗透到规划设计领域的各个方面，各种新的城市规划分析、设计和表现技术层出不穷，城市规划设计领域正经历着一场从传统模式向信息化模式转型的深刻变革。
2宏观层面
2.1城市产业发展预测
经济地理学中的生产力布局理论认为：产业是城市核心和支柱，城市在本质上是一、二、三次产业的聚合体。由于不同产业在土地利用方式上的差异，因此各项产业用地在空间上呈现出不同的分布特征。如在城市中心区往往分布着付租能力最强的商业、办公等第三产业用地，在城市边缘区和郊区则分布着以工厂为主的第二产业用地，在城市远郊区则是从事第一产业的农业用地。这说明城市各项产业用地之间的数量比例关系和空间分布特征是城市土地利用方式形成的根本依据，在城市产业构成和城市土地利用方式乃至城市的整体空间结构之间存在着一种基本的耦合关系，即城市空间结构实质上是城市产业构成在空间上投影的产物。一定的城市产业空间构成必然与一定的土地利用方式相对应，通过对城市产业发展的研究，能够使规划人员把握城市空间演化的基本趋势，制定出科学的规划方案。
在收集城市历年来各种产业发展数据的基础上，综合运用经济学、运筹学、统计学等学科知识，人们可以建立起城市产业发展的数学模型，通过计算机的模拟运算，就能预测未来一段时期内城市各种产业的发展状态，并可逐年将预测数据与实际发展数据进行对比，将其反馈回预测系统，对原有模型加以修正，以更准确地预测未来城市产业的发展。这一过程中涉及到大量数据的收集和处理，由于受专业知识、时间、精力等诸多因素的制约，以往规划人员对此几乎无从下手，只能采用相对简单可行的趋势外推方法进行估算，因而难以真正把握住城市产业发展的整体趋势，也就难以制定出科学的规划方案。在今天，规划人员既可以借助信息技术与经济学界的专家相互协作，展开对城市产业发展的研究，也可以直接采用已经开发成功的计算机模拟程序来对城市产业发展进行预测，以分析城市产业空间布局演化的基本趋势，为城市土地利用和空间布局规划提供科学的依据。
2.2 城市人口预测
人口预测是指根据一个国家或地区现有人口状况以及影响人口发展各种因素的发展趋势的假设，对未来人口发展状况的测算。人口预测具有重要的实践意义，是国家制定未来人口发展目标和生育政策等有关人口政策的基础，对研究制定国民经济和社会发展决策具有重要的参考价值。就规划设计而言，人口的数量、构成和空间分布直接决定了未来城市发展的规模、对各种基础设施和公共服务设施的需求量以及城市空间结构的基本构成。在宏观层次的规划中，上述表现的更为明显。如在城市总体规划中，城市总用地面积、人均建设用地等一系列重要规划指标的确定都是以城市人口预测为基础的。虽然人们早已认识到人口预测对于规划设计工作的重要性，但在信息技术手段相对匮乏的时期，规划人员无力进行大量人口数据的收集、整理和分析研究，通常采用的方法是用几种经验预测法分别进行预测，然后进行相互比较和校核，再进一步确定未来城市人口规模的取值。这种方法虽然简便易行，但在实际工作中由于受到规划人员自身业务水平、长官意志等诸多因素的制约和影响，规划设计人员往往难以客观准确地确定人口预测模型中各项参数的取值，参数取值的随意性大。这往往使人口预测流于形式，缺乏必要的科学性。
信息技术的应用为规划人员摆脱上述困境提供了有力的工具，以厦门市城市空间信息工程技术研究中心开发出的人口地理信息系统为例，该系统建立在地理信息系统平台基础上，它将传统的人口预测技术和近年来蓬勃发展的GIS技术 （Geography Information System，地理信息系统）结合起来，不仅能够快速准确地预测未来城市人口在数量上的增减变化，而且能够分析城市人口在空间上的变化规律和演化趋势，从而便于规划人员进行城市总体规模、城市空间布局等重大问题的论证研究。
2.3 城市交通预测
交通预测是通过对大量观测数据进行归纳整理基础上建立起来的数学模型进行演绎，预测交通量变化的一种技术手段。通过交通预测，可以确定各条道路的交通荷载，即交通量的大小。通过交通预测可以进一步确定道路的断面形式、宽度等关键要素。因此，交通预测是城市道路网规划的前提和基础。而道路网的形式又进一步影响和制约着城市土地的利用方式，对城市整体空间布局起着举足轻重的作用，是决定城市总体空间布局的基本因素，因此，科学的城市规划必须以准确的交通预测为基础。
在信息技术尚不发达的时期，交通预测仅仅是少数经过专业训练的专家才能胜任的工作，对于大多数城市规划人员来说，虽然他们已经认识到交通预测对于规划工作的重要性，但是由于缺乏交通预测的专业技能，在实际工作中，他们往往倾向于采用相对简便的经验预测法，而不是进行更为准确的量化分析。例如在城市路网规划中，他们常用道路网密度作为路网规划的依据和标准，而在具体的道路设计时则参照类似地区通过经验类推来确定道路断面的形式和宽度等。这种做法虽然有其合理性，但缺乏足够的科学依据，并难以摆脱个人经验的影响，其本身并不能成为一种科学的规划方法。
随着信息技术的迅猛发展，借助计算机强大的数据处理能力，交通预测中数学模型的建立与反馈修改过程都可被编成自动运行的程序。在进行交通预测的时候，人们只需将观测到的交通数据输入计算机中，或者利用现代化的监视设备和数据搜集仪器完成数据的自动输入，就可以进行交通量的预测。持续更新的观测数据被不断地反馈到预测系统中，系统通过将观测数据与预测数据进行对比，自动完成对预测模型的修正，实现动态地实时跟踪预测。由此可见，信息技术的应用不仅大大提高了交通预测的精度和效率，而且降低了交通预测的难度，使规划人员在无需精深掌握交通预测专业技能的前提下，就能准确地进行交通预测，为城市道路网规划和总体空间布局规划提供可靠的依据，提高城市规划的科学性。
3微观层面
3.1场地分析
场地分析是规划设计的起点，在以往，规划师主要借助地形图来分析场地的坡度、植被、径流等特征，并通过现场踏勘获取直观感受加以进一步核实，然后据此绘制诸如坡度、植被之类的专业分析图进行场地特征的分析。整个过程基本上都在设计人员的头脑中完成，需要设计人员具有较强的空间想象能力和图形表达能力，工作量大且沟通不便。随着计算机三维表现技术的日益成熟，现在规划设计人员可以利用多种三维建模软件进行地形建模，将抽象的现状图转化成具体生动的空间模型来进行场地的分析。目前应用较多的建模工具主要有Arch view、3DMAX、3DViz等，其中Arch view是基于地理信息系统的应用软件，它要求用户具有一定地理信息系统方面的专业知识，且对输入数据有非常严格的要求，属于专业化的建模软件。3DMAX、3DViz都与AutoCAD保持着良好的协作关系，二者能直接应用AutoCAD文件进行三维建模，而不需要用户掌握额外的专业技能，因此比较而言，两者较Arch view建模更为简单易行，应用更为广泛，属于大众化的建模软件。以利用AutoCAD与3DMAX进行现状地形建模为例，只要将AutoCAD现状图中的等高线进行简单地分层处理，然后输出到3DMAX中，直接应用“地形”(Terrain)命令即可生成现状地形模型。现状地形三维空间模型的建立为规划人员展开进一步研究提供了一个基础性的共享平台，规划人员可利用现状地形三维模型展开一系列诸如高程、景观视线等方面的深入分析研究，从而大大提高规划设计工作的效率。
3.2成果表达
在传统规划设计中，最终的规划成果通常是一整套专业化的图纸，其中大部分图纸都是平面图纸，透视图寥寥无几。这种基于平面的表达方法，对于大多数没有经过专门训练的公众来说，过于专业化的图纸往往显得晦涩难懂，难于理解蕴涵其中的真实意图，因此公众也无法对规划方案展开积极有效的评论，结果必然造成公众与规划设计人员在沟通上的困难。由此可见，在传统规划设计中，规划成果表现手段的匮乏在客观上抬高了公众参与规划的门槛，由于规划方案无法有效地吸引公众的注意力，引起公众的兴趣。公众在事实上自觉或不自觉地置身于规划设计之外，真正意义上的公众参与无从谈起，从而就使规划设计仅仅局限在少数专业人员的圈子里面，“以人为本”的设计理念无形中变成了一句空洞的口号。
三维建模、VR（Virtual Reality，虚拟现实）等信息技术的广泛应用为城市规划提供了直观而生动的成果表现手段。规划设计人员通过运用3DMAX、3DViz等建模软件，可以将规划成果在电脑虚拟空间中栩栩如生地表现出来，并可进一步将其制作成为静态的透视图或者沿一定路径进行游览的三维动画，从而使人们在规划方案尚未实施之前就能看到其形象。相对于传统表达方式而言，利用信息技术进行规划成果的表现不仅能完全真实地反映规划设计的全貌，而且通过声音、图像等多媒体处理技术，能非常直观地将规划方案呈现在公众面前，吸引公众的兴趣，鼓励他们对规划方案展开全面讨论，这对增强公众参与规划的积极性和规划方案的进一步完善都不无裨益。
4面向信息时代的城市规划设计
信息技术的发展为城市规划设计提供了较为详尽的第一手数据资料和多种分析与表现的工具和方法。随着信息技术发展及其在城市规划设计领域的广泛应用，从宏观到微观，从技术到方法的各个层面都给传统的城市规划设计以更多的启迪，城市规划工作者应在可能的条件下充分运用各种先进的信息技术方法，积极开展面向信息时代的城市规划设计方法研究，切实增强城市规划的科学性，为实现城市的可持续发展打下坚实的基础。
参考文献
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论文摘要阐述数字农业的概念及其作用，指出数字农业建设中存在的问题，包括农业信息化水平低、信息化意识及利用信息能力不强、管理和标准化工作有待进一步加强等，并对数字农业的建设进行了展望和设想。
在我国2000年的《农业科技发展纲要》中，将数字农业放在农业信息技术的首要位置，引起了人们的普遍关注。本文试图谈谈对数字农业的认识、存在的问题和建设数字农业的基本设想，以供参考。
1对数字农业的认识
数字农业（digitalagriculture）就是用数字化技术，按人类需要的目标，对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。其本质是把信息技术作为农业生产力要素，将工业可控生产和计算机辅助设计的思想引入农业，通过计算机、地学空间、网络通讯、电子工程技术与农业的融合，在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制，使农业按照人类的需求目标发展[1]。
有的学者认为[2]，数字农业是“数字地球”在农业领域的延伸。正如“数字地球”的概念一样，数字农业这一概念体现了数据和技术的综合集成。数字农业可以有广义和狭义之分。广义的数字农业，即信息化农业，包括农业要素（生物要素、环境要素、技术要素、社会经济要素等）、农业过程（生产、管理、储运、流通等）的数字化、网络化、自动化以及智能化，形成数字驱动的农业生产管理体系。狭义的数字农业，是以农业空间信息机理为基础的、以“3S”技术为支撑的农业系统空间信息技术体系。
事实上数字农业是一个学术性很强的综合概念。近年来，与数字农业技术体系有关的理论基础和应用技术研究，已经成为主要发达国家发展高新技术农业的侧重点，成为极其活跃的科技创新领域。数字农业是一项集农业科学、地球科学、信息科学、计算机科学、空间对地观测、数字通讯、环境科学等众多学科理论与技术于一体的现代科学体系，是由理论、技术和工程构成的三位一体的庞大系统工程。数字农业是对有关农业资源（植物、动物、土地等）、技术（品种、栽培、病虫害防治、开发利用等）、环境、经济等各类数据的获取、存贮、处理、分析、查询、预测与决策支持系统的总称。数字农业是信息技术在农业中应用的高级阶段，是农业信息化的必由之路；农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果。实现农业农村现代化、保障我国的食物安全、全面建设小康社会的关键在于推动农业科技的发展，创造条件进行一次新的技术革命，促使传统农业向现代农业转变，促使粗放生产向集约化经营转变。可以预言，数字农业及其相关技术的快速发展和推广应用，必将成为新世纪农业科技革命不可缺少的重要内容，必将推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展，在带动广大农民致富和全面建设小康社会中发挥越来越重要的作用[3]。
2存在的问题
2.1农业信息化水平较低
收集信息、处理信息、传播信息的软硬件设备与网络体系不健全；已开发的大量农业经济信息系统、农作物病虫害数据库、作物品种资源管理数据库系统、农业土壤系统分类数据库系统等大多不涉及空间维度，难以适应当前对空间数据信息的需求；对于来源多种多样、格式也不尽相同的各种数据的实时性、地域性、综合性处理还需作出很多努力。
2.2农业信息化意识和利用信息的能力不强
一方面，许多基层农技人员和广大农业从业者，知识老化，整体素质有待进一步提高，对于利用现代技术，收集、处理、利用农业信息的意识和能力不强；另一方面，农业信息加工处理的技术人员缺乏，当前，就连最基本的能够及时、准确地提供农产品供需信息，对网络信息进行收集、整理，分析市场形势，回复网络用户的电子邮件，解答疑问等方面的人才也不多，更谈不上能够满足数字农业发展对于人才的需求。2.3农业信息化效益不明显
数字农业还刚刚起步，在国内总体上尚处于探索阶段，实用性、普遍性的技术应用还很少，直接带来的经济效益还没有很好地显现出来。
2.4农业信息数据的管理和标准化工作有待进一步加强
地理信息系统（GIS）以及其他农业信息管理系统为了完成某种分析工作所要求的各种农业数据往往格式与结构不同，而且往往掌握在不同的管理部门或研究机构中。因此，未来建立在网络上的农业地理信息系统要具备获取和分析分布式存储数据的能力，也就是说我们要使所谓的WebGIS能够协同处理来自不同组织和机构的农业数据[2]。
3建设数字农业的基本设想
随着经济社会的快速发展和科技进步，台州在数字网络建设、原始数字化数据积累、数字化信息采集及其处理等
方面的工作已有一定的基础，起动发展数字农业不仅是必要的，而且是可行的。借鉴许多学者的研究结果[4，5]，提出建设台州数字农业的基本设想，就是要在台州已有农业信息化建设成果基础上，建立可视化的台州农业地理信息系统，构建直观形象的农业信息管理与辅助决策视频体系，实现农业信息的现代化综合管理、分析、共享和，彻底改造台州传统的农业管理模式，全面提升台州农业工作的信息化和现代化水平。
3.1整合已有的农业信息
在国家、省级信息基础设施建设的基础上，以各级农业部门为依托，建设中央一省一市县信息骨干网络系统，形成一个功能完善、性能优良的农业综合信息网络系统，并与其他网络互联，成为一个全方位的农业资源和经济信息网络系统。
3.2信息表达要直观、形象，并要实现信息系统的联网
把市内的地形、地貌、交通、村镇、行政区划等基础地理信息以及耕地分布、土壤类型、种植结构、水肥状况、农作物生长发育、气象、病虫害、农民知识、乡镇企业、农业法律法规等各种农业信息以图形图像等直观形象的可视化电子地图与相关信息的形式在投影视频系统上进行显示和表达，随着数字农业的发展，逐步做到与省级、国家级类似的信息系统进行交互式查询等。
3.3强化对科研、管理等的服务工作
通过对基础地理信息和农业专题信息的空间分析、网络分析和追踪分析等，实现农业科研、管理和决策人员在全市三维农业电子模型上，对农业生产中的现象、过程进行模拟，高效、直观、形象地为农业工作的规划、设计、建设、经营、管理、服务、决策等提供科学依据。
4参考文献
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[2]薛领，雪燕.数字农业与我国农业空间信息网格（Grid）技术的发展[J].农业网络信息，2004（4）：4-7.
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关键词 信息技术 环境教育 高中地理
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.05.045
Abstract With the development of modern information technology， the teaching methods of geography environment education in senior high school are faced with new challenges and opportunities. How to make full use of information technology to promote high school geography education has become a hot spot of academic research. The analysis based on the characteristics of information technology resources intuitive， sharing and fast that the field of the application of information technology in the environmental education in high school geography： can widely used in the development of curriculum resources， teaching aided design； the second is the classroom teaching demonstration and visual presentation of knowledge； the third is to expand the second classroom， to promote inquiry learning.
Key words information technology； environment education； high school geography
0引言
信息时代的到来促使学校教育向着信息化的方向发展，中学地理教师必须明确信息技术在高中地理环境教育中的应用领域，充分利用信息技术手段对时间与空间的表达优势，丰富地理环境教育的内容，改变地理课堂教学形式，拓宽学生获取环境信息的途径，从而真正做到“在环境中”进行环境教育。
1信息技术应用于高中地理环境教育的意义
信息技术的出现，丰富了教学内容与形式，极大程度地弥补了传统教学的不足。它在高中地理环境教育中能够结合所教内容，综合地处理声、文、图信息，具有集成性、交互性、虚拟性和便捷性四大特点。①
信息技术应用于高中环境教育领域具有重要实践意义。一是有利于高中地理环境教育的课程开发与设计。教师应该运用信息技术辅助课堂教学，设计出具有基础性和时代感的高中地理环境教育课程。二是有利于改变教学形式，提高教学有效性。教师运用信息技术直观呈现或动态模拟环境问题典型案例的现实情景，寓教于景、于情、于乐，便于激发学生独立思考、自主分析以及动手操作，形成对环境正确的道德感、责任感和价值观。②三是有利于学生拓展地理环境教育的信息与知识面，借助信息技术模拟现实环境问题情境，培养学生的信息检索、整理、分析能力以及信息技术呈现技能。四是有利于提高学生的环保意识，培养学生对环境问题的理解、解释能力和解决环境问题的决策能力。③
2高中地理环境教育对信息化教学资源的要求
高中地理课程基本理念中强调信息技术在地理学习中的应用，要求利用信息技术营造出有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环境。④同时，《中小学生环境教育专题教育大纲》也明确要求：学生要在亲身参与中增进交流与理解，形成正确的环境价值观和可持续发展的决策与行动意识。⑤因此，高中地理教师应该充分利用信息技术去开发地理环境教育的信息资源，设计出具有一定教学价值，适合学生学习发展，面向学生的“教学并重”的信息化教学资源。
（1）新目标要求信息资源的内容是面向学生的“学习型”资源。“学习型”资源指利用信息技术选择并组织以学生为中心的体验型的教学资源。新目标要求高中地理环境教育的教学设计借助信息技术，突出以学生的认知、感知和体验的学习资源，倡导以“学生为中心”的多样化学习方式，如问题导向式学习、探究式学习和研究性学习等。既帮助教师“教”得更好，又能提高学生“学”的能力，在提高学生参与学习的使他们学得更快、更好、更轻松。
（2）新目标要求信息资源的结构是“主题单元型”资源。“主题单元型”资源是指，利用信息技术按主题分类法，以单元的形式组织学生学习所需要的各类教学资源。高中地理环境教育的目的是让学生学会分析“环境问题的表现与分布”、“环境问题产生的原因”以及“形成可持续发展的观念”这三部分，其涉及内容十分广泛。因此，教师需要改变过去对文本、图片、视频等多媒体素材的简单堆积和对教学内容的单一呈现的方式。以“主题单元型”方式对于有关环境的知识信息进行深度发掘，引导学生思考，以启发、探索的方式促进学生系统地学习，真正地掌握有关环境保护的方法和策略。
（3）新目标要求信息资源的形式是“智能化的知识管理”型资源。“智能化知识管理”型资源是指，利用信息技术作为管理手段，优化资源的获得、储存和传播过程。高中地理环境教育作为终身教育的一部分，肩负着培养具有新型环境发展观的公民的使命。⑥因此，要求学生和教师在面对越来越多的信息资源时，能够准确、有效、迅速地对其进行筛选与加工。“智能化知识管理”方式一方面有利于教师和学生基于资源管理的平台实现资源共享与交流，另一方面更有利于培养学生的信息素养，并且能够鼓励学生积极地去探究问题，丰富已有的信息资源。
3信息技术在高中地理环境教育中的应用
3.1应用于课程资源开发，辅助教学设计
随着信息技术的发展突破各种资源的时空限制，促使课程资源的广泛交流与共享成为可能。⑦因此，地理教师应该充分利用信息技术，及时将新的环境现象、环境问题和环境保护经验补充到环境教育教学中，让信息技术作为开发高中地理环境教育课程资源的“新助手”。
首先，信息技术的集成性特点符合环境教育课程资源开发的开放性原则。一是利用信息技术开发不同形式的课程资源。教师可以结合教学实际，在互联网各类信息资源平台上搜索图像、视频来拓宽学生的视野；搜集各种有关环境的新闻热点，突出环境教育内容的时代性。二是利用信息技术开发不同空间内的课程资源。利用网络搜集城市、农村、国内以及国外有关环境问题的典型案例，让学生通过比较与分析、探讨与辨析、选择与设计出适合的解决方案。
其次，信息技术的交互性特点符合环境教育课程资源开发的针对性原则。一般来说，每一门课程都有自己的“特效”资源。⑧高中地理环境教育的课程资源丰富多彩，因此，在开发高中地理环境教育的课程资源时，教师需要利用信息技术对信息资源的广泛选择和主动控制的优势，认真搜索并分析与环境教育课程目标有关的课程资源，并且掌握其性质及特点，保证环境教育课程资源的有效性和环境教育课堂的教学效果。
3.2应用于课堂教学演示，直观呈现知识
学生对知识的获取，主要是通过感知地理环境，进而上升到理性的认识。其中信息技术是教师在课堂演示中最好的技术支撑，有利于学生通过直观的体验，将知识与技能、过程与方法上升为意识、责任和观念。基于此，下文主要针对信息技术的逼真程度和信息技术与环境之间的关系来具体分析信息技术在课堂中的直观演示应用。
首先，利用信息技术逼真程度高的特点，提高环境教育的感官教学。充分利用其视觉、听觉、动觉和触觉的功能，将抽象、单调、刻板的文字形象，变成直观、具体、生动的以文字、图片、动画、影像等为主的多媒体形式。例如，生活在内陆的学生对于海洋没有直观性的认识，无法了解海洋污染的严重危害。教师可以通过搜集有关石油泄漏的图片，人们打捞泄漏石油的影像资料，让学生通过图像的展示，认识到石油泄漏对海洋生物的巨大影响，从而对石油污染的原因以及如何预防留下深刻印象。
其次，利用信息技术制作有关环境方面的数据统计图表。图表对于数据的统计更为直观，也更易于学生观察与分析。在高中地理环境教育课堂中，教师可以利用图表直观地展示统计信息的时间性、数量性等属性方面的变化，有利于学生深刻地感受环境演变的过程和环境破坏所带来的危害。
3.3应用于拓展第二课堂，促进探究学习
高中地理环境教育的第二课堂应让学生能够在真实的环境中走进文本，体验环境问题，并在体验中生成有关环境保护的知识和意识。信息技术在高中地理环境教育的第二课堂中就扮演着“拓展者”的角色，有利于促进学生的探究式学习。
首先，利用信息技术虚拟现实性的特点拓展第二课堂。高中地理环境教育的第二课堂是提高学生综合分析环境问题能力的场所，利信息技术开展第二课堂活动，可以模拟现实情景，打破时间、空间和经费的限制。例如，探究“城市垃圾污染和防治”活动中，让学生通过“网络城市垃圾回收站”的模拟情境进行探究性学习。“网络城市垃圾回收站”是将不同类型的垃圾和问题分散在各个虚拟的城市中，学生可以通过角色扮演对同一个城市垃圾的分类、问题解决方案进行讨论。最后集合学生对每个城市垃圾问题的分析结果，合作完成城市垃圾回收的学习任务。这种利用信息技术模拟现实情境的探索活动，符合学生的学习行为规律。
其次，利用信息技术便捷性的特点为拓展第二课堂提供新的学习方法。学生利用信息技术按照自己的需要、兴趣、任务要求和认知特点来选择信息的表现形式。尤其是利用信息技术对环境信息进行加工与处理，让学生学生在动手动脑的过程中有意识地将自己的观点与理解渗透到环保作品的加工中。一方面，学生可以利用信息技术满足和丰富自身的知识结构，对现有的环境保护知识进行同化与顺应，另一方面，充分利用原有知识与新信息、新知识学习之间的认知冲突，重构正确的知识与能力。
4结语
新课程标准高度重视学生创新精神与创新能力的培养，并且要求突出学生在地理环境教育课堂中进行“探索”与“解决”问题的过程。因此，教师应该根据教学实际，将信息技术充分应用于高中地理环境教育中的，激发学生的认知内在动力与探究能力，培养学生搜索整理信息、分析解决问题及交流合作的能力，促使学生形成正确的可持续发展的环境观。
注释
① 邹冰.多媒体教学在环境教育领域的应用[J].上海环境科学，2001（7）：347-348.
② 尹玉忠.信息技术支持下的中学生环境意识培养策略研究[D].河北大学，2008：6.
③ 段玉山.信息技术辅助地理教学[M].北京：高等教育出版社，2003：11-14.
④ 中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（实验稿）[S].北京：人民教育出版社，2003.
⑤ 中华人民共和国教育部.中小学环境教育专题教育大纲[S].教育部办公厅关于印发，2003.2
⑥ 国际地理联合会地理教育委员会.地理教育国际[R].地理学报，1993.4：289-295.
关键词：建筑全生命期管理 空间信息技术 空间数据库 空间信息管理系统
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0012-02
建筑全生命期管理主要分为规划、勘察、设计、施工、运营、拆除等各不同阶段[1]。任何建设工程项目在上述过程中不可避免的需要用到空间信息技术[2-3]。空间信息技术（Spatial Information Technology）是20世纪60年代兴起的一门新兴技术，70年代中期以后在我国得到迅速发展，目前已经广泛应用在环境、资源、军事、农业、水利、国土、卫生等领域[2]。空间信息技术主要包括卫星定位系统、地理信息系统和遥感等的理论与技术，同时结合计算机技术和通讯技术，进行空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。空间信息技术在广义上也被称为“地球空间信息科学”，在国外被称为GeoInformatics。
为了实现建筑信息化的需要，需要在建筑生命周期中各阶段的空间信息进行整合和管理，从而达到更好地服务于建筑生产、运营的目的。面对国内外巨大数量的建筑项目，建筑全生命期空间信息管理应用系统的建立与推广将在建筑业及相关建筑空间信息服务业具有可观的市场应用前景。
1 建筑全生命期中的空间信息技术需求分析
建筑全生命期中的空间信息主要是通过使用不同的空间信息技术及方法进行空间数据的有效采集、表达等，为建筑生命周期管理提供空间信息服务。空间信息技术包括工程测量手段、精密工程测量、数字近景摄影测量、三维激光扫描和高分辨率遥感等方法等。以下分别讨论上述各阶段对空间信息技术的需求。
1.1 建筑规划中对空间信息技术的需求
在建筑的规划阶段，空间信息技术提供周围建筑物、交通与环境等的信息供参考，信息提供采用二维平面图与建筑、交通等属性信息综合的方式。比如，在市区需要建一栋高楼，就要考虑新建建筑物对周围环境的影响，也要考虑施工阶段交通运输与否便利及如何最优，和是否会带来严重的交通影响。这就需要在平面图中提供位置信息与交通属性信息等。另外还需提供地质资料、地形图、地籍图和地下管线管网图等来辅助规划。
其中涉及到的测量手段有：全站仪、GPS、管线探测仪等。还需利用GIS技术辅助分析规划。
1.2 建筑勘察设计中对空间信息技术需求
在建筑勘察设计阶段，需要实地勘察地形和周边环境，看勘察现场环境是否和已有资料符合，从而实现具体的设计方案，最终形成具有施工指导的CAD设计图纸。空间信息技术需提供地形信息、土方信息、地基岩土信息等，各属性信息需要与空间坐标相对应。设计中需要利用三维空间建模与可视化技术，根据设计图可以实现造价分析、工程量统计等。
1.3 建筑施工中对空间信息技术需求
在施工阶段：主要包括施工测量、变形测量、竣工测量等，需要使用测量仪器获得充足与准确的数据。在施工测量中又包括施工控制网的测量、施工放样测量、施工检测，其中测得的施工控制网为施工放样测量提供基准，施工检测对施工进行监督，评价施工质量；变形测量辅助施工安全管理；竣工测量用于评价施工与设计的符合度。
其中涉及到的测量手段有：全站仪、水准仪、钢尺、GPS、数字摄影测量及三维激光扫描技术等。
1.4 建筑运营中对空间信息技术需求
在运营阶段：主要包括房产测量、变形监测、健康监测、能耗监测、产权变更监测、结构形态测量等，其中房产测量辅助房产管理和物业管理，变形测量辅助安全管理。需用到的空间信息技术有，手持式测距仪、钢尺、全站仪、水准仪、GPS、摄影测量、三维激光扫描技术等。
1.5 建筑拆除对空间信息技术的需求
在拆除阶段，主要是测量周边建筑和设施，为拆除提供足够的数据。包括地形的测绘，利用传统和现代测量技术均可。
总之，在建筑全生命期管理的各阶段，空间信息技术提供直接的技术服务，对于获取工程及周边环境的空间信息与基本属性信息，还需建立工程数据库及综合信息管理系统，并实现管理、更新与维护，最终还需对信息进行科学的分析与解释。
2 建筑全生命期空间信息管理与应用系统
该系统基于建筑全生命期管理的理念，通过对建筑工程设计、施工和管理工作中的工程信息进行数字化、标准化，实现建筑数据在数据库系统中的统一管理。系统在建筑领域中引入信息化技术并结合地理信息技术，在综合分析建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型之后，抽象出通用的建筑数据模型，将建筑生命周期内空间与属性信息的统一纳入到模型中管理。系统将建筑生命周期内的所有数据分为规划、勘察、设计、施工、运营和拆除等阶段进行分类管理，对建筑信息进行详尽的数字化表达，为创建丰富的建筑数字化信息、管理建筑整个生命周期的数据提供一个基础平台，使与建筑相关的多个参与方之间共享信息成为可能。
系统由建筑全生命期数据库管理子系统与建筑全生命期综合应用子系统两部分组成。建筑全生命期数据管理子系统可用于建筑全生命期数据的统一、规范化管理与综合数据处理，主要功能包括工程管理、建筑数据入库、管理与维护、建筑数据综合显示与操作、建筑数据查询分析、系统管理和帮助等。综合应用子系统实现建筑全生命期各阶段信息的集成应用（如图1），它在建筑全生命期数据库管理子系统基础上，实现建筑信息管理与分析的基本功能，为政府部门、建筑施工管理人员、建筑业主提供信息查询、统计、分析、监测预测的行业应用系统。系统主要功能包括数据浏览、数据查询、分析与统计、图层管理、地图标绘、效果图输出等。
3 结语
该文分析了建筑生命周期管理各阶段对空间信息的需求，分析了建筑全生命期管理各阶段对空间信息技术的需求，重点讨论了各种不同技术如工程测量、GIS、GPS、RS在每一个阶段的具体应用，为建筑全生命期的空间信息获取与管理提供支持。最后针对建筑生命周期管理中的空间数据，基于空间信息技术自主设计并开发了建筑全生命期空间信息管理与应用系统，从而证明空间信息技术在建筑全生命期中重要价值和广阔的应用前景。
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