地理信息科學概念精品(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(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇地理信息科學概念范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)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(jié)全人類研究的科學體系。概括起來分11個門類、5大巨系統(tǒng)、4項建設(shè)（圖1、圖2、圖3、表1），下面分別表述原著與解解的內(nèi)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(shù)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(tǒng)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(jīng)濟、政治、軍事等），是在掌握所有科學基礎(chǔ)上的智慧較量；美學是縱貫于各個學科的；數(shù)學科學與系統(tǒng)科學是橫貫于各個學科的。因此有以下的科學分類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（圖2）。

附圖

圖2　科學分類的網(wǎng)絡(luò)體系

fig.2 the network system of science classification

在五個開放的、復(fù)雜巨系統(tǒng)中（圖3），地理系統(tǒng)與星系系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)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(guī)律”。

錢學森提出的社會主義總體設(shè)計部（表1）中，除了政治文明建設(shè)、物質(zhì)文明建設(shè)、精神文明建設(shè)外，特別提出地理建設(shè)，筆者將其修改為地理系統(tǒng)工程，并增加了人口、科教、城鎮(zhèn)、資源、災(zāi)害、產(chǎn)業(yè)。

表1　社會主義建設(shè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（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(shù)的迅猛發(fā)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(shù)的迅猛發(fā)展，處理與解決這些海量數(shù)據(jù)的能力大幅度地提高。地理信息系統(tǒng)、地理專家系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)應(yīng)運而生，使得地理信息科學首先獲得發(fā)展的機會。正是地理信息科學這門用高新技術(shù)武裝起來的技術(shù)科學的發(fā)展，帶動了整個地理科學的建立與發(fā)展。

附圖

圖3　五個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)

fig.3 five open complex giant system

地理信息科學的主要內(nèi)容就是天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括航天信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（外層空間衛(wèi)星之間的信息網(wǎng)絡(luò)）、地面的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、天地之間的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分，是有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)連通的一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1998年筆者發(fā)表了“航天信息與地理信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其應(yīng)用”的論文[5]，2002年又發(fā)表了“論地理信息科學的發(fā)展”[6]一文。兩篇論文基本上代表了地理信息科學的創(chuàng)始與發(fā)展，當前各行各業(yè)都在進行數(shù)字化或信息化的建設(shè)，實際上都是天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)中的部分子網(wǎng)絡(luò)或子系統(tǒng)。地理信息科學中最重要的原創(chuàng)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(shù)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(shù)學工具主要是數(shù)理統(tǒng)計的方法，把遙感信息看成是沒有成因關(guān)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(shù)學工具，事實上不承認地理現(xiàn)象的不確定性；大多數(shù)地理學家將遙感信息當成系列成圖的基礎(chǔ)信息，快速、準確地制作系列地圖。地圖是符號系統(tǒng)，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(zhuǎn)化成符號系統(tǒng)的系列圖譜。遙感信息模型則是將地理復(fù)雜現(xiàn)象中的非遙感信息轉(zhuǎn)變?yōu)闅w一化的影像信息，與遙感信息一起用方程、統(tǒng)計與相似準則結(jié)合，也即演繹邏輯、歸納邏輯與類比邏輯結(jié)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(tǒng)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(fù)雜信息模型[7-9]。這種信息模型只有在遙感技術(shù)的推動下才有可能產(chǎn)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(tǒng)本來就是為了制作地圖而創(chuàng)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(tǒng)，是順理成章的。但是這種地理信息系統(tǒng)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(nèi)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(shù)發(fā)展格格不入的疑難，最為典型的是數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)挖掘說明存在數(shù)據(jù)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(tǒng)可以直接進行模型計算，由此地理信息編碼模型應(yīng)運而生[10,11]。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)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(tǒng)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(zhuǎn)化的紐帶，也是地理信息系統(tǒng)中屬性庫與地理專家系統(tǒng)中知識庫聯(lián)系的橋梁。

總之，天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，研究這個巨系統(tǒng)的地理信息科學的內(nèi)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為核心的天—地—人—機系統(tǒng)。地理信息科學雖然是從屬于地理科學的技術(shù)科學，但是地理信息科學的誕生與發(fā)展是引領(lǐng)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(tǒng)工程

地理系統(tǒng)工程當前尚未被廣泛認識，已經(jīng)認識到的也僅僅是系統(tǒng)工程在地理學中的應(yīng)用。當?shù)乩硇畔⒖茖W中的模型在實踐中應(yīng)用時，必然會涉及地理系統(tǒng)工程的可操作性。地理遙感復(fù)雜信息模型的建立，可以進行定量預(yù)報和回溯，因此為地理系統(tǒng)工程打下了工程的基礎(chǔ)。國民經(jīng)濟的主戰(zhàn)場主要包括人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、災(zāi)害、城鎮(zhèn)、基建、產(chǎn)業(yè)等8個方面，這8個方面是互動的。

如果沒有以高新技術(shù)武裝起來的地理信息科學的支撐，研究復(fù)雜的地理系統(tǒng)工程就是空想，然而所幸的是人們已經(jīng)掌握了地理信息科學的許多關(guān)鍵技術(shù)，地理系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)基礎(chǔ)。從遙感信息模型發(fā)展到地理復(fù)雜信息模型再到地理數(shù)學[8]，為理論地理科學奠定了堅實的基礎(chǔ)。

理論地理科學中首要的是建立開放的復(fù)雜巨地理系統(tǒng)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(fù)雜模型理論與地理數(shù)學；第四是地理數(shù)學在部門地理—部門子地理系統(tǒng)工程與區(qū)域地理—區(qū)域地理系統(tǒng)工程中的應(yīng)用。理論地理科學如果不能指導(dǎo)部門子地理系統(tǒng)工程的研究和區(qū)域地理系統(tǒng)工程的研究，那么就失去了理論意義。

如果沒有以高新技術(shù)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(jīng)掌握了地理信息科學的許多關(guān)鍵技術(shù)，理論地理科學的建立指日可待。

5　地理科學在可持續(xù)發(fā)展信息社會中的作用

地理學的發(fā)展經(jīng)歷了“地理環(huán)境決定論”、“人類中心主義”，然后達到了地理科學的可持續(xù)發(fā)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(fā)達國家的水平，一個地球是滿足不了全人類的需求的。可持續(xù)發(fā)展只有在信息社會中才能實現(xiàn)，人類一方面需要依靠科學技術(shù)開發(fā)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(shù)直接轉(zhuǎn)化太陽能為電能；另一方面是靠信息技術(shù)節(jié)省資源、能源，如天地信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是信息社會的重要支柱之一，靠航天技術(shù)獲取外層空間信息源，靠計算機技術(shù)建立信息網(wǎng)絡(luò)。由此可見，地理信息科學在可持續(xù)發(fā)展信息社會中的作用[14]。隨著地理信息科學的發(fā)展，地理系統(tǒng)工程與理論地理科學的發(fā)展，將為國民經(jīng)濟的主戰(zhàn)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(jīng)被廣泛共識，地理系統(tǒng)工程與理論地理科學的發(fā)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(fā)展性的；是既有前瞻性又有現(xiàn)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(shù)，高新技術(shù)恰恰是新理論、新應(yīng)用的強大推動力。

【參考文獻】

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篇(2)

關(guān)鍵詞：GIS；發(fā)展；演化

一、前言

地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）是一種專門用于采集、存儲、管理、分析、和表達空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。其既是表示、模擬現(xiàn)實空間世界和進行空間數(shù)據(jù)處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關(guān)于空間信息處理分析的“科學技術(shù)”。

二、GIS的提出和迅速發(fā)展

50年代，由于電子計算機科學的興起和它在航空攝影測量與地圖制圖學中的應(yīng)用，使人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和屬性數(shù)據(jù)，并希望通過計算機對數(shù)據(jù)的分析來直接為管理和決策服務(wù)，這樣就導(dǎo)致了地理信息系統(tǒng)的問世。

1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數(shù)據(jù)庫，隨后各國的土地測繪和管理部門都逐步發(fā)展土地信息系統(tǒng)（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大測量學家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并建立了世界上第一個GIS—加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。稍后，美國哈佛大學研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。但是，由于當時計算機技術(shù)水平不高，存儲量小、磁帶存取速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，地學分析功能極為簡單。當時的系統(tǒng)能實現(xiàn)手扶跟蹤數(shù)字化地圖，進行地圖數(shù)據(jù)的拓撲編輯，分幅數(shù)據(jù)的拼接，并發(fā)展了基于柵格的操作方法。

進入70年代以后，由于計算機硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是大容量存取設(shè)備—磁盤的使用，為空間數(shù)據(jù)的錄入、存貯、檢索和輸出提供了強有力的手段。用戶屏幕和圖形、圖像卡的發(fā)展增強了人機對話和高質(zhì)量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發(fā)展。一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)。GIS這一技術(shù)成為一個引人注目的領(lǐng)域。

三、80年代的GIS—地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）

80年代是GIS在理論、方法和技術(shù)上取得突破與趨向成熟的階段。由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的問世，推出了第四代計算機，特別是微型計算機和遠程通訊傳輸設(shè)備的出現(xiàn)，為計算機的普及應(yīng)用創(chuàng)造了條件，加上計算機網(wǎng)絡(luò)的建立，使地理信息的傳輸效率得到極大的提高。另外，軟件開發(fā)工具的廣泛應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的推廣，推動了GIS的數(shù)據(jù)處理能力、空間分析功能、人機交互對話、地圖的輸入、編輯和輸出技術(shù)的進一步發(fā)展，并逐步走向成熟。GIS的應(yīng)用從解決基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃（如道路、輸電線等）轉(zhuǎn)向更加復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)問題。當時，GIS已跨越國界，在全世界范圍內(nèi)全面推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合，開始應(yīng)用于全球性的問題（如全球變化、全球沙漠化監(jiān)測等）。因此，國際著名的GIS專家，即前面提到的R.T.Tomlinson認為：“如果70年代是GIS發(fā)展的鞏固時期，那么80年代則是國際上GIS發(fā)展具有突破性的年代”。這個時期，GIS還保留有地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,GIS）的含義和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科學（GeographicInformationScience,GIS）

地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用大大提高了人類處理和分析大量有關(guān)地球資源、環(huán)境、社會與經(jīng)濟數(shù)據(jù)的能力，而地理信息系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用的進一步發(fā)展則必須以地球信息機理理論為基礎(chǔ)。陳述彭院士在論述地理信息系統(tǒng)發(fā)展時強調(diào)了對于地球信息基礎(chǔ)理論的研究，并指出地球信息基礎(chǔ)理論的實質(zhì)內(nèi)容：地理信息系統(tǒng)已不僅僅限于物質(zhì)流與能量流的信息載體，而且包括研究地學信息流程的動力學機理與時空特征、地學信息傳輸機理及其不確定性(多解)與可預(yù)見性等；并認為：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于這個Info還包括很多地學規(guī)律，其分析模型必須以地學為基礎(chǔ)。

Goodchild于1992年提出地理信息科學(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科學主要研究在應(yīng)用計算機技術(shù)對地理信息進行處理、存貯、提取以及管理和分析過程中所提出的一系列基本問題，如數(shù)據(jù)的獲取和集成、分布式計算、地理信息的認知和表達、空間分析、地理信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、地理數(shù)據(jù)的不確定性及其對于地理信息系統(tǒng)操作的影響、地理信息系統(tǒng)的社會實踐等。地理信息科學的提出是地理信息系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展到相當水平后的必然要求，它是在人們不再滿足于僅僅利用計算機技術(shù)來對地理信息進行可視化表達及其空間查詢，而強調(diào)地理信息系統(tǒng)的空間分析和模擬能力時產(chǎn)生的；它在注重地理信息技術(shù)發(fā)展的同時，還注意到了與地理數(shù)據(jù)、地理信息有關(guān)的其他一些理論問題，如地理數(shù)據(jù)的不確定性、地理信息的認知以及社會對于地理信息技術(shù)運用于實踐的認可等。由此可見，地理信息科學在地理信息技術(shù)研究的同時，還指出了對于支撐地理信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論研究的重要性。世紀之交，由于地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，加上航空和航天遙感、全球定位系統(tǒng)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(Internet)和地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及其相互間的滲透和整合，逐漸形成了以地理信息系統(tǒng)為核心的地球空間信息集成化技術(shù)系統(tǒng)，為解決區(qū)域范圍更廣、復(fù)雜性更高的現(xiàn)代地學問題提供了新的分析方法和技術(shù)保證；同時，這些現(xiàn)代信息技術(shù)的綜合發(fā)展及其應(yīng)用的日益深廣，掀起了全球變化研究與對地觀測計劃的新高朝，于是時勢造英雄，促使一門新興的交叉學科“地理信息科學”的脫穎而出。這個時期，GIS己經(jīng)漸變地含有地理信息科學（GeographicInformationScience,GIS）的含義和意思。

五、現(xiàn)在的GIS—地理信息服務(wù)(GeographicInformationService,GIS)

近年來，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和地球數(shù)字化產(chǎn)品的普及應(yīng)用，GIS的發(fā)展進入到各行各業(yè)乃至各家各戶的用戶時代，成為人們生產(chǎn)、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。這個時期，社會對GIS的認識普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系統(tǒng)已成為許多機構(gòu)（特別是政府決策部門）必備的工作和決策咨詢系統(tǒng)。國家級乃至全球級的地理信息系統(tǒng)已成為公眾關(guān)注的問題，地理信息系統(tǒng)已被列入“信息高速公路”計劃，也是美國前副總統(tǒng)戈爾提出的“數(shù)字地球”戰(zhàn)略的重要組成部分。地理信息系統(tǒng)的研究和應(yīng)用正逐步形成行業(yè)，具備了走向產(chǎn)業(yè)化的條件。

近來，個人數(shù)字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移動電話的普及給新的應(yīng)用創(chuàng)造了許多機會。這樣的應(yīng)用有流動工作人員和基于位置服務(wù)。流動工作人員，顧名思義，他們工作在遠程位置，如客戶處、分公司或者野外現(xiàn)場。這些工作人員經(jīng)常要為完成某項任務(wù)下載一段所需的數(shù)據(jù)，在遠端使用這段數(shù)據(jù)，然后在每天工作結(jié)束的時候?qū)⒏膭痈拢ㄍ降兀┑街鲾?shù)據(jù)庫上。這種場景的一個重要方面是：客戶端保留有數(shù)據(jù)，并以離線方式在本地對數(shù)據(jù)進行操作。基于位置服務(wù)的使用是近年來出現(xiàn)的一個重要趨勢，這類服務(wù)徹底改變了對用戶地理位置的依賴。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）的應(yīng)用，可以很容易確定任何一個客戶/使用者的精確位置，并根據(jù)用戶的地理位置提出最佳解決方案。基于位置服務(wù)的影響和重要性促使開放GIS協(xié)會（OpenGISConsortium,OGC）提出了開放位置服務(wù)（OpenLocationService，OpenLS）,希望能夠?qū)⒌乩砜臻g數(shù)據(jù)和地理操作的資源集成到位置服務(wù)和電信基礎(chǔ)設(shè)施中去。美國聯(lián)邦政府已于2001年10月頒布了規(guī)定：所有蜂窩電話的位置在67%的使用時間里必須是可追蹤的，追蹤精度為125米。這樣，一方面人們總在評述著Internet革命“消滅”了地理的概念，與此同時，對于空間技術(shù)的需求卻在不斷增長。位置服務(wù)（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通過固定或移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送GIS功能和基于位置信息，從而在任何時間應(yīng)用到任何人、任何位置和任何設(shè)備上。當前，LBS已成為科學研究、技術(shù)發(fā)展和市場開拓領(lǐng)域共同的熱點話題。此時，GIS已朝著地理信息服務(wù)(GeographicInformationService,GIS)的方向發(fā)展。

六、結(jié)論

篇(3)

[關(guān)鍵詞]GIS應(yīng)用 認知階層性 地理信息 有效傳輸

[中圖分類號] P25 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-10-175-1

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，GIS的應(yīng)用越來越廣泛，逐漸成為人們獲取地理信息的主要依據(jù)。而GIS想要有更廣泛的應(yīng)用市場，則必須將GIS地理信息的傳輸與人們的普遍認知進行有效的結(jié)合，以此才能夠得到用戶對于GIS的信賴，并逐步的滲透到用戶的生活中。

1 GIS應(yīng)用在地理信息傳輸中的優(yōu)勢

GIS的優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合、地理模擬和空間分析能力，這是GIS的核心和優(yōu)勢。GIS首先是一個信息系統(tǒng)，其特征和功能與一般的信息系統(tǒng)類似，不同的是GIS把各種信息通過“地理位置”有機地組織起來，其存儲處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置和與位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。以查詢工廠數(shù)據(jù)庫為例，只要數(shù)據(jù)庫記錄了工廠的地址和產(chǎn)值等信息，信息系統(tǒng)就可以回答諸如“北京有哪些工廠？”，“上海年產(chǎn)值超過2000萬元的工廠有哪些？”之類的查詢，因為城市、產(chǎn)值都是數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)項。但如果用戶需要回答“在某商店附近10公里范圍內(nèi)共有多少消費者？”之類的查詢，一般的信息系統(tǒng)就無能為力了，因為數(shù)據(jù)庫里沒有記錄每個工廠與任意一個地點之間的距離或是所在地點的所有人口信息。地理信息系統(tǒng)可以解答以下類型的問題：在地域中研究對象A的位置；研究對象B和地點的關(guān)系；在距離研究對象A某一范圍內(nèi)有多少研究對象B；在某一地點A，數(shù)據(jù)項B的值是多少（如某公司所在街道的人均收入有多高）；從地點A經(jīng)由地點B至地點C的最短路線是什么？GIS不僅可以直接查詢數(shù)據(jù)庫里記錄的信息，還可以通過運算查詢數(shù)據(jù)庫里沒有直接記錄的信息。例如房地產(chǎn)經(jīng)紀人可以用GIS在一定的區(qū)域內(nèi)尋找滿足“框架結(jié)構(gòu)、有四室2廳2衛(wèi)1廚、房價每平方公尺少于3000元”的所有房屋。模擬某事件產(chǎn)生的后果（例如，如果附近的湖水位上升3米，某公司所在地會不會被水淹沒？）等。

2 GIS的階層性認知原則

人類對于外部環(huán)境的認知是基于對各種關(guān)系的理解，根據(jù)對各種關(guān)系的理解而進行階層性類別的分類。而這種階層性的認知具有著廣泛的普遍性和個別的差異性。抓住人類階層性認知的普遍性就是GIS應(yīng)用有效傳輸?shù)囊粋€關(guān)鍵性因素。在GIS應(yīng)用中，根據(jù)人類階層性認知原則，可以將GIS應(yīng)用分為兩個空間，一個是人類認知空間，一個是地理認知空間。

2.1人類認知空間

人類認知事物是通過階層性的認知形式來實現(xiàn)的，也就是分類認知。譬如說人可以很快的分辨出這個動物是貓而不是狗，這就是通過階層性的認知來實現(xiàn)的。但人類在進行事物的階層性認知過程中，可以根據(jù)不同的關(guān)系和分類條件來進行分類。譬如說貓和石頭相比，貓是有生命的，而石頭是沒有生命的。其對比參造物不同，其階層性認知也存在著不同的差異性。如果根據(jù)人類的認知進行GIS應(yīng)用認知階層的粗略花販，是不能夠?qū)崿F(xiàn)GIS地理信息的有效傳輸?shù)摹Ｒ虼吮仨氁M行更深層次，更細致的劃分。當信息制造者所發(fā)出的信息與信息接受者能夠認知的信息相吻合，就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的有效傳輸。因此，只有將人類認知空間與GIS應(yīng)用系統(tǒng)的地理空間進行有效的融合，就可以實現(xiàn)信息的有效傳輸了。

2.2地理認知空間

其實，地理認知空間也是根據(jù)不同的關(guān)系和分類條件進行實際復(fù)雜的地理情況的階層性認知空間和層次的劃分的。GIS應(yīng)用中地理空間階層性的分類依據(jù)是位置的相互關(guān)系。通過相互關(guān)系的確定來進行等級的分類，并通過信息制造者繪制的概念地圖模型來反映地理信息，與人類的認知空間有著一定的對應(yīng)關(guān)系。其地圖模型需要與人類的認知空間相匹配的，否則就會造成信息的傳輸障礙，影響信息的有效傳輸。

3 GIS的感覺和概念的認知原則

首先，在信息的傳輸過程中，當人類的認知空間與信息制造者所模擬的地理空間發(fā)生重疊時，用戶會產(chǎn)生對地理信息的感知和共鳴，從而獲得地理信息這種概念而實現(xiàn)地理信息的有效傳輸。在信息制造者進行概念地圖模型的創(chuàng)建時，不僅需要注意認知的階層性問題，還需要注意到認知的感覺性問題。而概念地圖模型中最為關(guān)鍵的感覺是視覺。因此，在進行視覺變量（包括顏色、形狀以及相對尺寸比例等）和幾何變量（點、線、面等）的設(shè)計時，需要實現(xiàn)感覺認知的對應(yīng)性，否則也會影響地理信息的有效傳輸。此外，GIS應(yīng)用還具有查詢和分析功能。如果想要這兩個功能得到實現(xiàn)，則需要依賴感覺和概念認知所產(chǎn)生的學習認知。只有設(shè)計者將設(shè)計的認知空間與人類的學習認知實現(xiàn)有效的對應(yīng)和重疊，才能夠真正的發(fā)揮其應(yīng)用的效果。

4地理信息有效傳輸?shù)臈l件

根據(jù)上面的敘述可以知道，一條地理信息傳輸鏈需要經(jīng)過四個認知空間：信息制造者的地理空間和認知空間；信息接受者的地理空間和認知空間。這四個空間是相互對應(yīng)的關(guān)系，也只有這四個空間實現(xiàn)相互重疊，才可能實現(xiàn)GIS應(yīng)用的地理信息的有效傳輸。

信息的制造者也就是繪圖者，繪圖者需要根據(jù)客觀世界當中的地理實體進行公路的測量，并通過制圖的形式繪制出地圖，并用紅色線將地圖中的地理要素進行繪制。繪圖過程不但依靠的是客觀世界，也包括制圖者對客觀世界的認知。只有制圖者對客觀世界的認知與信息接受者對客觀世界的認知相符合，才能夠完成信息的有效傳輸。

5總結(jié)

綜上所述可以知道，GIS應(yīng)用系統(tǒng)的地理信息傳遞過程有三個主體，如果要實現(xiàn)有效傳輸，則需要保證三個主體都能夠?qū)崿F(xiàn)相對應(yīng)的地理空間和認知空間的重疊。因此，可以知道在進行GIS應(yīng)用概念地圖模型的設(shè)計時，不但需要依靠信息技術(shù)科學、地理科學，還要依靠認知科學。只有基于認知科學的掌握，才能夠保證GIS應(yīng)用中地理信息的有效傳輸。

參考文獻

[1]張亢峰，任曉蕾，Xiao-lei.地理信息數(shù)據(jù)傳輸和使用的安全問題[J].測繪與空間地理信息，2010（6）.

篇(4)

關(guān)鍵詞：地學三維可視化；教學改革；課程建設(shè)

中圖分類號：P208 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2012）09-0155-02

科學計算可視化[1]（visualization in scientific computation）是20世紀80年達國家提出的一個新的研究領(lǐng)域，是通過運用計算機圖形學和圖像處理，將科學計算的過程和結(jié)果以圖形或圖像的形式顯示，并進行交互處理的方法和技術(shù)。它涉及計算機圖形學、計算機視覺、圖像處理和人機交互等多個領(lǐng)域。科學可視化在地學領(lǐng)域，如地理信息系統(tǒng)（GIS）和地學建模（GMS）的應(yīng)用，形成了地學可視化。通過地學三維可視化可以提高人們對復(fù)雜、抽象的三維地學現(xiàn)象的空間感知、理解和分析能力。隨著地學可視化技術(shù)的發(fā)展和廣闊的應(yīng)用前景，一些高校在與地學相關(guān)的專業(yè)中相繼開設(shè)了地學可視化相關(guān)課程。

一、課程開設(shè)的必要性

從學科發(fā)展需要而言，孫九林院士認為“地球信息科學這個學科是地球科學與現(xiàn)代信息科學技術(shù)交叉融合綜合集成在一起的新興學科，是以信息流為手段，來研究地球系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)流、能量流、人流和運動狀態(tài)、方式。”地學領(lǐng)域關(guān)于三維空間信息的采集、組織、表達、建模、可視化、交互分析的研究日益重要，發(fā)展為兩個并行的研究方向[1]，一個是3D GIS（三維地理信息系統(tǒng)），是以地球表面及其以上的自然地理實體和人工建筑實體為研究對象，另一個是3D GMS（三維地學模擬系統(tǒng)），是以地表及其以下自然地質(zhì)實體和人工開掘?qū)嶓w為研究對象。目前，真三維地學建模、三維拓撲描述、地表地下空間無縫集成、三維動態(tài)地學過程模擬、三維地學可視化等問題已成為地球空間信息的技術(shù)前沿和攻關(guān)熱點[1-3]，吸引了計算機科學、測繪、地理、地質(zhì)、采礦、巖土、環(huán)境、資源等諸多領(lǐng)域的學者的研究興趣。因此為了適應(yīng)地球信息科學的學科發(fā)展，有必要開設(shè)“地學三維可視化”課程，使學生了解研究前沿和熱點，實現(xiàn)本科生與研究生教育的良好銜接；并且，地學可視化在測繪、地質(zhì)、環(huán)境、資源等諸多領(lǐng)域的重要性，使其成為學生應(yīng)該掌握的重要技能。

從社會需求而言，隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展，地學可視化具有十分廣闊的應(yīng)用前景和社會需求，主要應(yīng)用于數(shù)字城市、礦山、海洋、地質(zhì)、水利、氣象、環(huán)境等領(lǐng)域[1]，例如城市景觀分析、城市規(guī)劃、地下水源污染監(jiān)測、地下管線規(guī)劃、地表沉陷監(jiān)測、多煤層礦層儲量分析、地層結(jié)構(gòu)解析等。因此，通過開設(shè)“地學三維可視化”課程，使學生掌握三維地學建模、可視化和交互分析的方法和技能，可促進就業(yè)，適應(yīng)社會需要。

因此，考慮到學科發(fā)展、就業(yè)和社會需求，有必要在地學相關(guān)專業(yè)開設(shè)“地學三維可視化”課程，使學生掌握地球信息科學領(lǐng)域的重要技能，促進學生在測繪、地質(zhì)、環(huán)境、資源、氣象等諸多領(lǐng)域較好就業(yè)。

二、課程的主要內(nèi)容

本課程的目的是通過系統(tǒng)講授地學可視化的基本概念、原理、方法和技術(shù)，使學生掌握面向地學的常用的三維空間模型、基本的三維空間建模算法、能夠運用常用的三維空間信息系統(tǒng)與圖形工具，如IDL（Interactive Data Language）或ArcGIS，進行三維地學建模和交互分析。

本課程主要包括以下5個方面的內(nèi)容：

（1）“地學三維可視化”的內(nèi)涵和相關(guān)概念，如“地學認知模型”、“空間數(shù)據(jù)模型”、“空間維數(shù)分析”、“真三維”“3D GIS”、“3D GMS”、“地學多維圖解”等。

（2）針對“地學可視化”應(yīng)用最多的兩個領(lǐng)域：數(shù)字城市和地質(zhì)領(lǐng)域，介紹常用的三維空間信息系統(tǒng)和三維圖形工具。

（3）面向地學常用的三維空間模型，包括面元模型、體元模型（規(guī)則體元和不規(guī)則體元模型）、混合三維模型（斷面-三角網(wǎng)混合模型、線框-塊體混合模型、八叉樹-四面體混合模型）、集成三維模型（三角網(wǎng)-八叉樹集成模型、矢柵集成模型）；三維地質(zhì)空間模型的原理、特點、優(yōu)缺點及其適用范圍。

（4）典型的三維空間建模算法，包括三維圖形幾何變換、地物模型與地形模型無縫集成、TEN模型生成、Octree模型生成、面向?qū)ο蟮娜S模型重建、GTP模型剖切、LOD模型生成、多分辨率紋理生成與映射、三維空間索引與顯示判斷等代表性算法。

（5）從常用的三維空間信息系統(tǒng)與圖形工具中選擇一種典型系統(tǒng)或圖形工具，如IDL或ArcGIS進行三維地學模型的建立、可視化和交互分析。

三、教學方法和考核機制

本課程是一門實踐性很強的課程，要求以學生為主體，激發(fā)學生的學習興趣、主動性和創(chuàng)造性；本課程并不指定某一具體的三維地學模型，不是要求所有學生都建立三維地形模型，而是鼓勵學生創(chuàng)設(shè)自己感興趣的三維地學模型，如洪水演進模型、地面沉降模型、三維地層模型、數(shù)字城市模型等，并鼓勵學生根據(jù)模型的需要來選擇合適的三維系統(tǒng)或圖形工具，建立自己的三維地學模型。有的學生擅長編程，則可以用VC或IDL編程實現(xiàn)三維空間建模算法或建立三維地學模型；有的學生對菜單操作更感興趣，則可以根據(jù)模型特點，選擇ArcGIS或3D Max來建立三維模型。因此本課程給予學生充分的學習主動性，鼓勵學生大膽想象和創(chuàng)設(shè)自己的三維地學模型，并根據(jù)自身特長和興趣，選擇合適的三維系統(tǒng)或圖形工具實現(xiàn)自己的三維地學模型。

為了激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，本人對教學方法作了一些探索和改進：

篇(5)

摘 要：該文通過對國內(nèi)外自然地理學內(nèi)容體系及其演變過程的梳理，結(jié)合中國現(xiàn)實的自然地理問題，以案例和實踐為導(dǎo)向的課程改革完善了高校自然地理學的課程內(nèi)容，豐富了實踐案例，使得教學效果得到了顯著提高。

關(guān)鍵詞：自然地理學；案例；實踐；課程改革

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）11-0171-03

Curriculum Revolution Research of University Physical Geography Based on Case and Practice――Taking Anhui Science and Technology University as an Example

Zhang Zhenguo1 et al.

（College of Resources and Environment，Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang 233100，China）

Abstract：The curriculum revolution improved the curriculum content and increased practice cases according to carding content system of physical geography and its evolution. Teaching effect is improved significantly according to case and practice oriented curriculum revolution.

Key words：Physical geography；Case；Practice；Curriculum revolution

自然地理學是研究自然地理環(huán)境的組成、結(jié)構(gòu)、功能、動態(tài)及其空間分異規(guī)律的學科，它既是地理學的重要分支，又是信息科學群的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，是一門極具應(yīng)用性和現(xiàn)實性的學科[1]。在地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等信息技術(shù)飛速發(fā)展的形勢下，我國自然地理學的學科建設(shè)、理論體系架構(gòu)以及內(nèi)容體系也需進一步改進與完善，以有效地促進自然地理學的內(nèi)容體系、科學化、信息化，并推進對現(xiàn)實環(huán)境各類問題的認識的不斷深化。

自然地理學是安徽科技學院資源與環(huán)境學院地理信息科學專業(yè)大學本科的專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著自然地理學理論的不斷發(fā)展，新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，教學方法的不斷改進，人才培養(yǎng)層次和水平不斷提高，要求自然地理學教學需要承擔增強學生的理論水平，同時要鍛煉學生分析問題解決問題的能力和達到為社會不斷輸送理論水平高、工作能力強、品學兼優(yōu)的“技術(shù)+管理”復(fù)合型專門人才的教學目標。因此，嘗試對自然地理學課程內(nèi)容體系、教學方法與手段、實踐教學等方面進行改革與探索十分必要。為解決本科生學習自然地理學過程中存在的實際困難與問題，提高自然地理學課程教學效果，促進自然地理學與其專業(yè)課程的融合，筆者以滿足學生需要與實現(xiàn)培養(yǎng)目標為出發(fā)點，嘗試進行了以案例和實踐為導(dǎo)向的自然地理學課程改革研究。

1 研究方法

為提高《自然地理學》課程教學質(zhì)量，促進學生對自然地理學基本原理及應(yīng)用自然地理學解決實際問題能力的提高，進一步完善學生的知識結(jié)構(gòu)，本課題研究遵循現(xiàn)狀分析―文獻梳理―資料收集―分析問題―案例、實踐的課程改革―解決問題的研究思路（圖1）。本研究主要應(yīng)用比較分析法、文獻檢索、專家咨詢法、調(diào)研法等方法。“現(xiàn)行自然地理學內(nèi)容體系及教學中存在的問題分析”部分，在構(gòu)建指標體系基礎(chǔ)上，采用調(diào)研與深度訪談方式來獲取數(shù)據(jù)，采用比較分析法比較不同發(fā)展時期自然地理學的主要內(nèi)容以及不同國家和地區(qū)的《自然地理學》著作內(nèi)容體系。在“教學方法與教學內(nèi)容的改革優(yōu)化”部分，則主要以訪談與個案調(diào)查方法的研究結(jié)論為依據(jù)，采用系統(tǒng)分析與個案研究相結(jié)合，宏觀分析與微觀分析相結(jié)合，規(guī)范分析與實證分析相結(jié)合，加強自然地理學的教學研究對教學內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 關(guān)于自然地理學研究內(nèi)容體系 自然地理學與地理信息、土地管理、區(qū)域規(guī)劃等課程內(nèi)容有諸多交錯，在有限的教學時間內(nèi)需要把握重點、合理取舍，自然地理學的主要研究內(nèi)容包括研究某一區(qū)域內(nèi)地質(zhì)、地貌、土壤、植被、夂頡⑺文等要素的結(jié)構(gòu)、功能、物質(zhì)遷移、動態(tài)演變以及地域分異規(guī)律。通過與其他課程有效整合后，將“自然地理概念”、“自然地理結(jié)構(gòu)”、“區(qū)域自然及地域分異規(guī)律”、“土壤污染”、“氣候變化”、“植被分類”、“空間分布體系”作為自然地理學教學的重點。

2.2 自然地理學課程實踐教學模式的改革研究 通過課程討論和實地調(diào)查的方式來提高學生對自然地理研究的認識水平以及分析問題、解決問題的能力，強調(diào)學生對教學的參與性，對于提高學生的學習積極性十分重要，并具有引導(dǎo)作用。過去我國自然地理學研究引用國外的理論較多，但由于國情不同，經(jīng)濟發(fā)展階段不同，所以內(nèi)容出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象。在進行理論講解的同時，增加實踐教學內(nèi)容，有利于提高學生分析問題、解決問題的能力。也有學者提出構(gòu)筑面向本專業(yè)全體學生的“授課―模擬―調(diào)查”的實踐平臺[2]，結(jié)合自然地理學課程的特點與講授內(nèi)容，以地統(tǒng)計學理論解釋地域分異等問題，創(chuàng)新提出自己的觀點和想法。

2.3 自然地理學課程教學方法與手段的改革研究 有學者提出在教學過程中利用多媒體教學手段，采用“案例式”、“啟發(fā)引導(dǎo)式”、“討論式”和“自助式”等教學方法，同時改變傳統(tǒng)的考核方式，以適應(yīng)新的教學改革[3]。其中，以“討論式”教學法能夠拓寬學生的知識視野，加強理論與實踐的聯(lián)系，增強學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。也有專家提出綜合運用典型案例分析、課堂討論、啟發(fā)引導(dǎo)式提問、自助式課下學習等多種教學方式方法[4]；采用傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的教學手段；通過以實際調(diào)查為核心的綜合實習制度的實施，搭建培養(yǎng)優(yōu)秀復(fù)合型人才的教學平臺。

2.4 自然地理學課程教學內(nèi)容的改革研究 有學者強調(diào)以先進性、創(chuàng)新性教學理念和適應(yīng)性、引領(lǐng)性原則改革課程教學內(nèi)容[5]；以寬厚的地學背景和艱苦樸素、求真務(wù)實的精神為依托，重視專業(yè)理論水平和實踐能力的培養(yǎng)，強化創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的激發(fā)，造就“技術(shù)+管理”復(fù)合型人才。本著“先進性”和“創(chuàng)新性”的教學理念，設(shè)計與改革課程內(nèi)容。

縱觀自然地理學教改研究現(xiàn)狀，從研究內(nèi)容、教學方法、模式、教學內(nèi)容等角度均提出了一些針對性的建議，但也存在一些不足：一是對于現(xiàn)階段學習自然地理學的導(dǎo)向、目標沒有進行清晰的界定；二是對自然地理學教學中存在的問題，往往是基于現(xiàn)狀的定性歸納總結(jié)，缺少當前各地熱點研究問題解決的鮮活案例及實踐經(jīng)驗支持；三是研究方法大多為定性分析，定量研究較少，未能為研究結(jié)論提供良好的方法支撐；四是對實踐和案例式教學多為設(shè)想及建議，沒有充分試驗進行驗證。

3 課程改革

3.1 現(xiàn)行自然地理學內(nèi)容體系及教學中存在的問題分析 首先，從自然地理學課程體系、學生先修課程、教學方法等幾個方面制定評價教學效果的三級指標體系，對安徽科技學院已修自然地理學學生或畢業(yè)進行抽樣調(diào)查，全方位了解自然地理學課程的教學效果、存在的問題及原因。其次，對國內(nèi)自然地理學任課教師和教學專家采取深度訪談的方式，從學科專家和授課教師角度了解該課程教學中存在的困難分析其原因。對自然地理學課程現(xiàn)行教學內(nèi)容及教學中存在的問題進行了歸納分析。

3.2 培養(yǎng)目標設(shè)定與自然地理學課程改革設(shè)計 針對調(diào)查反映的問題，結(jié)合本科教學大綱對學生培養(yǎng)目標等基本要求，從以下步驟對現(xiàn)行自然地理學課程體系進行了優(yōu)化。首先，培養(yǎng)對象基本情況分析，主要包括培養(yǎng)對象專業(yè)基礎(chǔ)、先修課程的學習及學生知識結(jié)構(gòu)等多個方面，以達到明確培養(yǎng)對象基本情況的目的。其次，在明確學生基本情況基礎(chǔ)上，以專業(yè)的培養(yǎng)要求和社會實踐的應(yīng)用能力為導(dǎo)向制定該課程的教學目標，即在保證學生掌握基本知識的同時，滿足地理信息科學專業(yè)對自然地理學的現(xiàn)實要求，并培養(yǎng)提高學生對自然地理學學以致用的能力。

3.3 自然地理學課程教學內(nèi)容與教學方法的改革優(yōu)化 結(jié)合前期調(diào)研結(jié)果分析，以及進一步的訪談結(jié)果為依據(jù)，以課程體系的培養(yǎng)目的、目標為準則，確定匹配的教學內(nèi)容及與之適應(yīng)的教學方法。首先，建設(shè)“相關(guān)人物”檔案庫：由于課程內(nèi)容所限，學生無法全面了解有關(guān)知識，為了使學生全面系統(tǒng)地了解自然地理學發(fā)展情況，在緒論教學中都增加了相關(guān)人物的詳細材料。其次，建立一套詳細的“文獻解讀”：為了讓學生了解自然地理學相應(yīng)領(lǐng)域的觀點和理論，選取一些重要的參考文獻，并由老師進行點評和分析，以便學生更好地理解。再次，建立一系列的“學生學習記錄”：包括照片、錄像、演講及討論記錄，以便更好地總結(jié)學生對該課程學習的有效途徑。最后，根據(jù)對自然地理的基本知識、基本概念、典型案例、綜合應(yīng)用、前沿專題、熱點問題等內(nèi)容更新，結(jié)合現(xiàn)階段我國自然地理問題特點和解決要求，補充全國及區(qū)域地理問題案例。

3.4 實踐教學改革 打造調(diào)查研究的平臺，拓展發(fā)現(xiàn)問題視野的實踐教學，在自然地理學教學中有著重要的地位與作用。為學生營造研究氣氛，挖掘研究問題的潛力，發(fā)揮分析問題、解決問題的主觀能動性，豐富教學內(nèi)容，與課堂教學形成互補、互促的態(tài)勢，學生對該課程的學習由被動轉(zhuǎn)為主動，可以整體提高課程的學習水平。學生能運用課堂理論結(jié)合地理信息科學專業(yè)特點設(shè)計調(diào)查研究路徑。如土壤一章中“關(guān)于地力評價的調(diào)查研究方法”，學生設(shè)計出按照“隨機選點，輻射擴散”的調(diào)查研究方法，即采用空間分析的方法，滿足采樣點的需求，然后插值獲取該地地力等級的評價（圖2）。

另如，講解地理區(qū)劃章節(jié)時，可給學生提供不同的地圖數(shù)據(jù)資料，鼓勵學生采用地理信息科學專業(yè)知識，通過繪制地形圖、專題地理圖等圖幅加強學生對地理事物的空間位置、形態(tài)及其分布范圍、分布特征、分布規(guī)律等認識。指導(dǎo)學生讀圖、識圖，然后再進一步分析該圖所反映地理事物的位置、數(shù)量、大小、分布范圍、分布規(guī)律、特征和地理事物間的相互關(guān)系及其影響，以培養(yǎng)學生對現(xiàn)實問題的理解、認識并探討解決路徑的能力。圖3為學生所做淮河流域位置圖。

3.5 分析總結(jié) 主要就上述調(diào)研結(jié)果、實踐教學內(nèi)容及教學方法優(yōu)化、案例式教學進行了歸納總結(jié)，指出研究中存在的不足和改進方向，并根據(jù)自然地理的基本知識、基本概念、典型案例、綜合應(yīng)用、前沿專題、熱點問題等內(nèi)容更新。

4 結(jié)語

自然地理學歷來都重視實踐課程，翻開全國各有關(guān)高校的教學計劃，無一例外地都有安排實踐教學的內(nèi)容，但受實驗課課時及實驗條件等因素的限制，尚未開設(shè)選做的具有前沿性和創(chuàng)新性的實驗項目，因此，有必要增設(shè)一定量的創(chuàng)新性實驗，這對培養(yǎng)創(chuàng)新人才至關(guān)重要。具體做法就是將一些驗證性實驗改進為綜合性實驗或設(shè)計性實驗，增設(shè)創(chuàng)新性實驗項目，增強學生的實踐創(chuàng)新能力。同時，將實驗和野外實習與教師縱橫向課題、大學生創(chuàng)新課題項目及畢業(yè)論文相結(jié)合，以改變學生心目中自然地理學課程實驗以觀察、描述為主，技術(shù)含量不高、儀器落后的觀念，提高學生開展自主創(chuàng)新的興趣，使得自然地理學課程的實踐教學在培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

[1]劉福剛，高巖.自然地理實踐教學內(nèi)容和方法的改革[J].聊城大學學報，2004，17（3）：98-10.

[2]張振國，簡興，邱銀國，等.應(yīng)用型本科院校 GIS 專業(yè)人才培養(yǎng)方案的研究――以安徽科技W院為例[J].測繪與空間地理信息，2014，37（10）：13-16.

[3]孟萬忠，劉曉峰，馬義娟.加強地圖在高校地理實踐教學中應(yīng)用的探討[J].太原師范學院學報（社會科學版），2007，6（6）：157-159.

[4]冀玉祥.英國高校地理專業(yè)課程體系的特征與意義[J].經(jīng)濟地理，2000（5）.

篇(6)

依托科普場館，面向社會開放

黑龍江省測繪地理信息科技館全面充分地展示了各個時期的地圖產(chǎn)品、測繪儀器、測繪成果等發(fā)展歷程。

測繪地理信息技術(shù)基礎(chǔ)知識科普展廳，從什么是測繪、什么是地圖、什么是地理信息技術(shù)等最基本的測繪概念開始，按測繪學科規(guī)律詳細展出。有依據(jù)年代不同排列的測繪及地理信息工作者在具體的測繪生產(chǎn)科研工作中使用的國家標準、行業(yè)標準和規(guī)范圖示；有傳統(tǒng)手工繪制的地圖產(chǎn)品；有我們在地圖上經(jīng)常能看到的象形符號，如天安門、紀念塔、百貨商店等。大家在這里還能了解到過去地圖制圖工作者檢查國界線使用的標準畫法圖，以及省界、縣界畫法標準圖。在這里我們可以一步一步地了解測繪的全過程，了解測繪地理信息在國民經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展及國防建設(shè)中的作用，比如南極科考、三峽工程、西氣東輸、青藏鐵路、南水北調(diào)、防災(zāi)減災(zāi)、資源普查、科學研究、文化教育、規(guī)劃設(shè)計、決策管理等方面，都和測繪息息相關(guān)。

地圖發(fā)展展區(qū)展示了從古到今地圖的發(fā)展，遠古時代的木板星象圖、古代地理工作者繪制的黃河地圖、秦墓中出土的地圖復(fù)本等，以及唐、宋、明、清的地圖，分城市圖、山河圖、建筑圖、天文圖等，種類齊全。大家在這里會發(fā)現(xiàn)地圖信息越詳盡越接近現(xiàn)代地圖。這些古地圖由簡單的工筆描摹到精確的經(jīng)緯刻畫，都顯示了測繪技術(shù)的一步步發(fā)展。只有經(jīng)過了歲月的堅實積累，才能有我們今天測繪科學的飛速發(fā)展。

極地科普教育基地展區(qū)內(nèi)容豐富，這里展示了黑龍江測繪地理信息局自參加了南極科學考察活動以來積累的豐富的圖文和實物資料，系統(tǒng)地展出極地（主要是南極）自然環(huán)境、國際南極探險史和我國極地科學考察研究情況，同時闡述進行極地科學考察研究的政治、經(jīng)濟與科學意義；以圖文形式展示南極長城站、中山站、昆侖站等景觀，以及冰山、極光、風雪、動物等極地風光；以沙盤形式展示南北極地貌；展出我國極地測繪科考成果；以多媒體音像、電影播放等方式，展示極地地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等自然環(huán)境；以南極科考人員實際生活、工作的實物，展示人類為揭開那些未知的科學之謎，前仆后繼，艱苦奮斗的探索歷程。

測繪儀器展區(qū)展示了各時期國內(nèi)外測繪儀器及測量附屬工具，展示了手工繪制地圖使用的制圖工具。展品大到測繪航空攝影無人機，小到繪制地圖筆尖。航測儀器展區(qū)展示了代表各個時期、各個工序的先進儀器。這里還有很多野外測量露營時使用的帳篷、手電筒和做飯用的鍋碗瓢盆等，再現(xiàn)野外測繪工作者風餐露宿的艱苦場景。

測繪高新技術(shù)展區(qū)，融科學性、知識性、趣味性、互動性于一體，圖文并茂地全面展示了豐富的衛(wèi)星遙感技術(shù)、自動化測圖技術(shù)、地理信息成果、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)時代的虛擬現(xiàn)實技術(shù)及戰(zhàn)場仿真技術(shù)等，都在經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

科技館全天候面向?qū)W生、社區(qū)居民及社會各界免費開放，以推動公民科學素質(zhì)建設(shè)，通過傳播與普及測繪地理信息科普知識，展示測繪事業(yè)與地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，宣傳其在服務(wù)經(jīng)濟建設(shè)和維護國家安全中的重要性，弘揚測繪精神，提高全民科學素質(zhì)為目的，讓參觀者感受科學技術(shù)的進步，切身體會到科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力。

測繪科普走進大學校園，走向社會

近年來，科普基地在黑龍江測繪地理信息局極地測繪工程中心的配合下，到省科技館、大學生科技活動周、哈爾濱工業(yè)大學等高校、哈爾濱市第三中學等舉辦南極測繪科考報告會及展覽會。使學生們了解到測繪在南極科學考察中的重要作用，宣傳測繪在服務(wù)經(jīng)濟建設(shè)和維護國家安全中的重要性，弘揚測繪精神，使青少年進一步認識測繪，熱愛測繪，有效地開展了測繪科學知識的普及工作，取得了良好的社會效果。

科普基地幾年來一直與黑龍江工程學院、東北林業(yè)大學等院校開展校園測繪技能競賽等科技活動月活動，包括水準儀測量競賽、全站儀數(shù)字測圖技能競賽、GPS-RTK數(shù)字測圖技能競賽、全站儀放樣比賽、數(shù)字攝影測量工作站模型定向、內(nèi)業(yè)計算、專業(yè)知識問答、定向運動等多種技能競賽，極大地豐富了測繪科普內(nèi)容。其中與黑龍江工程學院測繪工程學院共同主辦的“測繪杯暨測繪科技活動月”活動，有全省多個高校代表隊參加，擴大了科普基地的影響力。黑龍江工程學院、哈爾濱市勘察測繪研究院也先后建設(shè)開放了測繪展館，3個展館互借展品，互為補充，成為全國測繪科普工作的亮點。

通過“黑龍江省科普月”、“中國測繪法宣傳日”等活動，展出根據(jù)主題精心制作的科普展板，包含應(yīng)急測繪、地理信息技術(shù)、南極科考測繪先行、地理國情普查監(jiān)測、智慧城市云平臺、天地圖、測量標志保護等豐富多彩的科普宣傳內(nèi)容，同時展出測繪應(yīng)急監(jiān)測車和無人機實物，發(fā)放宣傳材料并講解測繪科學知識、南極科考和國家版圖知識等，融大眾性、服務(wù)性、知識性、趣味性于一體，讓社會公眾進一步認識測繪地理信息工作的重要性及其與百姓生活的息息相關(guān)。

【基地簡介】

篇(7)

關(guān)鍵詞：問題教學法；地理信息系統(tǒng)原理；空間認知

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0187-02

高校教學改革的重點是教學方法的改革。但長期以來，高校中普遍流行的教學方法就是課堂講授法，該方法雖然能使學生系統(tǒng)全面地獲取知識，但因其過分強調(diào)預(yù)設(shè)，形成了以教案為中心的封閉性教學，學生在教學過程中的主體地位難以落實，因而使課堂教學變得機械，課堂氣氛沉悶。因此，如何探索有效的教學方法，以增強大學生學習的積極性和主動性，提高課堂教學質(zhì)量，是擺在大學教師面前不可回避的現(xiàn)實問題。

一、地理信息系統(tǒng)原理課程的特點

地理信息系統(tǒng)是地理信息科學專業(yè)的入門課程，該課程覆蓋面廣，涵蓋基本概念、基礎(chǔ)理論、技術(shù)原理和應(yīng)用方法等。其中基本概念是構(gòu)成該學科的基礎(chǔ)，包含專有部分和通用部分，各概念間難區(qū)分，總體說來晦澀難懂。技術(shù)原理是課程的主體，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序算法和實現(xiàn)均不直觀，難于揣摩。應(yīng)用方法涉及一系列的思維轉(zhuǎn)換，無法身臨其境，有空洞感。課程存在知識臺階，不能和已有知識無縫銜接，同時基礎(chǔ)學科眾多，其先修基礎(chǔ)課程開設(shè)不全，教師需即時補充基礎(chǔ)知識點。因此課程教學內(nèi)容存在由易到難、由虛到實、逐層遞進的內(nèi)在關(guān)系。

教師常采用鋪墊、啟發(fā)、引導(dǎo)、提問和講授相結(jié)合的教學方法，但教學效果仍不盡如人意。

我們曾對本校地理信息科學三個年級236位學生進行了問卷調(diào)查和訪談，91%認為學習有難度（一般，較難），95%的認為內(nèi)容抽象。多數(shù)認為現(xiàn)有的講授方法難以保證持久的注意力和興趣，有厭學情緒。

凡此種種，給課堂教學帶來極大挑戰(zhàn)。因此，如何在現(xiàn)有的教學條件下，改進教學方法，提高教學質(zhì)量，顯得尤為重要。

二、問題教學法的含義與特點

隨著教學理論的研究和教法的探索，問題教學法越來越受到重視。它有著悠久的淵源，歷史上用提出問題的方式教導(dǎo)學生的孔子和蘇格拉底，他們就采用問題教學法。它以提出問題為主線，即教師提出問題，學生自學教材，探求問題，討論問題，教師引導(dǎo)講解，最終達到解決問題的教學目標。可見，問題教學法具有“針對性、參與性、主動性”的特點[1]，它既能改變傳統(tǒng)教學中教師教給學生的都是定論知識的現(xiàn)象，又改變了傳統(tǒng)的大學課堂中教師滿堂灌的弊病。該方法通過討論爭辯、質(zhì)疑探索，使學生的學習變得主動，也能培養(yǎng)學生的問題意識，大大調(diào)動學生的學習積極性。它把學生的學習變?yōu)楦惺苤R―理解知識―深入探究的活動，使學生實現(xiàn)了再發(fā)現(xiàn)和再創(chuàng)造，養(yǎng)成良好的學習習慣，提升學習能力。同時，問題教學法對于教師來說能有助于教師化解理論講授的枯燥性，降低教學的難度，提升教學效果。因此我們不難發(fā)現(xiàn)，采用問題教學法可以讓地理信息系統(tǒng)原理課程教學中的問題迎刃而解。

三、地理信息系統(tǒng)原理課的興趣養(yǎng)成

1.教學模式。問題教學法實施過程可概括為三環(huán)六步模式。三環(huán)為：①自學，即提出問題。提出問題是此法的首要環(huán)節(jié)。首先，學生可以根據(jù)對教材的預(yù)習，提出自己需要解決的問題，然后教師將篩選、總結(jié)歸納出的典型性問題作為教學的依據(jù)，如教學中相關(guān)概念的區(qū)別與聯(lián)系、關(guān)系與法則的理解等，即生成問題。②研學，即討論問題。它是此法的核心，它主要展示學生研究問題的過程，從而使學生掌握解決問題的具體方法。當學生的思維模糊不清時，教師必須提出需進一步澄清的問題。③固學，即解決問題。以培養(yǎng)學生的知識遷移能力為目的，通過學生討論引發(fā)的問題，教師總結(jié)解決問題的方法，使學生的經(jīng)驗和知識達到再增長。六步為具體化：①明確目標。創(chuàng)設(shè)問題情境，使學生發(fā)現(xiàn)，提出問題，明確要解決的主要問題。②學生自主探究。分析問題，提出假設(shè)，設(shè)計解決問題方案。③小組研討。學生分小組討論未解決的問題，教師通過巡視、質(zhì)疑、提問、上堂板演等形式，發(fā)現(xiàn)學生共同性的疑難問題，對互助研討加以引導(dǎo)。④質(zhì)疑點撥。通過學生間和師生間的討論、質(zhì)疑、爭論、辯解、分析、更正、補充等互動形式，形成班內(nèi)全員參與、積極探究、氛圍熱烈的場面，把課堂教學推向，使學生再次享受獲得知識的快樂。⑤總結(jié)歸納。師生梳理、總結(jié)。⑥檢測達標。用檢測題等方法進行測試，學生答，教師評，并展示交流，并為接續(xù)導(dǎo)出下堂課的新知做準備[2]。時間分配一般為35∶10，前35分鐘解決學生已預(yù)習的問題，完成本節(jié)課教學內(nèi)容，后10分鐘，導(dǎo)出新問題，分發(fā)材料，指導(dǎo)預(yù)習，確保前后銜接。

2.教學設(shè)計。參照以上模式，在地理信息系統(tǒng)原理課程教學中，遵從三環(huán)六步，將理論教學從整體設(shè)計為課前、課中、課后三大過程。課前，教師編寫教案，實現(xiàn)知識問題化，問題層次化；學生預(yù)習上次課導(dǎo)出問題的基礎(chǔ)知識，并回顧舊課的內(nèi)容。課堂上，首先進行目標再現(xiàn)，由教師簡述教學目標；接下來用提問、競答等方式對預(yù)習情況進行調(diào)查，重點關(guān)注學生預(yù)習中發(fā)現(xiàn)的問題與質(zhì)疑；教師歸納匯總問題，即時設(shè)計解決方案；后續(xù)問題討論，教師適當點撥，并適時精講；最終在教師指導(dǎo)下，對本課內(nèi)容進行總結(jié)梳理、明確重點難點與關(guān)鍵點。在每次課的最后10分鐘，依照提供給學生的“導(dǎo)學案”及講授提綱與知識要點，從常規(guī)概念，用普通思路導(dǎo)出問題，指定自學的教材內(nèi)容，提出學習目標，留待下次課討論學習。課后，教師對課堂進行回顧，總結(jié)經(jīng)驗教訓；學生溫習已學內(nèi)容，預(yù)習教材，查詢相關(guān)基礎(chǔ)知識。

3.教學實例。在空間認知一課的教學中，于前一節(jié)課的末段，指定了自學的內(nèi)容，設(shè)計出“現(xiàn)實世界到底有什么？基本空間對象有哪些？你找到的對象是連續(xù)，還是離散的？怎樣表達它？”等帶遞進和層次的問題作為導(dǎo)學案，由學生課后自習。這樣就將教學延伸到課外，緩解了課時緊張。

課中第一段，教師簡述目標――現(xiàn)實世界的基本空間單元和表達方法，完成目標再現(xiàn)，提示地理語義是從空中看世界；后接層次問題的提問，學生分小組自由回答，教師適當啟發(fā)，以掌握問題和質(zhì)疑；接下來的討論，因為學生對問題和基礎(chǔ)知識比較陌生，依教材常能得出的僅是“世界由空間實體組成”這一結(jié)論，難以逃脫常規(guī)思維的束縛，難以建立起正確的認識觀，需要加以及時引導(dǎo)、精講，教師依“地物―離散的―呈點線面狀；地理現(xiàn)象―連續(xù)分布―分割為形狀大小相同的面元”進行了點撥，這時學生積極參與，課堂氣氛活躍；接下來是分小組總結(jié)環(huán)節(jié)，指定較好的小組進行總結(jié)發(fā)言，可輔以幻燈片演示，最終讓學生明確關(guān)鍵點（難點）――離散化，點狀、線狀和面狀抽象是自然離散化，是僅關(guān)注自己感興趣的東西，可稱實體空間觀；真實而連續(xù)的現(xiàn)實世界，需要另行離散化，劃分空間面元就是要離散連續(xù)的空間對象，可稱為連續(xù)空間觀，最終總結(jié)出基本空間單元為點狀、線狀、面狀和柵格4類，基本空間圖元為點、線、面與像元。從而讓學生建立正確的空間認知觀和空間表達方式，完成主體教學。

課中的第二段，教師導(dǎo)入下次課的問題。

下課后，師生進入課后階段。

整個過程，根據(jù)教師的節(jié)奏，環(huán)環(huán)緊扣，調(diào)動了學生的興趣和主動性，達到了對知識前所未有的深度學習，教學效果良好。同時，結(jié)合教改，將討論、答問和總結(jié)，計入課堂考試成績，完成課堂考試。

對于比較復(fù)雜的內(nèi)容采用了打通兩節(jié)課連上的形式，將一二段時間分配為80∶10。

四、結(jié)語

實踐證明，運用問題教學法進行地理信息系統(tǒng)教學，保證了教師的主導(dǎo)地位，體現(xiàn)了學生的主體性，降低了理論的抽象性，增強了學生的興趣，培養(yǎng)了學生的學習能力，提高了目標的達成度。實踐中還發(fā)現(xiàn)鼓勵同學大膽質(zhì)疑與討論，才是成敗的關(guān)鍵。

參考文獻：