時間:2023-12-05 18:09:00
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇地理信息科學(xué)進展范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
2地理信息科學(xué)專業(yè)發(fā)展面臨的問題與分析
2.1教師專業(yè)素養(yǎng)迫切需要提高
目前狀況是一些院校現(xiàn)有的地理信息科學(xué)專業(yè)教師是從相關(guān)學(xué)科轉(zhuǎn)入地理信息科學(xué)專業(yè)的,大多數(shù)是從學(xué)校畢業(yè)又走入學(xué)校,并沒有機會從事實際地理信息系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用的經(jīng)驗[3]。而地理信息科學(xué)技術(shù)本身發(fā)展又很迅速,這使得一些教師很難勝任所承擔的核心課程與專業(yè)課程教學(xué)任務(wù)。
2.2教材建設(shè)與培養(yǎng)目標脫節(jié)
由于軟件的更新速度飛快,相應(yīng)的實驗教材很難跟上。據(jù)此有些人提出了要大膽嘗試采用電子教材,某些部門或是軟件出品單位不要只是將精力放在軟件使用幫助上,也應(yīng)當隨之出品入門級或更高檔次的電子實驗教材,彌補實驗教材陳舊落后更新慢的問題。理論教材內(nèi)容更新滯后非常明顯,與各人才培養(yǎng)層次與方向脫節(jié),沒有針對各個培養(yǎng)層次和方向的統(tǒng)一化、系統(tǒng)化的教材的建設(shè)[4]。
2.3課程體系及教學(xué)內(nèi)容與社會需要脫節(jié)
各高校開辦地理信息科學(xué)專業(yè)時,主要是依托已有相關(guān)專業(yè)構(gòu)建課程體系,無論是學(xué)科基礎(chǔ)課程,還是專業(yè)核心課程的設(shè)置,皆與地理信息系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)目標及社會需求脫節(jié)[5]。大多是根據(jù)本校的師資和學(xué)生的素質(zhì)來設(shè)置相應(yīng)的課程。還有因師資不足,涉及地理信息新理論、新技術(shù)、新方法的課程不能開設(shè),學(xué)生空間分析、地理信息系統(tǒng)技術(shù)二次開發(fā)與應(yīng)用的能力上得不到鍛煉,在工作中暴露出地理信息系統(tǒng)應(yīng)用能力差的缺陷,直接影響到該學(xué)校地理信息科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的聲譽[6]。
2.4專業(yè)目錄名稱與本學(xué)科內(nèi)涵不相適應(yīng)
隨著形勢的發(fā)展,逐漸暴露出一些問題。從地理信息科學(xué)專業(yè)分層次的培養(yǎng)來看,名稱上存在不相稱,一些專家建議,對于理科院校或從地理科學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,完全可以稱為地理信息科學(xué)專業(yè),但對于工科院校或從測繪等方向發(fā)展起來的,可以改稱為地理信息工程專業(yè)。筆者認為經(jīng)過多年的磨合共融發(fā)展,也可能在將來二者會統(tǒng)一于新的名稱。
2.5資金投放不足
目前,高校地理信息科學(xué)專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng),同樣受到發(fā)展速度與投入增量不同步的影響,專業(yè)建設(shè)經(jīng)費不足,儀器設(shè)備陳舊且不配套。特別是在一般本科類院校,在追求規(guī)模發(fā)展過程中,因資金不足與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要,對教學(xué)儀器設(shè)備與運行保障經(jīng)費采取緊縮政策[7]。
2.6全國地理信息科學(xué)專業(yè)的發(fā)展沒有一個統(tǒng)一的教育培養(yǎng)評價體系
對于這個專業(yè)培養(yǎng)的人才沒有相應(yīng)評價體系。尤其針對一般本院校來說,不論是以測繪為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,還是以地理科學(xué)為依托發(fā)展起來的地理信息科學(xué)專業(yè),都沒有真正融入到全國地理信息科學(xué)專業(yè)的大圈子里。要真正服務(wù)社會,不應(yīng)靠少數(shù)頂級院校的科學(xué)進展,更多是發(fā)揮好全國各地的地理信息科學(xué)專業(yè)的教育資源,讓地理信息科學(xué)的大眾化教育與培養(yǎng)復(fù)合型人才可以落到實處,從而彰顯地理視角。
3建議與發(fā)展策略
3.1地理信息科學(xué)教育應(yīng)遵循應(yīng)用科學(xué)的教育理念
這個專業(yè)無論是從測繪工科院校發(fā)展起來的還是從以地理學(xué)空間分析應(yīng)用為主的理科發(fā)展起來的,大家都會認為本專業(yè)是理論實踐相結(jié)合的學(xué)科。從現(xiàn)在本科生、研究生的招生就業(yè)情況來分析,本科階段是扎實掌握基本理論的重要時期,研究生階段可注重與實踐相結(jié)合。大學(xué)本科階段要遵循教育的基本理念,而不是一味地追尋市場,更不能成為步入社會的培訓(xùn)場所。大學(xué)本科教育是思想和認知善惡發(fā)育成型的階段,讓學(xué)生有能力去追求知識與真理,這是大學(xué)本科的教學(xué)核心。只有這樣才能在以后的工作中具有更強的創(chuàng)新能力。
3.2培養(yǎng)空間思維的教學(xué)模式不能變
空間思維能力不只是讓人知道東西南北,更多是分析和解決問題的空間維度。從另一個角度來看,地理信息科學(xué)的普及也是對全民空間思維能力的培養(yǎng),比如ESRI在美國會對小孩子進行免費的地理知識講解,使他們從小就能接觸到地理空間的概念,啟發(fā)了他們的空間想象力。
3.3人才培養(yǎng)上要在權(quán)威機構(gòu)中劃分出層次
從地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,地理信息科學(xué)學(xué)位教育應(yīng)強化技能培訓(xùn),這部分人才培養(yǎng)就落在一些以測繪為基礎(chǔ)的工科院校發(fā)展起來的地理信息科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)上,突出地理信息科學(xué)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。而另一類別是以地理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的院校專業(yè)上應(yīng)突出地學(xué)方面的應(yīng)用。總之地理信息科學(xué)人才的培養(yǎng)既需要有能夠創(chuàng)新思路的人才,也要培養(yǎng)具有扎實知識的技能型人才,這樣才能共同推動地理信息科學(xué)和地理信息產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
3.4通過任教資格考試、技術(shù)水平認證來規(guī)范地理信息從業(yè)人員的水平
國家應(yīng)有相應(yīng)的政策法規(guī)來管理地理信息產(chǎn)業(yè)。規(guī)定必須要有相當水平的從業(yè)人員才能承接各種項目。原因就是地理信息產(chǎn)業(yè)的相關(guān)行業(yè)關(guān)系人類社會正常發(fā)展,如果政策法規(guī)跟不上,那么將會一片混亂。3.5為一線地理信息科學(xué)教育工作者申請教學(xué)或科研項目建立一種運行模式與保障機制筆者認為可以從政府層面上建立一種運行模式,保障地理信息科學(xué)教育工作者真正地申請到地理信息科學(xué)項目,如教育部科技司、國家測繪地理信息局、國家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)司等等或是中國測繪地理信息學(xué)會、中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會等各級協(xié)會都可以組織建立保障機制并實施這種運行模式。
[中圖分類號]F59
[文獻標識碼]A
[文章編號]1002—5006(2013)01—0114—15
1 引言
旅游領(lǐng)域正在經(jīng)歷著一個以商業(yè)實踐和研究活動為平臺的迅猛發(fā)展期,對于旅游研究者而言,把握領(lǐng)域最新研究進展、了解已被研究的內(nèi)容以及思考未來的研究方向是非常重要的。在我國的旅游研究中,針對各種研究主題的綜述性研究非常豐富,然而信息科學(xué)與旅游的交叉研究并沒有得到足夠的重視。
交叉研究或跨學(xué)科研究一詞源于1926年美國哥倫比亞大學(xué)心理學(xué)家伍德沃斯(Woodworth)創(chuàng)建的英文形容詞:interdisciplinary(跨學(xué)科的),指超過一個學(xué)科范圍的研究活動。信息科學(xué)是一種橫斷科學(xué)與方法科學(xué),在信息科學(xué)所涉及的4個方面研究中:(1)電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信系統(tǒng)、信息獲取與處理;(2)計算機科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全;(3)控制理論與工程、系統(tǒng)科學(xué)與工程、人工智能與智能系統(tǒng);(4)半導(dǎo)體科學(xué)與信息器件、信息光學(xué)與光電子器件、激光技術(shù)與技術(shù)光學(xué),其中3個方面都與旅游研究在研究對象上發(fā)生交叉(如旅游博客數(shù)據(jù)挖掘、旅游推薦系統(tǒng)),且旅游研究也不斷采用信息科學(xué)的理論與方法去解決問題(如人工智能在旅游預(yù)測中的應(yīng)用、計算機仿真在游憩行為研究中的應(yīng)用),體現(xiàn)了交叉研究和跨學(xué)科特征。信息科學(xué)與旅游的交叉研究客觀存在,且已經(jīng)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展。
旅游研究一直是一個開放的體系,吸納著其他學(xué)科的營養(yǎng);信息科學(xué)與旅游研究的交叉與融合為解決旅游領(lǐng)域的新矛盾、新問題和探索新規(guī)律、新原理提供了新的思維方式和科學(xué)的研究方法,是信息時代旅游發(fā)展的產(chǎn)物與趨勢。信息科學(xué)與旅游的交叉研究無論對旅游學(xué)術(shù)研究還是對旅游業(yè)發(fā)展都具有非常重要的意義,其研究進展應(yīng)得到關(guān)注與重視。
已有關(guān)于信息科學(xué)與旅游交叉研究進展的綜述研究川沒有體現(xiàn)出兩種研究的“交叉”性,即信息科學(xué)研究中有哪些以旅游為研究對象或者解決旅游領(lǐng)域的問題?旅游研究中涉及哪些信息科學(xué)方法與技術(shù)應(yīng)用?這些問題的回答對于研究者廣泛與深入開展信息科學(xué)與旅游的交叉研究具有重要意義。
為了較為全面地闡述信息科學(xué)與旅游研究之間的“交叉性”,本文采用系統(tǒng)綜述方法對該交叉領(lǐng)域最近12年發(fā)表的文獻進行了搜集、篩選、整理、歸納與分析.以期幫助相關(guān)研究者了解這一交叉領(lǐng)域的主要研究問題及所取得的研究進展,并對今后的深入研究有所借鑒與啟發(fā)。
2 系統(tǒng)綜述方法
系統(tǒng)綜述(systematic review)又稱系統(tǒng)評價,起源于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,是指在復(fù)習(xí)、分析、整理和綜合原始文獻的基礎(chǔ)上進行的二次研究方法,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于循證醫(yī)學(xué)(evidence—based medicine),逐步應(yīng)用于社會學(xué)、教育學(xué)、圖書情報等領(lǐng)域。系統(tǒng)綜述可被精確區(qū)分為兩種類型:(1)定性系統(tǒng)綜述,原始文獻的研究結(jié)果被分析與總結(jié),但未經(jīng)統(tǒng)計學(xué)合并;(2)定量系統(tǒng)綜述,又稱元(meta)分析或薈萃分析,應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法對若干個研究結(jié)果進行定量統(tǒng)計合并的過程。在某些不強調(diào)或較難實施統(tǒng)計學(xué)合并的研究領(lǐng)域,直接將定性系統(tǒng)綜述稱為系統(tǒng)綜述,將其作為一種對某研究問題、主題或現(xiàn)象的可獲得的所有研究進行評價和解釋的方法,目標在于通過一種可信的、嚴格的以及可審計的方法來提供公正的研究評價。信息科學(xué)與旅游科學(xué)的交叉研究屬于較難實現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)合并的研究領(lǐng)域,因此本文采用定性系統(tǒng)綜述方法,簡稱系統(tǒng)綜述。
本文關(guān)于信息科學(xué)與旅游的交叉研究的系統(tǒng)綜述研究包含如下步驟:
(1)確定研究問題
為了全面了解與分析信息科學(xué)與旅游的交叉研究現(xiàn)狀,本文確定了如下系統(tǒng)綜述的研究問題:①信息科學(xué)研究中面向旅游的研究主要有哪些方面?②旅游研究中與信息科學(xué)相關(guān)的研究主要有哪些方面?③信息科學(xué)與旅游的交叉研究有哪些趨勢?
(2)確定文獻搜索策略
基于所確定的研究問題,設(shè)計如下文獻搜索策略:
①搜索工具與數(shù)據(jù)庫:采用Google Scholar、IEEE Xplore、ScienceDirect;
②搜索關(guān)鍵字:采用關(guān)鍵字組合“tourism”AND(“computer”O(jiān)R“communication technology”),即“旅游”與“計算機”或“通信技術(shù)”同時出現(xiàn);計算機科學(xué)與技術(shù)是信息科學(xué)研究領(lǐng)域中最為活躍的方向之一,計算機科學(xué)與技術(shù)、通信科學(xué)與技術(shù)在信息科學(xué)研究中具有一定的代表性;經(jīng)過反復(fù)搜索測試,“計算機”與“通信技術(shù)”作為關(guān)鍵字與“旅游”進行組合搜索,搜索結(jié)果能夠較為全面地覆蓋信息科學(xué)與旅游的交叉研究,實現(xiàn)本文系統(tǒng)綜述的研究目標;③搜索的時間范圍:2000年之后。
(3)文獻搜索
按照上述搜索策略分別在3個工具與數(shù)據(jù)庫進行搜索。Google Scholar顯示共有54500條結(jié)果(2011年12月22日),其只提供最相關(guān)的前1000條;IEEE Xplore(搜索字段為“摘要”)共搜索到46條結(jié)果(2011年12月24日);ScienceDirect(搜索字段為“題目”或“關(guān)鍵字”或“摘要”)共搜索到36條結(jié)果(2011年12月24日)。
(4)文獻篩選
在上述搜索到的條目中,按照表1所示的文獻入選和剔除標準,篩選用于本文系統(tǒng)綜述的文獻。
表1所示第一步完成后共有512篇文獻入選。第二步經(jīng)過多次逐步細化篩選,最終確定用于本文系統(tǒng)綜述的入選文獻共245篇,其中期刊論文158篇,會議論文87篇。245篇文獻來自106種期刊和58種會議,文獻來源分散且涉及領(lǐng)域廣泛,有關(guān)文獻來源、作者等的定量分析結(jié)果已另文撰寫,本文則側(cè)重對系統(tǒng)綜述研究步驟(1)所確定的研究問題的回答。
(5)分析與完成報告
根據(jù)系統(tǒng)綜述研究步驟(1)所確定的研究問題,對入選文獻進行分類、分析與總結(jié)。分析結(jié)果見下一章節(jié)。
為了分別回答問題1與問題2,本文需要將入選文獻劃分為旅游研究和信息科學(xué)研究兩種視角,分別簡稱為旅游類研究和信息類研究。而事實上,當兩種研究產(chǎn)生交叉與融合,進行上述嚴格區(qū)分是較為困難的。為此,本如下處理:
(1)按照文獻來源所屬學(xué)科范疇進行劃分,如來源于Tourism Management及《旅游學(xué)刊》的文獻則劃入旅游類,來源于Expert Systems with Applications及《計算機工程》的文獻則劃入信息類;
(2)按照期刊載文的學(xué)科范疇劃分,如《華東經(jīng)濟管理》刊載旅游類文章,則歸為旅游類,《北京工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》刊載信息技術(shù)類文章,則歸為信息類;
(3)按照入選文獻的具體內(nèi)容劃分,一些綜合性期刊無法直接確認屬于哪一類,則閱讀入選文章原文,如果偏重人文社會學(xué)視角,則歸入旅游類;如果偏重信息科學(xué)及技術(shù)視角,則歸入信息類。
由此,經(jīng)管類、電子商務(wù)、地理類等期刊歸入旅游類中,測繪類期刊歸入信息類中;兩類分別含有入選文獻147篇和98篇。
3 綜述結(jié)果與分析
3.1問題1:信息科學(xué)研究中面向旅游的研究主要有哪些方面?
“面向旅游”并不特指專用于或?qū)iT針對旅游的研究,而是指其研究問題由旅游領(lǐng)域而產(chǎn)生,或者旅游是其最為典型的應(yīng)用。面向旅游的信息科學(xué)研究幾乎涉及了信息科學(xué)研究范疇的各個方面,而許多研究領(lǐng)域更是體現(xiàn)了信息科學(xué)領(lǐng)域較新及較前沿的研究方向與熱點,如表2所示。面向旅游的信息科學(xué)研究中最受關(guān)注的研究主題是應(yīng)用系統(tǒng)、人工智能、地理信息系統(tǒng)、移動應(yīng)用、推薦系統(tǒng)以及語義網(wǎng)與本體等;而Web服務(wù)、虛擬現(xiàn)實、普適計算、計算機仿真也受到了一定程度的關(guān)注。下面對表2排序前10的研究主題的進展情況進行詳細闡述。
3.1.1
應(yīng)用系統(tǒng)
應(yīng)用系統(tǒng)指面向各種終端設(shè)備,如電腦、手機、PDA(掌上電腦)、電話等使用者的可用人機交互系統(tǒng),也包含網(wǎng)站(Web)應(yīng)用系統(tǒng)。本文為了強調(diào)移動應(yīng)用和推薦系統(tǒng)兩類特殊的應(yīng)用系統(tǒng),在本類研究主題統(tǒng)計中將其排除,另列類別。應(yīng)用系統(tǒng)研究占據(jù)了面向旅游的信息科學(xué)研究的較大比重。一方面是因為信息科學(xué)向旅游研究中進行滲透的最初方式正是其在旅游行業(yè)中的實際應(yīng)用;另一方面是人選文獻中我國研究占據(jù)較大比重且較集中于該類研究。
應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)研究可分為:①戰(zhàn)略設(shè)計或?qū)嵤┙ㄗh,如航空業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)研究,以及非洲撒哈拉以南地區(qū)的旅游組織實施電子商務(wù)的建議;②技術(shù)架構(gòu)設(shè)計,如基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)(service oriented architecture,SOA)的旅游資源信息服務(wù)模型研究;③系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā),如一種智能旅游行程導(dǎo)航系統(tǒng),以及四川、山西和贛東北等目的地或區(qū)域管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。
3.1.2人工智能
人工智能是面向旅游的信息科學(xué)研究較多采用的方法與技術(shù),可將相關(guān)研究分成以下幾個方面:①推理,即采用人工智能推理技術(shù)支撐各種應(yīng)用系統(tǒng),如基于貝葉斯網(wǎng)的旅游行程推理;②數(shù)據(jù)挖掘,如旅游突發(fā)事件預(yù)測預(yù)警、消費者特征分析、基于機器學(xué)習(xí)的旅游博客觀點挖掘以及數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)在旅游業(yè)中的應(yīng)用;③主體(agent),如主體旅游者進行數(shù)據(jù)采集、分析并向旅游者進行旅游推薦弛;④評價,如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的上海旅游可持續(xù)發(fā)展能力評價;⑤決策支持,如旅游目的地選擇決策支持系統(tǒng)。
3.1.3地理信息系統(tǒng)
旅行活動是一種人地關(guān)系,地理信息是設(shè)計與開發(fā)各種旅游應(yīng)用系統(tǒng)的重要信息資源,地理信息系統(tǒng)就是為這些應(yīng)用系統(tǒng)提供地理信息使用接口的重要支撐系統(tǒng)。個性化目的地推薦系統(tǒng)、基于短信服務(wù)的餐館推薦系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、位置服務(wù)系統(tǒng)、旅游資源監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)以及古建筑信息系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)都離不開地理信息系統(tǒng)的支撐。上述“應(yīng)用系統(tǒng)”主題研究中,幾乎所有面向目的地與區(qū)域的管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)都離不開地理信息系統(tǒng)。有關(guān)旅游地理信息系統(tǒng)本身的研究也較為活躍,如雅安市WebGIS(萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng))的實現(xiàn)研究、基于WebGIS的旅游地理信息系統(tǒng)研發(fā)以及泰山三維(3D)地理信息系統(tǒng)的研發(fā)。
3.1.4移動應(yīng)用
移動通信技術(shù),特別是移動終端技術(shù)的快速發(fā)展,使得面向旅游者手持終端(如手機、PDA)的各種移動應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展。相比較于傳統(tǒng)的計算機應(yīng)用,移動應(yīng)用較好體現(xiàn)了旅游以“人為中心”而不是計算機為中心的理念。相關(guān)研究主要集中于面向旅游者服務(wù)的信息推送與搜索、導(dǎo)航、實時路線及目的地推薦;并向普適計算的方向進行擴展,如手機電子門票、基于全球定位系統(tǒng)的車輛監(jiān)控與導(dǎo)航以及手機與環(huán)境之間的交互游戲等。除了面向旅游者服務(wù)外,移動應(yīng)用研究還包含面向旅游研究者、旅游公共管理與服務(wù)部門以及旅游企業(yè)的旅游行為數(shù)據(jù)采集與分析,如可通過基于手機數(shù)據(jù)的散客流分析,對目的地住宿的可容納量進行估算。移動應(yīng)用中與位置信息相關(guān)的應(yīng)用也被稱為位置服務(wù),如位置信息服務(wù)、導(dǎo)航以及實時路線推薦等。
3.1.5推薦系統(tǒng)
推薦系統(tǒng)是為解決互聯(lián)網(wǎng)“信息過載”問題而提出的一種個性化服務(wù),幫助用戶從大量信息中發(fā)現(xiàn)其可能感興趣的或者滿足其需求的資源,如信息、服務(wù)以及商品等,并自動生成個性化推薦。目前,推薦系統(tǒng)在旅游中的典型應(yīng)用為旅游行程規(guī)劃,可面向旅游電子商務(wù)用戶,也可面向互聯(lián)網(wǎng)用戶;可規(guī)劃旅行的時間、地點以及活動等全套行程規(guī)劃引,也可推薦旅游目的地、餐廳以及住宿等。推薦系統(tǒng)主要采用人工智能、語義網(wǎng)、移動應(yīng)用、定位與地理信息系統(tǒng)等技術(shù)。相關(guān)研究還涉及用戶個性語義模型、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計等方面。
3.1.6語義網(wǎng)和本體
語義網(wǎng)(semantic Web)是傳統(tǒng)網(wǎng)站的一種擴展。在語義網(wǎng)中,信息具有明確的含義——語義,人類語言與機器語言之間能夠相互理解,機器能夠自動地處理和集成網(wǎng)上對于人而言可用的信息,使得人與機器之間的交流變得像人與人之間交流一樣順暢。本體(ontology)是用來描述網(wǎng)絡(luò)文檔中術(shù)語的明確含義及其之間關(guān)系的技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)語義網(wǎng)信息處理的自動化,提高網(wǎng)站搜索的準確性以及網(wǎng)站服務(wù)質(zhì)量。旅游領(lǐng)域是語義Web與本體研究的問題來源與典型應(yīng)用對象,如基于語義Web與本體技術(shù)的旅游中小企業(yè)間信息交換、動態(tài)生成客戶供給的客戶關(guān)系管理、旅游網(wǎng)站信息系統(tǒng)、旅游目的地管理系統(tǒng)以及旅行推薦系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能夠?qū)β糜晤I(lǐng)域知識進行本體表達,從而集成對于用戶有用的或者滿足用戶需求的語義信息;其中,旅游知識域的本體表達、行程規(guī)劃的語義信息推理是實現(xiàn)這些系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
3.1.7Web服務(wù)
Web服務(wù)(Web services)是Web上數(shù)據(jù)和信息集成的有效機制,是解決Web上各種應(yīng)用系統(tǒng)高維護與更新代價的最為合理的解決方案。因此,Web服務(wù)在旅游中主要用于信息集成、交換以及系統(tǒng)之間的互操作。Web服務(wù)技術(shù)對于旅游目的地管理而言非常重要,能夠?qū)崿F(xiàn)旅游目的地營銷系統(tǒng)與旅游企業(yè)之間以及目的地旅游企業(yè)之間的異構(gòu)數(shù)據(jù)交換、共享以及集成。Web技術(shù)還是Web推薦系統(tǒng)的重要技術(shù)之一,能夠獲取推薦系統(tǒng)所需的動態(tài)與實時的萬維網(wǎng)數(shù)據(jù)。
3.1.8虛擬現(xiàn)實
虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要用于旅游目的地、景區(qū)、景點的市場營銷。國內(nèi)的相關(guān)研究集中于旅游目的地、景區(qū)及景點等的虛擬展示,如西安市360度全景虛擬旅游系統(tǒng)、北京妙峰山古建筑群的網(wǎng)絡(luò)虛擬漫游系統(tǒng)、村鎮(zhèn)民俗旅游資源的立體展示。鄭鵬等認為這是一種旅游產(chǎn)品的虛擬試用體驗。而國外的相關(guān)研究則側(cè)重于游客的現(xiàn)場體驗,特別針對歷史文化遺產(chǎn)與遺跡,如意大利的PEACH(personal experience with active cultural heritage,個性化體驗活動的文化遺產(chǎn))項目針對提升游客在博物館對于文化遺產(chǎn)的體驗以及馬來西亞凱利城堡(Kellie’s Castle)的虛擬旅游原型研發(fā)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游中的應(yīng)用還包含了旅游開發(fā)與遺產(chǎn)保護,如十三陵景區(qū)的虛擬復(fù)原。
3.1.9普適計算
普適計算模式下人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。由于移動終端設(shè)備及其應(yīng)用的發(fā)展,普適計算在旅游研究中非常活躍,如一種面向移動終端的基于旅游本體的信息廣播與推送方法研究,用以解決傳統(tǒng)移動終端對于旅游者需要花費昂貴的“漫游”網(wǎng)絡(luò)連接費用以及需要主動獲取信息等問題;一個面向德國雷根斯堡(Regensburg)游客的移動終端游戲的設(shè)計與應(yīng)用,游客可以通過在空中晃動手機來與游戲中的歷史人物溝通,該游戲以一種有趣的方式向游客介紹雷根斯堡的歷史。普適計算是我國目前形成研究熱點的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)理論與技術(shù)之一。
3.1.10計算機仿真
計算機仿真技術(shù)研究中面向旅游的研究包含基于概率統(tǒng)計方法對上海旅游服務(wù)系統(tǒng)顧客滿意度進行仿真以及基于系統(tǒng)動力學(xué)方法對新度假制度對城郊旅游的影響進行仿真等。
3.2問題2:旅游研究中與信息科學(xué)相關(guān)的研究主要有哪些方面?
旅游研究中與信息科學(xué)方法與技術(shù)相關(guān)的研究范圍較為廣泛,表3顯示本文入選文獻中歸入旅游類的研究主題共有43種。其中最受關(guān)注的研究主題是電子商務(wù)、網(wǎng)站評估以及在線消費者行為。人工智能、移動通信、地理信息系統(tǒng)等信息科學(xué)方法與技術(shù)在旅游中受到了相應(yīng)重視。旅游網(wǎng)站空間、系統(tǒng)評價、網(wǎng)絡(luò)營銷、應(yīng)用系統(tǒng)以及正在大范圍普及的Web 2.0互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式也受到了旅游研究的重視。信息科學(xué)領(lǐng)域中的某些前沿研究也在旅游研究中得到了關(guān)注,如計算機仿真、推薦系統(tǒng)、Web服務(wù)、語義網(wǎng)與本體。
進一步對表3各類主題的文獻內(nèi)容進行剖析與歸納,可以得到以下旅游研究中與信息科學(xué)方法與技術(shù)相關(guān)的6個研究范疇:
3.2.1信息技術(shù)對旅游的影響
信息技術(shù)對旅游的影響研究主要包含信息技術(shù)對旅游產(chǎn)業(yè)的影響與信息技術(shù)在旅游中的應(yīng)用影響兩個方面。其中,信息技術(shù)在旅游中的應(yīng)用影響又分為現(xiàn)狀研究、作用研究、影響因素研究等方面。
信息技術(shù)對旅游產(chǎn)業(yè)的影響主要體現(xiàn)在其對傳統(tǒng)旅游產(chǎn)業(yè)價值鏈的重構(gòu)上,集中表現(xiàn)于電子商務(wù)對旅游產(chǎn)業(yè)的影響、新型電子中介(供應(yīng)商、互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站、拍賣網(wǎng)站、數(shù)字電視、移動商務(wù)等)對傳統(tǒng)電子中介(計算機訂座系統(tǒng)、全球分銷系統(tǒng)等)的影響、信息技術(shù)對分銷渠道的影響。
信息技術(shù)在旅游中的應(yīng)用現(xiàn)狀研究主要側(cè)重于旅游企業(yè),如電子商務(wù)在北京旅游企業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、土耳其旅行社對互聯(lián)網(wǎng)的使用情況、愛爾蘭旅游中小企業(yè)和鄉(xiāng)村微型住宿業(yè)對信息技術(shù)使用情況的分析、南非中小旅游企業(yè)對于信息技術(shù)使用的狀況研究。
信息技術(shù)對旅游的作用研究既包含旅游企業(yè)整體層面,如信息技術(shù)對埃及中小接待企業(yè)發(fā)展的積極作用、知識管理對于澳大利亞旅游業(yè)的作用等;又包含旅游企業(yè)的某項具體功能,如信息技術(shù)應(yīng)用對于泰國酒店運營效率的作用;還包含旅游資源開發(fā)與保護方面,如計算機技術(shù)對于泰國古建筑重建的重要作用。
信息技術(shù)應(yīng)用的影響因素研究對于旅游業(yè)如何有效應(yīng)用信息技術(shù)而言是非常重要的。相關(guān)研究包含:①電子商務(wù)的應(yīng)用影響,如泰國旅游企業(yè)應(yīng)用電子商務(wù)的影響因素、酒店業(yè)應(yīng)用電子商務(wù)的影響因素②網(wǎng)絡(luò)營銷對旅游企業(yè)的影響,如互聯(lián)網(wǎng)廣告對旅行社運營的影響;③旅游企業(yè)對技術(shù)應(yīng)用的態(tài)度,如希臘旅行社對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用情況與態(tài)度;④旅游者對信息技術(shù)使用的態(tài)度,如游客在度假時是否愿意使用基于技術(shù)的信息、影響旅游者使用互聯(lián)網(wǎng)進行旅游規(guī)劃的因素。
3.2.2信息技術(shù)在旅游中的應(yīng)用模式
目前,信息技術(shù)在旅游中的應(yīng)用模式研究主要集中于電子商務(wù)模式、網(wǎng)絡(luò)營銷以及Web 2.0。電子商務(wù)模式的相關(guān)研究有區(qū)域旅游電子商務(wù)開發(fā)計劃研究、旅游電子商務(wù)模式現(xiàn)狀與趨勢研究、旅游電子商務(wù)模式以及運營模式研究等。
網(wǎng)絡(luò)營銷是除了電子商務(wù)之外信息技術(shù)在旅游中最主要的應(yīng)用模式。網(wǎng)絡(luò)營銷研究多圍繞網(wǎng)站展開,如英國農(nóng)村接待企業(yè)網(wǎng)站營銷現(xiàn)狀研究、塞爾維亞旅游網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)促銷現(xiàn)狀和形式研究、美國旅游官方網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)營銷使用分析、旅游目的地營銷組織網(wǎng)站的客戶需求研究。此外,在線葡萄酒旅游以及在線客戶關(guān)系管理都是一種網(wǎng)絡(luò)營銷方式。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,Web 2.0作為一種新型的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式受到了旅游領(lǐng)域的高度關(guān)注。相關(guān)研究可以分為如下幾個方面:①營銷,即基于Web 2.0的網(wǎng)絡(luò)營銷方式,這是目前旅游研究領(lǐng)域最為關(guān)注的方面,如Web 2.0對克羅地亞旅游產(chǎn)品的營銷作用研究、博客對于旅游市場營銷的中介作用;②旅游者行為與服務(wù),如Web 2.0下網(wǎng)絡(luò)旅游消費行為模式及旅游網(wǎng)站應(yīng)用研究、基于Web 2.0的用戶個性化定制研究以及基于人工智能技術(shù)的微博“旅游情感”數(shù)據(jù)挖掘;③網(wǎng)站分類,如Web 2.0旅游網(wǎng)站的分類機制研究。
此外,面向產(chǎn)業(yè)價值網(wǎng)絡(luò)的四川旅游信息資源整合推進模式和機制是一種信息技術(shù)在旅游中應(yīng)用模式的有效探索。
3.2.3信息技術(shù)在旅游中的應(yīng)用評價
網(wǎng)站評價是信息技術(shù)應(yīng)用評價研究中最主要的內(nèi)容。從評價對象上看,相關(guān)研究涉及官方旅游網(wǎng)站、目的地營銷組織網(wǎng)站、各國及地區(qū)旅游網(wǎng)站;從評價內(nèi)容上,包含有效性評價、可用性評價、使用分析、功能分析、網(wǎng)站設(shè)計、網(wǎng)站旅游本體分析、游客價值以及網(wǎng)站訪問者分析等;從評價方法上有調(diào)查法、啟發(fā)式方法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、內(nèi)容分析法、網(wǎng)站日志分析法、領(lǐng)域本體分析法等。
隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展,移動應(yīng)用在旅游領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,針對移動應(yīng)用系統(tǒng)的評價研究也受到研究者的關(guān)注,如從用戶角度對移動應(yīng)用進行評價、各種移動旅游者指南功能與可用性評價。
3.2.4信息社會視角的旅游研究對象
較傳統(tǒng)旅游研究對象,如旅游資源、旅游企業(yè)以及旅游者等,信息社會視角的旅游研究對象發(fā)生了擴展,如從旅游者的地理時空變化擴展到了在線旅游者行為變化,從旅游資源的空間格局擴展到了旅游網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。
在線旅游者行為研究中最受關(guān)注的是消費行為研究,如消費影響因素與滿意度、忠誠度與推薦行為、在線分享行為。隨著社會網(wǎng)絡(luò)的形成,在線旅游者的情緒研究得到關(guān)注,如通過旅游者在論壇、博客(微博)上的評論分析旅游者情緒,相關(guān)方法包含內(nèi)容分析、統(tǒng)計與語言學(xué)分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等。一項研究還將旅游者的博客進行了計算機可視化,用來輔助其他旅游者的旅行計劃。此外,旅游目的地營銷組織網(wǎng)站的旅游者在線行為也受到研究者的關(guān)注。
目的地地理尺度的旅游網(wǎng)站空間結(jié)構(gòu)也受到研究者的關(guān)注,主要包含方法研究與案例研究。方法研究有統(tǒng)計方法以及網(wǎng)絡(luò)拓撲圖方法等;案例包含歐洲、意大利厄爾巴島]以及河北省等。
旅游虛擬社區(qū)是社會信息化背景下形成的新型社區(qū),部分旅游研究者對其給予了關(guān)注,如針對具有中國文化背景的芒果社區(qū)網(wǎng)(Mango)的綜合性研究。
3.2.5社會信息化下的旅游研究方法
社會信息化下的旅游研究方法包含兩個方面的含義。
一是指傳統(tǒng)旅游研究方法可借助社會信息化背景進行擴展,如網(wǎng)絡(luò)調(diào)查方法擴展了傳統(tǒng)現(xiàn)場發(fā)放問卷的調(diào)查方法;基于射頻識別(RFID)與全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的追蹤系統(tǒng)擴展了傳統(tǒng)旅游者游憩行為問卷調(diào)查方法,并提高了數(shù)據(jù)的精度;遙感與地理信息系統(tǒng)(RS&GIS)技術(shù)可提高旅游資源監(jiān)測的準確性等。
二是指旅游研究方法對于信息科學(xué)方法與技術(shù)的借鑒。人工智能是旅游研究中采用最多的信息科學(xué)方法與技術(shù),其在旅游研究中的應(yīng)用可以分為以下幾個方面:①需求預(yù)測,如基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的西班牙巴利亞利群島旅游時間序列預(yù)測、遺傳算法在旅游需求預(yù)測中的應(yīng)用、模糊時間序列及灰色理論在短時間序列旅游需求預(yù)測中的應(yīng)用以及人工智能方法與其他預(yù)測方法的比較;②在線行為分析,如基于機器學(xué)習(xí)(machine learning)的在線消費者行為數(shù)據(jù)挖掘;③基于主體(agent)的旅游系統(tǒng)仿真研究,采用人工智能研究領(lǐng)域的重要分支——多主體系統(tǒng)(multi-agent system,MAS)對多層面、多地理尺度旅游系統(tǒng)進行計算機仿真,探索旅游主體之間的相互作用與規(guī)律,如基于多主體的旅游空間結(jié)構(gòu)演化研究、旅游者在目的地以及景區(qū)范圍的動態(tài)性研究。
計算機仿真方法與技術(shù)在旅游研究中的應(yīng)用也受到了旅游研究者的關(guān)注,具體研究包含以下幾個方面:①預(yù)測,如旅游收入預(yù)測;②旅游經(jīng)濟研究,如區(qū)域旅游經(jīng)濟系統(tǒng)動力學(xué)分析;③旅游主體行為研究,如上述人工智能研究中基于主體的旅游系統(tǒng)仿真研究。
地理信息系統(tǒng)(GIS)是信息科學(xué)與地理科學(xué)的交叉研究領(lǐng)域,作為旅游研究的一種研究方法或工具,主要被用于旅游資源評價。
3.2.6旅游領(lǐng)域中的信息科學(xué)研究
隨著移動終端設(shè)備在旅游者中的普及,旅游研究者對移動應(yīng)用的相關(guān)研究給予了較大關(guān)注,如上下文適應(yīng)的移動應(yīng)用體系框架設(shè)計、上下文相關(guān)的信息推動服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計以及用于博物館導(dǎo)游的多媒體技術(shù)研究。語義網(wǎng)與本體是信息科學(xué)的前沿領(lǐng)域,但由于其對于提升面向旅游者的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量具有非常重要的作用,也受到了旅游研究者的關(guān)注,如用于搜索引擎的旅游域語義表示研究。智能系統(tǒng)作為信息科學(xué)的前沿領(lǐng)域,在旅游研究中也受到了關(guān)注,除了綜述性研究外,還出現(xiàn)了有關(guān)智能系統(tǒng)設(shè)計方面的研究。
應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃建議與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是旅游研究者較為關(guān)注的信息技術(shù)研究,如基于知識管理視角的目的地管理系統(tǒng)設(shè)計。而其中以我國的相關(guān)研究為最多,如贛東北網(wǎng)絡(luò)旅游信息系統(tǒng)研究、上饒市旅游資源信息系統(tǒng)。
數(shù)字旅游是一種典型的旅游與信息技術(shù)的綜合叉研究主題,在我國旅游研究領(lǐng)域受到了關(guān)注,既包含了偏重技術(shù)的研究,如數(shù)字旅游的體系框架,也包含了圍繞數(shù)字旅游系統(tǒng)建設(shè)的保障體系研究,如相關(guān)政策法規(guī)方面的研究。
3.3問題3:信息科學(xué)與旅游的交叉研究有哪些趨勢?
盡管信息科學(xué)與旅游的交叉研究在近12年間經(jīng)歷了快速發(fā)展,但其仍然屬于新興交叉學(xué)科,其發(fā)展需要相關(guān)學(xué)者更為廣泛與深入的探索研究。在本節(jié),筆者在對最近12年信息科學(xué)與旅游的交叉研究進行系統(tǒng)整理的基礎(chǔ)上,通過捕捉旅游類與信息類研究共同關(guān)注的研究主題(表4),以及基于筆者對信息科學(xué)以及旅游研究趨勢的把握,找到信息科學(xué)與旅游交叉研究中的研究重點,其反映了兩類科學(xué)的交叉發(fā)展趨勢,或者研究者們重新認識某些對該交叉領(lǐng)域的發(fā)展來講非常重要的問題。以下分別對它們進行闡述:
3.3.1人工智能在旅游領(lǐng)域的深入應(yīng)用
人工智能方法與技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展的高級階段,研究如何應(yīng)用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù),涉及知識表示、自動推理和搜索方法、機器學(xué)習(xí)和知識獲取、知識處理系統(tǒng)、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設(shè)計等方面的研究內(nèi)容。盡管目前人工智能在旅游中的應(yīng)用以旅游需求預(yù)測最為成熟,然而其相關(guān)理論、方法與技術(shù)并沒有在旅游領(lǐng)域中得到充分應(yīng)用。如何充分利用人工智能方法與技術(shù)來有效處理與使用旅游數(shù)據(jù)、信息與知識,深入挖掘旅游者、旅游公共管理與服務(wù)部門以及旅游企業(yè)的特征、存在的問題并進行決策支持,是信息科學(xué)與旅游科學(xué)交叉研究中較為迫切與前沿的問題。
3.3.2基于語義網(wǎng)與本體的旅游推薦系統(tǒng)
語義網(wǎng)與本體研究是信息科學(xué)領(lǐng)域的前沿領(lǐng)域,是海量網(wǎng)絡(luò)信息之間相互理解的基礎(chǔ)。互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得傳統(tǒng)面向旅游者的“線下”服務(wù)擴展至“線上”,包含以傳統(tǒng)計算機為中心的和以新興各種移動終端為中心的“線上”服務(wù),“線上”服務(wù)質(zhì)量對于信息時代的旅游者體驗是非常重要的。基于語義網(wǎng)與本體技術(shù)的旅游推薦系統(tǒng)正是提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的有效方法與工具,如何將語義網(wǎng)、本體技術(shù)以及旅游推薦系統(tǒng)進行理論、方法以及應(yīng)用上的有效集成,使其對旅游者具有實際應(yīng)用價值,是信息科學(xué)與旅游科學(xué)交叉研究中的另一個前沿問題。
3.3.3
普適計算與旅游(物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)與旅游)
G410 標記免疫分析與臨床
T098 表面技術(shù)
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N008 兵工學(xué)報
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M008 材料科學(xué)與工程學(xué)報
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* M704 材料與冶金學(xué)報
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V028 城市規(guī)劃學(xué)刊
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X633 船舶力學(xué)
* X635 船海工程
G322 創(chuàng)傷外科雜志
* G552 磁共振成像
D013 催化學(xué)報
E144 大地測量與地球動力學(xué)
E146 大地構(gòu)造與成礦學(xué)
R051 大電機技術(shù)
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* E091 大氣科學(xué)學(xué)報
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* Y585 導(dǎo)航與控制
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R007 電波科學(xué)學(xué)報
1 引言
地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)中最富有生命力的部分,是它們重要的發(fā)展方向之一,“在持續(xù)發(fā)展的研究和決策中,沒有任何其他領(lǐng)域比利用GIS技術(shù)更為重要”。地理信息系統(tǒng)發(fā)展十分迅猛,地理信息系統(tǒng)學(xué)科也非常年輕,從第一個GIS建立到現(xiàn)在只有33年的時間,從“數(shù)字地球”的提出到現(xiàn)在耳熟能詳?shù)摹皵?shù)字化浪潮”只有短短8年的時間。
隨著地理信息系統(tǒng)學(xué)科的快速發(fā)展和社會需求空間的不斷增大,地理信息系統(tǒng)人才的需求量也在不斷擴大。如何加強GIS學(xué)科和人才培養(yǎng)體系建設(shè)顯得尤為必要。
2 地理信息系統(tǒng)學(xué)科體系
GIS(Geographical Information System)是在計算機軟件和硬件支持下,綜合運用地理學(xué)、系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論,獲取、存貯、管理、傳輸、分析和輸出地理空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng),是計算機和信息系統(tǒng)技術(shù)在地理科學(xué)中運用發(fā)展的產(chǎn)物。從學(xué)科角度看,地理信息系統(tǒng)是管理和分析空間數(shù)據(jù)的科學(xué)技術(shù),是一門集地理學(xué)、測繪科學(xué)、計算機科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興的綜合集成學(xué)科,具有多學(xué)科交叉的顯著特點。
從廣義來看,GIS應(yīng)屬地球信息科學(xué)與技術(shù)的范疇。地球信息科學(xué)包括理論、技術(shù)和應(yīng)用三部分。應(yīng)用信息論、控制論和系統(tǒng)論形成了地球信息科學(xué)的方法論;區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展和全球變化構(gòu)成了地球信息科學(xué)的應(yīng)用部分;信息的獲取、監(jiān)測,信息的模擬,信息的傳播與建設(shè)構(gòu)成了地球信息技術(shù)部分(見圖1)。當前我國的GIS學(xué)科建設(shè)方面,存在理論不適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展需求,同時技術(shù)與應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)象。
從狹義來看,GIS屬多學(xué)科綜合集成的學(xué)科,包含了理、工、管理學(xué)科的科學(xué)與技術(shù)內(nèi)容。GIS作為理科,以地理學(xué)、地圖學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ);GIS作為工科則以計算機科學(xué)與技術(shù)、測繪科學(xué)與技術(shù)、系統(tǒng)工程為核心;GIS作為管理學(xué),則以管理信息系統(tǒng)(MIS)為支撐體系。目前對GIS學(xué)科建設(shè),一是分散在相應(yīng)學(xué)科的邊緣,沒有得到充分的重視;二是學(xué)科體系不清,結(jié)構(gòu)不完善。因此,只有把GIS學(xué)科建設(shè)作為一類交叉學(xué)科門類,進而從科學(xué)、技術(shù)、工程三個層次加強,才能夠形成完善的學(xué)科體系,任何強調(diào)其中一個方面的傾向,均會對GIS學(xué)科發(fā)展產(chǎn)生不利的影響。設(shè)置交叉學(xué)科類在美國的學(xué)科分類體系中得到了充分且高度的重視。從GIS科學(xué)角度,要加強地球信息科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)等在GIS中的應(yīng)用;從GIS學(xué)科建設(shè)的技術(shù)角度,要加強遙感技術(shù)的應(yīng)用,以及網(wǎng)絡(luò)計算機軟件技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用;從GIS學(xué)科建設(shè)的工程角度,要加強系統(tǒng)工程在GIS中的應(yīng)用,從而保證任何GIS軟件系統(tǒng)具有很強的穩(wěn)定性與安全性,能夠具有強大的服務(wù)功能。
3 地理信息系統(tǒng)人才培養(yǎng)體系
3.1 GIS人才培養(yǎng)方向
把握了GIS人才培養(yǎng)方向就勒住了人才培養(yǎng)體系的龍頭。根據(jù)前面的論述,GIS人才培養(yǎng)方向可以歸納為:①GIS理論人才;②GIS技術(shù)人才(含軟件開發(fā)人才);③GIS應(yīng)用人才(GIS工程建設(shè))。
從科學(xué)(理論)角度看,地球系統(tǒng)的信息流是GIS研究的主要內(nèi)容。資源與環(huán)境信息則是其主要關(guān)注的對象。GIS在不斷發(fā)展中已逐步形成了以“地球信息科學(xué)”為基礎(chǔ)的獨特的理論體系,具有多學(xué)科集成的顯著特點。但目前,正如陳述彭先生所指出的“地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)研究狀況是理論的發(fā)展?jié)M足不了技術(shù)進步的需求”。因此,在GIS人才培養(yǎng)中,首先需要的是能夠滿足學(xué)科發(fā)展所急需的理論型人才。
GIS技術(shù)人才包括信息的獲取、監(jiān)測,信息的模擬,信息的傳播與建設(shè)等方面的人才,這些人才的培養(yǎng),廣義上包括遙感技術(shù)、GPS技術(shù)、地理信息系統(tǒng)與空間輔助決策系統(tǒng)以及信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的人才培養(yǎng)。對于GIS軟件開發(fā),為避免大量人力集中在低層、重復(fù)的程序編制上,應(yīng)盡量利用已完成的軟件資源,同時從長遠看,中國應(yīng)該發(fā)展自己的GIS軟件,應(yīng)該加大對軟件開發(fā)的投入。
國外有統(tǒng)計數(shù)字:用于GIS軟件、硬件和建庫的投資比例為1∶2∶10。這反映中國的GIS軟件市場大,而GIS的應(yīng)用市場更大。現(xiàn)在國內(nèi)急需GIS工程建設(shè)的高級技術(shù)人才。這樣的高級技術(shù)人才必須具備很好的測繪、遙感、地理學(xué)、計算機和應(yīng)用科學(xué)的知識基礎(chǔ);有處理各類GIS應(yīng)用技術(shù)問題的經(jīng)驗;果斷的判斷和決策能力;較高的組織指揮才能。他們要憑自己的知識、經(jīng)驗和能力對GIS系統(tǒng)的建設(shè)和開發(fā)過程進行總體控制,解決技術(shù)難點,并能進行系統(tǒng)開發(fā),對運行系統(tǒng)進行診斷。
GIS軟件開發(fā)和GIS應(yīng)用兩類人才都需要培養(yǎng)。尤其是GIS應(yīng)用人才培養(yǎng)目前國內(nèi)還沒認識到其重要性,國內(nèi)不少人避開社會科學(xué)問題,傾向于純技術(shù)課題,片面認為唯有編制低層次的算法程序才是高級的、有意義的工作。實際上“在發(fā)達國家的GIS人員結(jié)構(gòu)中,絕大多數(shù)的人員和研究生都在GIS的應(yīng)用領(lǐng)域工作,這才促成了GIS的蓬勃發(fā)展”。
3.2 國內(nèi)外GIS學(xué)科、專業(yè)設(shè)置現(xiàn)狀
GIS學(xué)科與專業(yè)設(shè)置影響到GIS人才培養(yǎng)的素質(zhì)與人才結(jié)構(gòu)。國外的GIS專業(yè)教育比中國早10年左右,20世紀80年代中后期,國內(nèi)一些大學(xué)才開始著手建立了GIS專業(yè)。1997年國家學(xué)位委員會在對原有學(xué)科進行合并、調(diào)整的同時,在原地理學(xué)一級學(xué)科目錄中增加了“地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)”(理學(xué))、在原測繪科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科目錄中增加了“地圖制圖學(xué)與地理信息工程”(工學(xué))兩個二級學(xué)科,并開始進行這兩個二級學(xué)科的博士、碩士研究生培養(yǎng)單位審批和招生工作。這也是我國最早開始的碩士、博士GIS研究生學(xué)位教育。1998年7月教育部頒布的新的本科專業(yè)目錄中,在原地理類專業(yè)中增設(shè)了“地理信息系統(tǒng)”理學(xué)本科專業(yè)。
在我國現(xiàn)行的學(xué)士學(xué)位(本科)專業(yè)目錄中,能夠進行GIS專業(yè)人才培養(yǎng)相關(guān)的有理學(xué)、工學(xué)、管理學(xué)3個門類,4個學(xué)科,4個專業(yè)。但僅有地理科學(xué)類門下的“地理信息系統(tǒng)”一個專業(yè)可以授予GIS理學(xué)學(xué)士學(xué)位。美國在現(xiàn)行的學(xué)士學(xué)位(本科)專業(yè)目錄中,能夠從事GIS專業(yè)人才培養(yǎng)的有理學(xué)、文學(xué)、工學(xué)、管理學(xué)和環(huán)境學(xué)5個門類,5個學(xué)科,14個專業(yè),并且都可授予GIS學(xué)士學(xué)位。
比較而言,我國現(xiàn)行的GIS專業(yè)設(shè)置,不符合GIS作為一門交叉學(xué)科和綜合性學(xué)科的特點,阻礙了GIS學(xué)科建設(shè),現(xiàn)行培養(yǎng)方案已不能滿足GIS人才培養(yǎng)的需要,并在一定程度上限制了人才培養(yǎng)體系的建設(shè)與發(fā)展。
3.3 國內(nèi)GIS專業(yè)課程設(shè)置對比分析
合理的課程設(shè)置,尤其是專業(yè)核心課程的設(shè)置,是GIS人才培養(yǎng)體系所面臨的一個重要問題。目前,GIS專業(yè)課程體系主要由公共必修課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課等幾部分組成。本文選取了典型的7所國內(nèi)高校本科GIS專業(yè)的主要專業(yè)課程設(shè)置,包括:3個理學(xué)專業(yè),4個工學(xué)專業(yè)(見表2,不包含數(shù)理基礎(chǔ)部分的課程)。
分析表2可以看出:
1)不論其學(xué)校系科歸屬于理學(xué)或工學(xué),課程體系的設(shè)置本質(zhì)差異不大,除去公共必修課和數(shù)理基礎(chǔ)課程外,根據(jù)GIS學(xué)科包含的核心內(nèi)容看均包含有:地理(地球)科學(xué)、攝影測量與遙感、計算機科學(xué),以及地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程四個部分。
2)各校課程組結(jié)構(gòu)比重的差異反映了理學(xué)、工學(xué)辦學(xué)的特點及各校的辦學(xué)特色與師資條件。雖然開設(shè)的課程類別基本相同,但課程結(jié)構(gòu)存在明顯差異:a) 工學(xué)對數(shù)理科學(xué)有相當高的要求,對計算機類和攝影測量與遙感課程組的要求也明顯高于理學(xué)GIS;b) 理學(xué)GIS專業(yè)課明顯多于工學(xué)GIS專業(yè)課,體現(xiàn)地理信息系統(tǒng)專業(yè)起源于地理學(xué)科的固有特性,反映了工科系科內(nèi)地理科學(xué)有關(guān)學(xué)科師資力量的薄弱與不足;c) 不論工科或理科,各校優(yōu)勢學(xué)科課程都明顯高于其他學(xué)校。如同濟大學(xué)的測繪科學(xué)與技術(shù)課程,占總課程的30%。
3)比較而言:必修課除了物理、數(shù)學(xué)、計算機文化基礎(chǔ)、英語、政治之外,如果將其他必修課作為專業(yè)核心課程,則重慶郵電大學(xué) GIS專業(yè)測量學(xué)方面與遙感方面相對薄弱,電信專業(yè)方面課程得到加強。重慶郵電大學(xué)GIS專業(yè)是設(shè)在計算機學(xué)院下,重慶郵電大學(xué)GIS專業(yè)中各類課程的比重是:地理學(xué)或地學(xué)課程11.5%;計算機課程31.5%;攝影測量與遙感課程占2.27%;GIS專業(yè)課程15.9%;電信類課程占16.26%;其他基礎(chǔ)課部分20.3%(圖2)。這從某種程度上說明了重郵的特色,即計算機加電信的地理信息系統(tǒng),同時也能引起我們對于到底培養(yǎng)怎樣的GIS人才、辦成怎樣的專業(yè)特色進行思考。
4 地理信息系統(tǒng)學(xué)科與人才培養(yǎng)體系建設(shè)對策
4.1 學(xué)科建設(shè)對策
目前GIS學(xué)科的發(fā)展不能適應(yīng)GIS未來發(fā)展的需要,甚至在一定程度上限制了學(xué)科的發(fā)展。有必要從本學(xué)科的長遠發(fā)展來考慮如何將專業(yè)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢專業(yè)的問題。
(1)完善和加強各級實驗室建設(shè)。依托現(xiàn)有的計算機實驗室,建立初步滿足教學(xué)實驗的軟件和硬件環(huán)境,這對提高GIS人才的實驗技能、對發(fā)展GIS專業(yè)至關(guān)重要。在地理信息系統(tǒng)實驗室中,可分為理論基礎(chǔ)實驗、軟件工程實驗和綜合實驗三方面。
(2)全面建設(shè)野外綜合實驗基地。增添野外定位、觀測、數(shù)據(jù)采集、記錄、處理、通訊設(shè)備(GPS、水、土、氣、生自動觀測等)常規(guī)設(shè)備。野外綜合實驗基地的建設(shè)是提高對地學(xué)信息野外測量能力的基礎(chǔ),可包括地理學(xué)綜合實驗基地、測量和遙感實驗基地、軟件工程與管理實驗基地等。
4.2 人才培養(yǎng)對策
4.2.1根據(jù)GIS人才的素質(zhì)要求,加強實踐性人才培養(yǎng)
GIS是一門集地理學(xué)、測繪科學(xué)、遙感學(xué)、計算機科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)等為一體的新興邊緣學(xué)科。雖然有個別提法不一定完全一致,但GIS是一門新興的邊緣、交叉學(xué)科,卻是大家的共識。我們不能否認GIS的理論性,但我們更不能否認GIS的強技術(shù)性與實踐性。可以說,GIS是一門偏重于技術(shù)與實踐的學(xué)科。理論性與技術(shù)性并不矛盾,陳述彭院士說過,沒有高新技術(shù)支持的科學(xué)是落后的科學(xué),沒有科學(xué)理論指導(dǎo)的技術(shù)則是盲目的技術(shù),這是一句富含哲理的睿語。美國的GIS理論與技術(shù)都十分先進就是一個例證。因此,GIS人才不但要有深厚的理論基礎(chǔ),而且還要有過硬的技術(shù)能力,這就是GIS人才的素質(zhì)標準。具有合理的知識結(jié)構(gòu),靈敏的空間數(shù)字思維方式,卓越的技術(shù)、實踐、管理與組織才能,才是GIS創(chuàng)新型的高級人才。
人才培養(yǎng)除了要了解市場的前瞻性,從長遠來看,將來GIS人才面向的越來越多的是企業(yè),而真正推動“數(shù)字地球”“數(shù)字城市”的是政府行為,政府本身無法完成龐大的“數(shù)字城市”“數(shù)字國土”的任務(wù),這些任務(wù)最終落在企業(yè)身上,從行政行為到市場的選擇,它本身有一個滯后的過程,它受國家地理信息基礎(chǔ)設(shè)施完善程度和某些技術(shù)瓶頸的制約,一旦這些瓶頸打破,將帶來大量的對GIS人才的需求。
當前是市場經(jīng)濟,人才培養(yǎng)除了要了解市場的前瞻性外,還要有市場需求的現(xiàn)實性。從近期來看,企業(yè)需要的是馬上能給單位創(chuàng)造價值的可塑性人才,它需求的是現(xiàn)實價值和潛在價值的統(tǒng)一,兩者中,又更加注重現(xiàn)實生產(chǎn)力。技術(shù)嫻熟的生產(chǎn)者能夠馬上受到企業(yè)的青睞。
因此GIS專業(yè)人才培養(yǎng)除加強理論教學(xué)外,更應(yīng)該注重實踐性人才培養(yǎng)。
4.2.2 進一步加強GIS人才培養(yǎng)的核心課程建設(shè)
目前,在本科教育中,精英教育與大眾教育并存,GIS學(xué)科人才培養(yǎng)核心課程體系的建設(shè)已顯得十分重要。為此,針對上述GIS學(xué)科體系劃分、人才培養(yǎng)的專業(yè)設(shè)置,建議進一步加強大學(xué)GIS專業(yè)的核心課程建設(shè),優(yōu)化核心課程體系(表3、表4)。內(nèi)容涉及與GIS學(xué)科密切相關(guān)的地理類、測繪與遙感類、計算機科學(xué)與技術(shù)類、GIS專業(yè)類四個課程組,作為GIS本科專業(yè)素質(zhì)教育的核心課程。
4.2.3 注重GIS課程前驅(qū)課程和后續(xù)課程的設(shè)置
GIS課程應(yīng)該根據(jù)專業(yè)特點和學(xué)生的認知特點設(shè)置,體現(xiàn)知識的前后銜接。學(xué)生通過前驅(qū)課程的學(xué)習(xí),再進入GIS課程的學(xué)習(xí),以GIS知識為主導(dǎo),將GIS技術(shù)融入到其他方面的分析中(圖3)。
4.2.4 在狠抓教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,擴大專業(yè)規(guī)模
從1998年7月教育部頒布的新的本科專業(yè)目錄中,增設(shè)了“地理信息系統(tǒng)”理學(xué)本科專業(yè)。例如,重慶郵電大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)于1999年經(jīng)教育部批準設(shè)立,2000年開始招生,學(xué)制四年,授理學(xué)學(xué)士學(xué)位,是西南地區(qū)創(chuàng)建該專業(yè)的本科教學(xué)最早的學(xué)校之一,經(jīng)過6年辦學(xué),從無到有,逐步走向完善。全體老師共同努力,教學(xué)計劃得到調(diào)整,辦學(xué)經(jīng)驗不斷豐富,但規(guī)模一直成為進一步增加投入加強學(xué)科建設(shè)的一個瓶頸。
建議在狠抓教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,擴大專業(yè)規(guī)模,同時應(yīng)該不失時機地加大投入。高新技術(shù)本身意味著需要高投入、高風(fēng)險,才有高回報。
4.3加強GIS專業(yè)建設(shè)的規(guī)劃與規(guī)劃的執(zhí)行
借用根據(jù)克來因綜合國力方程,專業(yè)綜合勢力的評價可以表示為:
PP=(C+E+M)×(S+W)
PP――表示專業(yè)綜合勢力
C――表示基本實力,包括學(xué)生素質(zhì),師資力量和教學(xué)設(shè)備
E――表示經(jīng)濟投入能力
M――表示領(lǐng)導(dǎo)能力,等于領(lǐng)導(dǎo)的感召力和協(xié)調(diào)能力,調(diào)動各項資源從事專業(yè)建設(shè)的能力
S――表示戰(zhàn)略意圖,即專業(yè)定位和專業(yè)建設(shè)長期規(guī)劃、短期規(guī)劃和年度計劃
W――表示貫徹戰(zhàn)略意圖的能力,即專業(yè)建設(shè)長期規(guī)劃、短期規(guī)劃和年度計劃執(zhí)行力
由此可見,有戰(zhàn)略目標,有強有力執(zhí)行戰(zhàn)略意圖的能力是專業(yè)綜合實力的一個重要指標。許多學(xué)校的專業(yè)建設(shè)都十分重視專業(yè)的整體規(guī)劃。作為一個學(xué)科建設(shè),需要有明確的站在時代的角度、全國的角度審視的戰(zhàn)略意圖,需要加強執(zhí)行戰(zhàn)略意圖的能力。
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中圖分類號:G6420文獻標志碼:A文章編號:
10052909(2015)02002805
資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)是1998年教育部根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要和學(xué)科發(fā)展的形勢而設(shè)立的專業(yè),發(fā)展至今,出現(xiàn)專業(yè)定位模糊,廣度大深度小,就業(yè)競爭力受限等諸多尷尬問題[1]。2012年,教育部第四次修訂《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》(下簡稱《目錄》),原資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)被拆分為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃、自然地理與資源環(huán)境兩個專業(yè)。2013年,人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)招收第一屆本科生。該專業(yè)教育在國內(nèi)剛剛起步,探索人才培養(yǎng)方法還是一個嶄新的課題。
南京郵電大學(xué)的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè),除同樣面臨新專業(yè)設(shè)置之初的機遇與挑戰(zhàn)外,還有其獨特的發(fā)展背景。2013年10月,經(jīng)江蘇省政府研究并報教育部批準,南京郵電大學(xué)、南京人口管理干部學(xué)院實行合并辦學(xué),組建新的南京郵電大學(xué)。在此之前,資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)是南京人口管理干部學(xué)院特色專業(yè)之一,2002年開始招生,已有11年的辦學(xué)歷史,并已形成學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)合理,涵蓋地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)、人口學(xué)等專業(yè)方向的教學(xué)科研團隊。2013年,根據(jù)《目錄》(2012版)要求,該專業(yè)開始
轉(zhuǎn)型,招收人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃
專業(yè)第一屆本科生。合校前后,專業(yè)所依托的院校學(xué)科基礎(chǔ)全然不同,依據(jù)新南郵的學(xué)科特色構(gòu)建專業(yè)培養(yǎng)體系成為專業(yè)發(fā)展必須認真研究的課題。
文章從教育部的專業(yè)導(dǎo)向、人才市場需求兩方面梳理人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)基礎(chǔ)定位。結(jié)合南京郵電大學(xué)自身特色,以大數(shù)據(jù)時代智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用要求為導(dǎo)向,尋求信息科學(xué)與地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)的結(jié)合點,并據(jù)此提出以信息科學(xué)應(yīng)用為特色的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)課程體系構(gòu)建原則與核心框架。
一、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)定位基本要求
人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)基礎(chǔ)定位應(yīng)重點考慮兩方面要素:一是教育部設(shè)置該專業(yè)的目標與要求,二是社會對專業(yè)人才的需求。
(一)專業(yè)設(shè)置導(dǎo)向
地理學(xué)和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)是我國城鄉(xiāng)規(guī)劃人才培養(yǎng)的兩大主要來源[2]。前者以南京大學(xué)、中山大學(xué)、北京大學(xué)、華東師范大學(xué)等傳統(tǒng)地理強校為代表,主攻宏觀層面規(guī)劃,擅長理論探索、機理剖析與經(jīng)濟社會綜合分析;后者以清華大學(xué)、東南大學(xué)、天津大學(xué)等建筑學(xué)老八校建筑老八校指之初最早開設(shè)建筑學(xué)、城市規(guī)劃相關(guān)專業(yè)的八所高校,包括清華大學(xué)、東南大學(xué)、同濟大學(xué)、天津大學(xué)、華南理工大學(xué)、重慶建筑大學(xué)(已并入重慶大學(xué))、哈爾濱建筑大學(xué)(已并入哈爾濱工業(yè)大學(xué))和西安建筑科技大學(xué)。
為代表,主攻微觀層面規(guī)劃,擅長空間設(shè)計與形體表達。兩者各具特色,各有專攻。
1998版《目錄》中涉及城鄉(xiāng)規(guī)劃的專業(yè)有地理科學(xué)類下屬的“資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理”和土建類下屬的“城市規(guī)劃”。這一專業(yè)設(shè)置與上述兩大源頭相對應(yīng)。2012年《目錄》調(diào)整,城鄉(xiāng)規(guī)劃相關(guān)專業(yè)仍為兩個,一是地理科學(xué)類下屬的“人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃”,二是建筑類下屬的“城鄉(xiāng)規(guī)劃”。與1998版《目錄》相比,保留了地理、建筑兩個學(xué)科門類下的城鄉(xiāng)規(guī)劃相關(guān)專業(yè)設(shè)置,但將原資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)拆分為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃、自然地理與資源環(huán)境兩專業(yè)。結(jié)合2012版《普通高等學(xué)校本科專業(yè)介紹》(見表1)不難發(fā)現(xiàn),教育部認可并引導(dǎo)地理學(xué)、建筑學(xué)下兩規(guī)劃專業(yè)各自特色發(fā)展。地理學(xué)下屬的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè),應(yīng)區(qū)別于工學(xué)下屬的城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè),做到強化主線,收縮口徑,夯實基礎(chǔ),對口應(yīng)用——立足宏觀、中觀區(qū)域?qū)用妫缘乩韺W(xué)理論為基礎(chǔ),強化綜合分析能力培養(yǎng)。(二)人才應(yīng)用需求
教育部為人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)設(shè)置的發(fā)展導(dǎo)向是否適應(yīng)市場對規(guī)劃類人才的需求,是專業(yè)定位必須要論證的第二重標準。
如將城鄉(xiāng)規(guī)劃系統(tǒng)細分,可分為規(guī)劃編制與規(guī)劃管理兩個方面。僅就規(guī)劃管理來說,地理學(xué)專業(yè)背景的規(guī)劃工作者往往具有相對綜合的專業(yè)知識儲備和縝密嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力,具備作為管理者的全局意識與綜合協(xié)調(diào)能力。
規(guī)劃編制工作又可分為宏觀、中觀、微觀等不同的區(qū)域尺度層面。具有地理學(xué)專業(yè)背景的規(guī)劃工作者擅長區(qū)域分析與經(jīng)濟、社會綜合分析,在區(qū)域規(guī)劃、城市總體規(guī)劃等宏觀層面規(guī)劃中發(fā)揮核心作用并承擔大部分工作,在控制性詳細規(guī)劃這一中觀尺度規(guī)劃工作中也能發(fā)揮重要作用。
針對具體某項規(guī)劃工作,其工作流程又可劃分為規(guī)劃分析、規(guī)劃方案與成果表達三個步驟。在成果表達的制圖工作中,地理學(xué)背景規(guī)劃工作者確有一定劣勢。但在規(guī)劃分析和方案設(shè)計階段,地理學(xué)背景規(guī)劃工作者發(fā)揮的作用與建筑學(xué)背景規(guī)劃工作者旗鼓相當。
綜上,地理學(xué)背景規(guī)劃工作者往往具有系統(tǒng)全面的知識儲備和突出的綜合分析能力,在各類規(guī)劃工作中發(fā)揮重要作用(見圖1),不可或缺。強化地理學(xué)基礎(chǔ)、重視機理分析能力培養(yǎng)的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)人才培養(yǎng)要求也完全符合市場對專業(yè)人才的實際需求。
二、信息科學(xué)與地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)學(xué)科融合的理論與實踐基礎(chǔ)
(一)地理信息系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)用
地理信息系統(tǒng)科學(xué)是地理學(xué)中的重要分支,作為空間科學(xué)與信息科學(xué)的重要結(jié)合點,技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用已較為成熟。與CAD等繪圖軟件相比,GIS(地理信息系統(tǒng))工具的特點與優(yōu)勢在于空間數(shù)據(jù)的組織、管理與分析,能夠有效管理和處理海量數(shù)據(jù),關(guān)聯(lián)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。某種程度上可認為是繪圖軟件與統(tǒng)計分析軟件的集成。
在美國,GIS已成為專業(yè)規(guī)劃師的標準工具,脫離GIS的規(guī)劃編制、規(guī)劃管理幾乎不存在,GIS用于地圖處理、規(guī)劃管理、分析與決策支持、公眾參與等方面[3]。在我國,GIS在規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用相對有限& mdash;—在規(guī)劃管理系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)建中應(yīng)用廣泛,在規(guī)劃編制中應(yīng)用較為粗淺,主要用于自然地理環(huán)境要素分析與公共服務(wù)設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃選址分析。規(guī)劃工作者如能全面掌握地理信息系統(tǒng)原理及其軟件的規(guī)劃領(lǐng)域系統(tǒng)應(yīng)用,則能順應(yīng)這一趨勢,在規(guī)劃工作中更好地發(fā)揮作用。
(二)大數(shù)據(jù)時代海量空間數(shù)據(jù)的獲取與處理
與發(fā)展成熟但應(yīng)用不足的地理信息系統(tǒng)分析方法相比,大數(shù)據(jù)時代空間數(shù)據(jù)獲取與應(yīng)用則呈現(xiàn)出海量數(shù)據(jù)、先進技術(shù)與跨學(xué)科創(chuàng)新思維三大特征《大數(shù)據(jù)時代——生活、工作與思維的大變革》中指出,數(shù)據(jù)本身、技能與思維是大數(shù)據(jù)價值鏈的三個構(gòu)成。 。
隨著信息網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,百度、谷歌等搜索引擎,阿里、京東、亞馬遜等電子商務(wù)公司與騰訊等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運營商掌握海量用戶數(shù)據(jù)。隨著智慧城市理論的興起與“物聯(lián)網(wǎng)”的建設(shè),行政管理機構(gòu)也將成為大數(shù)據(jù)的掌控者。海量數(shù)據(jù)如何提升城鄉(xiāng)規(guī)劃的科學(xué)性與適用性,大數(shù)據(jù)如何為規(guī)劃所用,相關(guān)研究也陸續(xù)展開。
國內(nèi)外有學(xué)者通過挖掘網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、居民行為數(shù)據(jù),對居民時空行為、城市空間與城市等級體系進行研究[4]。如以百度指數(shù)為依據(jù)對比分析城市間聯(lián)系強度[5],通過微博數(shù)據(jù)挖掘分析網(wǎng)絡(luò)社會空間特征[6]等。空間數(shù)據(jù)的采集與分析已從利用單一GIS 軟件向多種信息設(shè)備相結(jié)合的階段轉(zhuǎn)變[4]。
針對智慧城市的建設(shè)熱潮,國內(nèi)有學(xué)者積極開展現(xiàn)行規(guī)劃體系的“智慧”響應(yīng)探索,提出在區(qū)域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃、城鎮(zhèn)總體規(guī)劃及詳細規(guī)劃三大層次的規(guī)劃建設(shè)中應(yīng)用智慧城市數(shù)據(jù)信息、融入智慧城市建設(shè)理念的思路與要點[7]。如城鎮(zhèn)體系規(guī)劃層次借由新信息技術(shù)強大的數(shù)據(jù)分析能力充分挖掘區(qū)域內(nèi)各城市優(yōu)勢發(fā)展的方向與重點,城市總體規(guī)劃層次應(yīng)考慮采取合適的路網(wǎng)形式,合理規(guī)劃智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施等。
這一背景要求規(guī)劃工作者不斷學(xué)習(xí)新的數(shù)據(jù)獲取與挖掘方法,探索并掌握大數(shù)據(jù)規(guī)劃應(yīng)用的方式途徑。
三、以信息科學(xué)應(yīng)用為特色的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)課程體系構(gòu)建
(一)基本原則
南京郵電大學(xué)的人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)發(fā)展,應(yīng)在滿足專業(yè)基礎(chǔ)定位要求的同時,結(jié)合院校優(yōu)勢學(xué)科——信息科學(xué)、地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)三者的交叉領(lǐng)域,以地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)為基礎(chǔ),以信息科學(xué)應(yīng)用為特色。其課程體系構(gòu)建應(yīng)遵循夯實地理學(xué)基礎(chǔ)、圍繞規(guī)劃應(yīng)用主線、突出空間信息挖掘與分析能力培養(yǎng)的原則。
1.夯實地理學(xué)基礎(chǔ)
地理學(xué)基礎(chǔ)理論、方法與分析能力的培養(yǎng)是人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)區(qū)別于工學(xué)下屬城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的核心內(nèi)容,體現(xiàn)專業(yè)定位的基本要求。通過基礎(chǔ)必修課程學(xué)習(xí),了解地理學(xué)基礎(chǔ)理論框架與范疇、邊界與特色,掌握學(xué)科基本概念、理論與方法,是專業(yè)人才培養(yǎng)的根基。課程設(shè)置中,自然地理學(xué)、經(jīng)濟地理學(xué)、人文地理學(xué)等地理學(xué)基礎(chǔ)課程必不可少。
2.突出空間信息挖掘與分析特色
大數(shù)據(jù)時代,應(yīng)強化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘與信息設(shè)備數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析等理論方法的學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)。為此,應(yīng)以數(shù)學(xué)、計算機、網(wǎng)絡(luò)等知識系統(tǒng)強化為基礎(chǔ),通過設(shè)置地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用、數(shù)理統(tǒng)計應(yīng)用等與地理、空間規(guī)劃相關(guān)的信息技術(shù)類課程,培養(yǎng)學(xué)生的空間數(shù)據(jù)獲取與分析能力。
3.圍繞規(guī)劃應(yīng)用主線
無論是地理學(xué)基礎(chǔ)分析能力的培養(yǎng)還是空間數(shù)據(jù)獲取與分析能力的訓(xùn)練,最終應(yīng)落實到進行空間分析、指導(dǎo)空間規(guī)劃上來。城鄉(xiāng)規(guī)劃應(yīng)用是專業(yè)教育知識體系構(gòu)建的主線,相關(guān)課程設(shè)置與能力培養(yǎng)都應(yīng)圍繞這一主線展開。因此,城鄉(xiāng)規(guī)劃基礎(chǔ)知識的全面系統(tǒng)掌握對于夯實專業(yè)的基礎(chǔ)定位至關(guān)重要。為使學(xué)生對城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域基本概念、理論、研究方法等有相對全面系統(tǒng)的認識,城市規(guī)劃原理、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)導(dǎo)論等應(yīng)作為專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置。
(二)課程體系框架設(shè)計
以上述原則為依據(jù),結(jié)合南京郵電大學(xué)學(xué)科設(shè)置特色與要求,初步設(shè)定人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)核心課程體系。該體系包含專業(yè)基本知識、專業(yè)特色知識兩大模塊,從通識教育、專業(yè)教育兩個層面設(shè)置課程(見圖2)。其中,專業(yè)基本知識模塊強化地理學(xué)、規(guī)劃學(xué)基礎(chǔ)理論與方法的學(xué)習(xí),專業(yè)特色知識模塊突出空間信息獲取與分析特色技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
通識教育層面,設(shè)置高等數(shù)學(xué)、高級語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等課程。除高等數(shù)學(xué)外,其他課程均為學(xué)校特色公共基礎(chǔ)課程。此類課程為培養(yǎng)空間數(shù)據(jù)獲取與分析能力奠定了扎實的數(shù)理基礎(chǔ)。
專業(yè)教育層面,將自然地理學(xué)、經(jīng)濟地理學(xué)、人文地理學(xué)、城市規(guī)劃原理、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)導(dǎo)論、地理信息系統(tǒng)原理等全面系統(tǒng)介紹學(xué)科基礎(chǔ)理論、概念、方法的課程設(shè)置為專業(yè)基礎(chǔ)課程,將城市地理學(xué)、計量地理學(xué)、人口地理學(xué)、城市總體規(guī)劃、村鎮(zhèn)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)、計算機輔助設(shè)計等深入介紹分支學(xué)科發(fā)展及強化實踐應(yīng)用的課程設(shè)定為專業(yè)課程。
這一課程體系僅就專業(yè)核心課程進行設(shè)定。在核心課程之外,可根據(jù)需求選擇性設(shè)置地圖學(xué)、城市經(jīng)濟學(xué)、城市社會學(xué)、社會調(diào)研方法等輔助課程,有助于學(xué)生全面系統(tǒng)掌握專業(yè)分析研究方法。具體課程體系建設(shè)中,還需針對課程設(shè)置順序、各學(xué)期學(xué)時與學(xué)分安排、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計、教學(xué)大綱編寫等深入研究。
四、結(jié)語
目前在人文地理、城鄉(xiāng)規(guī)劃的研究與實踐領(lǐng)域,空間信息采集、挖掘與分析技術(shù)應(yīng)用相對粗淺,存在領(lǐng)域狹小,工具單一,深度不足等問題。但隨著大數(shù)據(jù)時代生活、工作方式的變革與智慧城市建設(shè)的深化,基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的空間分析思維與技術(shù)必將在規(guī)劃領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。面向應(yīng)用的人才培養(yǎng),應(yīng)考慮增加信息類課程的設(shè)置以迎接大數(shù)據(jù)時代海量數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的挑戰(zhàn),而信息技術(shù)類專業(yè),應(yīng)針對不同領(lǐng)域的需求,增補相應(yīng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識課程。如面向智慧城市建設(shè)應(yīng)用的信息技術(shù)類專業(yè)人才,應(yīng)對規(guī)劃原理、規(guī)劃基本分析方法等城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域基礎(chǔ)知識有所了解。
上述背景下,文章結(jié)合人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的發(fā)展定位和信息技術(shù)的學(xué)科優(yōu)勢,提出專業(yè)課程體系構(gòu)建原則,為后續(xù)學(xué)校本專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置擬定思路,并為其他院校該專業(yè)發(fā)展提供借鑒。
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中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)05(b)-0205-02
國內(nèi)地理信息系統(tǒng)(GIS)專業(yè)自1998開設(shè)至今已經(jīng)有近15年的歷史了,目前國內(nèi)設(shè)置GIS專業(yè)的高等院校已近200所。在此期間,GIS科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、GIS應(yīng)用水平的不斷提升使得整個空間信息產(chǎn)業(yè)對GIS人才的需求也逐漸增強。GIS教育也正在蓬勃發(fā)展之中,面對社會對人才要求的不斷提高,出現(xiàn)了系列值得關(guān)注的問題:譬如學(xué)校傳統(tǒng)的教育培養(yǎng)模式是否需要進行調(diào)整?傳統(tǒng)的教育內(nèi)容是否能夠滿足需求?怎樣的培養(yǎng)模式才能夠加強人才的競爭力?如何根據(jù)社會需要和學(xué)生需求以及學(xué)校特點合理地構(gòu)建一套GIS創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系是專業(yè)建設(shè)急需解決地問題。
培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型的GIS人才一直是我們作為GIS教師的目標與責任。對此,本文分析了目前我國GIS專業(yè)本科生培養(yǎng)的現(xiàn)狀及存在的一些問題,針對GIS專業(yè)人才培養(yǎng)改革的迫切需要,系統(tǒng)探討了如何充分發(fā)揮GIS專業(yè)特色,培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的措施和方法;結(jié)合首都師范大學(xué)地理信息系統(tǒng)國家特色專業(yè)人才培養(yǎng)的具體實踐,詳細論述了特色專業(yè)人才培養(yǎng)體系在建設(shè)理念、師資隊伍、條件平臺、課程教材、實驗教學(xué)等方面的建設(shè)舉措和進展,為其它相關(guān)高校專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)提供可供借鑒的思路和方案。
1 建設(shè)目標與舉措
首都師范大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)成立于2001年,以“教學(xué)、科研、團隊協(xié)調(diào)發(fā)展,學(xué)科、專業(yè)、課程相互促進”為發(fā)展理念,依托“211工程”重點建設(shè)學(xué)科、4個國家、省部級優(yōu)秀教學(xué)平臺和4個國家和省部級科研創(chuàng)新平臺等,高水平科研與教學(xué)相互結(jié)合和促進,加強開放、交流與合作;深入開展以促進學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標的創(chuàng)新性教學(xué)改革,完善人才培養(yǎng)體系。經(jīng)過近10年的建設(shè),在師資隊伍、平臺建設(shè)、教學(xué)改革等方面取得了一系列成績。但是鑒于地理信息系統(tǒng)學(xué)科年輕、發(fā)展又快,地理信息系統(tǒng)專業(yè)本、碩、博課程都存在一定的問題,實習(xí)實踐有待加強,學(xué)生培養(yǎng)與國際接軌等老問題和層出不窮的新問題。
因此,本專業(yè)以人才培養(yǎng)為中心,以行業(yè)對人才的需求能力為出發(fā)點,研究人才知識結(jié)構(gòu)與需求趨勢,以高水平師資隊伍建設(shè)、課程體系與教材建設(shè)、教學(xué)模式與方法改革、實踐體系改革等建設(shè)為過程和手段,構(gòu)建應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系和方案;建設(shè)一支掌握先進教育技術(shù)、教學(xué)水平高、實踐與科研能力強、熟悉行業(yè)人才需求的隊伍;建設(shè)校內(nèi)校外相結(jié)合、國內(nèi)國外項聯(lián)系、實驗與實習(xí)相貫通、應(yīng)用與創(chuàng)新同步的立體化人才培養(yǎng)平臺。
圍繞該建設(shè)目標,在具體建設(shè)過程中,采取下列措施。
(1)實踐教學(xué)體系改革:結(jié)合目標定位,深入調(diào)研國內(nèi)外知名高校的專業(yè)課程體系,結(jié)合學(xué)校實際,改革現(xiàn)行課程體系,加強實踐教學(xué)體系建設(shè);使課程體系能力模塊化,理論、實踐與應(yīng)用創(chuàng)新三位一體化,模塊之間鏈接化,實踐技能訓(xùn)練綜合化,選修課組方向化,專題設(shè)計創(chuàng)新化。主動適應(yīng)社會需求和創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需求。(2)課程內(nèi)容與教材改革:針對現(xiàn)有課程內(nèi)容重復(fù)性較大、部分授課內(nèi)容老化的不足,依據(jù)人才培養(yǎng)目標改革教學(xué)內(nèi)容和教材體系,決定課程內(nèi)容的新舊取舍。保證教學(xué)內(nèi)容的經(jīng)典與前沿相結(jié)合,理論與實踐相結(jié)合;保證課程群模塊內(nèi)部以及模塊之間的有機銜接;結(jié)合教學(xué)實踐和經(jīng)驗,開展教材建設(shè),重點建設(shè)面向新培養(yǎng)目標的特色教材和實踐教材。(3)專業(yè)師資隊伍改革:優(yōu)化教師與科研隊伍,建立完善的GIS教學(xué)科研體系,包括高素質(zhì)的教學(xué)隊伍和齊全的教學(xué)實驗設(shè)備。在本科生課程授課師資體系中,聘請高水平校外專家進本科生課堂;專業(yè)核心平臺課推行教學(xué)水平較高的主講教師負責制;推進產(chǎn)學(xué)研的緊密結(jié)合。(4)教學(xué)手段與方法改革:緊緊圍繞應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標,積極推動和引導(dǎo)教學(xué)方法改革,采用問題式、討論式、任務(wù)驅(qū)動式、現(xiàn)場實踐式等多樣化教學(xué)方法,改變傳統(tǒng)教學(xué)中教師主動、學(xué)生被動的教學(xué)方式,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、思考問題,培養(yǎng)學(xué)生從解決實際問題的角度理解知識、應(yīng)用技術(shù)、創(chuàng)新發(fā)展。(5)人才培養(yǎng)模式改革:加強學(xué)生實踐能力特別是綜合應(yīng)用實踐的鍛煉,為應(yīng)用創(chuàng)新大好基礎(chǔ);注重個性化培養(yǎng),優(yōu)選若干具有潛質(zhì)的學(xué)生開展研究型學(xué)習(xí),實現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新;通過制度建設(shè)和管理體制改革,建立一套能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的運行機制;鼓勵學(xué)生參加科研活動,設(shè)立科研創(chuàng)新學(xué)分與創(chuàng)新獎學(xué)金,利用學(xué)術(shù)報告、發(fā)表學(xué)術(shù)論文、各種科技大賽獲獎、參加教師科研、申報科研立項等多種渠道,引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新。
2 課程與教材建設(shè)
在課程設(shè)置方面,本專業(yè)的專業(yè)課程分為三大系列:計算機科學(xué)類(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、計算機圖形學(xué)、計算機圖象處理、C語言、C++、VB、JAVA等面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù))、地理科學(xué)類(自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、環(huán)境學(xué)、國土資源學(xué)、城市規(guī)劃等)和地理信息系統(tǒng)科學(xué)與技術(shù)類(地圖學(xué)、地理信息系統(tǒng)、計算機制圖、遙感、全球定位系統(tǒng)、組件GIS、WEBGIS、ARCGIS、PCI等)。學(xué)生必須修滿教學(xué)計劃培養(yǎng)方案規(guī)定的180學(xué)分方能畢業(yè)。課程147學(xué)分(含實習(xí)18分),其中通識教育51分,專業(yè)基礎(chǔ)28分,專業(yè)核心25分,專業(yè)方向課43分;實驗教學(xué)33學(xué)分。
團隊教師積極進行教學(xué)改革。所有專業(yè)課必修課均配備優(yōu)秀教材(其中自編教材20%),引進和選用外文教材3門,必修課配備率達17%。6門課程中采用學(xué)生參與課堂討論的方式進行教學(xué),收到良好效果,獲得三項學(xué)校探究式課程建設(shè)立項。90%課程參加學(xué)校課程建設(shè),其中優(yōu)秀課程20%。90%專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課由副教授以上的教師主講,所有的教授、副教授都為本科生授課或做學(xué)術(shù)報告。實驗指導(dǎo)教師多為博士和副教授。所有教學(xué)實習(xí)都指派有副教授以上教師指導(dǎo)學(xué)生。獲得“北京市教育科學(xué)研究優(yōu)秀成果一等獎”等教學(xué)獎勵22項,其中包括地理信息系統(tǒng)國家精品課程1門、北京市精品課程1門。
根據(jù)教學(xué)改革的指導(dǎo)思想,本專業(yè)積極推進優(yōu)秀教材建設(shè),力求理論教材和實驗教材在內(nèi)容設(shè)計上注重理論基礎(chǔ)、實驗內(nèi)容技術(shù)與方法的綜合性、區(qū)域性、應(yīng)用性和先進性,并體現(xiàn)理論與基礎(chǔ)、室內(nèi)與野外、經(jīng)典與先進的有機結(jié)合。自編的系列實驗教材和講義,基本體現(xiàn)了教材建設(shè)的理念。截至目前,本專業(yè)已經(jīng)主編專著和教材25部,其中包括《地理信息實驗系列教程》、《遙感圖像處理系列教程》等實驗教材4部,參編教材4部。目前中心自編實驗教材與講義,對于充實地理學(xué)發(fā)展前沿起到了重要的作用。教學(xué)過程中針對本校不同專業(yè)、不同課程的特點,進行優(yōu)化組合。有3本教材入選國家“十五”、“十一五”教育部規(guī)劃教材,1項教材獲北京市精品教材。
3 實踐教學(xué)體系建設(shè)
本專業(yè)的實踐教學(xué)以地理科學(xué)與技術(shù)國家級實驗教學(xué)示范中心為建設(shè)單位,以地理信息系統(tǒng)系列課程為建設(shè)平臺,分別建立了基礎(chǔ)、專業(yè)、野外綜合、探究性的實驗教學(xué)平臺。其中,由3個基礎(chǔ)實驗室(測量與地圖實驗室、遙感實驗室、GIS實驗室)和5個專業(yè)實驗室(GPS實驗室、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收實驗室、車載三維信息獲取實驗室、三維激光實驗室、虛擬地理環(huán)境實驗室)組成課內(nèi)實驗平臺,由5個野外綜合實習(xí)基地(秦皇島地質(zhì)地貌、野鴨湖濕地自然保護區(qū)、北京金山測量與地圖、北京地面沉降監(jiān)測、北大方正3S技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實習(xí)基地)組成校外綜合實習(xí)、實踐平臺,由五個省部級重點實驗室組成實驗教學(xué)與科研創(chuàng)新平臺。
在實踐教學(xué)體系建設(shè)上,地理信息系統(tǒng)專業(yè)構(gòu)建了符合學(xué)科特點、兼顧學(xué)習(xí)規(guī)律的“基礎(chǔ)實驗-綜合實驗-設(shè)計實驗-研究創(chuàng)新”四級逐步提高的“一體化、多層次、開放式”的創(chuàng)新性實驗教學(xué)體系。
實驗課程、實驗項目設(shè)計的總體思想是“以學(xué)生為本,傳授知識、培養(yǎng)能力和素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展”。在實驗課程設(shè)計中,加強理論與技術(shù)應(yīng)用的有機結(jié)合,加強地理新技術(shù)的應(yīng)用;在實驗項目設(shè)計中,鼓勵教師依托科研項目開設(shè)綜合性、創(chuàng)新性實驗項目;扶持特色實驗課程和項目的發(fā)展;加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的能力訓(xùn)練。
實踐教學(xué)內(nèi)容上,強調(diào)體現(xiàn)區(qū)域性、綜合性、實踐性的學(xué)科特點,根據(jù)專業(yè)和課程特色,分層次設(shè)立基本型、綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗,構(gòu)建“基本理論驗證-基本技術(shù)操作-開發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新”的多級實驗內(nèi)容。堅持“室內(nèi)基礎(chǔ)實驗與野外綜合實踐相結(jié)合”、“地理信息科學(xué)基礎(chǔ)理論與高新技術(shù)相結(jié)合”、“高水平科學(xué)研究與創(chuàng)新型實驗設(shè)計相結(jié)合”,以培養(yǎng)具有扎實地理信息科學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識與基本技能,掌握現(xiàn)代地理技術(shù)并具有應(yīng)用創(chuàng)新精神的地理信息科學(xué)與技術(shù)復(fù)合型人才。
由專職、兼職教師組成的實驗教學(xué)隊伍,保證了科學(xué)研究與實驗教學(xué)的有機結(jié)合。目前任職教師中,有70%的教師承擔了各級各類科研項目,較好地提升了理論課、實驗實習(xí)課的教學(xué)內(nèi)容。如在ARCINFO地理信息系統(tǒng)實驗課程中,任課教師依托所承擔的“國土資源大調(diào)查項目—— 數(shù)字國土”,設(shè)計了基于ARCINFO的土地利用空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)實習(xí);在GIS空間分析實驗課中,依托863項目“GIS在農(nóng)村社會經(jīng)濟統(tǒng)計分析中的應(yīng)用”設(shè)計了基于GIS的人口空間自相關(guān)分析實習(xí)項目等等,保證在實驗教學(xué)中前沿性科研的實驗內(nèi)容占一定的比例。
實驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實踐結(jié)合主要表現(xiàn)在三個方面:一是地理信息科學(xué)基礎(chǔ)理論與地理新技術(shù)相結(jié)合;二是高水平科研與創(chuàng)新型實驗相結(jié)合;三是野外實習(xí)基地在遴選中遵循了區(qū)域性、綜合性、先進性的原則。
4 人才培養(yǎng)體系建構(gòu)
地理信息系統(tǒng)專業(yè)以學(xué)生為本,積極開展人才培養(yǎng)體系建設(shè)。初步搭建了本科—碩士—博士—博士后較為完善的人才培養(yǎng)體系,并初步建立了“五個結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式,即“地理信息科學(xué)基礎(chǔ)理論與地理信息高新技術(shù)相結(jié)合”、“室內(nèi)基礎(chǔ)實驗與野外綜合能力培養(yǎng)相結(jié)合”、“高水平科學(xué)研究與創(chuàng)新型教學(xué)相結(jié)合”、“本科生、研究生探究式教學(xué)相結(jié)合”、“教學(xué)示范輻射與合作交流相結(jié)合”,形成了“基礎(chǔ)實驗—綜合實驗—設(shè)計實驗—研究創(chuàng)新”四級逐步提高的實驗教學(xué)模式。在狠抓學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,本專業(yè)根據(jù)用人單位需求,研究就業(yè)市場信息,力求為學(xué)生就業(yè)加強服務(wù)。通過組織地理信息系統(tǒng)應(yīng)用、開發(fā)競賽的各類活動,提高學(xué)生實踐活動能力。聯(lián)系高水平的業(yè)內(nèi)人士來做報告,為學(xué)生將來就業(yè)搭建起人脈網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生科研立項和畢業(yè)論文依托科研、工程和社會應(yīng)用實踐等項目的比重逐年提高,選題的準確性、方法的先進性和成果的應(yīng)用性都有顯著的提高。主要舉措體現(xiàn)在以下幾點。
(1)高水平科研與教學(xué)相互促進,力爭為每一位師生提供適宜發(fā)展的學(xué)術(shù)空間。集成5個省部級重點實驗室優(yōu)勢資源,建立創(chuàng)新教育平臺,并與教學(xué)平臺有機結(jié)合;師生借鑒科研思路,開展創(chuàng)新教育和研究性學(xué)習(xí);學(xué)生探究式學(xué)習(xí)有效地反哺了教師創(chuàng)新教育能力。(2)以高新技術(shù)應(yīng)用激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生掌握高新技術(shù)應(yīng)用“一技之長”。獲國家科技進步獎、國家專利的成果,轉(zhuǎn)化為自主知識產(chǎn)權(quán)的實驗教學(xué)儀器和軟件,激發(fā)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)解決地理學(xué)實際問題能力;通過增設(shè)5門探究式實驗課、出版10部實驗教材、建設(shè)國家精品課程、精品教材等與國內(nèi)外50多所大學(xué)共享互動、不斷提高。(3)讓學(xué)生在科研和學(xué)科競賽中掌握高新技術(shù)深入應(yīng)用。依托團隊主持的國家級項目,組織70%的本科生參加科研,先后獲國家、省部、校級立項191項,38篇。2008年,3項本科生科研項目入選“國家大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃”。在全國、省部、校級大學(xué)生挑戰(zhàn)杯賽、數(shù)學(xué)建模與計算機應(yīng)用、GIS軟件開發(fā)等競賽中獲獎120多人次。(4)營造實驗教學(xué)國際化環(huán)境,培養(yǎng)實際工作能力。與歐美7所大學(xué)聯(lián)合開展中國地理實習(xí),已成為固定環(huán)節(jié),有效激發(fā)了師生教與學(xué)的興趣、培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)能力;與6個國際品牌的遙感、GIS軟件公司合作,建立ARCGIS、ENVI、PCI、JX-4、EZMAP、IMAGEINFO實訓(xùn)基地,有效促進了師生專業(yè)軟件應(yīng)用能力與國際接軌。
近年來,本科生畢業(yè)論文80%是依托教師的科研項目開展的,部分本科生的科研成果在教師承擔的科研項目中得到了沉淀。本科生的實踐和創(chuàng)新能力也有了顯著的提高,參與創(chuàng)新、訓(xùn)練、競賽活動的學(xué)生達60%,獲校級大學(xué)生科研立項38項,獲實驗室開放基金43項;獲全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”大賽北京市一等獎、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模與計算機應(yīng)用競賽北京市一等獎、北京市數(shù)學(xué)建模競賽一等獎等國家、省部級和校級各種獎勵47項。
學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量逐步提高,帶來的社會聲譽逐步上升。考研率突破45%,陸續(xù)有10余名學(xué)生成功申請出國交流學(xué)習(xí)計劃并出國繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位。近三年中本科生英語四級累計通過率93.5%以上,一次就業(yè)率均達到98%以上。
5 結(jié)語
地理信息系統(tǒng)專業(yè)成立以來,在師資隊伍、平臺建設(shè)、教學(xué)改革等方面取得了一系列成績。但是鑒于地理信息系統(tǒng)學(xué)科即年輕、發(fā)展又快,地理信息系統(tǒng)專業(yè)本、碩、博課程都存在一定的問題。為此,我們開展并將繼續(xù)延續(xù)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系建設(shè),繼續(xù)完善以地學(xué)高新技術(shù)應(yīng)用為特色的實驗教學(xué)體系和培養(yǎng)模式,努力將高水平科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)的先進儀器和軟件,顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和應(yīng)用高新技術(shù)解決實際問題的能力,明顯提升教師團隊創(chuàng)新教育能力。
參考文獻
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20世紀,我國的地理學(xué)在科研方向取得了一些驕人的成績,為我國的科學(xué)和教育以及經(jīng)濟建設(shè)做出了不小的貢獻。然而在社會一日千里的發(fā)展下,給地理科學(xué)帶來了危險與機遇,一方面地理學(xué)面臨被解體或被覆蓋的境地的嚴峻的挑戰(zhàn);另一方面,空間技術(shù)以及計算機技術(shù)等一些高新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,對地理科學(xué)提供了新的機遇。本文,就地理科學(xué)的信息化與現(xiàn)代化方面展開進一步的探究。
一、關(guān)于地理科學(xué)的相關(guān)簡介
(一)地理科學(xué)的概念。
“地理科學(xué)”這一概念,是由我國著名科學(xué)家錢學(xué)森在1986年提出的,與社會科學(xué)、自然科學(xué)等學(xué)科并列,一共分基礎(chǔ)理論層次、技術(shù)理論層次和技術(shù)層次三個層次,多在一些師范類學(xué)校開設(shè)。那么什么是地理科學(xué)研究的主要對象呢?實際上就是我們所說的人地系統(tǒng)。地理信息科學(xué)的戰(zhàn)略領(lǐng)域一共包括三方面:地理空間和認知模型、地理概念的計算機實現(xiàn)以及信息社會的地理學(xué)。為了構(gòu)建21世紀信息時代新世紀的新興地理學(xué)科,地理科學(xué)要向著信息化和現(xiàn)代化發(fā)展,主要是借助信息化的力量,大力推動地理科學(xué)的現(xiàn)代化和結(jié)構(gòu)性調(diào)整進程。
(二)新時期地理科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)。
首先,地球表層系統(tǒng)的復(fù)雜性極大,無法以精確的定量進行相關(guān)的描述。其次,人地關(guān)系變化速度十分快,人類認識與預(yù)警能力完全不能跟上其變化。另外,地理學(xué)與其它學(xué)科之間的競爭相當劇烈,有可能解體或者被其他學(xué)科給覆蓋。不僅如此,在地理學(xué)科中地球表層系統(tǒng)的模糊性和科學(xué)價值精確性兩者相沖突。
(三)地理科學(xué)的研究趨勢走向。
關(guān)于21世紀地理學(xué)研究主要趨勢有著以下的變動:第一,地理學(xué)研究生態(tài)化,并且地理學(xué)開始著手研究人文化;第二,自然地理研究熱點又增加了一個,那就是界面研究;第三,地理學(xué)重大題材也在更新,全球研究已經(jīng)被納入其中;第四,地研究愈來愈受重視,并且在不久的將來很快成為地理學(xué)重大領(lǐng)域。
二、關(guān)于網(wǎng)絡(luò)化對地理科學(xué)的重大影響探究
隨著信息技術(shù)日新月異的更新,網(wǎng)絡(luò)世界正在對人們的生活和工作進行著全新的改變,我國的教育對此也深表重視。而現(xiàn)代地理科學(xué)的時空限域,是人類社會已經(jīng)面臨后工業(yè)期以及信息期。據(jù)資料顯示,早在1992年美國已經(jīng)提出了兩門新的地理學(xué)科,那就是通訊地理學(xué)和信息地理學(xué)。美國地理信息與分析國家中心曾經(jīng)與大學(xué)地理信息科學(xué)研究會提出了一個新的概念――“數(shù)字世界”,在這一中心地理科學(xué)戰(zhàn)略領(lǐng)域有三方面內(nèi)容:信息社會的地理學(xué)、地理概念的計算機實現(xiàn)以及地理空間認知模型。
由于受到了信息技術(shù)的驚人進步的影響,社會和經(jīng)濟生活方式也正因此發(fā)生著改變,地理學(xué)的研究核心――時空觀和人地關(guān)系也同樣面臨著更新的挑戰(zhàn)。關(guān)于一些傳統(tǒng)的空間觀受到了嚴重的挑戰(zhàn),信息地理研究出現(xiàn)開始從現(xiàn)實空間向虛擬空間轉(zhuǎn)變。
三、關(guān)于地理科學(xué)整體和傳統(tǒng)的優(yōu)勢的探究
關(guān)于地理科學(xué)整體的、傳統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三方面上:
(一)地理科學(xué)這門學(xué)科,對時間與空間分布規(guī)律十分重視,并且強調(diào)研究時間與空間相互轉(zhuǎn)換的問題。通常,我們依據(jù)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的規(guī)律對地理坐標系進行相關(guān)的確定。在古代,人們用天文與時間定位來對地球的經(jīng)緯度進行測定。然而,當年的那些計量地理學(xué)太早熟了,但是在如今的網(wǎng)絡(luò)時代計量地理學(xué)很有可能通過融合區(qū)位理論、空間分析,提出一些有助于資源再分配與區(qū)域重組問題的新方法。
(二)地球信息資源極大豐富。21世紀的今天,我們可以借助先進的衛(wèi)星遙感技術(shù)對地球進行全天候的觀測。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)臺站、地殼深鉆、冰巖態(tài)、海洋浮標、地殼深鉆、地震臺站等等,我們都從其身上看到了自動化的影子,對地球進行多維動態(tài)監(jiān)測以及為相關(guān)的虛擬實現(xiàn)提供了足夠的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)信息時代的帶來,給我們帶來了巨大的機遇,我們要借此對地球信息科學(xué)進行大力發(fā)展和壯大,并且借助先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大力推動地理科學(xué)本身的現(xiàn)代化和結(jié)構(gòu)性的調(diào)整。
(三)地理科學(xué)是一門取法自然并且以人為本的綜合性學(xué)科。古地理科學(xué)的體系,主要是以自然地理學(xué)為主。在19世紀和20世紀,地理科學(xué)進行了一些專業(yè)專門化的改變。地理科學(xué)這門學(xué)科,接觸都是冰川、泥石流、沙漠、湖泊、高原、滑坡、山地等等這些自然現(xiàn)象,關(guān)于我國的自然資源與環(huán)境特點,在進行地圖測繪以及衛(wèi)星遙感等一些科研工作時,都要充分考慮到自然因素和社會因素。
四、信息化和現(xiàn)代化下的地理科學(xué)的探究
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及移動通訊技術(shù)的出現(xiàn),關(guān)于傳統(tǒng)的時空概念早已經(jīng)陳舊不堪,如今人們對信息化和現(xiàn)代化下的地理科學(xué)進行了一個重新的認識,主要體現(xiàn)在空間結(jié)構(gòu)、商業(yè)地理、行為地理、人地關(guān)系以及空間形態(tài)這五個方面。我們只有通過加大現(xiàn)在的教育改革力度,才能更好地發(fā)展地理學(xué)科,造就出一批具有符合時代的地理學(xué)思想家和戰(zhàn)略家,并且在地理科學(xué)研究的過程中對定量化方法進行探究使其符合時代要求,總結(jié)、集成以及創(chuàng)新相關(guān)的地理學(xué)方法論。未來的地理學(xué)科的相關(guān)重大課題,要緊跟時代的要求和現(xiàn)狀,提高地理科學(xué)科研水平,使其研究理論和成果要具有一定的震撼性和權(quán)威性。
【參考文獻】
地圖制圖學(xué)與地理信息工程是研究利用圖形科學(xué)、抽象概括地反映自然地理和社會經(jīng)濟各種要素和現(xiàn)象的空間分布、相互聯(lián)系、空間關(guān)系及其動態(tài)變化,并對空間地理環(huán)境信息進行獲取、智能抽象、存儲、管理、分析、處理和可視化,建立相應(yīng)的空間信息系統(tǒng),以圖形和影像方式傳輸空間地理環(huán)境信息的科學(xué)。
隨著計算機、遙感技術(shù)的發(fā)展以及多學(xué)科理論的相互滲透,以地理空間信息數(shù)據(jù)庫、計算機地圖制圖、地理信息系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主體的數(shù)字化地圖制圖,已經(jīng)取代了傳統(tǒng)手工地圖制圖,并正向以地理空間信息綜合服務(wù)為核心的信息化地圖制圖與地理信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,地理空間信息獲取的天、空、地一體化、信息處理的智能化、信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化正在成為信息時代地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的新特征。當前,我省地圖制圖與地理信息系統(tǒng)工程的技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展與全國先進省份相比,還存在一定的差距。因此,進一步總結(jié)我省地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的發(fā)展狀況,分析所面臨的挑戰(zhàn)和機遇,明確今后一段時期的發(fā)展方向,是十分必要的。
1 地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科取得的進展
地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科有其特殊的社會任務(wù)和科學(xué)任務(wù)。它的社會任務(wù)是:從社會需求出發(fā),設(shè)計和制作不同種類的地圖,建立各類空間數(shù)據(jù)庫和專題地理信息系統(tǒng),為資源調(diào)查與開發(fā)、工程建設(shè)與規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害治理、宏觀管理與社會應(yīng)用等服務(wù)。它的科學(xué)任務(wù)是:為完成其它任務(wù)提供一系列理論、方法和技術(shù)支持,如地圖空間認知理論、地圖自動綜合理論和方法、空間數(shù)據(jù)不確定性理論和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)、空間數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)方法、空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)、基于網(wǎng)格的地理空間信息管理與服務(wù)技術(shù)等。近年來,我省地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科取得了一些重要進展。
1.1 地圖制圖生產(chǎn)進一步實現(xiàn)了由手工模擬地圖制圖向現(xiàn)代計算機數(shù)字制圖的轉(zhuǎn)變
“十五”期間,我省地圖制圖生產(chǎn)基本實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的手工地圖制圖技術(shù)向現(xiàn)代計算機數(shù)字制圖技術(shù)的跨越式發(fā)展,地圖制圖與出版的數(shù)字化與一體化已成為我省地圖制圖生產(chǎn)的基本技術(shù)手段,基本改變了地圖制圖技術(shù)的落后狀況,提高了成圖速度,縮短了成圖周期,適應(yīng)了經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的需求。目前,常見的地圖制圖數(shù)據(jù)模型有兩種:面向計算機地圖制圖的數(shù)據(jù)模型和面向GIS的建庫數(shù)據(jù)模型。前者以滿足地圖制圖規(guī)范與圖式要求為核心,強調(diào)要素的符號化,以制圖效率與質(zhì)量作為評價標準,適合于地圖制圖;后者以地理空間對象(包含圖形信息、高程信息和空間關(guān)系信息)的表達為核心,不強調(diào)物理特征的符號化表達,以檢索查詢和空間分析效率作為評價標準,適合于計算機識別、空間分析和計算(簡燦良,2008)。有的專家提出一種同時面向地圖制圖和GIS的數(shù)據(jù)模型,將矢量地理信息與符號化地圖圖形數(shù)據(jù)進行有機融合,在統(tǒng)一平臺上一次性地完成地理信息的生產(chǎn)和更新、地圖制作及圖形信息再現(xiàn)。
1.2 初步構(gòu)建了我省基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫,空間數(shù)據(jù)索引技術(shù)研究進一步深入
繼建立我省l:25萬、1:5萬數(shù)字線劃圖(DLG)數(shù)據(jù)庫、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫等之后,又建成了我省1:1萬數(shù)字線劃圖(DLG)數(shù)據(jù)庫、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫( 葉榮青,2007 )。各設(shè)區(qū)市l(wèi):2000、1:1000、1:500基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫也在建設(shè)之中,基本建立了福建省地理空間基礎(chǔ)框架,為我省區(qū)域經(jīng)濟規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)、科學(xué)管理和重大工程建設(shè)提供了及時可靠的基礎(chǔ)地理空間信息保障。但海量空間數(shù)據(jù)的組織與快速檢索仍是空間數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的一個重要問題。一種大數(shù)據(jù)量森林場景組織及其實時繪制方法(李建微、陳崇成等,2007),針對森林場景建模的復(fù)雜性和大數(shù)據(jù)量等特點,并在對比分析各種場景組織算法的基礎(chǔ)上,闡述了采用八叉數(shù)結(jié)構(gòu)(Octree)來組織森林場景的流程,提出了層次包圍盒+線性邊緣檢測的預(yù)裁剪算法,并將該算法應(yīng)用于大數(shù)據(jù)量森林場景的實時繪制;通過實驗結(jié)果進行分析,得出了八叉樹結(jié)構(gòu)對場景不同劃分深度對繪制效率影響的規(guī)律,對大數(shù)據(jù)量的組織管理,進行有益探索。
1.3 省、市地圖集的編纂出版水平有了新的提高
20世紀70年代以前,由于受制圖技術(shù)手段、印刷工藝的制約,地圖產(chǎn)品多數(shù)為手工繪制或單色機器印刷的單張圖,地圖表現(xiàn)形式單調(diào),內(nèi)容簡單。地圖集(冊)的編制出版工作也受技術(shù)制約,發(fā)展緩慢。1962年,我省編制出版了第一本《福建省地圖集》,直到1989年才編制出版第二本《福建省海岸帶與海涂資源綜合調(diào)查地圖集》。1995年之前,編制出版全國范圍的地圖冊一本,全省范圍的地圖冊兩本。上述圖集(冊)均為手工繪制,地圖符號、線劃較為粗糙,色彩表現(xiàn)力不強,內(nèi)容詳盡程度也受到一定影響。90年代后期,計算機技術(shù)的快速發(fā)展和四色印刷技術(shù)的應(yīng)用,地圖集(冊)的編制和出版也有了新的提高。相繼編制出版了《福建省農(nóng)業(yè)地圖集》(1995)、《福建省海島資源綜合調(diào)查地圖集》(1997)、《福建省自然地圖集》(1998)、《福建省普通地圖集》(1999)、《福建省歷史地圖集》(2004)、《福建省文物地圖集》(2007)、《福建省行政區(qū)劃地圖集》(2007)、《中國精品地圖冊》(2007)、《中國高速公路營運里程及城鄉(xiāng)公路網(wǎng)地圖集》(2007)、《中國城市間快速行車指南地圖集》(2007)、《福建省情地圖集》(2008),編制出版了全國性、區(qū)域性和省(市、縣)地圖冊幾十種。此外,還與臺灣大輿出版社聯(lián)合編制出版了《臺灣省地圖冊》。同時,還編制出版了福州、廈門、泉州市多媒體電子地圖。地圖集(冊)的編制呈現(xiàn)多方位、多品種、形式多樣、內(nèi)容豐富、信息量大的發(fā)展態(tài)勢,其應(yīng)用已涉及到各行各業(yè),在國民經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、政府輔助決策中發(fā)揮了重要作用。
1.4 電子地圖和地理信息系統(tǒng)技術(shù)緊跟國內(nèi)先進水平,地理信息服務(wù)形式更加多樣化
隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計算機地圖制圖技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展,各種專業(yè)應(yīng)用GIS中的電子地圖、多媒體電子地圖(地圖集)、網(wǎng)絡(luò)電子地圖、導(dǎo)航電子地圖等多種地圖可視化系統(tǒng)應(yīng)運而生。例如,福建省地圖出版社編制出版的《福州市電子地圖》(2001)、《泉州市多媒體電子地圖》(2003)、《福建省城市三維電子地圖》(2007);福建省基礎(chǔ)地理信息中心研制的《福建省三維電子地圖》(2007);福州市勘測院編制《福州之窗電子地圖》(2004)等。與此同時,用戶范圍也更加大眾化。
近年來,我省地理信息系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展,緊跟國內(nèi)先進水平。福州大學(xué)參與研究的國家863 計劃“面向網(wǎng)絡(luò)海量空間數(shù)據(jù)處理的大型GIS 開發(fā)”項目立足技術(shù)創(chuàng)新,在解決面向空間實體及其關(guān)系的數(shù)據(jù)組織、高效海量空間數(shù)據(jù)的存儲與索引、分布式計算等關(guān)鍵技術(shù)問題的基礎(chǔ)上,開發(fā)了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的、可支持國家級空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大型地理信息系統(tǒng)(GIS)基礎(chǔ)軟件平臺。空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和空間應(yīng)用服務(wù)器可以在Unix/Linux 大型服務(wù)器上運行,具有TB 級空間數(shù)據(jù)處理能力、安全級別達到B2 級,可以支持局域、廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下空間數(shù)據(jù)的分布式計算,可供國家級空間數(shù)據(jù)處理與交換中心以及大型GIS 應(yīng)用工程使用。此外,福州大學(xué)還在國內(nèi)率先成功研究開發(fā)了基于XML Web Services技術(shù)、SOA體系架構(gòu)和SaaS運行模式的城市空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺,通過對地理信息內(nèi)容和GIS 功能的集中管理,并為應(yīng)用開發(fā)人員提供基于Web Services 的二次開發(fā)接口,實現(xiàn)與各種Web 應(yīng)用的快速集成,從而為地理空間信息的應(yīng)用提供了基于GIS信息與應(yīng)用的公共服務(wù)平臺,為我國“數(shù)字城市”、政府和企業(yè)信息化建設(shè)提供了一種經(jīng)濟適用的地理空間信息應(yīng)用解決方案。地理信息系統(tǒng)研究結(jié)合福建省情,立足解決區(qū)域發(fā)展的實際問題,在不同行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
3S 綜合應(yīng)用與服務(wù)體系。福州大學(xué)通過開展二期國家863課題研究,以多時相、多類型的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)(包括微波雷達遙感數(shù)據(jù)和光學(xué)遙感數(shù)據(jù))為信息源,以國產(chǎn)地理信息系統(tǒng)軟件為分析和管理工具,以全球定位系統(tǒng)為空間定位手段,以寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為信息傳輸,開展面向福建省國土資源、農(nóng)業(yè)、海洋環(huán)境和林業(yè)動態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)更新、信息管理和共享服務(wù)應(yīng)用示范系統(tǒng)的研究和開發(fā);開發(fā)了省級、行業(yè)級和縣市級等不同空間尺度和主題層次的業(yè)務(wù)運行示范系統(tǒng),實現(xiàn)業(yè)務(wù)運行的面向用戶的數(shù)據(jù)交換、互操作和應(yīng)用服務(wù)。建立了“省―地(市)―縣”三級國土資源環(huán)境和林業(yè)專題應(yīng)用示范系統(tǒng);開發(fā)區(qū)域海洋區(qū)劃和省級海洋監(jiān)測集成與服務(wù)系統(tǒng);開展網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)在“3S”應(yīng)用系統(tǒng)中的集成,面向林業(yè)監(jiān)測應(yīng)用的多源遙感數(shù)據(jù)融合算法、面向林業(yè)或海洋應(yīng)用的數(shù)據(jù)挖掘、空間信息的表達、網(wǎng)絡(luò)共享與服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)的研究。如福建省林業(yè)信息共享服務(wù)平臺中的信息共享方案設(shè)計(梁娟珠、涂平,2006),以“數(shù)字林業(yè)”建設(shè)為背景,針對信息共享服務(wù)平臺建設(shè)中的信息共享體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫共享方案、數(shù)據(jù)交換體系三個主要方面提出福建省林業(yè)信息共享方案,并對信息安全問題進行了論述。基于省-地市-縣信息共享平臺的大型3S 綜合應(yīng)用與服務(wù)體系,其成果先后獲得福建省科技進步一等獎和國家科技進步二等獎。
省級政務(wù)信息共享平臺。福州大學(xué)通過國家863課題開展省級政務(wù)信息共享平臺開發(fā)與應(yīng)用研究。建立 “省-地(市)-縣”政務(wù)信息寬帶網(wǎng)絡(luò)之上的信息共享服務(wù)樞紐。實現(xiàn)了分布式政務(wù)信息的訪問、查詢、轉(zhuǎn)換、下載、交換和集成,并提供用戶管理、安全管理、數(shù)據(jù)目錄管理、異構(gòu)數(shù)據(jù)共享和交換、協(xié)同辦公服務(wù)、分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的集成與應(yīng)用等綜合服務(wù)功能。面向電子政務(wù)的地理信息服務(wù)研究,根據(jù)電子政務(wù)建設(shè)對地理信息服務(wù)的實際需求,提出了地理信息服務(wù)體系和面向電子政務(wù)的地理信息服務(wù)層次結(jié)構(gòu)模型,提出了“體、層、條、塊”的地理信息服務(wù)體系分類方法,并用“塔、層、面、塊”的塔型結(jié)構(gòu)予以表達。探索和基本解決了面向電子政務(wù)的地理信息服務(wù)體系建設(shè)中的地理信息交互式可視化表達等五項關(guān)鍵技術(shù)。如數(shù)字區(qū)域應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施研究(吳升、王欽敏等,2006),針對當前數(shù)字區(qū)域工程建設(shè)普遍存在的一些問題,提出“數(shù)字區(qū)域”應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施的概念,對其研究背景、參考模型和面向信息共享的公共應(yīng)用服務(wù)平臺進行了論述。數(shù)字區(qū)域應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施是在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施上層的基礎(chǔ)設(shè)施,它為電子政務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字城市等各種數(shù)字區(qū)域信息化應(yīng)用工程提供基礎(chǔ)性的應(yīng)用服務(wù)支撐。由專業(yè)信息服務(wù)機構(gòu)、管理辦法、標準規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)和公共應(yīng)用服務(wù)平臺構(gòu)成。信息服務(wù)機構(gòu)是數(shù)字區(qū)域應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施的主體,是有效聯(lián)系信息需求方和信息擁有方的橋梁;公共應(yīng)用服務(wù)平臺是數(shù)字區(qū)域應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施的核心,為區(qū)域信息共享和交換提供了統(tǒng)一的構(gòu)架和解決方案。其中,元數(shù)據(jù)管理和目錄服務(wù)平臺為信息的和查詢提供了“一站式”入口;信息共享與協(xié)作服務(wù)平臺實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫的信息共享和交換;地理空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺實現(xiàn)對地理空間信息的集中式共享。最后,總結(jié)了“數(shù)字福建”應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的成果,對“十一五”“數(shù)字福建”工程的需求和發(fā)展作了展望。面向電子政務(wù)的地理信息系統(tǒng)研究(盧毅敏、汪小欽等,2006),主要針對電子政務(wù)GIS中基于Web的地圖技術(shù)、空間元數(shù)據(jù)技術(shù)、空間信息協(xié)同組織技術(shù)、空間信息可視化表達技術(shù)、地理編碼技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進行了具體的討論與應(yīng)用。
1.5 地圖自動制圖綜合研究取得了實質(zhì)性進展
人在制圖綜合過程中的思維方式主要表現(xiàn)為抽象思維、視覺思維。計算機能在多大程度上模擬人在制圖綜合過程中的思維方式,認知科學(xué)采用功能模擬的方法來研究人腦思維規(guī)律,通過計算機按照模擬模型來模擬人腦的思維過程。其模擬結(jié)果的正確程度完全取決于模擬模型和輸入數(shù)據(jù)是否客觀、正確反映了人腦思維系統(tǒng)。當前計算機模擬包括制圖綜合過程中基于聯(lián)系的歸納推理、基于過程的形式推理和基于規(guī)則的演繹推理;而對于制圖綜合過程中的視覺思維,計算機模擬起來就困難了。同時,用計算機模擬制圖綜合過程中人腦的思維方式,求解制圖綜合的問題,無論是數(shù)據(jù)處理還是知識處理,都必須具備問題形式化、可計算性、合理的復(fù)雜度等三個前提條件,這都是難度很大的問題。國內(nèi)很多學(xué)者在解決自動綜合的許多難題方面做了大量的工作,包括基于知識的自動綜合處理模型、基于遺傳算法的自動綜合處理模型、基于ABTM的自動綜合處理模型、基于彈性力學(xué)原理的自動綜合關(guān)系處理模型、基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自動綜合處理模型等等。特別是提出了自動綜合鏈及其自動生成的理論和方法,以及據(jù)此建立的自動綜合過程控制模型,為電子計算機按照模擬模型來模擬人在制圖綜合過程中的思維方式創(chuàng)造了十分有利的條件。福州市勘測院研制1:500到1:2000城市大比例尺地圖縮編系統(tǒng),系統(tǒng)基于Visual Studio .Net開發(fā)平臺、FME2004數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換平臺,綜合應(yīng)用C#、、FMEObjects、MDL、數(shù)據(jù)庫、XML等計算機技術(shù),采用MVC設(shè)計模式設(shè)計的、面向?qū)ο蟮慕M件式技術(shù)進行開發(fā)。實現(xiàn)要素合并、要素化簡、要素抽稀、要素移位以及縮編知識庫維護等。
1.6 空間數(shù)據(jù)不確定性研究進一步深化
空間數(shù)據(jù)的不確定性主要探討和研究空間數(shù)據(jù)誤差和不確定性,及其誤差傳播和控制的方法。不同空間分辨率DEM提取坡度不確定性研究(陳楠、湯國安等,2006)運用信息論與統(tǒng)計學(xué)一些指標及比較分析的方法,以1:1萬DEM為研究對象。定性地分析了在黃土丘陵溝壑區(qū)DEM空間分辨率對所提取的坡度信息的不確定性影響,并建立了定量的計算公式。黃土高原丘坡信息DEM提取算法的應(yīng)用(陳楠、王欽敏等,2006),選擇代表黃土高原地貌類型(丘陵溝壑區(qū)、梁峁區(qū)、高原丘陵過渡區(qū))的75個樣區(qū)(每個樣區(qū)約4 km2),以1:1萬水平分辨率為5m的DEM為研究對象,研究不同算法對提取地面坡度精度的影響,提出了對坡度和坡向精度進行評價的指標,并獲得了以上指標與分辨率的函數(shù)關(guān)系,所得函數(shù)關(guān)系可為實際工作部門選取適宜的DEM分辨率提供依據(jù)。
1.7 虛擬現(xiàn)實技術(shù)向通用化和實用化發(fā)展
空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)過去主要集中在虛擬地理環(huán)境的基礎(chǔ)理論及相關(guān)學(xué)科應(yīng)用技術(shù)的引進和研究。福州大學(xué)2002年以來選擇大場景、高復(fù)雜度、強交互的虛擬森林環(huán)境為研究對象,提出了基于虛擬現(xiàn)實、空間信息技術(shù)、圖形學(xué)等原理的分布式虛擬森林景觀的構(gòu)建原理,并在國際上首次按單樹建模―林分場景―森林景觀等三級尺度實現(xiàn)的技術(shù)體系。該研究小組已成為國內(nèi)進行系統(tǒng)地、持續(xù)開展虛擬森林環(huán)境的3個研究小組之一。主要完成的成果包括:(1)基于OpenGL開發(fā)了一個參數(shù)化單樹建模工具,并在其它應(yīng)用項目得到推廣應(yīng)用;(2)開發(fā)成功面向森林經(jīng)營管理需要的虛擬森林環(huán)境。該平臺實現(xiàn)2維GIS與3維仿真功能的緊密結(jié)合;(3)基于HLA的開發(fā)分布式協(xié)同森林滅火仿真原型系統(tǒng)。(4)基于本體技術(shù)開展了面向滅火決策的領(lǐng)域本體知識庫系統(tǒng)的研究與原型系統(tǒng)開發(fā);(5)開展了基于L-system的南方果樹-芒果、龍眼的建模,實現(xiàn)了果樹在年周期和生命周期內(nèi)的生理生態(tài)生長發(fā)育過程3D表達;(6)初步探索了顧及光合作用的果樹生長的數(shù)學(xué)建模、三維建模,展示了在不同環(huán)境因子和經(jīng)營參數(shù)控制下龍眼的生長變化過程。林開輝,陳崇成等(2006)針對虛擬森林滅火仿真需要多種不同要素同時參與滅火仿真的功能需求,提出了一種基于HLA 的可擴展的分布式森林滅火仿真體系結(jié)構(gòu)。可用于地理多維信息的綜合管理、協(xié)同規(guī)劃、設(shè)計與決策等,可為數(shù)字省、數(shù)字城市、數(shù)字行業(yè)建設(shè)提供方法和技術(shù)支撐。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中場景的建模和控制一直是人們關(guān)注的焦點,江輝仙、林廣發(fā)等(2006)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實地理信息系統(tǒng)(VRGIS)技術(shù)建立庫區(qū)三維仿真系統(tǒng),結(jié)合影響水土流失的各種因素,利用GIS對空間數(shù)據(jù)處理和分析的特殊功能,實現(xiàn)水土流失監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)數(shù)據(jù)與圖形的有機結(jié)合,提高水土流失監(jiān)測預(yù)報的準確性。系統(tǒng)具有三維性、交互性、多媒體集成性和境界逼真性。省基礎(chǔ)地理信息中心基于三維地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)福建省三維基礎(chǔ)地理信息平臺(政務(wù)網(wǎng)),實現(xiàn)三維地理信息的查詢、瀏覽,政務(wù)信息的查詢、瀏覽,專題地理信息的加載及地名地址信息的上傳、標注等功能;開發(fā)了基于三維基礎(chǔ)地理信息的地震救災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害、森林防火、核電規(guī)劃、交通規(guī)劃、城市三維、旅游三維、治安管理等專題三維地理信息系統(tǒng)。
1.8 空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)研究越來越受重視
面向地學(xué)和資源環(huán)境等領(lǐng)域應(yīng)用的空間數(shù)據(jù)挖掘,除了能提取地理實體幾何特征知識外,還能發(fā)現(xiàn)空間分布、空間關(guān)聯(lián)、空間層次、空間演變等知識。福州大學(xué)面向資源與環(huán)境問題,以多源、異構(gòu)的海洋、林業(yè)、國土等行業(yè)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)(如各類監(jiān)測臺站、衛(wèi)星遙感等平臺的監(jiān)測數(shù)據(jù))為對象,開展多尺度空間數(shù)據(jù)的可視化挖掘提供理論框架、技術(shù)方法和原型系統(tǒng)研究,在空間離群點的識別與分析、空間關(guān)聯(lián)規(guī)則提取、高維空間數(shù)據(jù)聚類、高分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)聚類等空間數(shù)據(jù)挖掘算法以及在空間數(shù)據(jù)挖掘的原始數(shù)據(jù)、挖掘結(jié)果的可視化表達以及挖掘過程的可視化交互探索方法等方向取得進展,推動了地區(qū)空間數(shù)據(jù)深度挖掘的研究與應(yīng)用水平,空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)取得了顯著進展。(1)基于時空統(tǒng)計的方法,如鐘春棋、曾從盛(2007),基于RS與GIS的福州市景觀格局動態(tài)演化研究,在RS與GIS技術(shù)支持下,利用1986年、1993年和2000年3期TM遙感影像,選取反應(yīng)景觀空間結(jié)構(gòu)和景觀異質(zhì)性的指數(shù),分析了福州市區(qū)景觀格局及動態(tài)變化的特征。(2)基于空間關(guān)聯(lián)規(guī)則的方法,主要指空間對象之間的空間和非空間關(guān)系,如廈門市濕地時空演化的遙感動態(tài)分析(李春華、沙晉明,2007):以廈門市近20年來多時相遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,采用RS和GIS技術(shù)提取濕地動態(tài)變化信息;綜合運用多項式回歸、馬爾可夫模型、虛擬地理環(huán)境技術(shù)對廈門市濕地時空演化趨勢進行模擬分析和定量預(yù)測研究,建立廈門市濕地動態(tài)變化系列圖譜。邱炳文, 王欽敏等(2007)采用Moran's I系數(shù)的自相關(guān)圖來表示土地利用及其影響因子的空間自相關(guān)性特征,并且在此基礎(chǔ)上建立了土地利用與影響因子的空間自回歸方程。(3)基于求解問題不確定性的方法,包括粗集理論(Rough Set Theory)和云理論(Cloudy Theory);(4)基于可視化的方法,如土地利用與土地覆蓋變化信息的圖譜研究(余明、李慧珍,2007),應(yīng)用RS和GIS復(fù)合技術(shù)提取土地利用信息圖譜,從現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)、發(fā)展變化(凈變化與相互轉(zhuǎn)化)等方面進行土地利用信息定性和定量的分析,并建立了實驗區(qū)土地利用演變過程和空間擴展圖譜,其研究和建立的土地利用斑塊形態(tài)與擴展圖譜,在一定程度上反映了地學(xué)信息圖譜的“形-數(shù)-理結(jié)合”和“系列化”、“譜系化”、“模型數(shù)值化”的特征。(5)基于人工智能的方法,如陳楠、王欽敏等(2006)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動提取溝谷研究,提出了將提取溝谷的過程轉(zhuǎn)化為根據(jù)地形因子綜合判定地貌類型的過程的思想。應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析了6種地形因子與溝谷地形的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。
1.9 地理信息網(wǎng)格與知識網(wǎng)格創(chuàng)新研究出現(xiàn)良好開端
知識網(wǎng)格是網(wǎng)格發(fā)展最新階段或表現(xiàn)形式,它是在人工智能和知識管理的基礎(chǔ)上形成的網(wǎng)格,是集計算網(wǎng)格和信息(數(shù)據(jù))網(wǎng)格、知識發(fā)現(xiàn)平臺、決策支持系統(tǒng)為一體的智能網(wǎng)格。福州大學(xué)將時空數(shù)據(jù)挖掘、空間決策支持系統(tǒng)、信息可視化和人-機交互等技術(shù)引入網(wǎng)格計算環(huán)境,基于主流網(wǎng)格中間件Globus成功開發(fā)地理知識網(wǎng)格平臺(GeoKS-Grid),形成數(shù)據(jù)資源管理中心、資源監(jiān)控中心、任務(wù)管理中心、數(shù)據(jù)挖掘與決策服務(wù)中心、網(wǎng)格平臺管理中心等主要模塊,并在系統(tǒng)上部署了一系列網(wǎng)格服務(wù),如基于MST的空間離群挖掘服務(wù)(以福建沿海土壤地球化學(xué)異常分析為例)、基于本體知識推理的土壤適宜性評價服務(wù)(以福建沿海地區(qū)熱帶水果種植應(yīng)用為例)、空間關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘服務(wù)(以漳浦縣林種與影響因子關(guān)聯(lián)分析為例)、城市空氣高架點源污染模擬服務(wù)(以廈門市SO2為例)、城市短期電力負荷預(yù)測服務(wù)(以廈門市為例)、海上化學(xué)品泄露污染擴散模擬服務(wù)(以福建湄洲灣易溶液化品為例)。該平臺擁有地理知識發(fā)現(xiàn)和輔助時空決策分析的功能,促進網(wǎng)絡(luò)地理信息共享與服務(wù)從單純的信息交換和互操作、集成處理上升到時空數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)、決策服務(wù)的深層次轉(zhuǎn)變,為地理知識服務(wù)網(wǎng)格平臺成為一個可視化、交互式、智能型的地學(xué)問題協(xié)同式求解環(huán)境奠定基礎(chǔ)。
1.10 地圖制圖學(xué)與地理信息工程理論研究
地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科中除了地圖投影、地圖綜合和地圖符號等傳統(tǒng)理論外,又增加了地圖空間認知理論、地理信息傳輸理論、地圖視覺感受理論、地圖模型理論、地理空間信息語言學(xué)理論、地學(xué)信息圖譜理論、空間數(shù)據(jù)的不確定性理論等,地圖制圖學(xué)與地理信息工程科學(xué)的理論體系正在逐步形成。許多現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法都在地圖制圖學(xué)與地理信息工程科學(xué)技術(shù)中找到了自己的切入點,特別是現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法在地圖自動綜合和空間數(shù)據(jù)不確定性研究中的應(yīng)用。我省在這一方面取得一定的進展。
福建師大地理科學(xué)學(xué)院和福州大學(xué)空間信息工程研究中心致力于空間數(shù)據(jù)挖掘與信息共享的理論、方法與技術(shù)的研究與應(yīng)用示范研究。師大地理科學(xué)院作為主要成員參編的《地圖學(xué)基礎(chǔ)》由高等教育出版社出版,該書被全國高校選作教材,并獲全國普通高等院校優(yōu)秀教材二等獎;《地圖學(xué)原理》由科學(xué)出版社出版(2004年);《地圖學(xué)》課程被評為福建省優(yōu)秀課程;《地圖學(xué)的改革與建設(shè)》經(jīng)國內(nèi)專家鑒定為國內(nèi)先進水平,獲福建師大優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎。《地球信息科學(xué)導(dǎo)論》由科學(xué)出版社出版(2007年),作為地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)博士與碩士研究生教材。福大空間信息工程研究中心近幾年從事數(shù)字區(qū)域的理論、技術(shù)與應(yīng)用,地理信息的建模理論與分析技術(shù),空間數(shù)據(jù)挖掘的理論與方法,數(shù)據(jù)傳輸與信息安全技術(shù)等應(yīng)用研究。《人口經(jīng)濟學(xué)中的GIS與定量分析方法》(王欽敏等)運用GIS 理論、方法分析人口空間分布與相關(guān)自然和經(jīng)濟因子間的定量關(guān)系。建立了人口空間分布與經(jīng)濟發(fā)展之間關(guān)系的微分方程組模型,運用穩(wěn)定性理論揭示兩者之間的非線性動力學(xué)機制。對人口空間遷移變化與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型,為人口空間遷移預(yù)測及政府決策提供參考。
以上所述地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科取得的進展基本反映了近年來本學(xué)科發(fā)展的面貌。
2 地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的發(fā)展趨勢和任務(wù)
通過總結(jié)地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科技術(shù)取得的進步、存在的問題和差距,進一步分析空間信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及面臨的機遇和挑戰(zhàn)。
2.1 以空間認知為核心的地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科理論體系將進一步深化
空間認知理論是地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的認識論和方法論基礎(chǔ)。在空間認知理論的指導(dǎo)下,地圖投影、制圖綜合、地圖符號等傳統(tǒng)地圖制圖學(xué)的基本理論將在新的條件下進一步深化;地理信息傳輸、地圖視覺感受、地圖模型、地理空間信息語言、地學(xué)信息圖譜、空間數(shù)據(jù)與空間分析的不確定性等地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的新理論在整個理論體系中的地位和作用、相互聯(lián)系、內(nèi)容的深層次研究將取得進展。目前,在地圖空間認知研究方面,理論體系尚不完善,空間認知過程研究不夠深入。現(xiàn)有的GIS 數(shù)據(jù)模型缺乏跟蹤現(xiàn)實世界實體變化的能力,因為它只保存實體的現(xiàn)勢數(shù)據(jù),隨著地理信息系統(tǒng)在行業(yè)應(yīng)用的普及和深入,人們開始認識到地理信息系統(tǒng)應(yīng)該具有描述現(xiàn)實世界中各種時空變化的能力,既可以分析其過去,又可以預(yù)測其未來(發(fā)展趨勢)。這種想法導(dǎo)致了時空地理信息系統(tǒng)和時空數(shù)據(jù)模型概念的提出。今后要重點研究:(1)空間認知理論體系框架;(2)空間認知過程、實驗方法與技術(shù);(3)地圖可視化系統(tǒng)中的“人―地圖”關(guān)系及表示方法。
地學(xué)信息圖譜研究不僅局限于表現(xiàn),更是一種分析方法。地學(xué)信息圖譜是圖形、方法和認知三者的綜合與統(tǒng)一。地學(xué)信息圖譜的研究起步工作主要有三方面:區(qū)域地理單元及其等級體系;地理單元的遙感影像特征分析;地學(xué)信息的表達方法。
2.2 地圖自動制圖綜合及其過程控制的智能化將取得進展并得到應(yīng)用
在基于大比例尺地圖數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)小比例尺地圖、多比例尺地圖數(shù)據(jù)庫的自動派生及一體化更新和 GIS中多尺度空間數(shù)據(jù)顯示等環(huán)境下,基于保質(zhì)設(shè)計的空間數(shù)據(jù)的自動綜合及其過程控制的智能化研究都是必要的。目前的研究離實際應(yīng)用還有很大的差距:一是自動綜合模型、算法還不具普適性;二是自動綜合結(jié)果還有不盡人意。今后研究的重點問題主要包括:(1)幾何信息的尺度依賴與空間認知理論的聯(lián)系;(2)多尺度空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);(3)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的空間數(shù)據(jù)多尺度表達與在線式自動綜合理論與方法;(4)智能技術(shù)支持下的地圖自動綜合決策分析與自適應(yīng)操作;(5)自動綜合的智能化、過程控制與質(zhì)量評價;(6)三維城市模型的自動綜合;(7)地圖自動綜合的人機協(xié)同機制。
2.3 地理空間信息數(shù)據(jù)庫多源、多尺度數(shù)據(jù)一體化及面向?qū)ο蟀l(fā)展
我省基本實現(xiàn)多源、多尺度矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和高程模型數(shù)據(jù)一體化管理。需進一步研究:(1)矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)與數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)融合的理論和方法;(2)海量數(shù)據(jù)高效快速索引技術(shù);(3)基于圖形、影像與數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)一體化的完全面向?qū)ο蟮姆椒ǎ?4)基于矢量、影像與高程模型數(shù)據(jù)融合的地學(xué)空間分析理論與方法;(5)基于矢量、影像與數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)融合的三維可視化理論與技術(shù)。
2.4 空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)向與GlS集成的一體化和實用化方向發(fā)展
空間信息可視化及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的地形仿真和地理環(huán)境虛擬現(xiàn)實技術(shù),為人類的地理環(huán)境感知提供一種新的、更強大的工具。近些年來,出現(xiàn)不少利用現(xiàn)有的圖形圖像軟件與動畫軟件制作的地學(xué)信息可視化產(chǎn)品,如應(yīng)用3DS制作動畫,完成預(yù)定路線的地景觀察;運用OpenGL在微機或工作站上實現(xiàn)實時交互的、可立體觀察的虛擬地形仿真;運用Performer及MultiGen(三維建模軟件)在SGI工作站上完成地景建模與實時顯示;運用VRML(虛擬現(xiàn)實建模語言)在網(wǎng)絡(luò)上傳播虛擬地景信息等。空間信息可視化與地理環(huán)境虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為地圖學(xué)新的生長點,對于拓寬地圖學(xué)的研究領(lǐng)域和促進地理信息系統(tǒng)理論與技術(shù)的進步將產(chǎn)生重要作用。但是,從地理信息系統(tǒng)和空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實的關(guān)系來看,地理信息系統(tǒng)具有強大的海量空間數(shù)據(jù)存儲、管理、處理和分析功能,空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實具有多維動態(tài)可視化和實時交互式操作的效果,兩者優(yōu)勢互補,集成與一體化是一個必然的趨勢。需重點研究:(1)地理信息系統(tǒng)(GIS)與虛擬現(xiàn)實(VR)集成;(2)空間數(shù)據(jù)多尺度可視化表達的自適應(yīng)地圖符號系統(tǒng);(3)面向時空模擬與仿真的演化模型;(4)空間信息可視化人機自適應(yīng)界面;(5)多維動態(tài)空間數(shù)據(jù)模型及其表達體系;(6)基于空間信息可視化的協(xié)同工作與決策支持。
2.5 空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)的研究正在興起,并向智能化發(fā)展
空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)是空間分析的拓展、延伸和深化,需重點研究:(1)空間數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)的理論體系;(2)空間數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)方法(基于時空間統(tǒng)計分析、基于空間關(guān)聯(lián)規(guī)則、基于求解問題不確定性、基于可視化、基于人工智能等);(3)面向決策支持主題的分布式空間數(shù)據(jù)提取、預(yù)處理、變換、挖掘、模式解釋/知識評估;(4)數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)、算法、可視化的有機結(jié)合(形、數(shù)、理的統(tǒng)一)。
2.6 GIS運行實現(xiàn)跨平臺、互操作、資源共享和協(xié)同
地理信息系統(tǒng)(GIS)就其運行方式而言,經(jīng)歷了由單機向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過程,網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(Web GIS)正逐步成為主流產(chǎn)品。目前的Web GIS還存在著數(shù)據(jù)和功能相對綁定、處理功能相對簡單、系統(tǒng)之間缺乏良好的互操作性等許多問題,還不能實現(xiàn)真正意義上的跨平臺、互操作、資源共享和協(xié)同工作。重點研究:(1)基于信息網(wǎng)格的新一代地理信息系統(tǒng),即網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和總體方案;(2)基于信息網(wǎng)格的地理空間信息管理與服務(wù)標準和規(guī)范;(3)Grid與Agent集成模型;(4)地理空間信息服務(wù)與Grid集成模型;(5)基于網(wǎng)格的空間數(shù)據(jù)訪問與集成。
基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的GIS 應(yīng)用軟件平臺研究與開發(fā)是要研究、開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的GIS 應(yīng)用軟件平臺,實現(xiàn)分布式多源異構(gòu)地理信息的互操作和綜合利用。通過對地理信息內(nèi)容和GIS 功能的集中管理,并為應(yīng)用開發(fā)人員提供基于Web Services 的二次開發(fā)接口,實現(xiàn)與各種Web 應(yīng)用的快速集成。主要技術(shù)特點表現(xiàn)在:為用戶尋找地理信息服務(wù)提供統(tǒng)一的入口和中介;提供基于GML 和Web Services 的地理內(nèi)容和功能服務(wù);自主開發(fā)、開放、跨平臺、可擴展。
基于GML 的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)研究。基于GML 的網(wǎng)絡(luò)GIS,是指GIS 中的所有數(shù)據(jù)都是表現(xiàn)為GML 文檔,這與傳統(tǒng)的GIS 不同。由于管理的數(shù)據(jù)對象發(fā)生了變化,傳統(tǒng)的GIS 技術(shù)不能直接用于GML 數(shù)據(jù)的管理,因此必須研究基于GML 數(shù)據(jù)的管理技術(shù),同時作為一個完整的網(wǎng)絡(luò)GIS,地圖信息可視化是必不可少的一部分,因此必須對基于GML的空間數(shù)據(jù)可視化進行研究。研究的具體內(nèi)容包括:基于GML 的空間數(shù)據(jù)管理技術(shù);基于GML 的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成和轉(zhuǎn)換;GML 數(shù)據(jù)的Web 可視化研究;基于GML 的網(wǎng)絡(luò)GIS 原型系統(tǒng)。
2.7 空間數(shù)據(jù)不確定性由理論研究向空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價與控制的實用化發(fā)展
由于現(xiàn)實世界的復(fù)雜性和模糊性以及人類表達能力的局限性,空間數(shù)據(jù)不可避免地表現(xiàn)出某種不確定性,研究空間數(shù)據(jù)采集、處理、分析和應(yīng)用過程中的不確定性理論,直接關(guān)系到空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和應(yīng)用過程中的質(zhì)量控制、GIS空間分析的可靠性和數(shù)字地圖產(chǎn)品應(yīng)用的可靠性。其重點研究:(1)空間數(shù)據(jù)不確定性與數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容及評價指標體系;(2)空間數(shù)據(jù)不確定性理論及其可視化方法;(3)屬性數(shù)據(jù)不確定性理論與方法;(4)數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)的不確定性理論與方法;(5)空間數(shù)據(jù)不確定性關(guān)系模型和空間分析的不確定性;(6)多尺度空間數(shù)據(jù)融合的不確定性;(7)空間數(shù)據(jù)基于不確定性的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估與控制模型。
2.8 嵌入式地理信息系統(tǒng)將向更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域滲透
地理信息系統(tǒng)(GIS)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式與計算機技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),早期開發(fā)的GIS是基于工作站和桌面PC機的,這類計算機計算能力強、存儲容量大,能滿足GIS對計算機的性能要求。隨著嵌入式硬件技術(shù)(如嵌入式處理器、存儲器)和軟件技術(shù)(如編譯器、圖像壓縮算法、集成開發(fā)環(huán)境)的快速發(fā)展,GIS技術(shù)逐漸應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中,構(gòu)成嵌入式地理信息系統(tǒng)。嵌入GIS由于其具有功耗低、資源消耗少、可靠性高、響應(yīng)速度快、體積小和重量輕等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于基于位置的服務(wù)LBS、車載導(dǎo)航儀、移動信息終端等嵌入式系統(tǒng)中,實現(xiàn)地圖瀏覽、地圖縮放、路線分析、數(shù)據(jù)檢索及地形分析等基本功能。重點研究:(1)嵌入式GIS通用硬件平臺;(2)嵌入式GIS中間件技術(shù);(3)強實時響應(yīng)關(guān)鍵算法;(4)多種數(shù)據(jù)融合和高效空間數(shù)據(jù)壓縮算法;(5)支持二次開發(fā)的EGISM應(yīng)用軟件開發(fā)包。
未來地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的發(fā)展和理論和技術(shù):
第一,空間認知理論將促進地圖制圖學(xué)與地理信息工程學(xué)科的進一步理論化和科學(xué)化;
第二,基于保質(zhì)設(shè)計的空間數(shù)據(jù)自動綜合與細節(jié)分層(LOD)技術(shù)將促進空間數(shù)據(jù)的多尺度、多分辨化;
第三,空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實技術(shù)將促進地理環(huán)境的沉浸化;
第四,空間數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)將促進由源于符號獲取信息到源于信息獲取知識,實現(xiàn)知識獲取的自動化;
第五,網(wǎng)格(Grid)技術(shù)推動新一代地理信息系統(tǒng)的誕生,將促進資源共享與解決問題協(xié)同化;
第六,基于面向?qū)ο蠓椒òl(fā)展面向Agent技術(shù)將促進智能化;
第七,地理空間信息獲取、處理與應(yīng)用的一體化技術(shù)將促進GIS真正意義上的時態(tài)化;
第八,空間信息技術(shù)的全面嵌入和廣泛應(yīng)用將促進普適化。
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課題組成員:
1.簡燦良,福建省基礎(chǔ)地理信息中心,教授高工。
2.吳 升,福州大學(xué),教授。
3.陳崇成,福州大學(xué),教授。
隨著現(xiàn)代社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展,全球的土地屬權(quán)問題日益突出和復(fù)雜,地籍管理工作為國家土地資源管理工作的基礎(chǔ),是國家土地管理工作的根本。在現(xiàn)代科技的日新月異的今天,計算機信息技術(shù)的發(fā)展,計算機的運用已經(jīng)普及到人類生活和工作的各個領(lǐng)域,并且對每個領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大的影響和帶來了巨大的改變。地籍信息技術(shù)是在計算機技術(shù)高速發(fā)展的情況下產(chǎn)生的新型科學(xué)技術(shù),它的出現(xiàn)和運用為國家的地籍管理工作帶來了巨大的影響,使我國的地籍管理工作進入高速、高效的時代,地籍管理工作進入信息化的管理,為我國的地籍管理工作帶來了一場技術(shù)革命。
一、什么是地理信息技術(shù)
地理信息技術(shù)是指GIS、RS、GPS(即地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng))和數(shù)字地球技術(shù)。GIS是在運用計算機系統(tǒng),針對地球表層空間中的相關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的采集、存儲、運算、管理、分析等技術(shù)的一個運作系統(tǒng)。RS是指通過對遙感器的利用,從高空中探測地球上物體的屬性,通過不同的感知信息的傳輸,來識別地面上的物體。GPS是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航,來地地面距離進行精細的測量和時間的預(yù)測,是一種將衛(wèi)星和通訊信息結(jié)合起來的新型科學(xué)技術(shù)。數(shù)字地球技術(shù)是指把地球上所有的信息通過數(shù)字化的處理后,利用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來管理信息。
二、地理信息技術(shù)在地籍管理系統(tǒng)中運用的重要性
(一)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的地籍管理方法
傳統(tǒng)的地籍管理是通過人手的方式對地籍數(shù)據(jù)進行檢查、管理和更新,這種費時費力的管理模式已經(jīng)無法再滿足現(xiàn)代社會高速發(fā)展的要求,地理信息技術(shù)的應(yīng)用就是一種新型的地籍管理方法的運用,是一場技術(shù)的改革,使新型的科技管理代替了傳統(tǒng)的管理方法,使地籍管理進入信息化的高速時代。
(二)地籍管理工作更加科學(xué)、高效,地籍管理系統(tǒng)更加的全面和完善
地理信息技術(shù)是科技含量相當高的現(xiàn)代技術(shù),它們在地籍管理系統(tǒng)中的運用,將會利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)對地籍信息進行更詳細的、科學(xué)的搜集和分析,將會使使各種地籍管理所需要的信息搜集更加的快速,搜集的信息科學(xué)含量更高、更精準。這些科學(xué)的信息的搜集將會使地籍管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和信息更加的準確,能夠為后期土地的規(guī)劃提供更科學(xué)的信息數(shù)據(jù)庫。同時也滿足了社會各界對土地信息全面查詢和快速更新的要求,建立了一個全面完善的地籍數(shù)據(jù)庫供社會各界和不同人群進行查詢。
三、地理信息技術(shù)在地籍管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
(一)地籍信息化管理
GIS和數(shù)字地球技術(shù)利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對地籍信息進行搜索和分析,使地籍信息可以通過計算機系統(tǒng)建立一個可供查詢的資源參考,使地籍信息不再是人手的搜集和紙質(zhì)的存檔。通過地理信息技術(shù)的應(yīng)用,地籍信息的搜集和存儲逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱擞嬎銠C科學(xué)技術(shù)的運用,地籍信息化通過計算機和通訊系統(tǒng)初步形成。地籍信息可以通過計算機平臺建立一個信息化的地籍管理系統(tǒng),使地籍信息可以通過計算機技術(shù)自動的進行分類和存檔,在查詢時也能夠在第一時間快速的檢索出來。
(二)地籍信息數(shù)據(jù)庫的建立
通過RS,地籍信息管理工作中可以搜集到海量的地籍信息,搜集到那些人手不能輕易搜集到的數(shù)據(jù),同時通過高空遙感,又可以快速的搜集各類所需信息并且及時的傳達到地面,使搜集工作更加的快速和準確。各類精準和全面的地籍信息的搜索和存儲,通過新型的地理信息技術(shù)的運用和計算機技術(shù)平臺,我們可以建立一個系統(tǒng)而全面的地籍信息數(shù)據(jù)庫,供今后的地籍信息管理工作提供了信息參考和制定執(zhí)行計劃的依據(jù)。地理信息技術(shù)使用后必然會得到大量的數(shù)據(jù)信息,傳統(tǒng)的存檔和人手保存的方式已經(jīng)不能接受海量的數(shù)據(jù)信息更新工作,因此,計算機信息數(shù)據(jù)庫的建立可以使地籍管理工作更加的方便,節(jié)省人力和財力。而目前我國已經(jīng)將地籍信息數(shù)據(jù)庫的建立作為了地籍管理工作中最重要的工作之一。
(三)地籍信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的初步形成
GPS是實現(xiàn)計算機和通訊技術(shù)相結(jié)合的地理信息技術(shù),它通過定位,將所需的信息通過通訊信號傳輸和接收,使現(xiàn)代地籍管理工作能夠得到更加精準的數(shù)據(jù)和資源。并且通過全球網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)傳輸出去,人類可以通過計算機平臺實現(xiàn)信息的交換,在網(wǎng)絡(luò)上進行地籍管理工作的實施和探討,使地籍管理工作不再是某個機構(gòu)和國家的特定工作,信息的交流構(gòu)建了地籍信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),使地籍信息能夠在全球進行分享,地籍管理工作可供參考和借鑒的信息資源更加豐富。
四、結(jié)語
雖然,地理信息技術(shù)作為一種新型的科學(xué)技術(shù),在地籍管理系統(tǒng)中的應(yīng)用還沒有全面普及,并且運用其中的時間很短。但是就目前地籍管理工作的成果來看,地理信息技術(shù)為我國的地籍管理工作帶來了相當多的便利,使我國的地籍管理工作在短期內(nèi)取得了突破性的進展,我國地籍管理工作逐漸開始采用現(xiàn)代計算機和通訊技術(shù)代替了傳統(tǒng)的人手,使地籍信息搜集、查詢、更新有了更好的平臺,并且地籍信息管理工作也更加簡單和快速。無疑,地理信息技術(shù)為地籍管理系統(tǒng)的建立提供了更加科學(xué)全面的技術(shù)支持,我國的地籍管理系統(tǒng)將在地理信息技術(shù)的應(yīng)用中逐漸全面完善,我國的地籍管理工作也將走上高速科學(xué)的發(fā)展道路。
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一、前言
GIS即地理信息系統(tǒng)是一門新興的與高科技相結(jié)合的學(xué)科,它介于信息科學(xué)、計算機科學(xué)、地理學(xué)、遙感測繪學(xué)和管理科學(xué)之間。隨著社會信息化的進行,它也逐漸的將各種地理信息與其相應(yīng)地理位置相結(jié)合,可直接將用戶所需的信息進行分析,并最終輸出表格、數(shù)字、視圖等數(shù)據(jù),以更直觀的方式讓用戶得到所需的信息。
二、GIS在水環(huán)境管理中的應(yīng)用
在水環(huán)境管理這一塊,必然離不開將其空間位置與其環(huán)境信息相結(jié)合,而太小范圍的數(shù)據(jù)對水環(huán)境管理來說沒有太實質(zhì)性的意義,只有將較大范圍的環(huán)境信息與地理信息結(jié)合才能真正的為水環(huán)境管理提供幫助。它在水環(huán)境管理中應(yīng)用主要在以下幾個方面:
(1)水資源管理模塊
主要是對環(huán)境信息進行管理,包括大量的數(shù)據(jù)。而環(huán)境信息具有明顯的空間與層次屬性,運用GIS可清晰的顯示不同區(qū)域的水環(huán)境狀況,能夠反映不同空間的水體環(huán)境信息變化。并且能夠直觀的反映重要環(huán)境信息點如污染源、排污口、監(jiān)測點等在空間位置上的分布。
鄱陽湖水環(huán)境地理信息系統(tǒng),首先具有數(shù)據(jù)庫的所有常規(guī)功能,包括一些環(huán)境及地理信息數(shù)據(jù)的輸入、刪除、添加、輸出、查詢及檢索等功能。能夠很方便的將實際檢測的信息輸入輸入系統(tǒng)中,對系統(tǒng)信息庫進行更新。并且用戶可以通過界面操作及搜索條件的輸入,快速的查到某一地理空間位置的水環(huán)境信息。
(2)水環(huán)境評價
通過對鄱陽湖水環(huán)境地理信息系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),可以對水環(huán)境進行評價。根據(jù)鄱陽湖的相關(guān)環(huán)保參數(shù)、各項監(jiān)測數(shù)據(jù)分析以及其水質(zhì)特點,選取相應(yīng)的評價因子。在確定評價因子時以國家制定的水環(huán)境評價標準作為依據(jù),結(jié)合水環(huán)境評價的專業(yè)模型方法,以分布圖或?qū)n}圖等形式對鄱陽湖水環(huán)境進行評價,將環(huán)境素質(zhì)的優(yōu)劣轉(zhuǎn)化為定量的可比數(shù)據(jù),最后將這些定量的結(jié)果劃分等級,以表明環(huán)境受污染的程度經(jīng)過水環(huán)境評價子系統(tǒng)對鄱陽湖水質(zhì)進行評價,得出的結(jié)果為水環(huán)境質(zhì)量級別,將結(jié)果返回水資源管理子系統(tǒng)中,并以圖形的方式顯示出來從而實現(xiàn)鄱陽湖水環(huán)境質(zhì)量評價目標,使抽象的鄱陽湖水環(huán)境評價工作變得準確、生動和直觀。
(3)非點源污染控制
非點源污染主要是相對于點源污染,與點源污染相比,非點源污染具有起源分散、成分復(fù)雜、發(fā)生機理復(fù)雜、對環(huán)境影響具有一定得延遲性、時間和空間上都有較大的不確定性、位置難以確定等特點。正是由于這些特點,使得非點污染源的控制難度大為增加。應(yīng)用GIS對非點源污染進行控制,可以充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)強大的空間數(shù)據(jù)管理、分析等功能,更能很好的與非點源污染的空間本質(zhì)特性相結(jié)合,可以很方便的進行操作、檢索、形象的得出分析結(jié)果。并且是為非點源污染定量研究的必然要求。
(4)突發(fā)環(huán)境事故
突發(fā)環(huán)境事故就是社會生產(chǎn)生活活動中用到的各種危險品由于各種人為或自然災(zāi)害的疏忽,造成其不受控制性的排放到周圍環(huán)境中造成嚴重的環(huán)境污染與破壞,并對群眾的生命財產(chǎn)造成重大損失的事故。這種污染具有突發(fā)性、事故的嚴重性、范圍廣、危害大等特點。GIS在對突發(fā)事故的應(yīng)急管理中,第一:可以將各種應(yīng)急儲存物資的位置在GIS的空間位置上顯示,以便于及時的調(diào)動物資輔助事故的處理。第二:在應(yīng)急管理監(jiān)測系統(tǒng)中通過GIS地圖可以準確的顯示給應(yīng)急工作人員事故的發(fā)生地點,及附近交通情況。了解附近的基本信息后,可以初步判斷事故的發(fā)展方向,在預(yù)定位置提前監(jiān)測。可以讓應(yīng)急人員提前做好準備減少事故影響范圍。第三:在整個指揮管理系統(tǒng)中,可以對整個污染狀況進行宏觀控制,并進行統(tǒng)籌安排。比如在火災(zāi)應(yīng)急中,可以為選定人員的最佳撤退路徑提供參考,并為消防救援選擇最近最快的線路,減少道路上耽擱時間。總之對整個事故的應(yīng)急管理提供參考依據(jù)。
(5)水環(huán)境模擬
運用地理信息系統(tǒng)可很好的進行各種水環(huán)境模擬,因為水環(huán)境與GIS的共同點在于均需要地理空間坐標與非空間特性相結(jié)合,將兩者相結(jié)合是GIS的基本功能,而對于水環(huán)境來說,所有 的地理空間坐標或者非空間特點都是沒有意義的,只有兩者相結(jié)合,才能正確的表達一個地區(qū)某一時間的水環(huán)境條件。其中包括地表水地下水的模擬地表水的模擬主要是湖泊、河流及降水-徑流關(guān)系的描述。利用GIS的數(shù)據(jù)庫功能可以快捷的處理并顯示一個地區(qū)的特征各種特征參數(shù),結(jié)合其圖形處理能力,可以講流域內(nèi)所有的特征用圖形充分的顯示出來。用于地下水的模擬,主要是包括模型輸入數(shù)據(jù)、有限元分析、模擬結(jié)果的可視化及最終結(jié)果輸出。利用GIS的網(wǎng)絡(luò)分析功能,用來分析一個區(qū)域的降水與徑流特性,描述流域匯流時的時間。因此可以結(jié)合水文模擬程序與之相結(jié)合,用來模擬城市地區(qū)或農(nóng)業(yè)流域的排水情況,并對其排水能力的評估提供參考依據(jù)。
(6)GIS在水文勘測領(lǐng)域的應(yīng)用
利用遙感技術(shù)與GPS定位技術(shù),收集目標區(qū)域的圖形信息,根據(jù)實測地物的光譜特性和樣本區(qū)特征所建立的解釋標志,將遙感測得的遙感圖進行解析,在遙感圖上識別地形地貌及地物。為了保證對遙感圖解析與實際的一致性,需要在野外實地建立定點校核。且建立數(shù)字高程模型,就可進行高程方面的計算,得到體積、面積等信息。并了解沿程地貌、植物分布等參數(shù)。
三、結(jié)語
近年來,地理信息系統(tǒng)發(fā)展迅速,在很多領(lǐng)域如勘探、航空、環(huán)保、水利、農(nóng)、城市規(guī)劃等領(lǐng)域都有很大的作用。而在水環(huán)境管理方面運用地信信息系統(tǒng)技術(shù),將我國的水環(huán)境管理,帶入了一種全新的方式。隨著這一技術(shù)的深層次研發(fā),它必然在水環(huán)境管理中發(fā)揮更大的作用。
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