地理信息系统的专业教育

前言

   信息作为一种新兴的产业越来越受到人们的重视，信息革命的浪潮正冲击着人类社会。在发达国家中，信息产业在国民经济中所占比例已远远超过工业和农业，其对国民经济增长贡献率和就业动力所占社会劳动力都已超过50%。据统计，在人类活动所接触的海量信息中，大约80%与研究对象的空间地理分布有关，这就是地理信息。为了有效地描述、采集、处理、存储、管理、分析和应用地理信息，30多年前产生了地理信息系统（GIS）技术。

   近几年来，GIS无论是在理论上还是应用上都处在一个飞速发展的阶段。GIS被应用于多个领域的建模和决策支持，如城市管理、区域规划、环境整治等等，目前地理信息已成为信息时代重要的组成部分之一；“数字地球”概念的提出，更进一步推动了作为其技术支撑的GIS的发展。

   地理信息系统的专业教育特点

   许多不同的学科，包括地理学、测量学、地图制图学、摄影测量与遥感学、计算机科学、数学、统计学、管理学、城市规划以及一切与处理和分析空间数据有关的学科，都在寻找一种能采集、存储、检索、变换、处理和显示输出从自然界和人类社会获取的各式各样数据、信息的强有力工具，其归结点就是地理信息系统。因此，GIS明显地具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动它们的发展。

   由此看来，地理信息系统的教育可以说是博取众长，具有较强的专业特色。

   过去，由于我国在信息领域的发展比较滞后，所以有关信息技术的创新及其教育就显得比较落后和薄弱。近十年，全国各高校信息类专业异常火爆；同时GIS技术在我国迅速发展，各行各业对GIS人才的需求量逐步扩大。所以，探索地理信息系统专业教育方法，并在现有的各相关专业办学模式基础上如何采取多层次、多类型、多交叉的办学思路，开办有特色、有前途的适应我国“数字地球”、“数码城市”环境的地理信息系统教育势在必行。

   在这样的背景下，到目前为止，全国已有四十多所高等院校办有GIS专业，并且毕业生供不应求。而《地理信息系统》也成为许多相关专业，如测绘工程、城市规划、地理学等的一门重要课程。我校目前在地质工程、测绘工程、城市规划等专业中已开设了GIS课程；同时，城建学院也已通过学校正在积极申办地理信息系统本科专业。

   地理信息系统专业教育方法

   目前我国地理信息系统专业教育的总体原则是按国家规定的课程体系与课程内容，实行理工结合、文理渗透的办学模式，在空间技术与社会经济发展的两者相互作用的基础上探究地理信息系统的基础理论和实际应用，以培养学生认识、了解和分析空间对象等问题为突破口，培养着手综合解决实际问题的能力。结合我校实际，在培养GIS专业人才过程中应着重考虑以下几个方面：

   1、培养具备高素质及合理知识结构的师资

   由于与GIS相联系的相关学科多达十四门，与一般的传统专业教育相比，对从事GIS教学的师资人员在知识结构上有更高的要求：不仅要有牢固的地理学、测量学和制图学基础，还要对GIS教学的相关专业，如信息学、计算机图形学、城市规划等有较深刻的了解。另外，还应紧跟时代步伐，不断掌握各种与GIS有关的新技术、新方法，比如空间信息可视化技术、虚拟现实技术（VR）、面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术等。这就要求相关的教学人员必须具备良好的专业素质和知识结构，同时还应有广阔的知识面。因此对相关的教学人员进行专门的培养和提高就显得非常重要。

   2、地理信息系统专业教育培养目标及课程设置

   为适应高新技术的发展及社会对人才的要求，针对地理信息系统专业特点，应从多方面、多渠道收集相关资料，同时，也要结合国家教委公布的本科专业新目录中指出的加强基础教育，淡化专业界限，拓宽专业口径的思想。制定的GIS专业教育培养目标应符合：培养德、智、体等方面全面发展的，掌握地图制图学理论与技术，遥感技术与地理信息系统工程技术，计算机软件设计与开发等，能在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、基础设施和规划管理等领域从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的地理信息系统高级专门人才。

   同时，在培养要求上应：（1）使本专业毕业生具有严谨的学风和科学态度，有艰苦奋斗实干创新的精神和遵纪守法、自律谦让，团结合作的品质，有较好的文化、道德修养和健康的心理素质及良好的行为习惯。（2）能系统掌握自然科学基础理论，具有较宽且扎实的理论基础，尤其是现代RS、GIS和GPS集成一体化技术手段，并懂得一定的社会、人文、经济、法律、艺体、管理知识。（3）能掌握从事地理信息工程的常规试验、测试、运算、分析和计算机应用的基本技能。初步具备分析和解决地理信息工程实际问题的能力和综合研究及组织管理能力。（4）基本掌握一门外语，能较顺利地阅读外文书刊和有对外交流的基础，通过国家外语四级考试。达到国家规定的大学生体育合格标准、身体健康。（5）掌握地理信息系统的基本理论和开发、设计的能力；具有资源环境规划、灾害预测、管理、分析、评估的能力；具有对开发、设计方案的经济分析、综合评价的能力；具有一定的遥感图像数字处理及其技术应用的能力。

   要达到预期的培养目标和培养要求，同时也要有科学合理的课程设置作保证。在加强基础教育（特别是外语和计算机应用），淡化专业（大专业，小方向），拓宽口径的原则下，将专业课程设置的重点定位在应用型人才培养上。主干学科设置为：地理学、测量学、地理信息系统与遥感等。主要专业基础与专业课程设置为：地理信息系统原理、地理信息系统工程设计与应用、自然地理学、遥感技术、计算机技术、数据库技术、人文地理学、经济地理学、地图学等。

   3、教学与实验方法

   针对地理信息系统课程的特点，在教学与实验方法上，应紧紧围绕其“三基”及教学大纲和教学目的。在教学上，首先让学生了解GIS课程学习的重要意义，并通过GIS在社会各行各业中的具体应用实例，使学生产生浓厚的学习兴趣。其次，根据学生的专业及知识结构特点，有选择地突出GIS的重点和难点问题，深入浅出地对GIS的关键技术作以讲解；比如，GIS的大体结构框架为：GIS的基本概念，GIS的空间数据表示（矢量结构与栅格结构），GIS的空间数据组织（图形数据与属性数据），GIS的空间数据获取与处理，GIS的空间分析，GIS系统设计与标准化，GIS软件平台的选择及应用等。在教学方式上，采取讲解、演示、课堂讨论等多种形式相结合的方式，培养学生综合全面、突出重点、注重逻辑联系的思维和学习方法，以达到最佳的教学效果。同时，利用先进的多媒体辅助教学手段和Internet网络平台开发的网上教室，通过网上学习，使学生既能加强和巩固课堂上所学的内容，又能在网上教室与老师进行沟通，从而更容易地掌握学习重点和难点。

   地理信息系统专业教育具有很强的实践性，各种GIS功能的实现必须经过实验才能够真正地理解和掌握。为了满足基本实验和实习的需要，必须配备相关的软件、硬件设备，如地理信息系统软件平台，地图资料、统计数据、计算机、扫描仪、绘图仪等。在实验方法设计与内容安排上应紧扣教学大纲，并充分考虑GIS的基本理论、方法及其应用等的合理安排，要求学生既掌握基本的GIS技术流程，又学会自主设计和开发简单实用的GIS系统。通过对GIS软件平台的操作，掌握和领会GIS的基本思想。例如，通过MAPGIS软件的上机实验，循序渐进地熟悉其六大功能：输入子系统、图形编辑子系统、输出子系统、空间分析子系统、库管理子系统、实用服务子系统。并能从实践中总结出MAPGIS的一般处理过程，使学生真正作到学有所获、学有所长。

   结语

   21世纪是一个信息化的世纪。信息作为一种重要的社会资源和社会动力源，已引起了社会职能、结构、价值、产业及交往方式的深刻变革，同时也给人们的观念、生活和行为带来了一场革命。地理信息系统作为空间信息管理的有效工具，在社会经济与建设中发挥着极其重要的作用。作为一门集计算机科学、测绘遥感学、地理学、环境科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科，它已成为当今信息时代信息高速公路的重要组成部分。地理信息系统专业教育的开展，在一定程度上为社会提供了良好的技术后备力量，只有在地理信息系统专业教育中采取双向甚至多向的复合型、多因素系统整合型思维方式，才能切实作到理论联系实际，促进教学相长，并使地理信息系统的专业教育达到一个新的高度。
来源于：张文君(西南科技大学城建学院)