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(邵陽學(xué)院,湖南 邵陽 422000)
摘 要:在人類知識體系的十一門類中,自然科學(xué)和社會科學(xué)是最重要的兩個組成部分,地理科學(xué)則將兩者巧妙地結(jié)合到了一起。在人類五大開放系統(tǒng)中,星際系統(tǒng)和社會系統(tǒng)是重要的兩個組成部分,地理系統(tǒng)在二者的結(jié)合上也發(fā)揮了重要的作用。本文首先介紹了地理科學(xué)的地位和理論體系,然后介紹了地理科學(xué)和可持續(xù)發(fā)展之間存在的聯(lián)系,最后在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下對未來地理科學(xué)的發(fā)展趨勢做出了展望。
關(guān)鍵詞 :地理科學(xué);可持續(xù)發(fā)展;地理系統(tǒng)工程
中圖分類號:P90-4
文獻標(biāo)志碼:A
文章編號:1000-8772(2015)08-0236-01
收稿日期:2015-02-06
作者簡介:張軒凡(1992-),男,海南澄邁人,本科在讀。研究方向:地理科學(xué)。
綜合性和實踐性是近代地理科學(xué)發(fā)展所體現(xiàn)出來的主要特點。地理科學(xué)的發(fā)展逐漸走向了數(shù)量化,地理科學(xué)的理論體系與社會生態(tài)以及其他學(xué)科都有聯(lián)系。當(dāng)前,地理科學(xué)的發(fā)展要按照錢學(xué)森教授所建立的科學(xué)思想,加大對地理科學(xué)的研究力度,加大在地理科學(xué)上的科研投資,這對解決我國甚至是世界范圍內(nèi)的環(huán)境污染、人口增長、以及區(qū)域發(fā)展等問題上具有重要的意義。
一、地理科學(xué)的地位及基本體系
(一)地理科學(xué)的地位
在錢學(xué)森教授總結(jié)的全人類研究的科學(xué)體系中,地理科學(xué)是十一個研究學(xué)科之一。地理科學(xué)在人類認識世界中發(fā)揮了重要的作用,同時,地理系統(tǒng)又是五大開放系統(tǒng)的重要組成部分。在人類知識體系中的十一門類中,自然科學(xué)和社會科學(xué)是其重要的組成部分,地理科學(xué)將兩者巧妙地結(jié)合到一起,地理科學(xué)的地位之所以得到提高,是為了制定可操作性的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
(二)地理科學(xué)的科學(xué)體系
現(xiàn)代地理科學(xué)的科學(xué)體系有很多分類,馬藹乃曾將地理科學(xué)體系分為三個基本層次:以基礎(chǔ)理論為主的理論地理科學(xué);以技術(shù)科學(xué)為主的地理信息科學(xué);以工程技術(shù)為主的地理系統(tǒng)工程,下面進行詳細的分析。
1. 以技術(shù)科學(xué)為主的地理信息科學(xué):原來的地理生態(tài)系統(tǒng)分為大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈四部分,之后有關(guān)學(xué)者對其進行擴充,將人類圈、外層空間圈、地形圈和土圈納入了其中;在社會系統(tǒng)上分為經(jīng)濟基礎(chǔ)圈,上層建筑圈和意識形態(tài)圈。為了將各個圈層中的共同和不同區(qū)別開來,將基礎(chǔ)的突破圈層結(jié)構(gòu)深入到了獨立因子層。為了建立地理信息模型,對獨立因子層進行分析研究,之后在分析的基礎(chǔ)上建立了地理相似準(zhǔn)則,通過地理信息模型的建立能夠很好地對未來地理現(xiàn)象進行預(yù)測。
2. 以技術(shù)科學(xué)為主的地理信息科學(xué):對基本的地理信息進行整理和模型計算,在此基礎(chǔ)上得到的模擬地理工程,為我國的可持續(xù)發(fā)展總結(jié)經(jīng)驗。在進行地理觀測、地理地位、地理實驗的數(shù)據(jù)處理上,一般用地理信息科學(xué)的相關(guān)技術(shù)進行分析。
3. 以工程技術(shù)為主的地理系統(tǒng)工程:地理系統(tǒng)工程是一個較為復(fù)雜的工程,其主要的任務(wù)就是處理好人地系統(tǒng)中的人地關(guān)系。地理系統(tǒng)工程和地理科學(xué)理論有著密切的聯(lián)系,地理系統(tǒng)過程的健康發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)地理科學(xué)的快速發(fā)展。
二、地理科學(xué)和可持續(xù)發(fā)展之間的相互關(guān)系
地理科學(xué)發(fā)展之初是“地理環(huán)境決定論”,之后過度到“人類中心主義”,接著又發(fā)展到當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展階段。地理學(xué)科因為自身存在的特點,與可持續(xù)發(fā)展存在著一定的聯(lián)系,可持續(xù)發(fā)展的基本理論研究是地理科學(xué)研究的重要組成部分。
(一)研究主題
處理好人與自然的關(guān)系,是可持續(xù)發(fā)展研究的最終目的,這也正是地理科學(xué)研究的主題。
(二)研究內(nèi)容
可持續(xù)發(fā)展主要的研究內(nèi)容就是處理好人口、環(huán)境、資源等在人類社會發(fā)展中存在的問題,可持續(xù)發(fā)展研究的內(nèi)容,絕大部分都是在地理科學(xué)的基本場所——地球表層上進行的。可持續(xù)發(fā)展研究的各個領(lǐng)域涉及到地理科學(xué)研究領(lǐng)域的很多方面。
(三)研究優(yōu)勢
可持續(xù)發(fā)展基本理論的研究最終是要在不同的區(qū)域落實,而區(qū)域開發(fā)恰好是地理科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。在進行可持續(xù)發(fā)展研究時,要明確具體的研究范圍,在明確研究范圍的前提下進行操作才具有可行性。目前,我國很多區(qū)域的發(fā)展中都貫徹了這一思想,并且已經(jīng)取得了較好的成果。
三、在可持續(xù)發(fā)展視角下,對地理科學(xué)的展望
人類歷史是不斷發(fā)展的。近幾年,人類傳統(tǒng)的發(fā)展觀念已經(jīng)逐漸被可持續(xù)發(fā)展觀所取代,而處理好人口、資源、環(huán)境和社會發(fā)展之間的關(guān)系,解決好他們在發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題和矛盾成為當(dāng)今中國發(fā)展的主題。地理環(huán)境是人類賴以生存的基礎(chǔ),可持續(xù)發(fā)展基本思想的落實必須以地理環(huán)境為基礎(chǔ),可持續(xù)發(fā)展是未來地理科學(xué)發(fā)展的主要方向,將會對地理科學(xué)的基本理論體系產(chǎn)生沖擊,地理科學(xué)將會迎來新的發(fā)展趨勢。
在可持續(xù)發(fā)展的視角下,地理科學(xué)朝著綜合化、整體化、系統(tǒng)化的趨勢發(fā)展,且向技術(shù)化和社會化方向傾斜,最終為實現(xiàn)可持續(xù)化創(chuàng)造條件。
四、結(jié)語
隨著人類社會的不斷發(fā)展,人口、資源、環(huán)境等方面的問題日益突出,這些問題的解決往往不是單一的學(xué)科研究所能完成的。可持續(xù)發(fā)展觀念的提出,將給地理科學(xué)的發(fā)展帶來春天。地理科學(xué)要結(jié)合自身的特點,總結(jié)自身的優(yōu)勢,同可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合,投入到社會生產(chǎn)實踐中,從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展研究的地理科學(xué)方向。
參考文獻:
[1] 劉凱, 吳國璽. 地理科學(xué)發(fā)展的哲學(xué)思考——以本體論與科技革命視角[J]. 資源開發(fā)與市場,2010(8).
【關(guān)鍵詞】GIS 虛擬GIS 多媒體GIS 三維GIS 地理教學(xué)
一、引言
21世紀(jì),信息作為一種重要的社會資源和社會動力,已經(jīng)對人們的生活產(chǎn)生了深遠的影響。作為信息技術(shù)重要組成部分的GIS技術(shù),已經(jīng)在社會各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。其廣泛應(yīng)用于社會生活的諸多部門,對傳統(tǒng)的地理教學(xué)也提出了挑戰(zhàn)。
對地理學(xué)科而言,學(xué)科的學(xué)習(xí)對象是地理環(huán)境、地理事物以及事物之間的規(guī)律,其具有時空范圍的廣泛性、多樣性、差異性、各要素間的聯(lián)系性、綜合性和可變性。學(xué)習(xí)對象的諸多特性和學(xué)習(xí)者的時空局限、認知極限之間不可避免地存在著矛盾。而教師僅憑一張嘴、一支筆、一幅掛圖的傳統(tǒng)教學(xué)方式已遠遠不能滿足需求。因此,在現(xiàn)代教學(xué)中,電化教學(xué)越來越受到重視,并以其直觀、形象、生動等優(yōu)勢,最大程度的激發(fā)了學(xué)生的求知欲,誘發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。GIS技術(shù)作為電教手段之一,目前已經(jīng)滲透到電化教學(xué)的隊伍中,并開始發(fā)揮其重要的作用。著名的地圖與信息系統(tǒng)專家陳述彭院士曾指出:“定性描述是地理學(xué)的第一代語言,地圖是地理學(xué)的第二代語言,地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)的第三代語言。”這充分體現(xiàn)了GIS技術(shù)在地理教學(xué)中的重要性與價值所在。
二、地理信息系統(tǒng)(GIS)簡介
GIS是一個用于管理、分析和顯示地理信息的系統(tǒng)。它通過采集、管理、處理、分析、顯示地理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)來表達地理信息。
1.從空間可視化的角度來看,GIS是一套智能地圖,用于顯示地表上要素及要素間關(guān)系。底層的地理信息可以各種視圖的方式進行表達,而這些表現(xiàn)方式可以被構(gòu)建成“數(shù)據(jù)庫的窗口”,來支持查詢、分析和信息編輯。
2.從空間數(shù)據(jù)庫的角度看,GIS是一個包含了用于表達通用GIS數(shù)據(jù)模型(要素、柵格、拓撲、網(wǎng)絡(luò)等等)的數(shù)據(jù)集的空間數(shù)據(jù)庫。
三、GIS技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用
1.GIS在地理教學(xué)中的功能分析
第一,GIS的空間可視化特征,可以幫助學(xué)生培養(yǎng)空間想象能力、建立空間概念。第二,GIS技術(shù)將空間信息和屬性信息集成在一起的特點,使學(xué)生在了解地理事物的空間信息的同時掌握了其屬性信息。第三,GIS的數(shù)據(jù)關(guān)系特征可以提高學(xué)生的地理空間思維能力。GIS空間數(shù)據(jù)庫在存儲各地物空間信息的同時,還存儲了地物之間的空間關(guān)系,也就是我們常說的拓撲關(guān)系。通過這種拓撲關(guān)系,學(xué)生可以清晰的認識到地理事物之間的空間位置關(guān)系,從而培養(yǎng)其空間思維能力。
2.GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用特點
第一,信息表現(xiàn)力強、數(shù)據(jù)更新速度快。GIS地圖一般都是矢量地圖,即節(jié)省空間,又能實現(xiàn)精確顯示。同時GIS地圖多是分層存儲,為人們的操作和使用帶來了極大的方便。另外數(shù)據(jù)庫的時時更新又促使了圖形信息的更新。第二, 空間性強,具有豐富的空間分析功能。學(xué)生通過對GIS相關(guān)軟件功能的認識,有助于學(xué)生認識地理空間分析的實用價值。第三,實踐性強,有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。GIS在地理教學(xué)中還有一個重要的應(yīng)用,就是專題地圖的繪制。通過這一過程,就可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及審美情趣。這一過程即有助于學(xué)生能力的培養(yǎng),又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
3.GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用方式
(1)地圖操作顯示應(yīng)用
GIS的相關(guān)軟件提供了對地圖的放大、縮小、漫游和測距等基本操作功能。在地理教學(xué)過程中,可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要對地圖局部進行適時的縮放、漫游。尤其測距的功能對初中地理地圖一節(jié)的講述有很高的實用價值。
(2)查詢功能
GIS技術(shù)的查詢功能可以實現(xiàn)對各種方式的空間信息及其屬性信息的查詢檢索與統(tǒng)計。其中定點查詢,可以幫助學(xué)生在地圖上實現(xiàn)對地理事物的快速定位,使其對地理事物的直觀分布有深入的了解。在學(xué)生對地理事物的空間定位有了一定了解的同時,也可以幫助學(xué)生對地理事物相應(yīng)的屬性信息進行查詢與統(tǒng)計。而比較查詢則可以快速實現(xiàn)對相應(yīng)的指標(biāo)進行比較,并把比較結(jié)果用圖表的形式顯示。
(3)繪圖功能
學(xué)生可以運用GIS軟件來完成專題圖的繪制。通過完成對各種空間對象的顯示方式、符號顏色和大小等的設(shè)置與管理,學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新能力將得到鍛煉與提高。
四、多種類型GIS與地理教學(xué)的結(jié)合
1.多媒體GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用
多媒體GIS是指將文字、聲音、動畫、圖像與GIS技術(shù)相結(jié)合,極大的增強了GIS的信息表現(xiàn)力。多媒體GIS與地理教學(xué)的結(jié)合,將在很大程度上提高教學(xué)質(zhì)量與效率。
2.虛擬GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用
虛擬GIS(VGIS)應(yīng)用于地理教學(xué),其最大的特點就是展現(xiàn)一些現(xiàn)實中無法再現(xiàn)的景象。例如,模擬高原、盆地等的形成過程、地球板塊的運動等等。VGIS采用了多媒體、動畫等方式展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,把軟件和虛擬現(xiàn)實集于一體,對輔助教學(xué)具有重要意義。
3.三維GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用
三維GIS是在二維空間的基礎(chǔ)上,疊加水文、生態(tài)因素,并整合遙感影像等,最終形成三維可視化的模型。對空間對象的三維空間分析和操作是其特有的功能。例如,在講地形圖的判讀時就可以通過三維GIS來完成各種地形的三維視圖,并通過漫游功能讓學(xué)生從不同的角度來觀察地形特點。運用三維GIS來對客觀世界進行表達,其結(jié)果將更加真實。
五、結(jié)論
傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代教學(xué)需求,現(xiàn)代教學(xué)需要更多新興技術(shù)的加入。隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的GIS技術(shù)將會應(yīng)用于地理教學(xué)中,不斷豐富教學(xué)內(nèi)容,活躍課堂氣氛、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使教學(xué)方式在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上得到徹底的改觀。但就目前實際的教學(xué)狀況來看,筆者認為,由于硬件條件、教師素質(zhì)等多方面的因素,GIS技術(shù)在地理教學(xué)中的普遍應(yīng)用,還需要長期的努力。另外,為了使多媒體GIS技術(shù)、虛擬GIS技術(shù)、三維GIS技術(shù)和地理教學(xué)更好的結(jié)合,我們還需要對其進行更加深入的研究,以使其更有助于地理教學(xué)的開展。
參考文獻:
[1]黃杏元,馬勁松,湯勤.地理信息系統(tǒng)概論[M].高等教育出版社.
[2]孫利平,徐曉寰,王子君.以地理教學(xué)為例談現(xiàn)代教育技術(shù)與課堂教學(xué)內(nèi)容的整合[J].遼寧教育研究,2002.
[3]段玉山.信息技術(shù)輔助地理教學(xué)[M].高等教育出版社,2003.
關(guān)鍵詞:新技術(shù);3S;4D
Abstract: With the development of the surveying and mapping technology development, new technologies continuing emerge; the traditional mapping method is completely changed. The improvement of the surveying and mapping technology not only improves efficiency, but also better serves the community. This article discusses the various new surveying technology developments and application, analyzes its advantages, and introduces various technical implementation steps.
Key words: new technology; 3S;4D
中圖分類號:P237 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
隨著衛(wèi)星遙感、GPS等為代表的空間測量技術(shù)的日趨成熟,以計算機系統(tǒng)的支持、系統(tǒng)工程及信息科學(xué)為基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用都為測繪信息技術(shù)的發(fā)展提供了有了的技術(shù)支持和保障,測繪技術(shù)正經(jīng)歷著前所未有的發(fā)展。
1.測繪新技術(shù)的應(yīng)用
1.1 數(shù)字化技術(shù)
建立地理信息系統(tǒng),就必須對數(shù)據(jù)的采集和編輯,是指各實體要素對應(yīng)代碼坐標(biāo)輸入計算機當(dāng)中,經(jīng)過軟件處理后可以生成所需要的數(shù)字地圖,輸入的方式基本用軟件自動提取識別地圖信息,而在外業(yè)當(dāng)中運用了全站儀、電子手簿、電子平板等設(shè)備。
與以往的測圖方法相比較,地圖數(shù)字化技術(shù)具有便于保存,易于修改,再次利用時對數(shù)據(jù)再次更新即可。在外業(yè)的測量當(dāng)中可以現(xiàn)場測得數(shù)據(jù)現(xiàn)場繪圖、現(xiàn)場修改。
1.2 全球定位系統(tǒng)
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning SystemGPS),簡稱GPS。是美國從20世紀(jì)70年代開始研制,于1994年全面建成,全方位實時定位的衛(wèi)星定位系統(tǒng),采用距離交匯法。GPS技術(shù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供精確的三維坐標(biāo),具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點。借助GPS所提供的數(shù)據(jù)可以制出各種使用的測繪產(chǎn)品。可以說由于GPS的出現(xiàn)使得測繪行業(yè)大跨步的前進。
1.3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou(COMPASS) Navigation Satellite System)是中國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。中國此前已成功發(fā)射四顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星和十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,將在系統(tǒng)組網(wǎng)和試驗基礎(chǔ)上,逐步擴展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 2011年12月27日起,開始向中國及周邊地區(qū)提供連續(xù)的導(dǎo)航定位和授時服務(wù)。 在不遠的將來北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也會廣泛應(yīng)用到測繪領(lǐng)域。
1.4 GIS技術(shù)
GIS即地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System),地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),利用計算機、空間科學(xué)信息等來進行科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù),以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單的說,GIS是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng),是以測繪測量為基礎(chǔ)。而且GIS已經(jīng)成為了獲取、存儲、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具和手段,在測繪領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
1.5 RS技術(shù)
RS技術(shù)即遙感技術(shù)(Remote Sensing,簡稱RS),遙感技術(shù)是指從高空或外層空間接收來自地球表層各類地理的電磁波信息,并通過對這些認息進行掃描、攝影、傳輸和處理,從而對地表各類地物和現(xiàn)象進行遠距離控測和識別的現(xiàn)代綜合技術(shù)。 遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)、信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù),目標(biāo)信息特征的分析與測量技術(shù)等。
1.6 3S的集成技術(shù)
3S技術(shù)的發(fā)展形成了綜合的、完整的對地觀測系統(tǒng),提高了對地球的認識能力,拓展了傳統(tǒng)的測繪科學(xué)的研究領(lǐng)域,是一個自然的發(fā)展趨勢。
1.7 測繪的4D產(chǎn)品
1.7.1數(shù)字線劃地圖(Digital Line Graphic,縮寫DLG)
是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數(shù)據(jù)集,保存各要素間的空間關(guān)系、拓撲關(guān)系和相關(guān)的屬性信息,全面地描述地表目標(biāo)。
1.7.2 高程模型(Digital Elevation Model,縮寫DEM)是在某一投影平面上按一定規(guī)則格網(wǎng)點或三角網(wǎng)點上的高程數(shù)據(jù)集。DEM的格網(wǎng)間隔應(yīng)與其高程精度相適配,并形成有規(guī)則的格網(wǎng)系列。根據(jù)不同的高程精度,可分為不同類型。為完整反映地表形態(tài),還可增加離散高程點數(shù)據(jù)。它的主要應(yīng)用是查詢和分析地面高程、坡度等三維分析應(yīng)用。
1.7.3數(shù)字正射影像圖(Digital Orthophoto Map,縮寫DOM)是利用數(shù)字高程模型對經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片、遙感影像,經(jīng)過像元糾正、投影差改正、鑲嵌,按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時具有地圖幾何精度和影像特征的圖像,具有精度高、信息豐富、直觀真實等優(yōu)點。
1.7.4 數(shù)字柵格地圖(Digital Raster Graphic,縮寫DRG)是現(xiàn)有紙質(zhì)地形圖經(jīng)計算機處理后得到的柵格數(shù)據(jù)文件,就是數(shù)字化產(chǎn)品。每一幅地形圖在掃描數(shù)字化后,經(jīng)過糾正,圖像處理和數(shù)據(jù)壓縮,彩色地形圖還應(yīng)色彩校正,柵格文件在地圖內(nèi)容上、幾何精度和色彩上與國家基本比例尺地形圖保持一致。
1.8測繪技術(shù)的發(fā)展展望
測繪生產(chǎn)向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變不僅僅是將模擬圖轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖,而是實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息從采集、存儲、管理到產(chǎn)品輸出的整個流程作業(yè)方式的改變,從而達到進一步提高測繪效率的目的。新的技術(shù)不斷涌現(xiàn),讓我們立足現(xiàn)在,展望未來,攜手并進,期待測繪技術(shù)的更快更好發(fā)展。
參考文獻
[1]龔健雅.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ).北京:科學(xué)出版社.2001
關(guān)鍵詞:GIS RS 空間信息技術(shù) 實踐教學(xué)
中圖分類號:G434 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)05(b)-0176-02
地理信息系統(tǒng)是一個新興的交叉學(xué)科,在我國學(xué)科設(shè)置中,地理學(xué)一級學(xué)科、測繪科學(xué)一級學(xué)科、計算機一級學(xué)科都設(shè)有地理信息系統(tǒng)的二級學(xué)科。我國已有近200多所大學(xué)設(shè)立了地理信息系統(tǒng)專業(yè),我校資源環(huán)境與旅游學(xué)院也于2002年建立了地理學(xué)一級學(xué)科下的地理信息系統(tǒng)專業(yè),目前,在教育部新修訂的專業(yè)目錄中,已改為地理信息科學(xué)專業(yè)。遙感科學(xué)與技術(shù)是測繪科學(xué)一級學(xué)科下設(shè)立的新專業(yè),我校于2011年正式開始招生。地理信息系統(tǒng)學(xué)科和遙感科學(xué)與技術(shù)的設(shè)置也表明了該學(xué)科的交叉性,盡管兩個專業(yè)的側(cè)重點不同,但都涉及到地理學(xué)、測繪學(xué)、圖形圖像學(xué)、計算機科學(xué)等專業(yè)相關(guān)的各種專業(yè)知識。為貫徹“厚基礎(chǔ),寬口徑”的教育理念,切實做到理論聯(lián)系實際。我們向大一新生開設(shè)了“空間信息技術(shù)基礎(chǔ)”這門課,開設(shè)這門課的目的是對新生系統(tǒng)全面地介紹空間信息技術(shù)的全貌、各分支學(xué)科的主要內(nèi)容及其之間的關(guān)系,闡述空間信息技術(shù)的發(fā)展歷程,并將其經(jīng)典基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代應(yīng)用信息技術(shù)有機結(jié)合。通過該課程,一方面激發(fā)新生對空間信息技術(shù)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,建立學(xué)習(xí)本專業(yè)的信心,使學(xué)生提高對空間信息技術(shù)的整體認識,熱愛地理信息系統(tǒng)和遙感專業(yè),而且也為通識教育夯實基礎(chǔ)。我校地理信息系統(tǒng)和遙感專業(yè)主要向全國十多個省市招收理科生,主要存在學(xué)生計算機水平與知識不平衡,理科生地理不作為高考引起的地理基礎(chǔ)不牢,網(wǎng)絡(luò)條件下信息服務(wù)參與度差別大等特點,而作為交叉學(xué)科的空間信息技術(shù)涉及到計算機科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理學(xué)、圖形圖像學(xué)等。因此,在大一進行空間信息技術(shù)課程的講授不同于其他專業(yè)課重點在專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)的提高,如何在起點不同、網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)逐步深入學(xué)生學(xué)習(xí)生活的同時開展空間信息技術(shù)基礎(chǔ)的教法研究是一個重要的課題。
1 網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)中的空間信息技術(shù)實踐教學(xué)
我校地理信息系統(tǒng)和遙感科學(xué)兩個專業(yè)招收的都是理科生,在現(xiàn)行高考體制下,理科綜合中只包含物理、化學(xué)和生物,沒有地理學(xué)科。同時,不同省份和不同家庭條件的學(xué)生中計算機水平和對信息技術(shù)的了解水平分異較大,這些都成為空間信息技術(shù)基礎(chǔ)這門課教學(xué)有效開展的障礙。通過與多屆學(xué)生的教學(xué)互動以及與大學(xué)一年級新生的深入交流,學(xué)生主要有以下一些特點:一是地理知識和功底相對比較薄弱,主要原因是在高考指揮棒下理科生學(xué)習(xí)地理知識的課時和精力相對較少,特別是在農(nóng)村地區(qū);二是計算機應(yīng)用和相關(guān)知識分異較大,一些農(nóng)村地區(qū)在高中以前沒有使用或者很少使用計算機與網(wǎng)絡(luò),而北京城區(qū)的學(xué)生計算機和網(wǎng)絡(luò)使用水平相對較高;三是計算機軟硬件和網(wǎng)絡(luò)條件較好,學(xué)生使用計算機和網(wǎng)絡(luò)興趣濃厚,受考上大學(xué)的影響,大部分學(xué)生都擁有計算機,同時學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)條件較好,基本能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)區(qū)和休息區(qū)的全覆蓋,使用網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)來引導(dǎo)空間信息教學(xué)條件較好。實踐教學(xué)是加深感性認識、提高課程興趣的重要手段。通過本課程的積極引導(dǎo),讓網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)不僅成為生活娛樂的工具,也成為專業(yè)學(xué)習(xí)的工具。通過與日常生活相關(guān)的實踐教學(xué)提升學(xué)生的專業(yè)鑒賞能力。針對以上條件,在實際空間信息技術(shù)教學(xué)中主要采用以下一些方法與手段來充分利用網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)來進行空間信息技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)工作。
(1)通過分組的方式,利用課堂和課下互動來分享空間信息技術(shù)帶來的不同的網(wǎng)絡(luò)體驗,提升專業(yè)興趣。在充分了解學(xué)生各項基本知識和基本功能后,通過老師引導(dǎo)和學(xué)生自愿分組的方式,將學(xué)生分成3~5人的一個小組,小組完成以下諸如課堂討論、課下互助的方式開展各項學(xué)習(xí)過程,在分組時應(yīng)注意到學(xué)生的地域、計算機基礎(chǔ)等的差異。如在第一堂課后,會讓學(xué)生學(xué)會使用googleearth,并在googleearth上找到自己的家,并向第二堂課上向全班介紹自己學(xué)習(xí)使用googleearth的過程、對它的認識,以及找到家鄉(xiāng)的過程。通過幾輪的課堂教學(xué)效果來看,學(xué)生在沒有老師引導(dǎo)的情況對空間分布、影像尺度等相關(guān)專業(yè)知識和思想有了樸素的認識,在課堂介紹階段通過提問、討論、點評等方式,能夠?qū)闼氐母行哉J識轉(zhuǎn)化為專業(yè)知識和認知能力。在整個課程的教學(xué)過程中,設(shè)計了諸如家鄉(xiāng)、著名自然旅游景點、熱點事件的熱點區(qū)域等多個課下實踐和課上交流的過程,在空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的支持下從不同的知識側(cè)面引導(dǎo)學(xué)生從單一的講授學(xué)習(xí)到課下實踐-課堂交流的互動和主動學(xué)習(xí)。在此過程中,各小組組員組成的合理性,各個課下實踐-課堂交流主題的有趣性,以及選擇各小組課堂交流的順序都成為該方法手段能夠順利高效進行的關(guān)鍵因素。第一次選擇小組完成任務(wù)的優(yōu)秀程度可能直接決定了以后幾次該方法手段的優(yōu)秀程度。
(2)通過不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式比較,加深學(xué)生重點基礎(chǔ)知識和重要地學(xué)思想的理解。在空間信息技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)過程中,需要學(xué)生通過地理對象抽象形成地理數(shù)據(jù)模型,通過數(shù)據(jù)模型的抽象形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實體化形成地理信息等三個步驟,而在空間信息技術(shù)的發(fā)展過程,對地理對象的抽象、數(shù)據(jù)模型的類別、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的多樣性以及實體數(shù)據(jù)的海量性等都有不同的認知。在這些過程中,既有豐富的具體形象的對象,也有抽象的模型、數(shù)據(jù)等,借助網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)下一些具體事例,方便學(xué)生更好的加深理解。如我們通過讓學(xué)生觀察自己的校園,并研讀百度地圖、虛擬城市等不同的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)工具下的矢量地圖、影像地圖、三維地圖和地勢圖等不同的地圖表現(xiàn)形式,通過比較、討論、點評等多種方式,對空間信息技術(shù)中的矢量、柵格等不同數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)。
(3)引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)、生活與網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)中的空間信息技術(shù)結(jié)合起來,應(yīng)用專業(yè)知識來分析和理解。空間信息技術(shù)在當(dāng)今社會各個領(lǐng)域的部門應(yīng)用越來越廣泛,一些空間信息技術(shù)中較為專業(yè)的名詞簡稱或者縮寫如GPS等經(jīng)常出現(xiàn)在同學(xué)們的身邊,教學(xué)過程中教師理應(yīng)通過這些有利的條件引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和深入探討相關(guān)。我們可以通過比較新聞聯(lián)播后的天氣預(yù)報中的氣象衛(wèi)星遙感影像和資源衛(wèi)星影像來引導(dǎo)學(xué)生分析不同對地觀測衛(wèi)星的用途與特點,可以通過googleearth上不同影像分辨率的變化來引導(dǎo)學(xué)生理解空間分辨率與地理空間尺度的概念,可以通過矢量地圖、影像地圖等常用的地圖服務(wù)引導(dǎo)學(xué)生分析兩種地圖格式的異同等等。教學(xué)互動的過程覆蓋到了同學(xué)的學(xué)習(xí)與生活的過程,我們在課堂上也積極引導(dǎo)學(xué)生將日常生活中觀察到空間信息技術(shù)的應(yīng)用與同學(xué)們分享,如在事件過程,同學(xué)們了解到了利用無人機獲取影像的內(nèi)容,在討論過程中,學(xué)生和老師共同討論了各種遙感平臺、不同遙感影像、獲取國家基礎(chǔ)地理信息的手段等多種主題,教學(xué)效果良好。
2 結(jié)語與討論
空間信息技術(shù)已經(jīng)從專業(yè)化的應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)信息社會服務(wù)方向轉(zhuǎn)化,應(yīng)用這些基本的素材和網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的便利,可以有效的提升空間信息技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)手段的效用。在空間信息網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的支持下通過課堂-課下教學(xué)互動能夠幫助學(xué)生較好的形成空間信息技術(shù)的基本框架,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力,形成良好的專業(yè)鑒賞能力。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:數(shù)字化;測繪;重要性
中圖分類號:P258 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)-03-0049-1
隨著信息更新機制不斷完善,不斷建立和完善控制網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、地形圖數(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,現(xiàn)代測繪技術(shù)建立了規(guī)模化的數(shù)字化生產(chǎn)和數(shù)據(jù)管理機制,切實擔(dān)負起各項測繪數(shù)據(jù)的及時獲取、處理、加工和提供的重任,構(gòu)建了完整的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)集,形成龐大而實用的數(shù)據(jù)體系。在信息標(biāo)準(zhǔn)化方面,制定統(tǒng)一的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有利于行業(yè)穩(wěn)步快捷的發(fā)展。
1 數(shù)字化擴展了測繪學(xué)的內(nèi)涵和外延
測繪學(xué)由于數(shù)字化技術(shù)的不斷突破已日益向相關(guān)地學(xué)領(lǐng)域滲透,作為一門新的信息科學(xué)在經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的諸多領(lǐng)域正發(fā)揮著愈來愈大的作用。例如數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山測量方面、濕地保護方面、水利工程方面和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用,在各個相關(guān)領(lǐng)域上互用數(shù)據(jù),極大的減輕了科研或者測繪人員的工作量,工作時間縮短,工效大大提高,直接生產(chǎn)成本大幅度下降。數(shù)字化產(chǎn)品既可以存儲在軟盤上,也可以通過繪圖儀繪在所需的圖紙上,線條、線劃粗細均勻,注記、字體工整,圖面整齊、美觀,且便于修改,能更好地保證圖形的現(xiàn)勢性和不變形性,避免重復(fù)測繪造成的浪費,增加地形圖的實用性和用戶的廣泛性。
例如大地測量更成為研究地球動力學(xué)(包括海洋動力甚至大氣動力)的重要技術(shù)手段,GPS監(jiān)測已能提供全球板塊運動和地殼形變精密數(shù)據(jù),可用于研究地學(xué)災(zāi)害(地震、滑坡和火山爆發(fā)等)的預(yù)測;GPS已可以和VLBI相近的精度和頻譜分辨率監(jiān)測地球自轉(zhuǎn)的變化,由此研究地球深部結(jié)構(gòu)和動力過程及全球變化;專題GIS也成為環(huán)境災(zāi)害問題分析預(yù)測工具[1]。數(shù)字地球最重要的功能之一是為解決21世紀(jì)人類面臨的環(huán)境和災(zāi)害問題提供一個可供觀察、分析、模擬和預(yù)測的全球信息系統(tǒng),以期協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系。
為了有效地研究和解決有關(guān)地球的重大問題,目前世界上許多國家都在積極地發(fā)展和運用先進的科學(xué)技術(shù),如以遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)為代表的地球空間信息技術(shù),以數(shù)字的方式獲取、處理、分析和應(yīng)用關(guān)于地球自然和人文要素的地理空間數(shù)據(jù),并以此為基礎(chǔ)提出解決資源環(huán)境問題的科學(xué)方案和有力措施,增強對地球的認識能力。人們利用空間信息去認識、開發(fā)和保護人類有限的生存空間,研究國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展在地域空間上的分布特征、運行狀況、資源環(huán)境條件和社會經(jīng)濟基礎(chǔ)等,進行規(guī)劃、監(jiān)測、管理、決策等。與此同時,隨著席卷全球的信息技術(shù)革命的迅猛發(fā)展,人類組織、傳輸和實現(xiàn)各類與地理坐標(biāo)有關(guān)的海量信息的觀念和方式正在發(fā)生翻天覆地的變化。隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,人們設(shè)想把有關(guān)地球的海量的、多分辨率的、三維的、動態(tài)的數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)集成起來,形成一個數(shù)字地球[2]。借助這個數(shù)字地球,人們不論走到哪里,都可以高速地、直觀地、按地理坐標(biāo)了解地球上任何一處、任何方面的信息。
通過網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的不斷提升,人們可以了解到世界上任何地方最新、最全面的實時情況。因此,數(shù)字測繪技術(shù)在許多方面具有潛在的廣泛的應(yīng)用前景,如:生態(tài)環(huán)境的保護、氣候變化的預(yù)測、精細農(nóng)業(yè)、減災(zāi)、打擊犯罪活動、外交、國防等等。數(shù)字地球?qū)⑹刮覀冇锌赡軐θ藶榈暮妥匀唤绲臑?zāi)害作出快速響應(yīng),所以必能產(chǎn)生廣泛的社會和經(jīng)濟效益。
2 測繪工作的重要性不斷攀升
數(shù)字化測繪技術(shù)的迅猛發(fā)展彰顯其重要性。客觀地說,整合利用共享已有數(shù)據(jù)和信息資源,數(shù)字化測繪技術(shù)將成為可持續(xù)發(fā)展中信息資源的主體與核心,在社會發(fā)展、經(jīng)濟建設(shè)、國防安全中有重要作用。數(shù)字化測繪技術(shù)展現(xiàn)了地球科學(xué)技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域交叉融合、服務(wù)人類發(fā)展的一個重要方向。作為測繪學(xué)科,測繪行業(yè)反應(yīng)更顯強烈,數(shù)字化的概念為測繪事業(yè)發(fā)展提供了新的機遇和更高層次的發(fā)展前景。
測繪工作是國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的一項前期性、基礎(chǔ)性工作,是構(gòu)成地理信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和主干。它為國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展提供與地理位置有關(guān)的各種專題性和綜合性的基礎(chǔ)信息,其成果是進行資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)田建設(shè)、能源、交通、水利等大型工程建設(shè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、土地開發(fā)利用、重大災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報和科學(xué)研究、國防建設(shè)以及國家宏觀管理決策必不可少的基礎(chǔ)資料。
目前,數(shù)字化的測繪技術(shù)已經(jīng)成為信息時代的戰(zhàn)略制高點,運用新型的測繪戰(zhàn)略,我國的“數(shù)字中國”規(guī)劃已經(jīng)提上議事日程,而作為其重要的組成部分之一的“數(shù)字城市”的建設(shè)必將扮演舉足輕重的角色。城市遙感信息是“數(shù)字城市”的多源信息的一個重要的分支,與城市的其他信息相比,有其特點和應(yīng)用優(yōu)勢[3]。遙感技術(shù)也是“數(shù)字城市”建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。遙感信息的獲取與處理技術(shù)隨著信息時代的到來正在高速發(fā)展,人們對遙感信息內(nèi)在規(guī)律的了解也愈加深入,因此,遙感信息在城市領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛,必將推動“數(shù)字城市”乃至“數(shù)字中國”和“數(shù)字地球”的建設(shè),對于提高城市建設(shè)的環(huán)境、經(jīng)濟、社會等的綜合效益,以及城市的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃將起到十分重要的作用。
隨著數(shù)字化測繪技術(shù)的廣泛應(yīng)用,測繪學(xué)面臨一個歷史性的發(fā)展新機遇,擁有智能化、自動化、精準(zhǔn)化、數(shù)字化、人性化等諸多優(yōu)點的數(shù)字測繪技術(shù)必將屹立于科學(xué)技術(shù)之林,以其快速、人性、精準(zhǔn)優(yōu)勢,以更強的活力向前發(fā)展,前景良好。
參考文獻
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