風(fēng)景園林專業(yè)空間信息技術(shù)教學(xué)初探

摘要：本論文的目的是探討如何在風(fēng)景園林專業(yè)建設(shè)空間信息技術(shù)教學(xué)體系。本文闡述了“數(shù)字地球”和3S技術(shù)的內(nèi)涵，分析了空間信息技術(shù)發(fā)展對風(fēng)景園林專業(yè)技能培養(yǎng)所產(chǎn)生的影響。在風(fēng)景園林專業(yè)建立空間信息技術(shù)教學(xué)體系的目的在于：加強(qiáng)學(xué)生對空間數(shù)據(jù)的理解，使學(xué)生掌握獲取數(shù)據(jù)的能力與空間分析方法，以及一定的數(shù)據(jù)庫技能。本論文提出在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)圍繞規(guī)劃設(shè)計課程，設(shè)置三個模塊：基礎(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和空間分析模塊，各個模塊應(yīng)與相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計課程相組合，且自成一體。本論文最后提出在風(fēng)景園林專業(yè)建設(shè)空間信息技術(shù)教學(xué)體系的難點與解決措施。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林專業(yè)；空間信息技術(shù)；教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0213-03

一、引言

風(fēng)景園林學(xué)是保護(hù)、規(guī)劃、設(shè)計和可持續(xù)管理人文自然環(huán)境的綜合性學(xué)科[1]。在世界性的環(huán)境生態(tài)危機(jī)不斷加深的背景下，空間與生態(tài)問題逐漸成為風(fēng)景園林的中心課題。風(fēng)景園林從業(yè)人員必須樹立強(qiáng)烈的生態(tài)理念，在掌握空間分析方法的基礎(chǔ)上，正確地認(rèn)識并引導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)的實施。20世紀(jì)后半葉，不少學(xué)者提出了面向園林規(guī)劃的、區(qū)域規(guī)劃的生態(tài)分析模型。不斷發(fā)展的景觀生態(tài)學(xué)及其指數(shù)方法大量應(yīng)用在景觀分析中，從而使我們能夠深入理解景觀結(jié)構(gòu)與動態(tài)過程，并為城鄉(xiāng)規(guī)劃、風(fēng)景園林規(guī)劃提供了客觀的依據(jù)。風(fēng)景園林的規(guī)劃與分析離不開空間信息技術(shù)的支撐。

改革開放以后，我國逐漸建立現(xiàn)代風(fēng)景園林專業(yè)。隨著中國城市化進(jìn)程的加深和環(huán)境生態(tài)危機(jī)的涌現(xiàn)，風(fēng)景園林專業(yè)逐漸受到重視，社會需求大幅增加[2]。中國的風(fēng)景園林專業(yè)屬于工學(xué)和農(nóng)林學(xué)科領(lǐng)域，在教育方法上比較重視空間規(guī)劃設(shè)計、植物配置與設(shè)計制圖方面的訓(xùn)練，缺乏對于空間信息處理技能的基本訓(xùn)練，而中國空間技術(shù)的進(jìn)步也未能與蓬勃發(fā)展的風(fēng)景園林教育有效結(jié)合。在中國城鎮(zhèn)化發(fā)展與生態(tài)危機(jī)不斷加深的背景下，風(fēng)景園林從業(yè)人員必須面對更加復(fù)雜的社會與自然方面的問題，處理海量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，因此掌握一定的空間信息分析技術(shù)顯得尤為迫切。高等院校的風(fēng)景園林專業(yè)教育應(yīng)考慮納入相應(yīng)的空間信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，這對于進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容是有益的探索。

二、“數(shù)字地球”與3S技術(shù)

“數(shù)字地球”是空間信息技術(shù)發(fā)展中的重要概念?！皵?shù)字地球”的構(gòu)想是美國副總統(tǒng)戈爾于1998年提出的，其實質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫與計算機(jī)構(gòu)成的數(shù)字化地理虛擬系統(tǒng)，目的是使人們能夠通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)，自由地鏈接、調(diào)用地理信息?！皵?shù)字地球”的核心是3S集成技術(shù)。

3S包括GPS、RS和GIS。GPS即全球定位系統(tǒng)，可通過坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行全天候精確定位、定性和定時，在導(dǎo)航、測繪、軍事、農(nóng)業(yè)、考古等方面的應(yīng)用前景廣闊。RS即遙感技術(shù)，各類衛(wèi)星遙感能夠全天候?qū)Φ乇韺崟r監(jiān)測，深入、準(zhǔn)確地監(jiān)測地表景觀的狀態(tài)。GIS即地理信息系統(tǒng)，是各類空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成數(shù)據(jù)庫平臺，能夠進(jìn)行各類空間分析、演變分析與三維成像。GIS、RS與GPS所采用的數(shù)據(jù)格式具有共通性，能夠達(dá)到無縫連接，極大地拓展了風(fēng)景園林中分析、規(guī)劃與設(shè)計的一體化能力。

三、空間信息技術(shù)促進(jìn)風(fēng)景園林專業(yè)技能變革

空間信息技術(shù)的發(fā)展能夠大幅促進(jìn)我國風(fēng)景園林專業(yè)技能的變革。主要的變化包括空間數(shù)據(jù)、景觀的監(jiān)測與分析、工作效率化方面。

風(fēng)景園林研究、規(guī)劃和設(shè)計均涉及各類空間數(shù)據(jù)。對于規(guī)劃設(shè)計人員來說，獲取、處理有效的數(shù)據(jù)是重要的專業(yè)技能。針對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容龐雜、種類繁多且尺度不一的特點，我國已經(jīng)著手建設(shè)地圖數(shù)據(jù)庫、測繪檔案等數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。各類商業(yè)遙感影像也是重要的數(shù)據(jù)源，可以根據(jù)用戶要求有針對性的調(diào)取。規(guī)劃設(shè)計人員能夠在GIS平臺上，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確地掌握基地的地表狀況，提高規(guī)劃設(shè)計方案的合理性。

風(fēng)景園林從業(yè)人員可以利用遙感技術(shù)對地貌景觀進(jìn)行廣域、實時、高精度的監(jiān)測，并通過GIS進(jìn)行定量化分析；通過RS和GIS技術(shù)，規(guī)劃師可以定量地掌握綠地植被分布狀態(tài)，在GIS中可以進(jìn)行時間序列演變分析、土地適宜性評價、熱島分析、空間分析（包括網(wǎng)絡(luò)分析、可達(dá)性分析、疊加分析等）、景觀指數(shù)分析等，為綠地規(guī)劃、城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃提供基本的依據(jù)。

引入數(shù)字技術(shù)能夠大幅提高工作效率?？臻g數(shù)字信息技術(shù)，尤其是3S集成技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，促進(jìn)了數(shù)據(jù)與軟件的無縫兼容，推動了園林設(shè)計的自動化進(jìn)程。設(shè)計自動化包括辦公流程自動化、數(shù)據(jù)采集自動化、輸入輸出自動化、分析自動化和管理自動化。辦公電子設(shè)備與軟件集成化發(fā)展提高了數(shù)據(jù)傳輸與處理的效率，國家大力推動的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與共享化也有力提升了規(guī)劃設(shè)計人員采集、分析和處理數(shù)據(jù)的能力[3]。

四、高校風(fēng)景園林專業(yè)空間信息技術(shù)教學(xué)的目的

（一）加強(qiáng)對空間數(shù)據(jù)的理解

風(fēng)景園林專業(yè)的規(guī)劃設(shè)計課程涉及到空間數(shù)據(jù)的處理。空間信息技術(shù)教學(xué)實際上是圍繞空間數(shù)據(jù)的獲取、處理、分析而展開的。目前學(xué)生普遍缺乏對空間數(shù)據(jù)的理解，對于空間數(shù)據(jù)的基本屬性、數(shù)據(jù)的格式與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的來源缺少科學(xué)的認(rèn)知?？臻g信息技術(shù)教學(xué)可以使學(xué)生深入掌握各類空間數(shù)據(jù)的特征、理解數(shù)據(jù)的含義和表達(dá)、了解數(shù)據(jù)的來源途徑和獲取方法，熟練運用不同的空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技能，為識別有效數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)。

（二）掌握空間數(shù)據(jù)的獲取能力

空間數(shù)據(jù)來源廣泛、質(zhì)量混雜，初學(xué)者往往難以理清數(shù)據(jù)的來源渠道。比如有學(xué)生在課題中利用遙感圖像進(jìn)行綠化地解析，所采用的數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)下載的柵格數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)失真性較大，并不能用于綠地定量研究。出現(xiàn)這種錯誤的根本原因在于學(xué)生沒有了解有效數(shù)據(jù)的獲取途徑。教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生了解國際、國家和省市等相關(guān)機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司發(fā)布的各類空間數(shù)據(jù)范圍及其特性，以及這些數(shù)據(jù)對于風(fēng)景園林專業(yè)的用途，使學(xué)生具有識別有效數(shù)據(jù)，掌握有效數(shù)據(jù)獲取途徑的能力。endprint

（三）掌握基本的空間分析方法

深入、正確的空間分析是獲得合理的規(guī)劃設(shè)計方案的前提，也是對規(guī)劃設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)。因此，應(yīng)使園林專業(yè)學(xué)生了解、掌握利用GIS軟件處理空間數(shù)據(jù)和進(jìn)行空間分析的方法。GIS平臺中的空間分析模塊包括疊加分析、緩沖區(qū)分析、可達(dá)性分析、距離分析、表面分析、計量統(tǒng)計等功能，可進(jìn)行時間序列演變與空間格局的量化分析，也可以利用統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行各類景觀指數(shù)的演算，并制作相應(yīng)的主題圖，作為規(guī)劃設(shè)計的依據(jù)。

（四）掌握數(shù)據(jù)庫能力

數(shù)據(jù)庫是對各類工作數(shù)據(jù)的管理平臺。對于景觀規(guī)劃、園林遺產(chǎn)保護(hù)、園林植物與應(yīng)用方向的學(xué)生來說，需要收集、管理各類園林資源、植物和地理空間數(shù)據(jù)。而現(xiàn)實狀況中，這些數(shù)據(jù)往往數(shù)量龐大、來源復(fù)雜、格式多樣，如何管理好這些數(shù)據(jù)成為影響工作結(jié)果的重要因素之一。數(shù)據(jù)庫是解決這個問題的重要方法?？臻g信息技術(shù)教學(xué)應(yīng)使學(xué)生獲得數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技能，進(jìn)一步提升其管理數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)的能力與效率，對其將來的工作具有很好的促進(jìn)作用。

五、高校風(fēng)景園林專業(yè)空間信息技術(shù)課程設(shè)置

風(fēng)景園林專業(yè)是應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)，與社會實際需求結(jié)合緊密。而空間信息技術(shù)本身是系統(tǒng)性的科學(xué)，因此需要以風(fēng)景園林專業(yè)特點為中心進(jìn)行知識點提煉，建立有針對性和系統(tǒng)性的教學(xué)體系。風(fēng)景園林專業(yè)課程包括理論與設(shè)計兩大類型，成系列的規(guī)劃設(shè)計課程為教學(xué)體系的中心，相關(guān)理論知識點是圍繞提高學(xué)生規(guī)劃設(shè)計能力這個目標(biāo)來設(shè)置的。因此，空間信息技術(shù)課程也應(yīng)以園林規(guī)劃設(shè)計為中心，設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，通過培養(yǎng)學(xué)生空間數(shù)據(jù)處理技能達(dá)到提高規(guī)劃設(shè)計能力的目的[4，5]。

一般來說，高校園林專業(yè)所設(shè)置的園林規(guī)劃設(shè)計系列課程包括園林設(shè)計與園林規(guī)劃兩大內(nèi)容。園林設(shè)計是針對中小尺度的場地，包括庭園設(shè)計、專類公園設(shè)計、綜合公園設(shè)計、廣場設(shè)計、居住區(qū)綠地設(shè)計、街旁綠地設(shè)計、帶狀公園設(shè)計等課程，園林規(guī)劃是在大尺度的場地上實施的綠地系統(tǒng)規(guī)劃、風(fēng)景區(qū)規(guī)劃、度假區(qū)景觀規(guī)劃、濱水區(qū)景觀規(guī)劃等。設(shè)計的尺度越大，與城市、社區(qū)以及自然環(huán)境的關(guān)系越復(fù)雜，就越需要學(xué)生具備較好的數(shù)據(jù)收集和處理能力，并能夠掌握、應(yīng)用一定的空間分析方法。

筆者認(rèn)為，針對園林專業(yè)課程內(nèi)容和技能要求，可將空間信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容劃分為三個模塊，每個模塊有不同的教學(xué)內(nèi)容與目的，且與相應(yīng)的園林教學(xué)課程相對應(yīng)。三個模塊包括基礎(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和空間分析模塊，基礎(chǔ)模塊是理論教學(xué)，數(shù)據(jù)處理與空間分析模塊是實踐教學(xué)?；A(chǔ)模塊以學(xué)生認(rèn)知空間數(shù)據(jù)為基本目的，主要包括空間數(shù)據(jù)的格式與分類、空間數(shù)據(jù)的作用與意義、地理坐標(biāo)系統(tǒng)與地圖學(xué)基本知識、3S技術(shù)原理、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施與常用空間數(shù)據(jù)源等教學(xué)內(nèi)容。數(shù)據(jù)處理模塊與園林設(shè)計課程相對應(yīng)，以學(xué)生在設(shè)計過程中能夠正確獲取、處理基地環(huán)境數(shù)據(jù)為目的，教學(xué)內(nèi)容包括DEM高程數(shù)據(jù)處理、GPS數(shù)據(jù)獲取與轉(zhuǎn)換、CAD文件格式轉(zhuǎn)換、RS地物分析等?？臻g分析模塊與園林規(guī)劃課程相對應(yīng)，以學(xué)生在規(guī)劃過程中能夠進(jìn)行科學(xué)地空間分析為根本目的，主要教學(xué)內(nèi)容包括疊加分析、緩沖區(qū)分析、可達(dá)性分析、距離分析等，并使學(xué)生能夠制作主題圖，作為規(guī)劃的依據(jù)?；A(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理與空間分析三個模塊教學(xué)內(nèi)容應(yīng)依次進(jìn)行，只有掌握前一個模塊內(nèi)容，方能進(jìn)行下一個模塊的教學(xué)。

基礎(chǔ)模塊必須開設(shè)獨立的課程，數(shù)據(jù)處理與空間分析模塊既可以是獨立的課程，也可以作為園林設(shè)計課程中的組成單元，或者采用連續(xù)性的講座形式。

六、難點與展望

在風(fēng)景園林專業(yè)引入空間信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，面臨基礎(chǔ)薄弱、師資和設(shè)備場地不足等問題。當(dāng)前高校風(fēng)景園林專業(yè)開設(shè)空間信息技術(shù)課程極少，個別院校即便開設(shè)有GIS課程，多以理論為主，上機(jī)實踐操作較少，難以對園林規(guī)劃設(shè)計課程產(chǎn)生實質(zhì)的影響。盡管在科學(xué)研究和實際規(guī)劃項目中，運用遙感與GIS分析方法越來越多，但是對于風(fēng)景園林專業(yè)來說，空間信息技術(shù)教學(xué)畢竟是新事物，目前缺少這方面的教學(xué)實踐積累和相應(yīng)的教學(xué)研究，只能是邊嘗試、邊總結(jié)、邊推進(jìn)。

高校風(fēng)景園林專業(yè)引入空間信息技術(shù)教學(xué)，要求主講教師不僅是園林規(guī)劃設(shè)計和研究的專家，還要熟悉3S等空間信息技術(shù)的理論與技能。目前這方面的師資嚴(yán)重缺乏.雖然高校中不乏GIS、RS等專業(yè)的教師，但這些老師不了解風(fēng)景園林專業(yè)的特點，所開設(shè)課程難以與園林規(guī)劃設(shè)計課程銜接，常導(dǎo)致學(xué)生聽課后不知道如何運用。因此，高校風(fēng)景園林學(xué)科應(yīng)大力引入擅長GIS、RS操作，并有實際園林規(guī)劃設(shè)計項目經(jīng)驗的專業(yè)老師，解決這方面師資不足的問題。

教學(xué)空間信息技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理與空間分析內(nèi)容，注重對學(xué)生的實際操作訓(xùn)練。因此，該部分教學(xué)需要專業(yè)實驗室和上機(jī)設(shè)備，還需購置相應(yīng)的教學(xué)用軟件。只有通過增加這方面的教學(xué)投入，不斷提升教學(xué)管理水平和設(shè)備使用效率才能解決目前高校存在的教學(xué)資源不足的問題。

隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程加深，環(huán)境生態(tài)問題日益嚴(yán)重，風(fēng)景園林學(xué)科將承擔(dān)越來越重的社會責(zé)任，必須根據(jù)社會情勢調(diào)整現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容。隨著社會對高校教育的要求越來越高，國家不斷增加對教育的投入，大量的復(fù)合型人才、海內(nèi)外高層次人才進(jìn)入高校從事教學(xué)科研工作，筆者相信，師資問題和硬件問題都將獲得解決，通過不斷的探索，必然能夠完善面向風(fēng)景園林專業(yè)的空間信息技術(shù)教學(xué)體系。

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Abstract：The purpose of this paper is to explore how to build spatial information technology teaching system in the landscape architecture. This paper firstly described the “Digital Earth”and the connotation of the 3S Technology，and analyzed the impact of the development of spatial information technology on the landscape architecture professional skills.The purposes of spatial information technology teaching system are：to strengthen students' understanding of spatial data，and to enable students to master the ability of obtaining and spatial data analysis methods，as well as certain database skills.Focusing on the planning and design course，this paper put forward three modules，including the basic module，data processing module and spatial analysis module，which are combined with corresponding course. This paper finally discussed the difficulties of construction of spatial information technology teaching system in the landscape architecture and the solving measures.

Key words：Landscape architecture；Spatial information technology；Teachingendprint