3S技術(shù)綜合應(yīng)用教學(xué)與實習(xí)方法探討

李莉　王楠

【摘要】本文分析了3S技術(shù)綜合應(yīng)用在實際教學(xué)過程中的運用，提出了調(diào)整實踐與理論教學(xué)的課時分配，引入科研項目和企業(yè)項目等優(yōu)化教學(xué)與實習(xí)的具體思路，探討了優(yōu)化教學(xué)實習(xí)的具體過程，以完善3S技術(shù)綜合應(yīng)用教學(xué)體系，提升專業(yè)教學(xué)水平。

【關(guān)鍵詞】3S技術(shù) 綜合應(yīng)用 教學(xué)實習(xí)

【中圖分類號】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）09-0082-02

3S技術(shù)即地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）和全球定位系統(tǒng)技術(shù)（GPS），其中，GPS主要用于目標(biāo)地物的快速、精準(zhǔn)定位，主要提供地物的空間位置信息；遙感技術(shù)通過提供多時相、多波譜、多領(lǐng)域的衛(wèi)星遙感影像作為信息的來源，RS技術(shù)與GPS技術(shù)結(jié)合，可提高目標(biāo)地物、環(huán)境等信息定位的準(zhǔn)確性與時效性，從而實現(xiàn)對目標(biāo)地物及環(huán)境的動態(tài)變化信息進(jìn)行實時調(diào)查與動態(tài)檢測，同時向GIS提供更新及時的數(shù)據(jù)資料，維持GIS數(shù)據(jù)來源的現(xiàn)勢性；GIS首先是對包含RS監(jiān)測信息等多種來源的時空數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫處理，其次是對其空間信息和屬性信息進(jìn)行一體化處理與可視化表現(xiàn)，方便信息的統(tǒng)計與更新。

3S技術(shù)集多學(xué)科特性，是對空間信息進(jìn)行搜集、處理、加工、存儲、更新、分析、管理和應(yīng)用的一種現(xiàn)代信息技術(shù)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，三者以其不同的技術(shù)特性和功能上的互補(bǔ)性，在實際應(yīng)用中的結(jié)合日趨緊密。貴州財經(jīng)大學(xué)的城市管理專業(yè)，通過開設(shè)3S課程，讓學(xué)生掌握3S技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，應(yīng)對城市大數(shù)據(jù)基本信息流中城市要素的提取、城市環(huán)境要素變化監(jiān)測、城市土地利用及變化監(jiān)測，城市危機(jī)管理等提供核心的技術(shù)支撐。在教學(xué)中，雖然有3S專項課程的設(shè)置，也有相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)，但三者結(jié)合的綜合運用還未開展。開設(shè)3S綜合技術(shù)運用課程，并以企業(yè)實際要求和科研課題中3S技術(shù)的綜合運用為平臺，重實踐操作，對提高教學(xué)質(zhì)量，符合社會人才需求目標(biāo)，均有重要的支撐作用。

一、3S技術(shù)綜合應(yīng)用教學(xué)過程面臨的問題

我校城市管理專業(yè)3S技術(shù)的課程體系主要由遙感技術(shù)應(yīng)用、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字制圖學(xué)等課程構(gòu)成，理論、實驗、實踐并重。但目前的教學(xué)并未滿足3S綜合應(yīng)用的現(xiàn)實需求。

1.強(qiáng)化3S技術(shù)的基礎(chǔ)理論，弱化了其應(yīng)用性

現(xiàn)行3S課程體系的授課均不同程度的側(cè)重于理論知識的講解，3S技術(shù)的應(yīng)用僅作為輔助學(xué)生理解其基礎(chǔ)理論的工具。受教學(xué)條件及授課方式的限制，技術(shù)的應(yīng)用僅止于對本課程理論部分的實際操作，雖然設(shè)有實踐課，但課時很少，完全不能支撐某個項目的實踐操作，從而弱化了其應(yīng)用性。

2.理論與實踐教學(xué)脫節(jié)，解決實際問題能力較差

在課程設(shè)置上，3S技術(shù)相對應(yīng)的課程均按獨立課程授課，學(xué)生對于單個學(xué)科種類的理論知識掌握較為全面，但對于3S技術(shù)之間的邏輯關(guān)系，及其綜合應(yīng)用的銜接等認(rèn)識不足，增加了3S綜合應(yīng)用實踐難度，影響教學(xué)效果。在現(xiàn)行的課程體系設(shè)置下，學(xué)生實踐操作機(jī)械性的按照老師的步驟進(jìn)行，不利于學(xué)生理論指導(dǎo)實踐觀念的形成，同時實踐內(nèi)容與科研項目掛鉤或者是企業(yè)具體運用的很少，利用綜合3S技術(shù)的應(yīng)用實踐幾乎沒有，致使學(xué)生缺少用3S技術(shù)解決現(xiàn)實問題的經(jīng)驗和能力。

二、優(yōu)化教學(xué)與實習(xí)的具體思路

隨著3S技術(shù)的發(fā)展，其綜合應(yīng)用越來越廣泛，3S課程的教學(xué)內(nèi)容要做適當(dāng)調(diào)整或補(bǔ)充，教學(xué)的方式方法也要做適當(dāng)調(diào)整。筆者針對3S綜合應(yīng)用課程的技術(shù)性強(qiáng)、涉及面廣、缺少綜合性的項目實踐環(huán)節(jié)等問題，從以下幾個方面對3S綜合應(yīng)用教學(xué)與實踐的課堂體系進(jìn)行改革探索。

1.實時更新與優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與方式方法

3S技術(shù)綜合應(yīng)用課程技術(shù)性強(qiáng)，且更新速度較快，因此需要對教師內(nèi)容與方法進(jìn)行實時調(diào)整與優(yōu)化，保持其技術(shù)的先進(jìn)應(yīng)用性。首先，要對3S課程課程的授課內(nèi)容與形式做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，增加實踐課時，同時盡可能的將相關(guān)理論知識的講解與實踐操作結(jié)合起來，增強(qiáng)學(xué)生理論指導(dǎo)實踐的感知；其次，要在現(xiàn)有課程體系的基礎(chǔ)上增設(shè)3S技術(shù)綜合應(yīng)用與實踐課程，強(qiáng)化3S技術(shù)之間的銜接性[1]；最后，受課堂教學(xué)及其實踐條件的限制，教師無法親自演示理論應(yīng)用，可在課堂插入相應(yīng)理論應(yīng)用的動態(tài)示意圖、視頻等能直觀展示理論知識應(yīng)用性的內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生理論知識的理解記憶，增強(qiáng)教學(xué)效果。

2.引入科研項目和企業(yè)項目，突出3S技術(shù)的綜合實習(xí)

3S技術(shù)綜合應(yīng)用是一門動手能力要求較高的課程，只有將3S技術(shù)應(yīng)用到具體案例，才能增強(qiáng)學(xué)生對其綜合應(yīng)用的感知。教師可以在教學(xué)過程中，引入自身的科研項目或合作企業(yè)進(jìn)行中項目，讓學(xué)生參與其中，思考綜合運用3S技術(shù)解決實踐問題的方式方法。在教學(xué)中引入科研項目或?qū)嶒烅椖?，首先，需要教師在理論課上，介紹項目的基本知識，以及3S技術(shù)在具體項目中的應(yīng)用，讓學(xué)生對3S技術(shù)在項目中的應(yīng)用方法有一個整體認(rèn)識；其次，通過項目的具體實踐，使學(xué)生充分掌握GPS數(shù)據(jù)采集方式方法，RS技術(shù)專題信息提取方法，GIS的數(shù)據(jù)處理分析功能與專題地圖制作等技術(shù)，突出強(qiáng)化3S技術(shù)及其軟件的應(yīng)用與操作，使學(xué)生綜合掌握各個“S”在專題信息提取中的獨自及集成的綜合作用，達(dá)到理論教學(xué)與實踐教學(xué)的結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的動手與實踐能力。

三、優(yōu)化教學(xué)實習(xí)的具體過程

3S技術(shù)綜合應(yīng)用，要求學(xué)生能夠利用3S技術(shù)系統(tǒng)的測量儀器觀測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，熟練運用3S技術(shù)軟件對遙感影像進(jìn)行專題信息提取，并制作專題地圖等。根據(jù)3S技術(shù)綜合應(yīng)用發(fā)展要求，綜合課程理論與平時實驗內(nèi)容，設(shè)置3S技術(shù)應(yīng)用的綜合實習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力[2]。

1.GPS地物類型點采集

應(yīng)用GPS進(jìn)行地物類型點采集，首先要進(jìn)行GPS控制網(wǎng)布設(shè)，要求學(xué)生了解并掌握幾種GPS控制網(wǎng)布設(shè)形式的優(yōu)缺點與適用范圍，并選擇合適的GPS網(wǎng)布設(shè)形式；其次是要在GPS控制網(wǎng)內(nèi)選取控制點，按照土地類型劃分類別進(jìn)行土地利用狀況特征點的采點，為提取不同土地利用在遙感圖像上的紋理特征提供依據(jù)，其中明顯地物點的地理坐標(biāo)作為遙感影像幾何校正控制點和結(jié)果比較分析樣點；最后按照按照土地類型的劃分，利用GPS測定各典型地物的地理坐標(biāo)。

2.遙感影像專題信息的提取

利用布設(shè)的控制網(wǎng)及采集到的地面控制點GPS坐標(biāo)，對遙感圖像進(jìn)行幾何精校正，要求學(xué)生充分了解各種幾何校正模型，并能根據(jù)現(xiàn)實需要選擇合適的幾何校正模型對遙感圖像進(jìn)行重采樣，糾正系統(tǒng)和非系統(tǒng)因素引起的誤差。在遙感影像幾何校正的基礎(chǔ)上進(jìn)行圖像分類，提取專題信息。圖像分類首先要求學(xué)生選擇正確的圖像分類方法，再利用GPS外業(yè)采集的地物坐標(biāo)進(jìn)行監(jiān)督分類模板訓(xùn)練，實現(xiàn)遙感影像的重分類，最后，對分類結(jié)果進(jìn)行聚類統(tǒng)計（Clump）和去除分析（Eliminate）處理，以消除按照圖像光譜特征分類得來的盲目性，簡化分類后的圖像，實現(xiàn)專題信息的提取。

3.編制土地利用專題圖

土地利用專題圖是用于分析和表現(xiàn)數(shù)據(jù)的一種強(qiáng)有力的方式。用戶可以通過使用專題地圖的方式將數(shù)據(jù)圖形化，使數(shù)據(jù)以更直觀的形式在地圖上體現(xiàn)出來。制作專題地圖是根據(jù)某個特定專題對地圖進(jìn)行“渲染”的過程。所謂的專題渲染，就是以某種圖案或顏色填充來表明地圖對象（點、線、區(qū)域）的某些信息（例如土地利用類型、面積、分布等等），經(jīng)過這樣渲染的地圖就是專題地圖。利用GIS的專題制圖，通過對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)涮幚恚瑢Σ煌畔⑦M(jìn)行分類處理，并將各類信息分別制成相應(yīng)的圖層，再將屬于同區(qū)域范圍的各類圖層按需要疊合在一起，制成各類專題地圖；同時，利用GIS地圖制作的輔助功能，對專題地圖做邊框修飾、添加圖例、比例尺、指南針等輔助工具，形成一幅既準(zhǔn)確又美觀的專題地圖。

參考文獻(xiàn)：

[1]金明一，陳世宏. 3S技術(shù)在城市規(guī)劃管理中的發(fā)展及應(yīng)用[A]. 中國測繪學(xué)會工程測量分會.全國工程測量2012技術(shù)研討交流會論文集[C].中國測繪學(xué)會工程測量分會：，2012：2.

[2]陳華根，李嘉虓，許惠平，覃如府.“3S技術(shù)綜合應(yīng)用”教學(xué)與實習(xí)方法探討[J]. 中國地質(zhì)教育，2011，（01）：71-74.

基金項目：貴州省教育廳2015年省級本科教學(xué)工程建設(shè)項目（教學(xué)內(nèi)容與課程體系改革類）《信息化背景下現(xiàn)代城市管理技術(shù)能力培養(yǎng)的課程體系構(gòu)建》部分研究內(nèi)容。

作者簡介：李莉，貴州財經(jīng)大學(xué)管科學(xué)院，教授，研究員。研究方向：城市經(jīng)濟(jì)與管理、城市土地利用與規(guī)劃；王楠，貴州財經(jīng)大學(xué)土地資源管理專業(yè)15級碩士研究生。