信息化測繪下GIS課程教學(xué)的思考

王志紅 任傳建 劉吉波 任金銅

關(guān)鍵詞：GIS教學(xué);信息化測繪

測繪工程專業(yè)具有理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的特點(diǎn)，且隨著信息獲取技術(shù)的日新月異，其內(nèi)涵也在發(fā)生著巨大變化，專業(yè)領(lǐng)域在大地測量、工程測量的基礎(chǔ)上，目前已經(jīng)涵蓋了攝影測量與遙感、地理信息技術(shù)等方向，學(xué)科的綜合性愈發(fā)明顯。地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）的作用是對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示，其在空間信息相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。信息化測繪是我國測繪行業(yè)經(jīng)傳統(tǒng)測繪、數(shù)字化測繪后進(jìn)入的又一個(gè)新的發(fā)展階段;地理信息系統(tǒng)是信息化測繪的重要技術(shù)手段之一，現(xiàn)代信息化測繪技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測繪工作人員也提出了更高的要求，需要從單一的空間信息的數(shù)據(jù)采集者，向采集、管理、使用甚至是空間信息系統(tǒng)開發(fā)的信息化工程師轉(zhuǎn)變。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國目前開設(shè)了GIS課程的高校超過了500所，開設(shè)了GSI專業(yè)的高校也有近200所。然而，當(dāng)前教學(xué)的研究多是針對(duì)GIS本專業(yè)，針對(duì)測繪工程專業(yè)的GIS教學(xué)研究則還相對(duì)薄弱，特別是在信息化大測繪的今天，將不利于教學(xué)中測繪知識(shí)與GIS的深度融合;另一方面，由于各高校師資來源不一，課程側(cè)重各異，實(shí)驗(yàn)條件的差異，導(dǎo)致教學(xué)效果有一定差異。因此，有必要對(duì)非GIS專業(yè)的GIS課程教學(xué)如何更好地與專業(yè)課程有機(jī)銜接起來進(jìn)行深入探討。

為了達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，測繪工程的GIS教學(xué)需要從培養(yǎng)學(xué)生思考和實(shí)踐能力出發(fā)，將測繪專業(yè)中的空間問題應(yīng)用GIS的思維來解決，并融入OBE的理念作為指導(dǎo)，以成果導(dǎo)向作為評(píng)價(jià)依據(jù)，以此開展GIS課程教學(xué)改革研究。貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院測繪工程專業(yè)開設(shè)于2013年，由于辦學(xué)時(shí)間不長，師資力量薄弱，教學(xué)內(nèi)容與特色不明顯，儀器設(shè)備方面尚有滯后;無人機(jī)遙感、攝影測量、衛(wèi)星遙感、激光掃描等高投入設(shè)備，地方院?；臼强赏豢杉?在數(shù)據(jù)獲取手段方面的劣勢，更加要求在教學(xué)中體現(xiàn)新技術(shù)案例，在數(shù)據(jù)處理實(shí)踐教學(xué)中充實(shí)案例數(shù)據(jù);作為信息化測繪重要手段的GIS，其處理和管理的數(shù)據(jù)源多樣，可以是傳統(tǒng)的數(shù)字地形圖、遙感影像和激光點(diǎn)云等，將它們更好地融入GIS教學(xué)中來，有助于緊密聯(lián)系起信息化大測繪的不同學(xué)科方向，這些都對(duì)測繪下的GIS教學(xué)提出了更高要求。

1測繪工程專業(yè)中GIS教學(xué)現(xiàn)狀

1.1理論教學(xué)現(xiàn)狀

各高校測繪工程專業(yè)都開設(shè)了GIS課程，而GIS課程本身又偏向于三個(gè)方向，即以地理學(xué)為基礎(chǔ)的高校開設(shè)的GIS課程注重于GIS在區(qū)域分析和綜合決策中的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)專業(yè)為背景的高校關(guān)注于系統(tǒng)開發(fā)，以測繪遙感類為基礎(chǔ)的高校則以地圖制圖、遙感圖像處理為長;因此，教學(xué)內(nèi)容的選擇直接影響了教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。測繪工程專業(yè)中的GIS課程應(yīng)以數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用為重點(diǎn)培養(yǎng)目標(biāo)，許多高校的測繪工程專業(yè)，由于師資、思路或動(dòng)力方面的不足，導(dǎo)致GIS教學(xué)中存在著課程目標(biāo)定位不清或教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)貼合不緊密的問題。

課程設(shè)置方面，GIS作為一門多學(xué)科交叉的課程，涉及空間參考系、計(jì)算機(jī)科學(xué)和測量學(xué)和制圖學(xué)等學(xué)科方向。先行課程的學(xué)習(xí)，能夠提高教學(xué)效果，為GIS課程的學(xué)習(xí)打下良好的理論基礎(chǔ)，課程設(shè)置的合理與否直接影響學(xué)習(xí)效果。當(dāng)前諸多高校的測繪工程培養(yǎng)方案在課程的安排上不盡合理，導(dǎo)致知識(shí)體系層次出現(xiàn)些許混亂，比如有的高校未開始程序設(shè)計(jì)課程，有的GIS課程安排在大一第二學(xué)期，而相應(yīng)的先行課程還未開始等問題。

課時(shí)安排方面，有的高校GIS課程只有理論教學(xué)或?qū)嵺`教學(xué)比重很低，教學(xué)內(nèi)容也側(cè)重于GIS相關(guān)的基礎(chǔ)理論，空間信息采集、數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用分析等實(shí)踐課時(shí)匱乏。對(duì)于測繪工程本科生來講，地理信息基礎(chǔ)理論、網(wǎng)絡(luò)GIS、地理空間數(shù)據(jù)模型和空間索引等內(nèi)容了解即可，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于空間數(shù)據(jù)處理、表達(dá)、分析和地圖制圖方面，突出實(shí)踐性和應(yīng)用型，重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，形成深度融合測繪知識(shí)的教學(xué)體系。

1.2實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

測繪行業(yè)發(fā)展迅速，新技術(shù)新產(chǎn)品新方法推陳出新，對(duì)實(shí)踐教學(xué)是巨大挑戰(zhàn)。

硬件方面，目前測繪行業(yè)中傳統(tǒng)的全站儀、GPS使用比重持續(xù)降低，無人機(jī)攝影測量、三維激光點(diǎn)云在地形測繪中已經(jīng)舉足輕重，雷達(dá)測量也開始嶄露頭角，然而這些儀器設(shè)備目前價(jià)格昂貴，一般院校沒有足夠經(jīng)費(fèi)承擔(dān)，導(dǎo)致在信息化測繪如此普及的今天，很多學(xué)生對(duì)這些新技術(shù)知之甚少，實(shí)踐教學(xué)更是無從談起。

軟件方面，教學(xué)中處理空間數(shù)據(jù)常用的軟件有Arc GIS、Map GIS、ENVI、MapMatrix、Virtuozo等，以及skyline、Smart3D等三維平臺(tái);這些軟件產(chǎn)品能解決大多數(shù)矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、攝影測量數(shù)據(jù)及三維處理的需求，效果也比較好，但商業(yè)版成本較高，且有些沒有試用版，如點(diǎn)云處理的Cyclone、Riscan，繪圖的天正、EPS，三維建模的Geomgic、RealWorks等日常教學(xué)中很難涉及。

數(shù)據(jù)方面，GIS課程目前的教學(xué)用數(shù)據(jù)多是軟件自帶數(shù)據(jù)、一些云平臺(tái)可免費(fèi)下載的矢量數(shù)據(jù)及柵格數(shù)據(jù)，和部分教師個(gè)人的案例數(shù)據(jù)。更多的新技術(shù)獲取的海量數(shù)據(jù)，多是商業(yè)數(shù)據(jù)，對(duì)于很多教師而言獲取很困難。如用于災(zāi)害監(jiān)測、形變監(jiān)測等的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，高分辨率遙感數(shù)據(jù)，各種資源調(diào)查矢量數(shù)據(jù)，甚至氣候數(shù)據(jù)、高分辨率DEM數(shù)據(jù)等，都難以通過公開渠道獲取，嚴(yán)重影響了實(shí)踐教學(xué)的效果，而各種樣例數(shù)據(jù)，要不是接近終端的數(shù)據(jù)，要不就是不具有代表性，難以體現(xiàn)實(shí)踐的全過程。

師資方面，測繪工程專業(yè)對(duì)教師各方面能力要求較高，而多數(shù)地方高校測繪工程專業(yè)開設(shè)普遍較晚，師資緊缺，青年教師高校畢業(yè)后直接走上一線講臺(tái)，理論知識(shí)扎實(shí)，但生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不足。

2測繪工程專業(yè)中GIS教學(xué)改革思路

2.1明確教學(xué)目標(biāo)

GIS在測繪工程專業(yè)中的教學(xué)目的是使學(xué)生了解GIS的基礎(chǔ)知識(shí)，熟練使用主要GIS軟件，并能將GIS知識(shí)應(yīng)用到測繪、攝影測量與遙感，甚至GNSS中去，解決測繪中的空間信息問題，以提高效率。如矢量數(shù)據(jù)的空間參考轉(zhuǎn)換，GIS提供了自帶的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和自定義參數(shù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，能應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)情況;遙感數(shù)據(jù)的鑲嵌拼接、LAS點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、離散數(shù)據(jù)插值等等。因此，測繪工程專業(yè)的學(xué)生，將GIS和測繪知識(shí)相結(jié)合是行業(yè)發(fā)展的必然需求。同時(shí)，應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，也要求將GIS和測繪深度融合，突出GIS課程的針對(duì)性和實(shí)用性，將GIS軟件實(shí)踐應(yīng)用作為重點(diǎn)，發(fā)揮GIS的工具作用，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。