國土空間規(guī)劃視域下土地信息系統的教學改革研究

陳陽　李冠

［摘 要］國土空間規(guī)劃在全國范圍內如火如荼地開展，為土地信息系統的課程革新提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。文章從土地信息系統的課程教學切入，從課程內容、技術方法、課程定位等方面分析了課程特征和問題，結合國土空間規(guī)劃實施的背景，提出了土地信息系統課程教學在應用支撐、技術拓展、學生培養(yǎng)等層次的改革需求?；诖?，構建以課程結構多元化、技術方法集成化、教學模式實用化為核心的教學改革路徑，為推進土地信息系統課程的教學改革提供參考。

［關鍵詞］土地信息系統；國土空間規(guī)劃；教學改革；多學科交叉

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）04-0045-04

土地信息系統（Land Information System，以下簡稱LIS）是面向土地數據信息應用，集存儲、管理、分析、仿真、決策等功能于一體的計算機系統，被廣泛應用于國土監(jiān)測、空間規(guī)劃、土地登記等領域[1-3]。經過多年發(fā)展，LIS已蛻變?yōu)橐婚T集成土地管理、地理科學、遙感測繪、計算機技術的交叉學科，兼具理論性、實踐性與操作性[4]。目前，LIS被設為土地資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、地理科學等專業(yè)的核心課程，為培養(yǎng)技術型和科研型人才提供專業(yè)技能抓手?？紤]到LIS課程教學在學生掌握學科內容與技術過程中的基礎性地位，探索多元化、全方位、深層次的LIS課程教學模式對推動土地信息人才培養(yǎng)具有重要意義。

隨著國土空間規(guī)劃的全面實施，LIS課程教學面臨新的機遇與挑戰(zhàn)。一方面，2019年，中共中央、國務院出臺《關于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》，提出建立全國統一的國土空間基礎信息平臺，標志著LIS管理與技術創(chuàng)新已成為國家“五位一體”總體布局的重要支撐[5]。這為LIS教學注入了新的視角與內容，為課程體系建設提供了革新的契機。另一方面，國土空間規(guī)劃不僅依賴于LIS，也需要大數據、云計算、深度學習等技術集成支持實踐決策[6]，這對LIS課程涉及的技術深度和領域廣度提出了拓展的新要求。然而，目前對LIS課程教學改革的探討多從教研互動[7]、“三創(chuàng)”教育理念[8]、新工科[9]等視角切入，融入國土空間規(guī)劃的研究仍然缺乏。因此，結合國土空間規(guī)劃的實踐需求，完善LIS課程體系迫在眉睫。

鑒于此，本文致力于梳理LIS課程教學現狀，闡述國土空間規(guī)劃對LIS課程的現實需求，提出LIS課程教學改革路徑，以期為服務于國土空間治理的土地信息人才優(yōu)化培養(yǎng)提供思路。

一、LIS課程教學現狀

厘清LIS課程教學現狀是優(yōu)化課程體系的基礎。LIS課程教學現狀的特點與問題表現為以下幾方面。

在課程內容上，針對土地管理現實需求構建教案，側重土地利用和規(guī)劃的實務。在理論上，LIS涉及數據獲取與存儲、數據庫管理、空間分析、應用系統等知識體系；在應用上，涉及數據格式轉換、拓撲應用分析、土地定量評價、土地分等定級、規(guī)劃數據庫、用地擴張模擬等案例[9]。其中，土地利用與土地規(guī)劃在課程體系中扮演重要角色。在需求端，土地利用與土地規(guī)劃市場份額大，業(yè)務種類繁多，也是土地信息人才就業(yè)的重要抓手；在供給端，LIS是支撐土地利用和土地規(guī)劃決策的基本工具。在此背景下，LIS理論和實踐多沿用土地利用與土地規(guī)劃的素材，便于與實務銜接。

在技術方法上，以學習軟件功能為主，但對新興技術的拓展不足。土地信息系統課程的技術重點是掌握專業(yè)軟件，如ArcGIS。技術方法學習囊括數據庫建設、數據轉換、拓撲處理、綜合制圖等環(huán)節(jié)，涵蓋數據編輯、存儲、分析、建模、表達等操作?？傮w上，課程側重軟件內置技術工具的運用，推動學生掌握不同的模塊功能。然而，LIS實踐應用性強，技術迭代更新快，新技術層出不窮，大數據、云計算、機器學習等新興技術在土地信息領域廣受推崇。目前，課程對這些新興技術關注不夠，也缺少實踐訓練的銜接，未凸顯LIS前沿化、智能化、信息化特色。

在課程定位上，強調工具屬性與技術操作，但對應用的啟發(fā)性教學薄弱。LIS的課程內容包含理論講解與實驗操作，但大多高校的課程安排以實驗操作為主，側重培養(yǎng)學生應用LIS相關軟件的能力，囿于LIS軟件與案例原理復雜且理論內容繁多，通常采用單向講授方式，將知識點逐一灌輸給學生[10]。學生更多的是被動接受知識傳輸，對技術原理興趣有限且理解不深。特別是一些土地資源管理、城市管理、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃等社會科學專業(yè)學生，數理基礎較為薄弱，常常陷入“不知其所以然”的困境。同時，教師演示與學生模仿的實驗教學方式，未給學生預留充足空間來了解具體原理，容易導致其對技術操作的認知停留在課堂案例，難以實現具體問題具體應用。

二、國土空間規(guī)劃背景下LIS教學改革的多維需求

國土空間規(guī)劃突破傳統土地利用規(guī)劃范疇，將主體功能區(qū)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等納入統一的空間規(guī)劃體系，對LIS教學改革提出了多層次需求。

首先，LIS教學改革的基本性需求是為國土空間規(guī)劃提供應用支撐。LIS作為一門實踐應用性極強的課程，是面向土地管理實務的，恰恰國土空間規(guī)劃的實施推動LIS課程由土地管理范疇向空間治理領域拓展。這意味著課程內容需突破對土地利用與土地規(guī)劃的關注，銜接國土空間規(guī)劃的相關業(yè)務，重組知識結構和內容框架。具體地，錨定國土空間規(guī)劃實務，選擇一定規(guī)劃專題為素材，輔以土地信息技術的實踐教學，推進課程教學的空間治理轉向。

其次，提供應用支撐僅明確了課程內容改革，而在其之上的技術延伸才是應有之義。這對LIS課程教學改革提出“發(fā)展性”需求。應針對國土空間規(guī)劃編制、實施、監(jiān)測、監(jiān)督等技術，開展技術方法革新，包括：第一，面向國土空間規(guī)劃“一張圖”，改變以土地信息軟件介紹為主的教授方式，融入規(guī)劃技術方法；第二，根據課程內容的外延，加入相關領域的軟件應用；第三，嘗試引入大數據、云計算、機器學習等新興技術，拓展課程廣度和學生視野。

最后，培養(yǎng)學生解決實踐應用問題的能力是提升性需求。事實上，國土空間規(guī)劃是一項全新的集成性空間規(guī)劃，涌現出新問題和新方案。例如，集成“雙評價”（資源環(huán)境承載力和國土空間開發(fā)適宜性評價）、三類空間劃定、主體功能權衡的主體功能區(qū)劃優(yōu)化方案充分體現國土空間規(guī)劃特色[11]，但與傳統思路差異較大。相應地，LIS課程教學改革需以實踐教案為起點，從邏輯思路和技術流程推進，形成系統化、有層次、可操作的過程式培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學生理解和建構方案的能力。

三、土地信息系統課程優(yōu)化路徑

針對LIS課程教學現狀，結合國土空間規(guī)劃的多維需求，本研究提出以課程結構多元化、技術方法集成化、教學模式實用化為核心的教學改革路徑（見表1）。

（一）課程結構多元化

LIS是一項集成多學科門類、覆蓋多專業(yè)內容、涉及多技術領域的新興學科。國土空間規(guī)劃進一步豐富了LIS既有知識體系，在土地利用和管理基礎上，賦予其生態(tài)保護、用途管制、國土整治等新內容和新任務。在此背景下，解決國土空間規(guī)劃實務問題作為LIS課程教學的出口，特別強調對信息科學、土地管理、地理科學、生態(tài)學等多學科內容的集成運用。對此，除LIS基礎理論和技術方法外，重點加入國土空間規(guī)劃相關的知識點和操作應用，將國土空間規(guī)劃內容與LIS技術有機融合，實現課程結構的升級迭代。

對此，本文以34個LIS課時為例，提出以既有LIS課程結構為基礎、以規(guī)劃多元業(yè)務為導向的課程體系優(yōu)化思路。首先，遵循慣有的LIS課程內容的章節(jié)組織，由簡入難開展LIS課程教學。其次，充分吸取已有的LIS理論精華，沿用課程原有的緒論、土地信息數據、數據庫和管理、數據分析等經典理論。最后，在LIS實踐應用方面，在動態(tài)監(jiān)測、集成評價、模擬仿真與應用、綜合應用等環(huán)節(jié)上，引入國土空間的規(guī)劃實務，開展國土監(jiān)測預警、“雙評價”、空間模擬與“三線劃定”、“三區(qū)優(yōu)化”等課程內容教學。

（二）技術方法集成化

LIS涉及數據庫、空間分析、遙感應用等技術，國土空間規(guī)劃實施和新興技術盛行為LIS技術方法革新注入活力。對此，可以從三個層次著手，探索LIS技術方法的集成化思路。

第一，對接國土空間規(guī)劃，強化已有的LIS技術方法。在LIS基礎平臺和數據上，打通土地管理與城鄉(xiāng)規(guī)劃的融合路徑。對于LIS介紹，應包含ArcGIS、ENVI、CAD等傳統“多規(guī)”基礎工具的基本功能與適應范圍；在數據獲取上，強化土地管理與城鄉(xiāng)規(guī)劃常用數據的數據集成與格式轉換；在數據庫上，嘗試將城鄉(xiāng)規(guī)劃的城區(qū)宗地數據納入數據庫建設，開展細粒度的拓撲分析訓練。

第二，拓展規(guī)劃相關技術與軟件的應用。實際上，LIS本就是廣義的，涵蓋了其上下游技術方法、應用程序與軟件工具，如早期利用WalkISurvey軟件輔助土地利用規(guī)劃。課程內容多元化進一步拓展了相關專業(yè)性的技術軟件應用。在空間分析上，引入Fragstats、Guidos等工具；在空間模擬上，采用PLUS（Patch?generating Land Use Simulation）、FLUS（Future Land Use Simulation）等模型；在綜合應用上，推介InVEST模型、Linkage Mapper、Circuitscape等軟件。

第三，引入新興技術方法。大數據、云計算、機器學習、深度學習等技術方法是LIS課程的進階要求，但由于專業(yè)基礎和課程學時所限，宜作為LIS課程的興趣拓展?？赏ㄟ^兩種途徑將新興技術融入課程體系中：一是引入大數據更新數據源，如將興趣點、熱力圖、建筑輪廓等用于城鎮(zhèn)空間優(yōu)化；二是推介云處理技術，如將Google Earth Engine云平臺融入國土動態(tài)監(jiān)測專題。

（三）教學模式實用化

LIS教學模式的核心之一是培養(yǎng)學生使用LIS解決國土空間規(guī)劃實踐問題的能力。特別對于土地資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、地理科學等專業(yè)學生，LIS是未來就業(yè)擇業(yè)和科研深造的基本工具，是理論聯系實務的橋梁，亟須培養(yǎng)解決規(guī)劃問題的啟發(fā)性思維和應用性能力。對此，可以從案例專題、教學主體、教學過程等方面，建構面向實踐應用的教學模式。

1.實務化案例專題

引入國土空間規(guī)劃專題，以LIS為支撐，實現課程技術應用和實務問題的嫁接。圍繞國土空間綜合監(jiān)測與評估、優(yōu)化開發(fā)、關鍵區(qū)帶協同與融合、動態(tài)診斷與預警、整治修復與功能提升、智能優(yōu)化與管控技術體系等關鍵領域[12]，選擇國土空間規(guī)劃實務案例。同時，為匹配課程內容體系變化，替換部分專題的實踐操作內容，如將土地適宜性評價對接為“雙評價”、將城市用地擴張模擬拓展為“三線”劃定、增設全域土地綜合整治和生態(tài)修復專題等。

2.多主體參與教學

在LIS應用實踐課程中，探索教師與學生多主體參與、“授課—評論—分析”多維分工的多元化主體教學模式。在課前，教師將國土空間規(guī)劃和LIS應用的文件、資料和視頻發(fā)給學生，指導學生開展課前預習。在課上，由部分學生輪流講授專題內容和操作步驟，以反映預習成果；由其余學生承擔評論者，提出肯定意見或疑問；教師針對參與授課和評論同學對國土空間規(guī)劃和LIS應用的掌握程度，分析課程重點難點。

3.研討式教學過程

針對LIS課程重要實務問題，推行多元化研討式教學。針對某個專題案例和技術操作，在課堂上倡導學生對多方案和多流程的探討，分析可行性和可操作性；設定重點專題案例的課后作業(yè)，根據學生的課后作業(yè)完成情況，于后續(xù)課上概括典型問題；選擇8～10個實務案例，以3～4位學生為小組單位，開展學習、調研、研討和設計，花費2～4個課時，開展課程匯報。

四、結語

土地信息系統是一門面向國土空間規(guī)劃現實需求的多學科交叉課程。目前，土地信息系統課程面向土地管理現實需求構建教案，關注相關軟件學習，重視工具屬性與技術操作。然而，也存在對新興技術拓展不足、對實踐應用的啟發(fā)性教學薄弱等問題。國土空間規(guī)劃的實施對土地信息系統課程教學改革提出了應用支撐轉向、技術方法革新、培養(yǎng)學生實踐能力等多維需求。對此，可以圍繞課程結構多元化、技術方法集成化、教學模式實用化，探索土地信息系統教學改革路徑。在課程結構上，強調多學科內容的集成運用，基于已有課程架構，以規(guī)劃多元業(yè)務為導向，優(yōu)化課程體系；在技術方法上，強化已有的土地信息技術，拓展國土空間規(guī)劃相關技術與軟件應用，引入新興技術方法；在教學模式上，建構以實務化案例專題、多主體參與教學、研討式教學過程為核心的路徑。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 劉耀林，胡石元，劉艷芳，等.土地信息系統課程實踐教學改革探討[J].地理空間信息，2008（1）：7-10.

[2] 聶宜民.土地資源管理專業(yè)GIS課程教學的改革與實踐[J].高等農業(yè)教育，2010（6）：63-65.

[3] 鄭新奇，胡業(yè)翠，張春曉，等.中國土地信息學30年發(fā)展研究[J].中國土地科學，2018，32（1）：90-96.

[4] 劉耀林，胡石元，劉艷芳，等.土地信息系統課程建設研究[J].地理空間信息，2007（6）：4-7.

[5] 郭仁忠.“五位一體”布局下的土地科技創(chuàng)新[J].中國土地，2019（2）：4-7.

[6] 亢孟軍，劉珮玥，鞏玥，等.國土空間規(guī)劃輔助決策平臺關鍵技術研究[J].地理信息世界，2019，26（4）：13-19.

[7] 劉耀林，胡石元，劉艷芳，等.《土地信息系統》課程建設中的教學與科研良性互動[J].測繪地理信息，2010，35（3）：49-52.

[8] 焦利民，劉耀林，劉艷芳，等.“三創(chuàng)”教育理念下的《土地信息系統》教學改革[J].地理空間信息，2013，11（1）：153-155.

[9] 岳文澤，熊昌盛.土地信息系統理論與實踐[M].北京：科學出版社，2019.

[10] 李曉明，洪武揚，王偉璽，等.新工科背景下地理信息系統教學改革探討[J].地理空間信息，2022，20（10）：158-160.

[11] 吳桐，岳文澤，夏皓軒，等.國土空間規(guī)劃視域下主體功能區(qū)戰(zhàn)略優(yōu)化[J].經濟地理，2022，42（2）：11-17.

[12] 張衍毓，張曉玲，鄧紅蒂.新時代國土空間治理科技創(chuàng)新體系研究[J].中國土地科學，2021，35（4）：9-16.

［責任編輯：雷 艷］