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地理信息科學范文第1篇

關鍵詞：地理信息科學；人才培養(yǎng)；專業(yè)建設

近年來，地方高校在地理信息科學專業(yè)人才培養(yǎng)中產生了一些問題，技術創(chuàng)新人才培養(yǎng)和社會服務能力較弱，無法適應新技術、新產業(yè)、新形式、新模式等新經濟蓬勃發(fā)展的特點和測繪地理信息產業(yè)的需求咱1暫。因此，在“新工科”專業(yè)建設的大背景下，文章進一步探討了地理信息科學專業(yè)的應用和技術型人才培養(yǎng)工作原則、建設思路、內容和要求，以期為地方高校的地理信息科學專業(yè)的應用技術型人才培養(yǎng)提供參考借鑒。

一、地理信息科學專業(yè)課程設置的主要問題

課程設置缺乏連貫性。地理信息科學是計算機與地理相結合的一門交叉性學科，要求學生必須在地理信息科學的課程建立中掌握地理信息的基礎理論及其實踐操作技能咱2暫。以“GIS二次開發(fā)”課程為例，當學生完成相應的課程后，相關的課程與地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)之間沒有直接的聯系。專業(yè)課程的研究與學習缺乏銜接導致畢業(yè)論文設計或者作品的原型體系設計與研究開發(fā)變得捉襟見肘咱3暫，學生無法把畢業(yè)設計或者需的基礎專業(yè)技巧與論文撰寫的選題相結合。課程依賴關系考慮不足。應用型本科院校不僅需要加強大學生的知識和理論基礎，而且還應培養(yǎng)大學生的理論和實踐技術水平。學生自主實踐技術綜合素養(yǎng)的提升是一個循序漸進的發(fā)展過程，不合理的課程設置已經超出了學生認知范圍，容易引起學生對課程的厭倦。實踐教學內容過于陳舊。地理信息系統(tǒng)的研究與一般計算機信息系統(tǒng)的研究相似，理論、技術和方法的創(chuàng)新也將對地理信息系統(tǒng)的設計和研究產生深刻的影響。應用型本科院校要求學生緊跟當前的主流技術，及時更新大學生在實踐過程中所掌握的實際知識和內容，培養(yǎng)學生對于應用新一代技術的興趣。師資力量不足。由于近幾年來教師的流動性比較大，很難建立起一支較為穩(wěn)定的人才隊伍。并且高校缺乏教師培訓、交流和深造的機制，導致年輕教師的能力提升較慢。

二、“新工科”建設背景下地理信息科學專業(yè)建設內容

為突破建設和發(fā)展“新工科”的瓶頸問題，針對南寧理工學院地理信息科學專業(yè)的現狀，“新工科”背景下的地理信息科學專業(yè)建設需要突破傳統(tǒng)的思維方式，以“新工科”理念為指導，創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式，提升人才培養(yǎng)的質量。專業(yè)建設的關系涉及人才培養(yǎng)的每一個環(huán)節(jié)咱4暫，本文主要從專業(yè)的課程體系設置、實訓制度和教學資源建設等角度進行論述。

（一）課程體系設置及優(yōu)化

目前，我國對工科新課程建設的研究主要集中在宏觀方面，對專業(yè)課程體系的研究才剛起步，對基礎通識教育課程的選擇和開設還未形成統(tǒng)一的意見。由于我國許多應用型學校未設立地理信息科學專業(yè)，教學資源存在不足咱4暫。針對這一現狀，文章在傳統(tǒng)基礎課程體系的基礎上，有機融合地方特色文化以及區(qū)域自然和人文地理元素，加強遙感應用、測量及應用能力等內容。新工科背景下的課程體系框架見圖1。課程框架主要分為通識教育、學科基礎課、專業(yè)課程、集中實踐、拓展與創(chuàng)新五大培養(yǎng)模塊五個培養(yǎng)模塊。依據對地理科學類專業(yè)的教學質量要求以及國家標準、地理信息技術行業(yè)的發(fā)展、有關企業(yè)、高等院校的調研以及對南寧理工學院地理信息科學類專業(yè)人才培養(yǎng)的指導意見，進一步加強和深化教學改革，創(chuàng)新了人才培養(yǎng)的模式，提高了人才培養(yǎng)的質量咱5暫，優(yōu)化了地理信息科學類專業(yè)的培養(yǎng)。課程架構采用平臺+模塊的“4+4”框架結構：通識教育平臺、學科基礎平臺、專業(yè)教育平臺、實踐教學平臺、通識教育選修模塊、學科基礎選修模塊、專業(yè)選修模塊、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊咱6暫。緊貼不同行業(yè)的發(fā)展要求，地理信息科學專業(yè)主要劃分為土地數據處理與信息應用技術開發(fā)兩方面來對其進行專業(yè)教育培養(yǎng)，有利于促進學生就業(yè)并滿足學生升學深造需要。

（二）實訓制度建設

GIS工程作為一門新興的具有高度交叉性和前沿性的工程學科，GIS基礎課程的應用實踐技術教學日益受到重視，特別是針對應用型大學的應屆畢業(yè)生而言，課程的實踐教學要與學科專業(yè)、產品的不斷發(fā)展和學校應用實踐技術教學領域的先進科技相結合，在從事課程實踐技術教學的課程內容上，要求在課程相關基礎軟件的研究開發(fā)及拓展、相關學科專業(yè)基礎軟件的應用多樣化、實驗教學資料的使用多元化方面做到與時俱進。應用型人才既有別于學術類人才，也有別于由高職高專院校培養(yǎng)的技能類人才。學術類人才強調對理論知識和科學方面的研究，而應用類人才則強調對技術的應用。因此，GIS課程的理論和實踐教學方法不應以課堂教學為主，必須不斷開辟和創(chuàng)新校外實訓基地，拓寬以應用型、實習人才培養(yǎng)為導向的理論和實踐教學。在該時代背景下，學校采取了“3+1”頂崗實習模式，積極擴大校外實訓基地，大幅增加了學生的實習機會，拓展了學生的專業(yè)視野。

（三）加強課程資源建設

首先，要充分突出以人為本的教學目標引領，充分考慮滿足學生課內課外教學實踐的不同需求，使教學形式豐富多元、內容豐富、手段新穎。在當前現代化的課堂網絡教學環(huán)境中，課堂上的PPT、微課、MOOC、學科前沿信息連線資源鏈接、案例、拓展性知識閱讀、討論式習題練習、提問與問題解答等教材資源都已經逐步成為所有學科必備的基本知識資源，教材資源將會成為所有學科課程基礎資源的組成部分，內容豐富的教材資源不但為廣大學生學習提供了知識庫，而且還能培養(yǎng)學生學科綜合應用能力，做到線上線下有機結合，提高課堂教學效率。

（四）師資隊伍建設

建立定期的繼續(xù)教育師資隊伍培訓、交流及繼續(xù)教育工作機制，積極鼓勵和支持其他專業(yè)教學領域的帶頭人與教學監(jiān)督委員會、學術社區(qū)組織以及高等院校之間進行學術交流。組織骨干教師到國內外著名大學訪問，或者支持優(yōu)秀的青年教師繼續(xù)深造?！爱a學研結合”的根本實質在于建立一種校企間的緊密合作關系，做到優(yōu)勢互補，相互交流其需求，相互推廣和促進，是有效保障專業(yè)教育質量，落實培養(yǎng)目標，發(fā)展專業(yè)性和特色，提高專業(yè)技術教師綜合素質的有效途徑。應當鼓勵更多的青年老師到企業(yè)中工作，增強其實際操作經驗。可以邀請著名的高校和大型民營企業(yè)的專家作為學校的訪問教授，不但對本科生進行教學，而且還負責引導青年老師申請科研課程項目和撰寫學術論文。也可以邀請專家學者對青年教師與大學生開展專題演講，指導教師參加該領域的學科建設。鼓勵廣大教師在課堂上堅持將教學、科研的有機結合，鼓勵科技創(chuàng)新。加強與全省各高校同類型教師的交流與合作，安排同類型教師交流、合作、參加國內外的會議或短期訪問，打造一支充分理解現代化社會發(fā)展需求、具備豐富的教學管理經驗、熱愛于教學事業(yè)的中小班級高層次、組合化的教學團隊，為人才成長創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件。

（五）完善教師以及學生激勵機制

為激勵教師的教學工作，學校可以對優(yōu)秀教師進行口頭表揚、光榮榜表彰以及設置教學成果獎等方式，作為教師職稱晉升的加分項。對學習成績好學生、獲取國家或者省級各類獎學金的學生、通過國家某些高難度考試的學生、被錄取為研究生的學生、實習階段即獲單位正式錄用且工資達到納稅水平的學生，都應該在學校張榜表彰，以激勵其他學生。

三、結語

2021年，南寧理工學院開始制定新的地理信息科學專業(yè)人才培養(yǎng)計劃，并將根據畢業(yè)生所在企業(yè)、事業(yè)單位的反饋情況不斷修訂。對通識教育、學科基礎課、專業(yè)課和集中實踐課的內容安排上進行了優(yōu)化，鞏固了學生的基礎理論知識，促進了理論和實踐的有機融合，提升了學生在GIS領域的綜合競爭能力。

參考文獻：

［1］段煉，廖超明，陸汝成，等.新工科背景下GIS應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)教學改革［J］.廣西師范學院學報（自然科學版），2019，36（02）：163-166.

［2］袁本華.關于地方院校地理科學專業(yè)技能教育的探析［J］.襄樊學院學報，2012，33（05）：82-84.

［3］曾微波，王春，江嶺.應用型本科GIS專業(yè)課程體系設置改革探索［J］.測繪與空間地理信息，2019，42（09）：1-3.

［4］戴仕寶，王春.新工科背景下應用型高校GIS專業(yè)建設探討［J］.測繪工程，2019，28（04）：72-76.

［5］逯躍鋒.“地理信息+”與“新工科”背景下GIS專業(yè)實踐教學課程設置的研究與實踐［J］.智庫時代，2018（47）：191-192.

地理信息科學范文第2篇

關鍵詞：地理信息科學；地圖學；教學優(yōu)化；實踐

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）22-0122-02

我國高校的地理信息科學教育發(fā)展迅速，自20世紀80年代中期以來，一些高校陸續(xù)開設了以地理學、測繪學或計算機科學為背景的地理信息科學專業(yè)[1]。作為地理信息科學專業(yè)學生的一門必修課程，地圖學的教學目標是使學生掌握地圖學的基本理論、技能和方法，培養(yǎng)閱讀、使用和編制地圖的能力，提高自身的專業(yè)融合能力和創(chuàng)新能力[2]。該門課程教學質量的好壞將直接影響學生畢業(yè)后從事地圖制圖的能力和水平，從而在很大程度上決定了畢業(yè)生的就業(yè)率以及用人單位對學校地理信息科學專業(yè)畢業(yè)生的綜合能力的評價，從而間接地影響了學校該專業(yè)未來的畢業(yè)生就業(yè)率。隨著計算機技術與信息科學的發(fā)展，現代地圖學的理論、技術和應用較之傳統(tǒng)地圖學有了很大的不同與發(fā)展[3-4]。當前很多高校地理信息科學專業(yè)地圖學課程的教學大綱更新速度慢，導致教學內容不能實時更新，在一定程度上影響了該門課程的教學效果。更為重要的是，由于課堂所學內容與當前行業(yè)研究熱點不一致，很多學生對課堂教學內容缺乏興趣，導致課堂出勤率不高。因此，如何根據專業(yè)的培養(yǎng)方案，結合用人單位的實際需求，探索適用于高校地理信息科學專業(yè)的地圖學課程教學方法已經成為我國高校地理信息科學專業(yè)迫切需要解決的問題之一。

1 地圖學課程的特點

地圖學是建立在正確的地理認知的基礎上的圖形表達、制作與應用分析的技術科學，是地理信息科學專業(yè)課的基礎[5]。與其他課程相比，地圖學課程具有如下特點：

1.1 多學科交叉 地圖學與眾多學科之間存在交集，如數學、測繪學、地理學、計算機科學、色彩學、心理學等。因此，在探索地圖學課程的教學方法改革時應充分考慮地圖學與這些學科之間的聯系與區(qū)別。

1.2 實踐性強 地圖學課程要求學生在掌握基礎理論的基礎上，熟練掌握基本的讀圖、制圖和用圖能力。因此，地圖學課程教學應加強學生的動手實踐能力，讓他們能夠熟練地使用地圖制圖常用工具，如ArcGIS、SuperMap、ArcInfo等。

1.3 技術更新快 不同于其他學科，地圖學相關的技術更新速度快，從而對地圖學的發(fā)展產生影響。如計算機技術的發(fā)展，催生了電子地圖、數字地圖以及三維地圖等。因此，在地圖學課程教學中，必須緊跟科技發(fā)展的步伐，不斷地引入前沿技術到教學案例中。

2 課程教學方法優(yōu)化探索

2.1 引入實際案例教學 地圖學課程涉及較多的理論教學內容，若單純地講解理論知識，學生容易混淆概念，即使在課堂上勉強吸收也難以在其腦海中留下深刻印象，且容易使學生對該門課程產生厭倦的情緒。為避免出現這種情況，在實際的教學課程中，教師可通過引入案例教學的方式，將書本內容以實際項目的形式展現給學生。這不僅可以變枯燥內容為生動，使學生更容易理解與接受，也可以提高學生對本門課程的學習興趣，從而最終收獲良好的教學效果。教師在選取教學案例時，應選擇自己熟悉的類型，最好是結合自己的項目經驗選取教學內容。這種案例選取方法的優(yōu)點在于教師在課堂講解的過程中可以收放自如，避免出現教學生疏現象；另外，選取教師熟悉的教學案例還能使所選取的教學案例貫穿課程教學的各個章節(jié)，保證教學內容的連續(xù)性與一致性。筆者在實際教學過程中，以親身參與的某地電子地圖編制項目為例，在地圖投影、地圖數學基礎、地圖符號化、地圖概括、地圖等章節(jié)均已該項目為例進行講解，降低了學生理解的難度，激發(fā)了學生學習的興趣。在課程結束后，學生不僅掌握了教學大綱要求掌握的知識，還熟悉了類型項目的實施過程，對其之后的就業(yè)具有很大幫助。在案例選擇時，還應考慮所選內容的時效性，即所選擇的教學案例應該是當前行業(yè)生產中廣泛涉及的內容，保證學生掌握該案例對其就業(yè)是有幫助的，避免選取時效性差的教學案例，讓學生難以學以致用，從而達不到應有的教學效果。

2.2 實踐內容與時俱進 地圖學實踐教學是鞏固和掌握課堂理論教學，提高學生用圖、制圖技能的有效途徑和重要環(huán)節(jié)，在地圖學教學中占有重要位置[6]。當前大學畢業(yè)生中存在一個普遍現象是其感覺學校課堂上學到的知識和工作單位中碰到的實際應用問題差別很大，所學知識難以派上用場。出現這種現象的原因是多方面的，其中最主要是課堂教學內容沒有做到與時俱進導致的。筆者通過與部分地圖制圖行業(yè)從業(yè)人員交流得知，該現象在地圖制圖人員中也普遍存在，大部分地圖制圖人員都是在畢業(yè)后通過各種方式參加了相關的培訓后，才可以勝任目前的工作。因此，地圖學課程實踐教學內容必須與時俱進。例如，目前高校的地圖學課程教學普遍基于傳統(tǒng)的二維平面地圖展開，給學生講授地圖制圖的基本理論與方法，而當前行業(yè)的研究重點是三維地圖、虛擬現實地圖以及基于位置的服務等，與課堂教學內容存在很大差異。筆者在地圖學實踐教學過程中，除了少量課時給學生講授傳統(tǒng)的地圖制圖方法外，更多的課時被用于講解新形勢下的地圖制圖方法，不僅使學生掌握ArcGIS、SuperMap這類傳統(tǒng)的地圖制圖工具的使用，還要求他們能夠熟練使用3d Max、SketchUp等三維地圖制作軟件。從學生課后的教學反饋意見以及畢業(yè)生的就業(yè)反饋材料得知，該教學方法得到了學生與用人單位的一致好評。

2.3 組織學生參加相關競賽 目前，隨著GIS行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類面向在校學生的專業(yè)技能競賽也如雨后春筍般涌現，其中不乏地圖制圖競賽。這類型的專業(yè)技能競賽側重考察學生的綜合運用所學知識的能力，可以有效地提高學生的專業(yè)技能。筆者所在的安徽省每年舉行一屆“GIS技能大賽”，其中必備一項現場操作組競賽，該組考察的就是學生操作地圖制圖軟件的熟練程度。從近幾年的指導學生參賽情況來看，這類比賽對提高學生的綜合能力具有很大作用。此外，在畢業(yè)生就業(yè)時，用人單位也傾向于錄用那些具有參賽經驗的人員。

3 結語

本文基于高校地圖學課程教學中存在的不足之處，結合案例教學、實踐教學、素質提升等教學改革方法，對地圖學課程的教學進行了優(yōu)化探索。在課堂理論教學中，通過引入案例教學使學生更容易理解所講解的知識，激發(fā)學生的學習興趣；在實踐教學環(huán)節(jié)，與時俱進地給學生講授行業(yè)最新出現的技術及工具，使所講知識與行業(yè)發(fā)展保持一致。此外，通過定期組織學生參加專業(yè)技能競賽提高他們的綜合能力，為其以后的就業(yè)、擇業(yè)打下堅實基礎。最后，通過實際的教學實踐，驗證了優(yōu)化的教學方法的實用性與有效性。

參考文獻

[1]江暢，蘇高華.GIS專業(yè)中地圖學教學方法的研究[J].地理空間信息，2008，6（2）：120-122.

[2]彭秀英，萬劍華.地理信息科學專業(yè)“地圖學”課程教學內容研究與實踐[J].測繪通報，2014，3：128-130，134.

[3]廖克.現代地圖學[M].北京：科學出版社，2003.

[4]袁堪省.現代地圖學教程[M].北京：科學出版社，2007.

[5]吳小芳，徐智勇，王建芳.地圖學課程教學改革探討[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2009，31：52-53.

地理信息科學范文第3篇

【關鍵詞】地理科學 網絡化 信息化 現代化

20世紀，我國的地理學在科研方向取得了一些驕人的成績，為我國的科學和教育以及經濟建設做出了不小的貢獻。然而在社會一日千里的發(fā)展下，給地理科學帶來了危險與機遇，一方面地理學面臨被解體或被覆蓋的境地的嚴峻的挑戰(zhàn)；另一方面，空間技術以及計算機技術等一些高新技術的出現和發(fā)展，對地理科學提供了新的機遇。本文，就地理科學的信息化與現代化方面展開進一步的探究。

一、關于地理科學的相關簡介

（一）地理科學的概念。

“地理科學”這一概念，是由我國著名科學家錢學森在1986年提出的，與社會科學、自然科學等學科并列，一共分基礎理論層次、技術理論層次和技術層次三個層次，多在一些師范類學校開設。那么什么是地理科學研究的主要對象呢？實際上就是我們所說的人地系統(tǒng)。地理信息科學的戰(zhàn)略領域一共包括三方面：地理空間和認知模型、地理概念的計算機實現以及信息社會的地理學。為了構建21世紀信息時代新世紀的新興地理學科，地理科學要向著信息化和現代化發(fā)展，主要是借助信息化的力量，大力推動地理科學的現代化和結構性調整進程。

（二）新時期地理科學面臨的挑戰(zhàn)。

首先，地球表層系統(tǒng)的復雜性極大，無法以精確的定量進行相關的描述。其次，人地關系變化速度十分快，人類認識與預警能力完全不能跟上其變化。另外，地理學與其它學科之間的競爭相當劇烈，有可能解體或者被其他學科給覆蓋。不僅如此，在地理學科中地球表層系統(tǒng)的模糊性和科學價值精確性兩者相沖突。

（三）地理科學的研究趨勢走向。

關于21世紀地理學研究主要趨勢有著以下的變動：第一，地理學研究生態(tài)化，并且地理學開始著手研究人文化；第二，自然地理研究熱點又增加了一個，那就是界面研究；第三，地理學重大題材也在更新，全球研究已經被納入其中；第四，地研究愈來愈受重視，并且在不久的將來很快成為地理學重大領域。

二、關于網絡化對地理科學的重大影響探究

隨著信息技術日新月異的更新，網絡世界正在對人們的生活和工作進行著全新的改變，我國的教育對此也深表重視。而現代地理科學的時空限域，是人類社會已經面臨后工業(yè)期以及信息期。據資料顯示，早在1992年美國已經提出了兩門新的地理學科，那就是通訊地理學和信息地理學。美國地理信息與分析國家中心曾經與大學地理信息科學研究會提出了一個新的概念――“數字世界”，在這一中心地理科學戰(zhàn)略領域有三方面內容：信息社會的地理學、地理概念的計算機實現以及地理空間認知模型。

由于受到了信息技術的驚人進步的影響，社會和經濟生活方式也正因此發(fā)生著改變，地理學的研究核心――時空觀和人地關系也同樣面臨著更新的挑戰(zhàn)。關于一些傳統(tǒng)的空間觀受到了嚴重的挑戰(zhàn)，信息地理研究出現開始從現實空間向虛擬空間轉變。

三、關于地理科學整體和傳統(tǒng)的優(yōu)勢的探究

關于地理科學整體的、傳統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現在以下三方面上：

（一）地理科學這門學科，對時間與空間分布規(guī)律十分重視，并且強調研究時間與空間相互轉換的問題。通常，我們依據地球自轉和公轉的規(guī)律對地理坐標系進行相關的確定。在古代，人們用天文與時間定位來對地球的經緯度進行測定。然而，當年的那些計量地理學太早熟了，但是在如今的網絡時代計量地理學很有可能通過融合區(qū)位理論、空間分析，提出一些有助于資源再分配與區(qū)域重組問題的新方法。

（二）地球信息資源極大豐富。21世紀的今天，我們可以借助先進的衛(wèi)星遙感技術對地球進行全天候的觀測。生態(tài)網絡臺站、地殼深鉆、冰巖態(tài)、海洋浮標、地殼深鉆、地震臺站等等，我們都從其身上看到了自動化的影子，對地球進行多維動態(tài)監(jiān)測以及為相關的虛擬實現提供了足夠的數據。網絡信息時代的帶來，給我們帶來了巨大的機遇，我們要借此對地球信息科學進行大力發(fā)展和壯大，并且借助先進的網絡技術大力推動地理科學本身的現代化和結構性的調整。

（三）地理科學是一門取法自然并且以人為本的綜合性學科。古地理科學的體系，主要是以自然地理學為主。在19世紀和20世紀，地理科學進行了一些專業(yè)專門化的改變。地理科學這門學科，接觸都是冰川、泥石流、沙漠、湖泊、高原、滑坡、山地等等這些自然現象，關于我國的自然資源與環(huán)境特點，在進行地圖測繪以及衛(wèi)星遙感等一些科研工作時，都要充分考慮到自然因素和社會因素。

四、信息化和現代化下的地理科學的探究

隨著互聯網的發(fā)展以及移動通訊技術的出現，關于傳統(tǒng)的時空概念早已經陳舊不堪，如今人們對信息化和現代化下的地理科學進行了一個重新的認識，主要體現在空間結構、商業(yè)地理、行為地理、人地關系以及空間形態(tài)這五個方面。我們只有通過加大現在的教育改革力度，才能更好地發(fā)展地理學科，造就出一批具有符合時代的地理學思想家和戰(zhàn)略家，并且在地理科學研究的過程中對定量化方法進行探究使其符合時代要求，總結、集成以及創(chuàng)新相關的地理學方法論。未來的地理學科的相關重大課題，要緊跟時代的要求和現狀，提高地理科學科研水平，使其研究理論和成果要具有一定的震撼性和權威性。

【參考文獻】

[1]、樊杰.人文―經濟地理學和區(qū)域發(fā)展研究基本脈絡的透視――對該領域在中國科學院地理科學與資源研究所發(fā)展歷程的討論[J].地理科學進展，2011，04：387-396.

地理信息科學范文第4篇

[關鍵詞] 地圖制圖 地理信息 空間數據庫 可視化 數據挖掘 網格

地圖制圖學與地理信息工程是研究利用圖形科學、抽象概括地反映自然地理和社會經濟各種要素和現象的空間分布、相互聯系、空間關系及其動態(tài)變化，并對空間地理環(huán)境信息進行獲取、智能抽象、存儲、管理、分析、處理和可視化，建立相應的空間信息系統(tǒng)，以圖形和影像方式傳輸空間地理環(huán)境信息的科學。

隨著計算機、遙感技術的發(fā)展以及多學科理論的相互滲透，以地理空間信息數據庫、計算機地圖制圖、地理信息系統(tǒng)和計算機網絡技術為主體的數字化地圖制圖，已經取代了傳統(tǒng)手工地圖制圖，并正向以地理空間信息綜合服務為核心的信息化地圖制圖與地理信息系統(tǒng)轉變，地理空間信息獲取的天、空、地一體化、信息處理的智能化、信息服務的網絡化正在成為信息時代地圖制圖學與地理信息工程學科的新特征。當前，我省地圖制圖與地理信息系統(tǒng)工程的技術與應用發(fā)展與全國先進省份相比，還存在一定的差距。因此，進一步總結我省地圖制圖學與地理信息工程學科的發(fā)展狀況，分析所面臨的挑戰(zhàn)和機遇，明確今后一段時期的發(fā)展方向，是十分必要的。

1 地圖制圖學與地理信息工程學科取得的進展

地圖制圖學與地理信息工程學科有其特殊的社會任務和科學任務。它的社會任務是：從社會需求出發(fā)，設計和制作不同種類的地圖，建立各類空間數據庫和專題地理信息系統(tǒng)，為資源調查與開發(fā)、工程建設與規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測與災害治理、宏觀管理與社會應用等服務。它的科學任務是：為完成其它任務提供一系列理論、方法和技術支持，如地圖空間認知理論、地圖自動綜合理論和方法、空間數據不確定性理論和數據質量控制技術、空間數據分析、數據挖掘與知識發(fā)現方法、空間信息可視化與虛擬現實技術、基于網格的地理空間信息管理與服務技術等。近年來，我省地圖制圖學與地理信息工程學科取得了一些重要進展。

1.1 地圖制圖生產進一步實現了由手工模擬地圖制圖向現代計算機數字制圖的轉變

“十五”期間，我省地圖制圖生產基本實現了由傳統(tǒng)的手工地圖制圖技術向現代計算機數字制圖技術的跨越式發(fā)展，地圖制圖與出版的數字化與一體化已成為我省地圖制圖生產的基本技術手段，基本改變了地圖制圖技術的落后狀況，提高了成圖速度，縮短了成圖周期，適應了經濟建設和社會發(fā)展的需求。目前，常見的地圖制圖數據模型有兩種：面向計算機地圖制圖的數據模型和面向GIS的建庫數據模型。前者以滿足地圖制圖規(guī)范與圖式要求為核心，強調要素的符號化，以制圖效率與質量作為評價標準，適合于地圖制圖；后者以地理空間對象（包含圖形信息、高程信息和空間關系信息）的表達為核心，不強調物理特征的符號化表達，以檢索查詢和空間分析效率作為評價標準，適合于計算機識別、空間分析和計算（簡燦良，2008）。有的專家提出一種同時面向地圖制圖和GIS的數據模型，將矢量地理信息與符號化地圖圖形數據進行有機融合，在統(tǒng)一平臺上一次性地完成地理信息的生產和更新、地圖制作及圖形信息再現。

1.2 初步構建了我省基礎空間數據庫，空間數據索引技術研究進一步深入

繼建立我省l:25萬、1:5萬數字線劃圖（DLG）數據庫、數字高程模型數據庫、數字正射影像數據庫等之后，又建成了我省1:1萬數字線劃圖（DLG）數據庫、數字高程模型數據庫、數字正射影像數據庫( 葉榮青，2007 )。各設區(qū)市l(wèi):2000、1:1000、1:500基礎地理信息數據庫也在建設之中，基本建立了福建省地理空間基礎框架，為我省區(qū)域經濟規(guī)劃、防災減災、科學管理和重大工程建設提供了及時可靠的基礎地理空間信息保障。但海量空間數據的組織與快速檢索仍是空間數據庫領域的一個重要問題。一種大數據量森林場景組織及其實時繪制方法（李建微、陳崇成等，2007），針對森林場景建模的復雜性和大數據量等特點，并在對比分析各種場景組織算法的基礎上，闡述了采用八叉數結構(Octree)來組織森林場景的流程，提出了層次包圍盒+線性邊緣檢測的預裁剪算法，并將該算法應用于大數據量森林場景的實時繪制；通過實驗結果進行分析，得出了八叉樹結構對場景不同劃分深度對繪制效率影響的規(guī)律，對大數據量的組織管理，進行有益探索。

1.3 省、市地圖集的編纂出版水平有了新的提高

20世紀70年代以前，由于受制圖技術手段、印刷工藝的制約，地圖產品多數為手工繪制或單色機器印刷的單張圖，地圖表現形式單調，內容簡單。地圖集（冊）的編制出版工作也受技術制約，發(fā)展緩慢。1962年，我省編制出版了第一本《福建省地圖集》，直到1989年才編制出版第二本《福建省海岸帶與海涂資源綜合調查地圖集》。1995年之前，編制出版全國范圍的地圖冊一本，全省范圍的地圖冊兩本。上述圖集（冊）均為手工繪制，地圖符號、線劃較為粗糙，色彩表現力不強，內容詳盡程度也受到一定影響。90年代后期，計算機技術的快速發(fā)展和四色印刷技術的應用，地圖集（冊）的編制和出版也有了新的提高。相繼編制出版了《福建省農業(yè)地圖集》（1995）、《福建省海島資源綜合調查地圖集》（1997）、《福建省自然地圖集》（1998）、《福建省普通地圖集》（1999）、《福建省歷史地圖集》（2004）、《福建省文物地圖集》（2007）、《福建省行政區(qū)劃地圖集》（2007）、《中國精品地圖冊》（2007）、《中國高速公路營運里程及城鄉(xiāng)公路網地圖集》（2007）、《中國城市間快速行車指南地圖集》（2007）、《福建省情地圖集》（2008），編制出版了全國性、區(qū)域性和?。ㄊ?、縣）地圖冊幾十種。此外，還與臺灣大輿出版社聯合編制出版了《臺灣省地圖冊》。同時，還編制出版了福州、廈門、泉州市多媒體電子地圖。地圖集（冊）的編制呈現多方位、多品種、形式多樣、內容豐富、信息量大的發(fā)展態(tài)勢，其應用已涉及到各行各業(yè)，在國民經濟建設、社會發(fā)展、政府輔助決策中發(fā)揮了重要作用。

1.4 電子地圖和地理信息系統(tǒng)技術緊跟國內先進水平，地理信息服務形式更加多樣化

隨著地理信息系統(tǒng)技術、計算機地圖制圖技術和空間數據庫技術的發(fā)展，各種專業(yè)應用GIS中的電子地圖、多媒體電子地圖(地圖集)、網絡電子地圖、導航電子地圖等多種地圖可視化系統(tǒng)應運而生。例如，福建省地圖出版社編制出版的《福州市電子地圖》（2001）、《泉州市多媒體電子地圖》（2003）、《福建省城市三維電子地圖》（2007）；福建省基礎地理信息中心研制的《福建省三維電子地圖》（2007）；福州市勘測院編制《福州之窗電子地圖》（2004）等。與此同時，用戶范圍也更加大眾化。

近年來，我省地理信息系統(tǒng)技術快速發(fā)展，緊跟國內先進水平。福州大學參與研究的國家863 計劃“面向網絡海量空間數據處理的大型GIS 開發(fā)”項目立足技術創(chuàng)新，在解決面向空間實體及其關系的數據組織、高效海量空間數據的存儲與索引、分布式計算等關鍵技術問題的基礎上，開發(fā)了具有我國自主知識產權的、可支持國家級空間基礎設施建設的大型地理信息系統(tǒng)（GIS）基礎軟件平臺?？臻g數據庫服務器和空間應用服務器可以在Unix/Linux 大型服務器上運行，具有TB 級空間數據處理能力、安全級別達到B2 級，可以支持局域、廣域網絡環(huán)境下空間數據的分布式計算，可供國家級空間數據處理與交換中心以及大型GIS 應用工程使用。此外，福州大學還在國內率先成功研究開發(fā)了基于XML Web Services技術、SOA體系架構和SaaS運行模式的城市空間信息網絡服務平臺，通過對地理信息內容和GIS 功能的集中管理，并為應用開發(fā)人員提供基于Web Services 的二次開發(fā)接口，實現與各種Web 應用的快速集成，從而為地理空間信息的應用提供了基于GIS信息與應用的公共服務平臺，為我國“數字城市”、政府和企業(yè)信息化建設提供了一種經濟適用的地理空間信息應用解決方案。地理信息系統(tǒng)研究結合福建省情，立足解決區(qū)域發(fā)展的實際問題，在不同行業(yè)得到廣泛應用。

3S 綜合應用與服務體系。福州大學通過開展二期國家863課題研究，以多時相、多類型的衛(wèi)星遙感數據（包括微波雷達遙感數據和光學遙感數據）為信息源，以國產地理信息系統(tǒng)軟件為分析和管理工具，以全球定位系統(tǒng)為空間定位手段，以寬帶網絡技術為信息傳輸，開展面向福建省國土資源、農業(yè)、海洋環(huán)境和林業(yè)動態(tài)監(jiān)測、數據更新、信息管理和共享服務應用示范系統(tǒng)的研究和開發(fā)；開發(fā)了省級、行業(yè)級和縣市級等不同空間尺度和主題層次的業(yè)務運行示范系統(tǒng)，實現業(yè)務運行的面向用戶的數據交換、互操作和應用服務。建立了“省―地（市）―縣”三級國土資源環(huán)境和林業(yè)專題應用示范系統(tǒng)；開發(fā)區(qū)域海洋區(qū)劃和省級海洋監(jiān)測集成與服務系統(tǒng)；開展網絡和通信技術在“3S”應用系統(tǒng)中的集成，面向林業(yè)監(jiān)測應用的多源遙感數據融合算法、面向林業(yè)或海洋應用的數據挖掘、空間信息的表達、網絡共享與服務等關鍵技術的研究。如福建省林業(yè)信息共享服務平臺中的信息共享方案設計（梁娟珠、涂平，2006），以“數字林業(yè)”建設為背景，針對信息共享服務平臺建設中的信息共享體系結構、數據庫共享方案、數據交換體系三個主要方面提出福建省林業(yè)信息共享方案，并對信息安全問題進行了論述?；谑。厥校h信息共享平臺的大型3S 綜合應用與服務體系，其成果先后獲得福建省科技進步一等獎和國家科技進步二等獎。

省級政務信息共享平臺。福州大學通過國家863課題開展省級政務信息共享平臺開發(fā)與應用研究。建立 “?。兀ㄊ校h”政務信息寬帶網絡之上的信息共享服務樞紐。實現了分布式政務信息的訪問、查詢、轉換、下載、交換和集成，并提供用戶管理、安全管理、數據目錄管理、異構數據共享和交換、協同辦公服務、分布式異構數據庫的集成與應用等綜合服務功能。面向電子政務的地理信息服務研究，根據電子政務建設對地理信息服務的實際需求，提出了地理信息服務體系和面向電子政務的地理信息服務層次結構模型，提出了“體、層、條、塊”的地理信息服務體系分類方法，并用“塔、層、面、塊”的塔型結構予以表達。探索和基本解決了面向電子政務的地理信息服務體系建設中的地理信息交互式可視化表達等五項關鍵技術。如數字區(qū)域應用基礎設施研究（吳升、王欽敏等，2006），針對當前數字區(qū)域工程建設普遍存在的一些問題，提出“數字區(qū)域”應用基礎設施的概念，對其研究背景、參考模型和面向信息共享的公共應用服務平臺進行了論述。數字區(qū)域應用基礎設施是在區(qū)域網絡基礎設施和數據基礎設施上層的基礎設施，它為電子政務、電子商務、數字城市等各種數字區(qū)域信息化應用工程提供基礎性的應用服務支撐。由專業(yè)信息服務機構、管理辦法、標準規(guī)范、關鍵技術和公共應用服務平臺構成。信息服務機構是數字區(qū)域應用基礎設施的主體，是有效聯系信息需求方和信息擁有方的橋梁；公共應用服務平臺是數字區(qū)域應用基礎設施的核心，為區(qū)域信息共享和交換提供了統(tǒng)一的構架和解決方案。其中，元數據管理和目錄服務平臺為信息的和查詢提供了“一站式”入口；信息共享與協作服務平臺實現分布式數據庫的信息共享和交換；地理空間信息網絡服務平臺實現對地理空間信息的集中式共享。最后，總結了“數字福建”應用基礎設施建設的成果，對“十一五”“數字福建”工程的需求和發(fā)展作了展望。面向電子政務的地理信息系統(tǒng)研究（盧毅敏、汪小欽等，2006），主要針對電子政務GIS中基于Web的地圖技術、空間元數據技術、空間信息協同組織技術、空間信息可視化表達技術、地理編碼技術等關鍵技術進行了具體的討論與應用。

1.5 地圖自動制圖綜合研究取得了實質性進展

人在制圖綜合過程中的思維方式主要表現為抽象思維、視覺思維。計算機能在多大程度上模擬人在制圖綜合過程中的思維方式，認知科學采用功能模擬的方法來研究人腦思維規(guī)律，通過計算機按照模擬模型來模擬人腦的思維過程。其模擬結果的正確程度完全取決于模擬模型和輸入數據是否客觀、正確反映了人腦思維系統(tǒng)。當前計算機模擬包括制圖綜合過程中基于聯系的歸納推理、基于過程的形式推理和基于規(guī)則的演繹推理；而對于制圖綜合過程中的視覺思維，計算機模擬起來就困難了。同時，用計算機模擬制圖綜合過程中人腦的思維方式，求解制圖綜合的問題，無論是數據處理還是知識處理，都必須具備問題形式化、可計算性、合理的復雜度等三個前提條件，這都是難度很大的問題。國內很多學者在解決自動綜合的許多難題方面做了大量的工作，包括基于知識的自動綜合處理模型、基于遺傳算法的自動綜合處理模型、基于ABTM的自動綜合處理模型、基于彈性力學原理的自動綜合關系處理模型、基于數學形態(tài)學和神經網絡的自動綜合處理模型等等。特別是提出了自動綜合鏈及其自動生成的理論和方法，以及據此建立的自動綜合過程控制模型，為電子計算機按照模擬模型來模擬人在制圖綜合過程中的思維方式創(chuàng)造了十分有利的條件。福州市勘測院研制1:500到1:2000城市大比例尺地圖縮編系統(tǒng)，系統(tǒng)基于Visual Studio .Net開發(fā)平臺、FME2004數據轉換平臺，綜合應用C＃、、FMEObjects、MDL、數據庫、XML等計算機技術，采用MVC設計模式設計的、面向對象的組件式技術進行開發(fā)。實現要素合并、要素化簡、要素抽稀、要素移位以及縮編知識庫維護等。

1.6 空間數據不確定性研究進一步深化

空間數據的不確定性主要探討和研究空間數據誤差和不確定性，及其誤差傳播和控制的方法。不同空間分辨率DEM提取坡度不確定性研究（陳楠、湯國安等，2006）運用信息論與統(tǒng)計學一些指標及比較分析的方法，以1:1萬DEM為研究對象｡定性地分析了在黃土丘陵溝壑區(qū)DEM空間分辨率對所提取的坡度信息的不確定性影響，并建立了定量的計算公式｡黃土高原丘坡信息DEM提取算法的應用（陳楠、王欽敏等，2006），選擇代表黃土高原地貌類型（丘陵溝壑區(qū)､梁峁區(qū)､高原丘陵過渡區(qū)）的75個樣區(qū)（每個樣區(qū)約4 km2），以1:1萬水平分辨率為5m的DEM為研究對象，研究不同算法對提取地面坡度精度的影響，提出了對坡度和坡向精度進行評價的指標，并獲得了以上指標與分辨率的函數關系，所得函數關系可為實際工作部門選取適宜的DEM分辨率提供依據。

1.7 虛擬現實技術向通用化和實用化發(fā)展

空間信息可視化與虛擬現實技術過去主要集中在虛擬地理環(huán)境的基礎理論及相關學科應用技術的引進和研究。福州大學2002年以來選擇大場景、高復雜度、強交互的虛擬森林環(huán)境為研究對象，提出了基于虛擬現實、空間信息技術、圖形學等原理的分布式虛擬森林景觀的構建原理，并在國際上首次按單樹建模―林分場景―森林景觀等三級尺度實現的技術體系。該研究小組已成為國內進行系統(tǒng)地、持續(xù)開展虛擬森林環(huán)境的3個研究小組之一。主要完成的成果包括:（1）基于OpenGL開發(fā)了一個參數化單樹建模工具，并在其它應用項目得到推廣應用；（2）開發(fā)成功面向森林經營管理需要的虛擬森林環(huán)境。該平臺實現2維GIS與3維仿真功能的緊密結合；（3）基于HLA的開發(fā)分布式協同森林滅火仿真原型系統(tǒng)。（4）基于本體技術開展了面向滅火決策的領域本體知識庫系統(tǒng)的研究與原型系統(tǒng)開發(fā)；（5）開展了基于L-system的南方果樹-芒果、龍眼的建模，實現了果樹在年周期和生命周期內的生理生態(tài)生長發(fā)育過程3D表達；（6）初步探索了顧及光合作用的果樹生長的數學建模、三維建模，展示了在不同環(huán)境因子和經營參數控制下龍眼的生長變化過程。林開輝，陳崇成等（2006）針對虛擬森林滅火仿真需要多種不同要素同時參與滅火仿真的功能需求，提出了一種基于HLA 的可擴展的分布式森林滅火仿真體系結構。可用于地理多維信息的綜合管理、協同規(guī)劃、設計與決策等，可為數字省、數字城市、數字行業(yè)建設提供方法和技術支撐。虛擬現實技術中場景的建模和控制一直是人們關注的焦點，江輝仙、林廣發(fā)等（2006）應用虛擬現實地理信息系統(tǒng)（VRGIS）技術建立庫區(qū)三維仿真系統(tǒng)，結合影響水土流失的各種因素，利用GIS對空間數據處理和分析的特殊功能，實現水土流失監(jiān)測預報系統(tǒng)數據與圖形的有機結合，提高水土流失監(jiān)測預報的準確性。系統(tǒng)具有三維性、交互性、多媒體集成性和境界逼真性。省基礎地理信息中心基于三維地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)福建省三維基礎地理信息平臺（政務網），實現三維地理信息的查詢、瀏覽，政務信息的查詢、瀏覽，專題地理信息的加載及地名地址信息的上傳、標注等功能；開發(fā)了基于三維基礎地理信息的地震救災、地質災害、森林防火、核電規(guī)劃、交通規(guī)劃、城市三維、旅游三維、治安管理等專題三維地理信息系統(tǒng)。

1.8 空間數據挖掘和知識發(fā)現研究越來越受重視

面向地學和資源環(huán)境等領域應用的空間數據挖掘，除了能提取地理實體幾何特征知識外，還能發(fā)現空間分布、空間關聯、空間層次、空間演變等知識。福州大學面向資源與環(huán)境問題，以多源、異構的海洋、林業(yè)、國土等行業(yè)環(huán)境監(jiān)測數據（如各類監(jiān)測臺站、衛(wèi)星遙感等平臺的監(jiān)測數據）為對象，開展多尺度空間數據的可視化挖掘提供理論框架、技術方法和原型系統(tǒng)研究，在空間離群點的識別與分析、空間關聯規(guī)則提取、高維空間數據聚類、高分辨率光學遙感數據聚類等空間數據挖掘算法以及在空間數據挖掘的原始數據、挖掘結果的可視化表達以及挖掘過程的可視化交互探索方法等方向取得進展，推動了地區(qū)空間數據深度挖掘的研究與應用水平，空間數據挖掘和知識發(fā)現取得了顯著進展。（1）基于時空統(tǒng)計的方法，如鐘春棋、曾從盛（2007），基于RS與GIS的福州市景觀格局動態(tài)演化研究，在RS與GIS技術支持下，利用1986年、1993年和2000年3期TM遙感影像，選取反應景觀空間結構和景觀異質性的指數，分析了福州市區(qū)景觀格局及動態(tài)變化的特征。（2）基于空間關聯規(guī)則的方法，主要指空間對象之間的空間和非空間關系，如廈門市濕地時空演化的遙感動態(tài)分析（李春華、沙晉明，2007）：以廈門市近20年來多時相遙感數據為數據源，采用RS和GIS技術提取濕地動態(tài)變化信息；綜合運用多項式回歸、馬爾可夫模型、虛擬地理環(huán)境技術對廈門市濕地時空演化趨勢進行模擬分析和定量預測研究，建立廈門市濕地動態(tài)變化系列圖譜。邱炳文， 王欽敏等（2007）采用Moran's I系數的自相關圖來表示土地利用及其影響因子的空間自相關性特征，并且在此基礎上建立了土地利用與影響因子的空間自回歸方程。（3）基于求解問題不確定性的方法，包括粗集理論(Rough Set Theory)和云理論(Cloudy Theory)；（4）基于可視化的方法，如土地利用與土地覆蓋變化信息的圖譜研究（余明、李慧珍，2007），應用RS和GIS復合技術提取土地利用信息圖譜，從現狀結構、發(fā)展變化（凈變化與相互轉化）等方面進行土地利用信息定性和定量的分析，并建立了實驗區(qū)土地利用演變過程和空間擴展圖譜，其研究和建立的土地利用斑塊形態(tài)與擴展圖譜,在一定程度上反映了地學信息圖譜的“形-數-理結合”和“系列化”、“譜系化”、“模型數值化”的特征。（5）基于人工智能的方法，如陳楠、王欽敏等（2006）基于BP神經網絡自動提取溝谷研究，提出了將提取溝谷的過程轉化為根據地形因子綜合判定地貌類型的過程的思想。應用BP神經網絡分析了6種地形因子與溝谷地形的相互關聯關系。

1.9 地理信息網格與知識網格創(chuàng)新研究出現良好開端

知識網格是網格發(fā)展最新階段或表現形式，它是在人工智能和知識管理的基礎上形成的網格，是集計算網格和信息（數據）網格、知識發(fā)現平臺、決策支持系統(tǒng)為一體的智能網格。福州大學將時空數據挖掘、空間決策支持系統(tǒng)、信息可視化和人-機交互等技術引入網格計算環(huán)境，基于主流網格中間件Globus成功開發(fā)地理知識網格平臺（GeoKS-Grid），形成數據資源管理中心、資源監(jiān)控中心、任務管理中心、數據挖掘與決策服務中心、網格平臺管理中心等主要模塊，并在系統(tǒng)上部署了一系列網格服務，如基于MST的空間離群挖掘服務（以福建沿海土壤地球化學異常分析為例）、基于本體知識推理的土壤適宜性評價服務（以福建沿海地區(qū)熱帶水果種植應用為例）、空間關聯規(guī)則挖掘服務（以漳浦縣林種與影響因子關聯分析為例）、城市空氣高架點源污染模擬服務（以廈門市SO2為例）、城市短期電力負荷預測服務（以廈門市為例）、海上化學品泄露污染擴散模擬服務（以福建湄洲灣易溶液化品為例）。該平臺擁有地理知識發(fā)現和輔助時空決策分析的功能，促進網絡地理信息共享與服務從單純的信息交換和互操作、集成處理上升到時空數據挖掘服務、決策服務的深層次轉變，為地理知識服務網格平臺成為一個可視化、交互式、智能型的地學問題協同式求解環(huán)境奠定基礎。

1.10 地圖制圖學與地理信息工程理論研究

地圖制圖學與地理信息工程學科中除了地圖投影、地圖綜合和地圖符號等傳統(tǒng)理論外，又增加了地圖空間認知理論、地理信息傳輸理論、地圖視覺感受理論、地圖模型理論、地理空間信息語言學理論、地學信息圖譜理論、空間數據的不確定性理論等，地圖制圖學與地理信息工程科學的理論體系正在逐步形成。許多現代數學方法都在地圖制圖學與地理信息工程科學技術中找到了自己的切入點，特別是現代數學方法在地圖自動綜合和空間數據不確定性研究中的應用。我省在這一方面取得一定的進展。

福建師大地理科學學院和福州大學空間信息工程研究中心致力于空間數據挖掘與信息共享的理論、方法與技術的研究與應用示范研究。師大地理科學院作為主要成員參編的《地圖學基礎》由高等教育出版社出版，該書被全國高校選作教材，并獲全國普通高等院校優(yōu)秀教材二等獎；《地圖學原理》由科學出版社出版（2004年）；《地圖學》課程被評為福建省優(yōu)秀課程；《地圖學的改革與建設》經國內專家鑒定為國內先進水平，獲福建師大優(yōu)秀教學成果一等獎?！兜厍蛐畔⒖茖W導論》由科學出版社出版（2007年），作為地圖學與地理信息系統(tǒng)專業(yè)博士與碩士研究生教材。福大空間信息工程研究中心近幾年從事數字區(qū)域的理論、技術與應用，地理信息的建模理論與分析技術，空間數據挖掘的理論與方法，數據傳輸與信息安全技術等應用研究?！度丝诮洕鷮W中的GIS與定量分析方法》（王欽敏等）運用GIS 理論、方法分析人口空間分布與相關自然和經濟因子間的定量關系。建立了人口空間分布與經濟發(fā)展之間關系的微分方程組模型，運用穩(wěn)定性理論揭示兩者之間的非線性動力學機制。對人口空間遷移變化與經濟發(fā)展之間的關系建立數學模型，為人口空間遷移預測及政府決策提供參考。

以上所述地圖制圖學與地理信息工程學科取得的進展基本反映了近年來本學科發(fā)展的面貌。

2 地圖制圖學與地理信息工程學科的發(fā)展趨勢和任務

通過總結地圖制圖學與地理信息工程學科技術取得的進步、存在的問題和差距，進一步分析空間信息科學技術的發(fā)展及面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

2.1 以空間認知為核心的地圖制圖學與地理信息工程學科理論體系將進一步深化

空間認知理論是地圖制圖學與地理信息工程學科的認識論和方法論基礎。在空間認知理論的指導下，地圖投影、制圖綜合、地圖符號等傳統(tǒng)地圖制圖學的基本理論將在新的條件下進一步深化；地理信息傳輸、地圖視覺感受、地圖模型、地理空間信息語言、地學信息圖譜、空間數據與空間分析的不確定性等地圖制圖學與地理信息工程學科的新理論在整個理論體系中的地位和作用、相互聯系、內容的深層次研究將取得進展。目前，在地圖空間認知研究方面，理論體系尚不完善，空間認知過程研究不夠深入?，F有的GIS 數據模型缺乏跟蹤現實世界實體變化的能力，因為它只保存實體的現勢數據，隨著地理信息系統(tǒng)在行業(yè)應用的普及和深入，人們開始認識到地理信息系統(tǒng)應該具有描述現實世界中各種時空變化的能力，既可以分析其過去，又可以預測其未來（發(fā)展趨勢）。這種想法導致了時空地理信息系統(tǒng)和時空數據模型概念的提出。今后要重點研究：(1)空間認知理論體系框架；(2)空間認知過程、實驗方法與技術；(3)地圖可視化系統(tǒng)中的“人―地圖”關系及表示方法。

地學信息圖譜研究不僅局限于表現，更是一種分析方法。地學信息圖譜是圖形、方法和認知三者的綜合與統(tǒng)一。地學信息圖譜的研究起步工作主要有三方面：區(qū)域地理單元及其等級體系；地理單元的遙感影像特征分析；地學信息的表達方法。

2.2 地圖自動制圖綜合及其過程控制的智能化將取得進展并得到應用

在基于大比例尺地圖數據庫生產小比例尺地圖、多比例尺地圖數據庫的自動派生及一體化更新和 GIS中多尺度空間數據顯示等環(huán)境下，基于保質設計的空間數據的自動綜合及其過程控制的智能化研究都是必要的。目前的研究離實際應用還有很大的差距：一是自動綜合模型、算法還不具普適性；二是自動綜合結果還有不盡人意。今后研究的重點問題主要包括：(1)幾何信息的尺度依賴與空間認知理論的聯系；(2)多尺度空間數據庫的數據模型與數據結構；(3)網絡環(huán)境下的空間數據多尺度表達與在線式自動綜合理論與方法；(4)智能技術支持下的地圖自動綜合決策分析與自適應操作；(5)自動綜合的智能化、過程控制與質量評價；(6)三維城市模型的自動綜合；(7)地圖自動綜合的人機協同機制。

2.3 地理空間信息數據庫多源、多尺度數據一體化及面向對象發(fā)展

我省基本實現多源、多尺度矢量數據、影像數據和高程模型數據一體化管理。需進一步研究：(1)矢量數據、影像數據與數字高程模型數據融合的理論和方法；(2)海量數據高效快速索引技術；(3)基于圖形、影像與數字高程模型數據一體化的完全面向對象的方法；(4)基于矢量、影像與高程模型數據融合的地學空間分析理論與方法；(5)基于矢量、影像與數字高程模型數據融合的三維可視化理論與技術。

2.4 空間信息可視化與虛擬現實技術向與GlS集成的一體化和實用化方向發(fā)展

空間信息可視化及在此基礎上發(fā)展起來的地形仿真和地理環(huán)境虛擬現實技術，為人類的地理環(huán)境感知提供一種新的、更強大的工具。近些年來，出現不少利用現有的圖形圖像軟件與動畫軟件制作的地學信息可視化產品，如應用3DS制作動畫，完成預定路線的地景觀察；運用OpenGL在微機或工作站上實現實時交互的、可立體觀察的虛擬地形仿真；運用Performer及MultiGen(三維建模軟件)在SGI工作站上完成地景建模與實時顯示；運用VRML(虛擬現實建模語言)在網絡上傳播虛擬地景信息等?？臻g信息可視化與地理環(huán)境虛擬現實技術作為地圖學新的生長點，對于拓寬地圖學的研究領域和促進地理信息系統(tǒng)理論與技術的進步將產生重要作用。但是，從地理信息系統(tǒng)和空間信息可視化與虛擬現實的關系來看，地理信息系統(tǒng)具有強大的海量空間數據存儲、管理、處理和分析功能，空間信息可視化與虛擬現實具有多維動態(tài)可視化和實時交互式操作的效果，兩者優(yōu)勢互補，集成與一體化是一個必然的趨勢。需重點研究：(1)地理信息系統(tǒng)(GIS)與虛擬現實(VR)集成；(2)空間數據多尺度可視化表達的自適應地圖符號系統(tǒng)；(3)面向時空模擬與仿真的演化模型；(4)空間信息可視化人機自適應界面；(5)多維動態(tài)空間數據模型及其表達體系；(6)基于空間信息可視化的協同工作與決策支持。

2.5 空間數據挖掘和知識發(fā)現的研究正在興起，并向智能化發(fā)展

空間數據挖掘和知識發(fā)現是空間分析的拓展、延伸和深化，需重點研究：(1)空間數據挖掘與知識發(fā)現的理論體系；(2)空間數據挖掘與知識發(fā)現方法(基于時空間統(tǒng)計分析、基于空間關聯規(guī)則、基于求解問題不確定性、基于可視化、基于人工智能等)；(3)面向決策支持主題的分布式空間數據提取、預處理、變換、挖掘、模式解釋／知識評估；(4)數據挖掘數據、算法、可視化的有機結合(形、數、理的統(tǒng)一)。

2.6 GIS運行實現跨平臺、互操作、資源共享和協同

地理信息系統(tǒng)(GIS)就其運行方式而言，經歷了由單機向網絡發(fā)展的過程，網絡地理信息系統(tǒng)(Web GIS)正逐步成為主流產品。目前的Web GIS還存在著數據和功能相對綁定、處理功能相對簡單、系統(tǒng)之間缺乏良好的互操作性等許多問題，還不能實現真正意義上的跨平臺、互操作、資源共享和協同工作。重點研究：(1)基于信息網格的新一代地理信息系統(tǒng)，即網格地理信息系統(tǒng)體系結構和總體方案；(2)基于信息網格的地理空間信息管理與服務標準和規(guī)范；(3)Grid與Agent集成模型；(4)地理空間信息服務與Grid集成模型；(5)基于網格的空間數據訪問與集成。

基于網絡服務的GIS 應用軟件平臺研究與開發(fā)是要研究、開發(fā)基于網絡服務的GIS 應用軟件平臺，實現分布式多源異構地理信息的互操作和綜合利用。通過對地理信息內容和GIS 功能的集中管理，并為應用開發(fā)人員提供基于Web Services 的二次開發(fā)接口，實現與各種Web 應用的快速集成。主要技術特點表現在：為用戶尋找地理信息服務提供統(tǒng)一的入口和中介；提供基于GML 和Web Services 的地理內容和功能服務；自主開發(fā)、開放、跨平臺、可擴展。

基于GML 的網絡地理信息系統(tǒng)研究?；贕ML 的網絡GIS，是指GIS 中的所有數據都是表現為GML 文檔，這與傳統(tǒng)的GIS 不同。由于管理的數據對象發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的GIS 技術不能直接用于GML 數據的管理，因此必須研究基于GML 數據的管理技術，同時作為一個完整的網絡GIS，地圖信息可視化是必不可少的一部分，因此必須對基于GML的空間數據可視化進行研究。研究的具體內容包括：基于GML 的空間數據管理技術；基于GML 的多源異構空間數據集成和轉換；GML 數據的Web 可視化研究；基于GML 的網絡GIS 原型系統(tǒng)。

2.7 空間數據不確定性由理論研究向空間數據質量評價與控制的實用化發(fā)展

由于現實世界的復雜性和模糊性以及人類表達能力的局限性，空間數據不可避免地表現出某種不確定性，研究空間數據采集、處理、分析和應用過程中的不確定性理論，直接關系到空間數據生產和應用過程中的質量控制、GIS空間分析的可靠性和數字地圖產品應用的可靠性。其重點研究：(1)空間數據不確定性與數據質量的內容及評價指標體系；(2)空間數據不確定性理論及其可視化方法；(3)屬性數據不確定性理論與方法；(4)數字高程模型(DEM)數據的不確定性理論與方法；(5)空間數據不確定性關系模型和空間分析的不確定性；(6)多尺度空間數據融合的不確定性；(7)空間數據基于不確定性的數據質量評估與控制模型。

2.8 嵌入式地理信息系統(tǒng)將向更廣泛的應用領域滲透

地理信息系統(tǒng)（GIS）的應用領域和應用模式與計算機技術的發(fā)展密切相關，早期開發(fā)的GIS是基于工作站和桌面PC機的，這類計算機計算能力強、存儲容量大，能滿足GIS對計算機的性能要求。隨著嵌入式硬件技術（如嵌入式處理器、存儲器）和軟件技術（如編譯器、圖像壓縮算法、集成開發(fā)環(huán)境）的快速發(fā)展，GIS技術逐漸應用于嵌入式系統(tǒng)中，構成嵌入式地理信息系統(tǒng)。嵌入GIS由于其具有功耗低、資源消耗少、可靠性高、響應速度快、體積小和重量輕等優(yōu)點，廣泛應用于基于位置的服務LBS、車載導航儀、移動信息終端等嵌入式系統(tǒng)中，實現地圖瀏覽、地圖縮放、路線分析、數據檢索及地形分析等基本功能。重點研究：(1)嵌入式GIS通用硬件平臺；(2)嵌入式GIS中間件技術；(3)強實時響應關鍵算法；(4)多種數據融合和高效空間數據壓縮算法；(5)支持二次開發(fā)的EGISM應用軟件開發(fā)包。

未來地圖制圖學與地理信息工程學科的發(fā)展和理論和技術：

第一，空間認知理論將促進地圖制圖學與地理信息工程學科的進一步理論化和科學化；

第二，基于保質設計的空間數據自動綜合與細節(jié)分層(LOD)技術將促進空間數據的多尺度、多分辨化；

第三，空間信息可視化與虛擬現實技術將促進地理環(huán)境的沉浸化；

第四，空間數據挖掘與知識發(fā)現技術將促進由源于符號獲取信息到源于信息獲取知識，實現知識獲取的自動化；

第五，網格(Grid)技術推動新一代地理信息系統(tǒng)的誕生，將促進資源共享與解決問題協同化；

第六，基于面向對象方法發(fā)展面向Agent技術將促進智能化；

第七，地理空間信息獲取、處理與應用的一體化技術將促進GIS真正意義上的時態(tài)化；

第八，空間信息技術的全面嵌入和廣泛應用將促進普適化。

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課題組成員：

1．簡燦良，福建省基礎地理信息中心，教授高工。

2．吳 升，福州大學，教授。

3．陳崇成，福州大學，教授。

4．戴文遠，福建師范大學，副教授。

地理信息科學范文第5篇

要求所有學生都參與學習過程，通過一系列的探究活動從而得出結論。

探究式學習或稱探究性學習、研究性學習，是指從學科領域或現實生活中選擇和確立主題，在教學中創(chuàng)設類似于學術研究的情境,學生通過獨立自主地發(fā)現問題、實驗、操作、調查、收集與處理信息、表達與交流等探索活動，獲得知識,培養(yǎng)能力，發(fā)展情感與態(tài)度,特別是發(fā)展探索精神與創(chuàng)新能力。它倡導學生的主動參與。探究式學習是一種積極的學習過程，主要指的是學生在科學課中自己探索問題的學習方式。

簡而言之，它是一種在好奇心驅使下的，以問題為導向的，學生有高度智力投入且內容和形式都十分豐富的學習活動。其特點是：自主性、實踐性、綜合性、開放性

在美國國家科學教育標準中，探究有幾種用法：

（1）.科學探究。（2）.基于探究的教學/以探究為本的教學。（3）.以探究為本的學習。

從美國國家科學教育標準中探究一詞的用法可以看出，探究既是學習的過程又是學習的目的。

新一輪國家基礎教育課程改革的一個重要而具體的目標，就是要改變至今仍普遍存在的學生被動接受、大運動量反復操練的學習方式，倡導學生主動參與的探究式學習。在地理國家課程標準中，科學探究不僅被作為重要的理念強調、作為教學建議提出，而且被列入了課程目標和內容標準之中，作為必須實施的內容要求。

普通高中《地理課程標準》第一部分 前言

“二 課程的基本理念”中提出： “3、重視對地理問題的探究。倡導自主學習、合作學習和探究學習，開展地理觀測、地理考察、地理實驗、地理調查和地理專題研究等實踐活動?！?/p>

在探究學習中，教師鼓勵學生自由想象，提出各種假設和預見，充分尊重他們的思想觀點，使學生敢想敢干，富有創(chuàng)新精神。探究式學習的特點十分有利于調動學生學習地理的積極性、主動性，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和地理實踐能力。

探究式課堂教學特別重視開發(fā)學生的智力，發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)自學能力，力圖通過自我探究引導學生學會學習和掌握科學方法，為終身學習和工作奠定基礎。教師作為探究式課堂教學的導師，其任務是調動學生的積極性，促使他們自己去獲取知識、激活能力，做到自己能發(fā)現問題、提出問題、分析問題、解決問題；與此同時，教師還要為學生的學習設置探究的環(huán)境和條件，建立探究的氛圍，促進探究的自覺度，把握探究的深度。學生作為探式課堂教學的主體，自然是根據教師提供的條件，明確探究的目標，思考探究的問題，掌握探究的方法，敞開探究的思路，交流探究的內容，總結探究的結果。由此可知，探究式課堂教學是教師和學生雙方都參與的活動，他們都將以導師和主人的雙重身份進入探究式課堂。探究式教學科學而全面的貫徹了新課改精神，即以學生為主體、以激發(fā)主動性為先導、以促進教學有效性為過程、以提高師生合作和互動為形

式、以提高學生學習能力和綜合素質為最終目的的全新教育理念。

而高中地理探究式學習內容涉及的面非常廣泛，在新課程背景下如何把握高中地理探究式學習內容，已是擺在廣大地理教師面前的一個大課題。

教學的首要任務并不在于直接給學生傳授現成的知識，而在于引導學生發(fā)現各種各樣的問題，只有存在問題，知識才是有意義的，學生才能有求知的欲望。問題是貫徹整個教學過程的主線。知識只有圍繞問題而展開，才能很好地為學生所理解和接受。因此一切地理教學活動自始至終都應圍繞問題而展開，提高課堂教學的有效性。

在地理教學中，教師要善于選擇教學材料，最好選擇一些實踐操作性強，資料來源豐富，學生感興趣的新穎的問題情境。激發(fā)學生質疑探究的欲望，鼓勵學生對學習材料進行自主質疑，對地理問題進行獨立思考，引導學生尋求新的發(fā)現，獲得新的認識。高中地理教材中可質疑設問的內容不少。教師在教學中要經常巧妙地將這些內容轉化為新的問題學習情景，引導學生對學習材料質疑問難，幫助學生形成強烈的問題意識，頻頻撞擊學生的創(chuàng)新思維的意識，不斷激發(fā)學生探究學習的興趣。從而讓其獨自養(yǎng)成自主質疑的思維品質，最終達到學習方式的轉變。

探究式課堂教學應把課堂討論作為教學常態(tài)，以合作學習為主要形式，引導學生利用多樣化的學習資料，達到合作解疑的目的。探究式課堂討論的形式多種多樣，內容豐富多彩，教學中根據教材和學生的實際組織學生進行限時性課堂小組討論，如開發(fā)西部的目的和意義等問題可以組織學生進行討論，通過討論使學生明事理、出新意，并養(yǎng)成競爭意識和合作精神。實踐表明，限時性課堂小組討論是探究式課堂討論的主要形式。教師應根據教學目標巧設討論主題，力求每次討論都有精彩的內容和獨到的見解。在組織討論的過程中，教師要指導學生掌握討論的方法和技巧，引導學生學會傾聽和表達，學會在討論中競爭，在競爭中合作，在合作中解惑釋疑，在釋疑中與他人共享成功的快樂，討論后要進行反思，總結得失，提出新的問題，開始新的探究。同時，開展探究式課堂教學特別是探究性課題研究和社會調查活動，教師還要引導學生向社會各界人士請教，在實際生活中學會交往與合作，使合作從一種學習方式擴展成為學生的一種基本生活方式，使學生在探究性地理學習中既學習知識，提高能力，也學會學習，又學會做人。從而促進學生健康人格的形成，實現知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三位一體的新課程改革目標。

（1）探究式學習方式在地理教學中是有其特定的對象內容的，并不是什么內容都適合用。哪些類型的地理知識適合用探究式學習方式來學習呢？

地理知識可分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識三類。陳述性知識是有關世界“是什么”的知識，如地理名稱、概念、事實、原理等。這類地理知識通過聽講或閱讀就可以為學生掌握或記憶，不適合也不需要學生去探究或發(fā)現。程序性知識又稱為操作性知識，回答“怎么做”的問題，如有關操作、程度、步驟、方法等方面的知識，涉及學生解決地理問題的技能、方法策略的形成等。策略性知識是回答“為什么”

的問題，即地理知識產生和發(fā)展過程的知識，它也是一種程序性知識，主要涉及對地理概念、規(guī)律、原理和應用。后兩類知識單靠老師的講解很難為學生掌握。而通過學習者親身參與的探究或實踐則能逐漸被體驗或內化。（2）地理課堂教學中教師如何發(fā)揮主導作用？“主導”者，主要在“導”。導的形式多種多樣，多姿多彩。導沒有頂峰，沒有絕對權威。導的內容豐富多彩；導以思維，導以方法，導以規(guī)律，導以能力，導以創(chuàng)新，導以興趣，導以意志，導以目標，導以理想。以探究為本的教學是一種手段，不是目的，目的是掌握科學內容、科學方法和科研能力。雖然探究很重要，但是這“并不意味著所有的教師都應該追求一種單一的方法來教學?！?/p>