地理信息科学的研究方法精选(九篇)

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第1篇：地理信息科学的研究方法范文

地理信息产业发展从20世纪90年代初期进入起步阶段。随着社会进步,地理信息产业不断发展,我国地理信息产业面对国际金融危机的冲击仍然保持了强劲的发展势头,“十一五”期间增幅超过300%,2011年产业总产值突破1500亿元,从业人员约80万人,从业机构超过2万家。国家测绘地理信息局推进地理信息产业的目标是到2015年年总产值超过3000亿元,到2020年年总产值达到10000亿元。1998年教育部颁布了我国新的《普通高校本科专业目录》,其中对高校本科专业行了调整,专业由原来的504个调整为294个,教育部特别增设了地理信息系统专业,这一点说明地理信息产业的特殊优势和生命力。2012年普通高等学校本科专业目录再次调整,将地理信息系统专业改名为地理信息科学专业。经各种资料的统计表明,2000年有37所院校设立了GIS专业,2003年有93个高校开设了GIS专业,2007年全国共有161所高校设置GIS专业,2012年全国共有168所高校设置地理信息科学专业[1-2]。从而促进地理信息产业不断发展壮大。

2地理信息科学专业发展面临的问题与分析

2.1教师专业素养迫切需要提高

目前状况是一些院校现有的地理信息科学专业教师是从相关学科转入地理信息科学专业的,大多数是从学校毕业又走入学校,并没有机会从事实际地理信息系统研究、开发和应用的经验[3]。而地理信息科学技术本身发展又很迅速,这使得一些教师很难胜任所承担的核心课程与专业课程教学任务。

2.2教材建设与培养目标脱节

由于软件的更新速度飞快,相应的实验教材很难跟上。据此有些人提出了要大胆尝试采用电子教材,某些部门或是软件出品单位不要只是将精力放在软件使用帮助上,也应当随之出品入门级或更高档次的电子实验教材,弥补实验教材陈旧落后更新慢的问题。理论教材内容更新滞后非常明显,与各人才培养层次与方向脱节,没有针对各个培养层次和方向的统一化、系统化的教材的建设[4]。

2.3课程体系及教学内容与社会需要脱节

各高校开办地理信息科学专业时,主要是依托已有相关专业构建课程体系,无论是学科基础课程,还是专业核心课程的设置,皆与地理信息系统专业培养目标及社会需求脱节[5]。大多是根据本校的师资和学生的素质来设置相应的课程。还有因师资不足,涉及地理信息新理论、新技术、新方法的课程不能开设,学生空间分析、地理信息系统技术二次开发与应用的能力上得不到锻炼,在工作中暴露出地理信息系统应用能力差的缺陷,直接影响到该学校地理信息科学专业人才培养的声誉[6]。

2.4专业目录名称与本学科内涵不相适应

随着形势的发展,逐渐暴露出一些问题。从地理信息科学专业分层次的培养来看,名称上存在不相称,一些专家建议,对于理科院校或从地理科学为基础发展起来的,完全可以称为地理信息科学专业,但对于工科院校或从测绘等方向发展起来的,可以改称为地理信息工程专业。笔者认为经过多年的磨合共融发展,也可能在将来二者会统一于新的名称。

2.5资金投放不足

目前,高校地理信息科学专业建设与人才培养,同样受到发展速度与投入增量不同步的影响,专业建设经费不足,仪器设备陈旧且不配套。特别是在一般本科类院校,在追求规模发展过程中,因资金不足与基础设施建设需要,对教学仪器设备与运行保障经费采取紧缩政策[7]。

2.6全国地理信息科学专业的发展没有一个统一的教育培养评价体系

对于这个专业培养的人才没有相应评价体系。尤其针对一般本院校来说,不论是以测绘为基础发展起来的,还是以地理科学为依托发展起来的地理信息科学专业,都没有真正融入到全国地理信息科学专业的大圈子里。要真正服务社会,不应靠少数顶级院校的科学进展,更多是发挥好全国各地的地理信息科学专业的教育资源,让地理信息科学的大众化教育与培养复合型人才可以落到实处,从而彰显地理视角。

3建议与发展策略

3.1地理信息科学教育应遵循应用科学的教育理念

这个专业无论是从测绘工科院校发展起来的还是从以地理学空间分析应用为主的理科发展起来的,大家都会认为本专业是理论实践相结合的学科。从现在本科生、研究生的招生就业情况来分析,本科阶段是扎实掌握基本理论的重要时期,研究生阶段可注重与实践相结合。大学本科阶段要遵循教育的基本理念,而不是一味地追寻市场,更不能成为步入社会的培训场所。大学本科教育是思想和认知善恶发育成型的阶段,让学生有能力去追求知识与真理,这是大学本科的教学核心。只有这样才能在以后的工作中具有更强的创新能力。

3.2培养空间思维的教学模式不能变

空间思维能力不只是让人知道东西南北,更多是分析和解决问题的空间维度。从另一个角度来看,地理信息科学的普及也是对全民空间思维能力的培养,比如ESRI在美国会对小孩子进行免费的地理知识讲解,使他们从小就能接触到地理空间的概念,启发了他们的空间想象力。

3.3人才培养上要在权威机构中划分出层次

从地理信息产业发展来看,地理信息科学学位教育应强化技能培训,这部分人才培养就落在一些以测绘为基础的工科院校发展起来的地理信息科学专业的培养上,突出地理信息科学技术的开发与应用。而另一类别是以地理学为基础发展起来的院校专业上应突出地学方面的应用。总之地理信息科学人才的培养既需要有能够创新思路的人才,也要培养具有扎实知识的技能型人才,这样才能共同推动地理信息科学和地理信息产业可持续发展。

3.4通过任教资格考试、技术水平认证来规范地理信息从业人员的水平

国家应有相应的政策法规来管理地理信息产业。规定必须要有相当水平的从业人员才能承接各种项目。原因就是地理信息产业的相关行业关系人类社会正常发展,如果政策法规跟不上,那么将会一片混乱。3.5为一线地理信息科学教育工作者申请教学或科研

第2篇：地理信息科学的研究方法范文

关键词：GIS；发展；演化

一、前言

地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种专门用于采集、存储、管理、分析、和表达空间数据的信息系统。其既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。

二、GIS的提出和迅速发展

50年代，由于电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量与地图制图学中的应用，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这样就导致了地理信息系统的问世。

1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS—加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。但是，由于当时计算机技术水平不高，存储量小、磁带存取速度慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格的操作方法。

进入70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备—磁盘的使用，为空间数据的录入、存贮、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着实用方向迅速发展。一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。GIS这一技术成为一个引人注目的领域。

三、80年代的GIS—地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）

80年代是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现，为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输效率得到极大的提高。另外，软件开发工具的广泛应用和数据库技术的推广，推动了GIS的数据处理能力、空间分析功能、人机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术的进一步发展，并逐步走向成熟。GIS的应用从解决基础设施的规划（如道路、输电线等）转向更加复杂的区域开发问题。当时，GIS已跨越国界，在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题（如全球变化、全球沙漠化监测等）。因此，国际著名的GIS专家，即前面提到的R.T.Tomlinson认为：“如果70年代是GIS发展的巩固时期，那么80年代则是国际上GIS发展具有突破性的年代”。这个时期，GIS还保留有地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）的含义和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）

地理信息系统技术的应用大大提高了人类处理和分析大量有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，而地理信息系统技术及其应用的进一步发展则必须以地球信息机理理论为基础。陈述彭院士在论述地理信息系统发展时强调了对于地球信息基础理论的研究，并指出地球信息基础理论的实质内容：地理信息系统已不仅仅限于物质流与能量流的信息载体，而且包括研究地学信息流程的动力学机理与时空特征、地学信息传输机理及其不确定性(多解)与可预见性等；并认为：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于这个Info还包括很多地学规律，其分析模型必须以地学为基础。

Goodchild于1992年提出地理信息科学(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。地理信息科学的提出是地理信息系统技术及应用发展到相当水平后的必然要求，它是在人们不再满足于仅仅利用计算机技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询，而强调地理信息系统的空间分析和模拟能力时产生的；它在注重地理信息技术发展的同时，还注意到了与地理数据、地理信息有关的其他一些理论问题，如地理数据的不确定性、地理信息的认知以及社会对于地理信息技术运用于实践的认可等。由此可见，地理信息科学在地理信息技术研究的同时，还指出了对于支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。世纪之交，由于地理信息系统的应用日益广泛，加上航空和航天遥感、全球定位系统、数字网络(Internet)和地理信息系统等现代信息技术的发展及其相互间的渗透和整合，逐渐形成了以地理信息系统为核心的地球空间信息集成化技术系统，为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证；同时，这些现代信息技术的综合发展及其应用的日益深广，掀起了全球变化研究与对地观测计划的新高朝，于是时势造英雄，促使一门新兴的交叉学科“地理信息科学”的脱颖而出。这个时期，GIS己经渐变地含有地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）的含义和意思。

五、现在的GIS—地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)

近年来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，GIS的发展进入到各行各业乃至各家各户的用户时代，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。这个时期，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系统已成为许多机构（特别是政府决策部门）必备的工作和决策咨询系统。国家级乃至全球级的地理信息系统已成为公众关注的问题，地理信息系统已被列入“信息高速公路”计划，也是美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略的重要组成部分。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。

近来，个人数字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移动电话的普及给新的应用创造了许多机会。这样的应用有流动工作人员和基于位置服务。流动工作人员，顾名思义，他们工作在远程位置，如客户处、分公司或者野外现场。这些工作人员经常要为完成某项任务下载一段所需的数据，在远端使用这段数据，然后在每天工作结束的时候将改动更新（同步地）到主数据库上。这种场景的一个重要方面是：客户端保留有数据，并以离线方式在本地对数据进行操作。基于位置服务的使用是近年来出现的一个重要趋势，这类服务彻底改变了对用户地理位置的依赖。随着全球定位系统（GPS）的应用，可以很容易确定任何一个客户/使用者的精确位置，并根据用户的地理位置提出最佳解决方案。基于位置服务的影响和重要性促使开放GIS协会（OpenGISConsortium,OGC）提出了开放位置服务（OpenLocationService，OpenLS）,希望能够将地理空间数据和地理操作的资源集成到位置服务和电信基础设施中去。美国联邦政府已于2001年10月颁布了规定：所有蜂窝电话的位置在67%的使用时间里必须是可追踪的，追踪精度为125米。这样，一方面人们总在评述着Internet革命“消灭”了地理的概念，与此同时，对于空间技术的需求却在不断增长。位置服务（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通过固定或移动网络发送GIS功能和基于位置信息，从而在任何时间应用到任何人、任何位置和任何设备上。当前，LBS已成为科学研究、技术发展和市场开拓领域共同的热点话题。此时，GIS已朝着地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)的方向发展。

六、结论

第3篇：地理信息科学的研究方法范文

关键词　地理信息系统　学科建设　政策建议

1 引言

地理信息系统是地理学、资源与环境科学、地球系统科学中最富有生命力的部分，是它们重要的发展方向之一，“在持续发展的研究和决策中，没有任何其他领域比利用GIS技术更为重要”。地理信息系统发展十分迅猛，地理信息系统学科也非常年轻，从第一个GIS建立到现在只有33年的时间，从“数字地球”的提出到现在耳熟能详的“数字化浪潮”只有短短8年的时间。

随着地理信息系统学科的快速发展和社会需求空间的不断增大，地理信息系统人才的需求量也在不断扩大。如何加强GIS学科和人才培养体系建设显得尤为必要。

2 地理信息系统学科体系

GIS（Geographical Information System）是在计算机软件和硬件支持下，综合运用地理学、系统工程和信息科学的理论，获取、存贮、管理、传输、分析和输出地理空间数据的信息系统，是计算机和信息系统技术在地理科学中运用发展的产物。从学科角度看，地理信息系统是管理和分析空间数据的科学技术，是一门集地理学、测绘科学、计算机科学、空间科学、信息科学和管理科学等多门科学为一体的新兴的综合集成学科，具有多学科交叉的显著特点。

从广义来看，GIS应属地球信息科学与技术的范畴。地球信息科学包括理论、技术和应用三部分。应用信息论、控制论和系统论形成了地球信息科学的方法论；区域的可持续发展和全球变化构成了地球信息科学的应用部分；信息的获取、监测，信息的模拟，信息的传播与建设构成了地球信息技术部分（见图1）。当前我国的GIS学科建设方面，存在理论不适应技术的发展需求，同时技术与应用脱节的现象。

从狭义来看，GIS属多学科综合集成的学科，包含了理、工、管理学科的科学与技术内容。GIS作为理科，以地理学、地图学、系统科学为基础；GIS作为工科则以计算机科学与技术、测绘科学与技术、系统工程为核心；GIS作为管理学，则以管理信息系统（MIS）为支撑体系。目前对GIS学科建设，一是分散在相应学科的边缘，没有得到充分的重视；二是学科体系不清，结构不完善。因此，只有把GIS学科建设作为一类交叉学科门类，进而从科学、技术、工程三个层次加强，才能够形成完善的学科体系，任何强调其中一个方面的倾向，均会对GIS学科发展产生不利的影响。设置交叉学科类在美国的学科分类体系中得到了充分且高度的重视。从GIS科学角度，要加强地球信息科学、地球系统科学等在GIS中的应用；从GIS学科建设的技术角度，要加强遥感技术的应用，以及网络计算机软件技术的开发与应用；从GIS学科建设的工程角度，要加强系统工程在GIS中的应用，从而保证任何GIS软件系统具有很强的稳定性与安全性，能够具有强大的服务功能。

3 地理信息系统人才培养体系

3.1 GIS人才培养方向

把握了GIS人才培养方向就勒住了人才培养体系的龙头。根据前面的论述，GIS人才培养方向可以归纳为：①GIS理论人才；②GIS技术人才（含软件开发人才）；③GIS应用人才(GIS工程建设)。

从科学（理论）角度看，地球系统的信息流是GIS研究的主要内容。资源与环境信息则是其主要关注的对象。GIS在不断发展中已逐步形成了以“地球信息科学”为基础的独特的理论体系，具有多学科集成的显著特点。但目前，正如陈述彭先生所指出的“地理信息系统基础研究状况是理论的发展满足不了技术进步的需求”。因此，在GIS人才培养中，首先需要的是能够满足学科发展所急需的理论型人才。

GIS技术人才包括信息的获取、监测，信息的模拟，信息的传播与建设等方面的人才，这些人才的培养，广义上包括遥感技术、GPS技术、地理信息系统与空间辅助决策系统以及信息基础设施建设方面的人才培养。对于GIS软件开发，为避免大量人力集中在低层、重复的程序编制上，应尽量利用已完成的软件资源，同时从长远看，中国应该发展自己的GIS软件，应该加大对软件开发的投入。

国外有统计数字：用于GIS软件、硬件和建库的投资比例为1∶2∶10。这反映中国的GIS软件市场大，而GIS的应用市场更大。现在国内急需GIS工程建设的高级技术人才。这样的高级技术人才必须具备很好的测绘、遥感、地理学、计算机和应用科学的知识基础；有处理各类GIS应用技术问题的经验；果断的判断和决策能力；较高的组织指挥才能。他们要凭自己的知识、经验和能力对GIS系统的建设和开发过程进行总体控制，解决技术难点，并能进行系统开发，对运行系统进行诊断。

GIS软件开发和GIS应用两类人才都需要培养。尤其是GIS应用人才培养目前国内还没认识到其重要性，国内不少人避开社会科学问题，倾向于纯技术课题，片面认为唯有编制低层次的算法程序才是高级的、有意义的工作。实际上“在发达国家的GIS人员结构中，绝大多数的人员和研究生都在GIS的应用领域工作，这才促成了GIS的蓬勃发展”。

3.2 国内外GIS学科、专业设置现状

GIS学科与专业设置影响到GIS人才培养的素质与人才结构。国外的GIS专业教育比中国早10年左右，20世纪80年代中后期，国内一些大学才开始着手建立了GIS专业。1997年国家学位委员会在对原有学科进行合并、调整的同时，在原地理学一级学科目录中增加了“地图学与地理信息系统”（理学）、在原测绘科学与技术一级学科目录中增加了“地图制图学与地理信息工程”（工学）两个二级学科，并开始进行这两个二级学科的博士、硕士研究生培养单位审批和招生工作。这也是我国最早开始的硕士、博士GIS研究生学位教育。1998年7月教育部颁布的新的本科专业目录中，在原地理类专业中增设了“地理信息系统”理学本科专业。

在我国现行的学士学位(本科)专业目录中，能够进行GIS专业人才培养相关的有理学、工学、管理学3个门类，4个学科，4个专业。但仅有地理科学类门下的“地理信息系统”一个专业可以授予GIS理学学士学位。美国在现行的学士学位(本科)专业目录中，能够从事GIS专业人才培养的有理学、文学、工学、管理学和环境学5个门类，5个学科，14个专业，并且都可授予GIS学士学位。

比较而言，我国现行的GIS专业设置，不符合GIS作为一门交叉学科和综合性学科的特点，阻碍了GIS学科建设，现行培养方案已不能满足GIS人才培养的需要，并在一定程度上限制了人才培养体系的建设与发展。

3.3 国内GIS专业课程设置对比分析

合理的课程设置，尤其是专业核心课程的设置，是GIS人才培养体系所面临的一个重要问题。目前，GIS专业课程体系主要由公共必修课、专业基础课、专业课等几部分组成。本文选取了典型的7所国内高校本科GIS专业的主要专业课程设置，包括：3个理学专业，4个工学专业（见表2，不包含数理基础部分的课程）。

分析表2可以看出：

1）不论其学校系科归属于理学或工学，课程体系的设置本质差异不大，除去公共必修课和数理基础课程外，根据GIS学科包含的核心内容看均包含有：地理（地球）科学、摄影测量与遥感、计算机科学，以及地理信息系统专业课程四个部分。

2）各校课程组结构比重的差异反映了理学、工学办学的特点及各校的办学特色与师资条件。虽然开设的课程类别基本相同，但课程结构存在明显差异：a) 工学对数理科学有相当高的要求，对计算机类和摄影测量与遥感课程组的要求也明显高于理学GIS；b) 理学GIS专业课明显多于工学GIS专业课，体现地理信息系统专业起源于地理学科的固有特性，反映了工科系科内地理科学有关学科师资力量的薄弱与不足；c) 不论工科或理科，各校优势学科课程都明显高于其他学校。如同济大学的测绘科学与技术课程，占总课程的30％。

3）比较而言：必修课除了物理、数学、计算机文化基础、英语、政治之外，如果将其他必修课作为专业核心课程，则重庆邮电大学 GIS专业测量学方面与遥感方面相对薄弱，电信专业方面课程得到加强。重庆邮电大学GIS专业是设在计算机学院下，重庆邮电大学GIS专业中各类课程的比重是：地理学或地学课程11.5%；计算机课程31.5%；摄影测量与遥感课程占2.27%；GIS专业课程15.9%；电信类课程占16.26%；其他基础课部分20.3%（图2）。这从某种程度上说明了重邮的特色，即计算机加电信的地理信息系统，同时也能引起我们对于到底培养怎样的GIS人才、办成怎样的专业特色进行思考。

4 地理信息系统学科与人才培养体系建设对策

4.1 学科建设对策

目前GIS学科的发展不能适应GIS未来发展的需要，甚至在一定程度上限制了学科的发展。有必要从本学科的长远发展来考虑如何将专业优势转化为优势专业的问题。

（1）完善和加强各级实验室建设。依托现有的计算机实验室，建立初步满足教学实验的软件和硬件环境，这对提高GIS人才的实验技能、对发展GIS专业至关重要。在地理信息系统实验室中，可分为理论基础实验、软件工程实验和综合实验三方面。

（2）全面建设野外综合实验基地。增添野外定位、观测、数据采集、记录、处理、通讯设备（GPS、水、土、气、生自动观测等）常规设备。野外综合实验基地的建设是提高对地学信息野外测量能力的基础，可包括地理学综合实验基地、测量和遥感实验基地、软件工程与管理实验基地等。

4.2 人才培养对策

4.2.1根据GIS人才的素质要求，加强实践性人才培养

GIS是一门集地理学、测绘科学、遥感学、计算机科学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科。虽然有个别提法不一定完全一致，但GIS是一门新兴的边缘、交叉学科，却是大家的共识。我们不能否认GIS的理论性，但我们更不能否认GIS的强技术性与实践性。可以说，GIS是一门偏重于技术与实践的学科。理论性与技术性并不矛盾，陈述彭院士说过，没有高新技术支持的科学是落后的科学，没有科学理论指导的技术则是盲目的技术，这是一句富含哲理的睿语。美国的GIS理论与技术都十分先进就是一个例证。因此，GIS人才不但要有深厚的理论基础，而且还要有过硬的技术能力，这就是GIS人才的素质标准。具有合理的知识结构，灵敏的空间数字思维方式，卓越的技术、实践、管理与组织才能，才是GIS创新型的高级人才。

人才培养除了要了解市场的前瞻性，从长远来看，将来GIS人才面向的越来越多的是企业，而真正推动“数字地球”“数字城市”的是政府行为，政府本身无法完成庞大的“数字城市”“数字国土”的任务，这些任务最终落在企业身上，从行政行为到市场的选择，它本身有一个滞后的过程，它受国家地理信息基础设施完善程度和某些技术瓶颈的制约，一旦这些瓶颈打破，将带来大量的对GIS人才的需求。

当前是市场经济，人才培养除了要了解市场的前瞻性外，还要有市场需求的现实性。从近期来看，企业需要的是马上能给单位创造价值的可塑性人才，它需求的是现实价值和潜在价值的统一，两者中，又更加注重现实生产力。技术娴熟的生产者能够马上受到企业的青睐。

因此GIS专业人才培养除加强理论教学外，更应该注重实践性人才培养。

4.2.2 进一步加强GIS人才培养的核心课程建设

目前，在本科教育中，精英教育与大众教育并存，GIS学科人才培养核心课程体系的建设已显得十分重要。为此，针对上述GIS学科体系划分、人才培养的专业设置，建议进一步加强大学GIS专业的核心课程建设，优化核心课程体系（表3、表4）。内容涉及与GIS学科密切相关的地理类、测绘与遥感类、计算机科学与技术类、GIS专业类四个课程组，作为GIS本科专业素质教育的核心课程。

4.2.3 注重GIS课程前驱课程和后续课程的设置

GIS课程应该根据专业特点和学生的认知特点设置，体现知识的前后衔接。学生通过前驱课程的学习，再进入GIS课程的学习，以GIS知识为主导，将GIS技术融入到其他方面的分析中（图3）。

4.2.4 在狠抓教学质量的基础上，扩大专业规模

从1998年7月教育部颁布的新的本科专业目录中，增设了“地理信息系统”理学本科专业。例如，重庆邮电大学地理信息系统专业于1999年经教育部批准设立，2000年开始招生，学制四年，授理学学士学位，是西南地区创建该专业的本科教学最早的学校之一，经过6年办学，从无到有，逐步走向完善。全体老师共同努力，教学计划得到调整，办学经验不断丰富，但规模一直成为进一步增加投入加强学科建设的一个瓶颈。

建议在狠抓教学质量的基础上，扩大专业规模，同时应该不失时机地加大投入。高新技术本身意味着需要高投入、高风险，才有高回报。

4.3加强GIS专业建设的规划与规划的执行

借用根据克来因综合国力方程，专业综合势力的评价可以表示为：

PP=（C＋E＋M）×（S＋W）

PP――表示专业综合势力

C――表示基本实力，包括学生素质，师资力量和教学设备

E――表示经济投入能力

M――表示领导能力，等于领导的感召力和协调能力，调动各项资源从事专业建设的能力

S――表示战略意图，即专业定位和专业建设长期规划、短期规划和年度计划

W――表示贯彻战略意图的能力，即专业建设长期规划、短期规划和年度计划执行力

由此可见，有战略目标，有强有力执行战略意图的能力是专业综合实力的一个重要指标。许多学校的专业建设都十分重视专业的整体规划。作为一个学科建设，需要有明确的站在时代的角度、全国的角度审视的战略意图，需要加强执行战略意图的能力。

参考文献

[1]Wiken Ed B, Paul C. Rump and Brian Rizzo. GIS Supports Sustainable Development [J]. GIS World, 199, 5(5).

[2] 邬伦，刘瑜，张晶.地理信息系统：原理、方法和应用.北京：科学出版社，2001，21.

[3] 史培军，李京，潘耀忠，陈军.中国地理信息系统学科建设与人才培养探讨.首届全国“地理信息系统”专业教育研讨会.2003.

[4] 陈述彭，何建邦，承继承.地理信息系统的基础研究――地球信息科学.地球信息，1997，3：11-20.

[5] 邵全琴.中国的GIS教育与人才培养.首都师范大学学报（自然科学版），1995，4（16）：88-89.

[6] 边馥苓.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨.地理信息世界，2004，5（02）：20-22.

第4篇：地理信息科学的研究方法范文

如何提高学生的自身素质，而能更好地解决就业问题，笔者认为可从以下两个方面加以考虑。

1.学科定位不同的高校都有自己的学科定位，学生培养的目标不同，其课程设置及实践教学也有所不同。如何科学合理的进行专业的学科定位，是当前许多高校需要研究并解决的一个关键问题。2.实践教学体系设置由于GIS是一门应用性很强的学科。加之用人单位无一例外地都要求所聘毕业生要具有一定的动手能力，能够承担实际工作，胜任所聘工作岗位。因此GIS专业实践教学必须在注重“打好基础”的同时，注重“应用过关”，如何科学、有效地制定实践教学体系，是当前急需解决的问题。

二、地理信息科学专业发展的主要措施

建立和健全实践教学课程体系，提高学生对实践教学重要性的认识。深化实践教学管理，实施“实践教学导师负责制”，即每位教师分别负责几位学生，或每位教师按地域负责学生，如负责北京，负责上海，负责长春等实践教学基地，加强“实习+就业”培养模式，为毕业生就业提供良好的就业平台。

1.在课程结构上，要加大实践性教学的比重，把实践操作技能训练作为重要的教学内容。2.在理论课教学内容上，要与实践相结合。删减理论与实践脱节的内容，增加实用性内容，按市场需求，把新知识、新技术、新方法渗透到专业教学之中。3.在教学方法上，采用实践性教学，使理论课程的教学应用性和实践性大大增强。4.强化校内实训，成立兴趣小组，组织专业技能大赛。5.通过对专业实习基地调研，实训基地主要在一线城市，重点考虑北京、广州、上海等城市。6.确定实习基地，实习前动员，学生与实习基地双向选择，送学生到实习单位，检查学生实习情况，落实学生就业。

三、结语

第5篇：地理信息科学的研究方法范文

1研究进展和成就

土地信息科学作为一门新兴的信息科学技术,已走过了近40年的发展历程。目前正以每年25%~40%的速度快速增长。毫无疑问,土地信息科学是国土现代化无可替代的重要技术支撑,它的广泛应用,必将给土地资源的研究和发展带来革命性的变革[3]。

1.1土地利用遥感动态监测研究我国土地利用/土地覆被变化遥感动态监测研究始于20世纪70年代。1974年开始引进美国地球资源卫星图像,开展遥感图像处理和解译工作。1978年全国第二次土壤普查,许多地区利用航片借助计算机技术勾绘出了土地利用现状图和土壤图。20世纪80—90年代,微型计算机的出现促进了遥感技术的发展,我国土地信息科学研究进入新的阶段。1980—1983年我国利用陆地卫星图像资料对全国土地进行遥感调查,编制了1∶250000和1∶2000000土地利用现状图。利用航空遥感图像判读编制了1∶10000、1∶25000、1∶50000的土地利用现状图和土地利用类型图。航空遥感与GPS应用到城镇大比例尺(1∶2000~1∶500)地形图测绘工作中,为城市土地规划建设提供了依据。90年代初,在国家土地管理局的组织下,东部采用航空遥感信息完成1∶10000土地利用调查,西部以航空遥感和卫星遥感信息相结合完成1∶50000、1∶100000和1∶200000土地利用调查。近十几年以来,随着卫星遥感分辨率的不断提高,遥感技术在土地利用动态变化监测中发挥越来越重要的作用。在国家科委和国家科学基金委“九五”到2010的重点发展领域和优先资助领域中,将土地利用动态变化遥感监测作为研究重点之一[4]。目前,遥感技术因其能提供动态、丰富和廉价的数据源已成为获取土地利用/土地覆被变化最为行之有效的手段。卫星遥感在全球和区域尺度土地利用/土地覆被变化研究与应用方面均取得了突破性进展[5]。

1.2土地信息系统建设研究1980年中国科学院遥感所成立了第一个地理信息系统研究室,并于1985年组建了“资源与环境信息系统”国家重点实验室。1990年,武汉大学建立“测绘遥感信息工程”国家实验室。在此基础上我国开展了大量的土地信息相关的开发研制工作,如中国测绘局在全国大地测量和数字地面模型建立的基础上,建成1∶1000000国土基础信息系统和全国土地信息系统[2]。国土资源部已将“加强信息系统建设,实现信息服务社会化”列为国土资源部门的五大任务之一,并已成立了以部长为首的部信息化领导小组,组建了部信息中心。在新一轮国土资源大调查中设立了“数字国土工程”专项,我国国土资源信息化工作已全面展开[6]。与此同时,我国一大批土地信息化相关的重点项目已经或者正在开发、实施。例如,黄杏元等根据城市土地定级因素所具有的空间特征和相关性,采用地理信息系统的技术和方法,运用空间数据库存贮、管理和操作各类与城市土地定级估价有关的信息和数据,完成了南通市土地定级信息系统的设计,建立了土地定级估价数据库[7]。武汉大学资源与环境学院开发了农用地分等定级估价信息系统,不但可以减少农用地分等定级估价工作中大量烦琐的计算工作,而且可以大大提高分等的速度和精度。

1.3人才培养和学术交流成果研究近年来,我国研究者出版了一系列有关论述土地信息科学的专著,如由胡月明等编著的《土地信息系统》(华南理工大学出版社2001年出版)、海等编著的《土地管理信息系统》(中国农业大学出版社2000年出版)等。同时,我国学者也发表了大量的土地信息科学相关的学术论文,如彭俊等就“土地信息学”的建设进行了深入的探讨。严泰来等就土地信息学科前沿的若干问题作了深入的剖析。孙静等就土地利用遥感动态监测技术方法作了详细介绍。近年来,许多高校科研院所开设了与土地信息科学有关的专业、课程和培训班,培养出了一大批从事土地信息科学教学、研究和实践的工作人员。

2前沿领域

无论从发展土地信息科学的角度,还是从国家社会经济进步的需求来看,土地信息科学面临着不少困难和新的挑战,同时也迎来发展的有利契机。本文主要从空间信息数据库角度提出一些土地信息学科的前沿问题。

2.1空间数据表达与系统开发标准化土地信息的标准化程度决定了系统的兼容性、可移植性,同时也保证信息的共享和可持续利用[8]。土地信息系统的标准化包含两方面的含义。首先,要服从软件系统工程的标准,服从系统的设计、开发标准和网络协议标准。其次,土地信息系统要遵从土地行业及地理界的标准,服从空间地理信息(点、线、面)的描述、管理和表示的数据标准。目前我国土地信息系统建设缺乏统一的技术标准,系统低水平设计、软件重复开发现象严重。土地信息化基础设施薄弱,基础数据库建库与更新仍是一个瓶颈问题。应确定基础数据生产和利用的法定地位,加快制定有关国家标准,加强数据质量控制,统一土地空间数据模型[9],具体如土地信息系统中名词术语标准、图形与影像数据采集技术规程、数据交换格式标准、数据精度和质量标准、土地数据的分类与代码等[3]。值得一提的是,宋其友等编著的《土地信息学》较为系统地介绍了土地信息的数据模型、数据获取、应用模型等[10]。

2.2空间数据信息挖掘问题当前全国各地国土资源部门构建了多层次、多类型的国土资源数据库。数据库的数据规模、质量与数据的完备性都达到前所未有的高度,这种情形为数据库的信息挖掘提供了良好条件[11]。随着国土信息化进程的深入,不同时间、不同区域、不同方式来源的土地信息数据越来越多,积累了大量的空间数据资料,如何在系统支持下由“死”数据变为“活”数据,挖掘深层次的信息成为当前土地信息科学的热点问题[12]。事实上,不少人对这个问题也做了深入研究。比如,有人利用一个地区各个图斑的周长面积比的平均值来衡量这个地区的土地开发程度,也有人从城市各个商业网点布局来发现一些经济现象[13]。

2.3时空数据结构问题时间、空间、属性是构成GIS的三个基础成分。黄杏元等指出时间是土地信息系统中不可缺少的一维,它不仅仅作为数据的一个组成部分,而且与空间数据相互关联地存在着[14]。然而,目前的土地信息系统软件除三维表面模型外,基本上是二维模型,难以描述土地时空的三维性。若要实现这一目标,二维的土地信息系统模型需要作根本性的改进[15]。

2.4数据压缩和数据更新淘汰问题土地空间数据涉及跨部门、跨行业的多种数据格式和多种数据类型的大量资源、环境和社会经济图形、属性数据。这些空间数据在以几何级数的形式增长,而计算机数据存储空间却是以算术级数在增加,势必有一天存储空间容纳不下巨量的地学信息数据[13]。研究科学的空间数据压缩方法显得十分必要。

2.5遥感影像数据解译精度与可信度问题遥感影像数据解译精度与可信度是贯穿于土地利用动态变化监测过程的核心问题之一,也是困扰遥感技术在土地利用动态监测中应用的重要限制因素。多数据源的数据融合问题、确定信息与不确定信息问题、人—机交互界面设计等是今后土地信息科学发展所面临的主要问题。

3发展趋势

3.1多学科的集成性研究张荣群[16]指出土地信息科学涉及遥感与测绘技术、计算机信息技术、数学和统计学、地图学,以及与土地相关的地理学、环境生态学、土壤学、气象学、城市科学和管理学等学科。遥感测绘技术以及全球定位技术为土地信息系统提供丰富的数据来源;计算机科学为土地信息系统的发展提供强大的软、硬件环境;环境资源(土地资源相关)科学则是土地信息系统工作的对象。

3.2土地信息的网络化研究土地管理业务具有业务种类多样性、数据量大、手续繁杂等特点,要求各个部门共享信息,协同处理。Internet具有不受时空限制能快速、直观地土地信息,对于合理保护、利用和开发土地资源,整合资源优势,最大限度地挖掘土地生产力,保证土地资源的可持续利用等方面具有积极作用[17]。正如朱明仓[18]指出的在网络信息技术的强大推动下,具有时间特性的土地信息数据也必将通过先进的网络技术实现各种土地信息用户的互连和信息资源共享,不仅实现增强协同处理业务能力,进行业务监督,更能把土地信息传给千家万户,真正使普通老百姓加入到土地管理中来,最终实现土地信息的开放性和实用性[3]。目前土地网络化研究前沿是通过WebGIS实现的。利用web技术可以实现基于地图的浏览、查询、分析应用等功能,从而能够构建智能化、个性化、交互式的土地信息管理和服务平台,实现开放的、互操作的数据共享LIS系统。当前用于WebGIS的浏览器的中间键有多种,对客户端,主要有Ac-tivex,JavaApplet,P1ug-in,Autodesk公司Mapguide等方式;对服务器端,主要有CORBA,CGI和JavaServerlet,武汉大学研制的GeosuIf等方式[17]。

3.3土地信息系统的智能化研究土地信息系统是一个基于土地空间数据的信息系统,它必须具有自动采集和处理空间数据的功能,而且能智能式分析和运用数据,提供科学的决策咨询,以回答用户可能提出的各种复杂问题[3]。在土地信息系统中加入专业领域的知识和有关空间推理知识形成知识库和专家系统(ES)模块,实现对空间土地数据综合分析人脑思维化。我国学者在智能化的土地信息系统开发中也做了大量工作。如,郑顺义等基于对知识工程的土地信息系统的研究,开发了交通建设用地分析系统TransLand,该系统开发了智能决策部分,包括知识库、模型库的管理,以及推理、解释等模块。系统的运行证明,建立基于知识的土地信息系统可以克服传统土地信息系统的一些缺陷和不足,利用其进行土地分析,能够从定量、定性、定位的角度对交通建设用地的有关问题进行全方位的分析和决策[19]。

3.4地面、航空、航天的多层次综合遥感监测近年来,地面、航空、航天的多层次综合遥感在LUCC研究中的应用越来越受到人们的重视。通过地面、航空、航天的多层次综合遥感监测,建立国土资源卫星监测网络,系统地获取土地利用、土地覆被变化不同分辨力的遥感图像数据。

3.5综合“3S“技术应用,发挥整体功能遥感技术作为一种勘查技术手段和一种信息源,其应用是非常有限的,但是,当遥感(RS)与地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)集成后,其技术应用的能力和范围将会得到极大的提升和拓展。可见,3S技术(GIS、RS、GPS)充分集成,建立适合LUCC监测领域应用的综合多功能型的遥感信息技术是今后的发展方向。

第6篇：地理信息科学的研究方法范文

关键词：地理信息系统；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0118-02

一、引言

地理信息系统（简称GIS）与地理学、地图学、测绘科学、遥感科学与技术、计算机科学、数学密切相关，同时涉及土地科学、资源学、环境科学、城乡规划等学科知识，是一门典型的交叉型学科，同时也是一门应用性很强的学科。随着GIS技术在众多领域的应用，对具有创新能力和解决实际问题能力的GIS专业新型人才的需求也在不断增长，而现有的高校GIS专业课程的教学现状还不能满足社会对GIS专业人才的特殊需求。因此，对高校GIS专业课程的教学改革与实践研究就显得尤为必要和迫切了。

二、高校GIS专业课程教学现状与存在的问题

近年来，随着地理信息系统的快速发展，我国人才市场供求矛盾显得尤为突出，一方面是社会对高层次人才的大量需求，另一方面是高校输送的GIS专业毕业生社会实践能力不强。GIS专业是应用性很强的专业，地理信息系统本科专业是以培养应用型人才为主，GIS专业课程的教学质量高低直接关系到通过高等教育培养的专业人才能否适应当前社会发展的需求。由此，为了更好地适应社会发展的需求，为社会输送优秀人才就要不断深化GIS专业课程的教学改革。

1.教育理念落后。目前高校GIS专业课程所采用的教学模式仍是传统的讲授模式，注重对学生理论知识的传授，忽略了GIS专业的应用性特点，缺乏对学生实际操作能力的重视，忽视了对学生综合能力的培养。不同的教学方法适用于不同的专业课程，在教学活动中引入适合本专业特点的教学方法，会起到事半功倍的效果，教学质量也会有大幅的提升。而GIS专业应用性很强的特点也要求教师在教学方法上有所改进。

2.实践教学缺乏。实践教学是一个较为复杂的教学活动，一般指教学活动中的实验、设计、实习、实践等，是高等教育教学的重要组成部分，也是GIS专业自身特点的要求。GIS专业作为一个应用性十分强的专业，通过课程设计、模拟实训、社会调查、毕业实习、毕业论文等具体的实践环节，能够提高学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力，培养学生分析、解决问题的能力以及创新能力。但是目前许多高校在课程设计上实践课的课时偏少、对实践教学投入的经费少等原因，虽然经过了多年的摸索实践，基本上形成了完整的体系，但实践环节还是显得十分薄弱。

3.教学手段运用单一。多媒体和网络技术能够提供图文、声像并茂的多种感官刺激，能够创设形象、直观的交互式学习环境，激发学生的学习兴趣，提高教学质量，同时还能提供大量的信息资源。如果能够运用这些网络资源和多媒体手段，不仅有利于学生主动发现、主动探索精神的培养，还有利于学生认知结构的形成与发展。但目前在高校地理信息系统专业的课堂教学中，基本上采用PPT讲授的方法，对于其他多媒体技术和网络资源的使用还很少。

4.教学考评模式简单。地理信息系统是一门应用领域十分广泛的学科，是以培养应用型人才为主，因此教学考评模式不能延用传统的考核模式，应更多地强调学生在学习过程中的变化与发展，提高分析问题、解决问题的能力；提倡开卷、闭卷多种评价手段，理论实践多元评价目标；注重激励性评价，培养学生的自信心和自尊心。但目前许多高校GIS专业教学评价模式仍以单一的笔试成绩来评价所有学生，教学考评模式过于简单，不能真实、全面地反映学生的学习成绩。

三、地理信息系统专业课程教学改革措施

1.注重案例教学。案例教学法是指利用已有的案例作为个案让学生分析和研究，在此基础上提出各种解决问题的方案，从而提高学生分析、解决问题的能力的一种教学方法。案例教学作为一种行之有效的教学法已被广泛引入我国高校课堂。GIS专业课程具有应用性很强的特点，把案例教学引入课堂，能够提高学生理论水平与实践能力，培养学生理论联系实际分析问题、解决问题的综合能力，从而提高教学效率，提升教学质量。

2.加强教学实践环节。教学实践是地理信息系统专业课程教学的重要环节，计算机类课程是GIS专业的基础课，注重理解计算机原理和运用计算机软件，提高实际操作能力，如C++语言课程的上机操作。GIS的核心课程也要求学生掌握各种GIS软件的操作，这些都需要在机房上机操作。实践教学环节是对理论教学的补充与深化，能够使学生熟练掌握arcgis、ERDAS等软件，也是对学生应用能力的培养。同时，野外考察实习也是GIS专业必不可少的实践环节，是对校内实践课程的补充，其目的是使学生更深层次地理解基本理论，掌握基本地理信息的野外采集与表征方法，为GIS中空间信息的收集、处理、表达与分析打下坚实的基础。除此之外，让学生参与科研也是一种很好的实践教学，教师根据情况可以让学生参与教师本人或其他教师的科研项目，让学生从实践中学习，这样不仅能对所学理论知识融会贯通，还能培养学生解决实际问题的能力。因此，高校地理信息系统专业在课程的设计方面应适当加大实践操作环节，对于掌握理论课所讲授的基本内容，提高学生的实际动手能力、培养学生的创新思维，都具有十分重要的意义。

3.积极运用网络资源与多媒体手段。20世纪90年代以来，随着计算机技术和现代信息技术的快速发展，网络资源及多媒体手段已广泛应用于教育领域的各个方面。在传统教学中难以精确描述、学生难以充分理解的抽象内容通过多媒体手段能予以较好解决。地理信息系统技术的发展之迅速，意味着GIS专业的师生不断更新知识才能保持专业上的技术优势。Internet上的地理信息系统教育为地理信息系统专业的师生提供了一种重要的学习方式。这些网站介绍了GIS的相关概念和应用、各类数据来源以及处理方式等相关问题。同时，许多著名的GIS软件生产公司的网址，如ESRI公司，这类网址上包含了软件产品介绍、软件包、程序设计技巧、大型数据及软件免费下载方法等信息。远程用户可以直接下载某些GIS程序进行教学演示。除此之外，GIS精品课程也为GIS专业课程教学提供了丰富的精品资源，GIS精品课程的教学资源包括教学大纲、教案、课程教材、实习教材、实习指导书、习题集等，为师生提供了多种可供选择的学习方式。总之，丰富的网络资源也为教师和学生提供了一个良好的学习环境，大大优化了教学过程，丰富和完善了教学内容，提高了教学质量。网络与多媒体的运用使教学效果起到事半功倍的作用，而且也提高了学生的学习兴趣，同时也加强了学生综合素质和能力的培养。

4.强化教学评价改革。地理信息系统是一门理论知识与实践能力高度结合的课程，注重提高学生对理论知识的把握和实际的操作能力，而传统的笔试量化评价的考核方式却不能如实地反映学生的这种能力，因此在量化成绩时应采用多样化的考核方式。这种方法主要包括平时考试+期末考试、机试+笔试。平时成绩应以学生参加案例讨论、野外实习、交流、问题回答、出勤、课后作业等作为依据；期末考试也应重点考核学生理论联系实际、分析和解决问题的能力；机试所占比例可达40%，这样更能真实地反映学生的实际操作能力。这种多样化的考核方式从多方面考核了学生，注重知识测试和能力测试，对提高学生学习的积极性以及提升学生各方面的能力起到了积极的作用。

四、结语

地理信息系统具有很强的实践性和理论指导性相结合的特点。随着地理信息系统的快速发展，社会对GIS专业毕业生的要求也越来越高，知识面广、基础理论知识扎实、实践能力强及高素质的复合型人才已成为用人单位的宠儿，而教学改革是培养这种复合型人才的重要途径。通过采用多样化的教学方法，应用丰富的网络资源以及采用多媒体手段和改革教学评价体系，学生不仅能更好地掌握和运用理论知识，而且能培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的实际操作能力，为其以后步入社会打下坚实的基础。

参考文献：

[1]沈婕，汤国安，杨红，等.我国地理信息系统专业教材建设应用与发展[J].地球信息科学，2007，9（4）：98-103.

[2]边馥苓.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004，（5）：16-19.

[3]盛业华，郭达志，杜培军.地理信息系统课程教育的实践与思考[J].测绘通报，2000，（6）：40-42.

[4]柳林，李万武.市场需求导向的GIS专业知识结构和课程体系的构建[J].测绘科学，2011，36（1）：32-34.

[5]罗明良，汤国安，周旭，等.我国大陆高校地理信息系统教育发展与空间分异分析[J].地理信息世界，2009，（6）：17-33.

[6]许捍卫，张友静，张行南.21世纪高校GIS本科人才培养方案的研究[J].地理信息世界，2003，（4）：55-56.

第7篇：地理信息科学的研究方法范文

关键词 遥感概论 教学策略 地理师范生

中图分类号：G424 文献标识码：A

0 引言

遥感概论是系统介绍遥感技术系统基本原理和方法的基础课程，其融合理论性、技术性和实践性的特点，在我国高等教育中，不仅是地理科学、地理信息科学、测绘科学等学科专业的核心基础课程，同时，在地理师范生教学体系中，尤其在推行免费师范生教育政策的六所部属高校的地理教学中，也是重要的基础理论课程之一。

随着我国对专业教师培养力度的加大，高等教育地理师范专业的培养方案趋于科学和规范。作为培养方案中的基础课程，遥感概论课程成为越来越多的地理师范生要面对的课程，以笔者所在的陕西师范大学旅游与环境学院的地理免费师范生为例，每年约有250个地理师范生要学习该课程，不仅要学，还要学好。然而，在该课程的实践教学过程中，由于地理师范专业的特殊性，笔者发现还存在诸多问题，极大地困扰着地理师范专业学生对遥感概论课程核心知识的理解与掌握，成为提高地理师范学科教育质量所亟待解决的问题。

1 遥感概论课程的“教”与地理师范生在“学”中存在问题

按照地理师范生教学大纲要求，该门课程需要学生掌握遥感的基本概念和基础理论，能力培养方面则要求了解并掌握遥感信息处理的基本原理和方法。然而，该学科是一门学科融合和交叉很强的学科，涉及测绘科学、空间信息科学、电子科学、物理学、计算机科学以及其他学科的相关知识。在针对师范生授课时，其教学内容和授课方式有别于传统的地理基础课程，在实际课堂教学过程中，笔者发现在教与学之间，存在诸多矛盾，诸如：学科交叉融合所形成的知识点众多与地理师范生基础知识储备不足的矛盾、学科知识体系与学生兴趣点不对接的矛盾、遵从科研实践案例引导教学还是遵从模式化课程体系引导教学的矛盾、海量遥感影像信息与单一课堂呈现模式的矛盾以及教学内容与师范生工作实践脱节的矛盾。

针对以上问题，笔者与学生积极互动交流，并通过抽样调查的方式，总结出针对以上矛盾的可行性较强的解决方案，以供参考。

2 解决方案探讨

2.1 深入浅出，教学初期避免提及过多专业术语

对于地理信息系统（GIS）专业学生而言，遥感概论课程的学习是建立在已经接受地图学、地理信息系统基本原理等基础课程学习的基础上的，教师使用专业术语有助于提高教学效率和增加专业素养培训。然而，在面对地理师范专业学生教授遥感概论课程时，很多的GIS专业老师忽略了知识储备层面上的差异，在教学初期，使用了大量的GIS行业术语，诸如：栅格数据、数据格式、解译等师范专业学生在日常所接触不多的术语，从而造成学生在知识理解上出现困难，产生学科交叉融合所形成的知识点众多，与地理师范生基础知识储备不足的矛盾。在与学生沟通时，很多学生均提到这一矛盾。鉴于此，希望教师在该课程授课初期，尽量避免提及大量的GIS行业的专业术语，在不可避免提到时，应尽量按照学生熟悉的理解方式，进行详尽深入的阐释，加强教学初期学生对专业术语的理解。调研结果显示超过95%的学生认可该看法。

2.2 注重PBL（Problem Based Learning）教学模式的应用，用实际问题激发学生学习兴趣

即使是GIS专业学生，在初次接触遥感概论课程时，最渴望获得解答的问题是遥感技术在实际生产生活应用和科学研究活动中，能解决什么问题。这一问题在针对师范生授课时，更加突出。如果教师不能合理地将解决问题的方法和原理告知学生，学生会失去对该学科的学习兴趣，从而出现学科知识体系与学生兴趣点不对接的矛盾。例如，对于地形起伏引起的像点位移问题，虽然经过原理解析和几何结算，但很多学生仍然存在困惑。笔者引入了在拍大头照和照镜子发现影像存在误差的生活小细节进行类比，起到了很好的教学效果。调研结果显示超过93%的学生认可该方法。

2.3 注重多媒体教学方法的使用，利用现代信息技术展示直观的数字遥感成果

遥感技术作为GIS学科中的数据采集模块，在教学过程中涉及大量的遥感影像数据，例如对于高光谱遥感原理的讲解，文字的描述显得极为乏力。因此，传统的教学手段不能很好地展示教学内容，这就要求教师必须熟练使用现代多媒体教学手段，通过数字化、全方位、立体化的展示，增加学生对遥感技术的理解和掌握。调研结果显示，几乎全部学生认可多媒体的使用。

2.4 注重科研反哺教学实践，灵活使用科研项目引导课堂教学方法

教学实践如若过分遵从模式化课程体系引导，势必会造成学生学习目的性丧失、盲从的结果。如果结合教师所从事的科研项目，按照科研项目引导教学的方式，在该课程教学中能收到很好的教学效果。笔者在实践教学中，进行了初步实验。针对在对归一化植被指数（NDVI）讲解时，结合自己的科研经历，向学生们详细讲解了如何利用该指数进行大规模的农作物估产，使学生认识到原理在实践中的应用，调研结果显示，超过85%的学生对该方式接受或认可。

2.5 寓“教”于学，注重学生教学技能的熏陶

地理师范生与GIS行业学生最大的不同，是大部分学生毕业后从事中小学的地理教学工作而非从事GIS工程或科研，从而产生教学内容与师范生工作实践脱节的问题。针对这一问题，笔者在课堂上尝试尽可能利用遥感原理去解释中学地理教材中的基本理论。例如，通过动态气象卫星数据监测洋流变化、通过热红外影像解释城市的热岛效应等，尽可能地顾及师范生的工作实践需求。调研结果显示，超过90%的学生对该方式接受或认可。

项目来源：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（GK 201102012）；江苏高校优势学科建设工程资助项目

参考文献

[1] 张国伟，赖绍聪.深化地学教学改革的探讨[J].中国大学教学，2009.12.

[2] 汪闽，汤国安.高校地理信息系统专业“空间数据挖掘”本科教学初探[J].高等理科教育，2009.6.

第8篇：地理信息科学的研究方法范文

关键词：地理信息系统；发展历程；应用开发；数字城市

中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：

地理信息系统 ( Geographical Information System ,GIS) 地理信息系统技术是一种采集、 处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，也称为空间数据的管理系统。它通过对空间和时间数据信息的组织管理和处理分析，可以满足使用者对研究对象的分析、评价和决策是集计算机科学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。

1 地理信息系统的发展历程

地理信息系统起源于 20 世纪 60 年代加拿大和美国学者的在土地和交通方面的地理信息研究。1962年加拿大测量学者 R.F.Tomlinson 提出用计算机处理和分析地籍数据并建议加拿大联邦地质调查局研发地理信息系统；1963 年由 R.F.Tomlinson 组织研究开发的计算机地理分析系统研发成功，正式命名为加拿大地理信息系统（Canada Geographic Information System,简称 CGIS）。而几乎在同一时期， 美国西北大学的DuaneF.Marble 在研究城市交通过程中，也提出了建立地理信息系统的思想。作为一种建立在空间信息采集、模拟、处理、检索、分析和表征基础上的决策支持系统。而数字地球、地球信息科学（Geo-Information Science）等概念的提出和理论上的探讨，更是将地理信息系统的发展推向一个崭新的高度。 数字地球概念的正式提出源于美国前副总统戈尔 1998 年 1 月 31 日在加利福尼亚科学中心的一次讲演， 在该讲演中戈尔正式提出数字地球的概念。 戈尔在其讲话中提到的数字地球指的是一个内嵌海量地理信息、三维、多分辨率的地球的数字表示(“Amulti-resolution,three dimensional representation of the planet, intowhich we can embed vastquantities of geo-referenced data”) 。

2 地理信息系统应用开发的一般方式

2.1 基础开发

在开发过程中，开发者不依赖于任何 GIS 工具软件， 而是利用程序设计语言对空间数据进行采集、编辑和处理分析，采用相关的算法进行独立设计。 该方式的好处是无须依赖任何商业 GIS 工具软件，可减少开发成本。 缺点是设计和实现比较复杂，需要大量人力和财力，并且很难在功能上与商业化 GIS 工具软件相比。

2.2 借助 GIS 工具进行二次开发

目前大多数的 GIS 软件商都向开发者提供了利用自己的 GIS 软件进一步开发的宏语言。 例如，MapInfo 公 司 的 Maplnfo Professional 有 MapBasic 语言，ESRI 公司的 AreView 提供有 Avenue 语言，Intergraph 公司的 Geomedia 等。 用户利用这些宏语言可以方便地进行二次应用， 但是由于宏语言功能极其有限， 不利于将信息管理系统的面向对象方法引入 GIS应用中。

2.3 集成二次开发

集成二次开发是指利用专业的 GIS 工具软件（如Maplnfo，ArcView 等 ），实现 GIS 的基本功能，利用可视化开发工具，如 Delphi，Visual C++，Visual BasicPower Builder 等为开发平台，进行二者的集成开发，目前主要有如下两种方式：

1）采用 OLE/DDE 技术。采用OLE（ObjectLinking and Embedding，对象链接与嵌入）自动化技术或利用 DDE（Dynamic Data Exchang，动态数据交换）技术，用软件开发工具开发前台可执行应用程序，以OLE 自动化方式或 DDE 方式启动 GIS 工具软件在后台执行，利用回调（Callback）技术动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。

2） 利用 GIS 组件技术。主流 GIS 软件公司都提供有建立在OCX技术基础上的GIS 功能组件（如Mapinfo 公司的 MapX、ESRI 的 MapObjects 等），开发者可以利用自己所熟悉的常用编程工具，直接将 GIS功能嵌入其中，可以实现地理信息系统的各种功能。该方法可以将面向对象方法应用于 GIS 开发过程中来，从而实现功能更为完善的综合性的 GIS 应用系统。

3 地理信息系统的应用

人类的信息中有 80％与地理位置和空间分布有关，所以 GIS 具有非常广泛地应用。 经过 40 多年的发展,GIS 已发展成为一种成熟的空间数据处理技术和方法,被广泛应用于各个领域。 在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、“110”报警系统、公共汽车调度等方面展现了广阔的应用前景。这些领域将是 GIS 产业发展的新的增长点。实际上，GIS 的应用将加速度地深入人们的工作和生活的各个方面。由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，GIS 在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为 IT 高科技领域的核心技术。

3.1 GIS 与数字城市

GIS、RS（Remote Sensing，遥感）和 GPS（Global Positioning System,全球卫星定位系统 ）技术构成了空间信息技术的主要部分，即通常所说的 3S 技术， 其中GIS 技术是核心技术。 城市是人类活动最活跃的环节，GIS 技术的应用集中体现在城市应用中。 近 2 年来，数字城市已经成为国内信息化的热点问题，而且还有持续升温趋势。 而以 GIS 为核心的空间信息技术是数字城市的核心应用技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在一起， 为城市生活和商务提供了一种立体的，多层面的信息服务体系。 数字城市建设包括 4部分内容，即基础设施、电子政务、电子商务及公众信息服务。而 GIS 应用贯穿上述 4 个部分和各个层面，从城市基础地理信息数据库到政府空间数据共享、电子商务物流配送以及基于网络的公众地理信息服务，GIS都发挥着不可缺少的作用。从具体的应用来说，GIS 已经广泛应用于构成数字城市的众多行业，如城市规划、城市地下管网、电力、电信、公安、消防、急救等方面。

3.2 GIS 与企业信息化

GIS 技术在企业整个商务过程中都能发挥重要的作用。以 GIS 为核心的空间信息技术可以无缝集成到企业信息化的整体业务平台中，与企业的财务系统、销售系统、工作流管理系统、客户关系管理系统等融合，并且在底层数据库层面上实现数据的相互调用。 当建立在网络架构上时则可以实现远程和分布式计算。

3.3 GIS 与人们的生活

近几年来， 随着 GSM 移动通信技术的发展，GIS的应用范围迅速扩展到人们的日常生活中。 集成 GIS、GPS、GSM 的技术已开始广泛应用于车辆安全防范系统和调度系统，为人们提供车辆反劫防盗、报警、道路指引、医疗救护以及在此系统平台基础上扩展各种电子商务增值服务。 以医疗救护为例， 当患者向监控中心请求急救时， 监控中心可以从 GIS 电子地图上查看到患者的具置，并同时搜索最近的急救车辆，让最近的车辆前去接患者。 患者进入救护车后， 监控中心可以通过双向通话功能， 指导救护车上的医生实施救护治疗，同时通过 GIS 的最优路径功能，给救护车指引道路， 使其以最快的速度到达医院或急救中心。 而在救护车行进的过程中，患者的家属可以通过互联网立即上网查询救护车的行进位置及患者的状态信息。通过 GIS，并结合 GPS 和 GSM 无线通信及网络，使患者、家属、救护车及医生之间建立了无缝沟通体系，最终使患者能得到快速、及时的治疗。

如果在车辆移动目标、家居固定点目标、重点保护单位甚至路灯上都安装了 GPS、GSM 或其他无线通信设备，那么我们在城市生活中，无论是开车、行走或者是在单位、在家里，都可以通过由 GIS、GPS、互联网以及无线通信技术构成的综合服务系统获得急救、 报警和各种商务服务，真正使我们处于立体的、全方位的数字化生活中，体验数字空间高科技价值。

参考文献

第9篇：地理信息科学的研究方法范文

【关键词】岩土工程勘察；数字化；GIS；数据库

0 引言

岩土工程地质勘察是工程设计的先决条件，但传统的岩土工程地质勘察资料一般都局限于二维、静态的表达，这种表达描述场地地质空间构造起伏变化的直观性差，不能充分揭示场地地质空间变化的规律，难以使人们直接、准确、完整的理解和感受场地土的物理力学性质变化情况，也越来越不能满足岩土工程的空间分析要求，因此不能很好的服务于工程设计。如何突破传统岩土工程勘察的技术缺陷，如何利用岩土工程勘察资料来推断场地土的区域分布规律，如何利用岩土工程勘察资料来预测场地土的岩土工程性质，是岩土工程界一个古老而又有新意的问题。岩土工程地质勘察数字化主要解决的是岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化和岩土工程勘察数据库的设计。本文在分析、总结前人理论的基础上，提出了岩土工程地质勘察数字化的体系和具体的实现方法。

1 场地方域的数字化―地理信息系统

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一门集计算机科学、信息科学、地理学等多门学科为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。一个典型的GIS系统应包括四个基本的组成部分：计算机系统（硬件、软件）、空间数据库系统、应用人员与组织机构和应用模型。

1.1地理信息系统的功能与应用

作为地理信息自动处理和分析系统，地理信息系统的功能与应用贯穿数据采集、分析、决策应用的全部过程，具体可概括为以下几个方面：

（1）数据采集与编辑。即在数据处理系统中将系统外部原始数据传输给系统内部，主要用于获取数据，保证系统数据库中的数据在内容上与空间上的完整性、数据值逻辑一致性等。目前可用于地理信息系统数据采集的方法和技术很多，如跟踪数字化、扫描数字化、遥感等。

（2）数据操作。包括数据的格式化、转换、概化。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换；数据转换包括格式转换（如矢、栅格式的转换）、数据比例尺的变换、投影变换等；数据概化包括数据平滑、特征集结等。

（3）数据的存储与组织。这是一个数据继承的过程，也是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织，其关键是如何将二者融合为一体。

（4）查询、检索、统计、计算功能。这是地理信息系统应具备的最基本的分析功能。

（5）空间分析功能。这是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机信息系统的根本区别。地理信息系统的空间分析可分为三个不同的层次。一是空间检索，包括从空间位置检索空间实体及其属性和从属性条件集检索到空间实体。第二是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征的属性的合并以及特征属性在空间上的连接。第三是空间模拟分析，包括外部的空间模拟分析 （将地理信息系统作为一个通用的空间数据库，而空间模拟分析功能则借助于其它软件）、内部的空间模拟分析（利用地理信息系统软件来提供空间分析模块）和混合型的空间模拟分析（尽可能利用地理信息系统所提供的功能，同时充分发挥地理信息系统使用者的能动性）。

（6）输出功能。以报表、图形、地图等形式显示输出全部或部分数据。

1.2 地理信息系统在岩土工程勘察中的应用

岩土工程勘察设计一体化系统与地理信息系统虽属于两个不同研究领域，但岩土的工程力学性质具有地理信息的属性，即二者之间存在着一个重要的相似之处，即它们都蕴含着与空间坐标有关的信息。岩土工程勘察设计一体化侧重于在空间信息基础上进行设计、并对设计结果做出分析、评价和决策。它离不开全面的空间信息的支持。而地理信息系统侧重于对各种空间信息的采集、管理和分析。如将地理信息系统技术，应用于岩土工程勘察设计，利用GIS强大的数据采集、管理能力和空间查询、空间分析能力，对岩土工程勘察、设计、施工中获取的大量的、形式多样的信息进行有效地管理和分析，并为设计方案的生成、分析、评价和决策提供全面的信息支持，将为岩土工程勘察设计走向一体化开辟一条有效途径。

将地理信息技术用于岩土工程勘察设计，与传统的岩土工程勘察设计技术相比，具有以下优势：

（1）地理信息系统强大的数据采集和数据处理能力，使岩土工程勘察数据来源更加广泛，数据采集质量更高、速度更快。

（2）勘察设计数据具有内容上的复杂性和形式上的多样性等特点，传统的勘察设计系统对其处理显得无能为力。能够描述和表达复杂的空间实体且对于图形、图像数据和属性数据高度集成的地理信息系统数据库，为全面管理勘察设计信息提供了可能，从而为建立完善的专业设计模型、分析模型、评价和辅助决策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空间分析功能，如拓扑叠加、缓冲区分析、数字地形分析等，为建立完善的专业设计、分析、评价、辅助决策模型提供了强有力的分析工具。

（4）GIS强大的可视化操作能力，为岩土工程勘察提供一个可视化操作平台。

2 场地地层的数字化―岩土工程建模

所谓模型，就是根据实物、设计图、构想，按比例、生态或主要特征（属性）做成相似的物体或图件，用以显示、展示、揭示一类事物和问题。在岩土工程学科中，岩土工程地质模型，就是依据工程性状，将重要的岩土工程条件，亦可称要素，按实际状态，简明醒目地用图形表示出来，简言之，即工程与地质条件相互依存关系的图示。这种地质与工程结合形式一一模型，能较好地解决了地质与工程的脱节，便于设计人员充分认识与真正应用好岩土工程工作成果，它深化了岩土工程条件的研究，更抓住了影响工程岩土变形或破坏的关键条件，与此同时，还促进地质与工程结合后的岩土变形规律、效应与法则的理性化，在理论与实用的两方面均会得到实质性的进展。

2.1 岩土工程地质模型的特点

（1）确定性

岩土工程地质模型的应用特点是针对工程所涉岩土实体，它一般表现为场地

或地基。岩土工程工作者解释研究的对象是确定的岩体，相应的它的地质模型应

具有确定性，不应当只局限在有限个剖面上。

（2）可视性

可以有多种方式对岩土工程地质模型进行可视化表述，常见的有以下5种：

①三维景观方式。它容许人们从不同角度、不同方位、不同距离观看三维工程地质模型的表面。为了增强模型的真实感，还要加上光照、纹理等效果，给人以逼真的感觉。但它还是只能看到模型的表面。

②掀盖层三维景观方式。在三维景观方式的基础上，想象掀开上覆的盖层看到下伏工程地质界面，其实是第一种方式的变形。

③透视三维景观方式。假象穿透地质体的一些部分，看到内部的工程地质界面，这也可以看做是掀盖层三维景观方式的一种变形。

④切面方式。假象切开工程地质模型，看到地质模型内部的水平或垂直切面上的地质构造形态。由于在二维切面上能方便地进行量算、修改等操作，还可以采用平行切出一系列切片的方式来形象地反映工程地质模型的内部结构，因而它是用二维方式来表达三维模型内部结构的一种理想方式，地质工作中常用的剖面图就是这种方式的原形。在三维模型的支持下，用切面方式能产生很好的二维与三维联动效果，即在二维剖面上的修改将影响到三维模型的形态。

⑤投影等值线方式。将工程地质界面的等高线或界面交线垂直地投影到水平面上形成等值线图，地震勘探层位构造图、矿床标高或厚度等值线图等就是投影方式的原形。使用者可以根据工程地质界面的等高线图对工程地质界面的空间形态有着非常好的把握能力，因此，该方法是传统的用二维方式表达三维模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地质模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的实施获取了新的数据资料，需要对己经建立的地质模型进行细化；二是随着研究的深入，岩土工程师对地质模型有了新的认识，需要修改地质模型；三是利用已建立的地质模型指导进一步的勘探工作。可修改性使人们能对地质模型进行修改和处理，使设想中的东西变成虚拟现实。

2.2 岩土工程地质建模的实现方法

岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫数字表面模型）的历史较早，它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法。也是目前广泛使用的建模方法。

表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据。然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性。有很多方法用来表示表面，常用的方法主要有数学模型法和图示模型法。

（1）图示模型法

常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等。

①边界表示法：通过面、线、点等简单几何元素的属性来表示工程地质体的位置、形状、属性，这种方法用来表示简单物体时十分有效。但对于很不规则的地质实体则很不方便，只有再降低精度要求的情况下，才可以使用。

②规则格网法（Grid ）规则网格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个属性值。

③等值线模型：等值线通常被存成一个有序的坐标点对序列，可以认为是一条带有属性值的简单多边形或多边形弧段。由于等值线模型只表达了区域的部分属性值，往往需要一种插值方法来计算落在等值线外的其它点的属性值，又因为这些点是落在两条等值线包围的区域内，所以，通常只使用外包的两条等值线的属性值进行插值。

④不规则格网法（TIN ） ： TIN模型根据区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果任意点不在顶点上，则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。

3 岩土工程勘察数据库的建设

岩土工程勘察数据具有多源性和空间性特点，常规关系数据库技术已不能满足人们对这些数据处理的需要，并且岩土工程勘察数据显著的空间特征和复杂的结构属性，使岩土工程勘察成为计算机科学可视化的一个既非常重要又十分复杂的应用领域。如何有效地在数据库系统的基础上利用计算机技术实现岩土工程勘察数据的时空分析、并开展定量结构刻画和空间建模，是摆在当今岩土工程勘察工作者面前的一道难题。值得庆幸的是，随着计算机信息处理技术飞速进步而迅猛发展起来的地理信息系统（GIS）技术，集计算机科学、地理学、地图学、计算机图形学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学以及数据库技术于一体，以其对空间地理数据强大的储存查询和分析处理功能、鲜明地区别于普通管理信息系统，它将空间数据处理、属性数据处理、空间分析与模型分析等技术与计算机技术紧密结合，展示了极强的空间表现力，它能够对复杂的地球空间数据进行采集、储存、分类、检索查询、刻画表述、分析建模，从而为我们开展相关研究提供了一个不可多得的、多学科集成的基础平台。因此，建立以处理空间数据为特征的岩土工程勘察数据库系统和高效、快捷地岩土工程勘察数据进行采集、储存、分类、检索查询、刻画表述、分析建模等功能的GIS平台是完全可以实现的。

3.1 基于GIS的岩土工程勘察数据库的建设

地理信息系统集数据库、制图、空间分析功能为一体，它的出现为地质领域繁杂的数据管理、多源的成果表达形式和空间数据分析提供了快速、方便、准确的手段。建立正确有效的信息数据库无疑是地质数据分析、研究的重要基础，一个高质量的数据库系统将使系统的功能得到最大限度的发挥。

（1）岩土工程勘察数据库的概念模型设计

岩土工程勘察信息处理系统是一个信息处理系统，信息或数据及其作用在信息或数据之上的处理是系统需求分析的主要任务，即要弄清需要有哪些数据，数据之间有何联系，数据本身有何性质，数据的结构和应对数据进行哪些处理，每个处理有什么逻辑功能。因此，为了把用户的数据要求明确地表达出来，首先在较高的抽象层面上，使用一种面向问题的数据模型（概念性数据模型），按照用户的观点来对数据和信息建模。

（2）数据库建立实现

岩土工程一体化系统的数据有三类：用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。

原始数据由测点数据组成，而测点数据又由测点几何属性数据（位置）和测点信息属性数据（地层厚度、地层顶面标高、含水率、孔隙度、抗压强度等物性参数）。

中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，根据这些模型可以生成用户需要的各种图件，还可以进行各种信息查询操作。

最终数据种类繁多，主要是根据用户需要由中间数据生成，包括图形资料（如单孔柱状图、连线剖面图等）和文档资料（如地质勘察报告等）。由于岩土工程的复杂关系，对于岩土工程的数据库管理必须严格遵循时间序列，即遵循原始数据―中间数据―最终数据的关系。

3.2 基于GIS的岩土工程数据库的主要功能

（1）数据输入

数据输入的时候关键是需要注意数据有效性检验和规范化处理。确保进库数据满足实际需要的精度和误差范围。

（2）数据库检索

某一实体的信息包括空间位置数据和属性数据两部分，相应地，数据库检索就可以依据实体的空间位置检索或依据实体的属性进行检索。空间检索包括 “图示点检索”、“图示矩形检索”和“区域检索”，而“条件检索”和“交叉条件检索”则属于属性检索。利用数据库检索这一功能检索和提取数据中的地质信息。

（3）空间分析

空间分析包括以下3个内容：

①叠加分析。包括区对区叠加分析，区对线叠加分析，区对点叠加分析，点对线叠加分析等。

②缓冲区（Buffer）分析。包括点缓冲区分析，线缓冲区分析，区缓冲区分析。

③多层立体叠加。

（4）属性分析

包括为单属性统计分析、单属性累计直方图、单属性累计频率直方图、单属

性分类统计、单属性基本初等函数变换、双属性累计直方图、双属性累计频率直

方图、双属性分类统计、双属性四则运算等。

（5）数据输出

数据库中单表、双表、多表的单项数据、双项数据、多项数据的单向和多向输出和多组合输出。这项功能的完成有赖于上述各项任务的完成程度，其目的是使用数据库中装载的数据来完成某项任务或为某项任务提供数据。

4 结论与建议

本文主要论述了基于GIS的岩土工程数字化系统涉及到的相关理论知识，如地理信息系统理论、地质统计学、土性相关距离理论、地质建模技术、岩土工程数据库技术等，在此基础上，对基于GIS的岩土工程数字化系统进行了研究，提出以下建议：

1、在岩土工程建模中没有考虑断层、透镜体等地质现象的影响，岩土工程

地质模型有一定的局限性。为解决此问题，其中重要的环节是获取研究区域关于

这方面的实际资料，通过知识反馈不断来修正工程地质模型。

2、将研究区域当成一个统一体来看待的，没有区分不同地质单元的差别，如河流、湖泊与陆地的差别，这个问题的解决，应当通过划分区块，将不能统一对待的区域从研究区剔除出来。但这样做，会引起另外一个问题，就是研究区域在平面上就不是连续的，在插值计算时会有突变现象发生。对此问题的研究有待加强。

3、在地质物理力学性质指标的统计计算中是将研究区域作为一个区域体来看待的，而实际上往往是一个大区域在物理力学性质指标上可以划分为几个小区域。对此问题的解决首先确定小分区的边界，然后对每个小分区单独进行统计。

作者简介：赵斌，男，1982年生，2006年7月毕业于沈阳农业大学水利学院，毕业后于辽宁省第五地质大队工作，现主要从事岩土勘察工作。

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