对地理信息科学的理解精选(九篇)
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第1篇：对地理信息科学的理解范文
关键词:地理信息系统;实验;原则
地理信息系统原理课程有较强的理论性和技术性，其理论抽象，技术复杂，难以理解，不便掌握，成为课程教学的难点。因此通过科学的实验项目与内容设计，让理论与实践结合，是不二之选，而实验设计的原则与方法则是首先要考虑的。
1课程性质
地理信息系统学科是融地理科学、计算机、遥感和地图学于一体的边缘学科，是“用于回答地理学问题的艺术、科学、工程和技术”的统称[1]。它首先是一个信息系统，只是数据管理的难度高于一般系统；它既是一门多学科交叉学科，还是一门技术性很强的学科，虽外观表现为计算机软硬件，内涵却是数据的流动；兼具工具、资源和学科三大属性，它有以空间操作和分析专业提供空间问题答案的工具属性，以整合多源数据与资源体现资源性，而学科属性则是指其相对独特的研究对象和技术体系，并正在逐步地发展为关于地理空间信息处理的专门技术、服务和科学等。地理信息系统原理课程是地理信息科学、测绘科学与技术、遥感科学与技术及相关专业的入门课程，也是学生的第一门专业主干核心课程，担负学科导论的作用。故课程具有理论性、技术性、实践性、综合性、先导性，它是确定教学目标、教学内容和教学方式的前提。
2实验教学要求
2.1总体教学目标
作为入门基础课程，旨在通过本课程的学习，让学生树立正确的空间认知观，了解数据采集规范，掌握数据输入、处理技术，熟悉基本空间分析和建模分析方法，明确GIS技术与专业应用的结合手段，提高解决实际问题的能力，学会平台软件的使用。具体教学内容可划分为基本理论、系统技术和应用方法三大模块。基本理论包括基本概念、信息传播理论、空间定位基础、空间分析理论及学科发展等，技术系统涵盖系统配置、数据结构、输入输出系统、空间数据管理、用户界面和支撑软件操作等，应用方法涉及专题分析模型、系统设计、各类技术手段及实际问题与技术的结合方法等，它们以知识的逻辑结构，形成相对固定的教学顺序。而伴随着地理信息科学的推广，将有更多创新的理论、思路、技术和实用模型被充实进来。课程教学目标可分为了解、理解、掌握三个层次，而课程学习中需深入理解和掌握的内容较多。概念多而严密，须加以深刻理解，并区分与日常生活和相关学科概念的内涵异同；其理论是学科的支撑，是地理信息科学的基石，恰恰是陌生的；技术系统———功能实现，杂乱、抽象、技术性强；应用方法，缺少思路，难以捉摸，难与具体决策结合；即使于了解层面，也需了然于胸，否则影响后续教学。既要求宏观体系的把握，又要细节的理会。综上所述，本课程教学具有任务重、类型多样、涉猎面广、知识点丰富、知识体系庞杂等特点，构成大一统的内容体系。教学过程表现出内容“虚”，理解难，基础内容多，要求学生基础全面、学习能力强，成为了教学的难点。化解以上问题，常辅以阅读材料、使用相关教学法和实验等手段。
2.2实验设置问题
有学者通过社会需求、教与学三个方面的分析，对理工科的教学方法进行研究，提出引导高校理工科学生“应用创新”的授课方法和手段，从而将教学落实到“实处”，成为有影响的教改思想。也有学者提出立体化教学方法、问题教学法等，皆为多手段并用，让学生充分参与，亲自动手。而随着地理信息科学的出现，有研究者提出针对地理信息科学方法论的教学机制，建立了地理信息本体论、科学方法、技术方法及创新机制与策略的教学体系，同样强调创新。前述方法中最突出的要求就是理论与实践结合。在教学过程中设立课程实验，这已是通行的方法。实验所用软件有MapInfo、ArcView、ArcGIS等等，它们虽有所差异，但都是成熟的支撑平台，均能满足课程需要。但现有实验存在针对软件功能而设置的问题[2-3]，如设立初识软件、数字化、数据库管理、数据操作、空间分析、制图等实验，重心是软件操作和功能实现，其实是一种验证实验，虽然对理解教学内容似乎起到一定作用，但往往目的并不突出，与理论教学和知识体系结合不紧密，并非针对课程，无法达到以实验巩固、化解知识的目标，突显教学目标和实验设计的矛盾。因此实验设置的目标就必须针对课程内容、教学目标和实验存在的问题展开，以此探讨设计原则。
3实验设计的原则
3.1一般原则
这是所有实验设置必须遵守的共同原则。首先是科学可行性原则。原理、方法、材料和结果要满足科学性，符合客观规律，不违背基本知识、基本原理，逻辑正确。做到实验目的明确、原理正确、手段恰当。其次是对照性原则。通过对照实验的设计消除无关变量影响，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响。再次是可重复性原则。实验都必须能够重复，这是可靠性的标志，也就是在相同实验条件下必须做多次独立重复实验，避免偶然性，提高试验可靠程度，要求控制实验条件、实验变量下重复实验，消除无关条件的干扰。还有就是最经济原则。不论什么实验，都有它的最优选择方案，这包括在资源的使用及时间的损耗上，可用产出和投入的比值来衡量，不可超越所拥有的实验条件。此外还有随机性原则。即研究样本可以从总体中任意抽取[4]。而平衡原则、弹性原则也是需要遵循的。
3.2专有原则
除通用原则外，结合课程特点还应该有需要遵守的专门原则。理论性原则。这是针对课程全新晦涩的理论和易混的概念，要求实验服务于理论，实验结论落实于理论、原理，而非别处，以实验加深对理论的理解。操作性原则。服务于技术操作功能，突出系统的基本功能和应用功能，便于学生对知识体系的把握。应用性原则。服务于应用，与方法结合，锻炼学生解决实际问题的能力。融合性原则。基于边缘交叉的学科性质，适当扩充，顾及其他，让学生扩大知识面。总之要服务于教学目标。实验内容设置应包含训练、综合、分析和验证多类别。具体的实验设计涉及实验目的、实验内容、方案设计等，宜展开后续研究。
4总结
第2篇：对地理信息科学的理解范文
关键词：城市地理信息系统；哲学；启示
Abstract: With the development of science philosophy guiding role of city geography information system, based on the philosophy of the theory and practice of the understanding of the theory of city geography information system research and development, application design theory focus on the inspiration, hope for the city to science research and development information system discipline further, perfect and the maturity of a role.
Keywords: city geographic information system; philosophy; enlightenment
中图分类号:G633.55文献标识码：A 文章编号：
爱因斯坦说：“如果把哲学理解为在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母。” 在城市地理信息系统理论研究和实践的过程中，哲学的一些基本观点起到了提示、指导、促进乃至推动作用。
地理信息系统(GIS)是融合了信息科学、计算机科学、地理学、测绘遥感学、空间科学和管理科学、城市规划科学等而形成的一门新兴边缘学科。其在城市发展应用领域不断扩大与延伸，故城市地理信息系统应运而生。GIS与城市相结合的运用尚有许多问题亟待解决，需要从哲学思想方面审视有关的理论、技术、管理与应用问题，使得GIS在未来能够更好地发展。
1实践论在城市地理信息系统研究的启示
GIS作为一门应用科学，其价值在于直接应用于城乡规划与管理、城市资源管理与配置、城市生态环境管理与模拟、城市防灾减灾等实践方面。在GIS的研究过程中，对实践的认识是十分重要的。实践有主动性与被动性、计划性与探索性、自觉性与自发性之分，只有正确地理解、运用辩证思维，才能使两极对立发展到某一点，实现对立统一，而这个转化过程是一个伟大的基本过程。
1.1实践是主动性与被动性的统一
实践是检验真理的唯一标准。地理信息系统的开发设计应不断地随着技术和管理实践向前发展，许多GIS理论或经验是经过人们实际工作检验，体会到它的利与弊之后，不断地总结出来的。但由于信息的更新之速，客观上要求GIS开发建设必须运用更先进、更科学，与城市经济大环境相适应的管理思维和方法。在进行GIS设计研究时，通过主动制定计划，并逐步付诸实施，在不出现意外情况的前提下，效果应当是最理想的，但在实践过程中，经常会出现意想不到的问题打破了计划，以至于被所出现的问题阻碍研究进程，这恰恰是实践的被动性。但是有些时候这种被动性并非都是坏事，有些理论和新事物的出现就体现了这种实践的被动性。但是，GIS设计研究与实践，都应要时刻准备应对意外情况。因为有“物极必反”的教训，一些不曾预料到的情况，渐地积累达到一定的程度，会超越其变化的阈值，阻碍计划的进一步实施或者被迫放弃原计划。
因此，只有承认实践的能动性和主动性也是一种盲目性，树立随时可能被置于被动局面这种符合哲学基本思想的观念，才可能及时发现问题，采取适当措施扭转被动局面。
1.2 实践是计划与探索性的统一
凡事预则立，不预则废。不重视科学研究的预测性和计划性，没有目的地任意设计，无疑是盲目的。而光希望所有的实践都预测准确、安排周到、行之稳妥也是盲目的。一切实践都具有某种探索成分，而越是创新的，越是超前的实践，其探索性越强。新理论、新知识、新方法等都是在不懈地探求、不停地摸索、不断的失败中发展起来的。
因此，只有注重预测计划，同时又讲求摸索前进，才可能有所发展。实践是计划性与探索性的有机结合，正确地对待意料之中和意料之外的事情，成功的把握性就大一些，同时也避免了GIS发展发展道路的弯曲。
1.3 实践是自觉性与自发性的统一
实践是一种自觉行动，是既有普遍性，又有偶然性 (或叫不可预见性)的行动。在实践过程中，总会有自发性的一面。GIS的理论研究和开发建设以及其进行各种城市规划管理研究等都要吸收这一思想。同时GIS的研究与应用也证明了实践的自觉性是不断发现和消除自发性之后产生出来的，而自觉性的出现必将大大地减少GIS研究与开发的盲目性。
2认识论对城市地理信息系统研究的启示
人类的认识能力是有限的，但又是无限的。微观与宏观的联系与过渡是一个重要的认识论问题，以GIS开发为例,如果许多开发者都按同一思路和方法进行开发设计，从微观上看似乎十分有序，但是从宏观上审视，其科学认识必然是非常单一和呆板的，这恰恰是哲学观点中的“真正无序”。相反，如果从微观上做到百家争鸣，尽展各家千秋，那么微观上看来似乎千头万绪，而在宏观上则一定是科学认识更加深人，研究成果层出不穷，这才是真正的“高度有序”。从微观过渡到宏观 ，实现无序到有序的转化，体现了有限与无限的辩证关系。
GIS是多学科交叉而形成的一门新兴边缘学科。学科交叉越多，要求的知识就越丰富，认识事物的能力和水平越高，未知的东西就会越多，这体现了认识的有限性；但只要社会存在，只要人类进步，就永远不会出现那样一种现象——从此不存在未知的东西了，这就是认识的无限性。随着认识能力的提高，新的问题会不断被发现，随之解决的方法也将越来越多。因此，所有从事城市建设工作的人都必须建立这样的观点和信念。
3 城市地理信息系统的研究需要哲学的指导
GIS的开发与应用研究需要哲学指导，虽然哲学不会直接告诉我们具体的系统设计、集成、管理、应用的理论和方法，但它的许多基本观点，将给予研究与实践工作以巨大的启示，如理论与实践的问题、关于确定性和随机性的问题等，这些都需要运用哲学思想和观点去研究解决。
哲学既是系统化、理论化的世界观，同时又是人们认识世界和改造世界的方法论，所以它对所有的城市建设实践工作都是具有指导意义的。哲学是一门很深的学问，许多有成就的学者都是从基础人手，用浅显的哲学理论和基本的哲学观点解决实际问题。相信借助哲学基本思想的指导，城市地理信息系统的设计、开发、建设、应用等研究理论和方法会更加完善和成熟，同时它也会在城市规划管理及资源管理配置等支持决策方面发挥更大的作用。
参考文献：
[1] 孔云峰,李小建,乔家君，等．地理信息系统学科中几个基本问题探讨[J]. 地理与地理信息科学,2006,22(5):1-9．
第3篇：对地理信息科学的理解范文
摘 要：随着GIS技术的不断发展，GIS已经成为与地理空间信息有关的各行各业的基本工具。本文在分析非GIS专业地理信息系统课程教学目标、专业学科背景等问题的基础上，对非GIS专业地理信息系统教学中从课程内容安排、教学方法、考试设置等方面进行了分析总结，并提出了对非GIS专业地理信息系统课程教学的一些建议。
关键词：非GIS专业；地理信息系统；课程教学
1、非GIS专业开设GIS课程的必要性
地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。从上世纪60年代初开始兴起，经过50多年的发展，GIS已经渗透到与空间信息相关的各个行业，成为各个行业解决问题的基本工具，从而使得GIS专业人才的需求大量增加。由于GIS是一门集计算机科学、地理学、测绘、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科[2]。相对于GIS专业的学生，非GIS专业学生基础知识掌握不够，对GIS先行课程如计算机、地图学、地理学、测绘学、数据结构、数据库等知识不甚了解。导致非GIS专业的学生在学习该课程时抓不住重点，觉得理论性太强，学习很吃力，和本专业联系不大，不敢兴趣。所以非GIS专业的GIS课程设计与教学方法必须结合本专业的特点进行设置。
2、课程教学安排的探讨
非GIS课程的设计应紧密结合本专业，使学生掌握GIS的基本概念，熟悉数据的组织和管理常采用的方法，掌握空间数据的采集、输入和编辑等基本内容和方法，熟悉GIS空间分析的基本方法，能够以GIS软件为基本工具，解决自己所学专业领域实际问题。为了实现这个目标，必须根据专业需求制定教学大纲、教学计划和实纲，确定合理的课时、学分、授课方式、实验内容等，根据专业需求进行内容的筛选，在理论课和实验课之间进行合理课时分配，确定考核形式和要求。
2.1教学内容组织
地理信息系统是一门典型的交叉型边缘学科，其显著特点是多学科集成，涉及的知识面广，发展与内容更新的速度快，渗透性和空间抽象性强，研究对象的空间尺度变化大。对于非GIS专业而言，由于专业课程的限制，在基本知识缺乏的情况下，对地理信息系统课程教学内容组织和筛选就显得尤为重要。
因此，在编制非GIS专业的教学大纲时，应考虑非GIS专业学生的专业背景，让学生了解GIS的发展历史、现状及未来发展趋势，对GIS有基本的认识与了解。同时，让学生熟练掌握GIS的数据来源，利用GIS专业软件进行数据采集和编辑、空间分析以及GIS产品的制作与输出的方法。了解地理信息系统数据库、地理信息系统模型与建模等部分内容。培养非GIS专业学生利用GIS知识解决问题的基本意识，增强学生利用GIS处理本专业基本问题的能力。
2.2理论教学模式
非GIS专业的地理信息系统课程宜采用灵活多变的教学模式。理论课程采用多媒体进行教学，在教学行式上，采取讲解、演示、课堂讨论和案例分析等多种形式相结合，针对不同专业需求，选择相应的学习形式，突出重点、培养学生灵活的思维模式和学习方法，通过具体实例让学生了解GIS在实际生活中的应用。如对比学生熟悉的选课以及查询成绩的教学管理系统与地理信息系统，让其了解其他管理信息系统与“地理”信息系统两者之间的区别与联系，增加学生的学习兴趣与热情。非GIS专业开展GIS课程的目的是为其专业提供一个GIS分析手段，最终目的还是要用来解决其专业领域的问题。因此，在讲解GIS在本专业的具体应用时，采用案例分析的方式，使学生熟悉利用GIS解决实际问题的流程和空间分析的基本方法与特点。但是，在案例的选择非常重要，应选择学生所学专业领域相关的应用案例。
2.3实验教学内容的选择
上机实验是从理论到实际应用的重要环节，许多内容如数据采集、编辑、空间查询与分析、地图的编制与输出等都必须通过实验，才能够真正理解和掌握。同时激发同学们进一步学习的欲望。实验内容设计除与教学内容同步外，还应与相关专业紧密结合，最好是以学生所学专业问题为实验目标，选取适量的实验数据，通过GIS的不同专业软件操作，达到解决问题的目的。软件一般选择比较成熟的ESRI公司的ArcView软件和ArcGIS软件。从简到难，要求学生对这2款软件的界面、基本功能以及一般的空间分析功能能够熟练的操作。针对不同专业需求，实验的具体内容应尽可能地与其专业知识相结合。通过实验操作，使学生能够利用所学的GIS知识，与专业相结合来解决专业领域的问题。有助于提高学生的学习效果，加深学生对GIS理论知识和本专业之间的联系。通过这样的实验课程，不但加深了对GIS的基本功能的了解，而且能够利用GIS工具解决专业实际问题的方法，从而达到真正的学以致用。
2.4考核方式上选择
要想培养学生的创新性思维模式、拓宽在GIS领域的知识，就必须改变考试方法和考试内容，使考试方式灵活多样。要抛开传统的对课本内容死记硬背，出现高分低能现象的考试形式，针对非GIS专业地理信息系统的教学目标和课程本身的特点，可以采用如课后作业、实验成果、读书报告、设计、考试等多种方式相结合，成绩按一定比例分配的考核行式。这样使学生能抛开课本，养成随时查阅相关资料的习惯，并能分析研究问题，提出自己的见解。为了真实反映学生的学习效果，最后针对考试的内容要合理的选取：除了考查学生对基本知识掌握的程度，还需要考核学生与实验相关的软件操作能力和实际应用分析能力。通过这样的形式，改变学生临时抱佛脚的不良学习风气，能较好的体现教学效果，促进学生的学习积极性。
3.结束语
由于GIS本身的特点以及在各个行业的应用、以及GIS空间分析能力的不断提高，使得GIS被越来越多的专业所应用。然而针对不同专业和技术背景的人员，对GIS的理论及应用的掌握是有所不同的。非GIS专业教学过程中应采取与专业紧密结合的多样化教学方式，从多环节进行合理的设置和优化。另外，加强GIS授课者自身综合素质的培养，提高其相关专业水平，也是促进GIS教学质量提高的重要指标。
参考文献：
[1] 汤国安.赵牡丹.杨昕.周毅等.地理信息系统[M].北京：科学出版社，2010.
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[5] 贾泽露.非GIS专业地理信息系统课程教学思考[J].测绘科学，2008.33（5）230-232.
第4篇：对地理信息科学的理解范文
关键词：GIS;ArcGIS;专题应用;实践;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0103-02
地理信息系统（Geographic Information System）是20世纪60年代初期发展起来的一门新兴学科，它是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。它在最近的30多年来，随着计算机的飞速发展，而得到迅速的发展和普及，并广泛应用于资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域，成为一个跨学科、多方向的研究领域[1]。近年来，大批学校开展GIS专业学位教育，也有面向多种专业需求的GIS应用教育[2]，如交通工程、水资源管理、城市规划专业等，对地理信息系统专业和相关课程的教学提出了更高的要求。对于地理信息系统专业的教学，需要针对本专业以实践为主的特点，充分把握课程实践教学环节，使学生在实践过程中能够应用GIS技术解决专业实际问题，同时将GIS课程基本概念理论融会贯通，从而达到培养GIS专业人才的目标[3，4]。
面向专题应用的实践教学模式突出学生“在专题应用情境中、在实践中学习”，强调学生的专业应用技能培养[5，6]。本文以宁夏大学资源与环境学院地理信息系统专业实施GIS课程实践教学改革为背景，在GIS专业选修课ArcGIS软件应用课程中选择面向专题应用的教学模式，结合与ArcGIS软件空间分析功能模块，在教学实践环节中以“专题应用”的形式将这种新型教学模式引入ArcGIS软件应用课程实践教学之中，并取得了良好的教学效果。
一、教学背景
宁夏大学资源与环境学院地图与地理信息科学专业自2001年开始招生，2011年获得硕士学位授权，目前专职教师10人，其中教授1人、副教授5人、博士4人，平均年龄37岁，学术队伍相对比较年轻。随着GIS专业的不断发展，学生专业学习和就业的需求，对GIS专业教师提出了更高的教学、科研、实践要求，本专业教师加强了实践学习，申请相关教育教学的改革项目，对地理信息系统专业课程进行教学内容、授课形式、考试方式、教学效果等多方面的探索和实践，同时组织学生参加各类创新项目。通过教学改革，为学生提供了更好地学习GIS专业知识和软件平台的实践教学，教师的教学水平也不断提高。
二、专题应用实例
ArcGIS10由美国ESRI公司开发，于2010年夏季，它代表了ArcGIS最新、最主要的产品，是目前最流行的地理学专业应用研究与空间分析工程处理与分析的计算工具。ArcGIS软件应用于GIS课程实践教学专题，包含ArcGIS空间处理的主要内容，如矢量数据空间分析、栅格数据空间分析、空间统计分析、3D分析和空间数据管理等[7]，基于ArcGIS软件的空间分析功能来完成GIS应用专题的开发与实现。在教学实践过程中，结合相关教师的科研方向设计了6个实践教学专题如表1所示。
1.市区选址分析。缓冲区表示该点、线、面矢量实体某种属性的影响范围，它是地理信息系统重要的和基本的空间操作功能之一。市区选址分析专题通过对影响房地产价格的道路、学校、商业网点、名胜古迹等因子进行缓冲区分析、叠加，是比较典型的涉及到缓冲区分析、叠加分析的专题[7]。实践内容涉及ArcGIS软件的分析功能模块，专题包括点、线、面数据的缓冲区原理验证分析、缓冲区分析、多边形叠加分析的实际地理应用。
2.寻找最佳路径分析。在ArcGIS的空间分析功能模块是关于栅格数据的空间分析，主要功能有：距离制图、密度制图、表面生成、表面分析、统计分析、重分类、栅格计算等。寻找最佳路径分析应用到距离制图中的成本路径及最短路径、表面分析中的坡度计算及起伏度计算、重分类及栅格计算等功能。
3.退耕还林还草规划。退耕还林还草规划专题重点对矢量数据进行叠置分析，叠置分析基本的处理方法是根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形或进行多边形范围内的属性特性的统计分析。实践教学内容包括对矢量数据和栅格数据的叠置分析这两部分。此专题中包括联合、求交集、筛选等多种ArcGIS分析功能模块中的工具。
4.黄土高原丘陵沟壑区侵蚀沟道提取。黄土高原丘陵沟壑区侵蚀沟道提取专题要求学生应用ArcGIS空间分析模块提供的水文分析工具对黄土高原丘陵沟壑区数据进行水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等分析，最后结合遥感影像对提取沟道和汇水面积数据进行验证。
5.综合专题。以小组为单位，确定相应的专题，按搜集数据、分析处理数据、空间分析过程、空间分析结果等空间分析步骤，完成一个专题的完整空间分析过程。学期最后一节课为成果展示课，要求综合专题完成人进行答辩，制作PPT并对项目进行阐述。整个综合专题实例从学生自己感兴趣的方面去做空间分析，调动学生的积极性和创造性。近三年来，GIS课程实践教学改革实施的相关班级，有趣的综合专题实例不断涌现：GIS分析女性化妆品的选择、空间分析解析、全国剩女分布分析、银川市公共卫生间分布分析、吴忠市清真寺分布分析等，大家在分析过程中集思广益，调动每个学生的积极性。通过这样的综合专题实例，学生做到了熟练应用ArcGIS软件，更加理解了GIS专业知识，相关综合专题实例分析及空间分析工具如表2所示。
三、结论
选择ArcGIS软件应用课程作为GIS实践教学改革的专业课程，结合不同专题的应用使用ArcGIS相应的空间分析功能模块，让学生在熟悉的专题中学习理解GIS相应的空间分析功能，这样可以充分调动学生的积极性和创造性。一方面，学生在专题实例的分析过程中，掌握相应的ArcGIS软件空间分析功能模块，在专题实例的学习中，激发学生学习的积极性和热情;另一方面，在实践应用过程中，通过不同空间分析模块的应用，加深学生对GIS的基本知识和概念的理解。最后，通过综合专题实例单元，调动学生自身的创造性思维，从身边实例出发，选择自己喜欢的专题实例，通过收集数据、大量查阅文献资料、不断创新思路来优化自己的应用专题设计，在这个过程中能培养学生的创新思维和动手能力
通过ArcGIS软件应用课程的实践教学改革，学生在专题应用中学习了GIS平台ArcGIS，通过其空间分析功能模块的应用达到对GIS空间分析功能的理解和掌握。在教学实践实施的近三年来，多名GIS专业本科学生纷纷踊跃参加学校组织的科技创新立项活动及挑战杯等活动，都取得了不同的奖项，这极大地鼓舞了学生科技创新的热情，更激发了学生对GIS专业的理解与热爱，通过GIS课程实践教学改革，为宁夏的GIS专业技术人才的培养起到了积极的作用。
参考文献：
[1]李建松.地理信息系统原理[M].湖北：武汉大学出版社，2006：1-15.
[2]党安荣，刘钊，贾海峰，等.面向应用的高校GIS教学探索与实践[J].地理信息世界，2007，5（2）：9-14.
[3]边馥苓.我国高等GIS教育进展特点与探讨[J].地理信息世界，2004，2（5）：16-22.
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[5]乔闪.奥尔堡大学面向项目的高等教育体系[J].高等工程教育研究，2002，（2）：69-72.
第5篇：对地理信息科学的理解范文
【关键词】地理信息系统 功能 应用
1 地理信息系统的功能
（1）数据获取：地理空间数据是 GIS 的血液，整个GIS的建立都是围绕着空间数据来进行，所以数据获取是地理信息系统建设首先要进行的任务。
数据获取可以有多种实现方式包括数据转换、遥感数据处理以及数字测量等等。其中已有地图的矢量化，是目前被广泛采用的手段，但也是最耗费人力资源的工作。鉴于GIS的数据类型不同，其数据输入可分以下三类：1）一般的图形数据输入：CAD图形一般通过数字化仪输入和扫描仪输入。这主要包括了上面提到的已有地图通过扫描数字化得到二值影像、灰度影响、彩色影像，然后通过人工转化为GIS软件可处理的矢量数据等格式。2）栅格数据的输入：栅格数据包括各种遥感摄影得到的数据、航拍影像数据、各种倾斜摄影图像数据、航空雷达数据等等。3）属性数据：属性数据是用来描述对象特征的，多为字符串和数字，通常用关系数据库管理系统进行管理。一般采用键盘输入，方式有两种：①对图形直接输入；②预先建立属性表输入属性，或从其他统计数据库中导入属性，然后根据关键字与图形数据自动联结。
（2）数据检验：数据检验，是保证工程精度和可靠性的保障。主要是指通过直观观测和理论分析等对采集并输入的数据进行质量检查和纠正、空间拓扑关系的建立以及图形整饰等，为接下来要做的服务模块做基础。数据检验的内容主要包括图形数据和属性数据两方面的检验。图形数据的检验主要有查询并改正拓扑关系、图形内各元素编辑、图形整饰、图形与图形之间的拼接、投影带转换等功能。属性数据的检验往往与数据管理结合在一起，进行检验。
（3）数据管理：数据管理是在数据输入无误的情况下，按照用户要求对数据进行整理。它涉及地理元素的空间位置、通过给其制定域，便于计算机处理和系统用户理解等。对输入的数据进行管理，有很多人也叫他数据库管理系统。它的内容主要是数据格式的转换和选择、数据的分类，数据的衔接，数据的分析，数据的整体整饰等。其中的空间数据库管理是GIS的核心部分，也是他优于其他软件的部分，图形数据和属性数据给定相应的域贮于空间数据库中。空间数据库的数据格式一般有三种，一种是矢量数据，栅格数据和矢量栅格混合数据。地图图幅库的管理：很多情况下，测量或者工作区域都是由很多图幅组成，要对这些图幅进行统一的管理，并且查询和分析，就形成了地图图幅库的管理，它形成的主要功能有图幅的入库、图幅删除、相邻图幅拼接、跨图幅条件检索、图幅的维护等。
（4）空间数据查询与分析：空间数据查询与分析是GIS系统最重要的功能之一，也是GIS系统区别于其他信息系统的本质特征，它大大增强了地图图形信息以及各种专业信息的利用深度和广度，用户可以通过查询结合自身，得出很多自己想要的东西和知识。对想要的事物进行综合评价，对要做的事情综合规划，对很多重大问题做出决策依据，对一些事物发展方向及结果进行预测。空间数据查询包括图形查询，属性查询，图形和属叉查询，比较直接和简单。收到大多数人的选择。空间数据分析是对输入的数据进行一系列运算和查询，给人们省去自己计算的过程。
2 GIS系统的主要特征
（1）系统内空间定位特征：系统内的一个实体，通过对周边地物及参考物体的联系，得出这一实体的空间位置数据，如果数据做的完善，还可以得出直观的三维立体图像。
（2）二维及二维以上结构特征：通过给定限制条件，和单一属性提取，可以在原有二维的基础上建立三维结构和相互关联的不同专题。
（3）时序特征：一般物体的相对关系会随着时间的变化而变化。从这点出发首先对地理信息系统内的这种具有区域性的、多层次的和动态变化的特征进行研究，然后通过分析计算进行掌握，这样才能实现系统内的人口数量、资源分布、环境等的综合分析、管理和决策。GIS可以提供“多来源”、“多层次”、“多时态”、“快速度”、“深加工”、“多形式”、“多精度”的空间数据，从而具有了时序特点。
3 地理信息系统的应用
（1）资源清查：资源清查是地理信息系统主要服务的一个板块，在地理信息系统服务中在很大一部分比重。GIS可以将汇总上来的数据进行分析整理，然后指定限制区域，通过多种条件组合，然后统计分析和原始数据快速再现。以矿权分布为例，可以输出不同矿的分布位置，面积大小，界桩位置，以不同矿产类型划分矿产分布群落，为资源的合理利用，规划，开发，调度，管理提供科学依据。
（2）城乡规划：城乡规划是地理信息系统这两年主要应用的模块，比如现在的农村集体土地确权登记和农村土地承包经营权确权登记，城乡规划中涉及的环境，人口，道路，民族，教育，文化，经济等多方面的大量数据，GIS系统整合这些数据，然后进行系统内的这些目标进行统计分析规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置以及城市环境的动态监测等。所以利用GIS作为城乡规划、管理、分析工具具有十分重要的意义。
（3）各种灾害监测：地质灾害和人为灾害最近几年被人们越来越重视，GIS通过整合大量数据可以预判事物发展规律，输出事物存在的隐患。为人们提供各种灾害发生的概率及有效的预防方案。所以地理信息系统对于人们在灾害监测中起到了很大的作用。
（4）环境管理：GIS系统内储存的大量数据，通过制定的查询目的可以为环境管理部门提供环境管理想要的数据，其中包括报表统计，图形编制，建立环境污染模型，为环境治理做科学的数据依据。
（5）宏观决策：GIS利用拥有的数据库，通过一系列决策模型的构建和分析，为国家宏观决策提供依据。如系统支持下的土地承载力的研究，可以解决土地资源与人口容量的规划。
4 结语
地理信息系统随着“数字地球”、“数字中国”等技术要求的提出，随着“信息高速公路”的建设和它独特的魅力所在，在我国以后的社会建设中会称为一个重要的角色。相信随着地理信息系统技术的广泛应用，地理信息系统作为地球信息科学的一个重要组成部分，与经济和社会发展的结合将更加紧密，它也必将为我国的经济建设、资源管理等各个领域的科学化、现代化发展发挥越来越大的作用。
参考文献：
[1]张时忠.Inof-Geoteeh 工程勘察管理信息系统开发方案[J].地质科技情报，2001，20（3）：109.
第6篇：对地理信息科学的理解范文
关键词：地理专业 博达学院 中美高校 人才培养
地理教育在国民素质教育、国家实施科教兴国和可持续发展战略中起着极为重要作用，地理教育是地球科学、资源与环境科学人才培养的重要基础，在地质、生态等学科中也起着极为重要的作用。作为民办本科的吉林师范大学博达学院（以下简称博达学院），在“教改”的政策下更需要加强对地理教育的创新与发展，本文通过博达学院与国内外高校地理人才培养模式的分析，对博达学院地理教育改革与发展产生积极的推动作用。
在国内，北京师范大学、华东师范大学为2014年中国校友会公布的中国大学（师范类）研究型一流学府，其地理教育必然存在借鉴之处。在国外，美国的高等教育事业发展较发达，地理教育事业起步也较早，积累了丰富的经验。为此，本文选择该四所大学与博达学院地理专业人才培养模式进行对比分析，吸取其较成熟经验，为博达学院地理专业课程体系改革和人才培养提供有益借鉴。
一、培养目标与学位设置比较
明确的教育理念和培养目标，宽松的教学环境，科学的管理，完善的专业课程体系，有利于创新型人才的培养。中美大学均以培养掌握专业基础知识、符合现代教学理念，具有创新精神和较强实践能力的高品质综合型人才为主要目标。但也存在不同之处，国外两所院校不仅培养高素质的教育工作者，还培养具有较高创新能力的科研者。博达学院为国内一所教学型民办本科大学，较大数量的学生毕业后选择继续深造或从事与教学无关的岗位，因此，博达学院应在培养从事教学工作者的同时，培养具有创新能力的综合型人才。
中国大学与美国大学的学位制度存在较大的差异，中国地理专业仅授予毕业生理学学士学位，美国大学授予文学士（BA）和理学士（BS）两种不同学位。两种学位的侧重点不同，学校为学生制定不同教学方案、不同课程内容，学生修满相应学分后，毕业时分别授予BA和BS两种不同学位。文学士偏重学习社会和行为方面的地理学，对外语要求较高，辅修人类学和艺术学课程，而理论方面的学习和学分要求相对较少；理学士强调地理学的环境视角和地理信息科学，对数学、计算机科学及自然科学基础课程要求较高，专业性课程和学分要求比文学士高。可见中美大学地理专业所受学位有所差别，但课程设置上大体相同，均开设自然地理学、人文地理学、地理信息科学三个方向的相关学科。
二、学分设置与课程结构设置比较
中美大学学生获得学位的前提都是必须修满所在院校规定的最少学分。通过查阅本文研究的国内外5所院校网站，对其授予相应学位的最少学分进行分析发现，中国大学获得学位的最少学分多于美国大学，且各自相差不明显。中国大学和美国大学地理专业在课程设置上基本相似，均设置必修课程和选修课程，但在课程的总门数和必修课程、选修课程上的数量分配上有所区别。课程总门数最多的是威斯康星大学麦迪逊分校，远远超过了博达学院。
美国地理专业课程内容不仅涵盖了地理学主干理论，还涉及到细小分支学科理论，且各学校间没有学标准，目的在于学校可以提供给学生丰富的知识领域，同时学生可以选择其感兴趣的课程学习，有助于学生培养广泛的学习兴趣、掌握广阔的领域知识，从而为培养综合型人才奠定良好基础。中国大学地理专业课程设置几乎一致，虽然能够培养出较高水平的地理学人才，但研究领域比较单一，难以培养出综合型人才，无法适应市场的需要。
三、高校地理专业教育模式比较
博达学院与我国其他高校一样，仍采用“满堂灌”的课堂教学方式，有助于学生对知识的理解与积累，但也限制了学生开放创新思维的培养与形成。相比之下，美国大学课堂采用讲座、自学、研讨、专题研究等教学方式进行，可以帮助学生了解地理学术前沿领域与动态方向、锻炼学生的独立思考能力以及科研水平。
中国大学管理模式也比较固定化，将相关或相似学科划分为同一院系，学生在选定院系入学后，很难调换专业，从而约束了学生的未来发展；同时，各院系教学管理部门为学生制定了许多约束政策，这些政策不仅限制了学生的个性发展，同时也限制了创造性思维的发展。美国大学与中国大学的管理模式恰恰相反，管理模式是由学校统一管理，而并非由院系单独管理，该管理模式给学生较大的自主选择空间，也不存在中国式的院系附属关系。
四、对博达学院地理教育教学启示
1.改变培养目标
博达学院地理专业教学目标与我国传统理念一样，把地理专业学生培养成从事地理教育工作者或者继续深造，缺少对学生创新思维和能力的培养，不利于适应当今社会发展。借鉴美国大学的成功经验，在培养学生专业能力的同时，尊重学生的创新成果，经常邀请著名学者和成功创业者为学生进行经验讲座，鼓励学生自主研发、创造事业。
2.调整课程结构
通过与国内外著名大学的课程设置比较分析，博达学院在课程设置上应减少必修课程门数，增加选修课程比例，增加全球气候、描绘变化中的地球等多种多样的选修课程，培养学生解决实际问题的生活能力以及全球视野的科研能力，为学生营造一个更加广阔的专业学习空间，以为以后学生发展打下一个宽口径的专业基础。
3.改善教学模式
为了充分发挥学生的创造性思维能力，提高学生独立发现问题、分析问题、解决问题的水平，博达学院应放弃中国传统的“讲座”方式，采用美国师生平等的教学方式，课堂上鼓励学生积极发现、讨论问题，重视实验课程的创新研究；课后组织学生联系实际问题进行讨论活动，从而有效提高学生的综合能力。
五、结语
地理作为人类生存发展的基础，地理学更是一门为人类生存发展提供服务的学科。在国际地理学迅猛发展的今天，博达学院应紧跟地理学发展的步伐，培养出适合我国社会发展需要的综合型人才，为我国经济社会发展做出贡献。
参考文献：
[1]史培军，等.中国地理教育：继承与创新[J].地理学报，2003，（1）：9-16.
[2]中国校友会.2014中国师范类大学排行榜[EB/OL].
[4]温煜华，王乃昂，胡振波.中美大学地理学专业课程体系对比分析[J].兰州大学学报（自然科学版），2008，（44）：20-23.27.
第7篇：对地理信息科学的理解范文
关键词：摄影测量学；课程改革；课程体系
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0067-03
进入21世纪，随着各种新型传感器及相关技术的进步，摄影测量的理论与技术也迅速发展，进一步扩展和完善了20世纪90年代开始的全数字摄影测量的实际应用范畴。这种发展变化将对整个摄影测量的教学、科研、生产产生极其深远的影响。相对于现代摄影测量技术的迅猛发展，高校测绘工程专业的摄影测量学课程从课程体系结构、教材、实习等各个环节都落后于摄影测量技术的发展，如何在新形势下从课程的体系结构、教材选择及实践环节进行改革，是一个值得深入探讨的问题。
一、现代摄影测量新技术及发展
1.数字传感器。随着全国数字城市、城市地理信息系统的建立和推进，对地球空间数据的数量和现实性都有较高的需求。全数字摄影测量是快速获取对地观测数据的有效手段，而数码航摄仪的应用，使航空摄影测量数据的获取更加便捷，摄影测量的数据采集方式将从胶片时代向数字时代方向发展。目前，在我国常用的数码航摄仪有推扫式航摄ADS40/80，框幅是航摄仪DMC、UCD/UCX、RC30、SWDC等，应用已经比较成熟，在很大程度上取代了传统的航摄仪，虽然与传统的航摄仪相比，数码航摄仪存在畸变系数大，航飞前需进行航摄仪参数的检校，而且其像幅较传统的胶片式相机小，在同等条件下需要的地面控制点较多等不利因素存在。但是，数码航摄仪也有它不可比拟的优势，在采用先进的对地定位手段后，可以减少对地面的依赖，数码航摄仪在大规模产业化应用方面具有广阔的前景。
2.机载POS。数字传感器的发展对摄影测量对地定位技术提出了新的要求。基于DGPS/IMU集成的POS技术可获取飞机的空间位置和姿态信息，实现航空影像的直接地理定位。目前已推出商用POS系统，从实践应用看，引入POS观测值，利用少量地面控制点，甚至不用地面控制点，通过直接定向或集成定向数据处理方法获取定向结果，与传统的空中三角测量方法精度相当。
3.无人机低空摄影测量。21世纪初，由于无人机低空摄影测量具有快速、成本低、操作简单、适合于在危险区域空中监测和救援指挥等特点，已广泛应用于军事和民用的相关领域。目前，无人机主要用于土地利用动态监测、矿产资源勘查、地质环境与灾害监测、地形图更新与地籍测量、海洋资源与环境监测以及农业、林业、水利、交通等部门。尤其对车船无法到达地带的环境监测、有毒地区的污染监测、灾情监测及救援指挥等突发事件中，无人机低空摄影测量具有快速响应、实时勘查的独特优势。
4.机载激光扫描LIDAR。机载激光扫描系统通过接收反射激光束可以获取地表、植被及人工建筑物等的高程信息，经处理后可获得测区的DEM/DSM，这些模型数据可用于国土资源调查、洪水等灾害的监测评估及城市三维景观重建等领域。在这些过程中获取的DSM可用于后续真正射影像的处理和生成。
5.数据处理技术。目前，在国内应用较多的全数字摄影测量软件，有武汉适普公司的VirtuoZo和中国测绘研究所的JX4，两套软件各有所长，在国内外享有盛誉，在生产单位及科研教学方面得到了广泛的应用。但就目前的处理来说，对于越来越大范围的航摄区域来说，数据量剧增，而且需要的处理时间也在缩短，在这种情形下，高性能计算集群、并行处理、网络技术的发展为数字摄影测量的处理提供了物理基础，由此产生了DPGrid、Factory Pixel等能处理大数据量的软件系统和工作站。这些处理软件基于网络的方式，能处理超大数据量的卫星影像和无人机数据等，而且在数据处理过程中提出了很多新的概念，如相似性匹配、三维空中三角测量，同时也生产了一些新的产品，如DSM、真正射等。在数据处理技术成熟后，可以较容易的获取数字表面模型，从而可获取真正的射影像。机载POS系统在摄影同时准确获取像片的空间位置和姿态参数，这些参数的获取给数字摄影测量带来了深刻的影响，基本上可以免去地面工作，简化和加速影像定向和定位工作，导致部分摄影测量的算法，甚至是整个作业流程都面临新的改进。数码航摄仪没有压平误差、颗粒噪声等误差源，其数字影像的质量、匹配的质量、测绘精度多优于胶片影像。当今的航空数码相机，其相对定向与模型连接的精度可达2~5um，普通的非量测数码相机用于近景摄影测量时其精度可达到1/10000。
二、对课程的影响
摄影测量学是测绘工程专业的一门专业主干课程，该课程覆盖的知识范围广、内容多、概念抽象、数字公式多，而且受学时所限，授课时间较短，给教师教学和学生实习都增加了难度。在现有的教学条件下，现代摄影测量新技术的发展对现有摄影测量学课程教学提出了更高的要求，在很大程度上影响着高等院校测绘工程专业的摄影测量学课程的教学。从课程体系上看，原有的体系结构偏重于对摄影测量的基本原理和理论的阐述和分析，甚至有些课程体系中还包括了解摄影测量的较多内容，在课程体系中过于偏重对传统理论的讲述和理解。在实习实践环节，目前的软件主要涉及VirtuoZo和JX4，这些软件都基于传统的摄影测量理论进行数据处理，对于使用航空摄影测量方法提取高精度密集数字表面模型和生产正射影像的理论与技术、利用POS数据进行直接地理定位技术与流程、实时空中三角测量等新技术，在传统的摄影测量软件中都没有相应的体现。学生没有相应的实习软件或实习环节可以学习新的技术与方法。
三、相应的对策
新技术的发展不但影响着摄影测量的应用，也影响着摄影测量课程的开展。摄影测量新技术不仅在整个课程体系中影响着课程体系内容的安排，而且对于学生对传统摄影测量的认识理解有着重要的影响。如何在有限的课时内把摄影测量的基本概念和理论讲授清楚，同时又能将新技术贯穿于其中，使学生既能很好地掌握摄影测量学的理论与实践，又能紧跟摄影测量学的发展方向，是值得探讨的问题。
1.构建以新技术为核心的课程体系。POS等新技术不仅对摄影测量学课程的内容产生了影响，对整个课程体系的构建也产生了影响。改革课程的体系结构，构建以新技术为核心的课程体系，是新形势下摄影测量学课程改革的一个重点。改革课程体系，在原有的以传统摄影测量基础理论为核心，4D产品生产为主要技术流程的基础上，应着重加强基本原理及其内在联系，在原有体系中增加新的技术理论，适量简化教学推导，强调新技术与传统技术的融合与异同。优化课程教学体系结构，精选教学内容，重点安排中心投影的几何知识，突出空三的理论与方法，充分体现航空摄影测量高精度定位技术的发展趋势，着力强调实践教学环节，以少而精的原则构建新的课程体系结构：航空摄影、航测外业、航测内业。如在航摄仪部分增加数码航摄仪知识及对后续处理技术的影响；空三部分对新出现的实时空三进行分析，对POS数据辅助空三的理论与方法进行讲解，比较与传统方法的异同点；加入新的DSM的概念，提取原理及对后续正射影像产品的影响；数字摄影测量部分加强对匹配算法的理解和数字产品的生成。在新的课程体系中突出新技术对摄影测量的影响，包括理论和算法以及生产流程上的影响。
2.改革教学内容及教学方法。为适应当前摄影测量新技术的发展及新的课程体系改革需要，在教学内容上，应着眼于内在理论体系的联系，加强对基本概念、新的算法、模型的理解和掌握，了解新技术对现有产品生产流程的影响。在增强数学分析严谨性的同时适量简化教学推导，强调对数学公式内在物理意义的理解。
3.改革实践环节，增强动手能力和创新能力。摄影测量是一门实用性和实践性极强的课程，实践环节对学生思维方式和动手能力的培养具有重要作用，是课程教学改革系统工程中重要的一个环节。在现有的实践环节，目前主要以常规摄影测量软件VirtuoZo、JX4等为主，对教学中涉及的摄影测量理论与技术进行实践。对摄影测量新技术如并行计算、网格技术、海量数据处理技术、非量测相机的空三模型、高精度密集数字表面模型自动提取技术、真正射影像自动纠正技术以及POS辅助空中三角测量、自动实时空中三角测量等技术来说，一般的测绘工程专业实验室很难购进最新的仪器设备和相应的软件为学生提供相应的实践环节。因此，在实践教学中，要以摄影测量产品的生产流程为主线，减少如立体镜观察等仪器设备的演示性、验证性实验，加强与新技术相关的设计性、综合性实验。在条件许可的情况下，可增加专门的课程设计时间，结合实际工程项目，开发软件平台进行计算机仿真实验，将POS直接定位方法、无人机数据处理技术、海量数据并行处理、数字表面模型提取和真正射影像纠正等新方法和新理论融入实践环节进行课程设计。在实践条件较好的学校，可增加POS实习参观、无人机数据处理和海量数据并行处理参观等环节，促进学生对新技术的感性和理性认识，提高学生的创新能力和解决问题的能力，通过对新技术的了解激发学生的学习兴趣，了解新技术发展的前沿动态，掌握新技术与传统技术的渗透融合及思路和方法。
参考文献：
[1]吴军.“摄影测量”教学中学生实践能力与创新能力的培养[J].桂林电子科技大学学报，2007，（5）：435-437.
[2]邓安健，陈志超，杨磊库.测绘工程专业摄影测量学教学改革与实践[J].地理空间信息，2011，（1）：148-149.
[3]张祖勋.从数字摄影测量工作站（DPW）到数字摄影测量网格（DPGrid）[J].武汉大学学报（信息科学版），2007，（7）：565-571.
第8篇：对地理信息科学的理解范文
水文地质多样性，变化复杂，规律难寻，给矿井的开采、隧道的挖掘工作增加了很大的风险性。近年来因水害引发的安全事故，造成的人员伤亡和财产损失不可计量。因此进行水文地质的三维建模，实现水文地质的可视化将增加地下工作者对地质和水位等地下环境的了解，更利于施工作业，减少安全隐患。文章主要介绍三维水文地质建模的发展历程、研究现状、建模的方法，并提出其中存在的不足，给予切实可行的建议，以期三维水位地质建模技术有更快的发展，更好的为公众服务。
关键词：
煤矿；水文地质；矿井涌水量
如同建筑三维模型一般，三维水文模型可以形象的模拟地下情况，搜集更多的资料信息，并最大程度的将多种资料集成，输出科学可靠的数据资料，为地下工作提供了合理的依据。并且三维水文建模技术的应用可以最大程度的减少储层预测的不确定性，为地下工作人员提供了安全保障，因此对三维水文地质的研究意义重大。
1地质建模技术的发展和研究现状
水是人类赖以生存的宝贵资源，人类对水资源的认知还有很大的不足，尤其是对地下水资源。不同于地上水可以直接观测，地下水在地表以下，或者存在于地下岩体空间里，因此人们很难直接了解到地下水的形态、空间位置、源头流向和地质情况，这给地下开采和施工都带来了很大的困难。一般勘测只能描绘出水文地质的二维平面，结果存在着较大的误差，研究过程中也有很大的不可靠性。利用计算机将二维地质信息进行立体化，将隐蔽的地下情况可视化，建立空间地质模型，并且进行任意截面的地质情况的分析，全空间的分析将地质情况，地下水的分布情况以及运动规律和形态以实图的形式展现在研究者面前，扫清勘察盲区。在三维模型建立的同时会自动生成三角网格数据，更利于后续工作的进行，减轻水文地质工作者的工作量，节省勘探时间，结果也更真实可靠。因为经济发展和技术水平的限制，我国的三维水文地质建模技术起步较晚，最初的研究始于上世纪90年代.三维建模涉及多门学科，其中包括计算机、物理、数学、地质、水文，是一门复杂交叉性学科，而且在早期一些地质水文资料短缺，专业水平低下，因此我国的三维建模还处于初级阶段。
1.1空间数据模型
三维水文地质最重要的一点就是要建立空间的数据模型，将二维地质图进行更具体的表达。国外这方面的研究起步较早，发展也很迅速，由于数据逻辑性清晰更利于研究，因此专家学者们对空间可是模型一致研究出来一系列的科学理论和三维建模方法。目前比较常用的数据模型主要有体模型、面模型和混合模型。这三种模型相辅相成，根据具体情况可以选择不同的建模方式。这三种模型各自特点比较显著，在选择上也很简单清晰。面模型更适用于地层的可视化，在模型更新时利用面模型也更加简单快捷；体模型需要的数据更加庞大，处理数据时所消耗的时间较长，虽然对地质的反应上更加清晰明了，但对复杂地质适应性较差；混合模型的技术要求最高，虽然在建模时较为复杂，但其优点是精度更高。综合各种模型的特点，在选择模型时要结合资源和效率以及研究的深度合理选模型。
1.2组织、管理和水文地质数据
三维模型的建立也并不是一蹴而就的，要在掌握大量的、多样性的水文地质数据资料的基础上进行三维建模。大多数情况下，这些数据都是门类多样包括图形资料、数据资料、文字资料以及各种技术资料，面对大量的差异性较大的资料，对其进行组织管理是必备的。这些资料的完备性和准确性决定了建模结果的可靠性，因此对这些资料应认真细心的进行科学的组织，管理和，以便更有效快捷的利用。近年来很多专家学者也对此进行了专门的研究，提出了很多有效地理论方法，但是与实际需求仍有较大的差异性，难以顺利的在全行业进行推广。
1.3复杂地质体及地质现象表达
地球经过数亿年的进化和发展，地下水文地质复杂程度可想而知，断层、褶皱等复杂地质体和尖灭和倒桩等地质现象在三维建模中经常遇到。这些复杂的地质现象都有着重大的水文地质意义，增加了地质空间的各向异性，同时也加大了建模的难度，因此要着重控制这些水文地质条件。
1.4地下水数值模拟中三维水文地质模型技术研究
地下水数值模拟是指对已知的水文地质参数、补径排条件及地质框架等要素进行数值计算。由于模拟的复杂性和数据的庞大，在数值计算中容易造成结果的不确定性。对于此种缺陷，水文地质专业借鉴有关专业建模的方法和技术进行数值模拟，在此过程中要将收集到的数据统一输入，因此在实际操作中，模型的融合性和结果的可靠性还有待发展。
1.5水文地质系统中的不确定性因素研究
在建模时使用的数据是确定的，但对于地质条件是有很大的不确定性，因此在建模时也是存在着不确定性，对于不确定性的认识也具有重要意义。只有认识到不足才能充分利用现有数据，摈弃不可靠结果，取得更合理的建模思路和数据模拟。
2建模的主要对象
2.1地貌
地球表面的外貌形状，主要有平原、丘陵、盆地、高山、大陆、深海平原等。建模虽是主要地底下情况的探究，但地表情况仍不可忽略，地表地下是息息相关的，地上部分也会影响着地下水的分布，因此在建模时也要将地表考虑在内。
2.2地层岩性
底层是指在漫长演化期内形成的层状堆积物，岩性是堆积物或者岩石的物理属性。由于形成时间不同，因此在同一地区所存在的地质构造也会有所不同，甚至会有截然不同的地貌地层特征。在不同时期内形成的新老地层也会有一定的解除关系，这些接触关系主要有：整合接触、平行不整合接触、角度不整合，每种整合方式都具有显著的特点。
2.3构造与地下水
构造形式主要有褶皱（岩石受力弯曲变形形成的，表现为原来的平直面变为曲面）、断裂（是指岩石的断裂，分为节理和断层，由于建模精度先一般只考虑断层）、透镜体（地层厚度不稳定出现两侧薄中间厚的情况）、侵入体（是指地下高韧性岩体在力的作用下由下向上流动地层）、盐丘（盐岩向上流动挤入围岩，使上浮岩层产生拱区隆起）。地下水是指地层以下岩石空隙中的水，分为上层滞水、潜水和承压水。
3对三维水文地质建模技术的建议
3.1确定有限的工作目标
虽然三维建模技术不断发展，逐渐趋向成熟，但是在某些复杂区域的建模和数据处理方面仍存在很多不足。为提高工作效率，减少不必要的金钱和时间的浪费，三维水文地质建模技术要根据区域特点采用合理的建模方式和分析手段，明确研究目标，让研究更加清晰，满足专业要求。
3.2开发针对三维水文地质的建模工具
现阶段我国的三维水文建模主要是借鉴其他专业的建模方法，专业性的建模工具较少，还未完成形成完整的水文地质三维建模体系。面对复杂地况，建模明显功能欠缺，因此水文地质领域急需开发出一款功能强大，处理速度快的专业建模软件工具。这些软件工具要具备专业处理能力，清晰地可视化和友好的界面，可以进行高效率的数值模拟和模型维护。同时兼顾使用者的理解和使用简便以及资金的合理投入。
3.3提高模型的可更新性
随着对水文地质的深入研究，地层以下的奥秘将会逐渐展现于世。当获得了新的数据，就要对已有的三维模型进行补充和修改。如果系统数据较慢，或者无法进行数据的修改和补充，而只能通过重新建模解决数据的更新，这将耗费很大的人力物力。因此提高模型的可更新性是必要，对随后的研究工作提供很大的便利。
3.4水文地质条件概化方法、原则、体系标准
因我国三维水文地质建模技术起步较晚，因此对地质条件概化的方法、原则、标准的研究还不到位，在面对不同地质条件时只能依靠经验，缺乏可靠方法和规范指导研究，水文地质三维建模的概化方法、原则、体系标准也是未来专业领域的发展方向。
4结束语
三维水文地质建模技术突破了地下二维表达的局限性，更加直观的模拟地下空间，是今后水文地质研究的重要工具。随着计算机的发展，数据的处理会更加简便，这也能促进三维建模技术的发展。在进行本专业的研究时可以借鉴其他专业领域的先进理念，开发出水文地质专业性的三维建模工具软件，实现水文地质条件概化，形成具有指导意义的专业体系标准，这是三维水文地质建模技术的重点发展方向，而对此我国的专业研究人员还有很多工作要做，还有很长的路要走。
参考文献：
[1]张永波,张雪松,张礼中.地下水资源信息化管理的可视化技术应用[J].地理与地理信息科学,2002,18(1):87-89.
第9篇：对地理信息科学的理解范文
关键词：地理学；理科基地；联合实习；实践教学模式
地理学学科的不断发展和国家对提高地理学人才培养质量的迫切需求，对地理学野外实践教学提出了新的和更高的要求。针对传统地理学野外实践教学在实习区域、实习内容、指导教师、实习经费以及后勤保障等方面对创新人才培养的制约，根据地理学学科的发展趋势，在深入总结和借鉴国内外已有地理学野外实践教学经验的基础上，2009年，华东师范大学、北京师范大学、兰州大学、南京大学、福建师范大学5所地理学理科基地高校联合组织了首届全国地理学理科基地跨区域联合实习。之后又连续组织了3届全国地理学理科基地跨区域联合实习，参加联合实习高校由最初的5所发展到涵盖港台地区在内的全国24所主要地理学高校。
一、当前高校地理学野外实践教学的现状与存在的问题
地理野外实践教学是地理学人才培养的重要环节，历来受到全国各院校的重视。依托地域优势，各院校建设了一批特色鲜明的野外实习基地，成为培养地理学创新人才的重要支撑。但是各个高校往往仅限于自己有限范围的实习基地实习，给地理学系统性教学带来瓶颈和困难，大大阻遏了学生知识的全面完善，特别是对培养地理学杰出后备人才存在着明显的缺陷；同时由于我国地域辽阔、东西南北跨度大、地理内容丰富、差异显著，传统野外实践存在学生感悟系统地理学知识不全面的问题；地方院校也存在野外优秀指导教师缺乏和经费不足等方面的局限。
全国地理学现有7个理科基地，每年约招收学生200多人，其中70%～80%免试直升研究生，是我国地理学科人才的重要后备力量，对他们的特殊培养更显重要和迫切。以华东师范大学地理学理科基地为例，在野外实践教学改革方面曾先后尝试了不同的教学模式：其一是大纵深跨越式实习，先后开拓东北线、西南线与西北线三条跨区域野外实习路线，带领高年级地理专业本科学生前往陌生的区域开展综合实习；其二是建立校际交换实习与联合实习，先后与香港中文大学、兰州大学等院校建立交换实习关系，开辟香港地区综合地理实习，在校际交流的过程中取长补短，充分发挥各院校的优势资源。这些改革尝试虽部分有效提升了地理野外实践教学的质量，然而以此为代表的传统野外实践教学模式和小规模联合实习也不能满足新时期地理学人才培养的系统要求。目前各高校在跨区域地理学实践教学环节普遍存在以下方面的主要问题：
（1）跨区域实习指导师资的缺乏。传统野外实践教学是地理专业课程实习的常见模式，依托长期建立的野外实习基地，由本校相关课程的任课教师承担野外实践教学任务，指导学生开展以认识性实践为主的野外实习。这样的野外实践教学，客观上制约了地理专业学生在各种不同类型的地理环境中开展实践、获得真知。一旦将实习区域拓展到其他区域，指导师资方面的问题又突显出来，如在西部实习过程中，东部地区的教师因缺乏在西部地区的野外教学和科研经验，实习内容讲解和探索方面存在着不可避免的局限。小规模联合实习相较于传统野外实践教学虽在师资配备方面有一定的提高，但同样也存在这方面的问题，指导教师仅局限于少数几所院校的部分教师，经验丰富的野外指导教师难以保障仍然是制约野外实践教学的重要因素。
（2）系统性指导教材的缺乏。目前全国多数院校缺乏在大跨度地区开展科研和教学的积累，难以编写出结构完备、内容翔实的野外实纲和实习指导书。指导教师缺少可供参考的材料，在野外实践教学中存在教师备课难度大、教学内容随意性强等问题，在一定程度上影响了野外实践教学效果。学生手头中没有配备相关指导教材，使得野外实践的预习无从谈起。
（3）有效后勤保障的缺乏。由于跨区域实习远离实习单位所在地，难以在短时间内建立起有效的后勤保障合作关系，这给实习过程中的后勤和安全保障带来了一定困难。
（4）校际之间深入交流的缺乏。传统的野外实践教学以本单位师生为主要参与对象，交流范围局限于校内，不同高校的教师一起研讨野外实践教学的机会不多，学生们更是难以形成在全国地理学领域内的准确定位；小规模联合实习教学模式，虽有不同院校师生的交流，但所涵盖的仅是一两个单位的师生，指导教师之间、学生之间的校际有效交流仍十分有限。
二、试行全国地理学理科基地跨区域联合实习
地理学是一门非常注重实践的学科，进行野外实践教学是不可或缺的重要环节。为了突破野外实习区域限制等瓶颈，地理学理科基地高校由“单干”走向“联合”，将各自长期建设成熟的野外实习基地、精品实习线路和优秀师资加合实习，开展全国地理学理科基地跨区域联合实习，以“合作、开放、共享、辐射”为宗旨，服务地理学拔尖创新人才培养。
目前，联合实习每年由华东师范大学、北京师范大学、兰州大学、南京大学、福建师范大学等理科基地高校轮流承办，在中国北方实习路线和南方实习路线之间交替举行，极大拓展了不同区域学生的地理视野。第一届和第三届由北京师范大学和兰州大学地理学理科基地联合承办，第二届和第四届由华东师范大学、南京大学和福建师范大学地理学理科基地联合承办。
1.开辟典型性、代表性的精品实习路线
中国地域广袤、幅员辽阔，自然和文化景观的多样性为地理野外实践教学提供了丰富的学习和探究素材。全国拥有地理学理科基地的高校因其深厚的历史积淀和较强的综合实力，在野外实践基地建设方面走在了国内前列。华东师范大学的沪浙野外实习基地、南京大学的庐山野外实习基地、北京师范大学的华北实习基地、兰州大学的西北三大自然区过渡带实习基地和福建师范大学的平潭海岸带实习基地等均历经数十年的建设，实习线路选取、实习点设置和实习内容安排凝聚了几代教师的心血，也培养了一批高素质的地理学工作者。近几年，随着国家自然科学基金委“国家基础科学人才培养基金能力提高项目（野外实践）”的实施，各地理学理科基地得到了资金保障和政策支持，野外实习基地已建设成为国内一流。5个地理学理科基地各有特色的野外实习基地强强联合，形成了涵盖我国三大自然地带、三大阶梯，覆盖主要自然地理实习内容，大纵深、深内涵的国家级精品实习线路和实习基地联合体。
地理学理科基地跨区域联合实习路线目前由北方实习路线和南方实习路线构成。北方实习路线主要依托北京师范大学的华北综合实习基地和兰州大学的三大自然区过渡带实习基地，实习区域涵盖我国三大自然地理单元（东部季风区、西北干旱半干旱区和青藏高寒区）的华北平原、北方草原、黄土高原、青藏高原东北麓祁连山区、河西走廊绿洲、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠等，实习内容包括城市空间结构与城市中心商业区、草原植物-土壤地理、黄河阶地、风沙沉积、冰川地貌、丹霞地貌和沙漠及干旱区植被垂直分带。南方实习路线主要依托华东师范大学的沪浙实习基地、南京大学的庐山实习基地和福建师范大学的平潭实习基地，汇聚中国东南部亚热带地区典型自然地理景观，主要有海岸地貌、构造地貌、流域地貌、喀斯特地貌、火山地貌、亚热带植被和土壤及山地垂直分带景观，实习内容包括上海城市地理实习、浙江富春江流域自然地理实习、江西庐山综合地理实习和福建平潭海岸地貌实习四大部分。
2.组建经验丰富、结构合理的实习指导教学团队
在联合实习的组织和实施过程中，各承办院校均高度重视实习指导教师的配备，精心挑选野外教学和科研经验丰富的教师组建教学团队，如华东师范大学依托自然地理学国家级教学团队，北京师范大学依托区域地理学国家级教学团队等，构成了联合实习指导教师的主体，同时一大批学术造诣深厚的知名教授也参与野外实习指导，建成了一支由国家级、省市级教学名师等20多位教授组成的高水平野外实习指导教学团队。实现了高水平师资与优秀学生的对接，有效提升了地理学创新人才培养的层次和质量。同时，先后有30多位中青年骨干教师也参与了联合实习指导教师队伍，承担了大量野外实践教学管理、指导学生分组讨论等工作，为联合实习的顺利开展提供了重要保证。
3.编写系统科学的优质实习指导教材
为传承各理科基地先进的野外实践教学体系和方法，提升联合实习的品质，参与联合实习的基地高校组建《国家理科人才培养基地地理学野外实习丛书》专家委员会。在反复讨论、认真挖掘各理科基地几十年积累的宝贵实习经验的基础上，编撰了系列精品野外实习指导教材。目前，已出版4部野外实习指导教材。
以华东师范大学主编的《浙江自然地理学野外实习教程》为例，教材内容涵盖浙江实习区域概况、野外实习计划以及地质、地貌、植被、土壤、水文实习内容的详细介绍。该教材依托华东师范大学地理学一级国家重点学科，集中展示了华东师范大学自然地理学国家级教学团队长期积淀的教学成果，同时整合天童森林生态系统国家野外观测台站、地理信息科学教育部重点实验室等最新教学科研资源，突出浙江地区典型的野外实习特色，帮助学生在开展浙江自然地理野外实习过程中将理论与实践紧密结合，在系统领会实习内容所涉及的地理科学理论的同时，更好地掌握野外工作基本方法与基本技能。
4.创新实践教学组织管理模式和后勤保障模式
联合实习是地理学野外实践教学模式改革的一次有益尝试。在实践教学的组织上，跟各高校传统实践类课程的教学模式不同，以“高起点、高强度、高综合”为特征，通过遴选优秀学生，提供跨学科、高强度的野外实践教学内容和训练，充分激发学生的潜能，增强团队合作精神，提升野外实践能力和创新能力。
（1）选拔具备扎实专业基础知识与实践技能的学生。联合实习以培养国家地理学基础研究后备力量为重要目标，明显有别于一般的课程教学实习，需要高标准选拔学生接受精英教育。联合实习训练学生在原有专业课程学习的基础上，提升短时间内在陌生区域中利用已有的专业知识与技能，把握实习区域地理环境主要特征的能力。在全国7所地理学理科基地专业的高年级学生中，综合考虑专业课程成绩、野外专业素质、交流表达能力等因素，兼顾性别比例、个人意愿、深造计划等，每校选拔6～10名学生参加年度联合实习；其他非基地高校中每年从学生中严格选拔出2～3名精英学子代表参与。各高校参加联合实习学生混合编组，每5～7人编为一组，配有指导教师1～2名，以利于不同高校学生之间充分交流，取长补短。
（2）提供综合性的实习内容和高强度的实习任务。联合实习时间相对有限和内容极其丰富的特点，使得高强度的野外实习在所难免，这是对学生身心的重大考验，更是充分激发其潜能的有效途径。联合实习内容设计注重体现地理学科综合性的特点，实习内容不但体现在地质、地貌、土壤、植被、水文的高度综合，引导学生综合地掌握实习区域的自然地理特征；更体现在自然地理与人文地理领域实现综合，将人文地理调查与自然地理考察相结合，训练学生综合理解地理环境中人地关系问题，突出地理科学研究的核心问题。以北方线实习为例，在近20天时间内，穿越近5000 km，温度变化近50 ℃，垂直高度变化超过4000 m，往往前一天还在祁连山冰川高寒缺氧环境下攀爬，后一天就要在烈日暴晒的巴丹吉林沙漠中跋涉，这对学生的身体素质和意志品质是一种历练。学生在身体与环境做搏斗的同时，还需要完成各项实习任务，实习期间平均2～3天就要进行一次分组讨论和阶段实习小结汇报，这就要求学生在每日繁重的实习结束后，还要投入紧张的实习记录整理、汇报PPT准备、汇报内容撰写和总结中。实习结束后，各高校还组织召开联合实习经验交流会，参加联合实习的同学还需要向本专业其他同学分享联合实习的内容和收获。如此高强度的培养训练，是地理学“大师”级后备人才培养的重要途径之一。
（3）建立长期稳定的后勤保障体系。联合实习依托各理科基地高校长期建设的精品野外实习基地开展，后勤保障由各承办高校联合负责，有效缓解单一院校野外跨区域实习后勤保障的压力。联合实习经费由各承办基地高校共同分担，对非基地高校免费开放，实现了优质实习资源的开放和共享。联合实习同时也制订了严格的野外管理、时间安排、组织纪律、安全保障的管理运行条例，为圆满完成大规模高校联合实践教学提供了重要保证。
三、联合实习的成效与推广
参加联合实习的相关院校学生地学视野得到了极大拓展，专业知识面得到了极大丰富，专业实践能力和综合素质也得到了极大提升，普遍对地理学科学研究产生了浓厚兴趣。经过调查，超过98.7%的学生认为，联合实习前后，其地学视野有明显的拓展，专业知识得到了极大丰富；91.5%的学生认为，自己对地理科研工作产生了较为浓厚的兴趣；93.4%的学生认为，自身专业实践能力和综合素质得到大幅提升。据相关院校反馈的统计结果，参加联合实习的学生在本科毕业后有98.5%选择了去中国科学院等科研院所以及国内外重点高校继续深造，成为地学相关专业研究生的优质生源。
