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关键词:遥感课程;互动式教学;培养目标
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)27-0131-02
遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术[1]。遥感技术作为信息获取与信息更新最重要的技术手段,成为地球环境资源的调查和规划不可缺少的有效手段,是实现“数字地球”的重要技术支持[2]。
遥感课程是河南财经政法大学资源与环境学院设置的必修核心课程之一,学校人才培养方案规定本科学生到大三才进行专业选择,大一、大二进行基础课学习,根据这一特点,学院将遥感课程分为《遥感概论》和《遥感图像处理》两门专业课分别进行,其中《遥感图像处理》在大二上学期进行,针对全院所有该年级的学生讲授,而《遥感概论》等学生进行专业选择后,在大三讲授,因此,《遥感图像处理》课程教授质量的好坏,对学生培养GIS专业素质、建立GIS专业课学习兴趣以及根据自身特点合理进行专业选择至关重要。
因此本文针对学校要求、课程自身特点、学生对遥感没有任何基础等现状以及未来学生如何进行专业选择等问题,分析了我校当前遥感图像处理教学中的不足,结合本校教学条件、遥感课程教学大纲及国家对地理信息系统专业人才培养要求,对进行互动式遥感图像处理课程的教学方法进行探讨。
一、传统遥感教学中存在的问题
1.教师为中心的讲授方式。传统的遥感课程讲授过程中,都以教师为主导,整堂课教师一直在讲,学生只是坐着听,多采用“灌输式”或“填鸭式”方式进行,这种常用的教学模式,在当前提倡培养学生创造力的大学教育中存在明显的不足――师生之间缺乏有效互动,课堂气氛沉闷枯燥,教师和学生,尤其是学生,在课堂上的积极性无法被充分调动和激发出来,学生一直处于被动的学习状态。另外,目前多数老师以PPT作为授课辅助方式,而PPT的制作很多时候也只是直接把课本知识点简单地抄写到PPT上,使得课件知识点过大,加上为完成教学任务,讲得速度过快,往往没有留下学生独立思考问题的时间和空间,导致学习过程中存在惰性,缺乏激情和主动性,这种情况下很多学生在课程结束后,对课程内容缺乏整体把握,对知识无法系统理解,教学效果不理想。
2.理论和实践教学环节脱离遥感是一门实践性很强的专业,需要学生具有很强的动手能力,才能满足日后的工作和学习要求。实践课程是理论与应用的桥梁纽带,与理论课相比,学生对实践课兴趣更大,因为基于理论知识进行的实践课得到实验结果,极大增强了学习的成就感。而当前教师重视理论方面的教学,过多强调理论的重要性,对实践教学课重视程度不够,理论与实践教学比例不当,实践课教学模式单调,教学模式呆板,对实践教学重要性的认识不够。据统计,我国高校GIS专业遥感课程实验课时占总课时的比重均不超过30%[3],实践课时偏少,使得学生无法真正熟练掌握实践课的基本技术和方法,导致学生无法理论联系实际,纸上谈兵,最终创新能力和动手能力被弱化甚至埋没。
3.考核方式单一化。目前,学校规定该专业课程的期末考核方式是“期末闭卷考试成绩(占70%)+平时成绩(占30%)”,这种考核方式基本上还是“一张考卷定终身”,而遥感课程是实践性很强的课程,此种方式不能真正达到检验学生成绩的目的,学生只要记忆力强,肯死记硬背,完全可以得到好的分数,达到合格甚至优秀的成绩,而对于真正反映学生水平的实践能力根本无法体现,因此根据遥感图像处理课程对学生实践动手能力要求高的特点,改变以往考核方式,有针对性地制定考核内容和方式,是避免“高分低能”的有效途径。
二、互动式教学改革与实践
1.“避轻就重”式教学内容的调整。针对当前该课程在教学中的问题,结合培养目标和社会发展对GIS人才的需求,对课程的教学内容以及实践软件等方面进行了调整。在教学内容方面考虑到学生是初学,没有任何基础,重点讲授遥感的基本理论和方法,对于比较复杂的公式和概念理论让学生了解即可,该部分内容可以等学生专业选择后继续学习;同时对于新学习的基本理论和方法,匹配相关的实践操作课程,这样调整后,课程内容就会重点分明,学习起来“有的放矢”,另外,理论和实践课内容由一位教师讲解,有利于学生建立系统的知识体系,“理论联系实际”更紧密,有利于学生理解和掌握,同时易于培养学生对GIS专业遥感课的兴趣。而对于遥感软件的学习,由以往仅学习ERDAS软件,变为学习ERDAS和ENVI两个软件,这样可以让学生多掌握几种软件操作,拓宽知识面,加强技能培养。
2.“兴趣驱动和问题探究”导向下启发式教学方法的实践。兴趣是最好的老师,是学习的最大动力,因此通过培养学习兴趣提高学生学习的积极性和主动性,是有效的方法。采用“兴趣驱动和问题探究”的教学方法,可以极大地激发学生学习的积极性。课堂讲课时,结合教学内容,制作当前热点问题,比如“全球变暖”、生态环境变化等遥感图片,让学生能够从视觉和感知上认识到遥感的重要性。同时,在讲解过程中,要注重将现实生活中能体会或观察到的问题和授课内容相联系,适时提出相关问题,激发学生好奇心,然后让学生带着问题思考、听课、学习,在适当时机下,找学生回答问题,提出自己的见解和看法,在这个过程中,教师可以与学生交流讨论,循序渐进地引导学生,实现学生对知识的理解和掌握[4];另外,课程进行到一定程度,在学生对遥感课程有一定的理解基础上,教师可以提出当前与遥感相关的前沿和技术等相关问题,让学生分组学习,然后课下查阅资料,课堂上让学生上讲台进行讲解,师生共同进行讨论、交流,以培养学生自主解决问题的能力,同时较大地激发了学生积极性。
3.互动式实践教学的改革。传统的实践教学环节,一般采用教师教授完毕、学生实验的方式,很多时候,学生只是按部就班地“照猫画虎”、“按葫芦画瓢”,并不知道其中操作的理论意义。因此,采用任务驱动学习法,理论联系实际地进行互动式实践教学改革。主要过程分为:教师根据理论教学内容设置相应的学习任务,学生独立解决任务,师生互动式讨论交流,学生再次重新完成任务,学生代表讲台上演示学习结果,师生一起回顾和讨论所学实践任务[5,6]。在这个过程中,教师把数据和参考资料发给学生,让学生先自行独立思考和解决实践问题,尝试性上机解决问题,教师在一旁静静和耐心地关注学生解决问题的方法和遇到的困难,并不断鼓励学生自主解决问题,进而和学生以讨论式的方法集中讲解和分析问题。然后让一名学生,上讲台把刚才的任务在讲台上在演示一遍,共同学习,在整个教学和学习过程中,教师可以发现多数学生存在的普遍问题,针对问题进行重点讲授与解释。最终,整个学习过程结束,老师带领学生回顾实验的所有内容和整个过程,同时指出所运用的理论知识,并回答学生提出的问题。通过上述教学过程,激发学生自主学习的兴趣,培养学生独立思考和解决问题的能力,还可以加强师生之间、学生之间的团队交流合作经验。
4.采用“平时成绩(占60%)+期末开卷考试成绩(占40%)”的方式。在考核方式上,使用期末开卷成绩与平时成绩相结合的方式,其中,开卷成绩所占比例为40%,平时成绩所占比例为60%。其中,平时成绩由学生“文献总结+实验报告+小组报告+个人专题报告+平时讨论和实践表现”成绩构成[7],采用的主要方式,比如,对文献总结这部分教师先讲解如何进行,然后学生自主选题完成,写作必须严格按照河南财经政法大学本科毕业论文的格式和规范进行;对小组报告,要求每组派代表就本组专题报告进行课堂展示,接受任课教师和所有同学的提问;除此,鼓励学生就个人感兴趣的领域作专题报告。
三、结语
教与学之间的良好互动,坚持“以学生为本,培养创新精神和实践能力”,培养高素质创新人才是当前大学的根本任务。本文根据学校、学生和教师的当前现状,根据需求精心设计教学内容体系,改变传统的理论课和实践课教学方法,改革惯用的考核评价标准,激发学生的学习兴趣,培养学生独立思考和动手能力,促进学生团队协作意识培养,实现教学质量的提高。
参考文献:
[1]梅安新,彭望,秦其明,等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2]黄秋燕.GIS专业遥感概论课程实验教学改革探索[J].科技信息,2008,(27):352-353.
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[4]薄翠梅,张广明,李俊.基于兴趣驱动与问题套索的自动化专业工程实践教学方法[J].中国冶金教育,2010,(4):14-16.
[5]张伟锋.任务驱动,激发兴趣,达成任务:中等职业学校计算机专业课改初探[J].职业与教育,2009,(11):58.
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040125 09338课程设计与评价 00465心理卫生与心理辅导 09288义务教育教师专业发展概论 09290初中语文学科基础
环境科学专业核心知识单元,代表环境科学各个知识领域的不同方向,知识点分核心和选修两种,核心知识单元是所有环境科学专业学生要求具有的基础知识内容。
其中,专业基础类核心知识单元包括:①环境问题,核心知识点包括水环境问题、大气环境问题、固体废物污染、全球环境问题,选修知识点包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效应。②环境科学基本原理,核心知识点包括环境/生态基本规律、环境科学学科体系和可持续发展理念。③环境科学研究方法,核心知识点包括环境科学方法论体系、生态学方法论、环境体系解析方法论,选修知识点包括环境质量调控方法论、综合/系统分析方法论。
专业原理类核心知识单元包括:①生态过程与效应,核心知识点包括生物对环境的适应、种群及其基本特征、生态系统特征及过程分析、生态学原理的应用。②环境生物过程与效应,核心知识点包括环境污染物在生态系统中的行为、污染物的生物学效应、生物监测原理与方法、环境污染的生物净化、退化环境的生物修复。③环境化学过程与效应,核心知识点包括环境中典型化学污染物、污染物迁移、污染物转化、大气环境化学、水环境化学。④环境地学过程与效应,核心知识点包括地球环境系统的基本组成运动规律及演化过程、地球环境系统有机圈层的组成结构及其功能、各圈层的演变规律及在全球环境变化中的作用、地球环境系统中物质和能量的迁移转化及循环过程。
专业技术类核心知识单元包括:①水污染控制,核心知识点包括废污水的物理处理技术、废污水化学和物理化学处理技术、废污水生物处理技术、废污水的自然处理技术、污泥处理处置。②大气污染控制,核心知识点包括颗粒污染物控制技术原理、颗粒污染物的控制技术、气态污染物控制技术原理、典型气态污染物控制技术。③土壤污染控制,核心知识点包括土壤污染源与污染特征分析、土壤污染控制技术原理、典型土壤污染物控制技术。④固体废物污染控制,核心知识点包括固体废物分类与特征、固体废弃物无害化技术与方法、固体废弃物综合利用。⑤环境监测,核心知识点包括环境标准、水环境监测、环境空气监测、固体废物监测、土壤污染监测、物理性污染监测、环境监测质量保证。⑥环境影响评价,核心知识点包括项目环境影响评价、规划环境影响评价、战略环境影响评价。⑦环境规划,核心知识点包括环境规划的技术方法、水环境规划、大气环境规划、噪声污染控制规划、固体废物污染防治规划。
专业管理类核心知识单元包括:①环境管理,核心知识点包括环境管理学的理论基础、环境管理的制度和政策手段,选修知识点包括企业/产业环境管理实践、区域一全球环境管理实践。②环境法律,核心知识点包括环境法基本概念原则、环境法律制度及法律效力、环境污染防治法、自然资源保护法、国际环境法。
专业实践类核心知识单元包括:①专业实习,核心知识点包括认识实习、生产实习、综合实习。②科研实践,核心知识点包括观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。③毕业论文/毕业设计,核心知识点包括文献查阅、论文开题、论文研究、论文撰写、论文答辩。
二、建立核心课程体系
围绕环境科学专业各专业类别的核心知识单元,建立核心课程体系,承载核心知识点。各门核心课程围绕核心知识点组织基本理论、研究前沿、基本方法、实践案例等内容,形成系统。同时,设置先导课,为核心课程和核心知识点学习提供必要的基础知识储备。例如,“环境化学”课程,就需要无机化学、分析化学、有机及物理化学、环境科学概论、环境监测等课程作为先导课,提供环境化学课程各知识点学习所要求的基础知识储备。
专业基础类核心知识由“环境学基础”和“生态学基础”课程为基本载体。“环境学基础”课程坚持“起点高、容量大和观点新”的教学宗旨,系统介绍环境科学的产生与发展、人口、各环境要素污染与防治、可持续发展等内容,注重学生基本知识、基本技术、基本能力的培养,课程已经建设为国家精品课程,并积极探索慕课教学形式;“生态学基础”全面介绍生态学的基本概念、基本原理和基本应用方法,以及现代生态学的最新进展,该课程已经建设成为南开大学精品课程。
专业原理类核心知识由“环境生物学”“环境化学”“地学基础”课程为基本载体。“环境生物学”介绍环境生物学领域的基本理论和基本概念,结合现实环境中污染物与生物之间的相互作用,培养学生运用环境生物学技术解决实际问题的能力;“环境化学”介绍大气、土壤、水及生物相诸介质中环境物质迁移转化的基本原理,环境中主要污染物的来源及其在环境中的归趋,环境污染控制与修复过程及绿色化学中污染减量及消除的化学原理,“环境化学”课程已经被评为国家精品课程;“地学基础”课程介绍地壳的基本物质组成特征,气象要素的基本概念和表征方法、大气稳定度和逆温等与环境有关的基本知识,城市气候的基本特征,地球上水的循环过程,各种水体的基本特征,土壤的组成特征、形态特征、形成因素和成土过程,地图的基本概念、特征、组成要素、我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基本方法,地形图的应用,遥感的基本概念、原理、遥感解释标志和方法,要求学生掌握地学的基本概念、基本规律和形成原因,以及地学基本手段的应用,该课程被评为南开大学精品课程。 专业技术类核心知识由“环境工程学”“环境监测”“环境影响评价与环境规划”课程为基本载体。“环境工程学”介绍水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程以及噪声防治与控制等的基本原理和方法,该课程被评为南开大学精品课程;“环境监测”课程全面介绍根据监测的目的进行调查研究、设计监测方案、选择监测方法、进行数据处理以及测试结果的分析评价,掌握环境样品的采集、保存、制备、预处理、测定及质量控制等方法,培养学生实际环境监测问题的分析和解决能力,该课程被评为天津市精品课程;“环境影响评价与环境规划”全面介绍环境评价和环境规划的基础知识、基础理论、基本方法以及评价与规划知识的实际应用。
专业管理类核心知识由“环境管理与环境法学”课程为基本载体,“环境管理与环境法学”课程介绍管理学基础知识和主要原理、中国环境管理的原则与政策、中国环境管理的体制与制度、中国环境法体系及内涵、中国环境法的基本原则和基本制度以及部门环境管理、区域环境管理、工业企业环境管理等。
三、围绕三条主线推动环境科学专业课程教学
1.环境问题识别和分析主线
环境科学是研究环境问题及其解决途径的综合性科学体系,其核心任务是揭示人与环境相互作用规律。环境问题的产生和解决促进了环境科学的产生、形成和发展。围绕着环境问题的识别和分析,形成环境科学基本原理、技术方法、管理工具以及具体实践科学体系。围绕具体环境问题识别和分析,组织核心知识单元、核心知识点和核心课程,课程之间科学逻辑关系紧密,便于学生认知和学习。
另一方面,在我国当前发展阶段,资源环境限制与社会经济发展矛盾空前突出,迫切需要环境科学培养专业人才,应对污染控制、生态修复与环境建设挑战。围绕我国面对的实际环境问题,针对性培养专业人才,建立起环境问题与人才培养之间的直接联系,建立以环境问题识别和分析为主线的人才培养模式,搭建对应的知识结构和课程体系,有利于为国家培养具备解决实际环境问题能力的急需人才。
2.实验与实践教学主线
坚持“注重基础训练、强化教学实习、突出创新能力、提高综合素质”实验教学理念,围绕核心知识单元和核心知识点,搭建专业基础实验教学平台,建立实践教学基地群,严格毕业论文环节,充分发挥实践教学对理论教学的有效补充作用。
(1)专业课程实验。课程实验和课堂理论教学相辅相成。围绕核心知识单元和核心课程,开设专业实验课程,包括环境监测实验、无机及分析化学实验、环境化学实验、生态学基础实验、环境生物学实验、环境微生物学实验。着重训练实验步骤、实验操作、实验安全、药品管理等基础实验技能,培养环境科学分析基本方法和技术。
(2)专业教学实习。合理安排专业教学实习时间,既能促进核心知识的理解和认知,又能为后续毕业论文/设计提供经验。围绕核心知识点搭建专业教学实习平台,建立教学实习基地体系,配合大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治、环境管理等核心知识点和核心课程,建立环境监测中心、环保卫生管理中心、科学院、环保科技公司、垃圾处理厂等实践教学基地,形成实践教学基地群,提供直观认识环境科学专业知识在实践中具体应用的机会,培养知识运用和理论联系实际的能力。
(3)毕业论文。设置毕业论文环节,通过学生参与论文选题、查阅文献、开展实验或设计、结果模拟与分析等毕业论文过程,系统锻炼学生运用理论知识、实验技能的综合能力。
3.科研创新训练主线
营造制度、平台、师资环境,建立稳定的科研创新体系。通过国家级、省市级、校级、院级各级别科研立项机会,搭建“国家大学生创新计划”“省市大学生创新立项”“学校大学本科创新立项”“学院创新立项”多层次立体化环境科学专业学生创新平台,为不同水平学生提供创新立项机会,逐步提高项目研究质量,严格过程管理,保障创新立项覆盖面。通过团队协作、教师交流、项目答辩等环节,锻炼学生创新思维和创新能力,提高团队合作与交流能力,鼓励学生科研成果报奖。
四、核心课程质量保障
(1)国家级特色专业建设。2010年,南开大学环境科学专业获批为国家第六批高等学校特色专业建设点。特色专业结合南开大学环境科学多年来的本科教学特色以及相关教育、教学理念,面向国际社会发展及现实中国社会大背景下的特征需求,同时考虑到学科本身的实践特征、时代特征和应用特征,推动与现阶段校内学习相补益的数个社会实践与互动教学平台建设。
(2)精品课程群建设。提出并实践“精品课程群”建设的教改思路,逐步推动各门课程精品建设,形成“精品课程群”体系,有效保障环境科学专业课程教学的高质量。
(3)国家级教学团队建设。2010年,南开大学环境科学专业基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
(4)优质教材保证。作为知识的载体,教材是本科生质量的重要保障。为了提高环境科学专业人才培养的效果,自编出版环境科学专业系列优秀教材。包括1本国家级精品教材《环境化学》,4本“十一五”国家级规划教材《环境学基础》《生态学基础》《环境化学》《地理信息系统及其在环境科学中的应用》等。
(5)推动天津市实验教学示范中心建设。积极推动实验教学改革和实验室建设,建设天津市环境科学与工程实验教学示范中心,为专业人才培养提供实践和创新平台。提出“培养具有创新精神的环境科学与工程现代化复合型高素质人才”的实验教学理念,搭建“专业基础实验、教学实践、创新教育”的高素质人才培养实验教学平台,探索“坚守教学神圣,转变师生角色,强化开放综合,学科建设与实验教学相融合”的实验教学模式,取得了丰硕的教学改革与建设成果,学生教学效果突出。
(6)推行精细化教学管理。探索精细化教学管理模式并付诸实践,制订“教学效果的双评议制度”“主讲教师竞聘上岗制度”“教学效果的双评议制度(教学督导组评议和学生评议)”等规章机制,有效实现对教师“教”的目标导向和过程管理。
实行环境科学专业本科教学的课程小组负责制,实现了本科教学的优质师资资源配备,有效地促进了全体教师对本科教学的关注和重视。保证教授、副教授百分之百地参与本科教学,优化教师队伍年龄结构和学缘结构,提高教学效果。
实行“本科生课程主讲教师竞聘上岗”。对列入核心课程群建设的课程实行主讲教师竞聘上岗办法,结合学生评教结果,根据教学能力与教学效果优选课程主讲教师。
关键词 专业认证 测绘工程 质量监控 课程体系
中图分类号:G642 文献标识码:A
经济全球化发展,推动了工程技术职业全球化和工程专业人才跨国流动,相应地推动了高等工程教育适应全球化发展趋势。由于不同国家、地区工程教育的体制和办学条件不同,如何界定和评价其办学水平、人才培养质量,实施各国工程教育专业可比性和等效性的专业认证,是工程专业教育界和工程技术界共同关注的问题。另一方面,我国高等院校工科专业培养出的工程科技人才总量居世界前列,但存在着一系列问题。究其原因,一是进入新世纪以来,我国高等教育已从精英教育扩展为大众教育,与精英阶段培养出的“杰出工程师”相比,目前教育质量落差较大,越来越引起公众的不满;二是我国工程教育面向工程实际的工程技术教育相当欠缺,迫切需要寻求提高教学质量的有效管理、评估体系。本文结合专业认证,探讨如何设置测绘工程专业课程体系,以提高测绘专业教育质量,培养学生对采矿行业发展的适应性、促进专业国际互认,提升专业国际竞争力。
目前国际上,工程教育的学位互认协议有《华盛顿协议》、《悉尼协议》、《都柏林协议》和《首尔协议》等4个,其中《华盛顿协议》被普遍认为是最具权威性、国际化程度最高、体系较为完整的工程教育专业互认协议。《华盛顿协议》是一个有关工程学士学位专业鉴定国际相互承认的协议,1989年签约之初,这个协议覆盖了3大洲的6个国家,即美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰,目前《华盛顿协议》已经在世界范围内享有声誉,吸引了覆盖27国的欧洲国家工程协会联合会前来谈判入盟问题。我国在2005年、2007年、2009年作为华盛顿协议体系的观察员参加,2013年11月在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上,《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员,我国成为该协议组织第二十一个成员,这在一定程度上表明我国工程教育规模取得高速发展,位居世界第一的同时,质量也得到了国际社会的认可。中国矿业大学测绘学科于2013年5月接受并通过了中国工程教育认证协会的专业认证。笔者有幸参与组织、实施了本次专业认证工作。以下是笔者作为专业认证全程准备工作主要参与者的一些认识和体会,以供其他院校参考。
1 专业认证标准
认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求;专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的特有的具体要求。
1.1 通用标准
通用标准共包含7个方面的内容:(1)学生,包括专业吸引优秀生源、学生指导、学生表现跟踪与评估、转专业、转学等制度;(2)培养目标,包括毕业要求、培养目标修订;(3)毕业要求,包括专业知识、基础知识、职业道德、人文科学素养、创新和团队精神、国际视野、终身学习等;(4)持续改进,包括教学过程质量监控机制、毕业生跟踪反馈机制、社会评价机制等;(5)课程体系,包括数学与自然科学、工程基础、专业基础、专业课、工程实践、毕业设计(论文)、人文社会科学类等课程;(6)师资队伍,包括教师人数、教师结构、企业或行业专家作为兼职教师、教师工程背景、教师教学时间等;(7)支持条件,包括教室、实验室及设备实习基地、计算机和网络以及图书资料资源、教学经费、教师队伍建设、教学管理与服务规范等。在上述通用标准中,课程体系方面的内容很模糊,只给出了工程教育专业应在哪些方面开设课程,并没具体的课程名称。
1.2 专业补充标准
专业必须满足相应的专业补充标准。专业补充标准规定了相应专业在课程体系、师资队伍和支持条件方面的特殊要求。测绘专业补充标准包括3个方面:
课程体系,分为理论课程、实践环节和毕业设计(论文)。理论课程包括:(1)数学、物理类课程,其中数学类课程应包括高等数学、概率论和数理统计及线性代数等基本知识。物理类课程应包括力学、振动、狭义相对论力学基础、光学、分子物理学和热力学、电磁学等基础知识;(2)工程基础类课程,主要包括工程力学、计算机与信息技术基础、工程制图及电工与电子技术等;(3)专业基础类课,教学内容为:测量学、误差理论与测量数据处理等;(4)专业类课程,作为煤炭行业特色高校,除大地测量学基础、摄影测量基础、GPS现代定位技术等核心知识需要掌握外,必须掌握的核心内容还应该包括矿山开采及沉陷控制工程、矿山测量学及土地复垦工程等。实践环节包括:(1)课程设计:大地测量学课程设计、工程测量课程设计等;(2)现场实习:认识实习、生产实习及毕业实习,建立相对稳定的实习基地,密切产学研合作,使学生认识和参与生产实践;(3)科技创新等多种形式的实践活动。在毕业设计(论文)一项,要求选题应符合本专业的培养目标并且以工程设计为主,需有明确的应用背景。
师资队伍。有两点要求,一是从事本专业主干课程教学工作的教师其本科、硕士和博士学位中,必须有毕业于采矿工程专业,部分教师具有相关专业学习经历,二是要求专业教师具有工程背景,即从事本专业教学(含实验教学)工作的80%以上的教师至少要有6个月以上的厂矿企业或工程实践经历。
支持条件,包括专业资料、实验条件和实践基地。一是专业资料,要求配备各种高质量的(含最新的)、充足的教材、参考书和相关的中外文图书、期刊、工具手册、电子资源等各类资料,其中包括国内外典型测绘工程案例;二是实验条件,一是要求实验设备完备、充足、性能优良,满足各类课程教学实验的需要,且实验室布置合理、安全,二是要求实验技术人员数量充足,指导学生进行专业课程等方面的实验;三是实践基地,需拥有校内外实习基地、产学研合作基地和以校外矿山企业为主的实践基地。
从上述通用标准和测绘工程专业补充标准可看出,课程体系是培养目标细化的基础,师资队伍是教学质量监控体系和保障体系,可保证课程目标的实现,而支撑条件是课程教学的配套体系,对培养目标、师资队伍建设等方面产生促进作用。因此,要使学生毕业时达到培养目标要求,最基础的是要加强课程体系的建设。
2 课程体系建设
2.1 以培养目标为细化标准,进行课程体系设置
测绘工程专业的目标是“培养掌握空间信息采集、表达、处理与利用知识的高级工程技术人才”。要求学生毕业后能通过运用全站仪、陀螺经纬仪、计算机、遥感、卫星定位、地理信息系统等现代化仪器手段或常规测绘方法,在城建、土地、房地产、矿山、交通、水利等部门从事各种工程的测量制图、勘测设计、资源环境信息分析处理及相关的设计管理和科学研究工作,如城市与厂矿工程测量、测量数据处理与计算机制图。地理与土地信息系统开发、地籍测量与房地产管理、变形与沉陷观测及其控制、国土资源评价与管理等。
衡量培养目标实现的标准是看学生是否掌握了空间信息采集、表达与处理等方面的基本能力和知识,即学生应掌握:(1)测绘学科的基本理论和基本知识;(2)测绘工程的设计及实施方法;(3)基础测绘、矿山测量、土地复垦等技术;(4)先进的测绘生产组织和技术管理基本能力以及测绘新技术研究和开发的初步能力;(5)国家有关采测绘生产的基本方针、政策和法规;(6)测绘学科的发展动态;(7)文献检索、资料查询的基本方法。具备前述7个方面的知识和能力,才能毕业。为使学生达到培养目标,可从毕业生具有上述7个方面的要求进行课程设置,如开设画法几何及工程制图、测量学基础、大地测量学基础、摄影测量基础、测绘工程专业英语、现代测绘新技术、测绘法律法规、文献检索与科技论文写作等。以测绘工程专业培养目标为依据进行课程设置,符合专业认证中测绘专业补充标准“专业基础类、专业类课程”要求。
2.2 以专业认证标准为基础,进行课程体系设置
专业认证一个重要内容,就是强调学生的实践,针对这要求,需要加强“面向工程实际”的工程技术教育,可设置各类课程设计和实习,训练学生的动手和实践能力。因此,除理论课程体系外,还要设置实践课,如测量学基础实习、矿山认识实习、摄影测量基础实习、基础地形图测绘生产实习、测绘毕业实习、大地测量课程设计、通风安全学课程设计,另外在有条件的厂矿企业,建设一批产学研基地,为实践课顺利进行提供实景场所。专业认证一个显著的特色是要求企业或行业专家作为兼职教师参与学生教学,来自现场的教师把行业发展形势和需求反馈到教学,使学生所学的知识能真正解决现场需要,因此,可设置一些反映行业形势的课程,如数字化测绘、现代测绘新技术、矿山测量新技术等课程作为选修课,供学生学习。另外,测绘专业属于工科,除开设一些诸如基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学生心理健康教育与指导等必要的人文社会科学课程外,还需按照工程认证“通用标准”并结合“测绘专业补充标准”设置数学、力学和信息基础课程,如高等数学、线性代数、数理统计和概率论、大学物理、理论力学、材料力学、弹性力学、电工与电子技术、计算机与信息技术基础等。
2.3 以毕业生服务行业为特色,进行课程体系设置
专业认证体现出的基本思想、基本条件和基本要求,是同一类型专业培养目标和规格要达到的最低标准,是专业建设质量的最低门槛。专业的特色建设是鼓励专业的个性发展,体现专业建设的差异性,强化特色,突出能力,探索适应社会不同类型人才需求的人才培养模式,为社会提供高质量的专门人才。中国矿业大学是一所以培养煤矿人才为主要目标的高校,其培养的测绘工程专业学生除从事常规的基础测绘、工程测量等行业工作外,还有相当一部分学生从事煤炭行业的测绘相关工作。因此,需针对我校的行业特点设置一些特色课程,如矿山开采沉陷学、土地复垦学等。
关键字:测绘工程现代测绘人才培养
随着全球经济的不断发展,必将充满各种竞争,无论是政治、军事的竞争,还是经济、科技的竞争,归根结底都是人才的竞争。高等学校是培养人才的重要基地,特别是要培养适应社会、经济和科技发展的人才,是普通高等学校肩负的重要使命。目前各高校都在深入开展专业教学改革工作,探索具有现代观念的人才培养模式,提高人才培养的质量。本文对高等院校测绘工程专业人才培养模式进行了探讨,并为应用型测绘人才的培养提供参考意见。
一、现代测绘的内涵
从现代信息论的观点看,测绘学是一门关于地球空间信息的学科。传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限,其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图;它不能及时反映地球表面形态的变化,特别是大范围或全球变化;其产品制作周期长,已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。测绘学是提供人类生存空间、自然环境及其变化信息的学科,它的学科内涵发生了巨大的变化,因此,如何界定测绘学的含义,已是世界各国测绘工作者所关注的问题。从20世纪90年代开始,国际上将测绘学(SurveyingandMapping)更改为一个新词,以准确反映学科实质,Geomatics一词由此应运而生。随后,有关Geomatics的提法在我国学术界主要是地学界成为热门话题,由于对其含义理解不同,其中文译名将它译成。地球空间信息学。,已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解,根据ISO的标准定义和国际测绘联合会(IUSM)对。测绘学。的定义,两者的含义是基本类同的,只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息社会中的地位和作用,适应了现代社会对地球空间信息的大量需求的特点,因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域,符合现代测绘学发展的实际。现代测绘工程的核心技术是空间技术,包括GPS、卫星遥感和航测,测绘的范围从地面扩展到整个近地空间,加之通讯、计算机网络等信息技术,使地球空间信息学科的理论和技术体系比传统的测绘学有了很大的发展和更新,由此,Geomatics适合于纳入数字地球的理论和技术框架。随着数字地球构想的实施,测绘学面临一个历史性的发展新机遇,传统的或现代测绘学将以地球空间信息学的新面目立于地球科学分支学科之林,以更强的活力向前发展。
二、测绘工程专业人才培养出现的问题
当前测绘工程专业在课程设置及目标定位中还存在着不容忽视的问题和矛盾。主要表现为:在课程内容整体设置上具有一定的盲目性和随意性,不重视研究社会的需求,因人设庙、因人保庙的现象时有发生。在课程结构安排上表现出重技术课程、轻管理课程,从而导致学生毕业后适应能力较差,尤其是到建筑施工、路桥施工一线的毕业生。没有很好地紧贴市场,国家经济发展迅速与测绘学科专业结构、人才培养模式等方面反应相对迟缓的矛盾仍然存在,适应社会需求的大量面向市场经济建设主战场的技术应用型、复合型测绘人才没有得到充分的培育。人才培养模式多样化和目前专业框架、格局相对单一的矛盾。在中国市场经济不断完善的情况下,测绘作为国家经济建设、国防建设的一项先行性、基础性工作,具有很强的科学性、技术性。面向21世纪,中国可持续发展战略的提出、北京申办2008奥运成功、数字地球、数字中国、数字省区、数码城市的建立、中国成功加入WTO、注册测量师制度的逐步建立和测绘主体体制及运行机制的改革完善等都对测绘市场及测绘教育带来了空前发展的机遇,也带来了巨大的挑战。具体来说,现代社会对测绘工程专业人才培养要求上,正从过去的技术型向市场技术应用管理型转变。主要表现为:三个高技术的综合运用(GPS、GIS、RS),三大能力的提高(分析解决问题的能力、公关能力、职业迁移的能力)、三大意识的形成(市场经济主体意识、工程质量管理意识、国际竞争合作意识)。因此重视和加强对测绘工程专业应用性、复合型人才培养的研究,提高测绘工程专业学生的社会竞争能力和适应能力更具有现实和长远意义。
三、测绘专业人才培养措施
1.测绘学科研究的方向
测绘学科是采用各种方法和手段研究空间对象的定位、描述和表达,动态变化与监测,并将所获得的各种空间信息进行加工、存储与处理,使之综合应用于经济建设、国防建设、科学研究、社会发展等各个领域中所形成的一门学科。测绘科学既是地球学科的重要分支,又是一门工程应用学科,她服务于各种工程建设,包括地面、空中、地下、水下各种民用工程、矿山工程、海洋工程、军事工程、环境工程、生态工程等领域。
随着空间和信息科学技术的发展,测绘学科正在经历着一场深刻的革命,并将成为一个重要的信息产业。面向二十一世纪,测绘学科的发展趋势和方向是:测量数据采集和处理自动化、实时化、数字化、智能化;测量数据管理科学化、标准化、信息化、一体化;测量数据传播与应用网络化、多样化、社会化、广泛化。GPS技术、GIS技术、RS技术及其集成是测绘学科的前沿领域,也是未来数字地球的基础。
2.注重课程设置
现代测绘科学研究的主要对象是空间信息,而以空间信息理论为核心的测绘学科,与地学、生态、环境、城建土地管理等相关学科都有密切的联系。现代测绘高新技术,往往是多种专业技术的综合系统,只有将各类知识融汇贯通,构成有机的知识网络,才能适应现代科技相互交叉、渗透、移植的特点。而传统的测绘工程专业的课程设置,专业性过强,学科领域单一,知识结构面太窄,特别缺乏相邻的专业知识,这种知识结构显然满足不了现代社会的要求。因此为了培养应用型测绘专业人才,我们认为课程设置应根据目前的国情、市场经济的要求,既要考虑测绘知识的系统性,又要兼顾学科的综合发展趋势具体应设置的主要课程如下:基础及公共课:包括数学、物理、政治、外语、大学语文、文献检索、计算机基础、计算机高级语言、计算机图形学、数字图像处理、技术数据库技术、网络技术、法律基础、体育等。测绘专业课:包括测量学、数字测图原理与方法、大地测量学基础测量平差基础、摄影测量与遥感、工程测量、测量原理及应用、地理信息系统原理与应用、地籍测量与土地管理等。相关专业课:包括城镇规划、自然地理学、采矿学工程与工业摄影测量、土建概论、数据通讯与模式识别。
3.注重工程意识和应用能力的培养
与精英化高等教育或研究型大学的人才培养模式相比较,。应用型人才。培养途径具有以下4个主要的特点:应用型人才的知识结构是围绕着一线生产的实际需要加以设计的,在课程设置和教材建设等基本工作环节上,特别强调基础、成熟和实用的知识,而相对忽略对学科体系的强烈追求和对前沿性未知领域的高度关注;应用型人才的能力体系也是以一线生产的实际需要为核心目标,以大工程为背景,在能力培养别突出对基本知识的熟练掌握和灵活应用,比较而言,对于科研开发能力就没有更高的要求;应用型人才的培养过程更加强调与一线生产实际的结合,更加重视生产实习这个教学环节,通常将此作为学生贯通有关专业知识和集合有关专业技能的重要教学活动,而对于研究型人才培养中在理论上给予特别重视的毕业设计与学位论文,则更重视与工程实践地结合,或者用综合实践代替。应用型人才要注重工程意识(求真务实、严谨规范拼搏进取)和工程文化(求善求美、以人为本、协调发展)地培养,建立科学的发展观,能够妥善处理人与自然的关系;科学活动是认识世界地活动,工程活动是改造世界地活动,在工程活动中能够协调人与自然的关系尤为重要。要注重培养应用型人才的创新精神、增强其创新意识、激发其创新愿望、提高其创新能力,以便他们更好地与各自的专业相结合而创造地学习,即在学习中进行创造,在创造中深入学习,把自己培养成为富有创新意识的应用型人才。
4.完善实践教学体系
测绘工程专业同其它专业相比尤其注重学生的实践能力和动手能力,大学生实践能力的培养日益受到人们的重视,因为实践是创新的基础。应该彻底改变传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况,构建科学合理培养方案的一个重要任务是必须为学生构筑一个合理的实践能力体系,并从整体上策划每个实践教学环节。这种实践教学体系是与理论教学平行而又相互协调、相辅相成的。科学合理的实践教学体系包含三个方面。第一,受实验学时的限制,很多实验不能保证每一位学生都能够有充分的时间亲自动手,因此,应增加实验室的开放时间,让每个大学生都能经过多个这种实践环节的培养和训练,这不仅能培养学生扎实的基本技能与实践能力,而且对提高学生的综合素质很有好处。第二,应尽可能为学生提供综合性、设计性、创造性比较强的实践环境,培养学生的动手能力和自我探究能力,这也是素质教育的根本要求。第三,从长远的观点来看,实践环节应尽量与测绘单位的生产实际相接合。测绘教育的最终目的是为生产服务,因此,实践环节必须要面向实际的生产应用,当然要做到这一点还需要教育部门与生产单位共同努力去创建一个良好的互动机制。
总之,探索对于测绘人才的一种合理的培养模式有着重大的现实意义,测绘专业教育者应该从多个角度探索测绘人才的培养,为我国的测绘事业做出更大的贡献。
参考文献:
王新洲对21世纪测绘教育的初步思考[J]测绘通报,1999
一、城市管理人才社会需求分析
随着我国城镇化和城市现代化建设的不断发展,城市建设和发展过程中急需城市管理人才,主要体现在以下方面:
(一)城市管理人才匮乏和知识背景失衡,加剧城市管理人才培养需求
城市发展的决定因素是管理城市的人,专业化管理人员的思想、观念、知识结构决定着城市的发展效能和质量。从我国目前的情况看,中观层次的城市管理人才、企业微观管理人才和国家宏观管理人才紧缺,急需一批在知识结构上文、理、工、经、管、法相互渗透、全面而完善的专业化管理人员。
(二)城市化加速发展和城市现代化程度不断提升,催生城市管理人才需求空间
目前,我国的城市化水平已超过50%,城市化率每年增长约为1.2个百分点。城市化进程会伴随大规模的城市基本建设,以及层出不穷的“城市病”和不断推进的旧城改造,为专业化的城市资源经营和城市综合开发管理提供了更为广阔的人才需求空间。
(三)大力投资市政工程建设,凸显城市管理人才缺口及适配
随着国家和地方对市政工程的大力投资,以及鼓励民间资本的进入,给市政工程注入了动力源,随着全国各城市加大市政建设发展和运营服务管理,使得人才缺口问题越来越凸显,专业人才的供给亟待解决。
(四)从天津市城市建设和发展来看,城市管理人才需求规模在持续增进
随着天津市城市建设步伐的加快,为城市基础设施建设、城市综合功能配套和房地产开发经营业发展,催生专业化人才的迫切需求。一方面,天津市近3年均处于城市建设发展高峰期。另一方面,天津市的土地和房产市场持续发展,为房地产项目、楼宇等管理带来了人才需求空间。
(五)突出和明晰城市管理专业定位和特色,放大城市管理人才需求供求匹配
目前,城市管理专业的就业领域涉及城建、国土、市政、环保、规划、房地产经营开发、物业管理以及教学研究机构等部门或企业。基于城市各个领域科学化管理,从市政基础设施到商务楼宇和产业园区建设项目运营服务管理,从市政企业、建筑企业到房地产开发企业、物业管理企业都急需补充大量管理人才。
二、城市管理专业建设基础、目标及特色
天津城建城市管理专业是在学校城市管理学科群和学院公共管理一级学科基础上,依托天津市人文社科重点研究基地――天津城镇化与新农村建设研究中心和土地资源管理专业着手筹建。在专业建设基础和条件上,学校于2011年组建公共管理系和城市与区域经济研究所,2012年获批自主设置城市管理二级学科硕士授权点,设立生态宜居城市与可持续建设管理研究中心。现有专职教师8人,其中教授3人,副教授5人,专业涉及经济、金融、管理、工程等领域,具有承担城市管理专业教学与科研任务的基本师资队伍,职称结构、学历结构和年龄结构合理。天津城建经管学院城市经济与管理实验中心设有建设工程项目管理综合训练中心、土地资源集约利用实验中心、电子商务平台、微机应用实验室、管理科学与工程实验室、城市经济实验室和校外实训基地(36个),为本专业发展奠定了良好的实验和实习平台。
依托学校学科基础和行业背景设置,适应城市建设和发展需要,基于生态宜居城市建设发展理念为指导,明确了城市管理专业定位。其定位凸显服务城市微观层面管理上,突出在市政领域、楼宇经济领域、产业园区领域等建设和管理领域服务,以城市基础设施、公益性设施和生产经营性设施等城市建设与运营管理为主,兼顾城乡规划与产业优化管理为特色,培养适应城市建设和发展需要,具备现代城市管理理念和思维,掌握现代城市管理理论、知识、技术与方法,接受城市基础设施、公益性设施和生产经营性设施等建设与运营服务管理实践训练,能在城市建设和管理相关的企事业单位、城镇社区、房地产企业、物业管理企业等,从事城市建设与运营服务管理工作的应用型专门人才。要求学生掌握现代先进城市管理理论、知识、方法和技术,具有从事城市微观层面管理综合素质和实践能力。在此基础上,天津城建城市管理专业建设突出以下特色。
(一)依托基础夯实、特色鲜明、优势突出的城建类学科基础平台
天津城建是天津市唯一一所城建类学科特色鲜明、优势突出的市属普通高等学校。学校立足天津、面向全国,致力于服务我国城镇化和城市现代化建设,构筑了互为依托、相互支撑的城市规划与建筑、城市建设、城市经济与管理、城市环境与生态、数字城市、城市文化等六大学科群。本专业正是依托这六大学科群,重点突出城市经济与管理学科群,具有特色鲜明、优势突出、学科基础夯实的专业依托学科基础和平台,保障了专业建设和可持续发展的基础和条件。
(二)突出“一二三三二”人才培养特色体系
突出本专业“一个导向理念(生态宜居城市建设发展理念)、两个面向(面向天津城市微观管理、面向城市基层一线管理)、三个领域(市政领域、楼宇经济领域、产业园区领域)、三类设施(城市基础设施、公益性设施和生产经营性设施)、二类强化(强化以城市建设工程项目运营服务管理为主,兼顾建设工程项目建设管理;强化建设项目建设前期规划分析决策和建成后运营服务管理)”的人才培养要求和办学特点。
(三)明晰和强化人才培养规格的差异性
与国内主要院校开设城市管理专业的人才培养方案比较看,天津城建设置本专业具体差异表现在:
1.培养目标定位方面。重点突出城市微观管理层面,强化具体某几个城市领域管理,注重涉及面精准和紧密契合天津和全国城市建设和发展管理领域亟需人才培养的关键需求。
2.课程设置方面。本专业与其他高校课程设置内容相比,突出了城市不同领域设施建设项目前和建成后具体运营服务管理课程内容,比如开设招商学、城市建设项目环境质量与影响评价、市政工程规划、城市工程可行性分析、物业资产经营管理、客户关系学等专业课程。
3.毕业生就业方面。毕业生适应的工作领域包括政府机关、城市建设部门、城市非政府机构组织和相关教研机构从事规划、设计、社区管理、物业管理、城镇发展决策研究与建设管理等工作,而且注重突出学生能够在城市市政建设和管理企事业单位以及房地产经营开发企业、物业管理企业从事城市相关领域针对各类设施建设前和建设完成后的一线具体运营服务管理工作。
三、城市管理专业课程设置
天津城建对于城市管理的专业课程设置涵盖以下六大版块:
城市规划基本理论
该部分涵盖《城市发展概论》《城市地理学》《城市规划原理》《城市绿色基础设施规划》等课程,主要侧重于:城市形成的动因,城市化进程与经济、社会发展的关系,城市规划的任务和作用,城市用地分类、评价、构成和布局,项目建设规划控制,城市规划实施的目的与作用,城市规划实施的机制、原理等知识。
土木工程基本知识
该部分涵盖《土木工程概论》《建设项目管理》等课程,具体而言,主要侧重于以下知识的教学:城市轨道交通工程、公路工程、建筑工程和市政工程等土木工程的结构和施工技术等内容。
市政公用设施管理
该部分涵盖《市政管理学》等课程,主要侧重于以下知识的教学:城市市政公用设施类型,城市水源保护及主要给水设施布局及城市污水量预测与污水处理,城市用电负荷预测与计算,城市供电网络,城市燃气输配设施,城市电信工程,城市垃圾收集和处理,城市工程管线布设,城市消防工程设施布设要求,城市灾害防范。
城市道路和交通管理
该部分涵盖《城市公共交通管理》等课程,主要侧重于以下知识的教学:城市综合交通构成,城市交通调查,城市公共交通结构,我国城市交通发展政策,城市交通枢纽设施类型与特点,城市轨道交通特征,城市轨道交通工程建设标准。
城市生态环境管理
该部分涵盖《城市生态学》《城市环境影响评价》等课程,主要侧重于以下知识的教学:城市生态系统的构成与功能,城市环境问题的类型、成因、评价目的、内容、程序与基本方法及综合治理途径等。
智慧城市管理基本知识
该部分涵盖《智慧城市管理》《物联网技术》等课程,主要侧重于对以下知识的教学工作:信息技术的基本知识,遥感技术的基本知识及其在城市建设管理中的应用,地理信息系统(GIS)的基本理论与方法,全球定位系统(GPS)在城市交通管理中的应用等。其中,核心课程涵盖:经济学原理、管理学原理、公共行政学、城市管理学、城市规划原理、城市经济学、城市社会学、城市数字化管理、土木工程概论、建设项目管理等课程。主要专业实验涵盖:高级程序设计语言C 、应用统计学课程设计、建设项目管理课程设计、数字化城市管理课程设计、房地产开发与经营课程设计、城市建设项目环境质量与影响评价课程设计等。主要实践环节涵盖:城市管理专题调查、城市管理部门及企事业单位实习、毕业论文等。
四、城市管理专业建设发展的若干思考
第一,强化实践教学能力。建立3D虚拟仿真实验室、数字城市实验室、城市应急管理实验室,通过与政府、非政府组织以及相关企事业单位沟通,建设实习基地,以实验室和实习基地为支撑,以需求为导向,针对所需知识及技能调整现有的课程体系,强化“课堂教学―实验室实验―基地实践”链式化培养。
第二,组合立体师资力量。任何专业的发展都离不开人才的交流和共识,特别是新生事物的建设和培育。因此,城市管理专业发展必须吸纳先进理念、优秀的人才,以开放的思维,组合立体师资队伍,将相关专业的教授、知名学者、社会需求方请到队伍中来,群策群力,共生共建。
关键词:测绘;数字城市
近年来,在信息化浪潮的推动下,我国一些城市已经开始或正在启动各自的数字城市建设计划。一个以“数字城市”为旗帜的城市信息化运动正在全国范围内展开.在这一变革中,测绘工作起着不可替代的作用。
1“数字城市”建设的意义及其构成
1.1“数字城市”建设的意义它是一种数字革命,包括城市资源、社会资源、基础设施、人文、经济等城市的各个方面和坐标、时间、事物属性等多维空间,以数字的形式进行获取、存储、管理和再现,并为提高城市管理效率、节约资源、保护环境和城市可持续发展提供决策支持。人们对数字城市及其概念的认识尽管尚不一致,但对于数字城市建设意义的认识则是相同的:即数字城市建设将有力地推动我国城市信息化向深度和广度发展,进而从全局上促进我国社会和经济的可持续发展。
1.2构建“数字城市”的组成要素它的构建要素由电子地图,专业信息以及相关信息等构成:① 电子地图:作为“数字城市”所需要的一般是1:200~1:2000等比例尺专业使用的各种地图以及其它地图;②专业信息:各行各业的专业信息和数据库,主要包括图片、文档、数据库、多媒体信息等;③相关信息:数字城市建设中的相关信息是指与各专业信息共用的信息,包括遥感图像、人口数据、城市面积、行政区划、其他共用的信息系统等。
2测绘在“数字城市”建设中的基础性作用
地球上几乎70%以上的信息都与地球的空间位置有关,可见空间信息好比是数字城市的血液,没有它数字城市就只能是一个干枯的空壳,而空间位置的确定和空间信息的获取都离不开测绘科学。而建设数字城市的首要任务就是建立城市GIS 地理空间框架基础平台,是其它各种专题信息系统的基础前提和有效载体。建立城市GIS 基础平台离不开多尺度和多分辨率、各种不同比例尺的数字线划矢量图(DLG)、数字正射影像图(DOM)、数字高程模型(DEM),这些图像和资料的获取又都离不开测绘工作。
2.1测绘提高了数字线划矢量图的生成效率数字线划矢量图(DLG)是数字城市基本图件的最主要形式,是建立各种地理信息系统的基础信息,也是进行规划、设计、管理等工作的基础。城市建设与管理所使用的基本地形图比例尺主要有1:500、1:1000、1:2000、1:5000 和1:10 000 等5 种,数字摄影测量系统可以测绘各种相应比例尺的数字线划图。利用数字摄影测量系统提供的自动空中三角测量在内的整体解决方案、影像匹配技术以及多种高效实用的测图模式,可大大提高作业效率。小范围和局部的地图测绘与更新可以采用数字化测图技术,以保持城市图形资料的现势性和实时性。
2.2测绘可实现数字高程模型的大规模生成数字高程模型(DEM)是建立数字城市的基础信息之一,是赖以构建城市三维景观和进行各种工程设计的基础信息。目前我国仅有约1/8的城市建立了一定范围的DEM,使用的格网尺寸为5m~25m,格网点高程精度为0.25m~1.20m。数字摄影测量系统具有自动大规模生产DEM、自动生成等高线等功能,可提高生成等高线的效率。
2.3测绘便于数字正射影像图的制作数字正射影像图(DOM),是根据数字高程模型对中心投影的航空摄影像片进行纠正处理、消除了投影差的垂直投影影像地图。由于它包含地表的各种原始信息,而且通过纠正处理,比例尺和相关位置是准确的,可用于城市规划、环境保护、资源调查、灾害防治以及军事等多种领域。据统计资料显示,我国城市数字正射影像图对于线划图无论是数量还是种类均少得多,覆盖范围也很有限。所用片种包括黑白、彩红外和真彩色三种,主要用途是城市规划、土地调查、资源管理和更新地形图。目前,数字正射影像图在世界范围受到了广泛的重视,特别是随着1m 分辨率卫星影像投入使用,以及影像识别和单像特征提取技术的进展,将会得到越来越广泛的应用。数字摄影测量系统可以进行正射影像纠正、镶嵌、影像修补和任意影像的无缝镶嵌,此外将数字正射影像图与数字高程模型叠加,可生成城市的三维景观图。
2.4测绘在城市真实三维景观模型的组建和专题地图生成中的作用城市真实三维景观模型是根据建筑物的实际三维地理坐标,构建真实的城市三维景观模型。城市真实三维景观模型可根据大比例尺航空摄影像片通过数字摄影测量方法,精确测得地物的空间三维坐标,由计算机软件自动生成建筑物的结构模型并贴上相应的纹理建成。数字城市建设所需的各种专题地图,例如:土地资源、矿产资源管理图;电力、通讯、煤气、给排水等管网图;道路交通旅游线路图;水资源、环境监测图等资料的获取都离不开测绘工作。
3测绘行业在“数字城市”建设中面临的机遇和挑战
3.1“数字城市”为测绘行业带来的机遇城市地理空间基础框架数据在数字城市的建设中占有重要而又特殊的地位。测绘作为空间基础数据获取与更新的最主要来源显然将在数字城市建设中大有作为。
目前我国一些城市已将数字城市建设列为城市信息化建设甚至城市国民经济和社会发展计划的重大项目,组织大量人力、物力和财力投入项目的规划、实施和运行,这无疑给测绘行业带来了极其难得的发展机遇。根据有关方面所做的调查和分析:由于信息内容丰富、空间分辨率要求高、地物变化速度快,城市空间基础数据生产与更新的费用高、周期长,我国许多城市都不同程度地存在着信息严重老化、现实性差的问题,不能满足现代城市规划、建设、管理和服务对空间信息的需求,当然也不能满足数字城市建设的需求。因此测绘行业在当今的数字时代充满机遇。
3.2测绘行业在“数字城市”建设中面临的挑战
3.2.1测绘行业在“数字城市”建设中面临技术发展的挑战。测绘是一门古老的科学技术。最近几十年,测绘的技术手段经历了多次巨大变革。传统的技术手段不断被新的技术和设备所取代,测绘的服务领域不断拓展,生命力不断增强。可以说,新技术的不断出现,大大促进了测绘业的发展,测绘的命运与技术进步紧紧地联系在一起,技术发展使测绘行业的面貌焕然一新。与此同时,技术的发展也给测绘行业带来了挑战,增加了风险。目前测绘设备和技术的发展与IT关系十分紧密。IT技术日新月异的发展导致了测绘技术和设备的更新周期越来越短。测绘部门不仅需要在新技术开发、引进和消化吸收、新硬、软件购置、人员知识和作业习惯更新等方面进行持续不断的投入,而且还必须面对诸如技术欠成熟、标准规范不适应、投入与产出不匹配以及人员流动等带来的问题。
3.2.2测绘行业在“数字城市”建设中面临信息需求的挑战。来自信息需求的挑战主要在于两个方面:一是信息的内容,二是信息的质量及信息获取和使用的代价。
就信息的内容而言,数字城市建设需要各种信息资源,尽管地理空间信息工作者常说现实生活中遇到的信息70%与空间位置有关,但公众经常使用和感兴趣的信息却主要是关于社会经济统计方面的“非空间信息”,实际上大部分非空间信息与位置均直接或间接有关。同时,空间信息也包罗万象,地形信息只是其中一小部分。因此,虽然空间基础信息在数字城市建设中必不可少,但往往不为人们所注意。
信息的质量主要包括信息的可靠性、现势性和完整性,而获取和使用信息的代价与信息的质量密切相关。城市空间信息获取和使用的基本准则,即:快、准、 全、廉。所谓“快”指的是数据获取的周期要短,信息的现势性要高;“准”表示适应应用需求的数据的空间特征和属性特征应准确可靠;“全”反映的是为满足应用需求所获取和提供使用的数据在内容上应全面、完整,在时空表现上要真实;“廉”则是指经济性,就是说空间数据的获取特别是使用的经济代价应尽可能小。目前城市测绘离这些准则尚有差距。
总之,测绘在“数字城市”的建设中起着基础性和先行性的作用。要加快“数字城市”的建设,必须要保证测绘工作提前落实,否则离开了测绘去构建“数字城市”无异于“空中楼阁”。作为测绘行业,必须要看清形势、明确任务,为“数字城市”的建设做出应有的贡献。
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