前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)地理信息科學研究內(nèi)容文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā)，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

1（略）

國內(nèi)在環(huán)境信息科學的一些主要論題包括環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境遙感、環(huán)境模型、環(huán)境可視化、環(huán)境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環(huán)境信息化發(fā)展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環(huán)境信息系統(tǒng)的建設極大地推動了這一工作的進展，環(huán)境地理信息系統(tǒng)則已成為實現(xiàn)環(huán)境信息化的主要途徑。地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領域的應用，正在從初期的信息管理、環(huán)境專題制圖發(fā)展到Gls與環(huán)境模型集成陳9]、35技術集成的多媒體環(huán)境系統(tǒng)、基于Gls的環(huán)境污染擴散模擬t‘’，‘“1、基于GIS的環(huán)境治理決策支持系統(tǒng)等。遙感技術在環(huán)境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環(huán)境遙感、固體廢棄物遙感監(jiān)測、城市熱島效應與熱環(huán)境監(jiān)測、植被遙感、景觀格局遙感監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。環(huán)境建模與模擬一直是環(huán)境工程研究的重要內(nèi)容，一方面，各種數(shù)學模型、物理模型、統(tǒng)計模型在環(huán)境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環(huán)境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環(huán)境領域受到重視。數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)是從海量數(shù)據(jù)庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規(guī)則的過程，筆者在1999年即面向環(huán)境信息化與數(shù)據(jù)挖掘技術的發(fā)展，試圖將二者結合，提出“環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)”并進行了初步研究?？梢暬潜磉_和傳輸環(huán)境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現(xiàn)環(huán)境現(xiàn)象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環(huán)境信息。近年來，虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿]?！疤摂M地理環(huán)境”是虛擬現(xiàn)實技術支持下地球科學研究的創(chuàng)新平臺，依托這一平臺，能夠進行環(huán)境科學與工程相關的理論研究、技術開發(fā)、工程實踐、模擬決策等活動。針對環(huán)境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數(shù)字環(huán)境”的概念，數(shù)字環(huán)境是環(huán)境信息化的過程和結果，是三維顯示的數(shù)字虛擬環(huán)境，包括環(huán)境信息數(shù)字化、環(huán)境信息傳輸網(wǎng)絡化、環(huán)境分析模型化和環(huán)境空間決策的智能化、環(huán)境過程和管理可視化。盡管國內(nèi)目前在環(huán)境信息科學各個分支方向的研究非?；钴S，但缺乏整體性、系統(tǒng)性的認識和探討。本文在分析環(huán)境信息科學研究進展的基礎上，基于環(huán)境信息流和信息分析處理構建了環(huán)境信息科學的體系結構，并以煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測治理與管理為例，全面分析了環(huán)境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環(huán)境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續(xù)發(fā)展中的應用。

2環(huán)境信息科學的體系結構及其在煤礦區(qū)的應用

2.1環(huán)境信息科學的體系結構盡管環(huán)境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀來看，對于環(huán)境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環(huán)境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環(huán)境信息科學研究的視角出發(fā)，首先需要對環(huán)境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環(huán)境信息科學的構成要素及相互之間的關系見圖l，這是當前引用較多的環(huán)境信息科學體系結構。由圖1可見，環(huán)境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發(fā)展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰(zhàn)，包括不同模擬、優(yōu)化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯(lián)接，社會經(jīng)濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等「‘〕提出基于環(huán)境信息科學研究的環(huán)境決策支持系統(tǒng)計算機系統(tǒng)，其結構（圖略）USGS的研究報告’)中，將環(huán)境信息科學定義為:環(huán)境信息科學是為加強對不同復雜程度的環(huán)境現(xiàn)象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發(fā)、試驗和應用的學科。不同定義都強調(diào)環(huán)境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環(huán)境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調(diào)以遙感、地理信息系統(tǒng)和GPS技術為基礎的空間信息技術與環(huán)境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調(diào)了現(xiàn)代計算技術、人工智能等在環(huán)境領域的應用，特別是USGS在其未來環(huán)境信息科學發(fā)展規(guī)劃中重點強調(diào)了計算智能等技的應用。基于以上觀點以及國內(nèi)外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環(huán)境信息流和環(huán)境信息處理分析為主線，可以構建環(huán)境信息科學的體系結構及主要技術方法（圖略）。環(huán)境信息科學的理論基礎來源于面向環(huán)境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環(huán)境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現(xiàn)環(huán)境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環(huán)境信息科學研究。

2.2環(huán)境信息科學在煤礦區(qū)綜合應用的研究從一定意義上來講，環(huán)境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統(tǒng)應用、資源環(huán)境規(guī)劃與城鄉(xiāng)管理、環(huán)境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環(huán)境信息科學密切相關的內(nèi)容，這些學科的研究成果是促進環(huán)境信息科學發(fā)展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環(huán)境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經(jīng)構成了環(huán)境信息科學研究的基礎層。為了促進環(huán)境信息科學的研究，需要改變從外部到內(nèi)部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發(fā)展模式，即從環(huán)境信息流出發(fā)，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環(huán)境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統(tǒng)。煤礦區(qū)作為1種以資源開采為驅(qū)動力發(fā)展起來的特殊地理區(qū)域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區(qū))破壞上覆巖層原始應力狀態(tài)，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發(fā)土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發(fā)各種地質(zhì)災害。因此，煤炭區(qū)是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環(huán)境污染、生態(tài)退化的復雜區(qū)域，煤礦區(qū)的環(huán)境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發(fā)研究開采沉陷與地表變形預計、監(jiān)測與治理;(2)從煤礦區(qū)土地資源管理角度出發(fā)研究煤礦區(qū)土地利用/覆蓋變化與生態(tài)響應;(3)從煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境角度出發(fā)研究礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境評價與地質(zhì)災害預防，(4)從煤礦區(qū)水資源環(huán)境角度出發(fā)研究礦井水害、水污染與水資源調(diào)控;(5)從景觀格局生態(tài)學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)景觀格局;(6)從地理環(huán)境演變角度出發(fā)研究煤礦區(qū)地理環(huán)境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發(fā)研究礦區(qū)資源環(huán)境遙感與信息系統(tǒng);(8)從大氣污染角度出發(fā)研究煤礦區(qū)大氣污染評價與控制;(9)從經(jīng)濟學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境經(jīng)濟評價;(10)從管理學與可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理與可持續(xù)發(fā)展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環(huán)境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數(shù)據(jù)的支持、需要環(huán)境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統(tǒng)和分析工具的支持、需要環(huán)境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環(huán)境信息科學的角度出發(fā)，可以集成現(xiàn)有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環(huán)境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現(xiàn)整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯(lián)關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統(tǒng)相互作用。煤礦區(qū)環(huán)境信息科學綜合研究與應用體系框架（圖略）。按照該研究框架，煤礦區(qū)環(huán)境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環(huán)境影響機理的模型建立、參數(shù)獲取;(2)各種環(huán)境模型的建立、參數(shù)提取與模型驗證(面向環(huán)境系統(tǒng)分析的環(huán)境評價、污染擴散、環(huán)境演變模型和面向環(huán)境管理決策的規(guī)劃模型、優(yōu)化配置、動態(tài)演變模型以及環(huán)境保護治理與生態(tài)重建方案設計);(3)面向環(huán)境監(jiān)測的遙感信息源選擇與圖像處理、環(huán)境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環(huán)境相關信息的數(shù)據(jù)庫設計與建立;(4)環(huán)境信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、知識的環(huán)境決策支持系統(tǒng)(專家系統(tǒng))構建。(6)資源一環(huán)境一人類一計算機系統(tǒng)中的信息流與信息應用。

第2篇

近年來，環(huán)境信息科學(EnvironmentalInformationS。iences，或EnvironmentalInformaties，或Enviromatics)作為一門新興的交叉學科得到了快速的發(fā)展，早期單一的工程方向“環(huán)境信息化”正在發(fā)展成為一門多學科理論交叉、多技術手段集成的新興學科領域〔。國際環(huán)境信息科學學會(InternationalSocietyfo;EnvironmentalInformationSeienees，ISEIS)作為這一領域的學術組織，致力于發(fā)展信息技術在環(huán)境領域的應用，提供環(huán)境信息系統(tǒng)研究領域的多學科交叉，以促進環(huán)境信息系統(tǒng)研究領域的國際交流。國內(nèi)在環(huán)境信息科學的一些主要論題包括環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境遙感、環(huán)境模型、環(huán)境可視化、環(huán)境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環(huán)境信息化發(fā)展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環(huán)境信息系統(tǒng)的建設極大地推動了這一工作的進展，環(huán)境地理信息系統(tǒng)則已成為實現(xiàn)環(huán)境信息化的主要途徑。地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領域的應用，正在從初期的信息管理、環(huán)境專題制圖發(fā)展到Gls與環(huán)境模型集成陳、3S技術集成的多媒體環(huán)境系統(tǒng)、基于Gls的環(huán)境污染擴散模擬基于GIS的環(huán)境治理決策支持系統(tǒng)等。遙感技術在環(huán)境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環(huán)境遙感、固體廢棄物遙感監(jiān)測、城市熱島效應與熱環(huán)境監(jiān)測、植被遙感、景觀格局遙感監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。環(huán)境建模與模擬一直是環(huán)境工程研究的重要內(nèi)容，一方面，各種數(shù)學模型、物理模型、統(tǒng)計模型在環(huán)境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環(huán)境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環(huán)境領域受到重視。數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)是從海量數(shù)據(jù)庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規(guī)則的過程，筆者在1999年即面向環(huán)境信息化與數(shù)據(jù)挖掘技術的發(fā)展，試圖將二者結合，提出“環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)”并進行了初步研究?？梢暬潜磉_和傳輸環(huán)境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現(xiàn)環(huán)境現(xiàn)象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環(huán)境信息。近年來，虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿。“虛擬地理環(huán)境”是虛擬現(xiàn)實技術支持下地球科學研究的創(chuàng)新平臺，依托這一平臺，能夠進行環(huán)境科學與工程相關的理論研究、技術開發(fā)、工程實踐、模擬決策等活動。針對環(huán)境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數(shù)字環(huán)境”的概念，數(shù)字環(huán)境是環(huán)境信息化的過程和結果，是三維顯示的數(shù)字虛擬環(huán)境，包括環(huán)境信息數(shù)字化、環(huán)境信息傳輸網(wǎng)絡化、環(huán)境分析模型化和環(huán)境空間決策的智能化、環(huán)境過程和管理可視化。盡管國內(nèi)目前在環(huán)境信息科學各個分支方向的研究非常活躍，但缺乏整體性、系統(tǒng)性的認識和探討。本文在分析環(huán)境信息科學研究進展的基礎上，基于環(huán)境信息流和信息分析處理構建了環(huán)境信息科學的體系結構，并以煤礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測治理與管理為例，全面分析了環(huán)境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環(huán)境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續(xù)發(fā)展中的應用。

2環(huán)境信息科學的體系結構及其在煤礦區(qū)的應用

2.1環(huán)境信息科學的體系結構盡管環(huán)境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀來看，對于環(huán)境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環(huán)境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環(huán)境信息科學研究的視角出發(fā)，首先需要對環(huán)境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環(huán)境信息科學的構成要素及相互之間的關系，這是當前引用較多的環(huán)境信息科學體系結構。，環(huán)境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發(fā)展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰(zhàn)，包括不同模擬、優(yōu)化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯(lián)接，社會經(jīng)濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等提出基于環(huán)境信息科學研究的環(huán)境決策支持系統(tǒng)計算機系統(tǒng)，USGS的研究報告’)中，將環(huán)境信息科學定義為:環(huán)境信息科學是為加強對不同復雜程度的環(huán)境現(xiàn)象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發(fā)、試驗和應用的學科。不同定義都強調(diào)環(huán)境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環(huán)境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調(diào)以遙感、地理信息系統(tǒng)和GPS技術為基礎的空間信息技術與環(huán)境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調(diào)了現(xiàn)代計算技術、人工智能等在環(huán)境領域的應用，特別是USGS在其未來環(huán)境信息科學發(fā)展規(guī)劃中重點強調(diào)了計算智能等技術的應用。基于以上觀點以及國內(nèi)外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環(huán)境信息流和環(huán)境信息處理分析為主線，可以構建環(huán)境信息科學的體系結構環(huán)境信息科學的理論基礎來源于面向環(huán)境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環(huán)境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現(xiàn)環(huán)境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環(huán)境信息科學研究。

2.2環(huán)境信息科學在煤礦區(qū)綜合應用的研究從一定意義上來講，環(huán)境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統(tǒng)應用、資源環(huán)境規(guī)劃與城鄉(xiāng)管理、環(huán)境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環(huán)境信息科學密切相關的內(nèi)容，這些學科的研究成果是促進環(huán)境信息科學發(fā)展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環(huán)境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經(jīng)構成了環(huán)境信息科學研究的基礎層。為了促進環(huán)境信息科學的研究，需要改變從外部到內(nèi)部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發(fā)展模式，即從環(huán)境信息流出發(fā)，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環(huán)境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統(tǒng)。煤礦區(qū)作為1種以資源開采為驅(qū)動力發(fā)展起來的特殊地理區(qū)域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區(qū))破壞上覆巖層原始應力狀態(tài)，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發(fā)土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發(fā)各種地質(zhì)災害。因此，煤炭區(qū)是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環(huán)境污染、生態(tài)退化的復雜區(qū)域，煤礦區(qū)的環(huán)境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發(fā)研究開采沉陷與地表變形預計、監(jiān)測與治理;(2)從煤礦區(qū)土地資源管理角度出發(fā)研究煤礦區(qū)土地利用/覆蓋變化與生態(tài)響應;(3)從煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境角度出發(fā)研究礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境評價與地質(zhì)災害預防，(4)從煤礦區(qū)水資源環(huán)境角度出發(fā)研究礦井水害、水污染與水資源調(diào)控;(5)從景觀格局生態(tài)學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)景觀格局;(6)從地理環(huán)境演變角度出發(fā)研究煤礦區(qū)地理環(huán)境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發(fā)研究礦區(qū)資源環(huán)境遙感與信息系統(tǒng);(8)從大氣污染角度出發(fā)研究煤礦區(qū)大氣污染評價與控制;(9)從經(jīng)濟學角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境經(jīng)濟評價;(10)從管理學與可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)研究煤礦區(qū)環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理與可持續(xù)發(fā)展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環(huán)境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數(shù)據(jù)的支持、需要環(huán)境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統(tǒng)和分析工具的支持、需要環(huán)境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環(huán)境信息科學的角度出發(fā)，可以集成現(xiàn)有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環(huán)境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現(xiàn)整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯(lián)關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統(tǒng)相互作用。按照該研究框架，煤礦區(qū)環(huán)境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環(huán)境影響機理的模型建立、參數(shù)獲取;(2)各種環(huán)境模型的建立、參數(shù)提取與模型驗證(面向環(huán)境系統(tǒng)分析的環(huán)境評價、污染擴散、環(huán)境演變模型和面向環(huán)境管理決策的規(guī)劃模型、優(yōu)化配置、動態(tài)演變模型以及環(huán)境保護治理與生態(tài)重建方案設計);(3)面向環(huán)境監(jiān)測的遙感信息源選擇與圖像處理、環(huán)境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環(huán)境相關信息的數(shù)據(jù)庫設計與建立;(4)環(huán)境信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、知識的環(huán)境決策支持系統(tǒng)(專家系統(tǒng))構建。(6)資源一環(huán)境一人類一計算機系統(tǒng)中的信息流與信息應用。

第3篇

近年來，城市建設的各個領域都有對GIS技術的需求，在城市管理、城市規(guī)劃、市政工程、交通設施、公共服務、動態(tài)監(jiān)測等城市建設方面都廣泛地應用了GIS技術，效果顯著，GIS在城市建設中為政府提供了強有力的管理規(guī)劃和決策工具。主要以面向建設行業(yè)和城鎮(zhèn)化建設為鮮明特色的城建類高校應以培養(yǎng)應用型、高素質(zhì)人才為根本，對學生要求實踐能力強，實踐是衡量是否培養(yǎng)出適應社會發(fā)展的人才的重要標準，提高實踐教學水平是城建類院校的當務之急。天津城建大學立足天津、面向全國，服務我國城鎮(zhèn)化和城市現(xiàn)代化建設，構建了城市規(guī)劃與建筑、城市建設、城市生態(tài)與環(huán)境、城市經(jīng)濟與管理、數(shù)字城市、城市文化等6個學科群。天津城建大學從2008年開始招收地理信息科學專業(yè)本科生，每年招收兩個班，到2013年7月，已培養(yǎng)了兩屆畢業(yè)生，共108名，其中有18名同學考取了研究生。目前天津城建大學已經(jīng)初步形成較完善的教學體系，培養(yǎng)滿足社會需求的地理信息科學人才，但是在很多方面還有待深層次的改革與完善，另外還要積極拓展就業(yè)渠道。目前，天津城建大學地理信息科學專業(yè)建設中存在一些問題：人才培養(yǎng)目標定位不準，人才培養(yǎng)目標與企業(yè)需求脫節(jié)；課程體系過于龐雜，主次關系不明確，難以使學生掌握系統(tǒng)性的專業(yè)知識；地理信息科學專業(yè)實驗室的建設遠遠滯后，實踐教學環(huán)節(jié)的開展往往跟不上理論教學，造成理論與實踐相對脫節(jié)。同時專業(yè)實驗課程內(nèi)容簡單孤立、系統(tǒng)性差、連貫性缺乏，多以驗證性實驗為主，學生的綜合能力沒有得到全面培養(yǎng)。為了緊跟時代步伐和適應形勢發(fā)展的需求，地理信息科學專業(yè)的人才培養(yǎng)目標定位應適應社會對地理信息科學人才新的需求。根據(jù)天津城建大學性質(zhì)和專業(yè)特點，確定符合本校實際的地理信息科學人才培養(yǎng)目標。通過本課題的研究，促進天津城建大學地理信息科學專業(yè)的教學改革和發(fā)展；進一步更新教育觀念，修訂培養(yǎng)目標，改革教學內(nèi)容、課程體系和教學方法，尤其重視應用能力的培養(yǎng)，以適應科學發(fā)展觀的指導要求，培養(yǎng)能與社會多元化人才需要結構相適應的畢業(yè)生，真正實現(xiàn)為地方經(jīng)濟社會發(fā)展服務的目的。

二、研究方法

1)文獻研究法：文獻研究法作為一種單獨的研究方法，通過對文獻的分析，獲得對事物及現(xiàn)象的正確認識。目前，對人才的培養(yǎng)目標定位已有了研究成果，課題組檢索相關的國內(nèi)外文獻資料，合理利用已有的著作、論文，通過對資料的系統(tǒng)分析、梳理和歸納，并進行文獻綜述，分析和研究應用型人才的培養(yǎng)目標定位，總結并借鑒國內(nèi)外先進的人才培養(yǎng)經(jīng)驗。

2)調(diào)查研究法：對天津城建大學地理信息科學專業(yè)畢業(yè)生的情況進行調(diào)查問卷，掌握第一手資料；到相關院校實地走訪，結合他人的經(jīng)驗，進行深入的分析。通過調(diào)研，收集有關地理信息科學人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的信息和數(shù)據(jù)，進行相應的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理，對人才培養(yǎng)質(zhì)量以及實踐過程中存在的問題和困難進行分析。

三、城建類高校地理信息科學專業(yè)人才培養(yǎng)目標定位

3.1確定地理信息科學人才培養(yǎng)方向與要求

通過到其它高校和就業(yè)單位調(diào)研，全面了解目前社會對高校地理信息科學專業(yè)教學中學生培養(yǎng)目標以及對學生實踐能力的需求，同時全面掌握全國高校地理信息科學專業(yè)教學中的改革方向及研究成果。制定出天津城建大學地理信息科學人才的培養(yǎng)方向：培養(yǎng)具備地理信息系統(tǒng)、遙感技術、衛(wèi)星定位技術、數(shù)字測圖、計算機應用技術的基礎理論、基本知識、基本技能及其在專業(yè)領域內(nèi)的具體應用本領能夠在城建、地理國情監(jiān)測、測繪、資源環(huán)境、交通、土地管理等領域從事與地理信息科學相關的應用研究、技術開發(fā)、生產(chǎn)管理等工作的應用型人才。本專業(yè)學生主要學習并掌握地理信息系統(tǒng)、遙感技術、衛(wèi)星定位技術、地理學、計算機應用技術方面的基本理論和基本知識，受到應用基礎研究思維和科學實驗訓練，具有較好的科學素養(yǎng)，具有地理信息系統(tǒng)研究、設計的基本技能及初步的教學、研究、開發(fā)和管理能力。畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力：掌握地理信息科學、地理學基本理論基本技能；掌握地理信息系統(tǒng)空間分析方法與應用軟件、遙感圖像處理和地學信息提取技術、GPS定位原理與應用，具有空間分析的基本能力；了解地理信息系統(tǒng)與遙感領域研究發(fā)展前沿，能熟練地運用地理信息系統(tǒng)、遙感與GPS定位系統(tǒng)技術解決地理學中的信息采集、分析處理和決策支持等相關問題；④掌握一門外語和計算機應用技能；⑤具有創(chuàng)新意識和協(xié)同攻關能力，具備一定的地理信息系統(tǒng)設計、開發(fā)或具體應用能力。

3.2專業(yè)培養(yǎng)方式

1)課堂教學：通過課堂教學使學生充分掌握GIS基礎理論和基本知識。在課堂教學方面注重優(yōu)化教學內(nèi)容,增大課堂知識量，提高課堂教學效率，完善教學評價體系，充分調(diào)動教師和學生的積極性和主動性，注重采用啟發(fā)式、提問式、研討式等教學方法，實現(xiàn)教與學的良性循環(huán)。

2)課內(nèi)實驗教學：通過課內(nèi)GIS基本實驗技能訓練，培養(yǎng)學生的動手操作能力和科學研究能力。天津城建大學四門課開設了課內(nèi)實驗，如地理信息系統(tǒng)原理實驗、GIS設計與開發(fā)實驗、GIS空間分析原理與方法實驗、GIS軟件應用實驗。任課教師確定實驗內(nèi)容，在指導教師的幫助下，由學生獨立完成，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的能力。

3)實習教學：目的是鞏固學生地理信息科學的基本理論，使學生系統(tǒng)掌握地理信息的理論技術和應用的基本技能。使學生能從事地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)和地理信息工程的設計、建立與應用工作。適應經(jīng)濟建設人才要求，為國民經(jīng)濟建設培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、厚基礎、寬口徑、高素質(zhì)、一專多能的應用性專門人才。既培養(yǎng)學生上機操作的實踐能力，更好地掌握應用主要商用地理信息系統(tǒng)軟件，同時又培養(yǎng)利用常用地理信息系統(tǒng)軟件解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，從而達到通過上機實驗鞏固和拓展理論知識的目的。遙感實習進一步加深對相關專業(yè)理論知識的學習和理解；掌握遙感影像處理的一般流程；熟悉專業(yè)軟件的使用方法；培養(yǎng)一絲不茍的工作態(tài)度和團隊合作精神。培養(yǎng)學生進行遙感技術應用的實際操作能力，要求理解遙感圖像目視解譯，了解遙感影像的幾何校正、增強處理和計算機分類。熟悉遙感影像獲取原理，理解從遙感影像中獲取各種信息的處理流程和方法，并熟練掌握一種或幾種專業(yè)應用軟件。GIS程序設計主要包括GIS軟件設計和空間數(shù)據(jù)庫設計兩部分的內(nèi)容，分為需求分析、項目管理方案設計、系統(tǒng)總體設計以及系統(tǒng)詳細設計、系統(tǒng)部署、運行和維護等階段?？臻g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是GIS軟件設計的核心內(nèi)容之一，進行空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計的主要任務是確定空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)結構，并提出空間數(shù)據(jù)庫相關功能的實現(xiàn)方案。空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)的主要任務是將設計的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結構體系進行編碼實現(xiàn)，并將采集的空間數(shù)據(jù)入庫，建立空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

4)畢業(yè)實習：是地理信息科學專業(yè)本科生教學的必要環(huán)節(jié)，是畢業(yè)生走向工作崗位之前的一次綜合性實習，是對所學理論知識的一次初步的綜合考核。通過畢業(yè)實習，使學生進一步理解和領會所學的基本理論，了解地理信息系統(tǒng)技術的發(fā)展及應用，較為系統(tǒng)地掌握地理信息系統(tǒng)的基本技能，把所學知識與解決實際問題相聯(lián)系，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，從而提高學生從事實際工作的能力。同時，通過畢業(yè)實習，為畢業(yè)設計收集必要的資料，做好技術、知識、資料的準備工作。5)其他方式：通過天津城建大學學生科技活動資助項目和天津城建大學國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目管理辦法提高學生解決實際問題的能力，增強學生的創(chuàng)新能力和在創(chuàng)新基礎上的創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應創(chuàng)新型國家建設需要的高水平創(chuàng)新人才。讓學生積極參加教師的科研項目，鼓勵學生參加各種GIS競賽活動，如MapGIS二次開發(fā)大賽、ESRI杯中國大學生GIS軟件開發(fā)大賽、SuperMap杯全國高校GIS大賽等，通過競賽能夠培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情。

3.3理論課程體系研究

1)公共基礎課主要包括大學英語、大學計算機基礎、高級程序設計語言C、高等數(shù)學、大學物理等課程。這些課程是為提高人才基本素質(zhì)需要而設置的專業(yè)通修課平臺，為培養(yǎng)學生的二次開發(fā)能力做好鋪墊。

2)學科基礎課包括工程圖學、線性代數(shù)、概率與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)據(jù)庫技術與應用、計算機圖形學、數(shù)據(jù)結構、數(shù)字測圖原理與方法、C#程序設計等。主要為學生奠定好專業(yè)基礎，

3)專業(yè)基礎課主要包括經(jīng)濟地理學、攝影測量學、遙感技術與應用、衛(wèi)星定位原理與應用、地圖學與地圖設計。這些課程為專業(yè)課學習奠定必要基礎，是學生掌握專業(yè)知識技能必修的重要課程。

4)專業(yè)課主要包括地理信息系統(tǒng)原理、GIS設計與開發(fā)、GIS空間分析原理與方法、GIS軟件應用和空間數(shù)據(jù)庫等。這些專業(yè)知識和專門技能的課程使學生掌握必要的專業(yè)基本理論、專業(yè)知識和專業(yè)技能，了解地理信息科學專業(yè)的前沿科學技術和發(fā)展趨勢，培養(yǎng)分析解決地理信息科學專業(yè)范圍內(nèi)一般實際問題的能力。

5)選修課包括專業(yè)選修課和公共選修課，開設了城市GIS技術與方法、數(shù)字城市、城市遙感、城市規(guī)劃原理。通過這些課程的學習，使學生了解遙感和GIS技術在城市擴張、城市空間基礎設施管理、城市規(guī)劃制定與實施、城市管理功能、土地利用/覆蓋、城市環(huán)境遙感監(jiān)測等方面的應用。專業(yè)選修課在學生掌握了必備的專業(yè)知識的基礎上，為了提高學生的專業(yè)水平、拓展專業(yè)素質(zhì)、了解專業(yè)前沿和交叉學科新知識、新技術、新方法等而設置的。公共選修課是學生根據(jù)個人興趣和實際需要而選擇修讀課程，該課程有利于提高學生的素質(zhì)修養(yǎng)、開發(fā)學生的創(chuàng)新意識、拓寬學生的知識領域。

3.4實踐教學研究

實踐教學是深化理論課程知識，培養(yǎng)學生應用能力的有效途徑[12]。地理信息科學是一門偏重于技術與實踐的學科，應在注重學生理論素質(zhì)培養(yǎng)的同時，加強應用能力和實踐創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。實習主要包括三個方面的內(nèi)容：GIS基礎與開發(fā)方面、遙感方面和測量方面。實踐開設形式包括課內(nèi)實驗教學、實習兩個模塊。對于課內(nèi)實驗，目前開設了地理信息系統(tǒng)原理實驗、GIS設計與開發(fā)實驗、GIS空間分析原理與方法實驗、GIS軟件應用實驗、數(shù)據(jù)庫技術與應用等。對于實習，目前開設了地理信息系統(tǒng)基礎實習、地理信息系統(tǒng)應用實習、遙感實習、GIS程序設計實習、數(shù)字地形圖測繪實習、衛(wèi)星定位原理與應用實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計。加強實驗室環(huán)境的建設，加強校企合作。培養(yǎng)學生從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯到數(shù)據(jù)庫管理、空間分析再到系統(tǒng)開發(fā)的動手能力，熟練操作常用地理信息科學軟件，并面向工程應用前沿與前沿領域開展科學研究和工程實踐，拓寬應用領域。鼓勵學生參與大學生科研立項，參加GIS大賽，并積極參與老師所研究的項目。完善實踐教學體系，強化實習基地建設。

四、結束語