地理信息科學的研究方法精選(九篇)

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第1篇：地理信息科學的研究方法范文

地理信息產業發展從20世紀90年代初期進入起步階段。隨著社會進步,地理信息產業不斷發展,我國地理信息產業面對國際金融危機的沖擊仍然保持了強勁的發展勢頭,“十一五”期間增幅超過300%,2011年產業總產值突破1500億元,從業人員約80萬人,從業機構超過2萬家。國家測繪地理信息局推進地理信息產業的目標是到2015年年總產值超過3000億元,到2020年年總產值達到10000億元。1998年教育部頒布了我國新的《普通高校本科專業目錄》,其中對高校本科專業行了調整,專業由原來的504個調整為294個,教育部特別增設了地理信息系統專業,這一點說明地理信息產業的特殊優勢和生命力。2012年普通高等學校本科專業目錄再次調整,將地理信息系統專業改名為地理信息科學專業。經各種資料的統計表明,2000年有37所院校設立了GIS專業,2003年有93個高校開設了GIS專業,2007年全國共有161所高校設置GIS專業,2012年全國共有168所高校設置地理信息科學專業[1-2]。從而促進地理信息產業不斷發展壯大。

2地理信息科學專業發展面臨的問題與分析

2.1教師專業素養迫切需要提高

目前狀況是一些院校現有的地理信息科學專業教師是從相關學科轉入地理信息科學專業的,大多數是從學校畢業又走入學校,并沒有機會從事實際地理信息系統研究、開發和應用的經驗[3]。而地理信息科學技術本身發展又很迅速,這使得一些教師很難勝任所承擔的核心課程與專業課程教學任務。

2.2教材建設與培養目標脫節

由于軟件的更新速度飛快,相應的實驗教材很難跟上。據此有些人提出了要大膽嘗試采用電子教材,某些部門或是軟件出品單位不要只是將精力放在軟件使用幫助上,也應當隨之出品入門級或更高檔次的電子實驗教材,彌補實驗教材陳舊落后更新慢的問題。理論教材內容更新滯后非常明顯,與各人才培養層次與方向脫節,沒有針對各個培養層次和方向的統一化、系統化的教材的建設[4]。

2.3課程體系及教學內容與社會需要脫節

各高校開辦地理信息科學專業時,主要是依托已有相關專業構建課程體系,無論是學科基礎課程,還是專業核心課程的設置,皆與地理信息系統專業培養目標及社會需求脫節[5]。大多是根據本校的師資和學生的素質來設置相應的課程。還有因師資不足,涉及地理信息新理論、新技術、新方法的課程不能開設,學生空間分析、地理信息系統技術二次開發與應用的能力上得不到鍛煉,在工作中暴露出地理信息系統應用能力差的缺陷,直接影響到該學校地理信息科學專業人才培養的聲譽[6]。

2.4專業目錄名稱與本學科內涵不相適應

隨著形勢的發展,逐漸暴露出一些問題。從地理信息科學專業分層次的培養來看,名稱上存在不相稱,一些專家建議,對于理科院校或從地理科學為基礎發展起來的,完全可以稱為地理信息科學專業,但對于工科院校或從測繪等方向發展起來的,可以改稱為地理信息工程專業。筆者認為經過多年的磨合共融發展,也可能在將來二者會統一于新的名稱。

2.5資金投放不足

目前,高校地理信息科學專業建設與人才培養,同樣受到發展速度與投入增量不同步的影響,專業建設經費不足,儀器設備陳舊且不配套。特別是在一般本科類院校,在追求規模發展過程中,因資金不足與基礎設施建設需要,對教學儀器設備與運行保障經費采取緊縮政策[7]。

2.6全國地理信息科學專業的發展沒有一個統一的教育培養評價體系

對于這個專業培養的人才沒有相應評價體系。尤其針對一般本院校來說,不論是以測繪為基礎發展起來的,還是以地理科學為依托發展起來的地理信息科學專業,都沒有真正融入到全國地理信息科學專業的大圈子里。要真正服務社會,不應靠少數頂級院校的科學進展,更多是發揮好全國各地的地理信息科學專業的教育資源,讓地理信息科學的大眾化教育與培養復合型人才可以落到實處,從而彰顯地理視角。

3建議與發展策略

3.1地理信息科學教育應遵循應用科學的教育理念

這個專業無論是從測繪工科院校發展起來的還是從以地理學空間分析應用為主的理科發展起來的,大家都會認為本專業是理論實踐相結合的學科。從現在本科生、研究生的招生就業情況來分析,本科階段是扎實掌握基本理論的重要時期,研究生階段可注重與實踐相結合。大學本科階段要遵循教育的基本理念,而不是一味地追尋市場,更不能成為步入社會的培訓場所。大學本科教育是思想和認知善惡發育成型的階段,讓學生有能力去追求知識與真理,這是大學本科的教學核心。只有這樣才能在以后的工作中具有更強的創新能力。

3.2培養空間思維的教學模式不能變

空間思維能力不只是讓人知道東西南北,更多是分析和解決問題的空間維度。從另一個角度來看,地理信息科學的普及也是對全民空間思維能力的培養,比如ESRI在美國會對小孩子進行免費的地理知識講解,使他們從小就能接觸到地理空間的概念,啟發了他們的空間想象力。

3.3人才培養上要在權威機構中劃分出層次

從地理信息產業發展來看,地理信息科學學位教育應強化技能培訓,這部分人才培養就落在一些以測繪為基礎的工科院校發展起來的地理信息科學專業的培養上,突出地理信息科學技術的開發與應用。而另一類別是以地理學為基礎發展起來的院校專業上應突出地學方面的應用。總之地理信息科學人才的培養既需要有能夠創新思路的人才,也要培養具有扎實知識的技能型人才,這樣才能共同推動地理信息科學和地理信息產業可持續發展。

3.4通過任教資格考試、技術水平認證來規范地理信息從業人員的水平

國家應有相應的政策法規來管理地理信息產業。規定必須要有相當水平的從業人員才能承接各種項目。原因就是地理信息產業的相關行業關系人類社會正常發展,如果政策法規跟不上,那么將會一片混亂。3.5為一線地理信息科學教育工作者申請教學或科研

第2篇：地理信息科學的研究方法范文

關鍵詞：GIS；發展；演化

一、前言

地理信息系統（GeographicInformationSystem,GIS）是一種專門用于采集、存儲、管理、分析、和表達空間數據的信息系統。其既是表示、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關于空間信息處理分析的“科學技術”。

二、GIS的提出和迅速發展

50年代，由于電子計算機科學的興起和它在航空攝影測量與地圖制圖學中的應用，使人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和處理各種與空間和地理分布有關的圖形和屬性數據，并希望通過計算機對數據的分析來直接為管理和決策服務，這樣就導致了地理信息系統的問世。

1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數據庫，隨后各國的土地測繪和管理部門都逐步發展土地信息系統（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大測量學家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系統這一術語，并建立了世界上第一個GIS—加拿大地理信息系統（CGIS），用于自然資源的管理和規劃。稍后，美國哈佛大學研究出SYMAP系統軟件。但是，由于當時計算機技術水平不高，存儲量小、磁帶存取速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，地學分析功能極為簡單。當時的系統能實現手扶跟蹤數字化地圖，進行地圖數據的拓撲編輯，分幅數據的拼接，并發展了基于柵格的操作方法。

進入70年代以后，由于計算機硬件和軟件技術的飛速發展，尤其是大容量存取設備—磁盤的使用，為空間數據的錄入、存貯、檢索和輸出提供了強有力的手段。用戶屏幕和圖形、圖像卡的發展增強了人機對話和高質量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發展。一些發達國家先后建立了許多專業性的土地信息系統和地理信息系統。GIS這一技術成為一個引人注目的領域。

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

80年代是GIS在理論、方法和技術上取得突破與趨向成熟的階段。由于大規模和超大規模集成電路的問世，推出了第四代計算機，特別是微型計算機和遠程通訊傳輸設備的出現，為計算機的普及應用創造了條件，加上計算機網絡的建立，使地理信息的傳輸效率得到極大的提高。另外，軟件開發工具的廣泛應用和數據庫技術的推廣，推動了GIS的數據處理能力、空間分析功能、人機交互對話、地圖的輸入、編輯和輸出技術的進一步發展，并逐步走向成熟。GIS的應用從解決基礎設施的規劃（如道路、輸電線等）轉向更加復雜的區域開發問題。當時，GIS已跨越國界，在全世界范圍內全面推廣，應用領域不斷擴大，并與衛星遙感技術結合，開始應用于全球性的問題（如全球變化、全球沙漠化監測等）。因此，國際著名的GIS專家，即前面提到的R.T.Tomlinson認為：“如果70年代是GIS發展的鞏固時期，那么80年代則是國際上GIS發展具有突破性的年代”。這個時期，GIS還保留有地理信息系統（GeographicInformationSystem,GIS）的含義和意思。

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

地理信息系統技術的應用大大提高了人類處理和分析大量有關地球資源、環境、社會與經濟數據的能力，而地理信息系統技術及其應用的進一步發展則必須以地球信息機理理論為基礎。陳述彭院士在論述地理信息系統發展時強調了對于地球信息基礎理論的研究，并指出地球信息基礎理論的實質內容：地理信息系統已不僅僅限于物質流與能量流的信息載體，而且包括研究地學信息流程的動力學機理與時空特征、地學信息傳輸機理及其不確定性(多解)與可預見性等；并認為：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于這個Info還包括很多地學規律，其分析模型必須以地學為基礎。

Goodchild于1992年提出地理信息科學(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科學主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存貯、提取以及管理和分析過程中所提出的一系列基本問題，如數據的獲取和集成、分布式計算、地理信息的認知和表達、空間分析、地理信息基礎設施建設、地理數據的不確定性及其對于地理信息系統操作的影響、地理信息系統的社會實踐等。地理信息科學的提出是地理信息系統技術及應用發展到相當水平后的必然要求，它是在人們不再滿足于僅僅利用計算機技術來對地理信息進行可視化表達及其空間查詢，而強調地理信息系統的空間分析和模擬能力時產生的；它在注重地理信息技術發展的同時，還注意到了與地理數據、地理信息有關的其他一些理論問題，如地理數據的不確定性、地理信息的認知以及社會對于地理信息技術運用于實踐的認可等。由此可見，地理信息科學在地理信息技術研究的同時，還指出了對于支撐地理信息技術發展的基礎理論研究的重要性。世紀之交，由于地理信息系統的應用日益廣泛，加上航空和航天遙感、全球定位系統、數字網絡(Internet)和地理信息系統等現代信息技術的發展及其相互間的滲透和整合，逐漸形成了以地理信息系統為核心的地球空間信息集成化技術系統，為解決區域范圍更廣、復雜性更高的現代地學問題提供了新的分析方法和技術保證；同時，這些現代信息技術的綜合發展及其應用的日益深廣，掀起了全球變化研究與對地觀測計劃的新高朝，于是時勢造英雄，促使一門新興的交叉學科“地理信息科學”的脫穎而出。這個時期，GIS己經漸變地含有地理信息科學（GeographicInformationScience,GIS）的含義和意思。

五、現在的GIS—地理信息服務(GeographicInformationService,GIS)

近年來，隨著地理信息產業的建立和地球數字化產品的普及應用，GIS的發展進入到各行各業乃至各家各戶的用戶時代，成為人們生產、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。這個時期，社會對GIS的認識普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系統已成為許多機構（特別是政府決策部門）必備的工作和決策咨詢系統。國家級乃至全球級的地理信息系統已成為公眾關注的問題，地理信息系統已被列入“信息高速公路”計劃，也是美國前副總統戈爾提出的“數字地球”戰略的重要組成部分。地理信息系統的研究和應用正逐步形成行業，具備了走向產業化的條件。

近來，個人數字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移動電話的普及給新的應用創造了許多機會。這樣的應用有流動工作人員和基于位置服務。流動工作人員，顧名思義，他們工作在遠程位置，如客戶處、分公司或者野外現場。這些工作人員經常要為完成某項任務下載一段所需的數據，在遠端使用這段數據，然后在每天工作結束的時候將改動更新（同步地）到主數據庫上。這種場景的一個重要方面是：客戶端保留有數據，并以離線方式在本地對數據進行操作。基于位置服務的使用是近年來出現的一個重要趨勢，這類服務徹底改變了對用戶地理位置的依賴。隨著全球定位系統（GPS）的應用，可以很容易確定任何一個客戶/使用者的精確位置，并根據用戶的地理位置提出最佳解決方案。基于位置服務的影響和重要性促使開放GIS協會（OpenGISConsortium,OGC）提出了開放位置服務（OpenLocationService，OpenLS）,希望能夠將地理空間數據和地理操作的資源集成到位置服務和電信基礎設施中去。美國聯邦政府已于2001年10月頒布了規定：所有蜂窩電話的位置在67%的使用時間里必須是可追蹤的，追蹤精度為125米。這樣，一方面人們總在評述著Internet革命“消滅”了地理的概念，與此同時，對于空間技術的需求卻在不斷增長。位置服務（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通過固定或移動網絡發送GIS功能和基于位置信息，從而在任何時間應用到任何人、任何位置和任何設備上。當前，LBS已成為科學研究、技術發展和市場開拓領域共同的熱點話題。此時，GIS已朝著地理信息服務(GeographicInformationService,GIS)的方向發展。

六、結論

第3篇：地理信息科學的研究方法范文

關鍵詞　地理信息系統　學科建設　政策建議

1 引言

地理信息系統是地理學、資源與環境科學、地球系統科學中最富有生命力的部分，是它們重要的發展方向之一，“在持續發展的研究和決策中，沒有任何其他領域比利用GIS技術更為重要”。地理信息系統發展十分迅猛，地理信息系統學科也非常年輕，從第一個GIS建立到現在只有33年的時間，從“數字地球”的提出到現在耳熟能詳的“數字化浪潮”只有短短8年的時間。

隨著地理信息系統學科的快速發展和社會需求空間的不斷增大，地理信息系統人才的需求量也在不斷擴大。如何加強GIS學科和人才培養體系建設顯得尤為必要。

2 地理信息系統學科體系

GIS（Geographical Information System）是在計算機軟件和硬件支持下，綜合運用地理學、系統工程和信息科學的理論，獲取、存貯、管理、傳輸、分析和輸出地理空間數據的信息系統，是計算機和信息系統技術在地理科學中運用發展的產物。從學科角度看，地理信息系統是管理和分析空間數據的科學技術，是一門集地理學、測繪科學、計算機科學、空間科學、信息科學和管理科學等多門科學為一體的新興的綜合集成學科，具有多學科交叉的顯著特點。

從廣義來看，GIS應屬地球信息科學與技術的范疇。地球信息科學包括理論、技術和應用三部分。應用信息論、控制論和系統論形成了地球信息科學的方法論；區域的可持續發展和全球變化構成了地球信息科學的應用部分；信息的獲取、監測，信息的模擬，信息的傳播與建設構成了地球信息技術部分（見圖1）。當前我國的GIS學科建設方面，存在理論不適應技術的發展需求，同時技術與應用脫節的現象。

從狹義來看，GIS屬多學科綜合集成的學科，包含了理、工、管理學科的科學與技術內容。GIS作為理科，以地理學、地圖學、系統科學為基礎；GIS作為工科則以計算機科學與技術、測繪科學與技術、系統工程為核心；GIS作為管理學，則以管理信息系統（MIS）為支撐體系。目前對GIS學科建設，一是分散在相應學科的邊緣，沒有得到充分的重視；二是學科體系不清，結構不完善。因此，只有把GIS學科建設作為一類交叉學科門類，進而從科學、技術、工程三個層次加強，才能夠形成完善的學科體系，任何強調其中一個方面的傾向，均會對GIS學科發展產生不利的影響。設置交叉學科類在美國的學科分類體系中得到了充分且高度的重視。從GIS科學角度，要加強地球信息科學、地球系統科學等在GIS中的應用；從GIS學科建設的技術角度，要加強遙感技術的應用，以及網絡計算機軟件技術的開發與應用；從GIS學科建設的工程角度，要加強系統工程在GIS中的應用，從而保證任何GIS軟件系統具有很強的穩定性與安全性，能夠具有強大的服務功能。

3 地理信息系統人才培養體系

3.1 GIS人才培養方向

把握了GIS人才培養方向就勒住了人才培養體系的龍頭。根據前面的論述，GIS人才培養方向可以歸納為：①GIS理論人才；②GIS技術人才（含軟件開發人才）；③GIS應用人才(GIS工程建設)。

從科學（理論）角度看，地球系統的信息流是GIS研究的主要內容。資源與環境信息則是其主要關注的對象。GIS在不斷發展中已逐步形成了以“地球信息科學”為基礎的獨特的理論體系，具有多學科集成的顯著特點。但目前，正如陳述彭先生所指出的“地理信息系統基礎研究狀況是理論的發展滿足不了技術進步的需求”。因此，在GIS人才培養中，首先需要的是能夠滿足學科發展所急需的理論型人才。

GIS技術人才包括信息的獲取、監測，信息的模擬，信息的傳播與建設等方面的人才，這些人才的培養，廣義上包括遙感技術、GPS技術、地理信息系統與空間輔助決策系統以及信息基礎設施建設方面的人才培養。對于GIS軟件開發，為避免大量人力集中在低層、重復的程序編制上，應盡量利用已完成的軟件資源，同時從長遠看，中國應該發展自己的GIS軟件，應該加大對軟件開發的投入。

國外有統計數字：用于GIS軟件、硬件和建庫的投資比例為1∶2∶10。這反映中國的GIS軟件市場大，而GIS的應用市場更大。現在國內急需GIS工程建設的高級技術人才。這樣的高級技術人才必須具備很好的測繪、遙感、地理學、計算機和應用科學的知識基礎；有處理各類GIS應用技術問題的經驗；果斷的判斷和決策能力；較高的組織指揮才能。他們要憑自己的知識、經驗和能力對GIS系統的建設和開發過程進行總體控制，解決技術難點，并能進行系統開發，對運行系統進行診斷。

GIS軟件開發和GIS應用兩類人才都需要培養。尤其是GIS應用人才培養目前國內還沒認識到其重要性，國內不少人避開社會科學問題，傾向于純技術課題，片面認為唯有編制低層次的算法程序才是高級的、有意義的工作。實際上“在發達國家的GIS人員結構中，絕大多數的人員和研究生都在GIS的應用領域工作，這才促成了GIS的蓬勃發展”。

3.2 國內外GIS學科、專業設置現狀

GIS學科與專業設置影響到GIS人才培養的素質與人才結構。國外的GIS專業教育比中國早10年左右，20世紀80年代中后期，國內一些大學才開始著手建立了GIS專業。1997年國家學位委員會在對原有學科進行合并、調整的同時，在原地理學一級學科目錄中增加了“地圖學與地理信息系統”（理學）、在原測繪科學與技術一級學科目錄中增加了“地圖制圖學與地理信息工程”（工學）兩個二級學科，并開始進行這兩個二級學科的博士、碩士研究生培養單位審批和招生工作。這也是我國最早開始的碩士、博士GIS研究生學位教育。1998年7月教育部頒布的新的本科專業目錄中，在原地理類專業中增設了“地理信息系統”理學本科專業。

在我國現行的學士學位(本科)專業目錄中，能夠進行GIS專業人才培養相關的有理學、工學、管理學3個門類，4個學科，4個專業。但僅有地理科學類門下的“地理信息系統”一個專業可以授予GIS理學學士學位。美國在現行的學士學位(本科)專業目錄中，能夠從事GIS專業人才培養的有理學、文學、工學、管理學和環境學5個門類，5個學科，14個專業，并且都可授予GIS學士學位。

比較而言，我國現行的GIS專業設置，不符合GIS作為一門交叉學科和綜合性學科的特點，阻礙了GIS學科建設，現行培養方案已不能滿足GIS人才培養的需要，并在一定程度上限制了人才培養體系的建設與發展。

3.3 國內GIS專業課程設置對比分析

合理的課程設置，尤其是專業核心課程的設置，是GIS人才培養體系所面臨的一個重要問題。目前，GIS專業課程體系主要由公共必修課、專業基礎課、專業課等幾部分組成。本文選取了典型的7所國內高校本科GIS專業的主要專業課程設置，包括：3個理學專業，4個工學專業（見表2，不包含數理基礎部分的課程）。

分析表2可以看出：

1）不論其學校系科歸屬于理學或工學，課程體系的設置本質差異不大，除去公共必修課和數理基礎課程外，根據GIS學科包含的核心內容看均包含有：地理（地球）科學、攝影測量與遙感、計算機科學，以及地理信息系統專業課程四個部分。

2）各校課程組結構比重的差異反映了理學、工學辦學的特點及各校的辦學特色與師資條件。雖然開設的課程類別基本相同，但課程結構存在明顯差異：a) 工學對數理科學有相當高的要求，對計算機類和攝影測量與遙感課程組的要求也明顯高于理學GIS；b) 理學GIS專業課明顯多于工學GIS專業課，體現地理信息系統專業起源于地理學科的固有特性，反映了工科系科內地理科學有關學科師資力量的薄弱與不足；c) 不論工科或理科，各校優勢學科課程都明顯高于其他學校。如同濟大學的測繪科學與技術課程，占總課程的30％。

3）比較而言：必修課除了物理、數學、計算機文化基礎、英語、政治之外，如果將其他必修課作為專業核心課程，則重慶郵電大學 GIS專業測量學方面與遙感方面相對薄弱，電信專業方面課程得到加強。重慶郵電大學GIS專業是設在計算機學院下，重慶郵電大學GIS專業中各類課程的比重是：地理學或地學課程11.5%；計算機課程31.5%；攝影測量與遙感課程占2.27%；GIS專業課程15.9%；電信類課程占16.26%；其他基礎課部分20.3%（圖2）。這從某種程度上說明了重郵的特色，即計算機加電信的地理信息系統，同時也能引起我們對于到底培養怎樣的GIS人才、辦成怎樣的專業特色進行思考。

4 地理信息系統學科與人才培養體系建設對策

4.1 學科建設對策

目前GIS學科的發展不能適應GIS未來發展的需要，甚至在一定程度上限制了學科的發展。有必要從本學科的長遠發展來考慮如何將專業優勢轉化為優勢專業的問題。

（1）完善和加強各級實驗室建設。依托現有的計算機實驗室，建立初步滿足教學實驗的軟件和硬件環境，這對提高GIS人才的實驗技能、對發展GIS專業至關重要。在地理信息系統實驗室中，可分為理論基礎實驗、軟件工程實驗和綜合實驗三方面。

（2）全面建設野外綜合實驗基地。增添野外定位、觀測、數據采集、記錄、處理、通訊設備（GPS、水、土、氣、生自動觀測等）常規設備。野外綜合實驗基地的建設是提高對地學信息野外測量能力的基礎，可包括地理學綜合實驗基地、測量和遙感實驗基地、軟件工程與管理實驗基地等。

4.2 人才培養對策

4.2.1根據GIS人才的素質要求，加強實踐性人才培養

GIS是一門集地理學、測繪科學、遙感學、計算機科學、環境科學、城市科學、空間科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科。雖然有個別提法不一定完全一致，但GIS是一門新興的邊緣、交叉學科，卻是大家的共識。我們不能否認GIS的理論性，但我們更不能否認GIS的強技術性與實踐性。可以說，GIS是一門偏重于技術與實踐的學科。理論性與技術性并不矛盾，陳述彭院士說過，沒有高新技術支持的科學是落后的科學，沒有科學理論指導的技術則是盲目的技術，這是一句富含哲理的睿語。美國的GIS理論與技術都十分先進就是一個例證。因此，GIS人才不但要有深厚的理論基礎，而且還要有過硬的技術能力，這就是GIS人才的素質標準。具有合理的知識結構，靈敏的空間數字思維方式，卓越的技術、實踐、管理與組織才能，才是GIS創新型的高級人才。

人才培養除了要了解市場的前瞻性，從長遠來看，將來GIS人才面向的越來越多的是企業，而真正推動“數字地球”“數字城市”的是政府行為，政府本身無法完成龐大的“數字城市”“數字國土”的任務，這些任務最終落在企業身上，從行政行為到市場的選擇，它本身有一個滯后的過程，它受國家地理信息基礎設施完善程度和某些技術瓶頸的制約，一旦這些瓶頸打破，將帶來大量的對GIS人才的需求。

當前是市場經濟，人才培養除了要了解市場的前瞻性外，還要有市場需求的現實性。從近期來看，企業需要的是馬上能給單位創造價值的可塑性人才，它需求的是現實價值和潛在價值的統一，兩者中，又更加注重現實生產力。技術嫻熟的生產者能夠馬上受到企業的青睞。

因此GIS專業人才培養除加強理論教學外，更應該注重實踐性人才培養。

4.2.2 進一步加強GIS人才培養的核心課程建設

目前，在本科教育中，精英教育與大眾教育并存，GIS學科人才培養核心課程體系的建設已顯得十分重要。為此，針對上述GIS學科體系劃分、人才培養的專業設置，建議進一步加強大學GIS專業的核心課程建設，優化核心課程體系（表3、表4）。內容涉及與GIS學科密切相關的地理類、測繪與遙感類、計算機科學與技術類、GIS專業類四個課程組，作為GIS本科專業素質教育的核心課程。

4.2.3 注重GIS課程前驅課程和后續課程的設置

GIS課程應該根據專業特點和學生的認知特點設置，體現知識的前后銜接。學生通過前驅課程的學習，再進入GIS課程的學習，以GIS知識為主導，將GIS技術融入到其他方面的分析中（圖3）。

4.2.4 在狠抓教學質量的基礎上，擴大專業規模

從1998年7月教育部頒布的新的本科專業目錄中，增設了“地理信息系統”理學本科專業。例如，重慶郵電大學地理信息系統專業于1999年經教育部批準設立，2000年開始招生，學制四年，授理學學士學位，是西南地區創建該專業的本科教學最早的學校之一，經過6年辦學，從無到有，逐步走向完善。全體老師共同努力，教學計劃得到調整，辦學經驗不斷豐富，但規模一直成為進一步增加投入加強學科建設的一個瓶頸。

建議在狠抓教學質量的基礎上，擴大專業規模，同時應該不失時機地加大投入。高新技術本身意味著需要高投入、高風險，才有高回報。

4.3加強GIS專業建設的規劃與規劃的執行

借用根據克來因綜合國力方程，專業綜合勢力的評價可以表示為：

PP=（C＋E＋M）×（S＋W）

PP――表示專業綜合勢力

C――表示基本實力，包括學生素質，師資力量和教學設備

E――表示經濟投入能力

M――表示領導能力，等于領導的感召力和協調能力，調動各項資源從事專業建設的能力

S――表示戰略意圖，即專業定位和專業建設長期規劃、短期規劃和年度計劃

W――表示貫徹戰略意圖的能力，即專業建設長期規劃、短期規劃和年度計劃執行力

由此可見，有戰略目標，有強有力執行戰略意圖的能力是專業綜合實力的一個重要指標。許多學校的專業建設都十分重視專業的整體規劃。作為一個學科建設，需要有明確的站在時代的角度、全國的角度審視的戰略意圖，需要加強執行戰略意圖的能力。

參考文獻

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第4篇：地理信息科學的研究方法范文

如何提高學生的自身素質，而能更好地解決就業問題，筆者認為可從以下兩個方面加以考慮。

1.學科定位不同的高校都有自己的學科定位，學生培養的目標不同，其課程設置及實踐教學也有所不同。如何科學合理的進行專業的學科定位，是當前許多高校需要研究并解決的一個關鍵問題。2.實踐教學體系設置由于GIS是一門應用性很強的學科。加之用人單位無一例外地都要求所聘畢業生要具有一定的動手能力，能夠承擔實際工作，勝任所聘工作崗位。因此GIS專業實踐教學必須在注重“打好基礎”的同時，注重“應用過關”，如何科學、有效地制定實踐教學體系，是當前急需解決的問題。

二、地理信息科學專業發展的主要措施

建立和健全實踐教學課程體系，提高學生對實踐教學重要性的認識。深化實踐教學管理，實施“實踐教學導師負責制”，即每位教師分別負責幾位學生，或每位教師按地域負責學生，如負責北京，負責上海，負責長春等實踐教學基地，加強“實習+就業”培養模式，為畢業生就業提供良好的就業平臺。

1.在課程結構上，要加大實踐性教學的比重，把實踐操作技能訓練作為重要的教學內容。2.在理論課教學內容上，要與實踐相結合。刪減理論與實踐脫節的內容，增加實用性內容，按市場需求，把新知識、新技術、新方法滲透到專業教學之中。3.在教學方法上，采用實踐性教學，使理論課程的教學應用性和實踐性大大增強。4.強化校內實訓，成立興趣小組，組織專業技能大賽。5.通過對專業實習基地調研，實訓基地主要在一線城市，重點考慮北京、廣州、上海等城市。6.確定實習基地，實習前動員，學生與實習基地雙向選擇，送學生到實習單位，檢查學生實習情況，落實學生就業。

三、結語

第5篇：地理信息科學的研究方法范文

1研究進展和成就

土地信息科學作為一門新興的信息科學技術,已走過了近40年的發展歷程。目前正以每年25%~40%的速度快速增長。毫無疑問,土地信息科學是國土現代化無可替代的重要技術支撐,它的廣泛應用,必將給土地資源的研究和發展帶來革命性的變革[3]。

1.1土地利用遙感動態監測研究我國土地利用/土地覆被變化遙感動態監測研究始于20世紀70年代。1974年開始引進美國地球資源衛星圖像,開展遙感圖像處理和解譯工作。1978年全國第二次土壤普查,許多地區利用航片借助計算機技術勾繪出了土地利用現狀圖和土壤圖。20世紀80—90年代,微型計算機的出現促進了遙感技術的發展,我國土地信息科學研究進入新的階段。1980—1983年我國利用陸地衛星圖像資料對全國土地進行遙感調查,編制了1∶250000和1∶2000000土地利用現狀圖。利用航空遙感圖像判讀編制了1∶10000、1∶25000、1∶50000的土地利用現狀圖和土地利用類型圖。航空遙感與GPS應用到城鎮大比例尺(1∶2000~1∶500)地形圖測繪工作中,為城市土地規劃建設提供了依據。90年代初,在國家土地管理局的組織下,東部采用航空遙感信息完成1∶10000土地利用調查,西部以航空遙感和衛星遙感信息相結合完成1∶50000、1∶100000和1∶200000土地利用調查。近十幾年以來,隨著衛星遙感分辨率的不斷提高,遙感技術在土地利用動態變化監測中發揮越來越重要的作用。在國家科委和國家科學基金委“九五”到2010的重點發展領域和優先資助領域中,將土地利用動態變化遙感監測作為研究重點之一[4]。目前,遙感技術因其能提供動態、豐富和廉價的數據源已成為獲取土地利用/土地覆被變化最為行之有效的手段。衛星遙感在全球和區域尺度土地利用/土地覆被變化研究與應用方面均取得了突破性進展[5]。

1.2土地信息系統建設研究1980年中國科學院遙感所成立了第一個地理信息系統研究室,并于1985年組建了“資源與環境信息系統”國家重點實驗室。1990年,武漢大學建立“測繪遙感信息工程”國家實驗室。在此基礎上我國開展了大量的土地信息相關的開發研制工作,如中國測繪局在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上,建成1∶1000000國土基礎信息系統和全國土地信息系統[2]。國土資源部已將“加強信息系統建設,實現信息服務社會化”列為國土資源部門的五大任務之一,并已成立了以部長為首的部信息化領導小組,組建了部信息中心。在新一輪國土資源大調查中設立了“數字國土工程”專項,我國國土資源信息化工作已全面展開[6]。與此同時,我國一大批土地信息化相關的重點項目已經或者正在開發、實施。例如,黃杏元等根據城市土地定級因素所具有的空間特征和相關性,采用地理信息系統的技術和方法,運用空間數據庫存貯、管理和操作各類與城市土地定級估價有關的信息和數據,完成了南通市土地定級信息系統的設計,建立了土地定級估價數據庫[7]。武漢大學資源與環境學院開發了農用地分等定級估價信息系統,不但可以減少農用地分等定級估價工作中大量煩瑣的計算工作,而且可以大大提高分等的速度和精度。

1.3人才培養和學術交流成果研究近年來,我國研究者出版了一系列有關論述土地信息科學的專著,如由胡月明等編著的《土地信息系統》(華南理工大學出版社2001年出版)、海等編著的《土地管理信息系統》(中國農業大學出版社2000年出版)等。同時,我國學者也發表了大量的土地信息科學相關的學術論文,如彭俊等就“土地信息學”的建設進行了深入的探討。嚴泰來等就土地信息學科前沿的若干問題作了深入的剖析。孫靜等就土地利用遙感動態監測技術方法作了詳細介紹。近年來,許多高校科研院所開設了與土地信息科學有關的專業、課程和培訓班,培養出了一大批從事土地信息科學教學、研究和實踐的工作人員。

2前沿領域

無論從發展土地信息科學的角度,還是從國家社會經濟進步的需求來看,土地信息科學面臨著不少困難和新的挑戰,同時也迎來發展的有利契機。本文主要從空間信息數據庫角度提出一些土地信息學科的前沿問題。

2.1空間數據表達與系統開發標準化土地信息的標準化程度決定了系統的兼容性、可移植性,同時也保證信息的共享和可持續利用[8]。土地信息系統的標準化包含兩方面的含義。首先,要服從軟件系統工程的標準,服從系統的設計、開發標準和網絡協議標準。其次,土地信息系統要遵從土地行業及地理界的標準,服從空間地理信息(點、線、面)的描述、管理和表示的數據標準。目前我國土地信息系統建設缺乏統一的技術標準,系統低水平設計、軟件重復開發現象嚴重。土地信息化基礎設施薄弱,基礎數據庫建庫與更新仍是一個瓶頸問題。應確定基礎數據生產和利用的法定地位,加快制定有關國家標準,加強數據質量控制,統一土地空間數據模型[9],具體如土地信息系統中名詞術語標準、圖形與影像數據采集技術規程、數據交換格式標準、數據精度和質量標準、土地數據的分類與代碼等[3]。值得一提的是,宋其友等編著的《土地信息學》較為系統地介紹了土地信息的數據模型、數據獲取、應用模型等[10]。

2.2空間數據信息挖掘問題當前全國各地國土資源部門構建了多層次、多類型的國土資源數據庫。數據庫的數據規模、質量與數據的完備性都達到前所未有的高度,這種情形為數據庫的信息挖掘提供了良好條件[11]。隨著國土信息化進程的深入,不同時間、不同區域、不同方式來源的土地信息數據越來越多,積累了大量的空間數據資料,如何在系統支持下由“死”數據變為“活”數據,挖掘深層次的信息成為當前土地信息科學的熱點問題[12]。事實上,不少人對這個問題也做了深入研究。比如,有人利用一個地區各個圖斑的周長面積比的平均值來衡量這個地區的土地開發程度,也有人從城市各個商業網點布局來發現一些經濟現象[13]。

2.3時空數據結構問題時間、空間、屬性是構成GIS的三個基礎成分。黃杏元等指出時間是土地信息系統中不可缺少的一維,它不僅僅作為數據的一個組成部分,而且與空間數據相互關聯地存在著[14]。然而,目前的土地信息系統軟件除三維表面模型外,基本上是二維模型,難以描述土地時空的三維性。若要實現這一目標,二維的土地信息系統模型需要作根本性的改進[15]。

2.4數據壓縮和數據更新淘汰問題土地空間數據涉及跨部門、跨行業的多種數據格式和多種數據類型的大量資源、環境和社會經濟圖形、屬性數據。這些空間數據在以幾何級數的形式增長,而計算機數據存儲空間卻是以算術級數在增加,勢必有一天存儲空間容納不下巨量的地學信息數據[13]。研究科學的空間數據壓縮方法顯得十分必要。

2.5遙感影像數據解譯精度與可信度問題遙感影像數據解譯精度與可信度是貫穿于土地利用動態變化監測過程的核心問題之一,也是困擾遙感技術在土地利用動態監測中應用的重要限制因素。多數據源的數據融合問題、確定信息與不確定信息問題、人—機交互界面設計等是今后土地信息科學發展所面臨的主要問題。

3發展趨勢

3.1多學科的集成性研究張榮群[16]指出土地信息科學涉及遙感與測繪技術、計算機信息技術、數學和統計學、地圖學,以及與土地相關的地理學、環境生態學、土壤學、氣象學、城市科學和管理學等學科。遙感測繪技術以及全球定位技術為土地信息系統提供豐富的數據來源;計算機科學為土地信息系統的發展提供強大的軟、硬件環境;環境資源(土地資源相關)科學則是土地信息系統工作的對象。

3.2土地信息的網絡化研究土地管理業務具有業務種類多樣性、數據量大、手續繁雜等特點,要求各個部門共享信息,協同處理。Internet具有不受時空限制能快速、直觀地土地信息,對于合理保護、利用和開發土地資源,整合資源優勢,最大限度地挖掘土地生產力,保證土地資源的可持續利用等方面具有積極作用[17]。正如朱明倉[18]指出的在網絡信息技術的強大推動下,具有時間特性的土地信息數據也必將通過先進的網絡技術實現各種土地信息用戶的互連和信息資源共享,不僅實現增強協同處理業務能力,進行業務監督,更能把土地信息傳給千家萬戶,真正使普通老百姓加入到土地管理中來,最終實現土地信息的開放性和實用性[3]。目前土地網絡化研究前沿是通過WebGIS實現的。利用web技術可以實現基于地圖的瀏覽、查詢、分析應用等功能,從而能夠構建智能化、個性化、交互式的土地信息管理和服務平臺,實現開放的、互操作的數據共享LIS系統。當前用于WebGIS的瀏覽器的中間鍵有多種,對客戶端,主要有Ac-tivex,JavaApplet,P1ug-in,Autodesk公司Mapguide等方式;對服務器端,主要有CORBA,CGI和JavaServerlet,武漢大學研制的GeosuIf等方式[17]。

3.3土地信息系統的智能化研究土地信息系統是一個基于土地空間數據的信息系統,它必須具有自動采集和處理空間數據的功能,而且能智能式分析和運用數據,提供科學的決策咨詢,以回答用戶可能提出的各種復雜問題[3]。在土地信息系統中加入專業領域的知識和有關空間推理知識形成知識庫和專家系統(ES)模塊,實現對空間土地數據綜合分析人腦思維化。我國學者在智能化的土地信息系統開發中也做了大量工作。如,鄭順義等基于對知識工程的土地信息系統的研究,開發了交通建設用地分析系統TransLand,該系統開發了智能決策部分,包括知識庫、模型庫的管理,以及推理、解釋等模塊。系統的運行證明,建立基于知識的土地信息系統可以克服傳統土地信息系統的一些缺陷和不足,利用其進行土地分析,能夠從定量、定性、定位的角度對交通建設用地的有關問題進行全方位的分析和決策[19]。

3.4地面、航空、航天的多層次綜合遙感監測近年來,地面、航空、航天的多層次綜合遙感在LUCC研究中的應用越來越受到人們的重視。通過地面、航空、航天的多層次綜合遙感監測,建立國土資源衛星監測網絡,系統地獲取土地利用、土地覆被變化不同分辨力的遙感圖像數據。

3.5綜合“3S“技術應用,發揮整體功能遙感技術作為一種勘查技術手段和一種信息源,其應用是非常有限的,但是,當遙感(RS)與地理信息系統(GIS)和全球衛星定位系統(GPS)集成后,其技術應用的能力和范圍將會得到極大的提升和拓展。可見,3S技術(GIS、RS、GPS)充分集成,建立適合LUCC監測領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術是今后的發展方向。

第6篇：地理信息科學的研究方法范文

關鍵詞：地理信息系統；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0118-02

一、引言

地理信息系統（簡稱GIS）與地理學、地圖學、測繪科學、遙感科學與技術、計算機科學、數學密切相關，同時涉及土地科學、資源學、環境科學、城鄉規劃等學科知識，是一門典型的交叉型學科，同時也是一門應用性很強的學科。隨著GIS技術在眾多領域的應用，對具有創新能力和解決實際問題能力的GIS專業新型人才的需求也在不斷增長，而現有的高校GIS專業課程的教學現狀還不能滿足社會對GIS專業人才的特殊需求。因此，對高校GIS專業課程的教學改革與實踐研究就顯得尤為必要和迫切了。

二、高校GIS專業課程教學現狀與存在的問題

近年來，隨著地理信息系統的快速發展，我國人才市場供求矛盾顯得尤為突出，一方面是社會對高層次人才的大量需求，另一方面是高校輸送的GIS專業畢業生社會實踐能力不強。GIS專業是應用性很強的專業，地理信息系統本科專業是以培養應用型人才為主，GIS專業課程的教學質量高低直接關系到通過高等教育培養的專業人才能否適應當前社會發展的需求。由此，為了更好地適應社會發展的需求，為社會輸送優秀人才就要不斷深化GIS專業課程的教學改革。

1.教育理念落后。目前高校GIS專業課程所采用的教學模式仍是傳統的講授模式，注重對學生理論知識的傳授，忽略了GIS專業的應用性特點，缺乏對學生實際操作能力的重視，忽視了對學生綜合能力的培養。不同的教學方法適用于不同的專業課程，在教學活動中引入適合本專業特點的教學方法，會起到事半功倍的效果，教學質量也會有大幅的提升。而GIS專業應用性很強的特點也要求教師在教學方法上有所改進。

2.實踐教學缺乏。實踐教學是一個較為復雜的教學活動，一般指教學活動中的實驗、設計、實習、實踐等，是高等教育教學的重要組成部分，也是GIS專業自身特點的要求。GIS專業作為一個應用性十分強的專業，通過課程設計、模擬實訓、社會調查、畢業實習、畢業論文等具體的實踐環節，能夠提高學生的學習興趣，培養學生自主學習的能力，培養學生分析、解決問題的能力以及創新能力。但是目前許多高校在課程設計上實踐課的課時偏少、對實踐教學投入的經費少等原因，雖然經過了多年的摸索實踐，基本上形成了完整的體系，但實踐環節還是顯得十分薄弱。

3.教學手段運用單一。多媒體和網絡技術能夠提供圖文、聲像并茂的多種感官刺激，能夠創設形象、直觀的交互式學習環境，激發學生的學習興趣，提高教學質量，同時還能提供大量的信息資源。如果能夠運用這些網絡資源和多媒體手段，不僅有利于學生主動發現、主動探索精神的培養，還有利于學生認知結構的形成與發展。但目前在高校地理信息系統專業的課堂教學中，基本上采用PPT講授的方法，對于其他多媒體技術和網絡資源的使用還很少。

4.教學考評模式簡單。地理信息系統是一門應用領域十分廣泛的學科，是以培養應用型人才為主，因此教學考評模式不能延用傳統的考核模式，應更多地強調學生在學習過程中的變化與發展，提高分析問題、解決問題的能力；提倡開卷、閉卷多種評價手段，理論實踐多元評價目標；注重激勵性評價，培養學生的自信心和自尊心。但目前許多高校GIS專業教學評價模式仍以單一的筆試成績來評價所有學生，教學考評模式過于簡單，不能真實、全面地反映學生的學習成績。

三、地理信息系統專業課程教學改革措施

1.注重案例教學。案例教學法是指利用已有的案例作為個案讓學生分析和研究，在此基礎上提出各種解決問題的方案，從而提高學生分析、解決問題的能力的一種教學方法。案例教學作為一種行之有效的教學法已被廣泛引入我國高校課堂。GIS專業課程具有應用性很強的特點，把案例教學引入課堂，能夠提高學生理論水平與實踐能力，培養學生理論聯系實際分析問題、解決問題的綜合能力，從而提高教學效率，提升教學質量。

2.加強教學實踐環節。教學實踐是地理信息系統專業課程教學的重要環節，計算機類課程是GIS專業的基礎課，注重理解計算機原理和運用計算機軟件，提高實際操作能力，如C++語言課程的上機操作。GIS的核心課程也要求學生掌握各種GIS軟件的操作，這些都需要在機房上機操作。實踐教學環節是對理論教學的補充與深化，能夠使學生熟練掌握arcgis、ERDAS等軟件，也是對學生應用能力的培養。同時，野外考察實習也是GIS專業必不可少的實踐環節，是對校內實踐課程的補充，其目的是使學生更深層次地理解基本理論，掌握基本地理信息的野外采集與表征方法，為GIS中空間信息的收集、處理、表達與分析打下堅實的基礎。除此之外，讓學生參與科研也是一種很好的實踐教學，教師根據情況可以讓學生參與教師本人或其他教師的科研項目，讓學生從實踐中學習，這樣不僅能對所學理論知識融會貫通，還能培養學生解決實際問題的能力。因此，高校地理信息系統專業在課程的設計方面應適當加大實踐操作環節，對于掌握理論課所講授的基本內容，提高學生的實際動手能力、培養學生的創新思維，都具有十分重要的意義。

3.積極運用網絡資源與多媒體手段。20世紀90年代以來，隨著計算機技術和現代信息技術的快速發展，網絡資源及多媒體手段已廣泛應用于教育領域的各個方面。在傳統教學中難以精確描述、學生難以充分理解的抽象內容通過多媒體手段能予以較好解決。地理信息系統技術的發展之迅速，意味著GIS專業的師生不斷更新知識才能保持專業上的技術優勢。Internet上的地理信息系統教育為地理信息系統專業的師生提供了一種重要的學習方式。這些網站介紹了GIS的相關概念和應用、各類數據來源以及處理方式等相關問題。同時，許多著名的GIS軟件生產公司的網址，如ESRI公司，這類網址上包含了軟件產品介紹、軟件包、程序設計技巧、大型數據及軟件免費下載方法等信息。遠程用戶可以直接下載某些GIS程序進行教學演示。除此之外，GIS精品課程也為GIS專業課程教學提供了豐富的精品資源，GIS精品課程的教學資源包括教學大綱、教案、課程教材、實習教材、實習指導書、習題集等，為師生提供了多種可供選擇的學習方式。總之，豐富的網絡資源也為教師和學生提供了一個良好的學習環境，大大優化了教學過程，豐富和完善了教學內容，提高了教學質量。網絡與多媒體的運用使教學效果起到事半功倍的作用，而且也提高了學生的學習興趣，同時也加強了學生綜合素質和能力的培養。

4.強化教學評價改革。地理信息系統是一門理論知識與實踐能力高度結合的課程，注重提高學生對理論知識的把握和實際的操作能力，而傳統的筆試量化評價的考核方式卻不能如實地反映學生的這種能力，因此在量化成績時應采用多樣化的考核方式。這種方法主要包括平時考試+期末考試、機試+筆試。平時成績應以學生參加案例討論、野外實習、交流、問題回答、出勤、課后作業等作為依據；期末考試也應重點考核學生理論聯系實際、分析和解決問題的能力；機試所占比例可達40%，這樣更能真實地反映學生的實際操作能力。這種多樣化的考核方式從多方面考核了學生，注重知識測試和能力測試，對提高學生學習的積極性以及提升學生各方面的能力起到了積極的作用。

四、結語

地理信息系統具有很強的實踐性和理論指導性相結合的特點。隨著地理信息系統的快速發展，社會對GIS專業畢業生的要求也越來越高，知識面廣、基礎理論知識扎實、實踐能力強及高素質的復合型人才已成為用人單位的寵兒，而教學改革是培養這種復合型人才的重要途徑。通過采用多樣化的教學方法，應用豐富的網絡資源以及采用多媒體手段和改革教學評價體系，學生不僅能更好地掌握和運用理論知識，而且能培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的實際操作能力，為其以后步入社會打下堅實的基礎。

參考文獻：

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第7篇：地理信息科學的研究方法范文

關鍵詞 遙感概論 教學策略 地理師范生

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

遙感概論是系統介紹遙感技術系統基本原理和方法的基礎課程，其融合理論性、技術性和實踐性的特點，在我國高等教育中，不僅是地理科學、地理信息科學、測繪科學等學科專業的核心基礎課程，同時，在地理師范生教學體系中，尤其在推行免費師范生教育政策的六所部屬高校的地理教學中，也是重要的基礎理論課程之一。

隨著我國對專業教師培養力度的加大，高等教育地理師范專業的培養方案趨于科學和規范。作為培養方案中的基礎課程，遙感概論課程成為越來越多的地理師范生要面對的課程，以筆者所在的陜西師范大學旅游與環境學院的地理免費師范生為例，每年約有250個地理師范生要學習該課程，不僅要學，還要學好。然而，在該課程的實踐教學過程中，由于地理師范專業的特殊性，筆者發現還存在諸多問題，極大地困擾著地理師范專業學生對遙感概論課程核心知識的理解與掌握，成為提高地理師范學科教育質量所亟待解決的問題。

1 遙感概論課程的“教”與地理師范生在“學”中存在問題

按照地理師范生教學大綱要求，該門課程需要學生掌握遙感的基本概念和基礎理論，能力培養方面則要求了解并掌握遙感信息處理的基本原理和方法。然而，該學科是一門學科融合和交叉很強的學科，涉及測繪科學、空間信息科學、電子科學、物理學、計算機科學以及其他學科的相關知識。在針對師范生授課時，其教學內容和授課方式有別于傳統的地理基礎課程，在實際課堂教學過程中，筆者發現在教與學之間，存在諸多矛盾，諸如：學科交叉融合所形成的知識點眾多與地理師范生基礎知識儲備不足的矛盾、學科知識體系與學生興趣點不對接的矛盾、遵從科研實踐案例引導教學還是遵從模式化課程體系引導教學的矛盾、海量遙感影像信息與單一課堂呈現模式的矛盾以及教學內容與師范生工作實踐脫節的矛盾。

針對以上問題，筆者與學生積極互動交流，并通過抽樣調查的方式，總結出針對以上矛盾的可行性較強的解決方案，以供參考。

2 解決方案探討

2.1 深入淺出，教學初期避免提及過多專業術語

對于地理信息系統（GIS）專業學生而言，遙感概論課程的學習是建立在已經接受地圖學、地理信息系統基本原理等基礎課程學習的基礎上的，教師使用專業術語有助于提高教學效率和增加專業素養培訓。然而，在面對地理師范專業學生教授遙感概論課程時，很多的GIS專業老師忽略了知識儲備層面上的差異，在教學初期，使用了大量的GIS行業術語，諸如：柵格數據、數據格式、解譯等師范專業學生在日常所接觸不多的術語，從而造成學生在知識理解上出現困難，產生學科交叉融合所形成的知識點眾多，與地理師范生基礎知識儲備不足的矛盾。在與學生溝通時，很多學生均提到這一矛盾。鑒于此，希望教師在該課程授課初期，盡量避免提及大量的GIS行業的專業術語，在不可避免提到時，應盡量按照學生熟悉的理解方式，進行詳盡深入的闡釋，加強教學初期學生對專業術語的理解。調研結果顯示超過95%的學生認可該看法。

2.2 注重PBL（Problem Based Learning）教學模式的應用，用實際問題激發學生學習興趣

即使是GIS專業學生，在初次接觸遙感概論課程時，最渴望獲得解答的問題是遙感技術在實際生產生活應用和科學研究活動中，能解決什么問題。這一問題在針對師范生授課時，更加突出。如果教師不能合理地將解決問題的方法和原理告知學生，學生會失去對該學科的學習興趣，從而出現學科知識體系與學生興趣點不對接的矛盾。例如，對于地形起伏引起的像點位移問題，雖然經過原理解析和幾何結算，但很多學生仍然存在困惑。筆者引入了在拍大頭照和照鏡子發現影像存在誤差的生活小細節進行類比，起到了很好的教學效果。調研結果顯示超過93%的學生認可該方法。

2.3 注重多媒體教學方法的使用，利用現代信息技術展示直觀的數字遙感成果

遙感技術作為GIS學科中的數據采集模塊，在教學過程中涉及大量的遙感影像數據，例如對于高光譜遙感原理的講解，文字的描述顯得極為乏力。因此，傳統的教學手段不能很好地展示教學內容，這就要求教師必須熟練使用現代多媒體教學手段，通過數字化、全方位、立體化的展示，增加學生對遙感技術的理解和掌握。調研結果顯示，幾乎全部學生認可多媒體的使用。

2.4 注重科研反哺教學實踐，靈活使用科研項目引導課堂教學方法

教學實踐如若過分遵從模式化課程體系引導，勢必會造成學生學習目的性喪失、盲從的結果。如果結合教師所從事的科研項目，按照科研項目引導教學的方式，在該課程教學中能收到很好的教學效果。筆者在實踐教學中，進行了初步實驗。針對在對歸一化植被指數（NDVI）講解時，結合自己的科研經歷，向學生們詳細講解了如何利用該指數進行大規模的農作物估產，使學生認識到原理在實踐中的應用，調研結果顯示，超過85%的學生對該方式接受或認可。

2.5 寓“教”于學，注重學生教學技能的熏陶

地理師范生與GIS行業學生最大的不同，是大部分學生畢業后從事中小學的地理教學工作而非從事GIS工程或科研，從而產生教學內容與師范生工作實踐脫節的問題。針對這一問題，筆者在課堂上嘗試盡可能利用遙感原理去解釋中學地理教材中的基本理論。例如，通過動態氣象衛星數據監測洋流變化、通過熱紅外影像解釋城市的熱島效應等，盡可能地顧及師范生的工作實踐需求。調研結果顯示，超過90%的學生對該方式接受或認可。

項目來源：中央高校基本科研業務費專項資金資助項目（GK 201102012）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目

參考文獻

[1] 張國偉，賴紹聰.深化地學教學改革的探討[J].中國大學教學，2009.12.

[2] 汪閩，湯國安.高校地理信息系統專業“空間數據挖掘”本科教學初探[J].高等理科教育，2009.6.

第8篇：地理信息科學的研究方法范文

關鍵詞：地理信息系統；發展歷程；應用開發；數字城市

中圖分類號：C922 文獻標識碼：A 文章編號：

地理信息系統 ( Geographical Information System ,GIS) 地理信息系統技術是一種采集、 處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統，也稱為空間數據的管理系統。它通過對空間和時間數據信息的組織管理和處理分析，可以滿足使用者對研究對象的分析、評價和決策是集計算機科學、測繪學、遙感學、環境科學、空間科學、信息科學、管理科學等學科為一體的新興邊緣學科。

1 地理信息系統的發展歷程

地理信息系統起源于 20 世紀 60 年代加拿大和美國學者的在土地和交通方面的地理信息研究。1962年加拿大測量學者 R.F.Tomlinson 提出用計算機處理和分析地籍數據并建議加拿大聯邦地質調查局研發地理信息系統；1963 年由 R.F.Tomlinson 組織研究開發的計算機地理分析系統研發成功，正式命名為加拿大地理信息系統（Canada Geographic Information System,簡稱 CGIS）。而幾乎在同一時期， 美國西北大學的DuaneF.Marble 在研究城市交通過程中，也提出了建立地理信息系統的思想。作為一種建立在空間信息采集、模擬、處理、檢索、分析和表征基礎上的決策支持系統。而數字地球、地球信息科學（Geo-Information Science）等概念的提出和理論上的探討，更是將地理信息系統的發展推向一個嶄新的高度。 數字地球概念的正式提出源于美國前副總統戈爾 1998 年 1 月 31 日在加利福尼亞科學中心的一次講演， 在該講演中戈爾正式提出數字地球的概念。 戈爾在其講話中提到的數字地球指的是一個內嵌海量地理信息、三維、多分辨率的地球的數字表示(“Amulti-resolution,three dimensional representation of the planet, intowhich we can embed vastquantities of geo-referenced data”) 。

2 地理信息系統應用開發的一般方式

2.1 基礎開發

在開發過程中，開發者不依賴于任何 GIS 工具軟件， 而是利用程序設計語言對空間數據進行采集、編輯和處理分析，采用相關的算法進行獨立設計。 該方式的好處是無須依賴任何商業 GIS 工具軟件，可減少開發成本。 缺點是設計和實現比較復雜，需要大量人力和財力，并且很難在功能上與商業化 GIS 工具軟件相比。

2.2 借助 GIS 工具進行二次開發

目前大多數的 GIS 軟件商都向開發者提供了利用自己的 GIS 軟件進一步開發的宏語言。 例如，MapInfo 公 司 的 Maplnfo Professional 有 MapBasic 語言，ESRI 公司的 AreView 提供有 Avenue 語言，Intergraph 公司的 Geomedia 等。 用戶利用這些宏語言可以方便地進行二次應用， 但是由于宏語言功能極其有限， 不利于將信息管理系統的面向對象方法引入 GIS應用中。

2.3 集成二次開發

集成二次開發是指利用專業的 GIS 工具軟件（如Maplnfo，ArcView 等 ），實現 GIS 的基本功能，利用可視化開發工具，如 Delphi，Visual C++，Visual BasicPower Builder 等為開發平臺，進行二者的集成開發，目前主要有如下兩種方式：

1）采用 OLE/DDE 技術。采用OLE（ObjectLinking and Embedding，對象鏈接與嵌入）自動化技術或利用 DDE（Dynamic Data Exchang，動態數據交換）技術，用軟件開發工具開發前臺可執行應用程序，以OLE 自動化方式或 DDE 方式啟動 GIS 工具軟件在后臺執行，利用回調（Callback）技術動態獲取其返回信息，實現應用程序中的地理信息處理功能。

2） 利用 GIS 組件技術。主流 GIS 軟件公司都提供有建立在OCX技術基礎上的GIS 功能組件（如Mapinfo 公司的 MapX、ESRI 的 MapObjects 等），開發者可以利用自己所熟悉的常用編程工具，直接將 GIS功能嵌入其中，可以實現地理信息系統的各種功能。該方法可以將面向對象方法應用于 GIS 開發過程中來，從而實現功能更為完善的綜合性的 GIS 應用系統。

3 地理信息系統的應用

人類的信息中有 80％與地理位置和空間分布有關，所以 GIS 具有非常廣泛地應用。 經過 40 多年的發展,GIS 已發展成為一種成熟的空間數據處理技術和方法,被廣泛應用于各個領域。 在資源開發、環境保護、城市規劃建設、土地管理、農作物調查、交通、能源、通訊、地圖測繪、林業、房地產開發、自然災害的監測與評估、金融、保險、石油與天然氣、軍事、犯罪分析、運輸與導航、“110”報警系統、公共汽車調度等方面展現了廣闊的應用前景。這些領域將是 GIS 產業發展的新的增長點。實際上，GIS 的應用將加速度地深入人們的工作和生活的各個方面。由于地理信息在人類生活和國民經濟中的重要作用，GIS 在未來的幾十年中將保持高速發展的勢頭，成為 IT 高科技領域的核心技術。

3.1 GIS 與數字城市

GIS、RS（Remote Sensing，遙感）和 GPS（Global Positioning System,全球衛星定位系統 ）技術構成了空間信息技術的主要部分，即通常所說的 3S 技術， 其中GIS 技術是核心技術。 城市是人類活動最活躍的環節，GIS 技術的應用集中體現在城市應用中。 近 2 年來，數字城市已經成為國內信息化的熱點問題，而且還有持續升溫趨勢。 而以 GIS 為核心的空間信息技術是數字城市的核心應用技術，它與無線通信、寬帶網絡和無線網絡日趨融合在一起， 為城市生活和商務提供了一種立體的，多層面的信息服務體系。 數字城市建設包括 4部分內容，即基礎設施、電子政務、電子商務及公眾信息服務。而 GIS 應用貫穿上述 4 個部分和各個層面，從城市基礎地理信息數據庫到政府空間數據共享、電子商務物流配送以及基于網絡的公眾地理信息服務，GIS都發揮著不可缺少的作用。從具體的應用來說，GIS 已經廣泛應用于構成數字城市的眾多行業，如城市規劃、城市地下管網、電力、電信、公安、消防、急救等方面。

3.2 GIS 與企業信息化

GIS 技術在企業整個商務過程中都能發揮重要的作用。以 GIS 為核心的空間信息技術可以無縫集成到企業信息化的整體業務平臺中，與企業的財務系統、銷售系統、工作流管理系統、客戶關系管理系統等融合，并且在底層數據庫層面上實現數據的相互調用。 當建立在網絡架構上時則可以實現遠程和分布式計算。

3.3 GIS 與人們的生活

近幾年來， 隨著 GSM 移動通信技術的發展，GIS的應用范圍迅速擴展到人們的日常生活中。 集成 GIS、GPS、GSM 的技術已開始廣泛應用于車輛安全防范系統和調度系統，為人們提供車輛反劫防盜、報警、道路指引、醫療救護以及在此系統平臺基礎上擴展各種電子商務增值服務。 以醫療救護為例， 當患者向監控中心請求急救時， 監控中心可以從 GIS 電子地圖上查看到患者的具置，并同時搜索最近的急救車輛，讓最近的車輛前去接患者。 患者進入救護車后， 監控中心可以通過雙向通話功能， 指導救護車上的醫生實施救護治療，同時通過 GIS 的最優路徑功能，給救護車指引道路， 使其以最快的速度到達醫院或急救中心。 而在救護車行進的過程中，患者的家屬可以通過互聯網立即上網查詢救護車的行進位置及患者的狀態信息。通過 GIS，并結合 GPS 和 GSM 無線通信及網絡，使患者、家屬、救護車及醫生之間建立了無縫溝通體系，最終使患者能得到快速、及時的治療。

如果在車輛移動目標、家居固定點目標、重點保護單位甚至路燈上都安裝了 GPS、GSM 或其他無線通信設備，那么我們在城市生活中，無論是開車、行走或者是在單位、在家里，都可以通過由 GIS、GPS、互聯網以及無線通信技術構成的綜合服務系統獲得急救、 報警和各種商務服務，真正使我們處于立體的、全方位的數字化生活中，體驗數字空間高科技價值。

參考文獻

第9篇：地理信息科學的研究方法范文

【關鍵詞】巖土工程勘察；數字化；GIS；數據庫

0 引言

巖土工程地質勘察是工程設計的先決條件，但傳統的巖土工程地質勘察資料一般都局限于二維、靜態的表達，這種表達描述場地地質空間構造起伏變化的直觀性差，不能充分揭示場地地質空間變化的規律，難以使人們直接、準確、完整的理解和感受場地土的物理力學性質變化情況，也越來越不能滿足巖土工程的空間分析要求，因此不能很好的服務于工程設計。如何突破傳統巖土工程勘察的技術缺陷，如何利用巖土工程勘察資料來推斷場地土的區域分布規律，如何利用巖土工程勘察資料來預測場地土的巖土工程性質，是巖土工程界一個古老而又有新意的問題。巖土工程地質勘察數字化主要解決的是巖土工程勘察中場地方域的數字化、場地物性指標的數字化、場地地層的數字化和巖土工程勘察數據庫的設計。本文在分析、總結前人理論的基礎上，提出了巖土工程地質勘察數字化的體系和具體的實現方法。

1 場地方域的數字化―地理信息系統

地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS）是一門集計算機科學、信息科學、地理學等多門學科為一體的新興學科，它是在計算機軟件和硬件支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供對規劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統。一個典型的GIS系統應包括四個基本的組成部分：計算機系統（硬件、軟件）、空間數據庫系統、應用人員與組織機構和應用模型。

1.1地理信息系統的功能與應用

作為地理信息自動處理和分析系統，地理信息系統的功能與應用貫穿數據采集、分析、決策應用的全部過程，具體可概括為以下幾個方面：

（1）數據采集與編輯。即在數據處理系統中將系統外部原始數據傳輸給系統內部，主要用于獲取數據，保證系統數據庫中的數據在內容上與空間上的完整性、數據值邏輯一致性等。目前可用于地理信息系統數據采集的方法和技術很多，如跟蹤數字化、掃描數字化、遙感等。

（2）數據操作。包括數據的格式化、轉換、概化。數據的格式化是指不同數據結構的數據間變換；數據轉換包括格式轉換（如矢、柵格式的轉換）、數據比例尺的變換、投影變換等；數據概化包括數據平滑、特征集結等。

（3）數據的存儲與組織。這是一個數據繼承的過程，也是建立地理信息系統數據庫的關鍵步驟，涉及到空間數據和屬性數據的組織，其關鍵是如何將二者融合為一體。

（4）查詢、檢索、統計、計算功能。這是地理信息系統應具備的最基本的分析功能。

（5）空間分析功能。這是地理信息系統的核心功能，也是地理信息系統與其它計算機信息系統的根本區別。地理信息系統的空間分析可分為三個不同的層次。一是空間檢索，包括從空間位置檢索空間實體及其屬性和從屬性條件集檢索到空間實體。第二是空間拓撲疊加分析，空間拓撲疊加實現了輸入特征的屬性的合并以及特征屬性在空間上的連接。第三是空間模擬分析，包括外部的空間模擬分析 （將地理信息系統作為一個通用的空間數據庫，而空間模擬分析功能則借助于其它軟件）、內部的空間模擬分析（利用地理信息系統軟件來提供空間分析模塊）和混合型的空間模擬分析（盡可能利用地理信息系統所提供的功能，同時充分發揮地理信息系統使用者的能動性）。

（6）輸出功能。以報表、圖形、地圖等形式顯示輸出全部或部分數據。

1.2 地理信息系統在巖土工程勘察中的應用

巖土工程勘察設計一體化系統與地理信息系統雖屬于兩個不同研究領域，但巖土的工程力學性質具有地理信息的屬性，即二者之間存在著一個重要的相似之處，即它們都蘊含著與空間坐標有關的信息。巖土工程勘察設計一體化側重于在空間信息基礎上進行設計、并對設計結果做出分析、評價和決策。它離不開全面的空間信息的支持。而地理信息系統側重于對各種空間信息的采集、管理和分析。如將地理信息系統技術，應用于巖土工程勘察設計，利用GIS強大的數據采集、管理能力和空間查詢、空間分析能力，對巖土工程勘察、設計、施工中獲取的大量的、形式多樣的信息進行有效地管理和分析，并為設計方案的生成、分析、評價和決策提供全面的信息支持，將為巖土工程勘察設計走向一體化開辟一條有效途徑。

將地理信息技術用于巖土工程勘察設計，與傳統的巖土工程勘察設計技術相比，具有以下優勢：

（1）地理信息系統強大的數據采集和數據處理能力，使巖土工程勘察數據來源更加廣泛，數據采集質量更高、速度更快。

（2）勘察設計數據具有內容上的復雜性和形式上的多樣性等特點，傳統的勘察設計系統對其處理顯得無能為力。能夠描述和表達復雜的空間實體且對于圖形、圖像數據和屬性數據高度集成的地理信息系統數據庫，為全面管理勘察設計信息提供了可能，從而為建立完善的專業設計模型、分析模型、評價和輔助決策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空間分析功能，如拓撲疊加、緩沖區分析、數字地形分析等，為建立完善的專業設計、分析、評價、輔助決策模型提供了強有力的分析工具。

（4）GIS強大的可視化操作能力，為巖土工程勘察提供一個可視化操作平臺。

2 場地地層的數字化―巖土工程建模

所謂模型，就是根據實物、設計圖、構想，按比例、生態或主要特征（屬性）做成相似的物體或圖件，用以顯示、展示、揭示一類事物和問題。在巖土工程學科中，巖土工程地質模型，就是依據工程性狀，將重要的巖土工程條件，亦可稱要素，按實際狀態，簡明醒目地用圖形表示出來，簡言之，即工程與地質條件相互依存關系的圖示。這種地質與工程結合形式一一模型，能較好地解決了地質與工程的脫節，便于設計人員充分認識與真正應用好巖土工程工作成果，它深化了巖土工程條件的研究，更抓住了影響工程巖土變形或破壞的關鍵條件，與此同時，還促進地質與工程結合后的巖土變形規律、效應與法則的理性化，在理論與實用的兩方面均會得到實質性的進展。

2.1 巖土工程地質模型的特點

（1）確定性

巖土工程地質模型的應用特點是針對工程所涉巖土實體，它一般表現為場地

或地基。巖土工程工作者解釋研究的對象是確定的巖體，相應的它的地質模型應

具有確定性，不應當只局限在有限個剖面上。

（2）可視性

可以有多種方式對巖土工程地質模型進行可視化表述，常見的有以下5種：

①三維景觀方式。它容許人們從不同角度、不同方位、不同距離觀看三維工程地質模型的表面。為了增強模型的真實感，還要加上光照、紋理等效果，給人以逼真的感覺。但它還是只能看到模型的表面。

②掀蓋層三維景觀方式。在三維景觀方式的基礎上，想象掀開上覆的蓋層看到下伏工程地質界面，其實是第一種方式的變形。

③透視三維景觀方式。假象穿透地質體的一些部分，看到內部的工程地質界面，這也可以看做是掀蓋層三維景觀方式的一種變形。

④切面方式。假象切開工程地質模型，看到地質模型內部的水平或垂直切面上的地質構造形態。由于在二維切面上能方便地進行量算、修改等操作，還可以采用平行切出一系列切片的方式來形象地反映工程地質模型的內部結構，因而它是用二維方式來表達三維模型內部結構的一種理想方式，地質工作中常用的剖面圖就是這種方式的原形。在三維模型的支持下，用切面方式能產生很好的二維與三維聯動效果，即在二維剖面上的修改將影響到三維模型的形態。

⑤投影等值線方式。將工程地質界面的等高線或界面交線垂直地投影到水平面上形成等值線圖，地震勘探層位構造圖、礦床標高或厚度等值線圖等就是投影方式的原形。使用者可以根據工程地質界面的等高線圖對工程地質界面的空間形態有著非常好的把握能力，因此，該方法是傳統的用二維方式表達三維模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地質模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的實施獲取了新的數據資料，需要對己經建立的地質模型進行細化；二是隨著研究的深入，巖土工程師對地質模型有了新的認識，需要修改地質模型；三是利用已建立的地質模型指導進一步的勘探工作。可修改性使人們能對地質模型進行修改和處理，使設想中的東西變成虛擬現實。

2.2 巖土工程地質建模的實現方法

巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫數字表面模型）的歷史較早，它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法。也是目前廣泛使用的建模方法。

表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料，包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據。然后利用數據解釋結果重構地質體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規則連接起來，構成網狀曲面片，進而確定整個地質體的空間屬性。有很多方法用來表示表面，常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法。

（1）圖示模型法

常用的圖示模型法有邊界表示法、規則格網法、等值線法、不規則格網法等。

①邊界表示法：通過面、線、點等簡單幾何元素的屬性來表示工程地質體的位置、形狀、屬性，這種方法用來表示簡單物體時十分有效。但對于很不規則的地質實體則很不方便，只有再降低精度要求的情況下，才可以使用。

②規則格網法（Grid ）規則網格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規則網格。規則網格將區域空間切分為規則的格網單元，每個格網單元對應一個數值。數學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現中則是一個二維數組。每個格網單元或數組的一個元素，對應一個屬性值。

③等值線模型：等值線通常被存成一個有序的坐標點對序列，可以認為是一條帶有屬性值的簡單多邊形或多邊形弧段。由于等值線模型只表達了區域的部分屬性值，往往需要一種插值方法來計算落在等值線外的其它點的屬性值，又因為這些點是落在兩條等值線包圍的區域內，所以，通常只使用外包的兩條等值線的屬性值進行插值。

④不規則格網法（TIN ） ： TIN模型根據區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡，區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內。如果任意點不在頂點上，則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內則用三個頂點的高程）。所以TIN是一個三維空間的分段線性模型，在整個區域內連續但不可微。

3 巖土工程勘察數據庫的建設

巖土工程勘察數據具有多源性和空間性特點，常規關系數據庫技術已不能滿足人們對這些數據處理的需要，并且巖土工程勘察數據顯著的空間特征和復雜的結構屬性，使巖土工程勘察成為計算機科學可視化的一個既非常重要又十分復雜的應用領域。如何有效地在數據庫系統的基礎上利用計算機技術實現巖土工程勘察數據的時空分析、并開展定量結構刻畫和空間建模，是擺在當今巖土工程勘察工作者面前的一道難題。值得慶幸的是，隨著計算機信息處理技術飛速進步而迅猛發展起來的地理信息系統（GIS）技術，集計算機科學、地理學、地圖學、計算機圖形學、測繪學、遙感學、環境科學、空間科學、信息科學、管理科學以及數據庫技術于一體，以其對空間地理數據強大的儲存查詢和分析處理功能、鮮明地區別于普通管理信息系統，它將空間數據處理、屬性數據處理、空間分析與模型分析等技術與計算機技術緊密結合，展示了極強的空間表現力，它能夠對復雜的地球空間數據進行采集、儲存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模，從而為我們開展相關研究提供了一個不可多得的、多學科集成的基礎平臺。因此，建立以處理空間數據為特征的巖土工程勘察數據庫系統和高效、快捷地巖土工程勘察數據進行采集、儲存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模等功能的GIS平臺是完全可以實現的。

3.1 基于GIS的巖土工程勘察數據庫的建設

地理信息系統集數據庫、制圖、空間分析功能為一體，它的出現為地質領域繁雜的數據管理、多源的成果表達形式和空間數據分析提供了快速、方便、準確的手段。建立正確有效的信息數據庫無疑是地質數據分析、研究的重要基礎，一個高質量的數據庫系統將使系統的功能得到最大限度的發揮。

（1）巖土工程勘察數據庫的概念模型設計

巖土工程勘察信息處理系統是一個信息處理系統，信息或數據及其作用在信息或數據之上的處理是系統需求分析的主要任務，即要弄清需要有哪些數據，數據之間有何聯系，數據本身有何性質，數據的結構和應對數據進行哪些處理，每個處理有什么邏輯功能。因此，為了把用戶的數據要求明確地表達出來，首先在較高的抽象層面上，使用一種面向問題的數據模型（概念性數據模型），按照用戶的觀點來對數據和信息建模。

（2）數據庫建立實現

巖土工程一體化系統的數據有三類：用戶輸入的原始數據、系統生成的中間數據及最終數據。

原始數據由測點數據組成，而測點數據又由測點幾何屬性數據（位置）和測點信息屬性數據（地層厚度、地層頂面標高、含水率、孔隙度、抗壓強度等物性參數）。

中間數據包括根據原始數據系統自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進行各種信息查詢操作。

最終數據種類繁多，主要是根據用戶需要由中間數據生成，包括圖形資料（如單孔柱狀圖、連線剖面圖等）和文檔資料（如地質勘察報告等）。由于巖土工程的復雜關系，對于巖土工程的數據庫管理必須嚴格遵循時間序列，即遵循原始數據―中間數據―最終數據的關系。

3.2 基于GIS的巖土工程數據庫的主要功能

（1）數據輸入

數據輸入的時候關鍵是需要注意數據有效性檢驗和規范化處理。確保進庫數據滿足實際需要的精度和誤差范圍。

（2）數據庫檢索

某一實體的信息包括空間位置數據和屬性數據兩部分，相應地，數據庫檢索就可以依據實體的空間位置檢索或依據實體的屬性進行檢索。空間檢索包括 “圖示點檢索”、“圖示矩形檢索”和“區域檢索”，而“條件檢索”和“交叉條件檢索”則屬于屬性檢索。利用數據庫檢索這一功能檢索和提取數據中的地質信息。

（3）空間分析

空間分析包括以下3個內容：

①疊加分析。包括區對區疊加分析，區對線疊加分析，區對點疊加分析，點對線疊加分析等。

②緩沖區（Buffer）分析。包括點緩沖區分析，線緩沖區分析，區緩沖區分析。

③多層立體疊加。

（4）屬性分析

包括為單屬性統計分析、單屬性累計直方圖、單屬性累計頻率直方圖、單屬

性分類統計、單屬性基本初等函數變換、雙屬性累計直方圖、雙屬性累計頻率直

方圖、雙屬性分類統計、雙屬性四則運算等。

（5）數據輸出

數據庫中單表、雙表、多表的單項數據、雙項數據、多項數據的單向和多向輸出和多組合輸出。這項功能的完成有賴于上述各項任務的完成程度，其目的是使用數據庫中裝載的數據來完成某項任務或為某項任務提供數據。

4 結論與建議

本文主要論述了基于GIS的巖土工程數字化系統涉及到的相關理論知識，如地理信息系統理論、地質統計學、土性相關距離理論、地質建模技術、巖土工程數據庫技術等，在此基礎上，對基于GIS的巖土工程數字化系統進行了研究，提出以下建議：

1、在巖土工程建模中沒有考慮斷層、透鏡體等地質現象的影響，巖土工程

地質模型有一定的局限性。為解決此問題，其中重要的環節是獲取研究區域關于

這方面的實際資料，通過知識反饋不斷來修正工程地質模型。

2、將研究區域當成一個統一體來看待的，沒有區分不同地質單元的差別，如河流、湖泊與陸地的差別，這個問題的解決，應當通過劃分區塊，將不能統一對待的區域從研究區剔除出來。但這樣做，會引起另外一個問題，就是研究區域在平面上就不是連續的，在插值計算時會有突變現象發生。對此問題的研究有待加強。

3、在地質物理力學性質指標的統計計算中是將研究區域作為一個區域體來看待的，而實際上往往是一個大區域在物理力學性質指標上可以劃分為幾個小區域。對此問題的解決首先確定小分區的邊界，然后對每個小分區單獨進行統計。

作者簡介：趙斌，男，1982年生，2006年7月畢業于沈陽農業大學水利學院，畢業后于遼寧省第五地質大隊工作，現主要從事巖土勘察工作。

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