對地理信息科學的理解精選(九篇)
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第1篇：對地理信息科學的理解范文
關鍵詞:地理信息系統;實驗;原則
地理信息系統原理課程有較強的理論性和技術性，其理論抽象，技術復雜，難以理解，不便掌握，成為課程教學的難點。因此通過科學的實驗項目與內容設計，讓理論與實踐結合，是不二之選，而實驗設計的原則與方法則是首先要考慮的。
1課程性質
地理信息系統學科是融地理科學、計算機、遙感和地圖學于一體的邊緣學科，是“用于回答地理學問題的藝術、科學、工程和技術”的統稱[1]。它首先是一個信息系統，只是數據管理的難度高于一般系統；它既是一門多學科交叉學科，還是一門技術性很強的學科，雖外觀表現為計算機軟硬件，內涵卻是數據的流動；兼具工具、資源和學科三大屬性，它有以空間操作和分析專業提供空間問題答案的工具屬性，以整合多源數據與資源體現資源性，而學科屬性則是指其相對獨特的研究對象和技術體系，并正在逐步地發展為關于地理空間信息處理的專門技術、服務和科學等。地理信息系統原理課程是地理信息科學、測繪科學與技術、遙感科學與技術及相關專業的入門課程，也是學生的第一門專業主干核心課程，擔負學科導論的作用。故課程具有理論性、技術性、實踐性、綜合性、先導性，它是確定教學目標、教學內容和教學方式的前提。
2實驗教學要求
2.1總體教學目標
作為入門基礎課程，旨在通過本課程的學習，讓學生樹立正確的空間認知觀，了解數據采集規范，掌握數據輸入、處理技術，熟悉基本空間分析和建模分析方法，明確GIS技術與專業應用的結合手段，提高解決實際問題的能力，學會平臺軟件的使用。具體教學內容可劃分為基本理論、系統技術和應用方法三大模塊。基本理論包括基本概念、信息傳播理論、空間定位基礎、空間分析理論及學科發展等，技術系統涵蓋系統配置、數據結構、輸入輸出系統、空間數據管理、用戶界面和支撐軟件操作等，應用方法涉及專題分析模型、系統設計、各類技術手段及實際問題與技術的結合方法等，它們以知識的邏輯結構，形成相對固定的教學順序。而伴隨著地理信息科學的推廣，將有更多創新的理論、思路、技術和實用模型被充實進來。課程教學目標可分為了解、理解、掌握三個層次，而課程學習中需深入理解和掌握的內容較多。概念多而嚴密，須加以深刻理解，并區分與日常生活和相關學科概念的內涵異同；其理論是學科的支撐，是地理信息科學的基石，恰恰是陌生的；技術系統———功能實現，雜亂、抽象、技術性強；應用方法，缺少思路，難以捉摸，難與具體決策結合；即使于了解層面，也需了然于胸，否則影響后續教學。既要求宏觀體系的把握，又要細節的理會。綜上所述，本課程教學具有任務重、類型多樣、涉獵面廣、知識點豐富、知識體系龐雜等特點，構成大一統的內容體系。教學過程表現出內容“虛”，理解難，基礎內容多，要求學生基礎全面、學習能力強，成為了教學的難點。化解以上問題，常輔以閱讀材料、使用相關教學法和實驗等手段。
2.2實驗設置問題
有學者通過社會需求、教與學三個方面的分析，對理工科的教學方法進行研究，提出引導高校理工科學生“應用創新”的授課方法和手段，從而將教學落實到“實處”，成為有影響的教改思想。也有學者提出立體化教學方法、問題教學法等，皆為多手段并用，讓學生充分參與，親自動手。而隨著地理信息科學的出現，有研究者提出針對地理信息科學方法論的教學機制，建立了地理信息本體論、科學方法、技術方法及創新機制與策略的教學體系，同樣強調創新。前述方法中最突出的要求就是理論與實踐結合。在教學過程中設立課程實驗，這已是通行的方法。實驗所用軟件有MapInfo、ArcView、ArcGIS等等，它們雖有所差異，但都是成熟的支撐平臺，均能滿足課程需要。但現有實驗存在針對軟件功能而設置的問題[2-3]，如設立初識軟件、數字化、數據庫管理、數據操作、空間分析、制圖等實驗，重心是軟件操作和功能實現，其實是一種驗證實驗，雖然對理解教學內容似乎起到一定作用，但往往目的并不突出，與理論教學和知識體系結合不緊密，并非針對課程，無法達到以實驗鞏固、化解知識的目標，突顯教學目標和實驗設計的矛盾。因此實驗設置的目標就必須針對課程內容、教學目標和實驗存在的問題展開，以此探討設計原則。
3實驗設計的原則
3.1一般原則
這是所有實驗設置必須遵守的共同原則。首先是科學可行性原則。原理、方法、材料和結果要滿足科學性，符合客觀規律，不違背基本知識、基本原理，邏輯正確。做到實驗目的明確、原理正確、手段恰當。其次是對照性原則。通過對照實驗的設計消除無關變量影響，必須嚴格控制，要平衡和消除無關變量對實驗結果的影響。再次是可重復性原則。實驗都必須能夠重復，這是可靠性的標志，也就是在相同實驗條件下必須做多次獨立重復實驗，避免偶然性，提高試驗可靠程度，要求控制實驗條件、實驗變量下重復實驗，消除無關條件的干擾。還有就是最經濟原則。不論什么實驗，都有它的最優選擇方案，這包括在資源的使用及時間的損耗上，可用產出和投入的比值來衡量，不可超越所擁有的實驗條件。此外還有隨機性原則。即研究樣本可以從總體中任意抽取[4]。而平衡原則、彈性原則也是需要遵循的。
3.2專有原則
除通用原則外，結合課程特點還應該有需要遵守的專門原則。理論性原則。這是針對課程全新晦澀的理論和易混的概念，要求實驗服務于理論，實驗結論落實于理論、原理，而非別處，以實驗加深對理論的理解。操作性原則。服務于技術操作功能，突出系統的基本功能和應用功能，便于學生對知識體系的把握。應用性原則。服務于應用，與方法結合，鍛煉學生解決實際問題的能力。融合性原則。基于邊緣交叉的學科性質，適當擴充，顧及其他，讓學生擴大知識面。總之要服務于教學目標。實驗內容設置應包含訓練、綜合、分析和驗證多類別。具體的實驗設計涉及實驗目的、實驗內容、方案設計等，宜展開后續研究。
4總結
第2篇：對地理信息科學的理解范文
關鍵詞：城市地理信息系統；哲學；啟示
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
中圖分類號:G633.55文獻標識碼：A 文章編號：
愛因斯坦說：“如果把哲學理解為在最普遍和最廣泛的形式中對知識的追求，那么，顯然，哲學就可以被認為是全部科學研究之母。” 在城市地理信息系統理論研究和實踐的過程中，哲學的一些基本觀點起到了提示、指導、促進乃至推動作用。
地理信息系統(GIS)是融合了信息科學、計算機科學、地理學、測繪遙感學、空間科學和管理科學、城市規劃科學等而形成的一門新興邊緣學科。其在城市發展應用領域不斷擴大與延伸，故城市地理信息系統應運而生。GIS與城市相結合的運用尚有許多問題亟待解決，需要從哲學思想方面審視有關的理論、技術、管理與應用問題，使得GIS在未來能夠更好地發展。
1實踐論在城市地理信息系統研究的啟示
GIS作為一門應用科學，其價值在于直接應用于城鄉規劃與管理、城市資源管理與配置、城市生態環境管理與模擬、城市防災減災等實踐方面。在GIS的研究過程中，對實踐的認識是十分重要的。實踐有主動性與被動性、計劃性與探索性、自覺性與自發性之分，只有正確地理解、運用辯證思維，才能使兩極對立發展到某一點，實現對立統一，而這個轉化過程是一個偉大的基本過程。
1.1實踐是主動性與被動性的統一
實踐是檢驗真理的唯一標準。地理信息系統的開發設計應不斷地隨著技術和管理實踐向前發展，許多GIS理論或經驗是經過人們實際工作檢驗，體會到它的利與弊之后，不斷地總結出來的。但由于信息的更新之速，客觀上要求GIS開發建設必須運用更先進、更科學，與城市經濟大環境相適應的管理思維和方法。在進行GIS設計研究時，通過主動制定計劃，并逐步付諸實施，在不出現意外情況的前提下，效果應當是最理想的，但在實踐過程中，經常會出現意想不到的問題打破了計劃，以至于被所出現的問題阻礙研究進程，這恰恰是實踐的被動性。但是有些時候這種被動性并非都是壞事，有些理論和新事物的出現就體現了這種實踐的被動性。但是，GIS設計研究與實踐，都應要時刻準備應對意外情況。因為有“物極必反”的教訓，一些不曾預料到的情況，漸地積累達到一定的程度，會超越其變化的閾值，阻礙計劃的進一步實施或者被迫放棄原計劃。
因此，只有承認實踐的能動性和主動性也是一種盲目性，樹立隨時可能被置于被動局面這種符合哲學基本思想的觀念，才可能及時發現問題，采取適當措施扭轉被動局面。
1.2 實踐是計劃與探索性的統一
凡事預則立，不預則廢。不重視科學研究的預測性和計劃性，沒有目的地任意設計，無疑是盲目的。而光希望所有的實踐都預測準確、安排周到、行之穩妥也是盲目的。一切實踐都具有某種探索成分，而越是創新的，越是超前的實踐，其探索性越強。新理論、新知識、新方法等都是在不懈地探求、不停地摸索、不斷的失敗中發展起來的。
因此，只有注重預測計劃，同時又講求摸索前進，才可能有所發展。實踐是計劃性與探索性的有機結合，正確地對待意料之中和意料之外的事情，成功的把握性就大一些，同時也避免了GIS發展發展道路的彎曲。
1.3 實踐是自覺性與自發性的統一
實踐是一種自覺行動，是既有普遍性，又有偶然性 (或叫不可預見性)的行動。在實踐過程中，總會有自發性的一面。GIS的理論研究和開發建設以及其進行各種城市規劃管理研究等都要吸收這一思想。同時GIS的研究與應用也證明了實踐的自覺性是不斷發現和消除自發性之后產生出來的，而自覺性的出現必將大大地減少GIS研究與開發的盲目性。
2認識論對城市地理信息系統研究的啟示
人類的認識能力是有限的，但又是無限的。微觀與宏觀的聯系與過渡是一個重要的認識論問題，以GIS開發為例,如果許多開發者都按同一思路和方法進行開發設計，從微觀上看似乎十分有序，但是從宏觀上審視，其科學認識必然是非常單一和呆板的，這恰恰是哲學觀點中的“真正無序”。相反，如果從微觀上做到百家爭鳴，盡展各家千秋，那么微觀上看來似乎千頭萬緒，而在宏觀上則一定是科學認識更加深人，研究成果層出不窮，這才是真正的“高度有序”。從微觀過渡到宏觀 ，實現無序到有序的轉化，體現了有限與無限的辯證關系。
GIS是多學科交叉而形成的一門新興邊緣學科。學科交叉越多，要求的知識就越豐富，認識事物的能力和水平越高，未知的東西就會越多，這體現了認識的有限性；但只要社會存在，只要人類進步，就永遠不會出現那樣一種現象——從此不存在未知的東西了，這就是認識的無限性。隨著認識能力的提高，新的問題會不斷被發現，隨之解決的方法也將越來越多。因此，所有從事城市建設工作的人都必須建立這樣的觀點和信念。
3 城市地理信息系統的研究需要哲學的指導
GIS的開發與應用研究需要哲學指導，雖然哲學不會直接告訴我們具體的系統設計、集成、管理、應用的理論和方法，但它的許多基本觀點，將給予研究與實踐工作以巨大的啟示，如理論與實踐的問題、關于確定性和隨機性的問題等，這些都需要運用哲學思想和觀點去研究解決。
哲學既是系統化、理論化的世界觀，同時又是人們認識世界和改造世界的方法論，所以它對所有的城市建設實踐工作都是具有指導意義的。哲學是一門很深的學問，許多有成就的學者都是從基礎人手，用淺顯的哲學理論和基本的哲學觀點解決實際問題。相信借助哲學基本思想的指導，城市地理信息系統的設計、開發、建設、應用等研究理論和方法會更加完善和成熟，同時它也會在城市規劃管理及資源管理配置等支持決策方面發揮更大的作用。
參考文獻：
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第3篇：對地理信息科學的理解范文
摘 要：隨著GIS技術的不斷發展，GIS已經成為與地理空間信息有關的各行各業的基本工具。本文在分析非GIS專業地理信息系統課程教學目標、專業學科背景等問題的基礎上，對非GIS專業地理信息系統教學中從課程內容安排、教學方法、考試設置等方面進行了分析總結，并提出了對非GIS專業地理信息系統課程教學的一些建議。
關鍵詞：非GIS專業；地理信息系統；課程教學
1、非GIS專業開設GIS課程的必要性
地理信息系統（GIS，Geographic Information System）是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統[1]。從上世紀60年代初開始興起，經過50多年的發展，GIS已經滲透到與空間信息相關的各個行業，成為各個行業解決問題的基本工具，從而使得GIS專業人才的需求大量增加。由于GIS是一門集計算機科學、地理學、測繪、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科[2]。相對于GIS專業的學生，非GIS專業學生基礎知識掌握不夠，對GIS先行課程如計算機、地圖學、地理學、測繪學、數據結構、數據庫等知識不甚了解。導致非GIS專業的學生在學習該課程時抓不住重點，覺得理論性太強，學習很吃力，和本專業聯系不大，不敢興趣。所以非GIS專業的GIS課程設計與教學方法必須結合本專業的特點進行設置。
2、課程教學安排的探討
非GIS課程的設計應緊密結合本專業，使學生掌握GIS的基本概念，熟悉數據的組織和管理常采用的方法，掌握空間數據的采集、輸入和編輯等基本內容和方法，熟悉GIS空間分析的基本方法，能夠以GIS軟件為基本工具，解決自己所學專業領域實際問題。為了實現這個目標，必須根據專業需求制定教學大綱、教學計劃和實綱，確定合理的課時、學分、授課方式、實驗內容等，根據專業需求進行內容的篩選，在理論課和實驗課之間進行合理課時分配，確定考核形式和要求。
2.1教學內容組織
地理信息系統是一門典型的交叉型邊緣學科，其顯著特點是多學科集成，涉及的知識面廣，發展與內容更新的速度快，滲透性和空間抽象性強，研究對象的空間尺度變化大。對于非GIS專業而言，由于專業課程的限制，在基本知識缺乏的情況下，對地理信息系統課程教學內容組織和篩選就顯得尤為重要。
因此，在編制非GIS專業的教學大綱時，應考慮非GIS專業學生的專業背景，讓學生了解GIS的發展歷史、現狀及未來發展趨勢，對GIS有基本的認識與了解。同時，讓學生熟練掌握GIS的數據來源，利用GIS專業軟件進行數據采集和編輯、空間分析以及GIS產品的制作與輸出的方法。了解地理信息系統數據庫、地理信息系統模型與建模等部分內容。培養非GIS專業學生利用GIS知識解決問題的基本意識，增強學生利用GIS處理本專業基本問題的能力。
2.2理論教學模式
非GIS專業的地理信息系統課程宜采用靈活多變的教學模式。理論課程采用多媒體進行教學，在教學行式上，采取講解、演示、課堂討論和案例分析等多種形式相結合，針對不同專業需求，選擇相應的學習形式，突出重點、培養學生靈活的思維模式和學習方法，通過具體實例讓學生了解GIS在實際生活中的應用。如對比學生熟悉的選課以及查詢成績的教學管理系統與地理信息系統，讓其了解其他管理信息系統與“地理”信息系統兩者之間的區別與聯系，增加學生的學習興趣與熱情。非GIS專業開展GIS課程的目的是為其專業提供一個GIS分析手段，最終目的還是要用來解決其專業領域的問題。因此，在講解GIS在本專業的具體應用時，采用案例分析的方式，使學生熟悉利用GIS解決實際問題的流程和空間分析的基本方法與特點。但是，在案例的選擇非常重要，應選擇學生所學專業領域相關的應用案例。
2.3實驗教學內容的選擇
上機實驗是從理論到實際應用的重要環節，許多內容如數據采集、編輯、空間查詢與分析、地圖的編制與輸出等都必須通過實驗，才能夠真正理解和掌握。同時激發同學們進一步學習的欲望。實驗內容設計除與教學內容同步外，還應與相關專業緊密結合，最好是以學生所學專業問題為實驗目標，選取適量的實驗數據，通過GIS的不同專業軟件操作，達到解決問題的目的。軟件一般選擇比較成熟的ESRI公司的ArcView軟件和ArcGIS軟件。從簡到難，要求學生對這2款軟件的界面、基本功能以及一般的空間分析功能能夠熟練的操作。針對不同專業需求，實驗的具體內容應盡可能地與其專業知識相結合。通過實驗操作，使學生能夠利用所學的GIS知識，與專業相結合來解決專業領域的問題。有助于提高學生的學習效果，加深學生對GIS理論知識和本專業之間的聯系。通過這樣的實驗課程，不但加深了對GIS的基本功能的了解，而且能夠利用GIS工具解決專業實際問題的方法，從而達到真正的學以致用。
2.4考核方式上選擇
要想培養學生的創新性思維模式、拓寬在GIS領域的知識，就必須改變考試方法和考試內容，使考試方式靈活多樣。要拋開傳統的對課本內容死記硬背，出現高分低能現象的考試形式，針對非GIS專業地理信息系統的教學目標和課程本身的特點，可以采用如課后作業、實驗成果、讀書報告、設計、考試等多種方式相結合，成績按一定比例分配的考核行式。這樣使學生能拋開課本，養成隨時查閱相關資料的習慣，并能分析研究問題，提出自己的見解。為了真實反映學生的學習效果，最后針對考試的內容要合理的選取：除了考查學生對基本知識掌握的程度，還需要考核學生與實驗相關的軟件操作能力和實際應用分析能力。通過這樣的形式，改變學生臨時抱佛腳的不良學習風氣，能較好的體現教學效果，促進學生的學習積極性。
3.結束語
由于GIS本身的特點以及在各個行業的應用、以及GIS空間分析能力的不斷提高，使得GIS被越來越多的專業所應用。然而針對不同專業和技術背景的人員，對GIS的理論及應用的掌握是有所不同的。非GIS專業教學過程中應采取與專業緊密結合的多樣化教學方式，從多環節進行合理的設置和優化。另外，加強GIS授課者自身綜合素質的培養，提高其相關專業水平，也是促進GIS教學質量提高的重要指標。
參考文獻：
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第4篇：對地理信息科學的理解范文
關鍵詞：GIS;ArcGIS;專題應用;實踐;教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）20-0103-02
地理信息系統（Geographic Information System）是20世紀60年代初期發展起來的一門新興學科，它是一種采集、存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統，是分析和處理海量地理數據的通用技術。它在最近的30多年來，隨著計算機的飛速發展，而得到迅速的發展和普及，并廣泛應用于資源調查、環境評估、區域發展規劃、公共設施管理、交通安全等領域，成為一個跨學科、多方向的研究領域[1]。近年來，大批學校開展GIS專業學位教育，也有面向多種專業需求的GIS應用教育[2]，如交通工程、水資源管理、城市規劃專業等，對地理信息系統專業和相關課程的教學提出了更高的要求。對于地理信息系統專業的教學，需要針對本專業以實踐為主的特點，充分把握課程實踐教學環節，使學生在實踐過程中能夠應用GIS技術解決專業實際問題，同時將GIS課程基本概念理論融會貫通，從而達到培養GIS專業人才的目標[3，4]。
面向專題應用的實踐教學模式突出學生“在專題應用情境中、在實踐中學習”，強調學生的專業應用技能培養[5，6]。本文以寧夏大學資源與環境學院地理信息系統專業實施GIS課程實踐教學改革為背景，在GIS專業選修課ArcGIS軟件應用課程中選擇面向專題應用的教學模式，結合與ArcGIS軟件空間分析功能模塊，在教學實踐環節中以“專題應用”的形式將這種新型教學模式引入ArcGIS軟件應用課程實踐教學之中，并取得了良好的教學效果。
一、教學背景
寧夏大學資源與環境學院地圖與地理信息科學專業自2001年開始招生，2011年獲得碩士學位授權，目前專職教師10人，其中教授1人、副教授5人、博士4人，平均年齡37歲，學術隊伍相對比較年輕。隨著GIS專業的不斷發展，學生專業學習和就業的需求，對GIS專業教師提出了更高的教學、科研、實踐要求，本專業教師加強了實踐學習，申請相關教育教學的改革項目，對地理信息系統專業課程進行教學內容、授課形式、考試方式、教學效果等多方面的探索和實踐，同時組織學生參加各類創新項目。通過教學改革，為學生提供了更好地學習GIS專業知識和軟件平臺的實踐教學，教師的教學水平也不斷提高。
二、專題應用實例
ArcGIS10由美國ESRI公司開發，于2010年夏季，它代表了ArcGIS最新、最主要的產品，是目前最流行的地理學專業應用研究與空間分析工程處理與分析的計算工具。ArcGIS軟件應用于GIS課程實踐教學專題，包含ArcGIS空間處理的主要內容，如矢量數據空間分析、柵格數據空間分析、空間統計分析、3D分析和空間數據管理等[7]，基于ArcGIS軟件的空間分析功能來完成GIS應用專題的開發與實現。在教學實踐過程中，結合相關教師的科研方向設計了6個實踐教學專題如表1所示。
1.市區選址分析。緩沖區表示該點、線、面矢量實體某種屬性的影響范圍，它是地理信息系統重要的和基本的空間操作功能之一。市區選址分析專題通過對影響房地產價格的道路、學校、商業網點、名勝古跡等因子進行緩沖區分析、疊加，是比較典型的涉及到緩沖區分析、疊加分析的專題[7]。實踐內容涉及ArcGIS軟件的分析功能模塊，專題包括點、線、面數據的緩沖區原理驗證分析、緩沖區分析、多邊形疊加分析的實際地理應用。
2.尋找最佳路徑分析。在ArcGIS的空間分析功能模塊是關于柵格數據的空間分析，主要功能有：距離制圖、密度制圖、表面生成、表面分析、統計分析、重分類、柵格計算等。尋找最佳路徑分析應用到距離制圖中的成本路徑及最短路徑、表面分析中的坡度計算及起伏度計算、重分類及柵格計算等功能。
3.退耕還林還草規劃。退耕還林還草規劃專題重點對矢量數據進行疊置分析，疊置分析基本的處理方法是根據兩組多邊形邊界的交點來建立具有多重屬性的多邊形或進行多邊形范圍內的屬性特性的統計分析。實踐教學內容包括對矢量數據和柵格數據的疊置分析這兩部分。此專題中包括聯合、求交集、篩選等多種ArcGIS分析功能模塊中的工具。
4.黃土高原丘陵溝壑區侵蝕溝道提取。黃土高原丘陵溝壑區侵蝕溝道提取專題要求學生應用ArcGIS空間分析模塊提供的水文分析工具對黃土高原丘陵溝壑區數據進行水流方向確定、洼地填平、水流累計矩陣的生成、溝谷網絡的生成以及流域的分割等分析，最后結合遙感影像對提取溝道和匯水面積數據進行驗證。
5.綜合專題。以小組為單位，確定相應的專題，按搜集數據、分析處理數據、空間分析過程、空間分析結果等空間分析步驟，完成一個專題的完整空間分析過程。學期最后一節課為成果展示課，要求綜合專題完成人進行答辯，制作PPT并對項目進行闡述。整個綜合專題實例從學生自己感興趣的方面去做空間分析，調動學生的積極性和創造性。近三年來，GIS課程實踐教學改革實施的相關班級，有趣的綜合專題實例不斷涌現：GIS分析女性化妝品的選擇、空間分析解析、全國剩女分布分析、銀川市公共衛生間分布分析、吳忠市清真寺分布分析等，大家在分析過程中集思廣益，調動每個學生的積極性。通過這樣的綜合專題實例，學生做到了熟練應用ArcGIS軟件，更加理解了GIS專業知識，相關綜合專題實例分析及空間分析工具如表2所示。
三、結論
選擇ArcGIS軟件應用課程作為GIS實踐教學改革的專業課程，結合不同專題的應用使用ArcGIS相應的空間分析功能模塊，讓學生在熟悉的專題中學習理解GIS相應的空間分析功能，這樣可以充分調動學生的積極性和創造性。一方面，學生在專題實例的分析過程中，掌握相應的ArcGIS軟件空間分析功能模塊，在專題實例的學習中，激發學生學習的積極性和熱情;另一方面，在實踐應用過程中，通過不同空間分析模塊的應用，加深學生對GIS的基本知識和概念的理解。最后，通過綜合專題實例單元，調動學生自身的創造性思維，從身邊實例出發，選擇自己喜歡的專題實例，通過收集數據、大量查閱文獻資料、不斷創新思路來優化自己的應用專題設計，在這個過程中能培養學生的創新思維和動手能力
通過ArcGIS軟件應用課程的實踐教學改革，學生在專題應用中學習了GIS平臺ArcGIS，通過其空間分析功能模塊的應用達到對GIS空間分析功能的理解和掌握。在教學實踐實施的近三年來，多名GIS專業本科學生紛紛踴躍參加學校組織的科技創新立項活動及挑戰杯等活動，都取得了不同的獎項，這極大地鼓舞了學生科技創新的熱情，更激發了學生對GIS專業的理解與熱愛，通過GIS課程實踐教學改革，為寧夏的GIS專業技術人才的培養起到了積極的作用。
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第5篇：對地理信息科學的理解范文
【關鍵詞】地理信息系統 功能 應用
1 地理信息系統的功能
（1）數據獲取：地理空間數據是 GIS 的血液，整個GIS的建立都是圍繞著空間數據來進行，所以數據獲取是地理信息系統建設首先要進行的任務。
數據獲取可以有多種實現方式包括數據轉換、遙感數據處理以及數字測量等等。其中已有地圖的矢量化，是目前被廣泛采用的手段，但也是最耗費人力資源的工作。鑒于GIS的數據類型不同，其數據輸入可分以下三類：1）一般的圖形數據輸入：CAD圖形一般通過數字化儀輸入和掃描儀輸入。這主要包括了上面提到的已有地圖通過掃描數字化得到二值影像、灰度影響、彩色影像，然后通過人工轉化為GIS軟件可處理的矢量數據等格式。2）柵格數據的輸入：柵格數據包括各種遙感攝影得到的數據、航拍影像數據、各種傾斜攝影圖像數據、航空雷達數據等等。3）屬性數據：屬性數據是用來描述對象特征的，多為字符串和數字，通常用關系數據庫管理系統進行管理。一般采用鍵盤輸入，方式有兩種：①對圖形直接輸入；②預先建立屬性表輸入屬性，或從其他統計數據庫中導入屬性，然后根據關鍵字與圖形數據自動聯結。
（2）數據檢驗：數據檢驗，是保證工程精度和可靠性的保障。主要是指通過直觀觀測和理論分析等對采集并輸入的數據進行質量檢查和糾正、空間拓撲關系的建立以及圖形整飾等，為接下來要做的服務模塊做基礎。數據檢驗的內容主要包括圖形數據和屬性數據兩方面的檢驗。圖形數據的檢驗主要有查詢并改正拓撲關系、圖形內各元素編輯、圖形整飾、圖形與圖形之間的拼接、投影帶轉換等功能。屬性數據的檢驗往往與數據管理結合在一起，進行檢驗。
（3）數據管理：數據管理是在數據輸入無誤的情況下，按照用戶要求對數據進行整理。它涉及地理元素的空間位置、通過給其制定域，便于計算機處理和系統用戶理解等。對輸入的數據進行管理，有很多人也叫他數據庫管理系統。它的內容主要是數據格式的轉換和選擇、數據的分類，數據的銜接，數據的分析，數據的整體整飾等。其中的空間數據庫管理是GIS的核心部分，也是他優于其他軟件的部分，圖形數據和屬性數據給定相應的域貯于空間數據庫中。空間數據庫的數據格式一般有三種，一種是矢量數據，柵格數據和矢量柵格混合數據。地圖圖幅庫的管理：很多情況下，測量或者工作區域都是由很多圖幅組成，要對這些圖幅進行統一的管理，并且查詢和分析，就形成了地圖圖幅庫的管理，它形成的主要功能有圖幅的入庫、圖幅刪除、相鄰圖幅拼接、跨圖幅條件檢索、圖幅的維護等。
（4）空間數據查詢與分析：空間數據查詢與分析是GIS系統最重要的功能之一，也是GIS系統區別于其他信息系統的本質特征，它大大增強了地圖圖形信息以及各種專業信息的利用深度和廣度，用戶可以通過查詢結合自身，得出很多自己想要的東西和知識。對想要的事物進行綜合評價，對要做的事情綜合規劃，對很多重大問題做出決策依據，對一些事物發展方向及結果進行預測。空間數據查詢包括圖形查詢，屬性查詢，圖形和屬叉查詢，比較直接和簡單。收到大多數人的選擇。空間數據分析是對輸入的數據進行一系列運算和查詢，給人們省去自己計算的過程。
2 GIS系統的主要特征
（1）系統內空間定位特征：系統內的一個實體，通過對周邊地物及參考物體的聯系，得出這一實體的空間位置數據，如果數據做的完善，還可以得出直觀的三維立體圖像。
（2）二維及二維以上結構特征：通過給定限制條件，和單一屬性提取，可以在原有二維的基礎上建立三維結構和相互關聯的不同專題。
（3）時序特征：一般物體的相對關系會隨著時間的變化而變化。從這點出發首先對地理信息系統內的這種具有區域性的、多層次的和動態變化的特征進行研究，然后通過分析計算進行掌握，這樣才能實現系統內的人口數量、資源分布、環境等的綜合分析、管理和決策。GIS可以提供“多來源”、“多層次”、“多時態”、“快速度”、“深加工”、“多形式”、“多精度”的空間數據，從而具有了時序特點。
3 地理信息系統的應用
（1）資源清查：資源清查是地理信息系統主要服務的一個板塊，在地理信息系統服務中在很大一部分比重。GIS可以將匯總上來的數據進行分析整理，然后指定限制區域，通過多種條件組合，然后統計分析和原始數據快速再現。以礦權分布為例，可以輸出不同礦的分布位置，面積大小，界樁位置，以不同礦產類型劃分礦產分布群落，為資源的合理利用，規劃，開發，調度，管理提供科學依據。
（2）城鄉規劃：城鄉規劃是地理信息系統這兩年主要應用的模塊，比如現在的農村集體土地確權登記和農村土地承包經營權確權登記，城鄉規劃中涉及的環境，人口，道路，民族，教育，文化，經濟等多方面的大量數據，GIS系統整合這些數據，然后進行系統內的這些目標進行統計分析規劃，包括城鎮總體規劃、城市建設用地適宜性評價、環境質量評價、道路交通規劃、公共設施配置以及城市環境的動態監測等。所以利用GIS作為城鄉規劃、管理、分析工具具有十分重要的意義。
（3）各種災害監測：地質災害和人為災害最近幾年被人們越來越重視，GIS通過整合大量數據可以預判事物發展規律，輸出事物存在的隱患。為人們提供各種災害發生的概率及有效的預防方案。所以地理信息系統對于人們在災害監測中起到了很大的作用。
（4）環境管理：GIS系統內儲存的大量數據，通過制定的查詢目的可以為環境管理部門提供環境管理想要的數據，其中包括報表統計，圖形編制，建立環境污染模型，為環境治理做科學的數據依據。
（5）宏觀決策：GIS利用擁有的數據庫，通過一系列決策模型的構建和分析，為國家宏觀決策提供依據。如系統支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規劃。
4 結語
地理信息系統隨著“數字地球”、“數字中國”等技術要求的提出，隨著“信息高速公路”的建設和它獨特的魅力所在，在我國以后的社會建設中會稱為一個重要的角色。相信隨著地理信息系統技術的廣泛應用，地理信息系統作為地球信息科學的一個重要組成部分，與經濟和社會發展的結合將更加緊密，它也必將為我國的經濟建設、資源管理等各個領域的科學化、現代化發展發揮越來越大的作用。
參考文獻：
[1]張時忠.Inof-Geoteeh 工程勘察管理信息系統開發方案[J].地質科技情報，2001，20（3）：109.
第6篇：對地理信息科學的理解范文
關鍵詞：地理專業 博達學院 中美高校 人才培養
地理教育在國民素質教育、國家實施科教興國和可持續發展戰略中起著極為重要作用，地理教育是地球科學、資源與環境科學人才培養的重要基礎，在地質、生態等學科中也起著極為重要的作用。作為民辦本科的吉林師范大學博達學院（以下簡稱博達學院），在“教改”的政策下更需要加強對地理教育的創新與發展，本文通過博達學院與國內外高校地理人才培養模式的分析，對博達學院地理教育改革與發展產生積極的推動作用。
在國內，北京師范大學、華東師范大學為2014年中國校友會公布的中國大學（師范類）研究型一流學府，其地理教育必然存在借鑒之處。在國外，美國的高等教育事業發展較發達，地理教育事業起步也較早，積累了豐富的經驗。為此，本文選擇該四所大學與博達學院地理專業人才培養模式進行對比分析，吸取其較成熟經驗，為博達學院地理專業課程體系改革和人才培養提供有益借鑒。
一、培養目標與學位設置比較
明確的教育理念和培養目標，寬松的教學環境，科學的管理，完善的專業課程體系，有利于創新型人才的培養。中美大學均以培養掌握專業基礎知識、符合現代教學理念，具有創新精神和較強實踐能力的高品質綜合型人才為主要目標。但也存在不同之處，國外兩所院校不僅培養高素質的教育工作者，還培養具有較高創新能力的科研者。博達學院為國內一所教學型民辦本科大學，較大數量的學生畢業后選擇繼續深造或從事與教學無關的崗位，因此，博達學院應在培養從事教學工作者的同時，培養具有創新能力的綜合型人才。
中國大學與美國大學的學位制度存在較大的差異，中國地理專業僅授予畢業生理學學士學位，美國大學授予文學士（BA）和理學士（BS）兩種不同學位。兩種學位的側重點不同，學校為學生制定不同教學方案、不同課程內容，學生修滿相應學分后，畢業時分別授予BA和BS兩種不同學位。文學士偏重學習社會和行為方面的地理學，對外語要求較高，輔修人類學和藝術學課程，而理論方面的學習和學分要求相對較少；理學士強調地理學的環境視角和地理信息科學，對數學、計算機科學及自然科學基礎課程要求較高，專業性課程和學分要求比文學士高。可見中美大學地理專業所受學位有所差別，但課程設置上大體相同，均開設自然地理學、人文地理學、地理信息科學三個方向的相關學科。
二、學分設置與課程結構設置比較
中美大學學生獲得學位的前提都是必須修滿所在院校規定的最少學分。通過查閱本文研究的國內外5所院校網站，對其授予相應學位的最少學分進行分析發現，中國大學獲得學位的最少學分多于美國大學，且各自相差不明顯。中國大學和美國大學地理專業在課程設置上基本相似，均設置必修課程和選修課程，但在課程的總門數和必修課程、選修課程上的數量分配上有所區別。課程總門數最多的是威斯康星大學麥迪遜分校，遠遠超過了博達學院。
美國地理專業課程內容不僅涵蓋了地理學主干理論，還涉及到細小分支學科理論，且各學校間沒有學標準，目的在于學校可以提供給學生豐富的知識領域，同時學生可以選擇其感興趣的課程學習，有助于學生培養廣泛的學習興趣、掌握廣闊的領域知識，從而為培養綜合型人才奠定良好基礎。中國大學地理專業課程設置幾乎一致，雖然能夠培養出較高水平的地理學人才，但研究領域比較單一，難以培養出綜合型人才，無法適應市場的需要。
三、高校地理專業教育模式比較
博達學院與我國其他高校一樣，仍采用“滿堂灌”的課堂教學方式，有助于學生對知識的理解與積累，但也限制了學生開放創新思維的培養與形成。相比之下，美國大學課堂采用講座、自學、研討、專題研究等教學方式進行，可以幫助學生了解地理學術前沿領域與動態方向、鍛煉學生的獨立思考能力以及科研水平。
中國大學管理模式也比較固定化，將相關或相似學科劃分為同一院系，學生在選定院系入學后，很難調換專業，從而約束了學生的未來發展；同時，各院系教學管理部門為學生制定了許多約束政策，這些政策不僅限制了學生的個性發展，同時也限制了創造性思維的發展。美國大學與中國大學的管理模式恰恰相反，管理模式是由學校統一管理，而并非由院系單獨管理，該管理模式給學生較大的自主選擇空間，也不存在中國式的院系附屬關系。
四、對博達學院地理教育教學啟示
1.改變培養目標
博達學院地理專業教學目標與我國傳統理念一樣，把地理專業學生培養成從事地理教育工作者或者繼續深造，缺少對學生創新思維和能力的培養，不利于適應當今社會發展。借鑒美國大學的成功經驗，在培養學生專業能力的同時，尊重學生的創新成果，經常邀請著名學者和成功創業者為學生進行經驗講座，鼓勵學生自主研發、創造事業。
2.調整課程結構
通過與國內外著名大學的課程設置比較分析，博達學院在課程設置上應減少必修課程門數，增加選修課程比例，增加全球氣候、描繪變化中的地球等多種多樣的選修課程，培養學生解決實際問題的生活能力以及全球視野的科研能力，為學生營造一個更加廣闊的專業學習空間，以為以后學生發展打下一個寬口徑的專業基礎。
3.改善教學模式
為了充分發揮學生的創造性思維能力，提高學生獨立發現問題、分析問題、解決問題的水平，博達學院應放棄中國傳統的“講座”方式，采用美國師生平等的教學方式，課堂上鼓勵學生積極發現、討論問題，重視實驗課程的創新研究；課后組織學生聯系實際問題進行討論活動，從而有效提高學生的綜合能力。
五、結語
地理作為人類生存發展的基礎，地理學更是一門為人類生存發展提供服務的學科。在國際地理學迅猛發展的今天，博達學院應緊跟地理學發展的步伐，培養出適合我國社會發展需要的綜合型人才，為我國經濟社會發展做出貢獻。
參考文獻：
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第7篇：對地理信息科學的理解范文
關鍵詞：攝影測量學；課程改革；課程體系
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）04-0067-03
進入21世紀，隨著各種新型傳感器及相關技術的進步，攝影測量的理論與技術也迅速發展，進一步擴展和完善了20世紀90年代開始的全數字攝影測量的實際應用范疇。這種發展變化將對整個攝影測量的教學、科研、生產產生極其深遠的影響。相對于現代攝影測量技術的迅猛發展，高校測繪工程專業的攝影測量學課程從課程體系結構、教材、實習等各個環節都落后于攝影測量技術的發展，如何在新形勢下從課程的體系結構、教材選擇及實踐環節進行改革，是一個值得深入探討的問題。
一、現代攝影測量新技術及發展
1.數字傳感器。隨著全國數字城市、城市地理信息系統的建立和推進，對地球空間數據的數量和現實性都有較高的需求。全數字攝影測量是快速獲取對地觀測數據的有效手段，而數碼航攝儀的應用，使航空攝影測量數據的獲取更加便捷，攝影測量的數據采集方式將從膠片時代向數字時代方向發展。目前，在我國常用的數碼航攝儀有推掃式航攝ADS40/80，框幅是航攝儀DMC、UCD/UCX、RC30、SWDC等，應用已經比較成熟，在很大程度上取代了傳統的航攝儀，雖然與傳統的航攝儀相比，數碼航攝儀存在畸變系數大，航飛前需進行航攝儀參數的檢校，而且其像幅較傳統的膠片式相機小，在同等條件下需要的地面控制點較多等不利因素存在。但是，數碼航攝儀也有它不可比擬的優勢，在采用先進的對地定位手段后，可以減少對地面的依賴，數碼航攝儀在大規模產業化應用方面具有廣闊的前景。
2.機載POS。數字傳感器的發展對攝影測量對地定位技術提出了新的要求。基于DGPS/IMU集成的POS技術可獲取飛機的空間位置和姿態信息，實現航空影像的直接地理定位。目前已推出商用POS系統，從實踐應用看，引入POS觀測值，利用少量地面控制點，甚至不用地面控制點，通過直接定向或集成定向數據處理方法獲取定向結果，與傳統的空中三角測量方法精度相當。
3.無人機低空攝影測量。21世紀初，由于無人機低空攝影測量具有快速、成本低、操作簡單、適合于在危險區域空中監測和救援指揮等特點，已廣泛應用于軍事和民用的相關領域。目前，無人機主要用于土地利用動態監測、礦產資源勘查、地質環境與災害監測、地形圖更新與地籍測量、海洋資源與環境監測以及農業、林業、水利、交通等部門。尤其對車船無法到達地帶的環境監測、有毒地區的污染監測、災情監測及救援指揮等突發事件中，無人機低空攝影測量具有快速響應、實時勘查的獨特優勢。
4.機載激光掃描LIDAR。機載激光掃描系統通過接收反射激光束可以獲取地表、植被及人工建筑物等的高程信息，經處理后可獲得測區的DEM/DSM，這些模型數據可用于國土資源調查、洪水等災害的監測評估及城市三維景觀重建等領域。在這些過程中獲取的DSM可用于后續真正射影像的處理和生成。
5.數據處理技術。目前，在國內應用較多的全數字攝影測量軟件，有武漢適普公司的VirtuoZo和中國測繪研究所的JX4，兩套軟件各有所長，在國內外享有盛譽，在生產單位及科研教學方面得到了廣泛的應用。但就目前的處理來說，對于越來越大范圍的航攝區域來說，數據量劇增，而且需要的處理時間也在縮短，在這種情形下，高性能計算集群、并行處理、網絡技術的發展為數字攝影測量的處理提供了物理基礎，由此產生了DPGrid、Factory Pixel等能處理大數據量的軟件系統和工作站。這些處理軟件基于網絡的方式，能處理超大數據量的衛星影像和無人機數據等，而且在數據處理過程中提出了很多新的概念，如相似性匹配、三維空中三角測量，同時也生產了一些新的產品，如DSM、真正射等。在數據處理技術成熟后，可以較容易的獲取數字表面模型，從而可獲取真正的射影像。機載POS系統在攝影同時準確獲取像片的空間位置和姿態參數，這些參數的獲取給數字攝影測量帶來了深刻的影響，基本上可以免去地面工作，簡化和加速影像定向和定位工作，導致部分攝影測量的算法，甚至是整個作業流程都面臨新的改進。數碼航攝儀沒有壓平誤差、顆粒噪聲等誤差源，其數字影像的質量、匹配的質量、測繪精度多優于膠片影像。當今的航空數碼相機，其相對定向與模型連接的精度可達2~5um，普通的非量測數碼相機用于近景攝影測量時其精度可達到1/10000。
二、對課程的影響
攝影測量學是測繪工程專業的一門專業主干課程，該課程覆蓋的知識范圍廣、內容多、概念抽象、數字公式多，而且受學時所限，授課時間較短，給教師教學和學生實習都增加了難度。在現有的教學條件下，現代攝影測量新技術的發展對現有攝影測量學課程教學提出了更高的要求，在很大程度上影響著高等院校測繪工程專業的攝影測量學課程的教學。從課程體系上看，原有的體系結構偏重于對攝影測量的基本原理和理論的闡述和分析，甚至有些課程體系中還包括了解攝影測量的較多內容，在課程體系中過于偏重對傳統理論的講述和理解。在實習實踐環節，目前的軟件主要涉及VirtuoZo和JX4，這些軟件都基于傳統的攝影測量理論進行數據處理，對于使用航空攝影測量方法提取高精度密集數字表面模型和生產正射影像的理論與技術、利用POS數據進行直接地理定位技術與流程、實時空中三角測量等新技術，在傳統的攝影測量軟件中都沒有相應的體現。學生沒有相應的實習軟件或實習環節可以學習新的技術與方法。
三、相應的對策
新技術的發展不但影響著攝影測量的應用，也影響著攝影測量課程的開展。攝影測量新技術不僅在整個課程體系中影響著課程體系內容的安排，而且對于學生對傳統攝影測量的認識理解有著重要的影響。如何在有限的課時內把攝影測量的基本概念和理論講授清楚，同時又能將新技術貫穿于其中，使學生既能很好地掌握攝影測量學的理論與實踐，又能緊跟攝影測量學的發展方向，是值得探討的問題。
1.構建以新技術為核心的課程體系。POS等新技術不僅對攝影測量學課程的內容產生了影響，對整個課程體系的構建也產生了影響。改革課程的體系結構，構建以新技術為核心的課程體系，是新形勢下攝影測量學課程改革的一個重點。改革課程體系，在原有的以傳統攝影測量基礎理論為核心，4D產品生產為主要技術流程的基礎上，應著重加強基本原理及其內在聯系，在原有體系中增加新的技術理論，適量簡化教學推導，強調新技術與傳統技術的融合與異同。優化課程教學體系結構，精選教學內容，重點安排中心投影的幾何知識，突出空三的理論與方法，充分體現航空攝影測量高精度定位技術的發展趨勢，著力強調實踐教學環節，以少而精的原則構建新的課程體系結構：航空攝影、航測外業、航測內業。如在航攝儀部分增加數碼航攝儀知識及對后續處理技術的影響；空三部分對新出現的實時空三進行分析，對POS數據輔助空三的理論與方法進行講解，比較與傳統方法的異同點；加入新的DSM的概念，提取原理及對后續正射影像產品的影響；數字攝影測量部分加強對匹配算法的理解和數字產品的生成。在新的課程體系中突出新技術對攝影測量的影響，包括理論和算法以及生產流程上的影響。
2.改革教學內容及教學方法。為適應當前攝影測量新技術的發展及新的課程體系改革需要，在教學內容上，應著眼于內在理論體系的聯系，加強對基本概念、新的算法、模型的理解和掌握，了解新技術對現有產品生產流程的影響。在增強數學分析嚴謹性的同時適量簡化教學推導，強調對數學公式內在物理意義的理解。
3.改革實踐環節，增強動手能力和創新能力。攝影測量是一門實用性和實踐性極強的課程，實踐環節對學生思維方式和動手能力的培養具有重要作用，是課程教學改革系統工程中重要的一個環節。在現有的實踐環節，目前主要以常規攝影測量軟件VirtuoZo、JX4等為主，對教學中涉及的攝影測量理論與技術進行實踐。對攝影測量新技術如并行計算、網格技術、海量數據處理技術、非量測相機的空三模型、高精度密集數字表面模型自動提取技術、真正射影像自動糾正技術以及POS輔助空中三角測量、自動實時空中三角測量等技術來說，一般的測繪工程專業實驗室很難購進最新的儀器設備和相應的軟件為學生提供相應的實踐環節。因此，在實踐教學中，要以攝影測量產品的生產流程為主線，減少如立體鏡觀察等儀器設備的演示性、驗證性實驗，加強與新技術相關的設計性、綜合性實驗。在條件許可的情況下，可增加專門的課程設計時間，結合實際工程項目，開發軟件平臺進行計算機仿真實驗，將POS直接定位方法、無人機數據處理技術、海量數據并行處理、數字表面模型提取和真正射影像糾正等新方法和新理論融入實踐環節進行課程設計。在實踐條件較好的學校，可增加POS實習參觀、無人機數據處理和海量數據并行處理參觀等環節，促進學生對新技術的感性和理性認識，提高學生的創新能力和解決問題的能力，通過對新技術的了解激發學生的學習興趣，了解新技術發展的前沿動態，掌握新技術與傳統技術的滲透融合及思路和方法。
參考文獻：
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第8篇：對地理信息科學的理解范文
水文地質多樣性，變化復雜，規律難尋，給礦井的開采、隧道的挖掘工作增加了很大的風險性。近年來因水害引發的安全事故，造成的人員傷亡和財產損失不可計量。因此進行水文地質的三維建模，實現水文地質的可視化將增加地下工作者對地質和水位等地下環境的了解，更利于施工作業，減少安全隱患。文章主要介紹三維水文地質建模的發展歷程、研究現狀、建模的方法，并提出其中存在的不足，給予切實可行的建議，以期三維水位地質建模技術有更快的發展，更好的為公眾服務。
關鍵詞：
煤礦；水文地質；礦井涌水量
如同建筑三維模型一般，三維水文模型可以形象的模擬地下情況，搜集更多的資料信息，并最大程度的將多種資料集成，輸出科學可靠的數據資料，為地下工作提供了合理的依據。并且三維水文建模技術的應用可以最大程度的減少儲層預測的不確定性，為地下工作人員提供了安全保障，因此對三維水文地質的研究意義重大。
1地質建模技術的發展和研究現狀
水是人類賴以生存的寶貴資源，人類對水資源的認知還有很大的不足，尤其是對地下水資源。不同于地上水可以直接觀測，地下水在地表以下，或者存在于地下巖體空間里，因此人們很難直接了解到地下水的形態、空間位置、源頭流向和地質情況，這給地下開采和施工都帶來了很大的困難。一般勘測只能描繪出水文地質的二維平面，結果存在著較大的誤差，研究過程中也有很大的不可靠性。利用計算機將二維地質信息進行立體化，將隱蔽的地下情況可視化，建立空間地質模型，并且進行任意截面的地質情況的分析，全空間的分析將地質情況，地下水的分布情況以及運動規律和形態以實圖的形式展現在研究者面前，掃清勘察盲區。在三維模型建立的同時會自動生成三角網格數據，更利于后續工作的進行，減輕水文地質工作者的工作量，節省勘探時間，結果也更真實可靠。因為經濟發展和技術水平的限制，我國的三維水文地質建模技術起步較晚，最初的研究始于上世紀90年代.三維建模涉及多門學科，其中包括計算機、物理、數學、地質、水文，是一門復雜交叉性學科，而且在早期一些地質水文資料短缺，專業水平低下，因此我國的三維建模還處于初級階段。
1.1空間數據模型
三維水文地質最重要的一點就是要建立空間的數據模型，將二維地質圖進行更具體的表達。國外這方面的研究起步較早，發展也很迅速，由于數據邏輯性清晰更利于研究，因此專家學者們對空間可是模型一致研究出來一系列的科學理論和三維建模方法。目前比較常用的數據模型主要有體模型、面模型和混合模型。這三種模型相輔相成，根據具體情況可以選擇不同的建模方式。這三種模型各自特點比較顯著，在選擇上也很簡單清晰。面模型更適用于地層的可視化，在模型更新時利用面模型也更加簡單快捷；體模型需要的數據更加龐大，處理數據時所消耗的時間較長，雖然對地質的反應上更加清晰明了，但對復雜地質適應性較差；混合模型的技術要求最高，雖然在建模時較為復雜，但其優點是精度更高。綜合各種模型的特點，在選擇模型時要結合資源和效率以及研究的深度合理選模型。
1.2組織、管理和水文地質數據
三維模型的建立也并不是一蹴而就的，要在掌握大量的、多樣性的水文地質數據資料的基礎上進行三維建模。大多數情況下，這些數據都是門類多樣包括圖形資料、數據資料、文字資料以及各種技術資料，面對大量的差異性較大的資料，對其進行組織管理是必備的。這些資料的完備性和準確性決定了建模結果的可靠性，因此對這些資料應認真細心的進行科學的組織，管理和，以便更有效快捷的利用。近年來很多專家學者也對此進行了專門的研究，提出了很多有效地理論方法，但是與實際需求仍有較大的差異性，難以順利的在全行業進行推廣。
1.3復雜地質體及地質現象表達
地球經過數億年的進化和發展，地下水文地質復雜程度可想而知，斷層、褶皺等復雜地質體和尖滅和倒樁等地質現象在三維建模中經常遇到。這些復雜的地質現象都有著重大的水文地質意義，增加了地質空間的各向異性，同時也加大了建模的難度，因此要著重控制這些水文地質條件。
1.4地下水數值模擬中三維水文地質模型技術研究
地下水數值模擬是指對已知的水文地質參數、補徑排條件及地質框架等要素進行數值計算。由于模擬的復雜性和數據的龐大，在數值計算中容易造成結果的不確定性。對于此種缺陷，水文地質專業借鑒有關專業建模的方法和技術進行數值模擬，在此過程中要將收集到的數據統一輸入，因此在實際操作中，模型的融合性和結果的可靠性還有待發展。
1.5水文地質系統中的不確定性因素研究
在建模時使用的數據是確定的，但對于地質條件是有很大的不確定性，因此在建模時也是存在著不確定性，對于不確定性的認識也具有重要意義。只有認識到不足才能充分利用現有數據，擯棄不可靠結果，取得更合理的建模思路和數據模擬。
2建模的主要對象
2.1地貌
地球表面的外貌形狀，主要有平原、丘陵、盆地、高山、大陸、深海平原等。建模雖是主要地底下情況的探究，但地表情況仍不可忽略，地表地下是息息相關的，地上部分也會影響著地下水的分布，因此在建模時也要將地表考慮在內。
2.2地層巖性
底層是指在漫長演化期內形成的層狀堆積物，巖性是堆積物或者巖石的物理屬性。由于形成時間不同，因此在同一地區所存在的地質構造也會有所不同，甚至會有截然不同的地貌地層特征。在不同時期內形成的新老地層也會有一定的解除關系，這些接觸關系主要有：整合接觸、平行不整合接觸、角度不整合，每種整合方式都具有顯著的特點。
2.3構造與地下水
構造形式主要有褶皺（巖石受力彎曲變形形成的，表現為原來的平直面變為曲面）、斷裂（是指巖石的斷裂，分為節理和斷層，由于建模精度先一般只考慮斷層）、透鏡體（地層厚度不穩定出現兩側薄中間厚的情況）、侵入體（是指地下高韌性巖體在力的作用下由下向上流動地層）、鹽丘（鹽巖向上流動擠入圍巖，使上浮巖層產生拱區隆起）。地下水是指地層以下巖石空隙中的水，分為上層滯水、潛水和承壓水。
3對三維水文地質建模技術的建議
3.1確定有限的工作目標
雖然三維建模技術不斷發展，逐漸趨向成熟，但是在某些復雜區域的建模和數據處理方面仍存在很多不足。為提高工作效率，減少不必要的金錢和時間的浪費，三維水文地質建模技術要根據區域特點采用合理的建模方式和分析手段，明確研究目標，讓研究更加清晰，滿足專業要求。
3.2開發針對三維水文地質的建模工具
現階段我國的三維水文建模主要是借鑒其他專業的建模方法，專業性的建模工具較少，還未完成形成完整的水文地質三維建模體系。面對復雜地況，建模明顯功能欠缺，因此水文地質領域急需開發出一款功能強大，處理速度快的專業建模軟件工具。這些軟件工具要具備專業處理能力，清晰地可視化和友好的界面，可以進行高效率的數值模擬和模型維護。同時兼顧使用者的理解和使用簡便以及資金的合理投入。
3.3提高模型的可更新性
隨著對水文地質的深入研究，地層以下的奧秘將會逐漸展現于世。當獲得了新的數據，就要對已有的三維模型進行補充和修改。如果系統數據較慢，或者無法進行數據的修改和補充，而只能通過重新建模解決數據的更新，這將耗費很大的人力物力。因此提高模型的可更新性是必要，對隨后的研究工作提供很大的便利。
3.4水文地質條件概化方法、原則、體系標準
因我國三維水文地質建模技術起步較晚，因此對地質條件概化的方法、原則、標準的研究還不到位，在面對不同地質條件時只能依靠經驗，缺乏可靠方法和規范指導研究，水文地質三維建模的概化方法、原則、體系標準也是未來專業領域的發展方向。
4結束語
三維水文地質建模技術突破了地下二維表達的局限性，更加直觀的模擬地下空間，是今后水文地質研究的重要工具。隨著計算機的發展，數據的處理會更加簡便，這也能促進三維建模技術的發展。在進行本專業的研究時可以借鑒其他專業領域的先進理念，開發出水文地質專業性的三維建模工具軟件，實現水文地質條件概化，形成具有指導意義的專業體系標準，這是三維水文地質建模技術的重點發展方向，而對此我國的專業研究人員還有很多工作要做，還有很長的路要走。
參考文獻：
[1]張永波,張雪松,張禮中.地下水資源信息化管理的可視化技術應用[J].地理與地理信息科學,2002,18(1):87-89.
第9篇：對地理信息科學的理解范文
關鍵詞：地理學；理科基地；聯合實習；實踐教學模式
地理學學科的不斷發展和國家對提高地理學人才培養質量的迫切需求，對地理學野外實踐教學提出了新的和更高的要求。針對傳統地理學野外實踐教學在實習區域、實習內容、指導教師、實習經費以及后勤保障等方面對創新人才培養的制約，根據地理學學科的發展趨勢，在深入總結和借鑒國內外已有地理學野外實踐教學經驗的基礎上，2009年，華東師范大學、北京師范大學、蘭州大學、南京大學、福建師范大學5所地理學理科基地高校聯合組織了首屆全國地理學理科基地跨區域聯合實習。之后又連續組織了3屆全國地理學理科基地跨區域聯合實習，參加聯合實習高校由最初的5所發展到涵蓋港臺地區在內的全國24所主要地理學高校。
一、當前高校地理學野外實踐教學的現狀與存在的問題
地理野外實踐教學是地理學人才培養的重要環節，歷來受到全國各院校的重視。依托地域優勢，各院校建設了一批特色鮮明的野外實習基地，成為培養地理學創新人才的重要支撐。但是各個高校往往僅限于自己有限范圍的實習基地實習，給地理學系統性教學帶來瓶頸和困難，大大阻遏了學生知識的全面完善，特別是對培養地理學杰出后備人才存在著明顯的缺陷；同時由于我國地域遼闊、東西南北跨度大、地理內容豐富、差異顯著，傳統野外實踐存在學生感悟系統地理學知識不全面的問題；地方院校也存在野外優秀指導教師缺乏和經費不足等方面的局限。
全國地理學現有7個理科基地，每年約招收學生200多人，其中70%～80%免試直升研究生，是我國地理學科人才的重要后備力量，對他們的特殊培養更顯重要和迫切。以華東師范大學地理學理科基地為例，在野外實踐教學改革方面曾先后嘗試了不同的教學模式：其一是大縱深跨越式實習，先后開拓東北線、西南線與西北線三條跨區域野外實習路線，帶領高年級地理專業本科學生前往陌生的區域開展綜合實習；其二是建立校際交換實習與聯合實習，先后與香港中文大學、蘭州大學等院校建立交換實習關系，開辟香港地區綜合地理實習，在校際交流的過程中取長補短，充分發揮各院校的優勢資源。這些改革嘗試雖部分有效提升了地理野外實踐教學的質量，然而以此為代表的傳統野外實踐教學模式和小規模聯合實習也不能滿足新時期地理學人才培養的系統要求。目前各高校在跨區域地理學實踐教學環節普遍存在以下方面的主要問題：
（1）跨區域實習指導師資的缺乏。傳統野外實踐教學是地理專業課程實習的常見模式，依托長期建立的野外實習基地，由本校相關課程的任課教師承擔野外實踐教學任務，指導學生開展以認識性實踐為主的野外實習。這樣的野外實踐教學，客觀上制約了地理專業學生在各種不同類型的地理環境中開展實踐、獲得真知。一旦將實習區域拓展到其他區域，指導師資方面的問題又突顯出來，如在西部實習過程中，東部地區的教師因缺乏在西部地區的野外教學和科研經驗，實習內容講解和探索方面存在著不可避免的局限。小規模聯合實習相較于傳統野外實踐教學雖在師資配備方面有一定的提高，但同樣也存在這方面的問題，指導教師僅局限于少數幾所院校的部分教師，經驗豐富的野外指導教師難以保障仍然是制約野外實踐教學的重要因素。
（2）系統性指導教材的缺乏。目前全國多數院校缺乏在大跨度地區開展科研和教學的積累，難以編寫出結構完備、內容翔實的野外實綱和實習指導書。指導教師缺少可供參考的材料，在野外實踐教學中存在教師備課難度大、教學內容隨意性強等問題，在一定程度上影響了野外實踐教學效果。學生手頭中沒有配備相關指導教材，使得野外實踐的預習無從談起。
（3）有效后勤保障的缺乏。由于跨區域實習遠離實習單位所在地，難以在短時間內建立起有效的后勤保障合作關系，這給實習過程中的后勤和安全保障帶來了一定困難。
（4）校際之間深入交流的缺乏。傳統的野外實踐教學以本單位師生為主要參與對象，交流范圍局限于校內，不同高校的教師一起研討野外實踐教學的機會不多，學生們更是難以形成在全國地理學領域內的準確定位；小規模聯合實習教學模式，雖有不同院校師生的交流，但所涵蓋的僅是一兩個單位的師生，指導教師之間、學生之間的校際有效交流仍十分有限。
二、試行全國地理學理科基地跨區域聯合實習
地理學是一門非常注重實踐的學科，進行野外實踐教學是不可或缺的重要環節。為了突破野外實習區域限制等瓶頸，地理學理科基地高校由“單干”走向“聯合”，將各自長期建設成熟的野外實習基地、精品實習線路和優秀師資加合實習，開展全國地理學理科基地跨區域聯合實習，以“合作、開放、共享、輻射”為宗旨，服務地理學拔尖創新人才培養。
目前，聯合實習每年由華東師范大學、北京師范大學、蘭州大學、南京大學、福建師范大學等理科基地高校輪流承辦，在中國北方實習路線和南方實習路線之間交替舉行，極大拓展了不同區域學生的地理視野。第一屆和第三屆由北京師范大學和蘭州大學地理學理科基地聯合承辦，第二屆和第四屆由華東師范大學、南京大學和福建師范大學地理學理科基地聯合承辦。
1.開辟典型性、代表性的精品實習路線
中國地域廣袤、幅員遼闊，自然和文化景觀的多樣性為地理野外實踐教學提供了豐富的學習和探究素材。全國擁有地理學理科基地的高校因其深厚的歷史積淀和較強的綜合實力，在野外實踐基地建設方面走在了國內前列。華東師范大學的滬浙野外實習基地、南京大學的廬山野外實習基地、北京師范大學的華北實習基地、蘭州大學的西北三大自然區過渡帶實習基地和福建師范大學的平潭海岸帶實習基地等均歷經數十年的建設，實習線路選取、實習點設置和實習內容安排凝聚了幾代教師的心血，也培養了一批高素質的地理學工作者。近幾年，隨著國家自然科學基金委“國家基礎科學人才培養基金能力提高項目（野外實踐）”的實施，各地理學理科基地得到了資金保障和政策支持，野外實習基地已建設成為國內一流。5個地理學理科基地各有特色的野外實習基地強強聯合，形成了涵蓋我國三大自然地帶、三大階梯，覆蓋主要自然地理實習內容，大縱深、深內涵的國家級精品實習線路和實習基地聯合體。
地理學理科基地跨區域聯合實習路線目前由北方實習路線和南方實習路線構成。北方實習路線主要依托北京師范大學的華北綜合實習基地和蘭州大學的三大自然區過渡帶實習基地，實習區域涵蓋我國三大自然地理單元（東部季風區、西北干旱半干旱區和青藏高寒區）的華北平原、北方草原、黃土高原、青藏高原東北麓祁連山區、河西走廊綠洲、巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠等，實習內容包括城市空間結構與城市中心商業區、草原植物-土壤地理、黃河階地、風沙沉積、冰川地貌、丹霞地貌和沙漠及干旱區植被垂直分帶。南方實習路線主要依托華東師范大學的滬浙實習基地、南京大學的廬山實習基地和福建師范大學的平潭實習基地，匯聚中國東南部亞熱帶地區典型自然地理景觀，主要有海岸地貌、構造地貌、流域地貌、喀斯特地貌、火山地貌、亞熱帶植被和土壤及山地垂直分帶景觀，實習內容包括上海城市地理實習、浙江富春江流域自然地理實習、江西廬山綜合地理實習和福建平潭海岸地貌實習四大部分。
2.組建經驗豐富、結構合理的實習指導教學團隊
在聯合實習的組織和實施過程中，各承辦院校均高度重視實習指導教師的配備，精心挑選野外教學和科研經驗豐富的教師組建教學團隊，如華東師范大學依托自然地理學國家級教學團隊，北京師范大學依托區域地理學國家級教學團隊等，構成了聯合實習指導教師的主體，同時一大批學術造詣深厚的知名教授也參與野外實習指導，建成了一支由國家級、省市級教學名師等20多位教授組成的高水平野外實習指導教學團隊。實現了高水平師資與優秀學生的對接，有效提升了地理學創新人才培養的層次和質量。同時，先后有30多位中青年骨干教師也參與了聯合實習指導教師隊伍，承擔了大量野外實踐教學管理、指導學生分組討論等工作，為聯合實習的順利開展提供了重要保證。
3.編寫系統科學的優質實習指導教材
為傳承各理科基地先進的野外實踐教學體系和方法，提升聯合實習的品質，參與聯合實習的基地高校組建《國家理科人才培養基地地理學野外實習叢書》專家委員會。在反復討論、認真挖掘各理科基地幾十年積累的寶貴實習經驗的基礎上，編撰了系列精品野外實習指導教材。目前，已出版4部野外實習指導教材。
以華東師范大學主編的《浙江自然地理學野外實習教程》為例，教材內容涵蓋浙江實習區域概況、野外實習計劃以及地質、地貌、植被、土壤、水文實習內容的詳細介紹。該教材依托華東師范大學地理學一級國家重點學科，集中展示了華東師范大學自然地理學國家級教學團隊長期積淀的教學成果，同時整合天童森林生態系統國家野外觀測臺站、地理信息科學教育部重點實驗室等最新教學科研資源，突出浙江地區典型的野外實習特色，幫助學生在開展浙江自然地理野外實習過程中將理論與實踐緊密結合，在系統領會實習內容所涉及的地理科學理論的同時，更好地掌握野外工作基本方法與基本技能。
4.創新實踐教學組織管理模式和后勤保障模式
聯合實習是地理學野外實踐教學模式改革的一次有益嘗試。在實踐教學的組織上，跟各高校傳統實踐類課程的教學模式不同，以“高起點、高強度、高綜合”為特征，通過遴選優秀學生，提供跨學科、高強度的野外實踐教學內容和訓練，充分激發學生的潛能，增強團隊合作精神，提升野外實踐能力和創新能力。
（1）選拔具備扎實專業基礎知識與實踐技能的學生。聯合實習以培養國家地理學基礎研究后備力量為重要目標，明顯有別于一般的課程教學實習，需要高標準選拔學生接受精英教育。聯合實習訓練學生在原有專業課程學習的基礎上，提升短時間內在陌生區域中利用已有的專業知識與技能，把握實習區域地理環境主要特征的能力。在全國7所地理學理科基地專業的高年級學生中，綜合考慮專業課程成績、野外專業素質、交流表達能力等因素，兼顧性別比例、個人意愿、深造計劃等，每校選拔6～10名學生參加年度聯合實習；其他非基地高校中每年從學生中嚴格選拔出2～3名精英學子代表參與。各高校參加聯合實習學生混合編組，每5～7人編為一組，配有指導教師1～2名，以利于不同高校學生之間充分交流，取長補短。
（2）提供綜合性的實習內容和高強度的實習任務。聯合實習時間相對有限和內容極其豐富的特點，使得高強度的野外實習在所難免，這是對學生身心的重大考驗，更是充分激發其潛能的有效途徑。聯合實習內容設計注重體現地理學科綜合性的特點，實習內容不但體現在地質、地貌、土壤、植被、水文的高度綜合，引導學生綜合地掌握實習區域的自然地理特征；更體現在自然地理與人文地理領域實現綜合，將人文地理調查與自然地理考察相結合，訓練學生綜合理解地理環境中人地關系問題，突出地理科學研究的核心問題。以北方線實習為例，在近20天時間內，穿越近5000 km，溫度變化近50 ℃，垂直高度變化超過4000 m，往往前一天還在祁連山冰川高寒缺氧環境下攀爬，后一天就要在烈日暴曬的巴丹吉林沙漠中跋涉，這對學生的身體素質和意志品質是一種歷練。學生在身體與環境做搏斗的同時，還需要完成各項實習任務，實習期間平均2～3天就要進行一次分組討論和階段實習小結匯報，這就要求學生在每日繁重的實習結束后，還要投入緊張的實習記錄整理、匯報PPT準備、匯報內容撰寫和總結中。實習結束后，各高校還組織召開聯合實習經驗交流會，參加聯合實習的同學還需要向本專業其他同學分享聯合實習的內容和收獲。如此高強度的培養訓練，是地理學“大師”級后備人才培養的重要途徑之一。
（3）建立長期穩定的后勤保障體系。聯合實習依托各理科基地高校長期建設的精品野外實習基地開展，后勤保障由各承辦高校聯合負責，有效緩解單一院校野外跨區域實習后勤保障的壓力。聯合實習經費由各承辦基地高校共同分擔，對非基地高校免費開放，實現了優質實習資源的開放和共享。聯合實習同時也制訂了嚴格的野外管理、時間安排、組織紀律、安全保障的管理運行條例，為圓滿完成大規模高校聯合實踐教學提供了重要保證。
三、聯合實習的成效與推廣
參加聯合實習的相關院校學生地學視野得到了極大拓展，專業知識面得到了極大豐富，專業實踐能力和綜合素質也得到了極大提升，普遍對地理學科學研究產生了濃厚興趣。經過調查，超過98.7%的學生認為，聯合實習前后，其地學視野有明顯的拓展，專業知識得到了極大豐富；91.5%的學生認為，自己對地理科研工作產生了較為濃厚的興趣；93.4%的學生認為，自身專業實踐能力和綜合素質得到大幅提升。據相關院校反饋的統計結果，參加聯合實習的學生在本科畢業后有98.5%選擇了去中國科學院等科研院所以及國內外重點高校繼續深造，成為地學相關專業研究生的優質生源。
