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1．1教材針對性不強

針對地理信息科學專業而言，測量成果是地理信息系統的主要數據源之一，測量學是采集和獲取地球空間定位數據，建立基礎地理信息庫的一門測繪類課程，［3］但目前大部分有關測繪綜合實習的教材都傾向于測繪類專業，沒有針對地理信息科學專業的教材，且教學大綱和內容具有滯后性。因此，在教材方面應針對地理信息科學專業的特點制定測繪綜合實習教學內容，著重強調對測量學理論知識的彌補與擴張，強調其與地理信息科學的對地觀測體系、遙感、信息科學等方面的密切結合，更好地為數字地球、智慧城市建設服務。

1．2測繪實踐實驗課時數偏少

隨著測繪科技的發展，新方法、新儀器都導致了教學內容的增加，從而導致本專業學生在有限的測繪實習課時內只能掌握基本儀器如水準儀、經緯儀的實戰操作而對全站儀等先進電子測量儀器僅限于認識層面，造成許多學生不會操作全站儀。需增加測繪綜合實習課時以便學生在充分了解水準儀、經緯儀的基本構造、原理的基礎上具有熟練的實際操作技能，此外還能讓學生有充分時間了解全站儀并熟練應用全站儀進行角度、高差等測量。

2教學觀念和教學方法的改革

注重教學形式、教學內容及有效地組織教學活動可以最大限度發揮實踐教學的成效，能更好地促進理論教學和培養社會需要的人才。［4］我校地理信息科學專業相關老師和領導非常重視企業平臺等在測繪實踐課程中的作用，積極與南方測繪、南通測繪院等企業建立校企聯合，以這些企業為依托建立測繪產學研實踐教學基地，以達到資源共享。這種校企聯合辦學的模式有效地解決了學校教學資源不足的缺點;同時在參觀中學習是一種很好的教學方式，通過測繪實例展示和工程技術人員的現場講解激發學生的專業興趣。測繪綜合實習采取了相對自由的教學形式，在實踐教學方法上引入了引導式教學模式，學生由被動學習轉為主動學習，強調學生的動手能力。

實踐環節開始前，對全班學生進行分組，確定實踐任務要求學生提前預習;老師主要是布置相關任務，介紹測繪工作流程和大致方法，講解工作要領和注意事項。具體的測繪工作由實習小組獨立完成，以提高學生之間的團隊協作能力。在測繪實習過程中，指導老師進行現場指導并隨時對學生提問，要求學生有針對性地回答教師提出的問題。此外，為了避免團隊中個別學生的濫竽充數現象，在實踐中要求每個學生都會使用測量儀器并熟練了解各項技術標準，直到滿足技術要求為止，最終提交的實驗報告要求每人獨立完成。當測量結果誤差超限時，鼓勵學生獨立思考分析誤差產生的原因，應重測直到實驗數據滿足技術精度要求為止，達到提高學生分析問題、解決實際問題的能力并養成良好的測量習慣。

3綜合實習成績評定方法的改革

通過加強實踐教學的管理和考核可以很好地提高實踐教學的成效。測量學實驗課是認識測量儀器和鞏固理論知識的基礎，通常是根據實驗課時數與理論課時數的比例關系，確定實驗課的考核評分辦法確保每個學生具有單獨進行儀器操作的機會。測繪綜合實習主要過程是通過團隊協作完成相應實際任務，是對學生測量技能的提高階段，對學生進行分組，每組8人左右。在實行新的教學考核方式以前，實習成績的評定往往是對每個小組進行整體打分，個人考核是由組長在小組內進行比較、權衡，這樣缺乏縱向的、組與組之間的比較，且組長往往顧及同學情誼平均分配成績，不能很好體現埋頭苦干同學的付出。為了改善這種平均主義的現象，實習考核改變了以前以實習小組為單位考核的辦法，考核對象細化到每位學生，按照其出勤、實習表現、分析測量誤差的能力表現等多方面、多角度進行考核。同時，考核成績與學生在測繪實習過程中團結協作、吃苦耐勞、勇于奉獻的精神相結合，全面考核學生的測量業務能力和綜合素質，具體評價指標為:出勤占10%，主要反映學生學習和參與的積極性;儀器操作能力、數據處理和分析能力、繪圖能力考核占50%，該項考核指標是從學生的專業技能方面考慮;團結協作能力占20%，由小組組長和組員認定;實習報告占20%。學生的實習報告內容主要包括:實習技術總結和分析、實習心得體會和對實習及教學方式的意見與建議。考核機制的改革有效地促進了學生主動參與實習的積極性，動手能力和專業興趣有了明顯提高，增強了專業素養。通過目前2011級學生專業實習的效果和反饋情況看，這種考核有效地促進了學生的學習動力、鞏固了學生測量技能。

4結語

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[關鍵詞]地理信息系統 地質 礦產 勘查

[中圖分類號] P624 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-124-1

1前言

地理信息系統，簡稱GIS，是用于處理地理信息的系統。它綜合地理學、計算機科學、數學、信息學、測繪學等學科，以地理和測繪為基礎，依靠計算機技術作為技術支撐，廣泛應用于與空間信息有關的領域。

地理信息系統有三個基本特征。首先，地理信息系統是以計算機軟件為基礎的應用系統，其使用職能為通過計算機接收外部信息進行空間數據整理。其次，地理信息系統以多媒體數據庫系統為媒介，它的功能和使用范圍將隨著多媒體技術和數據庫的技術發展而發展。第三，地理信息系統經由內部處理器完善生成的數據具有兩大特點，分別是統計性和空間地理性。

2地理信息系統的發展背景

地理信息系統的發展只有50多年的歷史[1]，了解地理信息系統出現的背景對于更好的認識地理信息系統有重要的意義。

首先，地理信息系統以地理學為認識基礎。從概念上看，地理信息系統就是處理和地理有關的信息。在經歷了傳統地理學、計量地理學之后，地理學如今走向了信息化的道路。通過計算機技術的引用，將過去紙面上、手頭上的數據進行信息處理與加工，進而系統化、統一化、定量化、動態化。地理信息系統作為一種新思想、新技術豐富了解決地理問題的手段，是地理學科走向多元化發展的道路。

其次，地理信息系統以地圖學為方法基礎。傳統的地圖表達方式具有更新慢、效率低等缺陷，如今計算機技術的引入使得地圖學以信息的形式存在于系統中，計算機通過外部輸入獲得信息，通過內部程序進行加工處理，從而獲得精確可靠的地理信息。而且由于計算機網絡的發展，其更新快、實時性強、精度高的特點更為突出。不過，傳統的地圖學提供的地理信息系統以地圖學色彩設計與表示方法、地圖制圖綜合、地圖量算與分析、專題數據處理與

表示方法等都在地理信息系統得到了延續。

第三，地理信息系統以空間對地觀測獲得新的信息源。如何獲得可靠、豐富且實時的信息源一直以來是地理信息系統發展過程中的重要問題。傳統的信息來源是在地圖學發展的基礎上出現的，如實地測繪、航空攝影、探險考察等。如今計算機網絡和數據庫的發展很好的解決了困難。衛星、航天飛機、無人機等實時化、全球化通信網絡成為了地理信息系統獲取新信息的重要工具，對地理信息系統來說，這是其發展過程中極其重要的一環。

3地理信息系統的發展

地理信息系統從上世紀60年代誕生到現在已經發展了50多年，世界各國已經開始應用地理信息系統來進行空間數據的儲存、獲取、傳輸和處理等，給管理人員和決策人員提供巨大的信息保障。在了解了地理信息系統產生的背景之后，我們更要知道地理信息系統50多年的發展歷史，更好的認識地理信息系統以便在今后的使用中得心應手。

地理信息系統的最初構想由加拿大的Roger F.Tomlinson 和美國的 Duane F.Marbel 在二十世紀六十年代初分別提出。之后加拿大人Tomlinson 于1962年提出使用計算機技術的方法建立加拿大地理信息系統，簡稱CGIS，其功能主要是進行地圖的疊加和量算。這是地理信息系統發展的第一階段，屬于開拓期。這一時期內，研究人員利用計算機技術開發了一些簡單的軟件，后人稱之為地理信息系統軟件包。然后利用這些軟件包進行空間數據的地學處理。1972年CGIS在簡單完善后投入使用，美、英也開始進行相關研究的工作。二十世紀七十年代是地理信息系統的平穩發展階段，注重管理是這一階段的主要內容。進入八十年代，地理信息系統實現了技術上的重大突破，空間決策支持分析的出現使得地理信息系統的應用越來越廣，各國政府也從中獲得了利益，因此，相關的研究機構被設立，地理信息系統進入快速發展的階段。1992年，Goodchild提出地理信息科學概念，旨在研究應用計算機技術處理、儲存、管理、分析地理信息過程中的一系列基本問題。地理信息科學的提出使得地理信息系統理論化，這是地理信息系統發展的必然結果。二十世紀九十年代地理信息系統已經服務于多種行業，特別是地理信息科學的提出使得它將有更加廣闊的未來。時間進入二十一世紀，近十年來，遙感、全球定位系統、國際互聯網等現代信息技術與地理信息系統相互聯系、相互滲透，它們之間已經發展形成了以地理信息系統為核心的集成化技術系統。新時代、新技術的蓬勃發展給地理信息系統注入了新的活力，而地理信息系統廣闊的應用前景必將使得它在今后擁有更好的未來。

4地理信息系統在地質礦產勘查中的應用

地理信息系統在現今高新技術層出不窮的背景下飛速發展，加之信息化技術和信息化產業的不斷完善，地理信息系統已經在地質學領域取得了重大發展。

地理信息系統在地質學領域的發展主要表現在地質制圖、地質災害預測、石油勘探資料管理和礦產資源預測等方面。我們著重介紹其在地質礦產勘察方面的發展。

首先是地理信息系統用于地質礦產勘探制圖。長久以來，礦產、石油勘探都需要通過地質、物探等得到相關資料做成地圖，以完成相關信息的綜合。不過傳統的地質制圖方法存在效率低下、利用率低、管理繁雜等不足，已經不適應如今迅速發展的油氣勘探、礦產開發等領域。地理信息系統的出現很好的解決了這一問題，它可以實現各種專題圖的可視化、數字化，并通過數據庫對其進行管理，存貯方便且查詢容易。

其次是地理信息系統用于地質礦產勘探數據管理。在地質礦產勘探過程中，如何對龐大的數據資料進行管理是很重要的問題。如今，地理信息系統通過將各種文本資料錄入，圖形資料數字化，從而完成由文本、圖形到數據的移植。這種方式便于保存，且通過識別碼連接實現對空間信息、屬性資料的一體化管理，繼而做到對礦產地質信息的全方位管理與應用。

第三是地理信息系統用于礦產資源預測。勘查人員在研究地質礦產資源的過程中會遇到很多棘手的問題。惡劣的地質環境，簡陋的分析設備以及不可預知的自然環境都使得研究人員頭痛欲裂。不過，地理信息系統的出現有效的降低了這一問題的難度。現今，大量的地源信息、地質資料已被獲得，研究人員要做的就是將它們錄入地理信息系統中，然后通過計算機技術進行處理就能獲得有價值的信息。

地理信息系統在地質礦產行業的發展中發揮了巨大作用，取得了很多成果。美國、加拿大、澳大利亞等過早在1985～1989年就將其應用于地質礦產調查和填圖[2]。2002年，澳大利亞得研究人員攜帶筆記本電腦于野外采集地質數據，并建立相關數據庫。Zhou[3]以其建成的中國金礦大型數據庫為基礎，使用地理信息系統進行成礦地理分析，預測區域成礦靶區。中國地質科學院方一平等建成1：500萬中國礦產資源數據庫，中國地質礦產信息研究院吳仲煌將GIS應用于礦產資源區域評價。此外，我國1：50萬數字地質圖數據庫[4]已經建立完成。總而言之，通過地理信息系統輔助，研究人員可以基于大量的信息進行空間采樣，從而對地質礦產勘查進行預測和指導。

5地理信息系統的未來展望

地理信息系統數據量龐大、信息多元化、定量化分析等特點正是傳統地質研究中所缺乏的。不過地理信息系統也存在著如分析對設備要求較高、硬件花費較大、收集資料耗時耗力等不足。隨著地理信息系統的應用被越來越廣泛的開發，地理信息系統在地質礦產勘查領域的發展將會朝以下幾個趨勢發展：高維化、網絡化、集成化和智能化。我們相信地理信息系統的研究將使其更加完善，并更好的服務于各行各業。

參考文獻

[1] 王家耀，成毅，吳明光，孫慶輝. 地理信息系統的演進與發展. 測繪科學技術學報. 2008， 8 （5）， No.4.

[2] 鄭貴洲.地理信息系統（GIS）在地質學中的應用[J]. 地球科學， 1998， 23（4）： 420～423.

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正如事物在時間中存在有其歷史一樣，其在空間中存在有其地理。地理學主要是研究人類賴以生存的地球表層自然要素與人文要素相互作用及其形成演化的特征、結構、格局、規律、過程、地域分異與人地關系，跨越自然學科、人文社會學科和工程技術學科，具有很高的綜合性和復雜性。地理學思想史是地理學史的重要組成部分，它歸納和總結了地理學各學派的觀點、理論、方法、學科結構等學術思想及其形成的影響因素和對社會各方面影響的歷史線索，是進一步啟發未來學術創新的系統思想。通過對地理學思想史的學習和理解，可以對地理學的性質和內容有更準確的認識和把握。同時，地理學思想史的研究和教學可直接促進地理學的發展。國外對地理學思想史研究的著作很多，如德國學者赫特納所著《地理學——它的歷史、性質和方法》[1]對地理學史進行了分時代研究，并對地理學的性質、任務和地理學研究方法等進行了分析。杰弗里•馬丁的《所有可能的世界：地理學思想史》[2]對地理學不僅分時代還分國家進行了研究，并重點闡述了美國地理學的發展。理查德•哈特向的《地理學的性質——當前地理學思想述評》[3]和《地理學性質的透視》[4]、法國PaulClaval的《地理學思想史》[5]、大衛•哈維的《地理學中的解釋》[6]等對歐美主要國家的地理學史及地理學思想都有較深的研究，并對作者各自的國家地理研究闡述比較詳細。直到20世紀80年代，我國學者的地理學思想史的研究著作才開始陸續問世，如楊吾揚的《地理學思想簡史》[7]、劉盛佳編著的《地理學思想史》[8]、唐曉峰的《從混沌到秩序——中國上古地理思想史述論》[9]等。這些著作填補了我國地理學思想史研究的空白。還有一些文獻[10-15]研究歐美地理學思想史的見解和啟示。但整體上，我國在地理學思想史方面的研究還較為薄弱，對地理學思想史的應用研究更為鮮見，特別是沒有發現任何在中學地理教學中應用的研究成果。基于此，本文結合目前高中地理教學的潛在需求，擬將地理學思想史引入高中地理教學，對應用方法和思路進行闡述，旨在為高中生地理素養的培養提供更好的途徑。

二、地理學思想史對高中教學的意義

地理課程標準的基本理念之一是“培養未來公民必備的地理素養”。地理素養是指學習者經過地理學習后所養成的比較穩定的心理品格，包括地理知識、地理觀點、地理方法、地理能力、地理態度、地理情感等。地理素養具有綜合性、實踐性、空間性、動態性、終身性和現實性的特點。現階段，高中地理教學內容側重于基本的公民地理素質，但地理科學發展日新月異、地理學的社會服務也越來越深入廣泛，從當前地理教育發展階段和社會對人才的需求來看，需要地理教學去發展學生更有專業深度的地理素養，而目前，只有進入高等教育繼續學習地理科學及相關專業的學生，更有深度和全面的地理素養才得到進一步發展，其他專業學生或者直接走向社會的學生，他們的地理素養與地理科學的發展和社會服務的需求不相適應。因此，地理素養的發展應在高中階段適度加深。現今，高中生智力發展較快，已經具備了一定的空間思維能力和探究能力。根據維果茨基的“最近發展區”理論，在學生熟知的基礎上可以創造最近發展區，引導學生進行更深一層次的思維和探究。“一個學科的思想史能幫助你真正理解這門學科是什么東西，幫助你了解自己在干什么事情，而且知道自己在一個學術長河中的位置”。[16]所以，將地理學思想史引進高中地理教學符合認知發展理論，這不僅可以帶領學生進入地理科學發展的思想領域，更重要的是能夠在高中階段發展學生具有專業深度的地理素養。

三、地理學思想史在地理素養教學中的應用方法

地理學思想史內容豐富，對于高中階段地理的學習來說，以下幾點可以較好地體現知識點背后的地理學思想，豐富課堂教學內容，升華地理教學，加強地理素養的培養。

1.歷史思維方法

赫特納指出：“要完全理解現在，永遠只有從歷史出發才有可能。同樣，要充分理解一種科學，也永遠只有詳細研究它的歷史發展，才有可能。倘若我們在方法方面考察地理學的性質和任務時從未忘卻這條通例，不打算先驗的確定它們——這種嘗試不論如何聰明卻不曾有結果，那么我們可能已經避免了許多彎路和無益的爭論，節省了許多的精力”。[17]“與歷史學相比較，可以最透徹地理解地理學的性質；與歷史單元或歷史時期相比較，可以最透徹地理解地理空間－區域的性質”。[18]從歷史出發，不僅包括地理學的歷史，還有地理學研究的思維方法。地理學的歷史不僅可以讓學生對地理有個全方位的認識，對地理學的性質有一定的把握，同時可以樹立地理學的地位，改變地理課程在中學地位低的現實。一切皆始于好奇心，哈特向曾說：“人類對視野以外的世界（這個世界與本國具有不同程度的差異）的普遍好奇心是所有地理學的基礎”。[19]用地理學中的經典故事培養學生對地理的學習興趣，改變他們的學習動機和情感態度。歷史的思維方法，不僅是地理的學習方法，同時也是其他學科的學習方法。培養學生的歷史思維，讓學生學會用歷史的眼光去觀察并分析事物，提升他們的地理方法素養。比如，自然地理學習中，河流的改道，追溯其改道的原因，就要從歷史出發去尋找答案，并進一步分析未來可能的發展情況。曾經的河流是怎么樣的，現在成什么樣了，它的周圍環境發生了什么變化，是什么變化引起了它的改變，未來可能會發生什么樣的變化等一系列的問題，從歷史的角度分析就很容易找到答案。例如，圖1a顯示西漢時期長江的入海口是在江蘇南通一帶，圖1b顯示今天的長江入海口在上海一帶。如今的上海、南通等一帶都是河流沖積而成的。說明經過歷史時間的地理作用，地理事物都會發生很大的變化。未來的長江入海口是否還會進一步變化，有待研究。

2.空間和區域概念的建立

地理學思想史研究內容之一是地理學科學性質認識的形成和發展，探索地理學的研究領域和范疇，研究對象和任務等。地理學是研究地球表面各圈層的相互作用關系，及其空間差異與變化過程的科學。地理空間思維是對地理研究對象進行抽象的前提，是認知和總結地理客觀規律的有效途徑。從地理學思想史角度出發，樹立地理空間思維可為學習地理學提供良好的空間抽象能力。相對空間和絕對空間、有限空間和無限空間、具體的空間和抽象的空間、不同尺度的空間，如何去理解、把握并樹立空間概念對地理學習非常關鍵，也有一定的難度。高中地理學習中，老師很少將這個觀點傳授給學生。如果我們站在空間的角度去引領學生思考、理解，學生更容易掌握。克拉瓦爾曾說，維達兒的區域研究途(a)西漢時期長江入海口(b)現今長江入海口徑“是以尺度邏輯為基礎：為了解在某特定尺度上發生什么狀況,必須同時注意較小及較大尺度里正在發生些什么”。[20]地理教學中，無論是自然地理必修1中的宇宙地球，必修2的人文地理的城市發展與功能規劃，還是必修3的區域地理的差異等，都是空間的體現。研究地球表面區域差異是地理學研究的重要內容。區域可以說是空間在不同范圍的劃分，區域之間是有差異的。眾所周知，世界上不同區域的事物各有不同，但這些不同在某種方式上是互有因果聯系的。雖然現今的高中課堂的地理內容能隱含反映這些內容，但學生卻常常沒有較好地挖掘這層關系，或是去探究總結這種在現象背后的內涵。比如，必修3“區域工業化與城市化——以我國珠江三角洲地區為例”一節中，珠三角為什么會成為我國對外開放的前沿，而不是長三角或者京津唐地區？通過分析，其良好的地理區位——位于我國南部沿海、毗鄰港澳、靠近東南亞和區域人文條件——全國最大的僑鄉是其最大優勢。從中可以得出區域空間的差異性及其對發展帶來的影響。在教學中，可以逐步引導學生建立起區域空間的思維，并逐漸培養學生以地理區域空間思維去分析探究地理問題的能力。

3.人地關系主線的把握

人地關系論是地理學思想論之一，是人文地理學研究的永恒主題。人地關系指人類社會發展的過程中，為了生存的需要，不斷地改造和利用地理環境，以增強地理環境的適應能力，同時地理環境也影響人類活動，產生地域特征和地域差異。樹立人地關系意識是學習地理學的必要前提，有正確的人地關系認識才能全面準確地分析和把握問題，同時才可能具有可持續發展的意識，這是地理素養的重要方面。在人類社會的發展中，人地關系總是不斷出現矛盾。如果這些矛盾得到很好的解決，人與環境將和諧相處，否則，人類將面臨更多的問題。由此可以看出，認識人地關系可為解決人地矛盾等實際問題提供良好的思路。例如，古時候的都江堰經常洪水泛濫，危害人們的生活。秦國蜀郡太守李冰及其子率眾根據當地地形，對都江堰進行分流治理，不僅合理解決了人地矛盾，更促進了當地的農業發展（圖2a）。與此相反，黃土高原一帶的森林砍伐、植被破壞，讓黃土高原環境不斷惡化，水土流失，不僅影響黃河上中游生態環境，也使下游河床升高，威脅人們生活（圖2b）。上述內容都是人地關系矛盾的具體體現。在實際教學中，應注重引領學生從人地兩方面綜合分析問題，從而培養學生以人地關系為主線分析和解決地理問題的能力，進而提高地理素養。

4.因果分析法

地理學方法論作為地理學思想史研究內容之一，主要有哲學方法、一般科學方法和地理專門方法。因果分析法出于哲學，適用于萬物。世界萬物都是相互聯系的，地理學也不例外。地理環境之間、人類與環境之間，都存在各種因果聯系。“地理教育必須力求超出對事實的理解去認識原因。因為正是在現象的因果聯系中（即指同一個地點的各種不同的現象，也指各個不同地點之間的因果關系），才完全顯示出地理學的本質”。[21]學生只有把握住地理現象間的因果關系，才能更好地探究到地理問題的本質。如在“全球氣候變化”一節中，分析可知，人為排放溫室氣體是導致氣溫升高的重要原因。因此，減少人為溫室氣體的排放是控制全球氣溫升高的關鍵所在。在教學中，應讓學生把握地理事物的因果關系，用因果法分析其他地理問題，提高分析、解決地理問題的能力。(a)都江堰(b)黃土高原5.觀察和分析的新方法—地理信息系統（GIS）GIS作為地理專門方法，是地理學思想史中方法論研究的新內容之一。杰弗里•馬丁說：“在過去大概十五年中，地理信息科學在教學計劃、學位培養計劃、學士和碩士學位培養計劃，以及現在的博士培養方案方面都取得了令人矚目的進展”。[22]地理信息科學主要有三個主要部分：地理信息系統、空間分析以及計算地理學。[23]地理信息系統基于計算機對地理數據的搜集、處理、顯示和信息的儲存與分析，將地理學概念自動化，有助于提出假設和分析，是地理學觀察和分析方法的現代化。地理觀察、分析和研究方法也是地理素養的組成要素之一。傳統的教學工具如掛圖、地球儀、紙質地圖等對于立體思維不強的高中生來說，學習地理還是有一定難度。針對此問題，若將地理信息系統方法引進高中地理教學，有助于培養學生的空間思維能力、增強學習效果、提升地理素養。GoogleEarth、ArcGIS、MapInfo和我國自主研發的天地圖等地理信息系統軟件和平臺都具有豐富的地理數據處理和分析功能，是地理課堂良好的教學利用資源。例如，在地勢地形教學中，使用GIS的三維空間可視化功能可以較好地解決學生立體空間思維能力不足的問題，提高課堂效率。圖3為平面地圖與三維地圖的地形展示效果圖。

四、結語

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摘 要：該文通過對國內外自然地理學內容體系及其演變過程的梳理，結合中國現實的自然地理問題，以案例和實踐為導向的課程改革完善了高校自然地理學的課程內容，豐富了實踐案例，使得教學效果得到了顯著提高。

關鍵詞：自然地理學；案例；實踐；課程改革

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）11-0171-03

Curriculum Revolution Research of University Physical Geography Based on Case and Practice――Taking Anhui Science and Technology University as an Example

Zhang Zhenguo1 et al.

（College of Resources and Environment，Anhui Science and Technology University，Fengyang 233100，China）

Abstract：The curriculum revolution improved the curriculum content and increased practice cases according to carding content system of physical geography and its evolution. Teaching effect is improved significantly according to case and practice oriented curriculum revolution.

Key words：Physical geography；Case；Practice；Curriculum revolution

自然地理學是研究自然地理環境的組成、結構、功能、動態及其空間分異規律的學科，它既是地理學的重要分支，又是信息科學群的重要基礎內容，是一門極具應用性和現實性的學科[1]。在地理信息系統（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統（GPS）等信息技術飛速發展的形勢下，我國自然地理學的學科建設、理論體系架構以及內容體系也需進一步改進與完善，以有效地促進自然地理學的內容體系、科學化、信息化，并推進對現實環境各類問題的認識的不斷深化。

自然地理學是安徽科技學院資源與環境學院地理信息科學專業大學本科的專業基礎課程。隨著自然地理學理論的不斷發展，新技術的不斷出現，教學方法的不斷改進，人才培養層次和水平不斷提高，要求自然地理學教學需要承擔增強學生的理論水平，同時要鍛煉學生分析問題解決問題的能力和達到為社會不斷輸送理論水平高、工作能力強、品學兼優的“技術+管理”復合型專門人才的教學目標。因此，嘗試對自然地理學課程內容體系、教學方法與手段、實踐教學等方面進行改革與探索十分必要。為解決本科生學習自然地理學過程中存在的實際困難與問題，提高自然地理學課程教學效果，促進自然地理學與其專業課程的融合，筆者以滿足學生需要與實現培養目標為出發點，嘗試進行了以案例和實踐為導向的自然地理學課程改革研究。

1 研究方法

為提高《自然地理學》課程教學質量，促進學生對自然地理學基本原理及應用自然地理學解決實際問題能力的提高，進一步完善學生的知識結構，本課題研究遵循現狀分析―文獻梳理―資料收集―分析問題―案例、實踐的課程改革―解決問題的研究思路（圖1）。本研究主要應用比較分析法、文獻檢索、專家咨詢法、調研法等方法。“現行自然地理學內容體系及教學中存在的問題分析”部分，在構建指標體系基礎上，采用調研與深度訪談方式來獲取數據，采用比較分析法比較不同發展時期自然地理學的主要內容以及不同國家和地區的《自然地理學》著作內容體系。在“教學方法與教學內容的改革優化”部分，則主要以訪談與個案調查方法的研究結論為依據，采用系統分析與個案研究相結合，宏觀分析與微觀分析相結合，規范分析與實證分析相結合，加強自然地理學的教學研究對教學內容進行優化設計。

2 研究現狀

2.1 關于自然地理學研究內容體系 自然地理學與地理信息、土地管理、區域規劃等課程內容有諸多交錯，在有限的教學時間內需要把握重點、合理取舍，自然地理學的主要研究內容包括研究某一區域內地質、地貌、土壤、植被、夂頡⑺文等要素的結構、功能、物質遷移、動態演變以及地域分異規律。通過與其他課程有效整合后，將“自然地理概念”、“自然地理結構”、“區域自然及地域分異規律”、“土壤污染”、“氣候變化”、“植被分類”、“空間分布體系”作為自然地理學教學的重點。

2.2 自然地理學課程實踐教學模式的改革研究 通過課程討論和實地調查的方式來提高學生對自然地理研究的認識水平以及分析問題、解決問題的能力，強調學生對教學的參與性，對于提高學生的學習積極性十分重要，并具有引導作用。過去我國自然地理學研究引用國外的理論較多，但由于國情不同，經濟發展階段不同，所以內容出現理論與實踐脫節的現象。在進行理論講解的同時，增加實踐教學內容，有利于提高學生分析問題、解決問題的能力。也有學者提出構筑面向本專業全體學生的“授課―模擬―調查”的實踐平臺[2]，結合自然地理學課程的特點與講授內容，以地統計學理論解釋地域分異等問題，創新提出自己的觀點和想法。

2.3 自然地理學課程教學方法與手段的改革研究 有學者提出在教學過程中利用多媒體教學手段，采用“案例式”、“啟發引導式”、“討論式”和“自助式”等教學方法，同時改變傳統的考核方式，以適應新的教學改革[3]。其中，以“討論式”教學法能夠拓寬學生的知識視野，加強理論與實踐的聯系，增強學生的創新意識和創新能力。也有專家提出綜合運用典型案例分析、課堂討論、啟發引導式提問、自助式課下學習等多種教學方式方法[4]；采用傳統教學與現代多媒體技術相結合的教學手段；通過以實際調查為核心的綜合實習制度的實施，搭建培養優秀復合型人才的教學平臺。

2.4 自然地理學課程教學內容的改革研究 有學者強調以先進性、創新性教學理念和適應性、引領性原則改革課程教學內容[5]；以寬厚的地學背景和艱苦樸素、求真務實的精神為依托，重視專業理論水平和實踐能力的培養，強化創新思維、創新能力的激發，造就“技術+管理”復合型人才。本著“先進性”和“創新性”的教學理念，設計與改革課程內容。

縱觀自然地理學教改研究現狀，從研究內容、教學方法、模式、教學內容等角度均提出了一些針對性的建議，但也存在一些不足：一是對于現階段學習自然地理學的導向、目標沒有進行清晰的界定；二是對自然地理學教學中存在的問題，往往是基于現狀的定性歸納總結，缺少當前各地熱點研究問題解決的鮮活案例及實踐經驗支持；三是研究方法大多為定性分析，定量研究較少，未能為研究結論提供良好的方法支撐；四是對實踐和案例式教學多為設想及建議，沒有充分試驗進行驗證。

3 課程改革

3.1 現行自然地理學內容體系及教學中存在的問題分析 首先，從自然地理學課程體系、學生先修課程、教學方法等幾個方面制定評價教學效果的三級指標體系，對安徽科技學院已修自然地理學學生或畢業進行抽樣調查，全方位了解自然地理學課程的教學效果、存在的問題及原因。其次，對國內自然地理學任課教師和教學專家采取深度訪談的方式，從學科專家和授課教師角度了解該課程教學中存在的困難分析其原因。對自然地理學課程現行教學內容及教學中存在的問題進行了歸納分析。

3.2 培養目標設定與自然地理學課程改革設計 針對調查反映的問題，結合本科教學大綱對學生培養目標等基本要求，從以下步驟對現行自然地理學課程體系進行了優化。首先，培養對象基本情況分析，主要包括培養對象專業基礎、先修課程的學習及學生知識結構等多個方面，以達到明確培養對象基本情況的目的。其次，在明確學生基本情況基礎上，以專業的培養要求和社會實踐的應用能力為導向制定該課程的教學目標，即在保證學生掌握基本知識的同時，滿足地理信息科學專業對自然地理學的現實要求，并培養提高學生對自然地理學學以致用的能力。

3.3 自然地理學課程教學內容與教學方法的改革優化 結合前期調研結果分析，以及進一步的訪談結果為依據，以課程體系的培養目的、目標為準則，確定匹配的教學內容及與之適應的教學方法。首先，建設“相關人物”檔案庫：由于課程內容所限，學生無法全面了解有關知識，為了使學生全面系統地了解自然地理學發展情況，在緒論教學中都增加了相關人物的詳細材料。其次，建立一套詳細的“文獻解讀”：為了讓學生了解自然地理學相應領域的觀點和理論，選取一些重要的參考文獻，并由老師進行點評和分析，以便學生更好地理解。再次，建立一系列的“學生學習記錄”：包括照片、錄像、演講及討論記錄，以便更好地總結學生對該課程學習的有效途徑。最后，根據對自然地理的基本知識、基本概念、典型案例、綜合應用、前沿專題、熱點問題等內容更新，結合現階段我國自然地理問題特點和解決要求，補充全國及區域地理問題案例。

3.4 實踐教學改革 打造調查研究的平臺，拓展發現問題視野的實踐教學，在自然地理學教學中有著重要的地位與作用。為學生營造研究氣氛，挖掘研究問題的潛力，發揮分析問題、解決問題的主觀能動性，豐富教學內容，與課堂教學形成互補、互促的態勢，學生對該課程的學習由被動轉為主動，可以整體提高課程的學習水平。學生能運用課堂理論結合地理信息科學專業特點設計調查研究路徑。如土壤一章中“關于地力評價的調查研究方法”，學生設計出按照“隨機選點，輻射擴散”的調查研究方法，即采用空間分析的方法，滿足采樣點的需求，然后插值獲取該地地力等級的評價（圖2）。

另如，講解地理區劃章節時，可給學生提供不同的地圖數據資料，鼓勵學生采用地理信息科學專業知識，通過繪制地形圖、專題地理圖等圖幅加強學生對地理事物的空間位置、形態及其分布范圍、分布特征、分布規律等認識。指導學生讀圖、識圖，然后再進一步分析該圖所反映地理事物的位置、數量、大小、分布范圍、分布規律、特征和地理事物間的相互關系及其影響，以培養學生對現實問題的理解、認識并探討解決路徑的能力。圖3為學生所做淮河流域位置圖。

3.5 分析總結 主要就上述調研結果、實踐教學內容及教學方法優化、案例式教學進行了歸納總結，指出研究中存在的不足和改進方向，并根據自然地理的基本知識、基本概念、典型案例、綜合應用、前沿專題、熱點問題等內容更新。

4 結語

自然地理學歷來都重視實踐課程，翻開全國各有關高校的教學計劃，無一例外地都有安排實踐教學的內容，但受實驗課課時及實驗條件等因素的限制，尚未開設選做的具有前沿性和創新性的實驗項目，因此，有必要增設一定量的創新性實驗，這對培養創新人才至關重要。具體做法就是將一些驗證性實驗改進為綜合性實驗或設計性實驗，增設創新性實驗項目，增強學生的實踐創新能力。同時，將實驗和野外實習與教師縱橫向課題、大學生創新課題項目及畢業論文相結合，以改變學生心目中自然地理學課程實驗以觀察、描述為主，技術含量不高、儀器落后的觀念，提高學生開展自主創新的興趣，使得自然地理學課程的實踐教學在培養學生實踐能力和創新能力方面發揮更大的作用。

參考文獻

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[2]張振國，簡興，邱銀國，等.應用型本科院校 GIS 專業人才培養方案的研究――以安徽科技W院為例[J].測繪與空間地理信息，2014，37（10）：13-16.

[3]孟萬忠，劉曉峰，馬義娟.加強地圖在高校地理實踐教學中應用的探討[J].太原師范學院學報（社會科學版），2007，6（6）：157-159.

[4]冀玉祥.英國高校地理專業課程體系的特征與意義[J].經濟地理，2000（5）.

篇5

地理學是研究人類發展與地理環境之間相互關系的科學。在人類的文明發展進程中，地理學是促進人地關系認識的質的飛躍的關鍵要素；它經歷了自然語言、地圖學和新一代以空間分析為核心的GIS階段。計算機技術的發展給地理學帶來了全新的挑戰與機遇。當前，全球范圍內面臨著持續增長的人口與日益短缺的自然資源總量之間的矛盾，這成為實現全人類可持續發展的關鍵和核心。地理學緊密地關注這一人類世界的永恒主題，RS、GIS等提供了有益的分析工具，空間分析的方法與理論模型為人類提供了問題求解的分析方法。于是，來自地理學、GIS、RS、城市規劃、景觀設計、環境等多學科的研究人員自發地共同探討如何實現人類活動在規劃之初即實現最佳的環境效益問題，即以最小的環境代價獲取最佳的環境效益但又不至于影響到人類的生存。在這樣的背景下，隨著ESRI公司的有力推動，2009年舉行了第一屆峰會，GeoDe－sign的概念得以正式提出。盡管目前理論界尚未就GeoDesign的科學概念取得一致，但這絲毫沒有影響到GeoDesign相關研究活動的開展，ESRI在其最新的軟件產品中已經部分地集成了具有GeoDesign功能的模塊。

受伊安•麥克哈格的《與自然共設計》的啟迪和斯坦尼茲景觀變化模型的影響，GeoDesign的核心在于將設計的理念引入到GIS系統的框架之中，研究一種可以融景觀規劃和設計、環境影響與評價、過程管理和結果預測于一體的地理規劃設計工具以及所涉及到的相關理論與方法問題。GeoDesign具有廣闊的理論與實踐應用前景，也必將給我國高校在目前的地理科學類專業的核心課程體系設置、專業辦學模式和人才培養方案等方面帶來巨大的沖擊。尤其值得注意的是，GeoDe－sign的核心理念就是建立“追求人類活動對環境所造成的破壞或影響程度最小的規劃、設計活動”，這對我國廣大地方院校的地理科學專業開展專業課程設置具有重要的啟示，需要作深入、系統地研究。

2GeoDesign對地理科學專業的影響

2．1對學生的知識背景與專業技能提出了更高的要求

地理專業核心課程體系旨在培養學生掌握地理學的基本理論，形成運用地理學思考和解決人文、經濟、社會領域的地理問題的基本技能，鍛煉運用地理學的相關知識和理論進行地理學實習、實驗的基本實踐技能。地理專業的核心課程體系關注學生的地理知識、能力和素質的培養（表1）。GeoDesign借鑒風景園林、環境科學、地理學、規劃學、再生研究及綜合。研究等諸多領域的研究成果，采用多學科的綜合研究，用于在地區和全球尺度上通過地理位置和取向的優化來解決突出的問題。顯然，GeoDesign是新興的地理信息科學與景觀規劃設計領域的相關理論、方法融合的結果，關注學生運用GIS技術和地理學原理來評估人類活動所可能產生的影響的方法（圖1）。可見，地理專業今后需要更加注重拓寬學生的綜合知識視野，拓寬學生的專業知識領域，形成更加系統的復合專業技能。學生在專業知識的學習上要更加注重吸收多學科的知識并內化為自身的綜合技能，掌握新興的GIS、GeoDesign等專業技術并轉化為自身的地理知識創新技能。

2．2對地理專業的人才培養模式提出了變革的要求

目前，我國各類師范類高校大都開設了地理科學專業，且學生的培養目標主要定位為面向基礎教育輸送合格的中學地理教師。長期以來，這種定位為我國的地理專業人才培養作出了巨大的貢獻。但是，隨著現階段我國基礎教育改革的整體推進，這種地理專業人才培養模式的弊端也日漸顯露：（1）由于中學地理師資的相對飽和導致地理專業的畢業學生就業競爭日趨激烈，部分高校的地理專業在招生、專業發展等諸多問題上面臨困境；（2）相對集中的地理學基礎知識的培養模式局限了學生主動學習并掌握地理科學領域的新技術，不利于學生形成創新性較強的能適應現代科學技術發展動態的知識結構，最終影響到學生綜合技能與就業取向；（3）對學生實際動手能力的培養重視不夠充分，很多學生畢業后即使是選擇進一步深造也仍需繼續學習在本科階段就應該學習過的一些技能性、實踐性課程；（4）沒有構建學生的可持續創新的地理科學知識終身素養。這說明了地理專業的整體辦學思路長期沒有得到有效的調整，另一方面也體現了廣大師范類高校的地理科研工作者沒有及時地結合國際地理科學前沿研究領域對地理專業人才培養模式進行深入思考。GeoDesign是一種統一的、具有較強的空間規劃能力但又不依賴于特定軟件平臺的地理科學整體思維方法，致力于解決復雜環境下的地理設計、分析、建模問題。因而，GeoDesign要求學生具有良好的地理空間思維能力、設計規劃能力、空間分析能力和數字表達能力，這對現有的地理專業人才培養模式也提出了更高的要求（圖2）。

2．3要求變革現有的教學方法

目前，我國很多高校都非常重視地理專業的改革，在課程體系設置、課程教學、教材建設、教學模式等方面進行了一系列的探索。由于地理科學前沿研究領域的很多科學理論轉換到專業教學領域需要一定的時間；所以，高校地理專業領域的教學改革仍然方興未艾。目前，美國的賓州州立大學、北亞利桑利大學已經開始開設GeoDesign的相關專業，開始正式實施GeoDesign專業的相關教學。這對將GeoDesign納入到我國高校地理專業的教學改革中有著很好的借鑒意義。

GeoDesign是一種全新的地理學空間規劃理論體系，緊密關注人與地理環境之間的相互關系；它所提出的“改變自然，設計自然”的理念更加注重將地理學的理論、知識、方法運用到人類的實踐活動當中。GeoDesign以GIS作為技術支撐，以對空間活動的規劃設計作為目標，對于很多設計過程的中間結果可以在計算機中實現虛擬重現，這樣的特點非常有利于教學過程，學生不但可以觀測到中間過程結果，而且還可以對設計結果進行預測。所以，如何將地理學的理論、案例、實驗方法、實驗結果等有機結合，形成具有地理信息技術新特色的GeoDe－sign教學模式，這些都是對當前地理專業教學方式的重大挑戰。

3對地理專業環境教育模式改革的建議

3．1設置學科交叉融合性強的環境保護核心課程

地理學是一門多學科交叉融合的學科，始終以人地關系作為學科的核心領域。現代地理學融合了地圖學、數學、計算機科學、遙感、自然環境、地球表面過程等諸多學科，隨著人類對地理環境問題認識的深入，其他學科的方法和理論不斷被引入到地理環境保護問題的研究當中。因此，目前我國高校地理專業的核心課程設置中應當突出并強化新興的、綜合性強的、能體現地理學最新理論發展方向的交叉課程的設置，并鼓勵學生選修這類課程，以利于培育學生的環境素養并通過他們促進我國環境保護的宣傳、教育。如地理信息科學是地理學與測繪、計算機等學科融合發展的新興學科，但目前我國很多高校的地理專業一般只開設地理信息系統原理這樣一門較為簡單的課程，而對于其它技術性課程則多數不開設，在環境教育類課程設置中也不注新的學科理念、技術理念等的引入，這非常不利于拓寬學生的知識面。地理學在科學技術的驅動下不斷發展，形成了很多新的學科和專業，如GIS和GeoDesign。所以，在保證學生掌握必備的地理學基本理論的前提下，應該盡可能地將新興的交叉性強的地理類環境保護相關課程作為地理專業學生的專業必修課程，以利于他們形成更加良好的知識結構。

3．2加強學生終身地理素養和環境意識的培育

終身地理素養指的是學生能夠掌握與日常工作和生活密切相關的、有用的地理知識和技能，并且能夠形成持續的地理學創新思維和創新能力，即使他們從學校畢業后仍然能夠自主地、不斷地學習新的地理學知識和理論，能夠關注地理學的研究熱點問題。這實際上是地理專業人才培養的真正目標。對于我國高校地理專業的本科階段的學生而言，培養他們形成良好的地理學科學思維方法，掌握必備的地理學軟件分析工具，構建運用計算機進行地理科學實驗的基本方法，這些都是非常必要的，也是必須的。學生一旦掌握了地理學的科學思維方法和基本的地理學研究工具，在今后的工作與學習中，他們就能夠自主地圍繞某一地理科學問題開展相關研究活動，這不但有利于增強地理專業學生的就業競爭力，而且也非常有利于提高我國基礎教育階段的地理師資水平。當然，對于如何構建學生的終身地理科學素養，既要開展相關評價方法的研究，也要制定切實可行的培養方案和課程方案，更加要求廣大高校的地理學工作者提升自身的研究水平，掌握某些地理科學的前沿研究領域。

3．3加強學生動手實踐能力的培養

掌握系統的理論基礎知識和較強的實踐動手能力是現代高素質復合型地理人才的必備要素。近年來，歷經多輪地理專業教學改革，我國很多高校的地理專業的主干課程的課時總數都被不同程度的削減。但是，地理學始終是強調實踐動手能力的學科。現在地理專業的實踐動手能力主要由野外實踐、課程實習和畢業論文構成，在評價方式上主要有實驗報告、考察記錄和畢業論文等方式，加之現在很多實驗課程依賴于多媒體教學等方式，實驗課程的開設效果也存在很多的問題。這些在客觀上都導致了地理專業學生的實踐動手能力沒有得到真正的提高，如有的學生甚至連ArcGIS、ER－DAS等主流GIS平臺軟件都不能熟練地進行操作。當今地理學走向跨學科交叉發展成為必然的趨勢。因此，GIS技術已經成為地理學研究的必備工具。

因此，探索學生的專業實踐動手能力提高的有效途徑顯得尤為重要。以筆者所工作的高校為例，部分科研實力較強的教師結合科研項目的需要，有針對性地給學生提供豐富的地理研究課題，通過指導學生參加大學生科技創新或者課外學術作品競賽、參加“挑戰杯”等多種方式，使得很多有濃厚學術興趣的學生在實踐動手能力方面得到了鍛煉；此外，系部還根據學生的實際情況，指導有興趣的學生成立了“地理信息工作室”、“制圖規劃工作室”等學習團體，開展學科競賽，這些都為強化學生在課外通過自主學習提高實踐動手能力積累了有益的經驗。我們認為，GeoDesign代表了地理學發展的一種新趨勢，也體現了地理學在數字化時代不斷與其他學科交叉融合的新特點。因此，在這一背景下加強學生的動手能力培養，不但要突出課內時間的有效利用，更要求教師要善于精選科學研究的案例并指導學生從事難度適中的地理學環境問題的科學探究。

4結語

篇6

[關鍵詞]GIS 礦產勘查 應用 前景展望

[中圖分類號] F416.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-262-1

1地理信息系統（GIS）概述

地理信息系統（Geographic Information System，即GIS）是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，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，以提供管理、決策等所需信息的技術系統。它可以制作精度十分復雜的地形和地質圖，并能對圖形數據與各種專業數據進行一體化管理和空間分析查詢，從而為多源信息的綜合找礦預測提供了較為理想的平臺。

2地理信息系統（GIS）在地質找礦中的作用

GIS的出現，其強大的數據采集、分析、管理功能，為解決環境及資源問題提供了一條康莊大道。在具體的地質找礦工作中，具有以下的優勢與作用：

2.1完備的數據庫系統

GIS簡單而言，是一種處理數據輸入/出、圖件產品的計算機軟、硬件系統，它集采集、存儲、管理、檢索和綜合分析各種地理空間信息為一體，涵蓋了計算機的各種應用程序和各種地學信息數據，并且還可以有效地組織而成的現實空間信息模型。在地質找礦勘查工作中，地質人員可以通過輸入空間材料的數據，形成各種模型，并且可以從視覺、計量和邏輯上對現實空間進行模擬、管理及預測；地質人員可以隨意的抽取、組合、傳輸相關的空間信息，對各類數據所形成的圖片進行仿真模型，有效地預測出成礦的規律及巖土成分。

2.2先進的空間分析技術

GIS相較于傳統找礦方式的主要優勢即是其擁有卓越的空間分析技術，GIS的空間計算和分析功能可以對地質體系中的空間關系進行科學的定量定性分析。例如，GIS具有的疊加功能在礦產資源勘察中具有很高的應用頻率，通過將各種圖形信息進行重疊放置可以有效提取礦產信息，并對各項成礦信息進行嚴密的分析計算，而在重疊放置的過程中沒有數量限制，可以有效納入更多的數據信息，進而可以增加其計算精準度。

2.3具有強大的數據模擬分析功能

GIS可以進行大量的數據模擬與分析，例如地震數據處理、遙感數據處理、地球化學數據處理等。為豐富多彩的空間信息分析與綜合提供了有力的新工具。GIS的空間數據分析功能還有拓撲疊加、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。

3 GIS在地質礦產勘查中的應用

3.1對成礦模式進行預測分析

通過GIS，以海量綜合信息為基礎，便能做好空間采樣，從時空和多元統計的角度來分析構造演化、火成活動和沉積相等地質特征。可以對成礦進行預測，對礦產勘查等相關工作進行合理地指導，還可以對區域地質演化進行模擬。

3.2GIS成礦預測異常應用

GIS應用于成礦預測，主要是借助其功能對地質異常進行分析，對成礦可能地段、找礦可行地段和找礦有利地段的圈定，通過各種地質異常（斷層，地層、巖漿巖、物化探異常等）分析和已知礦床（點）的關系，通過統計分析，計算異常和礦點的關系，斷裂影響帶的半徑等，從而研究其空間相關性。根據找礦有利度，可以產生新的數據層，通過GIS的空間分析疊加功能，圈定成礦預測區。而后構建GIS成礦空間預測模型，圈定找礦地段，綜合不同地質信息、找礦信息、進行融合，篩選，匹配，疊加等。最后，通過找礦證據層的數據疊加，生成新的數據層，圈定成礦預測區域。

3.3地質礦產調查與填圖應用

GIS已在地質礦產勘查中得到廣泛應用，并取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985～1989年就將其應用于地質礦產調查和填圖。目前，澳大利亞開始利用計算機筆記本以數字形式采集野外地質數據，建立有關數據庫，我國也建立了中國金礦大型數據庫，對中國大地構造1～3級單元按最新研究動態進行劃分并建立屬性表，結合其他成礦信息，進行成礦GIS分析，預測區域成礦靶區。在國內，原地礦部系統許多單位已購買一些MAPGIS，GIS已開始普遍應用于地質調查。此外，還有一些利用國外GIS進行礦產資源研究與建立地學多源信息系統的新成果。

4 GIS未來應用展望

盡管GIS在地質找礦工作中的應用還存在諸多不足，但卻有著廣闊前景。GIS在地質中的應用逐步成熟起來，向地質學家們提出更多更新的要求。一些標準化措施、工作規范會相繼出現，研究人員嚴格根據GIS分析要求采集原始數據，學術刊物按相關規定發表地質資料，依此循序漸進經相當時期甚至幾代人的積累，一個地質研究全面定量化的時代必將最終到來，從而導致地質學在許多基本認識上的重大飛躍和找礦的重大突破。更重要的是，研究人員知識面的拓寬和綜合技能的提高會使得地質信息系統應運而生，完成研究手段從通用GIS到專用GIS的根本轉變，其深遠意義不言而喻。

5結語

隨著地質勘查工作的深入，工程建設規模的擴大，礦山的地質勘查深度及廣度的不斷拓展，勘察信息需要交流的速度也越來越快，這就迫切地需要一種方便快捷的手段作為勘查信息交流的載體，而GIS技術可以很好地滿足這種需求。GIS技術可以更為有效和直觀的勘察礦山地質狀況，增進地質勘查行業內外人士對礦山地質環境的感性認識。總之，利用GIS技術提升并改造傳統的礦山地質勘查技術水平，對于提高礦產儲量估算的智能化和管理的自動化水平以及工作效率的提升，具有十分重要的現實意義。

參考文獻

[1]王玉莉，陳加峰，劉偉，張建國，劉楠.基于GIS技術的礦產資源信息化現狀及分析[J].農業網絡信息，2014，09：36-39.

篇7

1）實習報告是實踐過程的重要體現。作為實踐教學的受眾主體，學生在實踐過程中將學會通過一定的手段，借助一定的工具，掌握一定的方法，實現特定的目的。實踐教學的考核往往視實習任務的完成情況而定，一方面，需要考核學生實習結果質量的好壞，另一方面，還需要考核學生實踐過程的執行情況，如GIS軟件操作的熟練程度、GIS軟件設計與實現方法的掌握程度等。其中，實習結果的完成質量可以隨堂考核，但對于實踐過程而言，一般情況下，由于學生人數眾多，指導教師不可能逐一進行仔細檢查。實習報告是對實踐過程的闡述、分析、綜合和總結，是實踐過程的重要體現，為指導教師了解學生實踐過程的執行情況提供了重要渠道。2）實習報告是創新性思維的重要源泉。實踐教學是對課堂教學的重要補充，具有較強的針對性和目的性，其實習內容將根據學生所學的某個知識點或多個知識點而定，涉及面相對較窄，且有一定的代表性，有助于學生加深對所學理論與方法的認識與了解。因此，學生的實踐過程具有明確的指向性。在不偏離實習內容的前提下，適當進行外延拓展性思考，有助于將所學知識點融會貫通，縱向上可以擴展各知識點在實際應用中的深度和廣度。如緩沖區分析實踐教學中，除了實習內容規定的噪聲影響范圍分析，還可將其應用擴展到洪水淹沒分析、城市擴張影響范圍分析等。橫向上可以提高利用不同知識點解決實際問題的能力，如將緩沖分析、路徑分析、疊置分析等應用于商店的選址中。這些實習內容以外的思考或靈感可通過實習報告記錄下來，與指導教師互動獲取評價或建議，為今后各種創新性活動（各種GIS軟件開發大賽）提供思路。3）實習報告是科技應用文的重要基礎。對地理信息科學專業的學生而言，實習報告是最常見的一種科技應用文。除此之外，科技應用文還包括參加各種GIS軟件開發大賽需提交的系統設計書、操作說明書、總結報告等，參與老師的科研項目涉及的投標書、項目建議書、項目可行性論證報告、項目申報書、項目計劃任務書、項目實施方案、項目結題報告等，以及畢業階段每個學生完成畢業設計的同時還必須撰寫的學位論文。以上各種類型的科技應用文，是對所從事科技活動的闡述、分析與說明，從目前情況來看，大多數學生并不擅長撰寫此類文章。以學位論文為例，大多存在圖文不規范、參考文獻引用格式不正確、缺乏創新等問題。實習報告作為學生接觸最多的科技應用文體，其規范寫作將有助于養成良好的科技行文習慣和良好的創新性思維習慣，為今后各種科技應用文寫作打下堅實的基礎。4）實習報告是就業面試的重要砝碼。站在指導教師的角度，通過實習報告可以看出學生實踐過程的執行情況和實習結果質量的好壞，還能看出學生對待實踐課程的學習態度。對用人單位而言，通過實習報告能夠間接了解一個學生在大學期間從事了什么樣的實踐活動，是否符合用人單位的發展需求，同時，從實習報告的行文規范能間接看出一個學生的職業素養和工作態度。因此，在畢業找工作之際，除了個人簡歷，還可以將大學期間所做的實習報告作為就業面試的重要砝碼，為用人單位了解自身實踐動手能力提供重要參照。

2地理信息科學專業實習報告的撰寫

武漢大學、中國礦業大學、同濟大學、中南大學、中國地質大學（武漢）等GIS領域國內知名高校的本科生人才培養方案中均有針對性地開設了相關實踐課程，盡管這些課程的名稱可能有所不同，但均涵蓋了GIS軟件操作、GIS軟件研發、地圖設計與編繪等3方面的核心實踐課程。本文以這3種核心實踐課程為例來探討實習報告的撰寫規范。首先，實習報告的封面應指明如下信息：實踐課程名稱、學校、學院、專業、班級、學號、姓名、指導教師和提交日期等。其次，實習報告的提綱應涵蓋以下內容：實習名稱、實習目的、實習時間、實習內容和實結等。1）實習名稱，用于概要描述實習內容，字數不宜過多，以20字以內為宜，可作為標題放在實習報告的最上方，也可以作為實習報告的正文放在最前面。2）實習目的，一般言簡意賅，直入主題。例如，GIS軟件操作的實習目的在于熟悉某GIS軟件的某些功能操作，實現指定應用目標，掌握課堂教學的相關知識點；GIS軟件研發的實習目的在于熟悉某編程語言、某GIS軟件基礎開發平臺，掌握GIS軟件工程設計與實現思路；地圖設計與編繪的實習目的在于精通制圖軟件的相關操作，掌握不同類型的普通地圖和專題地圖的設計與編繪技巧。3）實習時間，包括完成實習內容的起始時間。另外，還可以在這一部分增加時間進度安排，用于進一步規劃實踐過程每一個關鍵步驟的完成時間節點。4）實習內容，是整個實習報告中最重要的部分，是對實踐過程的完整反映，需詳細闡述實驗環境、實驗任務、實驗步驟、實驗結果等方面的內容。實驗環境是指實踐過程中涉及的各種軟、硬件環境。除了實踐課程所用的計算機硬件設施、操作系統，GIS軟件操作的實驗環境還包括各種GIS軟件、數據庫軟件等。GIS軟件研發的實驗環境還包括編程語言、編譯環境、二次開發平臺、數據庫軟件等，地圖設計與編繪的實驗環境還包括各種圖形圖像處理軟件、GIS制圖軟件等。實驗任務是實習目的的具體化，通常通過完成某一個或多個實驗任務來達到實習目的。例如，某地區地塊拓撲關系的建立可以作為GIS軟件操作的一個實驗任務；某校園地理信息系統的實現可以作為GIS軟件研發的一個實驗任務；某地區人口結構分布圖的制作可作為地圖設計與編繪的一個實驗任務。實驗任務篇幅不宜過長，可略多于實習目的，通常用一小段文字進行描述。實驗步驟是指完成實驗任務的每一步操作、流程、思路等，應結合技術路線進行說明。從以往學生提交的實習報告中可以看出，在實驗步驟的闡述中，一部分學生容易產生誤區，如在GIS軟件操作的實驗步驟中大量插圖，缺乏文字描述；在GIS軟件研發的實驗步驟中大量粘貼代碼；在地圖設計與編繪的實驗步驟中僅指出圖例設計與圖面配置的結果。實驗步驟的撰寫應把握好度，既不能顧此失彼，也不能面面俱到。GIS軟件操作的實驗步驟應圖文并茂，不必每一個參數的設置都配圖，但需用文字進行說明，插圖以關鍵步驟的實現效果圖為宜，并輔以相應的文字表述。GIS軟件研發的實驗步驟應結合流程圖展開，并輔以關鍵算法的代碼。地圖設計與編繪的實驗步驟中，對于普通地圖而言，應先指明地圖符號設計和地圖注記配置遵循的國家標準、地圖綜合選取和概況的方法與依據，再插入各種地圖符號的設計效果圖、地圖注記的配置效果圖、地圖綜合前后的對比圖等；對專題地圖而言，應先分析和比較現有專題資料，再統計分析各種專題數據，接著選擇各種專題內容的表示方法，最后以各專題內容的表達效果作為插圖。實驗結果是指通過以上實驗步驟，完成實驗任務之后所得結論或取得的總體實驗效果，一般以插圖或插圖加簡要文字說明為主。GIS軟件操作的實驗結果可以是數據編輯處理之后的效果圖、執行空間查詢分析之后的效果圖、二三維數據可視化表達效果圖等；GIS軟件研發的實驗結果可以是系統運行界面、系統各功能操作效果圖、算法執行后的效果圖等；地圖設計與編繪的實驗結果可以是一幅完成數字化或地圖綜合后的普通地圖，也可以是一幅完整的專題地圖。5）實結，是對實踐課程的整體回顧，是實習內容的進一步凝練與升華，能夠體現學生在實踐過程中是否進行了獨立的思考。實結的內容包括實踐過程的總述、遇到的問題及其解決方法、實踐課程的收獲與心得、實踐過程中存在的不足、將來有待進一步學習和改進的地方以及對未來從事相關實踐活動的展望等。由于實習內容難免和現實生活之間存在一定差距，照本宣科的機械式實踐課程學習固然有助于鞏固課堂教學所學知識點，但不利于培養學生的創新性思維能力，也不利于提高學生利用所學GIS知識解決復雜實際問題的能力。因此，應鼓勵學生在完成實習任務的同時，充分進行外延拓展性思考，并將思考的內容記錄在實結中，與指導教師進行交流，在課外進行實驗驗證，如GIS軟件操作中的緩沖分析拓展綜合應用；GIS軟件研發中最短路徑算法的改進與優化；地圖設計與編繪中的自動綜合、注記自動配置等。這既符合國家對高校提出的培養創新性人才的要求，又能真正讓學生發揮專業特長，將所學的GIS知識靈活應用到日常生活中，還能為今后的各種創新性活動提供思路。最后，實習報告的圖文格式方面應嚴格遵循科研要求，以養成良好的科技行文習慣。

3結語

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中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：

1 引言

隨著中國汽車保有量的快速增長，道路交通安全問題已經成為人民生活中的重要問題之一。2002年我國道路交通事故件數、受傷人數、死亡人數和直接經濟損失四項指標分別達到了77萬多起、56萬多人、10．9萬多人和33億多元人民幣。道路交通安全局勢極其嚴峻，如何有效地提高道路交通安全是迫切需要解決的課題。采用科學的分析方法、挖掘導致道路交通事故的各種原因是合理制定道路交通安全管理措施、預防交通事故的關鍵。 國內外很多交通安全管理機構都建立了信息決策系統，用于滿足各自特定的需求。但這些交通安全信息系統大多數都不具有地圖顯示及空間建模分析功能，從而還不能進行大面積范圍的交通安全分析。地理信息系統(GIS)是一組具有圖形圖像數字化、空間數據管理、查詢檢索、模型運算和多種輸出功能的軟件，它可以結合具體地點的事故數據，進行直觀的空間分析，因此，適用于與地理位置密切相關的交通安全問題的研究。 目前，基于GIS的道路安全管理系統研究尚處于起步階段。分析GIS技術應用于道路安全管理系統的必要性及優點，探討基于GIS的道路安全管理系統的功能、設計思路及其開發的技術路線。這對建立實用的安全管理系統，提高道路安全管理水平及拓寬GIS的應用領域具有十分重要的意義。

2 邏輯設計及功能分析

2．1 GIS與道路交通安全層次 地理信息系統簡稱"GIS'’(Geographic lnformation System)，是一門集計算機科學、地理學、信息科學、管理科學和測繪科學為一體的新興技術。它采用數據庫、計算機圖形學、多媒體等最新技術，對地理信息進行處理，能夠實時準確地采集、修改和更新地理空間數據和屬性信息，為決策者提供可視化的支持。道路交通安全分析可分為3個層次： 第一層次是對某一地區或區域的交通事故現狀和趨勢進行分析。這一分析可利用數學方法進行統計和預測，并分析與該區域經濟發展，道路設施交通流量等因素之間的關系，從而從宏觀上了解和控制交通事故的發生。 第二層次為交通事故的區域分布分析，對某一區域的交通事故發生的特征、頻數、相關因素等進行分析，從總體上了解和把握該區域的事故情況。由于區域分布分析中的交通事故數據具有很強的區域地理因素，這就需要有地理數據的文件管理系統。 第三層次為微觀分析，分析研究某一路段或某一交叉通事故發生規律和發生機理，以便制定安全對策。這一層次的分析則需要更多的地理因素信息和環境因素信息，簡單的數據文件形式已不再滿足要求，借助直觀形象的地圖進行安全分析尤顯必要。 通過以上分析可知，利用海量的數據對某一區域、某一路段或交叉口進行交通安全分析，基于GIS的存儲、分析、地圖可視化顯示以及輔助決策案的制定是先進的道路交通安全管理系統的基礎和道路交通事故預防的關鍵技術之一。

2．2 功能分析 道路交通安全GIS應是道路交通安全管理的輔助工具，它不僅能為各級管理部門和事故處理部門的宏觀管理、微觀分析及決策提供全面服務，而且還能為工程技術人員提供事故分析的工具。交通安全管理GIS應具有以下功能：

(1) 數據的輸入和管理。系統具有數據輸人與管理功能，包括與事故有關的各種信息。例如，道路幾何尺寸、交通流、交通管理設施的分布及維修情況等屬性數據的維護工作都可在地圖上進行操作，較以往的字符型數據庫更方便、直觀。

(2)事故統計、報表。事故的統計方法應遵照公安部的統計規范，并應具有事故預測預報功能。報表功能應包括定期報表和特殊報表功能，定期報表可采用表格形式或地圖形式，這些報表使管理者能夠全面地了解本地區或某一地點的事故概況和事故頻率。專用查詢報表通常是應某一特殊要求而能快速形成報表的功能。

(3)事故黑點識別與顯示。系統可以統計各點、交叉口、路段和整個區域的事故情況，并可按照一定標準(如事故次數、事故率或二者相結合)，自動篩選出事故黑點，并自動標識于地圖上。

(4)交通事故信息查詢。各類交通事故數據和有關指標數據都可在地圖上查詢，并以直觀圖(如餅圖、直方圖、排列圖等)顯示，圖形顯示可任意放大縮小，不同事故類型可按照用戶要求分別顯示或整體顯示，最大限度地提高工程技術人員的事故分析水平和安全管理人員的決策能力及效率。

(5)事故預防、預案。對未來將要發生的事故作出預測，分析未來事故的危險程度和發展趨勢，并給出應采取的防治措施，以供道路管理者作出決策，如提出道路改善意見、事故黑點整治措施等。

(6)其他功能。系統在滿足各級管理部門、事故處理部門業務處理的同時，應預留接口，與相關的辦公自動化系統和交通監控系統實現信息共享。此外，道路交通安全管理系統也將是未來智能化交通信息系統(ITS)的一部分。

3 數據庫設計 道路交通安全GIS系統主要涉及兩個部分：一是其開發和運行的平臺，即GIS系統軟件和地圖部分，該部分的主要功能是為交通安全分析、決策和預案提供支持平臺和道路空間地理信息；二是交通安全本身所涉及的內容，主要指與交通事故相關的信息，如何通過GIS的強大功能(如圖形疊置、緩沖分析等)，將這兩部分內容整合在一起，得到道路交通的安全分析、決策和預案系統，則是系統開發的主要目的。根據這一目的和要求，筆者設計了道路交通安全GIS系統，如下圖所示。在該系統中，主要包括6部分：道路地理信息GIS地圖、交通事故數據庫、數據庫管理系統DBMS、區域安全評價、事故黑點分析及交通事故預測系統。

3．1 道路地理信息GIS地圖 采用空間數據和數據庫掛接，改變了傳統的信息管理方法，地圖由傳統的靜態紀錄變為信息豐富多樣的動態的電子地圖，實現了數據可視化。它使交通安全管理部門對道路安全的管理變得直觀、簡單和易操作，為決策提供科學快捷的支持。如通過直接對地圖實體進行查詢，可以獲得包括道路信息，如道路等級、橫斷面寬度、橫斷面形式、道路線形等，以及事故多方位信息，如事故發生量在空間、時間上的分布和交通量的分布。

3．2 交通事故數據庫 道路交通安全GIS的基礎是存儲在數據庫中被用來分析的信息。交通事故信息由公安、交警部門采集與管理。而目前一般的公安與交警部門研制開發了部分道路的數據庫，可根據實際情況實行原有的數據庫到GIS數據庫的轉換。

3．3 數據庫管理系統DBMS GIS關鍵技術之一是空間數據庫的設計，其數據庫是一個共享或者分享式的數據庫。GIS數據庫通常應該滿足：最小冗余原則(數據盡可能不重復)、應用程序對數據資源的共享原則、數據獨立性原則以及統一管理原則。數據庫中的數據應該依其本身的特點進行組織，而不是依據使用目的的不同而不同；同時，數據庫的結構應當反映出不同的應用目的要求，支持各種應用程序和目的，而且各種應用程序是相對獨立的。因此，GIS數據庫應該容納各種各樣的數據類型和格式，在考慮數據特征的同時，又需兼顧其應用目的。

3．4 事故黑點分析系統 事故黑點及其影響因素分析屬于微觀分析的范疇，其主要用于查找事故黑點，確定其危險水平，并且從多角度分析事故成因。道路交通安全管理人員最需了解哪一路段行車危險、什么情況下最易引發交通事故。按照管理者需求，采用事故次數、事故率或二者相結合的方法，篩選出事故黑點，并對其進行多方面分析，如道路狀態技術分析、事故成因分析，找出事故發生的原因，為道路交通管理者提供對策。

3．5 區域交通安全評價系統 影響道路安全的因素很多，各因素之間往往相互作用、相互制約，形成一個復雜的系統。對道路交通安全進行確切地評價，需要排除次要影響因素，正確地選擇主要影響因素作為評價指標。利用GIS的可二次開發性，建立區域交通安全評價模型，可選擇的方法有4項指標法、綜合當量指標法或灰色系統評價法。參與評價的區域可直接從圖上拾取，評價結果可通過區域著色的方式顯示，不同地點的安全水平則通過不同的符號、顏色、線型或線寬來表示。

3．6 事故預防預案系統 交通事故預防預案是對未來有可能發生的事故作出估計，分析未來事故的危險程度和發展趨勢，并給出應采取的防治措施。應用GIS的接口，裝入事故預測模型，直接調用交通事故的空間數據，根據不同的需要對其進行預測。預測數學模型可選擇傳統的概率預測法、回歸預測法或非線性的神經網絡預測技術。

4 道路交通安全GIS開發技術 運用地理信息系統進行交通安全管理，首先應建立某一地區的地理信息系統。由于中國的地理信息系統發展較晚，只有少數城市建立了初步的地理信息系統，這為交通安全分析提供了必要的基礎。由此，根據目前中國的實際情況，道路交通安全GIS適合采用“原型法”進行研究開發。 所謂“原型法”就是：在系統開發的初級階段，在對初步調查用戶需求的基礎上，快速構造一個可以工作的系統原形，將此原型提供給用戶使用，聽取意見；然后修正原型，補充新的數據、數據結構和應用模型，形成新的原型；經過幾次修正迭代后，可以達到用戶和開發者之間的完全溝通，明確系統定義和用戶界面要示，形成較為完善、成熟的系統產品。

5 總結 中國的交通安全形勢嚴峻，已引起了相關部門的關注，但由于該課題的復雜性，給研究工作帶來了許多挑戰，交通安全技術及安全管理的研究任重道遠。在GIS空間數據輸入、編輯、圖形數據屬性互訪的、信息查詢等功能的基礎上，納人事故多發點及其影響因素分析、區域安全評價和事故預測系統，可將圖像信息、地圖、數據及模型綜合管理，為道路交通管理部門提供決策輔助信息和決策方案。筆者通過對這一課題的探討和初步的系統設計，看到了GIS在交通安全管理方面應用的潛力和廣闊前景，此項技術的應用必將會帶來交通安全管理技術的革命。 為了盡快建立起道路交通安全GIS管理應用系統，提出以下建議： ①要提高各級交通和公安廳部門對地理信息系統技術重要性的認識，并且給予必要的投資； ②逐步建立完善的道路結構數據庫； ③在道路交通安全管理過程中，應認識到安全管理系統設計與道路規劃、設計、建設和營運車輛的管理的整體性，不能人為地把它們分割開來； ④要實現交通、公安和建設部門的信息共享，實現安全信息指導道路的規劃和運營。

參考文獻

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〖4 〗 陳俊，宮鵬．實用地理信息系統[M]．北京：科學出版社，1998

篇9

關鍵詞GIS網絡Web GIS歷程趨勢

1 GIS的概念

(1)GIS的定義

GIS即地理信息系統，是在計算機硬、軟件系統支持下，對現實世界(資源與環境)各類空間數據及描述這些空間數據特性的屬性進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統，它作為集計算機科學、地理學、測繪遙感學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學為一體的新興邊緣學科而迅速地興起和發展起來。地理信息系統中“地理”的概念并非指地理學，而是廣義地指地理坐標參照系統中的坐標數據、屬性數據以及以此為基礎而演義出來的知識。

(2)GIS的特點

為了滿足GIS對地球表面、空中和地下若干要素空間分布和相互關系的研究，GIS必須具備以下基本特點。

①公共的地理定位基礎

所有的地理要素，要按經緯度或者特有的坐標系統進行嚴格的空間定位,才能使具有時序性、多維性、區域性特征的空間要素進行復合和分解，將隱含其中的信息變為顯示表達，形成空間和時間上連續分布的綜合信息基礎,支持空間問題的處理與決策。

②標準化和數字化

將多信息源的空間數據和統計數據進行分級、分類、規格化和標準化，使其適應于計算機輸入和輸出的要求，便于進行社會經濟和自然資源、環境要素之間的對比和相關分析。

③多維結構

在二維空間編碼基礎上，實現多專題的第三維信息結構的組合，并按時間序列延續，從而使它具有信息存貯、更新和轉換能力，為決策部門提供實時顯示和多層次分析的方便。這顯然是常規二維或二維半的地形圖所不具備的。

④具有豐富的信息

GIS數據庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信息有關的其它信息，如人口分布、環境污染、區域經濟情況、交通情況等。紐約市曾經對其數據庫進行了調查，發現有80%以上的信息為地理信息或與地理信息有關。

(3)GIS與其它系統的區別

GIS有別于DBMS(數據庫管理系統)。GIS具有以某種選定的方式對空間數據進行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數據管理，這種能力使用戶能得到關于數據的知識，GIS是能對空間數據進行分析的DBMS,GIS必須包含DBMS。

GIS有別于MIS(管理信息系統)。GIS要對圖形數據和屬性數據庫共同管理、分析和應用。MIS則只有屬性數據庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢，沒有拓撲關系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS,MIS在概念上更接近DBMS。

GIS有別于地圖數據庫。地圖數據庫僅僅是將數字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數據和屬性數據進行深層次的空間分析和提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個數據源。

GIS有別于CAD系統。二者雖然都有參考系統，都能描述圖形，但CAD系統只處理規則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。

(4)GIS的應用

GIS是一門以應用為目的的信息產業，其應用可以深入到各行各業、千家萬戶，形成諸如資源與環境GIS,災害監測與防治GIS,農林牧副漁GIS,工商經營管理GIS,國民經濟運營、交通管理和規劃GIS,城市管理、運行和規劃GIS,工礦生產管理GIS及各部門辦公GIS等。據調查統計，美國有84%的聯邦政府機構在辦公室中正在使用和將要使用GIS技術，有7萬個以上的地方和州政府部門使用GIS技術。是否具備和使用先進的城市地理信息系統,已成為衡量一個城市管理水平和投資環境的重要標志。在我國，沙市、常州、海口、深圳、北京、上海、天津、廈門等城市已建立具有一定規模的城市信息系統，一些GIS技術開發公司在一些城市的大街上設置了旅游線路查詢信息系統，并己成為市政建設的一個內容。

進入90年代，隨著GIS產業的建立和數字化信息產品在全世界的普及,GIS將逐漸成為信息產業的主流。

2 GIS發展歷程

(1)GIS的產生

國外不少人認為，19世紀以來普遍應用的地圖和專題圖就是一種模擬式的地理信息系統。照此定義，我國地理信息系統的產生可追溯到宋代的地理圖碑，它刻繪了山脈、長江、黃河、長城以及全國各級行政機構，是宋代的中國地圖。

到本世紀50年代，隨著電子計算機科學的興起和它在航空攝影測量學與地圖制圖學中的應用以及政府部門對土地利用規劃與資源管理的要求，使人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯、處理各種與空間和地理分布有關的圖形和有屬性的數據，并通過計算機對數據的分析來直接為管理和決策服務，這才導致了現代意義上的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.F.Tomlinson首先提出了地理信息這一術語，并于1971年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。由于當時計算機水平的限制，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，地學分析功能極為簡單。與此同時，國外許多與GIS有關的組織和機構紛紛建立。例如，美國1966年成立了城市和區域信息系統協會(URISA),1969年又建立起州信息系統全國協會(NASIS):國際地理聯合會(IGU)于1968年設立了地理數據收集和處理委員會(CGDSP)。這些組織和機構的建立為傳播GIS知識、發展GIS技術起了重要的推動作用。

(2)GIS的發展

進入本世紀70年代以后，由于計算機硬件和軟件技術的飛速發展，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。例如，從1970年至1976年，美國地質調查局就建成50多個GIS,加拿大、聯邦德國、瑞典和日本等國也相繼發展了自己的GIS。與此同時，一些商業公司開始活躍起來，軟件在市場上受到歡迎，許多大學和研究機構開始重視GIS軟件設計及應用的研究。

80年代，由于計算機行業推出了圖形工作站和PC機等性能價格比大為提高的新一代計算機，為GIS普及和推廣應用提供了硬件基礎。GIS軟件的研制和開發也取得了很大成績，涌現出一些有代表性的GIS軟件，如Arc/Info、Genamap、MGE、Cicad、System9等。GIS的普及和推廣應用又使得其理論研究不斷完善，使GIS理論、方法和技術趨于成熟，開始有效地解決全球性的難題，例如全球沙漠化、全球可居住區的評價、厄爾尼諾現象、酸雨、核擴散及核廢料等問題。

我國GIS的起步較晚，到70年代末才提出開展GIS研究的倡議。進入80年代后迅速發展，在理論探索、規范探討、實驗技術、軟件開發、系統建立、人才培養和區域性試驗等方面都取得了突破和進展。一些有遠見的地方政府也開始投資建立本地的G1S,在GIS應用日益活躍的今天，諸如沙市這樣名不見經傳的中小城市，由于GIS起步早而譽冠全國。80年代末，武漢測繪科技大學在攝影測量與遙感專業的基礎上建立了信息工程專業，使我國GIS基本人才的培養納入了正軌。1994年4月，我國專門成立了“中國GIS協會”,此后又成立了“中國GIS技術應用協會”,加強了國內各種GIS學術交流，研制推出了Geostar、Citystar、MapGIS等具有自主版權的GIS軟件。

3 GIS的發展趨勢

GIS正朝著一個可運行的、分布式的、開放的、網絡化的全球GIS發展。

(1)GIS與其它學科結合更加緊密，應用更加廣泛3S(地理信息系統GIS、遙感RS、全球定位系統GPS)或5S(前面3S加上數字攝影測量系統DPS、專家系統ES)的集成，使得測繪、遙感、制圖、地理、管理和決策科學相互融合，成為快速而實時的空間信息分析和決策支持工具，使GIS廣泛用于交通、環保規劃、公安偵破、車船自動駕駛、大田農作物因地施肥、科學耕種和海上捕魚等。不管是在3S還是5S的集成概念中，“3”和“5”己不是一個確切的數字概念，它們是泛指多個系統。3S和5S強調的是“l+l>2”,有了這個觀念，我們就可以將GIS與其它可以結合的任何學科進行集成研究，輸出方式更直觀，以滿足人們生產、生活的各種需求，使人們可以合理利用資源、保護環境，實現人類可持續性發展。事實上，GIS己涉及到社會科學、自然科學的許多領域，因此，我們還可以得出這樣的結論，GIS必將發展成為集社會科學、自然科學于一體的全球性、綜合性巨型軟科學。

(2)基于因特網的WebGIS是下階段GIS發展的一個主流

從GIS發展的歷程來看，GIS每一次大的發展都與計算機發展水平有關,今后仍將是這樣。如今計算機網絡的興起和迅速發展，信息高速公路的建設，為GIS的新發展鋪設了通行無阻的金光大道。由于地理信息和大量的空間數據都是以文字、數字、圖形和影像方式表示的，將它們數字化，送入電子計算機，便可方便、快速和及時地將地理信息傳送到需要的地方去，以發揮地理信息在國民經濟建設、國防建設和文化教育等行業中的應用價值。而GIS工作者則需研制一個萬維網上的GIS和GIS瀏覽器(即視窗GIS),使億萬網民隨時根據需要來查詢GIS。

(3)空間數據基礎設施建設

“數字地球”一詞已在世界廣為提及，但很多人并不理 解它的真正含義,僅僅把它理解成全球各零散的數字信息在因特網上的流通。按照美國副總統戈爾在闡述“數字地球”概念時所舉的例子不難理解，它實際上就是一個GIS。要實現地球數字化必須有數據基礎，數字地球的基礎是空間數據基礎設施。空間數據基礎設施建設包括空間數據服務體系、空間數據交換網站、數字地球空間數據框架和空間數據標準體系的建立。要在今后做到“秀才不出門，便知天下事”,做到網上“逛商場”,空間數據基礎設施建設必須要搞好。

(4)組件式GIS的研究

建立一個小型的GIS己不是一兩個人所能完成的，數字地球的建立更是一個極為龐大的工程，需要全世界各地的人們參與。因此，把龐大的GIS軟件系統分解成可按應用需要組裝成“定做系統”的GIS “元件”,怎樣將這些GIS“元件”通過標準的系統環境(如OLE和OpenDOC)與其它非GIS的“元件”嵌接，有效地實現系統合成，自然就成了GIS的研究方向。一旦實現了這一步，全世界的人都可以參與GIS的建設，完善數據庫，建立豐富的元件庫，用戶可根據需要拼裝調用。這種組件式的GIS的各元件或數據應該是分布式的存貯，通過分布式對象管理系統進行管理。

(5)與多媒體技術的結合

多媒體技術正在進入GIS中，以改善GIS的數據采集、數據處理以及成果表達與輸出的效能，發揮聲、像等多媒體的應用。目前，圖形圖像的立體顯示己成功地融入數字攝影測量系統(DPS)中，DPS與GIS的集成和多媒體技術的應用將把我們感興趣的東西變成一個虛擬實體，我們可以通過GIS的輸出系統用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等來感知它。

4 GIS面臨的問題

(1)認識問題

國家和地方政府對GIS建設的基礎投資太少，沒有從戰略上提出一個GIS發展構想，沒有把GIS建設提到一個應有的高度。而在美國，信息高速公路、數字地球卻是總統、副總統提出，并以政府文件形式下達。科索沃戰爭給我們一個警示，必須高度重視GIS的作用。

（2)人才問題

GIS產業對人才不僅有一個量的要求，還要有一個質的要求，這種人才不僅要有過硬的專業知識，還要有廣博的知識面，不僅要懂得自然科學知識,還要懂得相當的社會科學、軟科學知識。政府部門要擁有高素質的GIS人才,才能有效地利用GIS進行管理和決策。

(3)數據質量問題

影響GIS數據質量的因素千頭萬緒，名目繁多，存在許多不確定性，導致數據質量不好控制，給建庫帶來很多不便。進入數據庫的數據質量過高,則是浪費;反之，質量偏低，則達不到要求，可能造成嚴重的后果，把握適度質量有一定難度。

(4)安全問題

特別是基于因特網的GIS,要非常注意數據的保密性。而GIS中龐大的數據要逐一核實其對外是否符合國家安全是一件很困難的事，一旦出了問題，可能造成嚴重后果。

篇10

關鍵詞:虛擬地理環境；概念；探索

中圖分類號：B929 文獻標識碼：A 文章編號：

1前言

近年來，隨著計算機技術和地理信息技術的不斷發展，研究人員利用虛擬現實技術在地理學研究上展開了大量的嘗試，在技術應用、相關信息系統研發及理論研究上均取得了突出的成果，并在不斷的探索與總結的基礎上，逐步形成了虛擬地理環境的概念。

虛擬地理環境概念自提出以來，經過十多年的發展，目前已經逐漸被廣大研究人員所接受，但尚未形成統一的認識。為明確界定虛擬地理環境的研究內容與邊界，部分研究人員對虛擬地理環境的定義及其理論與方法展開了討論。

龔建華、林琿等人通過一系列的論文和專著，較為系統的開展了虛擬地理環境理論和方法的探討，認為虛擬地理環境是以化身人、化身人群、化身人類為主體的一個虛擬共享空間與環境，它既可以是現實地理環境的表達、模擬、延伸與超越，也可以是指賽博空間中存在的一個虛擬社會（社區）世界。并進一步提出了關于虛擬地理環境的研究框架（龔建華等，2006,2009；林琿等，2005，2007，2009；龔建華、林琿、魯學軍，2002），把信息（地理）哲學和非線性科學作為研究虛擬地理環境的基礎性理論，把可計算人地關系作為虛擬地理環境的理論核心，圍繞該核心研究與虛擬地理環境相關的人地系統論、地理認知、地理計算和人工智能。

閭國年（2009）認為，虛擬地理環境研究在計算機網絡和虛擬三維空間環境下，通過分布式協同交互，實現地理環境可視化的表達、地學問題的分析處理、地理規律的提煉、地理現象的模擬、地理環境變化的再現與預測以及人類活動影響的評價，探索地球各圈層內部的結構特征、分布規律、演化過程以及圈層之間物質流、能量流、信息流的傳遞方式及其動力學機制。

朱慶認為虛擬地理環境可以簡單定義為真實地理環境在計算機中的一種抽象數字化的逼真表示，使人們可以探查匯集有關的自然和人文信息，并與之互動。

以上對虛擬地理環境定義體現了虛擬地理環境研究領域的不同側重點，強調網絡空間載體下三維空間的計算機實現，強調化身人的參與性，而忽視了其它維度、其它形式的虛擬地理環境，忽視了將虛擬作為一種手段來對人類無法觸及的地理環境的研究，同時也忽視了對虛擬地理環境本身作為一種虛擬存在的環境系統的研究。

2虛擬地理環境的概念

2.1 虛擬地理環境概念的形成

虛擬地理環境源自于地理環境，是地理環境與現代虛擬技術和手段相結合的產物，是地理環境在現代科學技術輔助下的一個延伸。因此，要正確認識什么是虛擬地理環境，我們首先需要了解地理環境的概念。

地理環境是指一定社會所處的地理位置以及與此相聯系的各種自然條件的總和，包括氣候、土地、河流、湖泊、山脈、礦藏以及動植物資源等。可分為自然環境(或自然地理環境)、經濟環境(或經濟地理環境)和社會文化環境。它具有三個特點：(1)具有來自地球內部的內能和主要來自太陽的外部能量，并在此相互作用；(2)它具有構成人類活動舞臺和基地的三大條件，即常溫常壓的物理條件、適當的化學條件和繁茂的生物條件；(3)這一環境與人類的生產和生活密切相關，直接影響著人類的飲食、呼吸、衣著、住行。

在傳統技術條件下，研究人員主要通過實地調查和統計分析的方式對地理環境中的現象及規律進行研究。受各種條件限制，人們對涉及時間跨度比較長或是自然條件比較惡劣而無法到達區域的地理環境現象和規律及其對人類生產生活的影響無法開展有效研究，如深海地理環境、地下環境、地殼運動等。隨著科學技術的發展，研究人員有了更多的現代化手段來開展地理環境研究，虛擬化就是其中一個重要的研究手段，尤其是以計算機為基礎的數字虛擬技術，為現代地理學的發展和繁榮做出了不可磨滅的貢獻。研究人員首先抽象化的建立現實地理環境的各種運行模型，輸入實際的或調整后的參數，并利用計算機強大的運算能力和可視化表達能力，以虛擬的形式來實現一個類真實或虛構的地理環境，以研究各種地理環境問題。我們稱這樣的環境為虛擬地理環境。

在研究人員建立的眾多虛擬地理環境中，有一部分只在實驗室中運行，用于研究特定的地理環境問題；有一部分走向了大眾化，并被人們所接受，而逐漸形成了一個實際運行中的虛擬地理環境。在這個環境中，人們可以通過化身（Avatar）的形式參與進去，開展各種社交、商務、娛樂等活動。如此一來，這個虛擬地理環境就逐漸活了起來，成為了現實地理環境的一個虛擬化擴展，成為了人類活動的另一個舞臺，成為了一個以虛擬化形式存在的“實體”地理環境，影響著人類的生產生活。

由此，本文認為，虛擬地理環境可以定義為：以目標地理環境為原形，以虛擬化技術為基礎而建立的一種抽象化的地理環境。它既可以是現實地理環境的表達、模擬、延伸與超越，也可以是虛擬空間中存在的一個虛擬社會（社區）世界。

2.2 虛擬地理環境的兩方面含義

通過以上的定義，我們可以看出，虛擬地理環境包含兩個方面的含義：

一方面，它是一種技術手段，是在現代科學技術的基礎上，以虛擬化的方式開展地理環境研究，其目的是探索地理環境的運行規律，研究解決地理環境中的各種問題。通過虛擬化的方式，研究人員可以精確化的模擬各種自然、經濟及社會人文地理環境，檢驗各種復雜的運行模型，可以通過與環境中的各要素進行交互與互動，或改變一些前置條件來影響虛擬地理環境的發展，以觀察不同條件對地理環境的影響，進而總結出一般規律，為現實地理環境工作提供指導和決策支持。而這些是以往傳統研究手段所無法做到的。虛擬地理環境作為一種研究手段一經提出，便極大的影響地理環境科學研究領域，推動著地理環境科學研究的快速發展。

另一方面，它是一種虛擬存在，是研究的對象。隨著虛擬地理環境的發展，尤其是被大眾所接受，越來越多的人參與到虛擬地理環境中去以后，虛擬地理環境便逐漸成為現實地理環境在虛擬空間的一個延伸與超越，并對經濟及社會人文地理環境產生著巨大的影響，進而間接的影響著自然地理環境發展。在這種情況下，虛擬地理環境的重點不再是其實現的手段與方法，而是應用虛擬化方法所產生的虛擬地理環境本身。由于虛擬地理環境作為一種虛擬存在的“實體”地理環境時間還不長，因此人們還無法完全認識在這個環境下各要素之間的關系以及其對現實地理環境的影響。在未來一段時間內，這方面的研究將是虛擬地理環境研究的主要內容。

2.3 虛擬地理環境的研究內容