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论地理信息系统专业建设

时间:2013-4-10 10:45:47 点击:

  核心提示:地理信息系统(Geographic Information System—GIS)专业在世界各国的发展历程大致相同,一是依赖于地理专业(理科),这是因为地理专业主要研究的领域是“人地关系”,即人口、资源与环境,而这三种“参数”与空间数据的分析密不可分;二是依赖于测绘专业,测绘专业(工科)是一门研究空...

1专业发展背景

地理信息系统(Geographic Information SystemGIS)专业在世界各国的发展历程大致相同,一是依赖于地理专业(理科),这是因为地理专业主要研究的领域是“人地关系”,即人口、资源与环境,而这三种“参数”与空间数据的分析密不可分;二是依赖于测绘专业,测绘专业(工科)是一门研究空间信息获取与表达的技术—地图的生产者。GIS正是这两门专业与计算机技术结合的产物——空间信息表达与分析工具(软件)。

从以上简单论述可以得出一个基本结论:测绘是GIS专业的基础(空间数据来源),地理是GIS专业的主要应用领域之一(空间分析模型),而计算机是GIS专业的技术支撑(专题应用系统开发)。因此,GIS专业课程体系中要包含测绘专业、地理专业、计算机专业的课程,包含多少最佳,目前国内、国外没有定论。理科大学设GIS专业一般是强化地理,弱化测绘,如北大、南大、北师大、南师大等,工科大学设GIS专业则强化测绘,弱化地理,如武大(原武测)、浙大、同济、中国地大、中国矿大等(专业背景很重要),其中公认的一点是计算机课程还在不断补充与加强,如果舍弃专业背景(我个人认为是特色),GIS专业应该属于计算机软件应用与开发专业,现在已经有一些大学在计算机学院(或软件学院)开设GIS专业。

2专业办学模式与人才培养定位

1997年国内设立GIS专业,1998年开始招生,到现在已经整整11年,开设GIS专业的大学已经超过100所。与“火热”的计算机专业和企业管理专业一样,当渡过其迅猛发展期后,也必将面临“疲态”,如何进一步超越自我,使其继续保持“朝阳”发展之势,就必须对GIS专业建设进行系统的研究。

2.1专业办学模式

南京邮电大学于20037月由通信与信息工程学院申办“地理信息系统”本科专业,在院“电子信息科学系”下成立了“地理信息系统教学中心”,2005年开始招收第一届本科生。为尽快发展新办专业,我校于200810月成立地理与生物信息学院,下设2个系:地理信息系与生物工程系,2个专业于20095月通过本科办学资格的验收。

在通信领域办GIS专业,我校是第一家,如何充分依托我校通信工程专业的固有品牌吸引力与办学实力(2个省重点实验室,博士点、硕士点齐全)办优办强我校GIS专业?就要充分研究GIS专业的发展规律与办学模式,将GIS专业办学模式与通信工程专业的办学模式相融合。在深入研究国内名牌高校的GIS专业办学模式的基础上,我个人有以下五点认识:

1)要充分研究通信工程专业办学模式和知识结构体系,为GIS专业开设通信工程专业的主干课程,使GIS专业本科生修完通信工程专业的主干课程后,可以考通信工程专业研究生,甚至可以在通信工程专业领域发展;

2)要充分研究测绘工程专业办学模式和知识结构体系,为GIS专业开设测绘工程专业的主干课程,同样使GIS专业本科生在修完测绘工程专业的主干课程后,既可以考测绘专业研究生,也可以在测绘专业领域发展;

3)在开设GIS专业主干课程中,加强实践教学,增加实验学时数,要进一步加强计算机课程配置,使其学好这些专业课后,既可以考测绘领域的GIS专业研究生,也可以报考地理领域的GIS专业研究生,甚至可以报考计算机相关专业的研究生,毕业后,完全胜任社会对GIS专业人才的需要,并可以找到一份理想的与GIS应用相关的工作,或成为一名合格的高级程序员到公司任职。

4)了解地理专业主要研究的领域,“人地关系”——人口、资源与环境,知道用地理信息系统可以构建哪些分析模型来解决地理领域的实际问题。事实上,地理专业如果没有GIS的支持,其研究的多数领域属于软科学范畴,和工科办学模式有一定差异,分析阐述的层面多,工程应用较少,现在因为有了GIS,所以改变很大(就业压力)。由于地理学科涉及面过广,与掌握一门工科技术有相当大的差异,通过学习几门课程很难入门,因此将地理专业课程的学习定位在了解和掌握必要的分析模型上。

5)尽快和继续申办“测绘工程”与“摄影测量与遥感工程”专业,形成空间信息工程学科群。通信与信息工程学院在数字图象处理与传输方面具有深厚的底蕴,设有江苏省图形图象重点实验室,可以招收博士生,并为此创办了生物医学工程专业,所储备的教师、教学与实验设备已经具备申办以上两个专业的条件,以上两个专业的建立符合学校建设“大信息”专业的发展思路,也同样符合当代高校高起点培养人才的理念。

2.2人才培养定位

通过以上论述,我们可以看到我校GIS专业所培养的本科生,其发展方向与就业导向主要可以定位于四个方面:通讯、测绘、GIS领域以及广泛的IT领域(GIS领域也应该包含在IT领域中)。如细分GIS人才,就我校GIS专业人才培养定位可以分为以下五个方面:

1)移动GIS平台软件系统开发人员(嵌入式开发);

2GIS平台软件系统开发人员;

3GIS专题应用系统开发与系统维护人员(二次开发);

4GIS平台软件的使用与简单开发人员;

5GIS专题应用系统的使用人员

以上五个方面是从高层到低层来划分的,事实上GIS本身就是IT领域的一个朝阳产业,正如上文所述,真正的GIS专业人员就是软件设计与开发人员,这一点认识与强化地理教育以及强化测绘教育是有区别的。因为GIS的本质特征就是一个应用广泛的软件平台,是一个软件,特别是当代GIS软件的集成化技术已经发展到相当完善的地步,依托平台提供的组件开发应用系统的技术也已经相当成熟。因此,本人认为现实依然将GIS专业定位为理科是历史的错误,不符合与时俱进的精神。

3专业教学计划

教学计划制订是一项小的系统工程,需仔细推敲研究通识基础课、学科基础课、专业基础课、专业选修课四类课程群之间的“起承关系”以及“因果关系”,要充分认识GIS专业今后一段时间的发展趋势,以及必要的基础知识,根据我校GIS专业办学模式与人才培养定位,构建较为合理的我校GIS专业知识结构体系。

关于专业教学计划制订,地理信息系全体老师认真参照国内各大学的GIS专业本科培养计划,经过多次讨论,初步形成具有我院特色的GIS专业本科培养计划。

专业教学计划由以下四大课程群组成:

1)计算机课程群:C\C++语言程序设计、数据结构、数据库原理及应用(Visual FoxPro)、计算机图形学、数字图像处理、计算机网络、软件工程、SQL Server数据库管理系统。数据库非常重要,几乎遍及整个IT领域,包括GIS都使用商用关系数据库管理系统(RDBMS)。因此,我们在课程设置中有目的地增加数据库的课时数。

2)测绘与地理课程群:自然地理学、人文地理学、经济地理学、环境评价与规划、测量学、测量平差、大地测量学、摄影测量学、全球定位系统(GPS)、工程测量学。其中:经济地理学与工程测量学作为选修课程。要想学好用好GIS测绘课程是基础:空间数据是如何获取的?使用什么样的坐标系?如何表达的(地图投影与分带等)?如何输入到GIS中?如果这一点搞不明白势必影响对GIS原理以及应用的进一步学习。

3GIS专业课程群:地图学与计算机制图、地理信息系统原理及应用、地理信息系统软件应用与开发、旅游地理信息系统、遥感原理及应用、GIS算法、遥感软件应用与开发、数字高程模型、虚拟现实技术、移动GIS、嵌入式GISWebGIS、城市GIS。其中:城市GIS作为选修课程。事实上遥感类课程本应该归入测绘类课程群,不过当代遥感技术的发展也将会确立其专业一级的地位。

4)通信课程群:电工电子技术基础、微型计算机原理与接口技术、信号与系统、通信原理、数字信号处理。通信课程群的加入主要注重于嵌入式开发,也将是我校GIS专业的特色之一。

教学计划制订一个基本原则是:课程的设置应以原理、软件应用、设计与开发这一主线串连起来,在单片机上做文章,以移动GIS(嵌入式GIS)为特色课程,加强并提高学生动手编程与开发能力,考虑用45门课程把该特色体现出来(以上并未完全罗列我校教学计划的全部)。

教学计划随着时间的推移,要根据社会对GIS人才的需求做相应的调整。比如:操作系统原理(特别是嵌入式操作系统)、数字电路与模拟电路等一些软硬件基础与专业课程要加入进来,即便作为选修课程也是一个导向。此外,要特别加强实验课程的学时数,当前高等教育的最大问题就是重理论教育,弱化实践教学,这一点在计算机专业的教学上表现的尤为突出,最近《电脑报》有一期专门对其进行批判,矛头直指计算机人才培养脱离社会需求,如:上完数据库原理课程,不会使用软件建数据库,学C/C++不会使用Visual C++(或Builder C++)编译环境写程序,远远脱离大学教育“学以致用”的根本,与社会发展以及企业需求不接轨,也因此导致计算机本科毕业生找工作难,陷入不被社会认可的窘境。纵观GIS专业教学同样存在这样的问题,如果现在还不思纠正,势必重复计算机专业的老路甚至更差,如只学一些原理,到了大四仍然不会使用GIS软件建立空间数据库,甚至对数据库一无所知的大有人在,也同样不会使用Visual C++结合GIS组件库进行二次开发,如果照此下去难道会比计算机专业更好吗?真真令人堪忧。如果我们再以GIS专业是理科专业、大学教育是以大众化教育以及素质教育为目标来做借口,也掩盖不了大学教师的无能以及大学教育体系的失败。

4实验室建设

2007年我院GIS专业申请到中央与地方共建高等学校专项资金——“移动GIS专业实验室建设”项目,根据专业办学模式以及教学计划的重新制订,地理信息系全体教师经过反复调研与论证,确定了实验室建设目标、建设内容,最终落实了采购计划。

4.1移动GIS实验室建设目标

建成一个集空间信息采集与编辑、存储与管理、处理与转换、分析与统计、显示与输出—GIS设计与开发为一体的综合实验室,形成一个完整的实验教学体系,以培养具有通信背景的GIS专业人才为己任,走产、学、研发展之路。

具体落实为以下五个方面:

1)满足专业教学实验需要;

2)满足课程设计实验与实习需要;

3)满足毕业设计需要;

4)满足科研与工程项目需要;

5)满足学生课外创新需要。

4.2移动GIS实验室建设内容

1构建三个子实验室:地理信息工程实验室、摄影测量与遥感工程实验室、测绘工程实验室

2组建三个实验环境(相互交融):GIS设计与开发实验网络环境、移动GIS集成与创新实验环境、空间数据采集与处理实验环境

4.3移动GIS实验室建设方案

1GIS设计与开发实验网络环境

计算机40台、服务器2台、交换机4台、若干套GIS软件、大幅面绘图仪2台、大幅面扫描仪1台。

2移动GIS集成与创新实验环境

移动GISARM嵌入式)教学实验箱35台、示波器2台、PDA(含GPS模块)4台、笔记本4台、GPS接收模块4

3空间数据采集与处理实验环境

全站仪10套、自动安平水准仪10套、静态智能一体化机GPS18套、GPSRTK1套、数字摄影测量仪2套、遥感软件1套、便携式光谱仪2套。

4实验室建设

液晶电视1台、投影仪1台。

5结束语

GIS专业是一个杂交的宽泛专业,作为一个新兴专业,它理应在专业建设方面有自己的一席之地,而不应该从属于任何老牌专业,正如本文所述,GIS专业与地理与测绘专业有着千丝万缕的联系,专业发展的现实需要寻求一个独立的知识结构体系。

随着当代科技的飞速发展,即便地理与测绘专业也都不满足于各自的专业领域分工,同时要求交叉(事实上在通信领域办GIS专业也是如此),这一点在我国GIS发展历史上显得尤为突出,比如:SuperMap主要是由地理背景的专业人员开发完成的GIS平台软件,而GeoStar主要是由测绘背景的专业人员开发完成的GIS平台软件,MapGIS又是由地质背景的专业人员开发完成的GIS平台软件。

GIS的发展同样印证了一个道理:如果我们的研究工作不属于“源”科学的范畴,如:宇宙的起源以及人类的起源,那么我们的研究工作就要为社会服务,为经济建设服务。至于GIS是科学还是技术,以及GIS专业是理科还是工科还有必要去争论吗?

本文乃抛砖引玉之作,文中观点属一家之谈,错误在所难免,望专家学者不吝赐教。

作者简介马明栋,南京邮电大学地理与生物信息学院地理信息系系主任,教授,理学博士,1996年毕业于中科院地理所资源与环境信息系统国家重点实验室,从事GIS教学与研究工作。主要研究方向:GIS平台软件设计与开发、GIS应用系统二次开发、网络数据库管理信息系统设计与开发、“3S”集成技术。主要研究成果:矿山地质测量数据库管理信息系统、大比例尺地图扫描矢量化系统、城市地下管线信息管理系统、大地测量数据处理系统、地籍信息管理系统、房地产信息管理系统等。

作者:马明栋 来源:南京邮电大学地理与生物信息学院地理信息系
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