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地理信息系统基本概念范文1
关键词：互动教学模式；地理信息系统；实践教学
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0163-02
我国高校教育模式沿袭了传统培养模式，在当前经济快速发展背景下，社会需求对人才培养方式发生脱节，很多大学生临近毕业，发现学习与职业技能相差甚远，已经走上工作岗位学生也受到了用人单位对其能力的质疑[1]。掌握更多实践技能，是高等本科院校实践教学体系改革的重要内容，也是本科教育由应试型向应用型转型的一个重要方向，更是解决高校的人才培养目标与社会需求两者之间矛盾的重要举措；当高校的人才培养计划和社会的需求产生矛盾时，必须对不适应经济发展或不适当、落后的教学模式进行改革。我校农业资源与环境专业在多年的学科建设当中，一直对应用型人才的教育模式进行研究和探索，积累了丰富的经验，同时初步形成了适合农业资源与环境专业的自主互动型实践教学模式，极大地提高了农业资源与环境专业毕业生的实践技能水平和就业能力。地理信息系统课程具有很强的实践性；利用传统教学方法进行实践课程教学会使学生觉得技术难度大，学生提不起学习的兴趣，教学效果不理想。
C上所述，如何对当前的地理信息系统实践教学模式进行改革，从而增强学生对地理信息系统课程的兴趣，这是每一位地理信息系统课程的教师最关心的问题。本研究以塔里木大学为例，结合实践调查，探讨在新常态时期对地理信息系统课程实践教学模式的改革[2，3]。
一、产生在实践教学里的互动教学模式
Lloyd[4]在论述地理信息系统的实践教学障碍时，将障碍划分成技术性因素、教师训练和适用教材不足、其他教学环境因素三种类型。多年教学经验得知，仅仅把抽象理论和技术规则传授给学生，造成学生概念理解模糊，不明白用处，因此提不起兴趣，学习积极性缺乏，教学效果不好。
1.教学方法单一。在实践教学内容的安排上，主要以认知性、验证性实践内容为主，课堂上学生根据老师预定的实习计划，按照实验指导书原封不动地模拟一遍，缺乏分析性、综合性的实践内容。这种仅以知识或技术方法的验证、再现为目的传统实践教学模式，不能很好培养学生实践动手能力和解决实际问题的能力，更不利于培养学生独立思考和自主学习创新能力；此外，GIS实践内容一般主要依靠个人努力完成，不注重培养团体合作意识[5]。
在高校GIS的实验教学中普遍采用ArcGIS软件作为学生的上机应用实验平台，但这样造成了很大的局限性，即学生对GIS的认识，仅停留在对ArcGIS软件的认识程度上，本应该作为教学的辅助手段，却成为教学主体，导致学生对GIS基本理论知识没有很好理解，GIS基本操作技能也仅停留在软件操作上，没有掌握GIS课程的本质和精髓[6]。
2.实践没有针对性。GIS基本理论是固定的，针对不同的专业其应用有所差异，应用原理有可能是相同。如"地理、测绘、水利、地质等专业中，他们各自对GIS认识、理解和应用各有侧重[7]。而目前状况是讲授GIS课程的教师，很可能由于对相关专业的发展现状不太了解，发现GIS与此专业的结合点，更好地将GIS与相关专业相结合，才能使学生掌握GIS这项技能与否，均不能在实际中有效地使用GIS技术。
3.学生处于被动的学习状态。大多数学生在学习地理信息系统课程时，没有或很少经过地图学、测量学训练，尽管在以前的课程学习中，学习过一些有关地图学的基本知识，但还是不能满足地理信息系统对相关知识的要求；尽管多数学生的计算机基础相对较好，但由于缺乏地理学、地图、测量学的相关基础知识[8]，对地理信息系统的学习从客观上来说处于被动的状态；使学生从教学形式上也处在被动的状态；而地理信息系统课程的理论比较抽象[9]，学生学习起来难度比较大，课堂单一形式的讲课，容易造成学生概念模糊，不理解其目的和意义，因此提不起兴趣，缺乏主动学习的积极性，从主观上也处于被动学习的状态。
二、互动教学模式在实践教学上的应用
地理信息系统实验教学在该课程中具有举足轻重作用，实践性非常强；是培养学生GIS基本理论、基本概念、基本技能的重要环节，是提高学生解决科研与生产中实际存在问题的有效途径；构建实验教学体系有极大的意义，使学生都乐于去动手操作，善于思考和提问。
1.针对性的实验课程设计。目前的GIS实践教学多以软件应用为主，但简单地跟着老师进行机械操作是万万不行的。实践教学需要有针对性地去让学生主动设计实验，学生设计实验，并不是盲目的随便设计，是根据不同的知识点、自己没有理解的内容和想要学习的技术技能，这三个方面来设计自己的实验内容，建立地理信息系统独具特色的实践教学体系。学生设计的实验一般都是五花八门的，教师拿到后，根据实际情况来进行统筹归纳，然后根据统筹的内容，给学生引导式地讲解。
2.学生学习状态由被动变主动。找到了学生的兴趣点，学习就由被动变为主动。根据自己的实验设计，不懂的地方，会主动去查询资料，这样也培养了学生主动查阅相关资料的要求，加上教师不断地引导和答疑，抽象、枯燥的实践教学会变得不仅简单而且活泼。
3.重新定义教师角色。一般来讲，在教育形态上看，教师是教学的主体，学生是受体；教师主动讲授，学生被动接受；然而这种“饭来张口”的教学模式，使得学生的学习积极性很低，学生无法掌握GIS的基本技能，更不能把它们应用到实际工作中去；因此，这就需要我们重新审视一下自己在教学中的位置。如果教师不作为主体，而把学生作为主体，让他们根据课程教学的知识点，自己提出实验设计方案，然后去完成，这时候，则会完全调动学生的学习积极性，培养起学生对地理信息系统课程的兴趣，会主动去学习，学习效果会有显著提升。
4.多重并e进行指导。针对实验教学方法单一问题，应采取多种模式进行实验教学的方法，开展实验教学。多种模式交叉、变化、互通，专题式、讨论式、活动式、范例式、探究式教学模式交叉运用。针对不同目的，选择相应的教学形式。在此过程中，让学生大胆假设、尽情发挥、自由思考，目的就是让他们学习GIS提供多种手段，用所学到的GIS分析手段解决专业领域实际的问题。在教学过程中，尽量采用实例来，应用案例阐明抽象的GIS知识，如最优路径分析、商场选址、资源分布等，都可以用很大案例来讲解，这样又形象又直观，而且贴近现实生活，从而提升教学效果。
三、结束语
地理信息系统实验教学是GIS理论应用到实践的重要环节，是理解课堂教学内容的重要手段，也是提高学生学习兴趣和学习信心的重要途径。通过实践教学，学生实现理论和实际的紧密结合，提高学生的学习兴趣，提高教学效果。为将来创造知识做好准备。
参考文献：
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Research on Interactive Teaching Mode in the Geographic Information System Course Practice Teaching Methods
WANG Jia-qiang，LIU Hui，LIU Wei-yang*
（Tarim University College of Plant Science，Alaer，Xinjiang 843300，China）
地理信息系统基本概念范文2
关键词：景观生态学，地理信息系统，生态适宜性分析，生态敏感性分析
1. 地理信息系统与景观生态学概述
1.1 地理信息系统功能及特征
地理信息系统(GIS)作为一种由计算机硬件、软件以及规则组成的系统，能够支持空间数据的获取、管理、操作、分析、模拟及显示，并解决复杂的计划及管理问题。地理信息系统区别于其它信息系统的关键之处是，地理信息系统强调空间实体及其关系，注重空间分析与模拟操作。从技术角度而言，地理信息系统能够有效利用地理学的原理来组织和综合各种不同时序的空间数据集的能力。具体表现在两个方面：其一，地理信息系统具有强大的对空间数据的处理和对现实世界的模拟能力；其二，地理信息系统也可以通过时空模型构建，分析地理要素发展的时空变化,为咨询、规划与决策提供技术支持。
地理信息系统的应用领域包括资源管理、资源配置、城市规划和管理、土地信息系统和地籍管理、生态环境管理与模拟、应急响应、地学研究与应用、商业与市场、基础设施管理、网络分析和可视化应用等与地理空间信息相关的各个领域。地理信息系统之所以普遍运用，与其自身的特征优势是分不开的，具体表现为：一是具有采集、管理、分析和输出多种地学空间信息能力，具有空间性和动态性；二是以地学研究和地学决策为目的，以地学模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次高质量的派生信息；三是由计算机系统支持进行空间数据管理，并由计算机程序模拟，获得专门数据的地学分析方法或模型，作用于空间数据产生有用信息，快速准确地提供科学决策依据。
1.2 景观生态学研究特点
景观生态学的概念由德国著名植物学家特罗尔于1939年提出后，引起了越来越多学者的重视并广泛应用于各个领域。
景观生态学是以景观为对象，通过能量流、物质流、物种流及信息流在地球表层的交换，研究景观的空间结构、内部功能、时间与空间的相互关系以及时空模型的建立。景观生态学把地理学研究空间相互作用的水平方向与生态学研究功能相互作用的垂直方向结合起来，并探讨空间异质性的发展和动态及其对生物和非生物过程的影响以及空间异质性的管理。
目前，景观生态学的研究焦点是在较大的空间和时间尺度上生态系统的空间格局和生态过程，强调空间格局，生态学过程和尺度之间的相互作用。这也就决定了景观生态学研究的一个重要方向就是在一个相对较大的区域尺度上，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、景观的空间格局、优化结构，从而达到合理利用和保护景观的目的。
从上述景观生态学的研究特点可以看出，景观生态学研究是建立在大尺度上，空间显性地研究景观格局功能及其动态，这就要求研究者能够处理大规模变化着的空间数据景观生态学这种要求使之必然选择地理信息系统作为研究工具。
2.生态适宜性评价原理及实证研究
景观生态学在对区域大尺度上对一系列的生态系统的空间性质及其相互关系的进行研究，也决定了其必然需要获取对大量的不同时序的空间数据来进行分析和处理，地理信息系统技术在很大程度上解决了景观生态学研究所面临的这一关键问题，并逐渐成为景观生态学研究的重要特征之一。
地理信息系统技术在景观生态学中的应用主要是利用地理信息系统软件的强大的空间数据存储、分析和处理特性，并结合景观生态学方面的基本原理，已达到优化景观空间格局，合理利用和保护生态景观的目的。
2.1分析原理
生态适宜性分析涵义比较广泛，既可以指区域土地的生态现状及开发条件，也可以指区域或特定的空间其生态环境条件的最适生态利用方向，还可以是规划区内确定的土地利用方式对生态因素的影响程度（生态因素对给定的土地利用方式的适宜状况和程度）。它是土地开发利用适宜程度的依据。
在进行适宜性分析评价时需要考虑的影响因子有很多，生态方面的，经济发展方面的等等都有，不过通常情况下，适宜性分析主要考虑的是生态方面的限制性因素，如与水源，生态敏感地的距离，坡度高程等因素，所以通常意义上的适宜性评价可以狭义的理解为是生态适宜性评价。
2.2 分析方法
生态适宜性分析多采用叠加分析法，其分析过程（如图1）可以归纳如下：
第一，明确与适宜性分析相关的因子（一般由参考他人研究凭经验获得因子，也可以由相关领域的专家来确定，即德尔菲法确定），确定各个因子之间的关系及相对重要性，并对每个因子赋以权重；
第二，根据单个因子在空间上的分布状况，针对适宜性评价的目标进行分级，形成单因子的生态适宜性评价图；
第三，按照每个因子的权重对单个因子的生态适宜性结果进行叠加，获得多因子生态适宜性分析结果；
第四，对叠加分析生成的多音字适宜性分析结果进行分析，得到生态适宜性分析结果。
2.3 实证研究
在对某湿地公园的生态适宜分析研究过程中，充分分析和总结国内外湿地公园生态适宜性分析案例，选取了生态价值因子、地形因子以及人为干扰因子进行评估，并采用专家打分法，获得三个因子的相对重要性，并赋以权重分别为0.5,0.3，0.2；以湿地公园用地的生态适宜性分析作为目标，对生态价值、地形以及人为干扰三个因子单独进行分级打分（如表1），并利用地理信息系统在空间上形成单因子的生态适宜性评价图（如图1）；利用地理信息系统的空间分析模块，对三个因子的各自的生态适宜性分析结果按照相应的权重值进行空间叠加分析，生成多因子生态适宜性分析结果（如图1）。
3.讨论
地理信息系统基本概念范文3
关键词：环境科学；地理信息系统；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0236-03
一、引言
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS，下同）是以计算机软件、硬件为基础，实现地理信息采集、管理、分析和表现地理空间数据的系统，已经成为地理信息科学的核心[1]，广泛应用于土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、城市规划、经济建设等领域。特别是与遥感技术相结合，GIS正深入解决全球性问题：厄尔尼诺现象与酸雨、核扩散与核废料以及全球气候与环境的变化监测。可以说，GIS已经深入社会生产和生活的各个领域，成为很多领域中新的工作手段和方法[2]。
作为注重学科交叉与渗透的环境科学专业而言，开设GIS课程教学具有一定的前瞻性。将环境科学专业与地理学有机融合，更加凸显环境科学的“大环境”特征，也更能符合全球环境的研究趋势[3]。GIS与环境科学在研究对象和研究方法上具有一定的相似性和互补性，在环境问题愈来愈突出的今天，设计和开发服务于环境应用系统的辅助决策支持工具GIS，将具有极大的发展潜力。目前，我国开设GIS专业的高校和开设GIS课程的专业非常多，开设GIS课程的非专业的数量也在逐渐增加[4]。鉴于GIS课程的学科与技术并重的特点，非GIS专业学生知识结构不完整，如计算机、地图学、地理学、测绘学、程序设计和数据库等知识，导致非GIS专业的学生在学习该课程时抓不住重点，反感理论性知识，缺乏主观能动性[5]。重庆三峡学院化学与环境工程学院经过20多年的发展，环境科学与工程专业建设为重庆市重点学科，并于2013年顺利获批硕士学位授予权。目前学院环境科学专业已经开设了GIS课程，但是从我院目前的课程建设情况来看，该课程的建设仍处于起步阶段，从教学体系、实践模式方面仍面临着前述问题。因此开展课程建设，进行教学研究，顺应学校提出“向应用型科技大学转型”的办学理念以及“培养具有创新精神和实践能力的应用型高级人才”的办学宗旨，已成紧迫的任务。
二、环境科学专业GIS课程教学要求
一般而言，GIS技能主要分为三个层次：基本应用型；综合分析型；开发管理型[6]。其中基本应用型侧重于将GIS作为工具，掌握GIS基本概念，并能够使用l～2种GIS软件进行简单的数据输入、分析和制图工作。环境科学专业作为非地理信息系统专业开设GIS课程，其技能要求定位为基本应用型，即立足环境科学专业基础课程，强调GIS的技术性，侧重于实践教学，针对本专业相关的环境管理、环境规划、环境监测以及环境影响评价等与空间信息相关的问题，掌握GIS工具空间分析操作技能，解决专业相关的问题。因此，实验教学更显重要，通过加强学生实践能力的培养，进而提高学生的自主创新能力。符合应用型人才培养的要求[7]。
根据设定的基本应用型目标，笔者对环境科学专业的GIS课程体系进行了部分的教学改革实验，以探索适合于本专业GIS课程教学的模式。
三、教学改革实验
针对环境科学专业的知识结构特点，紧扣能力目标的基本应用型要求，将教学分为三个梯次，梯次一：要求了解GIS是什么，掌握GIS的基本原理，主要在课堂教学中精细化课程内容；梯次二：掌握GIS主流软件的操作方法和应用，主要结合课程项目的设计完成该梯次的教学设计；梯次三：应用阶段，在环境科学专业范围内，基于GIS基本功能解决实际问题。主要在实验实践环节提升学生的应用能力。基于上述三个梯次的教学总体设计，教学的各个环节改革与优化介绍如下。
1.梯次一：理论课程内容与学时精细化设计。梯次一为课程引入与理论了解阶段，考虑GIS具有综合性强、多学科集成，知识点多，学科与技术统一性，且发展与内容更新速度快，渗透性和空间抽象性强等特点[8]，针对环境科学专业学生的知识结构体系，注重理论与实践相结合，梳理GIS课程体系，选择兼具概念与实践并重的教材《地理信息系统原理、方法和应用》（邬伦主编，科学出版社），该书详细划分了理论基础讲解、GIS功能介绍与应用技术，有助于教学内容的自由选择。考虑环境科学专业学生的背景，将GIS的基本概念、组成、功能及其应用领域、空间数据结构（矢量和栅格数据结构）、空间数据采集、空间数据处理与分析、GIS空间分析原理与方法及GIS产品制作与输出作为重点内容讲解。让学生由浅入深，了解GIS具体功能，数据的来源与特点，如何将现实世界数据化、信息化，如何利用GIS解决身边的问题（如公园选址、交通管理、城市拆迁与洪水分析等），增强利用GIS作为辅助决策工具的兴趣和学习自主性。
针对梯次一的基本要求和课程内容选择，笔者理论教学课时精简为32个学时。具体安排：（1）导论，4个学时，主要讲述GIS的基本概念、组成、演变历史和发展趋势、基本功能、与相关学科的关系以及GIS主流软件的认识。（2）GIS空间数据结构，8个学时，主要讲述空间参照系统、地图投影、空间数据采集、空间数据模型、栅格和矢量数据结构、编码方法等。（3）空间数据处理，6个学时，主要讲述空间数据变换、数据融合、空间插值与拓扑关系编辑。（4）空间分析，8个学时，主要讲述空间查询与量算、空间叠加分析、缓冲区分析与网络分析等。（5）GIS产品可视化与输出，4个学时，主要讲述地图制作与输出、专题地图设计。
2.梯次二：理论教学与专业实例设计。为了加强教学过程理论与专业实际的联系，笔者提出将“农业点源大气污染可视化分析”课题作为专业实例设计，贯穿整个GIS课程教学过程中，以提高学生主观能动性。
国家环保部2012年公布的《环境空气质量标准》（GB3095-2012），首次将PM2.5（年均和日均浓度限值分别为定为0.035mg/m3和0.075 mg/m3）、O3纳入常规空气质量评价，并收紧了PM10、氮氧化物等标准限值，以期“十二五”期间使我国大气PM2.5污染得到缓解，区域大气复合污染得到有效遏制，大气环境质量得到持续改善。选择农业点源大气污染可视化分析，整个课题既贴近现实，又属于环境专业关注的热点问题。这个课题设计内容主要涉及农业点源大气污染源调查、农业区空间分布、人口分布、污染源季节特征、大气污染扩散模式等，结合缓冲区分析得到农业点源大气污染时空分布与影响区域划分。根据这一课题的设计，在课堂教学上提出问题，引导学生总体规划设计，以原有专业知识在解决问题上遇到的瓶颈，自然引导利用GIS技术解决此类问题。将各部分内容分版块划分，贯穿到各章节授课内容中。如导论中以谷歌地球、寻找本拉登实例作为开始，让学生了解实例以及GIS的基本功能，并指出谷歌地球是数据来源之一；空间数据结构与处理讲解中引导学生如何采集与处理农业点源大气污染的相关各类型数据，指出相关的数据转换可在GIS中实现，实验环节就可以亲自操作；空间分析讲解中指出缓冲区分析和空间插值可解决污染影响区域划分和时空分布，在实验环节可以设计操作。
通过上述的专业实例贯穿，可以有效引起学生的自主学习能力和兴趣，感觉GIS就在身边，又产生“技痒”，促进梯次三的实践教学。
3.梯次三：实践教学课题化设计。上机实验是环境科学专业GIS学习的重要环节，依据所设计的课题，在实验过程中得以实现和解决，将大大加强对GIS课程的理论理解与掌握，激发进一步深入学习的动力。具体实验教学内容安排如表1所示。实验学时与教学学时1∶2配套。
三个专业实例化实验设计，基本包含了GIS基本操作技能，在让学生亲自了解GIS的强大功能的同时，更真正体会到了在GIS中的具体操作过程。
四、结语
环境科学专业与地理学有机融合，更加凸显环境科学的“大环境”特征，也更能符合全球环境的研究趋势。加强环境专业GIS教学与改革是顺应我国新时期高等教育“造就一批创新能力强、适应企业发展需要的优秀工程师”的要求。笔者提出GIS教学过程中贯穿专业实例课程化的改革方式，旨在激发学生的学习热情，在实践中增强学生的动手与解决问题的能力，达到基础应用型的技能要求，实现学以致用。
参考文献：
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地理信息系统基本概念范文4
随着我国城市燃气事业的发展,面对日趋复杂的燃气管网系统,仅靠人脑记忆和手工管理的方式早已无法满足安全生产和快速抢险的需要。因此,以燃气管网图纸资料输入、管理建设为起点,逐步开展企业的信息化建设,提高生产效率,提高燃气管理水平,有计划、有步骤地制定、实施城市燃气公司信息化建设是摆在燃气经营管理者面前的一个紧迫任务。这种以数据建设为核心的模式将从根本上解决手工管理存在的弊病,最终达到充分利用管网信息、资源,从根本上改变事故抢修人工决策及总图档案人工查询的落后管理方式,实现燃气管网调度自动化,达到安全、平稳供气的目的。
1.燃气管网管理的现状
燃气管网管理是燃气安全运营调度、安全管理的基础工作之一。随着城市燃气管网的建设,管网、调压柜(箱)大量增加。燃气管网速度的快速增长,管道管辖范围面积的扩大,城市道路、城市发展导致地形图变化,等等一系列因素造成燃气管网系统管理变得日趋复杂。目前仅靠记忆和手工管理的方式己无法满足工程建设、安全生产和快速抢险的需要。
2.GIS的基本概念
地理信息系统(Geographical InformationSystem, GIS)是一种决策支持系统,它具有信息、系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的,地理位置及与该位置有关的属性成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中,现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象,这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。
地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面,地理信息系统是一门学科,是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科;另一方面,地理信息系统是一个技术系统,是以地理空间数据库(Geographical Database)为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
3.系统的建设原则与目标
系统建设的目的是在引进先进的管理思想和理念的基础上,以先进的计算机技术为核心,将城市燃气管网所涉及到的设备、设施等数据资料进行采集加工,并结合燃气管网管理的业务内容,建立起一个能够辅助燃气管网建设和管理部门工作的,具有综合信息、处理能力的智能化系统。以图形的形式直观地显示燃气管网的各种设备、设施,并且能够对同类设施不同属性进行区分显示。作为燃气输配管网调度自动化监控系统的一个子系统,GIS系统要能够与系统中的SCADA系统、仿真系统进行有效、实时的数据交换和显示分析。管网的建设和管理部门可实现对各类地下管网的检索查询、空间分析、业务分析、制图打印等功能,从而为科学、高效地管理燃气管网快速地定位突发事件和灾害发生的位置、并辅助快速地提供解决办法,尽量缩短事故停气时间、更好地服务于大众,从而增强企业的管理水平,提高企业的经济效益。
燃气输配管网综合管理地理信息系统是为燃气改扩建工程项目中燃气SCADA系统服务、配套的一个基础性工作,工程实施必须纳入燃气SCADA系统综合考虑。它是管理城市行政区划、建筑、道路等基础地理信息和燃气管网空间数据以及燃气用户分布数据的地理信息系统,是燃气管网可视化管理、管网运行情况监控、燃气用户管理的基础平台,同时也是实现燃气SCADA系统仿真功能的数据来源,是实现对燃气管网的规划、设计、施工、运行等所有环节的自动集成基础。只有成功地建设这一系统,才能使生产经营管理的各个环节通过信息化技术流畅地密切关联,实现燃气公司的最优化运营,逐步提高企业的经济效益及社会效益。
4.系统的应用功能设计
燃气地理信息、系统的应用功能框架设计的原则是:系统能够支持日常的工作流程,系统的应用功能快速、简便、开放和实用。
4.1系统管理功能
系统的管理包括用户的权限管理、数据的备份与恢复、数据库的操作日志管理等。系统的管理充分利用了Oracle数据库的安全管理的优势,根据企业的工位来定制的,具有很强的灵活性和开放性,可以根据工作需要定义任意多的工作角色,例如:系统管理员、设计人员、公司领导、市场人员等等,然后为各种角色设置不同的数据操作权限。
4.2基本的GIS操作功能
系统提供基本的GIS操作功能,包括:对视图的放大、缩小、平滑漫游、鹰眼、多窗口操作等,区域管理、地图定位、量测工具、图例、比例尺、图层的开关、工作空间的操作等。
4.3数据采集与维护功能
系统提供燃气行业的设施模型,提供了多种数据采集与维护的基本工具,可根据这些基本工具自由组合或配置出更多的数据维护采集的工具,进行单独或批量的数据更新维护。系统以设施为基本的操作对象,根据设施模型中对设施的描述,在数据操作的过程中自动建立设施之间的关系,并验证检查数据的正确性,维护燃气管线网络的逻辑拓扑关系。
4.4数据转换、输入输出功能
系统提供数据转换的工具和第二连接的方法,可以将国际上大部分通用格式的GIS或CAD数据导入系统数据库中,或只作为DDC文件;同时系统也将提供工具将系统的数据转换为国际上大部分通用格式的GIS或CAD数据。
4.5数据的查询、统计和分析功能
系统提供参数驱动的查询、统计和分析功能。用户可以根据自己的需求,在几分钟之内就可以配置出各种查询统计功能,并可输出到各种形式的报表中。
4.6辅助工作管理功能
系统提供设备的生命周期管理,根据设备当前和历史的生命周期状态,可以辅助运行维护部门的日常工作,例如:设备维修记录、巡检记录、施工记录等。
4.7辅助决策分析功能
系统依据管网的逻辑拓扑关系,提供管网的决策分析功能,例如爆管分析、供/停气范围分析、剖面分析、最短路径分析、连通性分析等。
5.加强燃气输配技术研究的意义
中国燃气市场的高速发展时期正在到来。天然气资源的开发、建设和利用,使城市燃气进入一个新的发展时期。燃气使用范围日益扩大,供气的重点扩展到发电、工业以及供暖、空调和汽车燃料等,今后15—20年是我国天然气需求增长较快的时期。这使得城市燃气包括输配系统在内的建设将有一个持续的高峰时期。因此,在一个整体的输配系统中,应积极发展除民用户以外的其他用户,如发电、工业、供暖、制冷和燃气汽车等。通过用气范围的扩大,城市燃气才能得到更快的发展,其技术也才会有应用的基础。我国城市燃气输配技术的发展,不是简单地引进国外先进设备,而是在市场经济的前提下,结合本国情况,通过科技进步,使整个燃气系统取得与先进国家水平看齐的经济效益。因此,城市燃气输配技术的进步应包括整个输配环节的项目决策、经济评估、设计、施工和管理等诸方面。
地理信息系统基本概念范文5
关键词：地理信息系统；软件设计；教学；资源与环境
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）36-0192-03
教育部于1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》，将原土壤与农业化学、农业环境保护、渔业资源与渔政管理以及农业气象合并为农业资源与环境，属于环境生态类[1，2]。按照专业规范的要求，农业资源与环境专业的业务培养目标是：培养具备农业资源与环境方面的基本理论、基本知识和基本技能，能在农业、土地、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、生态农业、资源遥感与信息技术的教学、科研、管理等工作的高级科学技术人才[3]。随着本科专业目录的调整，农业院校的土壤与农业化学专业更名为农业资源与环境专业，其课程设置和教学计划也有较大的变化。各学校根据自身的实际情况，对有关课程设置的调整变化很大[4]。人类80%的信息都和空间位置有关，因此地理信息系统作为资源调查和评价过程中的重要工具，在资源环境专业中得到了充分的重视，因此越来越多的资源环境专业开设了地理信息系统和地理信息系统设计与开发相关课程。
从20世纪90年代开始，地理信息系统贯穿在数据采集、存储、处理、管理、分析及决策中，为越来越多的领域提供动态模拟、统计分析、预测预报、决策支持等服务[5]。在资源与环境专业的教学过程中以培养学生的GIS软件的应用能力为基础上，更加侧重培养学生的GIS系统的设计与应用开发能力，以提高学生解决不同实际问题的能力[6]。基于此，在本科教学方案中增设“GIS设计与开发”这门课程。目前“GIS设计与开发”作为资源与环境专业一门专业基础课，具有较强实践性、跨学科和领域等特点。针对资源与环境专业发展特点，本文讨论了“GIS设计与开发”课程设置目标的教学内容、教学方式和考核形式及其特殊性，先修课程调整、综合实习内容以及学生综合能力培养上给出教学意见，提高教学质量。
一、教学目标
如何实现专题GIS应用系统，提高GIS应用水平和效益，本课程就是在这样一个环境背景下产生的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业学生的一门应用性很强的课程。该课程是在完成地理信息系统原理、遥感导论、数字图像处理、GPS原理、地图学、C语言、Windows程序设计、数据库原理等基础课程之后，综合GIS、RS和GPS理论与计算机科学理论，以满足特定的应用要求。遵循地理信息标准，运用软件工程思想和方法，结合地理信息自身和相关应用领域的特点，设计和开发具有明确目标的信息系统。学生通过这门课的学习，掌握GIS设计与二次开发的基本原理、方法和工具，使学生具备地理信息系统二次开发的能力，熟悉空间数据库设计的基本原理和方法，了解应用项目开发中组织和管理涉及到的基本概念和策略，提高运用所学知识解决资源与环境专业方面实际问题的水平，为毕业设计和后续其它课程的学习夯实基础。
二、课程特点与基本要求
1.课程特点。（1）“GIS设计与开发”是一门具有学科交叉性特征的课程。该课程本身涉及到地理信息系统原理、地图学、遥感原理、软件工程、数据库原理、Windows程序设计、数学建模等多个学科的内容，具有较为明显的学科交叉性。就资源与环境专业而言，设计与开发更加侧重数据的分析、处理和表达，因此在课程中更加侧重数据的分析和制图表达上，但是对一些基本的功能的要求也必不可少。故此，资源与环境专业在“地理信息软件设计与开发”上应该兼顾所有的基础学科，同时对数学建模相关课程有深入了解。（2）“GIS设计与开发”是一门不断发展的课程。GIS基础软件与应用软件受到计算机软硬件技术的更新而不断发展的，这也对GIS软件设计与开发也提出了更高的要求。在教学中要不断吸收新兴技术，在教学过程中指导学生查阅与GIS软件设计和软件设计有关的新兴资料，把握GIS的前沿动态。在教学过程中，适当的提出问题，调动学生积极查阅图书文献资料，培养学生积极学习态度和自学能力。（3）“GIS设计与开发”是一门实践性很强的课程。要进行GIS软件设计必须在软件设计模式、集成开发环境的运用、软件编码等方面都较好的基础，强调理论和实际应用的结合，根据具体情况解决具体问题。要求将设计与开发的理论与方式用于具体实践工作中。在教学过程中设计了单独的“地理信息软件设计与开发”的实验课程。实验课程采用分解知识点进行训练和综合训练解决实际问题的能力。
2.基本要求。学生较好地掌握地理信息系统项目组织和管理的特殊性和相关理论，学习GIS软件设计的方法，理解其特殊性，为地理信息系统的设计与开发奠定基础。能熟练运用一种程序语言和地理信息系统基础平台进行二次开发。掌握GIS软件的二次开发的基本原理，熟悉组件式GIS软件开发的基本架构，了解目前主流组件库的基本特征，具备开发GIS基本功能的能力。能使用C#和ArcEngine进行GIS组件式二次开发。掌握如何将地理信息系统与应用模型及其他系统集成综合解决和处理问题的基本方法，达到会设计与应用的目的。
三、教学设计
1.参考书选择。由于“地理信息软件设计与开发”这方面的教材比较少。教学过程中涉及到软件设计的基本原理与方法，在教学过程中选择Ian Sommerville编写的《软件工程》部分内容为指定阅读材料；同时考虑到GIS软件设计过程中的共性和特性，理论教学选择吴信才等编写的《地理信息系统设计与实现（第二版）》为参考书；课程是实验采用ArcEngine进行二次开发，因此参考相关的二次开发教材，主要包括ArcEngine开发帮助、类图等。同时给出部分图书清单，要求学生自学完成C#程序设计和设计模式等相关知识。
2.开发环境。学生的先修课程包含C语言、数学建模及Matlab等课程。然而除了个别学生自学了VC程序设计之外，大部分不具备VC的开发能力。如果为了可视化编程选择VC，则在有限的课时内，学生将投入大量精力来学习VC及MFC的基本开发技能。Matlab软件是国际公认的最优秀的科技应用软件。考虑到资源与环境专业背景，Matlab能在GIS开发中能够很好的挖掘和分析资源环境数据。但是考虑到GIS需要管理海量的空间数据，然而常见的空间数据Matlab不能进行直接的支持。因此Matlab不能作为本课程的主要开发环境。结合学生现有的开发基础，以及.NET在界面设计和面向对象的优势，因此本课程选择C#.NET作为高级语言开发环境。Visual Studio作为一个强大的开发环境，直接对C#等.NET原生语言支持。在Visual Studio 2010中对UML进行了支持，能够创建UML类图、活动图、序列图、用例图和组建图。利用对UML的支持，能够很好的支持在课程中的设计和建模。
在二次开发控件主要选择目前主流的ArcEngine提供的基本控件和类库。利用ArcEngine来开发实现GIS相关功能，而其他关于资源与环境的信息挖掘则采用Matlab来实现，并通过Matlab Builder将Matlab代码成为.NET程序集实现Matlab和.NET之间的互操作。
3.教学课程结构。“地理信息系统设计与开发”是我校资源与环境专业一门重要专业基础课。总学时为48，其中理论课程为32学时，实验课程为16学时。考虑到培养学生对GIS的实践能力，理论课程和实验课程比例达到了2：1，课程的教学内容如下表。
全部课程安排了16课时的实验，其中C#开发4个课时，基于UML的GIS系统设计4个课时，最后还有8个课时进行ArcEngine的二次开发内容。每次实验提交实验报告及相关的源代码和对应设计文档，用以检查教学效果，及时调整教学方案。
4.教学方法。“GIS设计与开发”教学主要借助多媒体等现代教学方法，理论教学配合对应内容演示，融合其它课程内容的方式。可以针对不同的教学内容采用不同的教学方式。例如，在讲解GIS软件设计的相关理论基础时，进行启发式教学，鼓励学生提出问题，诱导学生思考并解决问题。互动式教学是课程讲授的一种有效的教学方法，通过师生之间对同一问题的分析，促进对理论理解，对问题的分析方法理解，能营造良好的课堂气氛，提高了教学效果。研究式教学方法也很重要，采用研究的方式与激励学生查阅资料，了解未来的发展方向并阐述观点。
5.考核形式。为了培养学生的创造性思维、动手能力和综合素质，侧重应用开发的角度来对学生进行综合考察。本课程主要采用平时考核、最终试卷考试和实验考查三方面相结合的方式对学生进行考核。由于没有较完整的教材，教学过程中也采用了较多的新兴资料，因此在课程学习过程中要求学生查阅指定内容的文献资料，学生提交相关的读书报告，以此作为平时成绩考核标准之一；平时的出勤率和随堂提问也作为平时成绩一部分。实验课程考核包含实验完成代码、设计文档和实验报告三个部分，能较好提高学生的实践动手能力。考试内容包含了对学生对基本知识掌握程度的考察，还增加系统分析和设计讨论题。该类题目有较大的灵活性，能够考察学生综合素质，同时能体现教学效果。学生最终的成绩由3个部分组成：平时作业和出勤率占30%，实验占30%，期末考试占40%。
四、教学建议
1.调整先修课程。任何一门专业课的开设都建立在先修课程基础之上的。资源与环境专业在先修课程中虽然学习了“地理信息系统”、“遥感导论”、“数学建模”等课程。然而在理论教学课程中发现，学生对GIS的基础知识理解不够深入。如在简介空间查询时，需要先讲解空间拓扑的相关知识，才能进一步简介基于空间的查询方式。其次，学生在实验课程中动手能力表明，通识教育的高级程序语言现在还是侧重基本语法，导致学生的应用开发能力难以满足GIS开发的基本要求。因此，在通识教育过程中改变课程教学侧重点，使之更加符合资源与环境专业的学习，便于后续课程的开展。
2.增加综合实习。“地理信息系统设计与开发”是一门应用和实践较强的课程，同时其中的软件过程管理的内容又过于抽象，学生很难同时掌握基本的开发方法和软件过程管理。因此增加2周（80课时）的课程实习。集中时间让学生完整完成从设计到开发实现的过程，让学生巩固学习的GIS软件的设计方法，理解软件过程管理，同时强化学生的开发能力。在实验课程中学生掌握了基本的设计理论知识和程序开发技能。通过综合实习，能将学过的知识综合起来加以应用，既培养学生的动手能力又加强学生的创新意识。实习将学生分为2个实习目标，每个内容约30人，其中包含5个实习小组，每个小组5～6人，每个小组围绕实习目标完成不同的任务目标，由组长控制整个开发过程协调组员之间工作，在80课时内完成小型的GIS系统的设计与原型系统的开发任务。通过实习使得学生将基本的理论与应用开发联系在一起。
3.培养综合应用能力。本校的资源与环境专业主要研究方向有土地利用规划、流域管理、土壤与环境污染评价、防治与规划，耕地肥力管理、专家系统开发等。学生在毕业后，有很大一部分就转到了相关应用领域工作，把GIS作为处理该领域的一种工具。在先修课程中主要是利用Matlab、SPSS等软件对资源环境信息进行挖掘，同时也采用ArcGIS中的ArcTool工具包进行空间分析。因此在课程培养中需要结合上述的内容，需要培养学生综合统计和空间分析知识来解决实际问题的能力，使得学生能够为今后的工作和继续深造打下坚实的基础。
五、结束语
GIS的发展为资源与环境的飞速发展注入了新鲜的血液，提供了新的契机。在资源与环境专业设置地理信息课程是顺应时展趋势的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业的一门重要课程，具有理论抽象和实践较强的特点。因此，要改变传统教学观念，不断改进教学方法，适时的调整和更新教学内容，充分调动学习的主动性，提高学生的综合运用能力，力争培养出具有良好专业基础的地理信息应用人才。
参考文献：
[1]邹长明，于群英，刘正，等.农业资源与环境专业课程体系与教学内容改革初探[J].安徽农学通报，2007，13（023）：150-151.
[2]王敬国，毛达如.对办好农业资源与环境专业的三点思考[J].高等农业教育，2001，118（4）：40-41.
[3]田应兵，王文凯.地方高校农业资源与环境专业课程体系与教学内容改革探讨[J].长江大学学报（社会科学版），2008，31（6）：244-244.
[4]孙枢，李晓波.我国资源与环境科学近期发展战略刍议[J].地球科学进展，2001，16（5）：726-733.
[5]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨[J].地理信息世界，2003，1（4）：1-7.
地理信息系统基本概念范文6
随着人们对旅游地理信息认识的逐步深入以及智能旅游的发展，地理信息系统（GIS）技术的在旅游业应用范围越来越宽广，这也就要求进入旅游相关领域的旅游类专业毕业生必须具备一定的GIS基础。因此，对于旅游类专业来说，将GIS技术运用到教学实践和科研项目中，是旅游学科知识体系演化和变革的需要，是旅游学科融合现代科学技术发展的结晶。为此，国内外学者从旅游类GIS课程设置，课程内容、教学过程、实验教学等方面进行了研究，但在实际教学中仍存在各类问题，如对GIS的重要性认识不足、课程教学内容与旅游专业脱节、教学实践环节缺乏针对性等。就此，本文首先对旅游学科GIS的作用进行了分析，进而提出了旅游类专业GIS课程教学改革框架，为旅游类专业的课程教学改革提供一种路径。
一、GIS在旅游学科中的作用
从GIS学科发展来看，GIS从地理信息系统（GeographicInformationSystems，GIS）向地理信息科学（GeographicInformationScience，GIS）发展是在1992年前后。从单纯GIS科学知识传授到GIS科学思想传播的升华，是最近十年的事情。伴随Web技术的普及，地理信息服务（GeographicInformationService，GIS）成为当前GIS研究的热点之一。GIS是一个发展的技术、科学、服务，GIS的发展必然延伸其在旅游学科中的应用，也必然带来旅游课程教学内容的革新。
（一）作为技术的GIS（GeographicInformationSystems）
GIS技术为旅游发展提供一种重要技术保障。旅游者通过空间移动行为，与旅游环境的产生交互过程，形成旅游者活动规律。可见，旅游者活动信息属于一种发生在旅游环境内、具有严格地理维的地理信息。GIS技术对旅游地理信息进行高效获取、存储、管理、分析和表达与传输，以其高效处理海量空间数据、高效制图技术、动态过程分析等特点，为旅游资源调查、旅游线路规划、旅游信息服务等领域提供了崭新的手段。由此，GIS技术与3G技术、VR技术、Web技术等共同组成旅游信息化的重要部分，这也是旅游院校引进GIS课程的主要原因之一。
（二）作为科学的GIS（GeographicInformationScience）
作为科学思想的GIS为旅游发展提供一种空间思维方式。旅游学科属于研究人的学科，具有社会科学的属性，导致旅游类专业培养侧重于管理能力但忽略空间思维能力的培养。如何理解旅游现象空间关联性，如何高效利用旅游者活动信息进行市场营销、旅游企业管理、旅游行业监测等，成为旅游院校学生逻辑思维培养面临的一个难题。旅游类专业开设GIS课程能有效地改变这种局面。其原因是GIS学科以计算机科学技术为背景，强调逻辑性；通过对GIS理论理解和软件应用，学生能深刻理解数字旅游空间模型的概念和原理，突破对空间的主观感受。如此一来，GIS课程就会使旅游类专业学生的思维方式更加理性且逻辑，而这恰好是当代旅游人才所必需的思维能力之一。
（三）作为服务的GIS（GeographicInformationService）
GIS技术为旅游产业提供位置服务（LBS）。旅游活动作为一种空间移动的人类行为，需要大量的地理信息为其服务。作为位置信息技术，GIS技术天生就是一种精准的空间信息管理系统，因而与生俱来兼具提供位置服务和管理信息系统的属性。因此，建立旅游信息系统是GIS应用最重要的领域之一。国内对于旅游地理信息系统的研究已经积累了较多的成果，根据旅游者对旅游信息服务体系的要求，利用GIS可以建立不同尺度、不同类型的旅游信息系统，给旅游者提供数据库查询，从而为旅游消费决策提供信息支持。
二、旅游类专业GIS课程教学改革框架建构
旅游类GIS课程教学目标是服务于旅游学科，属于GIS学科的应用层面。在此课程定位下，如何挖掘有限学时（36学时，2学分），合理布局理论和实践学时，是获得教学效果的关键。本文结合旅游学科特点与GIS课程实践，引入“逆向”和“分步骤”的项目化教学模式，对GIS课程进行如下改革：
（一）教学目标：培养旅游专业人才的逻辑思维方式和空间分析能力
旅游类GIS课程目标建设可分为：（1）习得GIS软件应用技能，通过课堂讲授并结合课堂演示和上机实践，要求学生掌握一种GIS软件的核心功能，具备熟悉运用GIS软件的能力；（2）运用GIS技术解决旅游问题，要求学生能够理解GIS理论框架和运用GIS技术解决旅游规划、旅游营销等专业领域内的实际问题，以及了解GIS发展前沿和趋势；（3）为旅游提供GIS服务，使学生能够胜任与GIS软件有关的旅游管理工作。
（二）教学内容：“实验-原理-实习”融合形成“逆向阶梯式”教学内容体系
旅游类专业GIS课程的教学内容取决于教学目标及其在旅游学科知识体系中发挥的作用。教学内容可进一步划分为三个模块，包括：实验训练，基础理论和课程设计，这三个模块形成一个阶梯状的进阶式教学体系（见图1）。具体而言，实验训练模块重点以主流GIS软件（如ArcGIS）基本操作为核心，目的在于对工具软件的认知和熟悉。先“做练习，后讲原理，再练习，再回顾”，逆向循环学习方式，提高学时利用率。基础理论模块重点强调GIS的基本概念和知识体系；具体内容包括GIS经典概念和理论的介绍和地学背景知识补充介绍。课程设计模块包括：地图制图、遥感数字图像解译、GIS空间分析等，该模块是实验教学的核心，围绕“校园景区”，采用项目化的方式，实现对GIS软件核心功能的应用。
（三）教学方法：面向实践的案例化、项目化实践教学模式
（1）演示教学法：该方法主要针对实验训练模块，主要是解决学生对GIS课程的感性认识问题，即让学生熟悉GIS软件的基本功能模块、主要操作方式和基本概念。具体操作是，教师首先借助GIS软件，演示实验内容，讲解实验中地学问题或模型的GIS软件处理过程；然后学生依据实验任务完成相应的模拟操作，了解实验软件的处理运作方式。在实验结束后，教师分析与评价GIS软件各个模块功能和实验结果。（2）案例教学法：该方法主要应用与基础理论模块，目的在于解决旅游类专业学生对GIS基础理论难以理解问题，进一步提高学生分析和解决问题能力。案例选取是该模块的首要条件。在教学过程中，取之于旅游产业实践的案例素材比较复杂，需将案例精简成为教学素材，以利于提高学生利用GIS工具解决实际问题的兴趣，同时能促进对GIS软件的掌握及基础理论理解。例如在自驾游线路规划问题上，可精简成采用临近分析、网络分析和缓冲区分析等功能进行建模分析。（3）项目教学法：该方法应用于课程设计模块，主要是解决教学内容与旅游专业脱节的问题。在教学实践中，将校园类比成景区，开展面向旅游景区的项目化教学，基本实施环节如下：建立项目团队，依据班级情况，每5-7名学生组成一个项目团队，作为教学的基本组织和实施单位，完成一个应用项目设计。应用项目招标，开设校园旅游线路规划、校园旅游资源调查与评价、校园旅游适宜度评价、虚拟校园、校园电子导游等项目，学生以申报“国家级大学生创新计划项目”方式招标立项。项目实施辅导，课程建立2名主讲教师、2名研究生助理共同辅导项目团队完成项目任务；学生必须做到及时与指导教师共同讨论、交流项目思路及分享应用设计成果。项目成果提升，学生在课程结束时提交应用项目报告和进行项目答辩，对其取得的学习和研究的成果进行评估，鼓励学生撰写科技小论文，整理发表。
三、结语
