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网络地理信息系统概念范文1
【关键词】地理信息系统;辅助;地理教学
地理信息技术是地理课程独特的辅助教学技术,它能扩展传统媒体和计算机多媒体的功能,充分发挥地理空间性、综合性和地理“理性”的特征。地理信息技术辅助教学是地理教学方法改革、辅助教学理论与实践的重要内容。将地理信息技术的功能用于课堂教学,并与地理教学目标、内容、过程、方法相融合,实现教学内容的呈现方式、教师的教学方式、学生的学习方式的变革。
当前地理信息系统对于中学地理教师而言已经很是熟悉,但是理解不够深刻,至少还没有真正的将地理信息系统应用起来,他们对于地理信息系统的理解还停留在中学地理课本中,中学地理教学内容中有现代地理学研究新技术手段3S技术,即地理信息系统、遥感技术、全球定位技术,这些技术近些年来发展迅猛,在日常生活中我们会经常接触到,已经成为常规技术,应用于各行各业。在现代地理教学中我们也应该借助地理信息系统的直观表现效果辅助地理教学,加深学生学习了解的印像,帮助学生理解自然现象。
1 地理信息技术概况
地理信息系统与计算机及遥感技术结合,提供地理空间数据的采集、储存、检查、操作与分析。最新的地理信息技术已经发展到对地理空间信息进行可视化的动态分析,在三维图形中对信息进行交互操作,并结合网络、多媒体和立体视觉给人创造个虚拟的数字地球和数字城市,其对于空间数据强大的管理处理和分析能力已经在农业、林业、空页、国土、规划等等行业部门中得到应用,因为人类的行为大部分与位置和空间分布有关,所以应用非常广泛。地理信息系统的广泛应用创造了巨大的经济效益和社会效益。现代地理信息技术正深刻改变着人们的生活和工作,同时也冲击着传统的思维方式和教育观念。
2 共享地理信息系统辅助地理教学
可以应用的共享地理信息系统很多,最为常见的有城市电子地图、交通信息系统、旅游地理信息系统、E都市、Google earth、Visual map、Mapabc、Mapbar等等。大众最为熟悉了解的地理信息系统当属google earth,网络支持的google earth在我们的日常生活中应用普遍,人们出行前在google earth上可以方便目的地的相关自然、人文情况,给人们的生活带来很大的便利。
在地理教学中使用google earth会有更好的使用效果,可以观赏全球任何地区的地貌。点击塔里木盆地,只见一条条排列整齐的沙垄横亘在盆地内部;点击珠穆朗玛峰,依次操作鼠标左键、右键可从高空鸟瞰、近景观看过渡到侧面观赏,旋转屏幕右上角的指北方向,可以绕山峰一周进行观赏,使人真正体验其雄伟和高大。调节观看的高度、方向和倾角,可以进行高低、远近以及缩放欣赏,地球上任一地区的大地貌和小地貌都能一览无余。如果操作左键、右键(或改变鼠标上面轮子的转动方向)可以分别放大和缩小所观赏区域的范围及其地表细微的形态和景观。这些基本功能的应用对于学生了解地球地形地貌基本情况是最为直观、高效的教学手段。Google earth中丰富的街景图片,建筑的三维模型等等都将成为人文地理教学很好的展示工具。
3 专业地理信息系统辅助地理教学
地理信息系统能回答地理事物在哪里、有怎样的空间分布趋势、各地理事物之间空间关系如何等问题。其次,它也能进行直观的模拟演示、数据统计输出等。
3.1 直观的表现地理事物的分布特征、分布规律:
教学中,教师可以应用地理信息系统在空间上显示符合某一条件的地理要素的特性,帮助学生认识地理空间概念。例如,利用地理信息系统对地理事物的空间分布、查询、显示功能,辅助讲授自然与人文要素的分布,也可对各地理要素之间的空间关系进行分析,帮助学生掌握地理要素的分布特征、空间分布规律,提高学生分析地理问题、解决地理问题的能力。
3.2 直观的表现事物地理环境状况:
利用地理信息系统技术,可确定某地理要素在一定范围内对于其他地理要素的分布。例如,确定离某条河流100千米内人口大于20万的城市分布,从而为内河运输、灌溉发电、洪灾预防等各种人类活动提供环境分析与决策,这有助于学生形成理性分析地理问题的能力。另外,也可以借助地理信息系统查询功能,例如,查询某城市一个地点到另一个地点的线段,或较大区域内一个城镇到另一个城镇的线路,地理信息系统可以提供多条线路,也可能给出最佳路径,这些功能对于培养学生的空间分析、空间判断和决策能力都有好处。
3.3 能够反映地理事物变化情况:
利用地理信息系统能显示地理事物在不同时段的地理信息的空间分布,能展现其各阶段的特征,有助于学生认识地理事物的发展过程。例如,在讲授城市化或土地利用变化等问题时,利用地理信息系统直观显示不同时段的城市扩展或土地利用变化信息,能帮助学生对城市化过程或土地利用变迁有深刻的了解。另外,地理信息系统能灵活添加图层要素,例如,叠加城市交通、城市商业网点等信息,使教学过程灵活多变,能培养学生科学、客观地分析问题的能力。
3.4 实现数据统计分析与地理情况的真实模拟:无论是地理科学本身,还是地理教学,直观性是一个重要的特性。地理信息系统能实现统计分析、图表直观显示。具体来说 专题地图制作(地理信息系统软件可以绘制交通图、地形图、行政区划图、旅游规划图等各类专题图)等。
3.5 现代广泛行业应用的地理信息系统能够反映诸多人文地理:在“数字北京”“数字深圳”系统中,能够进行三维漫游,实现从“街区”进入房屋内部的漫游。同时,还可以通过各种属性库链接查询感兴趣的信息,包括各类多媒体信息。这对学生提高学习兴趣,学习新课程中的城市地理、城乡规划等知识非常有好处。
4 结论
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关键词:地理信息系统;风险评估
2006年1月国家网络与信息安全协调小组发表了“关于开展信息安全风险评估工作的意见”,意见中指出:随着国民经济和社会信息化进程的加快,网络与信息系统的基础性、全局性作用日益增强,国民经济和社会发展对网络和信息系统的依赖性也越来越大。
1什么是GIS
地理信息系统(GeographicInformationSystem,简称GIS)是在计算机软硬件支持下,管理和研究空间数据的技术系统,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。
2风险评估简介
风险评估是在综合考虑成本效益的前提下,针对确立的风险管理对象所面临的风险进行识别、分析和评价,即根据资产的实际环境对资产的脆弱性、威胁进行识别,对脆弱性被威胁利用的可能性和所产生的影响进行评估,从而确认该资产的安全风险及其大小,并通过安全措施控制风险,使残余风险降低到可以控制的程度。
3地理信息系统面临的威胁
评估开始之前首先要确立评估范围和对象,地理信息系统需要保护的资产包括物理资产和信息资产两部分。
3.1物理资产
包括系统中的各种硬件、软件和物理设施。硬件资产包括计算机、交换机、集线器、网关设备等网络设备。软件资产包括计算机操作系统、网络操作系统、通用应用软件、网络管理软件、数据库管理软件和业务应用软件等。物理设施包括场地、机房、电力供给以及防水、防火、地震、雷击等的灾难应急等设施。
3.2信息资产
包括系统数据信息、系统维护管理信息。系统数据信息主要包括地图数据。系统维护管理信息包括系统运行、审计日志、系统监督日志、入侵检测记录、系统口令、系统权限设置、数据存储分配、IP地址分配信息等。
从应用的角度,地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成:硬件和软件为地理信息系统建设提供环境;数据是GIS的重要内容;方法为GIS建设提供解决方案;人员是系统建设中的关键和能动性因素,直接影响和协调其它几个组成部分。
险评估工作流程
地理信息系统安全风险评估工作一般应遵循如下工作流程。
4.1确定资产列表及信息资产价值
这一步需要对能够收集、建立、整理出来的、涉及到所有环节的信息资产进行统计。将它们按类型、作用、所属进行分类,并估算其价值,计算各类信息资产的数量、总量及增长速度,明确它们需要存在的期限或有效期。同时,还应考虑到今后的发展规划,预算今后的信息资产增长。这里所说的信息资产包括:物理资产(计算机硬件、通讯设备及建筑物等)信息/数据资产(文档、数据库等)、软件资产、制造产品和提供服务能力、人力资源以及无形资产(良好形象等),这些都是确定的对象。
4.2识别威胁
地理信息系统安全威胁是指可以导致安全事件发生和信息资产损失的活动。在实际评估时,威胁来源应主要考虑这几个方面,并分析这些威胁直接的损失和潜在的影响、数据破坏、丧失数据的完整性、资源不可用等:
(1)系统本身的安全威胁。
非法设备接入、终端病毒感染、软件跨平台出错、操作系统缺陷、有缺陷的地理信息系统体系结构的设计和维护出错。
(2)人员的安全威胁。
由于内部人员原因导致的信息系统资源不可用、内部人员篡改数据、越权使用或伪装成授权用户的操作、未授权外部人员访问系统资源、内部用户越权执行未获准访问权限的操作。
(3)外部环境的安全威胁。
包括电力系统故障可能导致系统的暂停或服务中断。
(4)自然界的安全威胁。
包括洪水、飓风、地震等自然灾害可能引起系统的暂停或服务中断。
4.3识别脆弱性
地理信息系统存在的脆弱性(安全漏洞)是地理信息系统自身的一种缺陷,本身并不对地理信息系统构成危害,在一定的条件得以满足时,就可能被利用并对地理信息系统造成危害。
4.4分析现有的安全措施
对于已采取控制措施的有效性,需要进行确认,继续保持有效的控制措施,以避免不必要的工作和费用,对于那些确认为不适当的控制,应取消或采用更合适的控制替代。
4.5确定风险
风险是资产所受到的威胁、存在的脆弱点及威胁利用脆弱点所造成的潜在影响三方面共同作用的结果。风险是威胁发生的可能性、脆弱点被威胁利用的可能性和威胁的潜在影响的函数,记为:
Rc=(Pt,Pv,I)
式中:Rc为资产受到威胁的风险系数;Pt为威胁发生的可能性;Pv为脆弱点被威胁利用的可能性;I为威胁的潜在影响(可用资产的相对价值V代替)。为了便于计算,通常将三者相乘或相加,得到风险系数。新晨
4.6评估结果的处置措施
在确定了地理信息系统安全风险后,就应设计一定的策略来处置评估得到的信息系统安全风险。根据风险计算得出风险值,确定风险等级,对不可接受的风险选择适当的处理方式及控制措施,并形成风险处理计划。风险处理的方式包括:回避风险、降低风险(降低发生的可能性或减小后果)、转移风险和接受风险。
究竟采取何种风险处置措施,需要对地理信息系统进行安全需求分析,但采取了上述风险处置措施,仍然不是十全十美,绝对不存在风险的信息系统,人们追求的所谓安全的地理信息系统,实际是指地理信息系统在风险评估并做出风险控制后,仍然存在的残余风险可被接受的地理信息系统。所谓安全的地理信息系统是相对的。
4.7残余风险的评价
对于不可接受范围内的风险,应在选择了适当的控制措施后,对残余风险进行评价,判定风险是否已经降低到可接受的水平,为风险管理提供输入。残余风险的评价可以依据组织风险评估的准则进行,考虑选择的控制措施和已有的控制措施对于威胁发生可能性的降低。某些风险可能在选择了适当的控制措施后仍处于不可接受的风险范围内,应通过管理层依据风险接受的原则,考虑是否接受此类风险或增加控制措施。
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关键词:地理信息系统;概念;工作原理;测绘;应用
近年来,地理信息系统已在我国许多城市得到应用,它在城市规划、资源管理、交通运输、环境监测、防灾减灾等众多领域都有很好的应用,可以说地理信息系统的应用领域是非常广泛的。
一、地理信息系统的概念
地理信息系统(简称:GIS)是一种空间信息系统,其在使用方面具有非常重要的意义,在该系统中,对计算机技术进行了非常好的利用,同时,对地理数据进行收集、存储、整合、管理以及显示,这样能够在对整个系统进行利用时更好的进行理论方面的研究,同时也能更好的对相关的行业发展提供支持。地理信息系统在功能方面主要是对现实的地理信息进行专业化管理,是一个专业的地理参考信息计算机系统,其中实现了对相关的地理信息进行集中处理,同时,在分析和存储方面作用也非常大。随着科学技术水平的不断提高,地理信息系统也在不断的进行改进,在这个过程中其功能也在不断进行完善,为科学研究、资源管理以及发展规划方面提供了很好的支持。对地理信息系统的运行方式进行分析,可以得出其是计算机程序和地理数据相互作用的空间信息模型,在对其进行使用时能够更好的体现出现实意义。地理信息模型能对现实地理空间以及实际的地理情况进行抽象和模拟,同时,用户可以根据实际的需求对模型进行观测,这样能够从中获取更加需要的数据,为管理和决策提供信息支持。
二、地理信息系统的工作原理
地理信息系统主要由计算机软、硬件系统及地理数据所组成。硬件系统由计算机、输入设备、输出设备和存储设备等组成。其中输入设备包括键盘、扫描仪、数字化仪、媒体设备等,也包括由网络输入。输出设备包括显示器、绘图仪、打印机和媒体设备等,还包括通过网络输出。存储设备包括硬盘、U盘和光盘等,亦包括网络服务器等。软件系统除了计算机操作系统、办公软件、数据库软件和其他一些通用软件以外,还包括图形软件(如AutoCAD)、地理信息系统专用软件(如Arc/Info、MapInfo)等。地理数据前面已介绍过了,需要指出的是除了数据采集,一些数据还必须经过转换才能入库,这往往要耗费大量的人力和财力,一般建库初期的支出占整个系统费用的70~80%。图一是地理信息系统的工作原理示意图。
图一地理信息系统工作原理示意图
三、地理信息系统在测绘中应用的优势
1、大大节省时间和精力
地理信息系统作为一个完整和先进的系统,拥有自己特有的工作方式和流程,这种流程基本依赖于计算机系统,而计算机系统相比于人工操作,效率更高,可以用更少的时间和精力完成更多的工作,因而在测绘中采用地理信息系统,在很大程度上减少了测绘工作的流程、缩短了时间。
2、具有时效性
在测绘工程中,地理信息系统一旦设定了系统行动的规则,就可以时时根据地理环境的变化调整分析结果。地理信息系统辅以卫星、即时监控等科技手段,能够完成对特定区域的实时监控,并能够根据地理环境的变化及时分析出对测绘工作的影响并反映在测绘结果上。
3、有效地避免或减少失误
由于地理信息系统测绘工作的整个过程是依赖计算机通过预先设定的程序来进行,所有的采集、输入、分析整理工作都是由计算机自动完成的,因为可以更好地避免工作流程中各个阶段的失误,使测绘结果更加准确。而作为测绘工作成果的图表载体也是由计算机完成的,使制图的布局、着色、比例尺、数字精确程度等各个细节更加完美,更加有利于使用,根据测绘结果指导工程规划和行政管理工作。由此可见,地理信息系统凭借它的这些优势,在测绘中的地位越来越重要,传统测绘方法和手段的废弃是必然。
4、测绘成果精确
传统测绘中,测绘人员无法做到精确无误,极小的测量失误都可能导致测量结果较大的误差。然而与传统测量方式不同,地理信息系统通过处在地球三个轨道平面上的24颗卫星,与遥感技术紧密结合,尤其适合大型建筑(如大型商厦、摩天大楼等)的高精度测量。在测量精度方面,通过卫星定位,地理信息系统可以从距离地球120公里外的轨道面上轻易捕捉到地面上小型动物。因此,系统在测绘时通过绕地卫星的平面扫描,与地面接收器遥相呼应,工作人员只需对卫星数据进行加工处理便可得到相关信息,基本做到“零误差”。表一是地理信息系统测量与传统测量的误差对比。
误差项目 传统测量 GIS系统测量
测量设备自身误差 0.1毫米级(高级) 0.01毫米级(普通)
操作误差 调平达不到要求,设备不平,误差可达毫米级 只需对中,操作简便,基本无误差
估读误差 毫米级 无需估读
表一地理信息系统测量与传统测量的误差对比
四、地理信息系统在测绘中的应用
1、数据采集
为了在数据存储中得到栅格和矢量两种形式的连续对象实体,测绘初期便要对自然界监测对象施以不同的离散和抽象。决定栅格数据集的分辨率和矢量的存储方式分别为地面单位网格宽度和利用点线面三要素来表示监测对象。当然除了这一方式,还有其他方式来存储非空间数据。传统的数据采集方法是对人工测量数据进行数字化或扫描来得到数字数据,而比较先进的方法则是通过地理信息系统全球定位系统检测出相应坐标,接着将坐标输入到地理信息系统中进行相关处理。当然,这一过程也可以通过遥感技术来完成。
2、数据处理
地理数据具有三个基本特征,分别是属性特征、时间特征以及空间特征。在城市测绘中要测量的主要对象是城市的建筑和道路,其中属性特征包括主观属性以及客观属性。城市测绘中,主观属性表现在城市道路以及道路交叉口的交通量上,而客观属性则是城市道路的名称和道路交叉的形态。
3、资源管理
目前,资源清查、分析和管理是地理信息系统应用最为广泛的领域之一,包括土地资源潜力评价、野生动植物资源保护、森林与水资源普查、矿产资源管理等多个领域。地理信息系统可以将不同来源的数据和信息汇集在一起,利用统计和涵盖分析功能,按照各种组合条件进行资源分析,从而为资源的合理开发和决策利用提供依据。以土地资源管理为例进行说明,我国西南地区国土资源信息系统收集存储了超过1500项300万个以上的资源数据,通过该系统提供的资源分析评价模型、资源预测预报模型及资源开发利用配置模型,可生成矿产资源分布图、草场资源分布图、农作物产量图、各地产值图、交通规划图等各种专业图。
4、数据显示
一般来说,单一值地图、单一的符号、相关多重属性和相应字段属性数量表达表示等图形表达方式构成了地图特征。其中,相应字段属性数量表达则包括符号分级、颜色分级和密度值分级。在地图上,单一符号展示可以直观地看到相应对象分布的密集程度。如用点来表示城市居民的居住情况,那么就可以直观地从地图上得到相应区域居民分布情况;同样的,用线可以直观地表达相应区域的道路网密集程度。
总之,地理信息系统凭借其超强的信息收集处理以及输出功能,使其在当今测绘中起到举足轻重的作用。其信息多元化与测绘结果的多维化也成为现代测绘的必要发展趋势。在地理信息系统的利用方面,我们需要进一步大胆的借鉴创新,取其精华去其糟粕,一定会在推动测绘技术发展上迈出更大的一步。
参考文献:
[1]陈琦.地理信息系统在城市测绘中的应用探究[J].科技资讯.2011(20):66.
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关键词:地理 信息 软件
一、背景
地理信息系统(Geographical Information System,GIS)是一种决策支持系统,它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其它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代码,地理位置及与该位置有关的地物属性信息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。
地理信息系统是一门多技术交叉的空间信息科学,它依赖于地理学、测绘学、统计学等基础性学科,又取决于计算机硬件与软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就。此外地理信息系统又是一门以应用为目的的信息产业,它的应用可深入到各行各业。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。
二、常用地理信息系统软件介绍
当前,常用的地理信息系统(GIS)软件主要有以下几种:
(1) MapInfo软件
MapInfo系统是美国MapInfo公司研制的地理信息系统软件。从1986年推出第一个DOS版本MapInfo V1.0到20世纪90年代初的Windows版本MapInfo V3.0,其产品逐渐变得成熟,并很快流行起来。1995年和1998年分别推出MapInfo Professional V4.0和V5.0,使这个产品趋于完善。MapInfo是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件,是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能,形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。MapInfo 含义是“Mapping + Information(地图+信息)”即:地图对象+属性数据。
经历了近20年时间,MapInfo公司成为全球最大的100家软件公司之一。产品行销58个国家和地区,有22种语言的版本,超过30万个正式用户。该产品在1990后进入我国,经过十几年的发展,已经在诸多领域得到广泛应用。
(2) Arc/Info软件
Arc/Info UNIX/NT版(以下简称Arc/Info)是ESRI公司系列产品中最经典、功能最强大的专业GIS产品。现在已经用于全球范围6000多个重要机构和组织中,在我国也拥有150多个用户(截至1995年)。Arc/Info的第一个产品完成于1978年,主要在小型机上运行。1996年底,ESRI公司又把工作站版Arc/Info的全部模块移植到MS Windows NT之上,使工作站环境下的Arc/Info软件功能全部在微机上实现。1999年底推出基于Windows NT上的Arc/Info8.0,添加了ArcGeodataBase,Arctoolbook和ArcMap等功能。 中国3S吧
(3) GeoStar软件
GeoStar是武汉吉奥信息工程公司开发的地理信息系统软件。GeoStar系列软件最独特的特征在于矢量数据、属性数据、影像数据,DEM数据高度集成。
(4)MapGIS系列软件
MAPGIS 是武汉中地数码科技有限公司开发的,新一代面向网络超大型分布式地理信息系统基础软件平台。
系统采用面向服务的设计思想、多层体系结构,实现了面向空间实体及其关系的数据组织、高效海量空间数据的存储与索引、大尺度多维动态空间信息数据库、三维实体建模和分析,具有TB级空间数据处理能力、可以支持局域和广域网络环境下空间数据的分布式计算、支持分布式空间信息分发与共享、网络化空间信息服务,能够支持海量、分布式的国家空间基础设施建设。 系统具有以下特点:
采用分布式跨平台的多层多级体系结构,采用面向“服务”的设计思想。具有面向地理实体的空间数据模型,可描述任意复杂度的空间特征和非空间特征,完全表达空间、非空间、实体的空间共生性、多重性等关系。
三、地理信息系统的发展趋势
1.GIS数据的共享和开放
在中国,数据问题是限制GIS发展的突出问题。GIS的研究对象和基础是数据,离开数据,GIS也就失去了价值。尽管我国GIS取得了辉煌的成就,但从应用来看,GIS的发展规模和普及程度都与发达国家存在着明显的差距。尤其是在民用和经济领域,GIS的应用更为落后。目前,我国GIS的应用范围很窄,大多集中在一些政府部门和科研机构所承担的大型项目中,社会普及率很低,对整个社会生产力发展的促进作用还不明显。这种情况与我国在GIS研究领域所取得的国际地位极不相称。造成这种现象的原因很多,但主要原因是GIS数据的保密性。随着大量GIS数据的共享和开放,GIS将在各个领域中发挥强大的功能,更好地为人民生活和经济发展服务。
2.GIS软件开发的产业化及市场化
近几十年来,我国GIS技术得到了长足的发展,GIS基础软件技术支持得到了全面加强。目前,我国已形成了一批具有自主知识产权的GIS软件品牌,如MapGIS、SuperMap、GeoStar等,并在较多领域内得到应用。但总体上看,中国GIS市场尚处于初始发展阶段,规模偏小,空间分布不均衡,产业化及市场化程度还不够。GIS软件应用及开发主要集中在高校及科研机构,也有不少政府部门自己成立新的部门,承担自己系统的设计、开发和维护。在市场环境中,与ArcGIS或MapInfo这样的产业化公司相比,这些机构和单位也许有较强的开发能力,但在市场拓展及售后服务方面则相形见绌,而市场及服务对于软件产品的成功是非常重要的。为进一步发展中国GIS软件产业,我们在产业化及市场化方面还有很多工作要做。
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关键词:地理信息系统;教学方法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)24-0118-02
一、引言
地理信息系统(简称GIS)与地理学、地图学、测绘科学、遥感科学与技术、计算机科学、数学密切相关,同时涉及土地科学、资源学、环境科学、城乡规划等学科知识,是一门典型的交叉型学科,同时也是一门应用性很强的学科。随着GIS技术在众多领域的应用,对具有创新能力和解决实际问题能力的GIS专业新型人才的需求也在不断增长,而现有的高校GIS专业课程的教学现状还不能满足社会对GIS专业人才的特殊需求。因此,对高校GIS专业课程的教学改革与实践研究就显得尤为必要和迫切了。
二、高校GIS专业课程教学现状与存在的问题
近年来,随着地理信息系统的快速发展,我国人才市场供求矛盾显得尤为突出,一方面是社会对高层次人才的大量需求,另一方面是高校输送的GIS专业毕业生社会实践能力不强。GIS专业是应用性很强的专业,地理信息系统本科专业是以培养应用型人才为主,GIS专业课程的教学质量高低直接关系到通过高等教育培养的专业人才能否适应当前社会发展的需求。由此,为了更好地适应社会发展的需求,为社会输送优秀人才就要不断深化GIS专业课程的教学改革。
1.教育理念落后。目前高校GIS专业课程所采用的教学模式仍是传统的讲授模式,注重对学生理论知识的传授,忽略了GIS专业的应用性特点,缺乏对学生实际操作能力的重视,忽视了对学生综合能力的培养。不同的教学方法适用于不同的专业课程,在教学活动中引入适合本专业特点的教学方法,会起到事半功倍的效果,教学质量也会有大幅的提升。而GIS专业应用性很强的特点也要求教师在教学方法上有所改进。
2.实践教学缺乏。实践教学是一个较为复杂的教学活动,一般指教学活动中的实验、设计、实习、实践等,是高等教育教学的重要组成部分,也是GIS专业自身特点的要求。GIS专业作为一个应用性十分强的专业,通过课程设计、模拟实训、社会调查、毕业实习、毕业论文等具体的实践环节,能够提高学生的学习兴趣,培养学生自主学习的能力,培养学生分析、解决问题的能力以及创新能力。但是目前许多高校在课程设计上实践课的课时偏少、对实践教学投入的经费少等原因,虽然经过了多年的摸索实践,基本上形成了完整的体系,但实践环节还是显得十分薄弱。
3.教学手段运用单一。多媒体和网络技术能够提供图文、声像并茂的多种感官刺激,能够创设形象、直观的交互式学习环境,激发学生的学习兴趣,提高教学质量,同时还能提供大量的信息资源。如果能够运用这些网络资源和多媒体手段,不仅有利于学生主动发现、主动探索精神的培养,还有利于学生认知结构的形成与发展。但目前在高校地理信息系统专业的课堂教学中,基本上采用PPT讲授的方法,对于其他多媒体技术和网络资源的使用还很少。
4.教学考评模式简单。地理信息系统是一门应用领域十分广泛的学科,是以培养应用型人才为主,因此教学考评模式不能延用传统的考核模式,应更多地强调学生在学习过程中的变化与发展,提高分析问题、解决问题的能力;提倡开卷、闭卷多种评价手段,理论实践多元评价目标;注重激励性评价,培养学生的自信心和自尊心。但目前许多高校GIS专业教学评价模式仍以单一的笔试成绩来评价所有学生,教学考评模式过于简单,不能真实、全面地反映学生的学习成绩。
三、地理信息系统专业课程教学改革措施
1.注重案例教学。案例教学法是指利用已有的案例作为个案让学生分析和研究,在此基础上提出各种解决问题的方案,从而提高学生分析、解决问题的能力的一种教学方法。案例教学作为一种行之有效的教学法已被广泛引入我国高校课堂。GIS专业课程具有应用性很强的特点,把案例教学引入课堂,能够提高学生理论水平与实践能力,培养学生理论联系实际分析问题、解决问题的综合能力,从而提高教学效率,提升教学质量。
2.加强教学实践环节。教学实践是地理信息系统专业课程教学的重要环节,计算机类课程是GIS专业的基础课,注重理解计算机原理和运用计算机软件,提高实际操作能力,如C++语言课程的上机操作。GIS的核心课程也要求学生掌握各种GIS软件的操作,这些都需要在机房上机操作。实践教学环节是对理论教学的补充与深化,能够使学生熟练掌握arcgis、ERDAS等软件,也是对学生应用能力的培养。同时,野外考察实习也是GIS专业必不可少的实践环节,是对校内实践课程的补充,其目的是使学生更深层次地理解基本理论,掌握基本地理信息的野外采集与表征方法,为GIS中空间信息的收集、处理、表达与分析打下坚实的基础。除此之外,让学生参与科研也是一种很好的实践教学,教师根据情况可以让学生参与教师本人或其他教师的科研项目,让学生从实践中学习,这样不仅能对所学理论知识融会贯通,还能培养学生解决实际问题的能力。因此,高校地理信息系统专业在课程的设计方面应适当加大实践操作环节,对于掌握理论课所讲授的基本内容,提高学生的实际动手能力、培养学生的创新思维,都具有十分重要的意义。
3.积极运用网络资源与多媒体手段。20世纪90年代以来,随着计算机技术和现代信息技术的快速发展,网络资源及多媒体手段已广泛应用于教育领域的各个方面。在传统教学中难以精确描述、学生难以充分理解的抽象内容通过多媒体手段能予以较好解决。地理信息系统技术的发展之迅速,意味着GIS专业的师生不断更新知识才能保持专业上的技术优势。Internet上的地理信息系统教育为地理信息系统专业的师生提供了一种重要的学习方式。这些网站介绍了GIS的相关概念和应用、各类数据来源以及处理方式等相关问题。同时,许多著名的GIS软件生产公司的网址,如ESRI公司,这类网址上包含了软件产品介绍、软件包、程序设计技巧、大型数据及软件免费下载方法等信息。远程用户可以直接下载某些GIS程序进行教学演示。除此之外,GIS精品课程也为GIS专业课程教学提供了丰富的精品资源,GIS精品课程的教学资源包括教学大纲、教案、课程教材、实习教材、实习指导书、习题集等,为师生提供了多种可供选择的学习方式。总之,丰富的网络资源也为教师和学生提供了一个良好的学习环境,大大优化了教学过程,丰富和完善了教学内容,提高了教学质量。网络与多媒体的运用使教学效果起到事半功倍的作用,而且也提高了学生的学习兴趣,同时也加强了学生综合素质和能力的培养。
4.强化教学评价改革。地理信息系统是一门理论知识与实践能力高度结合的课程,注重提高学生对理论知识的把握和实际的操作能力,而传统的笔试量化评价的考核方式却不能如实地反映学生的这种能力,因此在量化成绩时应采用多样化的考核方式。这种方法主要包括平时考试+期末考试、机试+笔试。平时成绩应以学生参加案例讨论、野外实习、交流、问题回答、出勤、课后作业等作为依据;期末考试也应重点考核学生理论联系实际、分析和解决问题的能力;机试所占比例可达40%,这样更能真实地反映学生的实际操作能力。这种多样化的考核方式从多方面考核了学生,注重知识测试和能力测试,对提高学生学习的积极性以及提升学生各方面的能力起到了积极的作用。
四、结语
地理信息系统具有很强的实践性和理论指导性相结合的特点。随着地理信息系统的快速发展,社会对GIS专业毕业生的要求也越来越高,知识面广、基础理论知识扎实、实践能力强及高素质的复合型人才已成为用人单位的宠儿,而教学改革是培养这种复合型人才的重要途径。通过采用多样化的教学方法,应用丰富的网络资源以及采用多媒体手段和改革教学评价体系,学生不仅能更好地掌握和运用理论知识,而且能培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生的实际操作能力,为其以后步入社会打下坚实的基础。
参考文献:
[1]沈婕,汤国安,杨红,等.我国地理信息系统专业教材建设应用与发展[J].地球信息科学,2007,9(4):98-103.
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[6]许捍卫,张友静,张行南.21世纪高校GIS本科人才培养方案的研究[J].地理信息世界,2003,(4):55-56.
网络地理信息系统概念范文6
论文关键词:高等教育;地理信息系统;课程教学
森林是陆地生态系统的主体,它不仅是生物圈中重要的生产者,在维持全球生态平衡方面起着不可替代的作用:而且是重要的物种、基因库。但是,人类无序的利用和破坏,不合理的经营等,导致世界范围内大面积的森林被破坏,森林生产力衰退,景观多样性、物种多样性减少,生态环境不断恶化等一系列问题,严重威胁着人类的可持续发展。因此,森林问题已成为社会普遍关注的问题。为了迅速恢复我国森林植被,改善生态环境,国家出台了一系列林业方针政策和工程措施。森林资源是林业生态建设的物质基础,新的目标、新的观念,要求林业部门必须改变传统的服务于木材生产的单一的森林资源管理手段和方法,开展新技术、新方法的应用,提高森林经营管理水平。地理信息系统(GIS)技术被认为是资源管理和环境监测的有效手段,正在广泛应用于农业、林业、地质、环保、交通等领域,如森林资源管理、造林规划、森林病虫害预测及灾害损失估计等“。安徽省正在建立全省生态公益林地理信息系统,可以预计林业对地理信息系统人才的需要会越来越多。林业生产技术及人才需求的变化,要求林业高等教育必须顺应这一实际需要,及时调整本科教育的课程体系。在这一大的社会背景下,我们在林学及其相关专业、研究生课程中开设了“地理信息系统”选修课。在地理信息系统课程教学过程中,我们通过几年的摸索和实践,积累了一定的经验,以期与各位同行共探讨。
一、GIS教学中遇到的问题
地理信息系统是一门发展中的新型学科,技术更新与前沿拓展很快,在以该技术为核心的地理信息系统课程教学中我们遇到的突出问题包括:一缺乏教学经验。在教学内容、实验安排、教学要求等诸多方面无规范可循,这影响了教学质量的提高:二缺乏与专业结合比较紧密的合适教材。如果有一本既有完整的理论体系又附有与专业相关的事例的好教材,对比较抽象的地理信息系统教学来说,教学效果无疑会更明显;三缺乏好的师资条件。目前承担地理信息系统教学的教师多是非地理信息系统专业毕业的,他们对地理信息系统在各自专业上的应用比较熟悉,但缺乏对地理信息系统深层次的了解,因此,迫切需要既有其他学科专业知识又有地理信息系统专业背景的复合型人才来承担地理信息系统的教学。
二、GIS教学改革措施
(一)选择合适的教材,编写教学大纲
我院于1999年开始在林学本科专业开设地理信息系统选修课,总课时36学时,其中理论部分24学时,实验部分12学时;在课程体系设置上,要求在先期开设计算机、测量、遥感等相关课程的基础上开设此课。2003年结合我校教学评估,系统编制了地理信息系统课程理论和实验教学大纲。为了使大纲能充分反映当前地理信息系统的发展趋势,使教学内容全面、系统,重点突出,同时又针对性强,能充分反映时代特征,在编制大纲的过程中,首先,从面向21世纪系列课程教材中选定优秀教材;其次,根据课程性质、学时及专业的具体要求,安排教学内容和进行学时分配。在地理信息系统理论教学中,重点介绍基本概念和基本理论、空间数据特征和数据结构、数据模型和空间数据处理及空间分析功能等,而对其他内容只作一般讲解。
(二)重视实验课教学
地理信息系统是一门集地理学、计算机科学、信息科学、测绘学等学科为一体的新型边缘学科,具有一定的抽象性,对于没有多少专业背景知识的非地理信息系统专业学生而言,学好它具有一定的难度。长期的教学实践表明,地理信息系统实验课的开设,不仅有助于学生对书本知识的理解,提高课堂理论教学效果:而且有助于学生了解一些具体的地理信息系统软件,并能操作这些软件,提高动手能力。为此,我们在地理信息系统实验教学中,以giewgis和Mapinfo为地理信息系统软件平台,安排6次实验课,包括地理信息系统主要功能模块,点、线、面图层建立,属性库建立,空间与属性数据编辑、查询、修改等,空间与属性数据分析,专题图制作和输出等。同时,改革考试和成绩评定方法,不再以笔试定成绩,而是实行实验课考核直接上机操作,授课教师根据学生掌握的熟练情况现场打分,并将实验课成绩纳入课程总成绩(占综合成绩的30%)。这样调动了学生上好实验课的积极性。
(三)改进教学方法和手段
地理信息系统具有综合性和抽象性的特点,其教学仅凭一本书、一支粉笔是不够的,必须运用现代的教学方法和手段。因此,在教学方法上,我们强调启发式、互动式教学,对一些抽象的问题,尽量列举一些与本专业相关的事例进行说明。如以某一区域森林资源为例来解释什么是空间数据和属性数据;在讲授遥感、地理信息系统和全球定位系统三者之间的关系时,让学生自己动手进行数据采集、定位、分析。在教学手段上,开展多媒体课件建设,使用多媒体进行教学。地理信息系统教学中有些内容的讲解,通过多媒体用表格或图件进行讲解显得直观明了,易于让学生理解接受:同时,通过多媒体课件的运用,减少了不必要的黑板板书时间,解决了课时量压缩与教学内容多之间的矛盾,加大了每节课的信息量。
(四)坚持教学与科研、生产紧密结合
高等林业院校学生学习地理信息系统,重要的是掌握应用技能,要能利用地理信息系统技术解决科研和生产中的现实问题。因此,在教学中,要结合科研项目和林业生产实际,让学生利用地理信息系统技术开展诸如森林资源、土地资源以及森林景观评价等方面的研究;教师在明确学生研究内容的基础上,让学生自己查阅文献资料,编写研究方案和具体实施计划,了解开展地理信息系统应用研究的全过程,如建立森林资源地理信息系统,包括小班图形(空间)数据和属性数据(树种、年龄、直径、树高等)的采集,图形数据和属性数据的编辑和处理分析、专题图的制作等。
三、对高等林业院校GIS教学的几点建议
(一)编写适合专业特点的教材
高等林业院校开设地理信息系统课程的目的是将其应用于林业,因此学生应掌握的内容及其深度等要有别于地理信息系统专业学生的学习内容。而要做到这一点,就要编写适合林业院校专业实际的地理信息系统教材,使教材内容尽可能系统化,事例尽可能专业化,这样便于教和学。 (二)重视GIS教师的培养
教学质量的保障有赖于高质量的教师队伍。地理信息系统要求与专业(生产)结合,只有这样才能发挥其在生产决策、管理中的作用。这就要求从事地理信息系统教学的教师应具有双重的专业背景知识。但现实中,这方面的教师通常只具有单一的专业背景,这在一定程度上影响了教学质量的提高。因此,高等林业院校要重视地理信息系统教师人才的培养,对没有地理信息系统专业背景知识的教师,可以采取委托培养的方式,派其到地理信息系统专业进修、学习:相反,对有地理信息系统专业背景而没有林业专业背景的教师,要鼓励其在职进修,掌握林业专业的基本知识,了解林业的发展对地理信息系统技术的需要。
(三)改善实验教学的基本条件
院校扩招以后,受影响最大的还是实验教学。实验教学资源的增加赶不上学生人数的增加,限制了实验课开设的次数和内容,影响了教学质量的提高。因此,学校要在实验教学上“做文章”,通过开放中心实验室、网络实验室等,为学生学习创造更多的机会。
另外,要改进理论和实验教学的方法和手段,以学为中心,开展启发式教学,组织兴趣小组开展学生知识创新活动;利用多媒体、网络资源促进理论和实验教学效果的提高。
(三)改进教学方法和手段
地理信息系统具有综合性和抽象性的特点,其教学仅凭一本书、一支粉笔是不够的,必须运用现代的教学方法和手段。因此,在教学方法上,我们强调启发式、互动式教学,对一些抽象的问题,尽量列举一些与本专业相关的事例进行说明。如以某一区域森林资源为例来解释什么是空间数据和属性数据;在讲授遥感、地理信息系统和全球定位系统三者之间的关系时,让学生自己动手进行数据采集、定位、分析。在教学手段上,开展多媒体课件建设,使用多媒体进行教学。地理信息系统教学中有些内容的讲解,通过多媒体用表格或图件进行讲解显得直观明了,易于让学生理解接受:同时,通过多媒体课件的运用,减少了不必要的黑板板书时间,解决了课时量压缩与教学内容多之间的矛盾,加大了每节课的信息量。
(四)坚持教学与科研、生产紧密结合
高等林业院校学生学习地理信息系统,重要的是掌握应用技能,要能利用地理信息系统技术解决科研和生产中的现实问题。因此,在教学中,要结合科研项目和林业生产实际,让学生利用地理信息系统技术开展诸如森林资源、土地资源以及森林景观评价等方面的研究;教师在明确学生研究内容的基础上,让学生自己查阅文献资料,编写研究方案和具体实施计划,了解开展地理信息系统应用研究的全过程,如建立森林资源地理信息系统,包括小班图形(空间)数据和属性数据(树种、年龄、直径、树高等)的采集,图形数据和属性数据的编辑和处理分析、专题图的制作等。
三、对高等林业院校GIS教学的几点建议
(一)编写适合专业特点的教材
高等林业院校开设地理信息系统课程的目的是将其应用于林业,因此学生应掌握的内容及其深度等要有别于地理信息系统专业学生的学习内容。而要做到这一点,就要编写适合林业院校专业实际的地理信息系统教材,使教材内容尽可能系统化,事例尽可能专业化,这样便于教和学。
(二)重视GIS教师的培养
教学质量的保障有赖于高质量的教师队伍。地理信息系统要求与专业(生产)结合,只有这样才能发挥其在生产决策、管理中的作用。这就要求从事地理信息系统教学的教师应具有双重的专业背景知识。但现实中,这方面的教师通常只具有单一的专业背景,这在一定程度上影响了教学质量的提高。因此,高等林业院校要重视地理信息系统教师人才的培养,对没有地理信息系统专业背景知识的教师,可以采取委托培养的方式,派其到地理信息系统专业进修、学习:相反,对有地理信息系统专业背景而没有林业专业背景的教师,要鼓励其在职进修,掌握林业专业的基本知识,了解林业的发展对地理信息系统技术的需要。
(三)改善实验教学的基本条件