引論：我們為您整理了13篇地理信息科學進展范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

主辦單位：河北省地理科學研究所;北京大學遙感與地理信息系統研究所

出版周期：雙月刊

出版地址：河北省石家莊市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1672-0504

國內刊號：13-1330/P

郵發代號：18-27

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1985

期刊收錄：

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

中國人文社會科學引文數據庫(CHSSCD―2004)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

篇2

2.1環境信息科學的體系結構盡管環境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內外研究的現狀來看，對于環境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環境信息科學研究的視角出發，首先需要對環境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環境信息科學的構成要素及相互之間的關系，這是當前引用較多的環境信息科學體系結構。，環境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰，包括不同模擬、優化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯接，社會經濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等提出基于環境信息科學研究的環境決策支持系統計算機系統，USGS的研究報告’)中，將環境信息科學定義為:環境信息科學是為加強對不同復雜程度的環境現象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發、試驗和應用的學科。不同定義都強調環境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調以遙感、地理信息系統和GPS技術為基礎的空間信息技術與環境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調了現代計算技術、人工智能等在環境領域的應用，特別是USGS在其未來環境信息科學發展規劃中重點強調了計算智能等技術的應用。基于以上觀點以及國內外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環境信息流和環境信息處理分析為主線，可以構建環境信息科學的體系結構環境信息科學的理論基礎來源于面向環境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現環境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環境信息科學研究。

篇3

T098 表面技術

E135 冰川凍土

N008 兵工學報

R730 兵工自動化

N085 兵器材料科學與工程

G018 病毒學報

C060 波譜學雜志

V040 玻璃鋼/復合材料

A808 渤海大學學報自然科學版

M005 材料保護

M103 材料導報

Y007 材料工程

M010 材料開發與應用

M008 材料科學與工程學報

M006 材料科學與工藝

N026 材料熱處理學報

M009 材料研究學報

* M704 材料與冶金學報

K512 采礦與安全工程學報

H009 蠶業科學

H525 草地學報

H234 草業科學

H527 草業學報

H538 草原與草坪

E543 測繪工程

E600 測繪科學

E615 測繪科學技術學報

E510 測繪通報

E152 測繪學報

E164 測繪與空間地理信息

L017 測井技術

Y022 測控技術

R711 測試技術學報

H001 茶葉科學

G264 腸外與腸內營養

N024 車用發動機

E113 沉積學報

E547 沉積與特提斯地質

E102 成都理工大學學報自然科學版

G670 成都醫學院學報

G019 成都中醫藥大學學報

V050 城市規劃

V028 城市規劃學刊

X043 城市軌道交通研究

X046 城市交通

H023 畜牧獸醫學報

H218 畜牧與獸醫

N060 傳感技術學報

R532 傳感器與微系統

G458 傳染病信息

X010 船舶工程

X633 船舶力學

* X635 船海工程

G322 創傷外科雜志

* G552 磁共振成像

D013 催化學報

E144 大地測量與地球動力學

E146 大地構造與成礦學

R051 大電機技術

中國科技核心期刊（中國科技論文統計源期刊） 2013

2013年新入選 CODE 期刊名稱

H038 大豆科學

U512 大連工業大學學報

X024 大連海事大學學報

H005 大連海洋大學學報

X001 大連交通大學學報

J024 大連理工大學學報

G020 大連醫科大學學報

E109 大氣科學

* E091 大氣科學學報

L512 大慶石油地質與開發

L004 大慶石油學院學報

S086 單片機與嵌入式系統應用

H040 淡水漁業

N004 彈道學報

T500 彈性體

T941 當代化工

Y503 導彈與航天運載技術

* Y585 導航與控制

N019 低溫工程

V020 低溫建筑技術

C055 低溫物理學報

E133 地層學雜志

E130 地理科學

E584 地理科學進展

E639 地理空間信息

E315 地理信息世界

E305 地理學報

E310 地理研究

E527 地理與地理信息科學

E024 地球化學

E142 地球科學

E115 地球科學進展

E004 地球科學與環境學報

E153 地球物理學報

E308 地球物理學進展

E656 地球信息科學學報

E300 地球學報

E549 地球與環境

V031 地下空間與工程學報

E357 地學前緣

E306 地震

E150 地震地質

E118 地震工程與工程振動

E143 地震學報

E112 地震研究

E362 地質科技情報

E139 地質科學

E026 地質力學學報

E009 地質論評

E127 地質通報

E010 地質學報

E151 地質與勘探

E525 地質與資源

E132 地質找礦論叢

G005 第二軍醫大學學報

G021 第三軍醫大學學報

E301 第四紀研究

R007 電波科學學報

篇4

關鍵詞 ：地理科學；可持續發展；地理系統工程

中圖分類號：P90-4

文獻標志碼：A

文章編號：1000-8772（2015）08-0236-01

收稿日期：2015-02-06

作者簡介：張軒凡（1992-），男，海南澄邁人，本科在讀。研究方向：地理科學。

綜合性和實踐性是近代地理科學發展所體現出來的主要特點。地理科學的發展逐漸走向了數量化，地理科學的理論體系與社會生態以及其他學科都有聯系。當前，地理科學的發展要按照錢學森教授所建立的科學思想，加大對地理科學的研究力度，加大在地理科學上的科研投資，這對解決我國甚至是世界范圍內的環境污染、人口增長、以及區域發展等問題上具有重要的意義。

一、地理科學的地位及基本體系

（一）地理科學的地位

在錢學森教授總結的全人類研究的科學體系中，地理科學是十一個研究學科之一。地理科學在人類認識世界中發揮了重要的作用，同時，地理系統又是五大開放系統的重要組成部分。在人類知識體系中的十一門類中，自然科學和社會科學是其重要的組成部分，地理科學將兩者巧妙地結合到一起，地理科學的地位之所以得到提高，是為了制定可操作性的可持續發展的目標。

（二）地理科學的科學體系

現代地理科學的科學體系有很多分類，馬藹乃曾將地理科學體系分為三個基本層次：以基礎理論為主的理論地理科學；以技術科學為主的地理信息科學；以工程技術為主的地理系統工程，下面進行詳細的分析。

1. 以技術科學為主的地理信息科學：原來的地理生態系統分為大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈四部分，之后有關學者對其進行擴充，將人類圈、外層空間圈、地形圈和土圈納入了其中；在社會系統上分為經濟基礎圈，上層建筑圈和意識形態圈。為了將各個圈層中的共同和不同區別開來，將基礎的突破圈層結構深入到了獨立因子層。為了建立地理信息模型，對獨立因子層進行分析研究，之后在分析的基礎上建立了地理相似準則，通過地理信息模型的建立能夠很好地對未來地理現象進行預測。

2. 以技術科學為主的地理信息科學：對基本的地理信息進行整理和模型計算，在此基礎上得到的模擬地理工程，為我國的可持續發展總結經驗。在進行地理觀測、地理地位、地理實驗的數據處理上，一般用地理信息科學的相關技術進行分析。

3. 以工程技術為主的地理系統工程：地理系統工程是一個較為復雜的工程，其主要的任務就是處理好人地系統中的人地關系。地理系統工程和地理科學理論有著密切的聯系，地理系統過程的健康發展能夠實現地理科學的快速發展。

二、地理科學和可持續發展之間的相互關系

地理科學發展之初是“地理環境決定論”，之后過度到“人類中心主義”，接著又發展到當前的可持續發展階段。地理學科因為自身存在的特點，與可持續發展存在著一定的聯系，可持續發展的基本理論研究是地理科學研究的重要組成部分。

（一）研究主題

處理好人與自然的關系，是可持續發展研究的最終目的，這也正是地理科學研究的主題。

（二）研究內容

可持續發展主要的研究內容就是處理好人口、環境、資源等在人類社會發展中存在的問題，可持續發展研究的內容，絕大部分都是在地理科學的基本場所——地球表層上進行的。可持續發展研究的各個領域涉及到地理科學研究領域的很多方面。

（三）研究優勢

可持續發展基本理論的研究最終是要在不同的區域落實，而區域開發恰好是地理科學研究的重要領域。在進行可持續發展研究時，要明確具體的研究范圍，在明確研究范圍的前提下進行操作才具有可行性。目前，我國很多區域的發展中都貫徹了這一思想，并且已經取得了較好的成果。

三、在可持續發展視角下，對地理科學的展望

人類歷史是不斷發展的。近幾年，人類傳統的發展觀念已經逐漸被可持續發展觀所取代，而處理好人口、資源、環境和社會發展之間的關系，解決好他們在發展過程中出現的問題和矛盾成為當今中國發展的主題。地理環境是人類賴以生存的基礎，可持續發展基本思想的落實必須以地理環境為基礎，可持續發展是未來地理科學發展的主要方向，將會對地理科學的基本理論體系產生沖擊，地理科學將會迎來新的發展趨勢。

在可持續發展的視角下，地理科學朝著綜合化、整體化、系統化的趨勢發展，且向技術化和社會化方向傾斜，最終為實現可持續化創造條件。

四、結語

隨著人類社會的不斷發展，人口、資源、環境等方面的問題日益突出，這些問題的解決往往不是單一的學科研究所能完成的。可持續發展觀念的提出，將給地理科學的發展帶來春天。地理科學要結合自身的特點，總結自身的優勢，同可持續發展相結合，投入到社會生產實踐中，從而實現可持續發展研究的地理科學方向。

參考文獻：

篇5

地理信息系統，簡稱GIS，是一種結合了地球科學、空間科學、信息科學3種混合交叉的綜合學科，主要應用信息科學和管理的計算機技術。地理信息系統能夠搜集、存檔、分析和提檔各種信息。GIS既能整合屬性數據，還可以整合空間數據，建立起地理的空間模型，再把模型存儲入計算機，日后能夠及時、方便的查詢到有用的地理信息，方便描述、模擬和預測。

1 地理信息系統的簡介和發展歷程

地理信息系統，英文簡稱GIS，從20世紀60年代出現，歷經了數十載，已經發展成一門新興地理科學。GIS能夠綜合考慮地域因素、地理分析、前景動態，做出主觀判斷，因此，常稱GIS為地理學科的第3種語言。地理信息系統擁有信息收集、存儲、分析、對比、解釋和輸出等功能。由于這種系統的特點鮮明，所以在世界范圍內應用的很廣泛，發展十分迅速。現在，就我國來說，地理信息系統主要應用在城市建設、國土規劃、森林監察、農作物管理和水土資源管理等方面。

地理信息系統以計算機技術和傳感技術為基礎，以建立空間信息模型為表現形式，對整個地域的地理信息進行全方位的掌控。地理信息系統會分析數據、分析結果，及時更新數據庫里的信息，同時應用傳感技術對特殊的影像進行高精度的測量，又構建模擬的數學模型。地理信息系統會編碼每個點的坐標，形成先定位，后定性的搜索模式。地理信息系統還能進行多層次的數據分析，結合傳感器的反饋數據，自動制圖。能夠處理空間數據是地理信息系統與其他系統區別的標志，也是地理信息系統的技術要點。

2 GIS在水文學及水資源管理中的應用

2.1 GIS在水文模擬中的應用

許多水文學的案例都具有三維空間特點，所以水文模擬一般采用三維空間分配模型。GIS在水文模擬中的應用，主要指的是獲得、顯示和操作與分配模型有關的空間數據和實驗結果，進而細化水文模型，得到水文學的實質，深入了解水文學。GIS其實由2個單獨的實體構成，只有把2者結合才能得到科學的地理數據，所以通過加強2個實體間的結合來改造水文模擬。最新的方法是把統計分析技術和數學方法結合，在水文模擬中取得了不錯成就，例如洪水預測、水污染預估和水文分析等。

2.2 GIS在水文數據管理中的應用

水文數據的結構較復雜，GIS的使用，使水文數據的管理變得輕松。一般水文數據的管理包含地理數據的管理、矢量和標量數據的管理、傳感數據的管理和水文模擬數據的管理等。

在我國，GIS主要用于管理水質數據、供水數據和傳感數據等。因為水質部門對水質數據的準確度要求高，所以GIS在水質部門的應用力度在逐年攀升。由于目前GIS技術的發展，水文工作者可以進行深層次的研究，結合現代的制圖軟件和自動制圖工具，GIS的利用率已經很高。GIS不僅實現了數據管理和分析的能見性，還把傳統的數據管理層次提高了。

2.3 GIS在水資源和環境管理中的應用

全球變暖等氣候問題和環境保護問題一直是世界范圍內的熱點問題，其中水資源和環境管理是其一部分內容。GIS在水資源和環境管理中的主要作用引導決策者做出最科學的判斷、對水資源管理制定目標、進行規劃和透明化技術等。

由于GIS在水資源管理中是靈活性較大的技術，所以它可以打破傳統管理中的束縛。外國在這方面提前做出表率，已經在GIS的基礎上建立了各種不同尺度的計劃，有的國家已經應用GIS對水資源管理系統做出模擬預判，有很好的發展前景，為以后國家水資源的管理政策的制定提供了合理的方向。GIS同樣廣泛地應用于區域水資源和環境管理中。例如，英國利用沿岸植物品種數據的多變量生態分析來識別英國河流的環境優化程度，將GIS綜合到數據管理系統中，把可視化、擴散模擬和地域分析結合起來產生實際的或模擬的環境優化程度，求得由植物品種信息得出的與環境優化程度密切相關的成果。

我國從20世紀90年代就建成了國家級的地理信息系統，在全國水資源規劃管理中同樣有著舉足輕重的作用。例如，南水北調工程在計劃之初就做好了各種模擬和預判。在國內，上海市環境管理部門于20世紀80年代末開始GIS的應用研究，并建立了黃浦江流域水環境地理信息系統，系統具有動態監測顯示、水污染過程模擬及取水口水環境管理功能，并可對水質進行快速的預測分析。

3 結語

由于21世紀是信息化的時代，計算機的應用可以對信息做出快速和準確的預判。GIS擁有很強的數據管理和分析能力，可以為水文學和水資源管理做出很大貢獻。水資源管理會涉及到許多方面，在對水資源進行管理時，需要應用合理的系統，再結合科學的方法和計算機技術來進行管理。GIS正在朝著人工智能的方向發展，水資源管理者的任務正在減輕，所以，只有建立起完善的水資源管理系統，才能對水資源進行現代化的管理。

參考文獻

[1] 魏文秋，于建營.地理信息系統在水文學和水資源管理中的應用[J].水科學進展.1997，8（3）.

篇6

國內地理信息系統（GIS）專業自1998開設至今已經有近15年的歷史了，目前國內設置GIS專業的高等院校已近200所。在此期間，GIS科學技術的不斷發展、GIS應用水平的不斷提升使得整個空間信息產業對GIS人才的需求也逐漸增強。GIS教育也正在蓬勃發展之中，面對社會對人才要求的不斷提高，出現了系列值得關注的問題：譬如學校傳統的教育培養模式是否需要進行調整？傳統的教育內容是否能夠滿足需求？怎樣的培養模式才能夠加強人才的競爭力？如何根據社會需要和學生需求以及學校特點合理地構建一套GIS創新型人才培養體系是專業建設急需解決地問題。

培養應用型、創新型的GIS人才一直是我們作為GIS教師的目標與責任。對此，本文分析了目前我國GIS專業本科生培養的現狀及存在的一些問題，針對GIS專業人才培養改革的迫切需要，系統探討了如何充分發揮GIS專業特色，培養應用創新型人才的措施和方法；結合首都師范大學地理信息系統國家特色專業人才培養的具體實踐，詳細論述了特色專業人才培養體系在建設理念、師資隊伍、條件平臺、課程教材、實驗教學等方面的建設舉措和進展，為其它相關高校專業建設和人才培養提供可供借鑒的思路和方案。

1 建設目標與舉措

首都師范大學地理信息系統專業成立于2001年，以“教學、科研、團隊協調發展，學科、專業、課程相互促進”為發展理念，依托“211工程”重點建設學科、4個國家、省部級優秀教學平臺和4個國家和省部級科研創新平臺等，高水平科研與教學相互結合和促進，加強開放、交流與合作；深入開展以促進學生知識、能力、素質協調發展為目標的創新性教學改革，完善人才培養體系。經過近10年的建設，在師資隊伍、平臺建設、教學改革等方面取得了一系列成績。但是鑒于地理信息系統學科年輕、發展又快，地理信息系統專業本、碩、博課程都存在一定的問題，實習實踐有待加強，學生培養與國際接軌等老問題和層出不窮的新問題。

因此，本專業以人才培養為中心，以行業對人才的需求能力為出發點，研究人才知識結構與需求趨勢，以高水平師資隊伍建設、課程體系與教材建設、教學模式與方法改革、實踐體系改革等建設為過程和手段，構建應用創新型人才培養體系和方案；建設一支掌握先進教育技術、教學水平高、實踐與科研能力強、熟悉行業人才需求的隊伍；建設校內校外相結合、國內國外項聯系、實驗與實習相貫通、應用與創新同步的立體化人才培養平臺。

圍繞該建設目標，在具體建設過程中，采取下列措施。

（1）實踐教學體系改革：結合目標定位，深入調研國內外知名高校的專業課程體系，結合學校實際，改革現行課程體系，加強實踐教學體系建設；使課程體系能力模塊化，理論、實踐與應用創新三位一體化，模塊之間鏈接化，實踐技能訓練綜合化，選修課組方向化，專題設計創新化。主動適應社會需求和創新性人才培養的需求。（2）課程內容與教材改革：針對現有課程內容重復性較大、部分授課內容老化的不足，依據人才培養目標改革教學內容和教材體系，決定課程內容的新舊取舍。保證教學內容的經典與前沿相結合，理論與實踐相結合；保證課程群模塊內部以及模塊之間的有機銜接；結合教學實踐和經驗，開展教材建設，重點建設面向新培養目標的特色教材和實踐教材。（3）專業師資隊伍改革：優化教師與科研隊伍，建立完善的GIS教學科研體系，包括高素質的教學隊伍和齊全的教學實驗設備。在本科生課程授課師資體系中，聘請高水平校外專家進本科生課堂；專業核心平臺課推行教學水平較高的主講教師負責制；推進產學研的緊密結合。（4）教學手段與方法改革：緊緊圍繞應用創新人才培養的目標，積極推動和引導教學方法改革，采用問題式、討論式、任務驅動式、現場實踐式等多樣化教學方法，改變傳統教學中教師主動、學生被動的教學方式，提高學生學習興趣，使學生主動發現問題、思考問題，培養學生從解決實際問題的角度理解知識、應用技術、創新發展。（5）人才培養模式改革：加強學生實踐能力特別是綜合應用實踐的鍛煉，為應用創新大好基礎；注重個性化培養，優選若干具有潛質的學生開展研究型學習，實現人才培養模式的創新；通過制度建設和管理體制改革，建立一套能培養學生創新意識、創新思維、創新能力的運行機制；鼓勵學生參加科研活動，設立科研創新學分與創新獎學金，利用學術報告、發表學術論文、各種科技大賽獲獎、參加教師科研、申報科研立項等多種渠道，引導學生進行創新。

2 課程與教材建設

在課程設置方面，本專業的專業課程分為三大系列：計算機科學類（數據結構、數據庫、計算機圖形學、計算機圖象處理、C語言、C++、VB、JAVA等面向對象的編程技術）、地理科學類（自然地理學、人文地理學、環境學、國土資源學、城市規劃等）和地理信息系統科學與技術類（地圖學、地理信息系統、計算機制圖、遙感、全球定位系統、組件GIS、WEBGIS、ARCGIS、PCI等）。學生必須修滿教學計劃培養方案規定的180學分方能畢業。課程147學分（含實習18分），其中通識教育51分，專業基礎28分，專業核心25分，專業方向課43分；實驗教學33學分。

團隊教師積極進行教學改革。所有專業課必修課均配備優秀教材（其中自編教材20%），引進和選用外文教材3門，必修課配備率達17%。6門課程中采用學生參與課堂討論的方式進行教學，收到良好效果，獲得三項學校探究式課程建設立項。90%課程參加學校課程建設，其中優秀課程20%。90%專業基礎課和專業核心課由副教授以上的教師主講，所有的教授、副教授都為本科生授課或做學術報告。實驗指導教師多為博士和副教授。所有教學實習都指派有副教授以上教師指導學生。獲得“北京市教育科學研究優秀成果一等獎”等教學獎勵22項，其中包括地理信息系統國家精品課程1門、北京市精品課程1門。

根據教學改革的指導思想，本專業積極推進優秀教材建設，力求理論教材和實驗教材在內容設計上注重理論基礎、實驗內容技術與方法的綜合性、區域性、應用性和先進性，并體現理論與基礎、室內與野外、經典與先進的有機結合。自編的系列實驗教材和講義，基本體現了教材建設的理念。截至目前，本專業已經主編專著和教材25部，其中包括《地理信息實驗系列教程》、《遙感圖像處理系列教程》等實驗教材4部，參編教材4部。目前中心自編實驗教材與講義，對于充實地理學發展前沿起到了重要的作用。教學過程中針對本校不同專業、不同課程的特點，進行優化組合。有3本教材入選國家“十五”、“十一五”教育部規劃教材，1項教材獲北京市精品教材。

3 實踐教學體系建設

本專業的實踐教學以地理科學與技術國家級實驗教學示范中心為建設單位，以地理信息系統系列課程為建設平臺，分別建立了基礎、專業、野外綜合、探究性的實驗教學平臺。其中，由3個基礎實驗室（測量與地圖實驗室、遙感實驗室、GIS實驗室）和5個專業實驗室（GPS實驗室、衛星遙感數據接收實驗室、車載三維信息獲取實驗室、三維激光實驗室、虛擬地理環境實驗室）組成課內實驗平臺，由5個野外綜合實習基地（秦皇島地質地貌、野鴨湖濕地自然保護區、北京金山測量與地圖、北京地面沉降監測、北大方正3S技術開發與應用實習基地）組成校外綜合實習、實踐平臺，由五個省部級重點實驗室組成實驗教學與科研創新平臺。

在實踐教學體系建設上，地理信息系統專業構建了符合學科特點、兼顧學習規律的“基礎實驗-綜合實驗-設計實驗-研究創新”四級逐步提高的“一體化、多層次、開放式”的創新性實驗教學體系。

實驗課程、實驗項目設計的總體思想是“以學生為本，傳授知識、培養能力和素質提高協調發展”。在實驗課程設計中，加強理論與技術應用的有機結合，加強地理新技術的應用；在實驗項目設計中，鼓勵教師依托科研項目開設綜合性、創新性實驗項目；扶持特色實驗課程和項目的發展；加強學生自主學習、合作學習、探究學習的能力訓練。

實踐教學內容上，強調體現區域性、綜合性、實踐性的學科特點，根據專業和課程特色，分層次設立基本型、綜合型、設計型、創新型實驗，構建“基本理論驗證-基本技術操作-開發應用創新”的多級實驗內容。堅持“室內基礎實驗與野外綜合實踐相結合”、“地理信息科學基礎理論與高新技術相結合”、“高水平科學研究與創新型實驗設計相結合”，以培養具有扎實地理信息科學基礎理論、基本知識與基本技能，掌握現代地理技術并具有應用創新精神的地理信息科學與技術復合型人才。

由專職、兼職教師組成的實驗教學隊伍，保證了科學研究與實驗教學的有機結合。目前任職教師中，有70%的教師承擔了各級各類科研項目，較好地提升了理論課、實驗實習課的教學內容。如在ARCINFO地理信息系統實驗課程中，任課教師依托所承擔的“國土資源大調查項目—— 數字國土”，設計了基于ARCINFO的土地利用空間數據庫建設實習；在GIS空間分析實驗課中，依托863項目“GIS在農村社會經濟統計分析中的應用”設計了基于GIS的人口空間自相關分析實習項目等等，保證在實驗教學中前沿性科研的實驗內容占一定的比例。

實驗教學與科研、工程和社會應用實踐結合主要表現在三個方面：一是地理信息科學基礎理論與地理新技術相結合；二是高水平科研與創新型實驗相結合；三是野外實習基地在遴選中遵循了區域性、綜合性、先進性的原則。

4 人才培養體系建構

地理信息系統專業以學生為本，積極開展人才培養體系建設。初步搭建了本科—碩士—博士—博士后較為完善的人才培養體系，并初步建立了“五個結合”的人才培養模式，即“地理信息科學基礎理論與地理信息高新技術相結合”、“室內基礎實驗與野外綜合能力培養相結合”、“高水平科學研究與創新型教學相結合”、“本科生、研究生探究式教學相結合”、“教學示范輻射與合作交流相結合”，形成了“基礎實驗—綜合實驗—設計實驗—研究創新”四級逐步提高的實驗教學模式。在狠抓學生專業學習基礎上，本專業根據用人單位需求，研究就業市場信息，力求為學生就業加強服務。通過組織地理信息系統應用、開發競賽的各類活動，提高學生實踐活動能力。聯系高水平的業內人士來做報告，為學生將來就業搭建起人脈網絡。學生科研立項和畢業論文依托科研、工程和社會應用實踐等項目的比重逐年提高，選題的準確性、方法的先進性和成果的應用性都有顯著的提高。主要舉措體現在以下幾點。

（1）高水平科研與教學相互促進，力爭為每一位師生提供適宜發展的學術空間。集成5個省部級重點實驗室優勢資源，建立創新教育平臺，并與教學平臺有機結合；師生借鑒科研思路，開展創新教育和研究性學習；學生探究式學習有效地反哺了教師創新教育能力。（2）以高新技術應用激發學習熱情，培養學生掌握高新技術應用“一技之長”。獲國家科技進步獎、國家專利的成果，轉化為自主知識產權的實驗教學儀器和軟件，激發學生探究式學習興趣、培養解決地理學實際問題能力；通過增設5門探究式實驗課、出版10部實驗教材、建設國家精品課程、精品教材等與國內外50多所大學共享互動、不斷提高。（3）讓學生在科研和學科競賽中掌握高新技術深入應用。依托團隊主持的國家級項目，組織70%的本科生參加科研，先后獲國家、省部、校級立項191項，38篇。2008年，3項本科生科研項目入選“國家大學生科學研究與創業行動計劃”。在全國、省部、校級大學生挑戰杯賽、數學建模與計算機應用、GIS軟件開發等競賽中獲獎120多人次。（4）營造實驗教學國際化環境，培養實際工作能力。與歐美7所大學聯合開展中國地理實習，已成為固定環節，有效激發了師生教與學的興趣、培養合作學習能力；與6個國際品牌的遙感、GIS軟件公司合作，建立ARCGIS、ENVI、PCI、JX-4、EZMAP、IMAGEINFO實訓基地，有效促進了師生專業軟件應用能力與國際接軌。

近年來，本科生畢業論文80%是依托教師的科研項目開展的，部分本科生的科研成果在教師承擔的科研項目中得到了沉淀。本科生的實踐和創新能力也有了顯著的提高，參與創新、訓練、競賽活動的學生達60%，獲校級大學生科研立項38項，獲實驗室開放基金43項；獲全國大學生“挑戰杯”大賽北京市一等獎、全國大學生數學建模與計算機應用競賽北京市一等獎、北京市數學建模競賽一等獎等國家、省部級和校級各種獎勵47項。

學生的學習質量逐步提高，帶來的社會聲譽逐步上升。考研率突破45%，陸續有10余名學生成功申請出國交流學習計劃并出國繼續攻讀碩士學位。近三年中本科生英語四級累計通過率93.5%以上，一次就業率均達到98%以上。

5 結語

地理信息系統專業成立以來，在師資隊伍、平臺建設、教學改革等方面取得了一系列成績。但是鑒于地理信息系統學科即年輕、發展又快，地理信息系統專業本、碩、博課程都存在一定的問題。為此，我們開展并將繼續延續地理信息系統應用創新型人才培養體系建設，繼續完善以地學高新技術應用為特色的實驗教學體系和培養模式，努力將高水平科研成果轉化為實驗教學的先進儀器和軟件，顯著提高學生學習熱情和應用高新技術解決實際問題的能力，明顯提升教師團隊創新教育能力。

參考文獻

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篇7

一、濕地地理信息系統的發展現狀

我國對于濕地的研究相對比較晚，隨著社會的發展、科學技術的進步，逐漸出現許多的濕地信息保護系統，近幾十年來，建立了濕地地理信息系統，該系統可以充分結合濕地的特點，根據濕地的實際情況設計相關的管理與維護的技術。濕地地理信息系統的功能主要包括查詢、瀏覽、管理、分析等。根據相應的系統功能可以將系統分成兩類：查詢服務型與決策支持型，前者的功能主要就是利用相應的數據庫為相關人員提供濕地的信息；后者可以進行集成處理形成相應的信息對濕地的情況開展總體評價工作，同時可以輔助相關的管理人員制定合理、科學的濕地管理與維護措施以及相應的發展計劃。隨著地理信息技術的不斷發展與進步，相應的系統功能也在不斷的增多，預測、可視化、空間分析以及數據綜合管理等將會成為該系統主要的發展方向。

二、濕地地理信息系統的建設及關鍵技術

（一）研究區域的概況

鄱陽湖濕地的位置在長江中下游的南岸，水系流域的面積為16.21萬平方千米，占據了整個長江流域面積的百分之九。鄱陽湖濕地發揮著降解污染、調節氣候以及調洪蓄水等作用，是我國重點生態自然保護區與商品糧的生產基地，在這兩方面有著非常重要的意義。

（二）系統結構的設計

濕地地理信息系統就是利用地理信息技術、遙感技術以及全球定位技術這三個技術，為整個流域的實際情況提供場景再現，同時為濕地流域的洪水預報、災情評估、水利工程建設、生態保護以及信息管理等方面提供相應的技術保障。該系統的軟件研發主要是以3D網絡地理信息技術為平臺，數據庫管理主要是以Orcal為平臺，在邏輯結構方面而言，將劃分為數據層、業務層以及表示層；在硬件結構角度而言，將其劃分為數據服務器層、網絡服務器層以及客戶層。

（三）數據庫的建設

針對鄱陽湖濕地的實際情況，其系統數據庫的建設主要包括物理數據庫、數據檢查、數據入庫、數據索引、質量檢測以及數據驗收等環節。系統數據平臺根據相應類別可以將其劃分為各種業務與空間地理信息這兩種數據庫。其中業務數據主要包括環境監測、野外生態觀測、濕地樣品信息；社會信息、人文信息、經濟信息；濕地植被、水文以及土壤等生態信息；災情、工情、水情等信息；專業模型、行政劃分、專家知識庫；輔助數據庫以及與濕地管理有關的各種法律法規、文件等數據。空間數據主要包括比例尺為1：250000鄱陽湖的數字地圖；比例尺為1：5000、1：1000等重點區域、城市以及提防的數字地圖；比例尺為1：100000、1：10000等重點干、支流的數字地圖；以及用來構建圖形信息的數字高程、數字模型、數字影像等多尺度數據。

在構建數據庫的過程中，一定要時刻注意系統整體的協調性與一致性。將輔助信息數據庫當成是整體系統的規范與標準，無論是構建什么樣的數據庫都要根據此數據庫的有關規范與標準進行相關部分的設計，而所有的數據也要根據此數據庫中相關的規范、標準以及編碼信息執行相應的具體操作，進而保證數據可以進行高效、精確的運行，在開展交互的過程中不會出現任何差錯。在數據庫系統中，地物是其中最為基本的單元，在整個系統結構中發揮著核心的作用。實時信息數據庫與歷史信息數據庫中的數據主要就是利用地物的唯一編碼實現與地理信息數據庫中的數據一一對應的，同時也為相關數據的分析與管理奠定了堅實的基礎。除此之外，還可以利用空間圖形不同要素的不同存放、空間索引的構建以及屬性與空間之間的聯系等手段，優化數據庫的相關功能。

（四）空間數據庫的更新與維護

利用重新構建、重新組織以及加強對系統運行完整性與安全性的控制等方式對空間數據庫開展相應的更新與維護，以此來增強數據庫利用的效率與運行的周期。同時，在衛星影像或者航空中利用全數字攝影測控技術提取出比例各不相同的4D數據產品，主要有數字線化、數字影像、數字高程等，全自動、全數字、高效快速以及大范圍的提取地形、水利以及地貌等要素信息。此種方式的使用有效的沖破了傳統方式自動化技術水平比較低、人工投入比較多以及批量處理能力比較低的劣勢，有效的完成了對空間數據庫信息的更新。除此之外，衛星遙感影像技術也得到了一定的應用，尤其是在商業領域中應用了1米分辨率的伊科諾斯衛星影像傳感器與0.62米分辨率的快鳥衛星影像傳感器等，在一定程度上推進了數字化水利建設的發展。

（五）系統集成技術的研發

系統集成的研發是一項非常重要的創新性研究。對于濕地地理信息系統的建設而言，其是一項非常復雜的工程，需要對不同的模型、模塊、子系統等進行研發，并且執行系統集成，比如地理信息模塊、洪水模擬模型、專用數據庫等展開集成，利用總控制程序構建防洪調度系統，實現系統與模型之間的集成，完善系統運行的各項功能。在此系統設計中，模型集成技術是一個比較困難的方面，也是項目運行的關鍵技術，一定要充分考慮以下幾點：一是，模型組件化的設計，分離了用戶界面與系統程序，在運行的過程中不展開人機對話操作；二是，規范化與標準化模型的輸入與輸出，建立相應的預報模型庫，進而設計相應的預報方案；三是，利用XML格式的文件將模型計算結果以及參數等相關數據信息儲存在數據庫當中，方便分離其與模型程序。

（六）3D網絡地理信息系統技術

3D網絡地理信息系統技術的出現，突破了傳統網絡地理信息系統數據的發送方式，為空間信息的發送提供了新的技術途徑。該技術的使用能夠使服務器與客戶端之間的空間數據不用直接傳輸，而是傳輸一些KML文檔或者影像圖片等。影像數據會事先被分成不同的比例，之后按照相應的要求形成圖片，當相關用戶發出請求的時候，服務器就不用對數據進行相應的復雜處理，只要按照用戶的要求改變一下圖片的尺寸，選擇形成的相應圖片進行拼接，最后返回給用戶。這樣的技術可以有效的減少服務器與帶寬的運行負荷，為空間數據的發送提供了新的解決途徑。

結束語：

總而言之，在地理信息系統中濕地地理信息系統占據著非常重要的位置，需要進行不斷的分析與研究，進而創新出更好的技術手段與方法。隨著科學技術水平的不斷提高，濕地地理信息系統也取得了一定的成效，并且在各個方面也得到了一定的突破。所以，加強對濕地地理信息系統的研究是一個值得探討的問題。

參考文獻：

[1]陳建群，王振興，朱建軍等.濕地地理信息系統建設及關鍵技術研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2012（02）.

篇8

隨著旅游行業的高速發展和“互聯網+”的興起，虛擬旅游的研究已經逐漸成為熱點。GIS （地理信息系統）是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛的應用在不同的領域，Web-GIS（網絡地理信息系統）是Internet技術應用于GIS開發的產物。

北海老街（珠海路）是北海市歷史文化名城的核心開發街區，對北海的旅游產業起著支撐作用。珠海路歷史悠久，商業傳統優良，是北海歷史和風俗及市民生活的濃縮地帶。旅游產業規模不斷擴大，經濟效益日益突出，然而一些問題也日益凸顯，對外宣傳力度不夠，不能及時的旅游信息和進行旅游咨詢活動，市場潛力未得到充分開發。應用Web-GIS等技術實時旅游信息、實現數據共享，使游客能夠直接通過互聯網實現數據訪問，實現空間數據瀏覽、查詢，對促進北海老街的旅游發展具有非常重要的意義。

2 Web-GIS概述

網絡地理信息系統（Web Geographic Information System，Web-GIS），是指基于Internet平臺，運用在Internet上的地理信息系統，包括Web-GIS瀏覽器、Web-GIS服務器、Web-GIS編輯器、Web-GIS信息四個部分，是地理信息技術和互聯網技術結合的產物。Web-GIS與傳統GIS相比具有如下優勢：全球化服務應用、分布式動態系統，良好的可擴展性、良好的兼容性等。

Web-GIS主要具有如下幾個功能：

（1）在全球范圍內通過多種手段獲取地理信息，把已存在的圖形數據轉化為 Web-GIS 的基礎數據，提高數據共享和傳輸效率；

（2）不同地區的客戶端利用瀏覽器的交互能力，實現圖形及屬性數據的查詢檢索；

（3）實時完成在服務器端為瀏覽器端提供模型參數的分析與計算，并即時將計算結果以圖形或文字等方式返回至瀏覽器端；

（4）將Internet上空間分布的信息進行組織管理，為客戶端提供基于空間分布的多種信息服務，提高資源利用。

計算機軟硬件和網絡技術的快速發展，地理空間信息科學的飛速發展以及人們對信息需求的不斷增加，這些都給Web-GIS的開發和應用提供了非常廣泛的空間：如與多媒體技術、虛擬現實技術的結合，基于移動端Web-GIS的研發，基于網格計算的Web-GIS系統模式等。Web-GIS將為電子商務、電子政務等多種信息化建設提供巨大的技術支持平臺。

3 虛擬旅游系統的功能設計

依據北海老街旅游的基本情況，將系統功能分為三大模塊：空間數據管理模塊，系統查詢模塊，系統維護模塊。

3.1 空間數據管理模塊

該模塊對空間數據庫中的數據進行分析，需要具備動態管理功能，能夠及時根據北海老街基礎設施更新、景點內部擴建和改建動態更新數據庫信息。（1）圖形顯示模塊：完成圖形的大小縮放、顯示全圖等基本圖形處理功能。（2）空間分析模塊：使用Web-GIS便捷的空間分析能力可以在地圖上簡單的實現半徑查找，如通過Web-GIS分類查找老街景點情況，以及商店、飯店等功能性設施。（3）多媒體顯示模塊：借助多媒體，實現路線漫游跟蹤和快速顯示，并可以對各主要景點進行多媒體演示，通過圖像、視頻、音頻等多媒體信息全面介紹老街的最新旅游風貌。（4）虛擬三維顯示模塊：虛擬現實（Virtual Reality）利用計算機生成模擬環境，給用戶提供現場多感覺通道，根據不同的使用需求，探尋一種最佳的人機交互方式，使游客通過特殊交互設備身臨其境，實現虛擬旅游，獲得身臨其境的感受。

3.2 系統查詢模塊

該模塊為用戶提供多種查詢功能，按照查詢對象類型的不同，分為以下幾個部分：（1）景區地理信息查詢：查詢從北海主要地標（如：北海站、福成機場、南珠汽車站、銀灘、北部灣廣場等）到達景區的路線。（2）景區景點分布查詢：用戶可以根據需要查詢各類景點的位置，如基督教堂，博物館等。（3）功能性查詢：查詢餐飲娛樂信息，并完成餐飲住宿的在線預訂。

3.3 系統維護模塊

實現快捷方便的系統維護和數據升級，提供可靠的旅游信息供用戶準確的下載，為游客和旅游管理人員提供有力的信息支持。

4 Web-GIS的構造模型

本系統采用當前主流的瀏覽器服務器（B/S）模式，該模型為三層結構體系：數據庫服務器、Web-GIS應用服務器和客戶端。數據庫服務器和Web-GIS應用服務器被區分開來，客戶端采用通用的Web瀏覽器。相對于傳統的兩層結構，客戶端在該模式下可以使用通用的瀏覽器，支持多種操作系統，具有操作簡單、使用和開發成本低等特點。另一方面，數據庫服務器、Web-GIS應用服務器的分離，大大降低了服務器的負載。

用戶通過Web瀏覽器向Web-GIS應用服務器發出請求， Web-GIS應用服務器接收到請求后從數據庫服務器中讀取數據， Web-GIS應用服務器根據用戶請求，或直接在服務器端處理數據并將結果發送到客戶端，或者將數據發送到客戶端由客戶端自行處理。瀏覽器服務器三層結構如圖1所示：

5 結束語

北海作為國內著名的沿海旅游城市，擁有獨特的自然和人文景觀，由于北海市旅游信息的封閉性，阻礙了北海旅游業的發展。經過多次的實地調查和數據采集，我們開發設計了北海老街虛擬旅游信息系統，旨在探索一種全新的旅游模式。

本系統的特點主要體現在，使用Web-GIS技術，采用瀏覽器服務器三層結構實現瀏覽、查詢、縮放、測量等功能，客戶端采用通用web瀏覽器訪問系統資源，操作性大大提高，同時降低了服務器的負載。

參考文獻

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[4]李世佳，梁優.北海老街的保護與開發現狀及其問題探討[J].欽州學院學報，2014.

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一、什么是地理信息技術

地理信息技術是指GIS、RS、GPS（即地理信息系統、遙感、全球定位系統）和數字地球技術。GIS是在運用計算機系統，針對地球表層空間中的相關地理分布數據進行系統的采集、存儲、運算、管理、分析等技術的一個運作系統。RS是指通過對遙感器的利用，從高空中探測地球上物體的屬性，通過不同的感知信息的傳輸，來識別地面上的物體。GPS是指利用衛星導航，來地地面距離進行精細的測量和時間的預測，是一種將衛星和通訊信息結合起來的新型科學技術。數字地球技術是指把地球上所有的信息通過數字化的處理后，利用計算機網絡系統來管理信息。

二、地理信息技術在地籍管理系統中運用的重要性

（一）轉變了傳統的地籍管理方法

傳統的地籍管理是通過人手的方式對地籍數據進行檢查、管理和更新，這種費時費力的管理模式已經無法再滿足現代社會高速發展的要求，地理信息技術的應用就是一種新型的地籍管理方法的運用，是一場技術的改革，使新型的科技管理代替了傳統的管理方法，使地籍管理進入信息化的高速時代。

（二）地籍管理工作更加科學、高效，地籍管理系統更加的全面和完善

地理信息技術是科技含量相當高的現代技術，它們在地籍管理系統中的運用，將會利用現代化的科學技術對地籍信息進行更詳細的、科學的搜集和分析，將會使使各種地籍管理所需要的信息搜集更加的快速，搜集的信息科學含量更高、更精準。這些科學的信息的搜集將會使地籍管理系統中的數據和信息更加的準確，能夠為后期土地的規劃提供更科學的信息數據庫。同時也滿足了社會各界對土地信息全面查詢和快速更新的要求，建立了一個全面完善的地籍數據庫供社會各界和不同人群進行查詢。

三、地理信息技術在地籍管理系統中的應用

（一）地籍信息化管理

GIS和數字地球技術利用現代科學技術對地籍信息進行搜索和分析，使地籍信息可以通過計算機系統建立一個可供查詢的資源參考，使地籍信息不再是人手的搜集和紙質的存檔。通過地理信息技術的應用，地籍信息的搜集和存儲逐漸轉變為了計算機科學技術的運用，地籍信息化通過計算機和通訊系統初步形成。地籍信息可以通過計算機平臺建立一個信息化的地籍管理系統，使地籍信息可以通過計算機技術自動的進行分類和存檔，在查詢時也能夠在第一時間快速的檢索出來。

（二）地籍信息數據庫的建立

通過RS，地籍信息管理工作中可以搜集到海量的地籍信息，搜集到那些人手不能輕易搜集到的數據，同時通過高空遙感，又可以快速的搜集各類所需信息并且及時的傳達到地面，使搜集工作更加的快速和準確。各類精準和全面的地籍信息的搜索和存儲，通過新型的地理信息技術的運用和計算機技術平臺，我們可以建立一個系統而全面的地籍信息數據庫，供今后的地籍信息管理工作提供了信息參考和制定執行計劃的依據。地理信息技術使用后必然會得到大量的數據信息，傳統的存檔和人手保存的方式已經不能接受海量的數據信息更新工作，因此，計算機信息數據庫的建立可以使地籍管理工作更加的方便，節省人力和財力。而目前我國已經將地籍信息數據庫的建立作為了地籍管理工作中最重要的工作之一。

（三）地籍信息網絡系統的初步形成

GPS是實現計算機和通訊技術相結合的地理信息技術，它通過定位，將所需的信息通過通訊信號傳輸和接收，使現代地籍管理工作能夠得到更加精準的數據和資源。并且通過全球網絡系統將這些數據傳輸出去，人類可以通過計算機平臺實現信息的交換，在網絡上進行地籍管理工作的實施和探討，使地籍管理工作不再是某個機構和國家的特定工作，信息的交流構建了地籍信息網絡系統，使地籍信息能夠在全球進行分享，地籍管理工作可供參考和借鑒的信息資源更加豐富。

四、結語

雖然，地理信息技術作為一種新型的科學技術，在地籍管理系統中的應用還沒有全面普及，并且運用其中的時間很短。但是就目前地籍管理工作的成果來看，地理信息技術為我國的地籍管理工作帶來了相當多的便利，使我國的地籍管理工作在短期內取得了突破性的進展，我國地籍管理工作逐漸開始采用現代計算機和通訊技術代替了傳統的人手，使地籍信息搜集、查詢、更新有了更好的平臺，并且地籍信息管理工作也更加簡單和快速。無疑，地理信息技術為地籍管理系統的建立提供了更加科學全面的技術支持，我國的地籍管理系統將在地理信息技術的應用中逐漸全面完善，我國的地籍管理工作也將走上高速科學的發展道路。

參考文獻

[1]季慧麗.地籍管理信息化建設探討[J].上海國土資源.2013（34）

[2]張吉福，肖林萍，鄒仁均.地籍管理信息系統若干問題的探討[J].測繪，2013（04）

篇10

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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[4] 陳建飛等.地理信息系統導論[M].北京：科學出版社，2010.

篇11

1 引言

全球環境變化是當今環境研究的熱點，也是地球信息科學的應用問題之一。土地利用變化通過與氣候、生態系統過程、生物地球化學循環、生物多樣性和人類活動的相互作用來影響全球變化，它是全球環境變化的主要驅動力之一，也是全球變化研究的中心內容。在全球尺度，土地覆蓋變化是土地利用變化長期積累的結果。因為這些變化影響氣候、土壤、植被、水資源和生物多樣性等人類賴以生存的主要自然資源，所以它們在陸地生態系統中與可持續發展問題密切相關。

為了分析土地利用變化過程、景觀空間異質性動態、人類對土地覆蓋變化的反應，我們至少需要以下兩個方面的數據：①過去各個歷史時期的景觀綜合圖和其它土地覆蓋的間接證據；②反映近期土地變化的遙感數據。

為了整理來源于遙感和景觀綜合圖等的有關信息，并在一個公用的空間框架中為地理、文化、政治、環境和統計數據提供輸入、儲存、處理、分析和顯示能力，我們需要地理信息系統。

為了預測地球系統的變化趨勢，數學模型是必不可少的。土地利用變化的數學模型包括基于變化格局外推的診斷模型和基于土地利用變化過程的動態集成模型。現有的數學模型綜合了景觀變量和變化的近因，可以進行短中期預測。

全球變化的長期預測需要分析土地覆蓋變化在不同地理和歷史背景下的主要人文驅動因素，分析氣候變化和全球生物地球化學因素對土地利用和土地覆蓋的影響。這些分析需要綜合土地利用動態的案例研究，通過運用地學信息圖譜對這些大量典型案例研究的對比分析，在區域尺度得出土地利用變化的一般結論。為了使這些研究從區域尺度上升到全球尺度，我們必須進一步分析空間異質性、技術創新、政策變化和城鄉動態等問題[1]。

在全球環境變化方面我國已有很多研究成果[2～4]，同時也已產生了許多研究方法。例如，葉篤正等提出了全球變化的預研究方法[5]；張新時等改進了 holdridge 模型，并據此研究了氣候變化對中國森林植被的可能影響[6]；李克讓等開發了氣候—森林響應動力學模型[7]。本文主要從地球信息科學的角度，討論我們對全球環境變化系統研究方法的一些認識。

2 數據獲取

第一手數據對全球環境變化研究是非常重要的，如果第一手數據有問題，那么下面的所有分析和預測都將是建立在沙灘上的空中樓閣[8]。早在 1960 年代初，作者之一（陳述彭）利用海南島航空像片對包括坡度、土地利用、植被、土壤、坡向、地貌和地質多要素解譯及地面實況進行了三級比例尺驗證。在航空像片綜合利用與農業綜合制圖的實驗中，主張以地理的綜合方法作為解決熱帶航空像片分析與農業制圖的基本途徑，即：按照地面控制考察與航空像片分析相結合的原則，從研究區域自然綜合體的自然歷史過程著手，摸清各種自然要素之間相互依存、相互制約的關系，綜合利用航空像片，相互闡明，彼此印證。根據像片判讀和量測的可能性，試制了大北部試點地區的 6 種基本自然條件與土地資源圖：微地貌結構圖、坡度組合圖、植被圖、土地利用圖、土壤土質圖和農用地形圖[9]。

1978～1980 年間，中國科學院組織全國 80 多個單位，在云南騰沖地區首次進行了大規模的綜合航空遙感試驗。這次遙感試驗分為 33 個專題進行，包括地質、農林、水資源、測繪制圖等各個專業的解釋制圖工作，以及各種遙感儀器檢驗和波譜測試工作。在土地管理方面，根據地物波譜特性和遙感圖像的亮度系數，對土壤進行聚類。通過彩色紅外片的色散分析，鑒別主要森林樹種，利用遙感圖像解譯立地因子，回歸估算森林材積量和評價宜林地。利用彩色紅外像片，從圖像上直接解譯 20 多種土地利用類型和土壤特性，確定植被覆蓋率、森林和各類植被的覆蓋面積，劃分植被類型，確定森林植被的郁閉度、分層和高度等數量指標，分析生態環境條件并分出優勢樹種。在這次試驗過程中，通過地面實況觀察和航空像片解譯，編制了試驗區的自然景觀圖；結合應用土壤、植被、水分等參數，通過航測地形圖的數據量測，建立了騰沖地區數字地形模型[10]。

1981 年，在渡口—二灘開展的第二步試驗中，以航空遙感資料為基礎，從土地覆蓋和環境污染著手，試驗多源的數據采集與空間配準的方法，探索了信息專題化和數字化的技術途徑[11]。其試驗內容包括：①彩色紅外正射影像地圖的編制；②土地覆蓋圖的編碼；③社會經濟統計數據的

自

1970 年代末以來，遙感技術在我國得到了較廣泛的應用，例如：大地構造學理論與板塊學說的驗證，水、氣動力學現象與自然歷史軌跡的分析和生態系統的監測與環境科學的應用[12]，陜北黃土高原地區遙感應用研究[13]，資源環境動態遙感與模型分析試驗研究[14]，三北防護林遙感綜合調查研究[15]，城市遙感[16]和中國資源環境遙感宏觀調查與動態研究[17]。

遙感圖像和數據是現代地理信息的重要來源之一[18]。遙感圖像是一種綜合性的地理信息源（包括各種地理要素），同時，又是一種空間信息，為地理現象的空間分布提供了定位、定量的數據。遙感數據比地圖更進一步強化了地理綜合體的形象和概念，它提供了具有全息性質的交織在一起的可見景觀實體影像。人地關系錯綜復雜，難解難分，通過其中相互依存、相互制約的關系，人們可能由此及彼、由表及里，超越直接的形象，借助于間接的標志，從中獲取極其豐富的二次信息。因此，遙感是一種運用物理手段、數學方法和地學規律相結合的數據獲取技術。在 20 世紀和 21 世紀之交的今天，遙感技術不再是孤立的系統，已達到了與全球定位系統、地理信息系統和網絡技術緊密結合的水平，可以為全球環境變化研究提供多維和動態的網絡數據。

3 地理信息系統

地理信息系統的發展可劃分為 4 個相互重疊的階段[19]：1950 年代到 1970 年代中期是地理信息系統的開拓階段，1970 年代中期到 1980 年代初期是政府資助研究和正式試驗階段，1980 年代初期到 1980 年代后期是地理信息系統的產業化階段，自 1980 年代后期以來地理信息系統進入工作臺站網絡化和多媒體階段。我國自 1960 年代初期躋身于地理信息系統的探索、試驗和發展以來，在研究方面基本上保持著與國際同步發展的水平[20]。

從歷史發展來說，地理信息系統脫胎于地圖[21]。地圖和地理信息系統都是地理學的信息載體。其所以稱為地理信息系統，是因為它的特定性質屬于空間型，以區別于其它統計型的信息系統。它的主要特點是，每個數據項都按地理坐標來編碼，即首先是定位，然后是各種定性、定量屬性。以這些定位數據庫為基礎而發展起來，具備愈來愈完善的分析功能的信息系統，則統稱為地理信息系統[22]。它的基本構成包括三部分，①地理基礎：按經緯度、地形圖格網或行政區劃、流域等來建立格網的或多邊形的地理坐標；②標準化和數字化：將統計數據、地圖或影像加以規格化和數字化，以適應計算機輸入和輸出，以便于人文與自然要素之間的對比與相關分析；③多維結構：實現三維的空間信息結構并按時間序列延續，從而具備信息存儲、更新和轉換的能力[23]。地理信息系統是具有多層次數據結構、多功能綜合分析能力的空間型信息系統，可把全球或地球的大量自然因子和人文要素的屬性，按照地理位置建成關系數據庫，再加上遙感衛星的周期性大范圍掃描數據以及結合經濟統計的實時傳輸，使數據保持在經常的更新狀態之中。因此，我們可以根據地理系統建立空間分析模型，對全球環境變化進行動態模擬和預測[24]。

4 數學模型

建立新一代空間動態模型是全球變化研究面臨的主要挑戰[1]，而總結和評價現存的有關模型是新一代模型必不可少的基礎。為此，我們自 1998 年 7 月開始進行數學模型文檔庫建設。由于資源環境數學模型的復雜性，有關模擬系統質量的隱含和明確假設對模型用戶常常并不是不言自明的，所以，標準化數學模型文檔庫中的每一個模型包含有 6 個層次的信息，它們所包含信息的詳細程度逐漸提高。即：①注冊信息層：包括有關模型的整體信息，例如摘要、作者聯系地址和參考文獻等；②科技信息層：包含層次 1 中的所有信息以及模型的詳細科技信息，例如，模型的數學方程、參數變量、隱含假設和資源環境背景等；③數學信息層：包含層次 2 中的所有信息及模型的數學基礎；④過程信息層：包含層次 3 中的所有信息及模型的構建過程或論證過程；⑤程序信息層：包含層次 4 中的所有信息及模型的原程序；⑥案例信息層：包含層次 5 中的所有信息及模型的應用案例。

通過比較分析文檔庫中的模型，對現存建模方法的局限性和尚待創建的數學模型有了一個全面的認識，并因此派生了具有創新意義的模型。例如，以綜合生物多樣性模型[25]為核心的景觀空間異質性動態模型體系，以生態系統穩定性模型[26]、連通性模型和基于植被指數的土地生產力模型為核心的土地利用變化過程模型體系，以數據挖掘模型[27]為核心的氣候變化模型體系和以土地管理虛擬系統[28]為核心的人類對土地覆蓋變化的反應模型等。

5 地學信息圖譜

發展和完善一種方法來反演 (backcasting) 土地利用

和土地覆蓋變化的過去和預測 (forec asting)其未來，是全球變化研究的具體目標之一[1]。地學信息圖譜正是迎合這一研究目標的有效可選方法之一。

地學信息圖譜是在繼承中國傳統研究成果的基礎上，運用衛星遙感、全球定位系統、地理信息系統和信息網絡等當代先進技術和現代科學理論發展起來的，它是一種圖譜生成過程智能化的系統理論。地學信息圖譜吸收了景觀綜合圖簡潔和數學模型抽象的特點，它的發展經歷了景觀制圖實驗[29]、圖譜概念的提出[30]、圖譜方法的

應用[31、32]和地學信息圖譜理論[33]的形成 4 個階段。地學信息圖譜由征兆圖、診斷圖和實施圖組成。征兆圖是信息提取模型對有關數據的運行結果，可為我們進一步研究提供線索和依據[28]；診斷圖可表達為各種基礎圖的不同組合，可反映資源環境動態的變化與發展趨勢[34]；實施圖以診斷圖為依據，通過改變各種邊界條件，分析推理不同控制條件下的決策方案，可為進行規劃實驗提供依據和預案[35]。

圖譜是一種源遠流長的中國傳統方式，主要運用圖型語言進行時間與空間的綜合表達與分析；地學信息圖譜則是應用地學分析的系列多維圖解來描述現狀，并通過建立時空模型來重建過去和虛擬未來[33]。也就是說，地學信息圖譜不僅應用于數據采集和數據開發利用，而且服務于科學預測與決策方案的虛擬。地學信息圖譜具有以下 4 個重要功能：①借助圖譜可以反演和模擬時空變化，即可反演過去、預測未來；②可利用圖的形象表達能力，對復雜現象進行簡潔的表達；③多維的空間信息可展示在二維地圖上，從而大大減小了模型模擬的復雜性；④在數學模型的建立過程中，圖譜有助于模型構建者對空間信息及其過程的理解[35]。

6 討論

事實上，許多科學家已經認識到了全球環境變化系統研究方法的重要性。例如，一些專家認為[36]，為了解決全球環境變化亟待解決的問題，必須重視以下幾個最重要的方面：①優化衛星觀測系統和地面監測網；②建立有效的地理信息系統，集成源于野外工作、航空照片、衛星影像和地圖的有關數據；③構建和發展地球物理與生物過程模型、優化氣候模型中的生物圈參數，以分析衛星觀測的時間序列數據；④發展基于衛星觀測數據、地理信息系統和分析模型的全球變化預測理論。有的專家

提出[37]，重建過去的生態景觀過程、模擬當前的景觀動態、分析其驅動因素、發展典型案例研究支撐的地理信息系統是最有前途的全球環境變化研究方法，數字影像處理、地理信息系統和數學模型的集成為我們更準確全面地監測和預測環境變化提供了新的可能性。

因為我們目前還沒有精確、詳細的全球尺度空間數據，所以空間抽樣研究是全球變化研究的一個重要手段[1]。例如，根據土地覆蓋變化的生態和社會經濟敏感性以及我們現有的數據基礎，我們可以首先對全球變化有重要意義的以下 4 個熱點地區進行深入研究。

（1）黃河三角洲：它位于渤海灣和萊州灣的灣口，地處 37°20′～38°10′n、118°7′～119°10′e，屬溫帶半濕潤季風氣候區。地下蘊藏著豐富的油氣資源和其它沉積礦床，已建成我國第二個最大的石油工業基地。地面農業資源多種多樣，擁有豐富的水沙資源、土地資源、草場資源和廣闊的灘涂，生產潛力很大。但由于對黃河三角洲地區特殊的自然環境缺乏全面的認識，以及旱、澇、鹽堿等不利因素的影響，生態平衡一度遭到破壞。為了為黃河三角洲的可持續發展建立遙感監測系統和資源與環境信息系統，1985 年 10 月國土資源衛星協調小組將黃河三角洲列為試驗區之一[38]，到目前為止，已形成了較完整的時空動態遙感數據系列。

（2）珠江三角洲：珠江三角洲位于廣東省中南部，瀕臨南海，是我國南亞熱帶最大的沖積平原。自 1978 年以來，成為我國層次最高、發展最快的改革開放先行地區[39]。未來的珠江三角洲將是一個經濟快速發展、城鄉融為一體的經濟區和城市密集區[40]。為了保證珠江三角洲的可持續發展，我國即將啟動珠江三角洲地區的 1∶1 萬基礎地理數據庫建設，并運用 1m 分辨率以上的各種衛星數據，建立包括 1m 分辨率的資源、環境、社會和經濟方面的多分辨率數據庫。

（3）黃土高原：黃土高原水土流失非常嚴重，它不僅破壞了當地的生態環境，而且給黃河下游的海防帶來了很大的威脅。為了全面了解土壤侵蝕狀況和水土保持工作的進展情況，為綜合治理和合理開發提供科學依據，1985 年我國起動了“黃土高原遙感系列制圖”課題。根據調查結果將黃土高原分為劇烈侵蝕區、強烈侵蝕區、高強度侵蝕區、強度侵蝕區、中度侵蝕區和輕度侵蝕區、建立了黃土高原 1∶100000 資源與環境遙感調查數據庫[41]。

篇12

地理信息系統是一個技術性的決策支持系統，是以地理空間數據庫為基礎，采用適當的地理模型和分析方法，適時的提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究、評價、管理、定量分析和決策服務而建立的一類計算機應用系統。

1　GIS的發展

1.1　G18發展簡史

20世紀60年代，為GIS的開拓期。加拿大測量學家R.F.Tom]inson首先提出地理信息系統的概念，把地圖變成數字形式的地圖，并領導建立了世界第一個地理信息系統――CGIS，它具有覆蓋，測量，資料數字化掃描的功能，支持一個跨越大陸的國家坐標系統，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結構的“弧”，并且將屬性和位置的信息分別存儲在單獨的文件中，以實現專題地圖的疊加、面積量算等。

20世紀70年代，為GIS的發展期。隨著計算機軟硬件技術飛速發展，GIS技術朝實用化方向發展。世界上先后出現了許多不同專題、不同規模、不同類型各具特色的GIS。如美國地質調查局研發了50多種地理信息系統用于獲取和處理地質、地理、地形和水資源信息；法國建立了地理數據庫GITAN系統和深部地球物理信息系統：瑞典的區域統計數據庫、土地測量信息系統、城市規劃信息系統等。

20世紀80年代，為G18的突破期，注重于空間決策支持分析。隨著計算機技術的普及及計算機網絡的建立，地理信息的處理效率和傳輸時效，尤其在柵格掃描輸入的數據處理方面得到極大的提高。地理信息系統逐漸走向成熟，并進入多學科領域，從比較簡單的、功能單一的、分散的系統發展到多功能的、共享的綜合性信息系統，并向智能化發展，新型的GIS將運用專家系統知識進行分析、預報和決策。

20世紀90年代以來，為GIS的普及期。隨著地理信息產業的建立和數字化信息產品在全世界的普及，GIS由單機、靜態、二維向網絡、動態、多維的方向發展，為滿足了不同人群的需求建立了事務處理系統(TPS)、管理信息系統(MIC)、決策支持系統(DSS)、人工智能和專家系統(EC)。GIS進入各行各業，成為許多機構的必備系統，成為現代化最基本的服務系統。

1.2　我國的GIS發展概況

1980年，中科院遙感應用研究所成立全國第一個地理信息系統研究室標志著我國的G18研究工作的起航，雖然起步較晚但發展迅速。世界的G18技術已經趨于成熟，為我國快速發展G18技術創造了條件。我國以改革開放為契機，加強了與國外的學術和技術的交流，并進行了一系列的理論探索和區域性研究，為我國GIS的研制和應用做了技術和理論上的準備。

1985年以來，GIS作為政府行為，正式被列入了國家科技攻關計劃，籌建了一個新型的開放性研究實驗室――國家資源與環境系統實驗室，并完成了技術引進，數據規范和標準的研究、空間數據庫的建立、數據處理和分析算法及應用軟件的開發等，在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上，建成了1：100×104國土基礎信息系統和全國土地系統；1：400×104全國資源和環境信息系統；1：250×104水土保持信息系統。

21世紀人類社會全面進入信息時代，GIS作為一門多技術交叉的信息空間科學，不斷地用新的技術和方法來裝備自己。在我國，全國開發了一系列空間信息軟件和制圖軟件，建立大量數據庫和一些具有分析和應用深度的地理模型和基礎性的專家系統，完成了一批綜合性、區域性和專題性的系統，如中國科學院的中國國土基礎信息系統、資源開發模型工具庫系統、黃河下游洪水險情預警信息系統等。GIS的研究逐步與國民經濟建設和社會需求相結合，并取得了重要進展和實際應用效益。

2.GIS的發展前景

2.1　地理信息系統與數字地球

數字地球是地理信息系統的延伸，是“3S”(全球定位系統GPS、地理信息系統G18和遙感Rs，簡稱“3S”)技術發展的必然產物。數字地球是一種可以嵌入海量地理數據、多分辨率和三維的地球表示，即在全球范圍內建立一個以空間位置為主線，按地理坐標整理構建一個全球信息模型，描述地球上每一點的全部信息，使地理信息可隨時隨地的為任何人任何事服務。數字地球在當前的工農業建設中的重大作用已初見端倪，它必將在林業、水產、交通、地礦、通信、教育、資源、環境、人口、軍事、新聞媒體、城市建設等眾多領域產生巨大的社會和經濟效益。

2.2　GIS在抗災減災中的應用

近年來，全球的自然災害頻發，給人類社會帶來了巨大的生命和財產損失，我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一，因而我國的自然災害防范應對形勢更加嚴峻，亟需建立更加有效的自然災害管理系統。G18技術可為其提供空間數據和相關屬性數據的快速存取和管理及分層可視化功能；提供空間、屬性數據一體化分析和多種空間決策功能，并可與災害分析預測模型相結合，快速生成有效的決策支持信息。在1991年江淮等地發生的重大洪澇災害中，我國綜合應用遙感、通信和G18技術建立的國家防洪遙感信息系統發揮了重大作用。隨著綜合減災研究的進行，GIS技術將會更加廣泛的應用于災害的監測和預報，自然災害評估，災害應急救助救援，災害保險與恢復等領域。

3.結語

在高度信息化的時代，地球數字化、網絡化的信息科學技術的時代，G18技術將更加受到重視，在全球享受GIS技術帶來巨大便利的同時，GIS技術的研究與應用必將進一步深化，GIS必將在經濟建設、資源管理、環境工程等各個領域發揮越來越大的作用。

參考文獻：

篇13

1.前言：

由于地理空間非常復雜，人們不可能觀察到現實地理世界的所有細節，因此地理信息對地表的描述總是近似的，而這個近似的程度如何則反映了對地理現象及過程的抽象的程度或者抽象尺度。因此尺度是所有地理信息的基本、重要特征，不同的尺度所表達的信息是有很大差異的。尺度問題已經被UCGIS列在地理信息科學未來研究的十大優先領域。Haggett也指出地理學研究中必須解決與尺度相關的三個問題，即：尺度覆蓋，尺度關聯以及尺度標準。很多學者在多個研究領域對尺度問題進行了研究[1-12]，如遙感科學，地圖學，空間統計學，生態學，地理信息科學等。

基于此，對尺度和尺度轉換概念的正確理解是至關重要和迫切的。

2.尺度與尺度轉換

2.1 尺度的概念

尺度是指在研究某一物體或現象時所采用的空間或時間單位，又可指某一現象或過程在空間和時間上所涉及到的范圍和發生的頻率。即尺度通常有時間和空間兩方面的含義，同時尺度往往以粒度和幅度來表達。空間粒度指最小可辨識單元所代表的特征長度、面積或體積(如像元)；時間粒度指某一現象或事件發生的(或取樣的)頻率和時間間隔。幅度是指研究對象在空間或時間上的持續范圍或長度。具體來說，所研究對象的范圍決定該研究的空間幅度；而研究項目持續多久，則確定其時間幅度[24]。Thompson早在1917年就指出，“尺度的影響，不僅僅是尺度本身，而是與其周圍的環境緊密聯系”。尺度一詞的含義比較復雜，在不同學科領域，同一術語如Scale 表達了不同的含義如表1所示：

表1 尺度在不同學科下的概念[15]

術語 含義 使用領域

尺度 指的是一個事物或過程經歷時間的長短或在空間上涵蓋范圍的大小

廣泛應用

絕對尺度 實際的距離、方向、形狀和幾何特征等

相對尺度 利用相對的距離、方向、形狀和幾何特性以及特定的函數關系表達絕對尺度

制圖比例尺 地圖距離和地球表面實際距離的比率 地圖學

分辨率 測量的精確程度、空間采樣單元的大小 遙感

粒徑 給定數據的最大分辨率 景觀生態學

范圍 研究區域 的大小或考慮的時間范圍

支集 度量或定義（屬性）值的空間 地統計學

步長 相鄰現象、采樣或分析單元間隔的度量 空間分析生態學

2.2尺度轉換的概念

尺度轉換是利用某一尺度上所獲得的信息和知識來推測其他尺度上的現象，既可以是向上尺度轉換，也可以是向下尺度轉換。根據王勁峰等對尺度轉換的定義,統一將較小尺度觀測結果獲得較大尺度信息的向上尺度轉換過程稱為尺度擴展；而把大尺度上的信息分解到更小的尺度的過程稱為尺度收縮。常用關于空間尺度轉換的表述如表2[16]。

表 2 尺度轉換的分類

轉換分類 英文表述 其他中文表述 具體含義

尺度擴展

Upscaling

Scaling-up

Top-down

向上尺度轉換

尺度上推 從較小尺度（空間）觀測中獲得較大尺度空間信息的過程：是將尺度從精確的尺度（高分辨率）向模糊的尺度轉換的過程。

尺度收縮

Downscaling

Scaling-down

Bottom-down

向下尺度轉換

尺度下推 從較大尺度（空間）的信息分解到較小的尺度（空間）上的過程：是將信息從模糊的尺度向精確的尺度轉換的過程。

3.尺度與尺度轉換的重要性

尺度是空間數據的重要特征,是數據建模和表達時的空間范圍、粒度、細節的相對大小。不同尺度內的空間信息密度有很大的差異。在地理科學及許多相關研究領域中，數據來源的一個重要特點是其來自于觀測數據而不是實驗數據。這些觀測數據一般由計數單元采樣而得，而計數單元的大小又是尺度的指標。因此從數據來源的角度，其尺度特征往往是被預先決定的。可是在實際研究中，觀測問題、研究問題以及最終的應用層次之間往往存在尺度的不一致性，從而導致尺度轉換在地學和相關學科領域中不可避免。

另外，由于空間數據庫對尺度的依賴性，也決定了對尺度轉換的必要。空間數據庫的尺度依賴表現在：

1)在不同尺度上觀察，空間形態的表示可能不同；

2)在特定的尺度上，某些空間形態和過程可能會觀察不到，而且其研究得出的結論不一定適用于其它尺度；

3)研究變量之間因果關系的方法會受觀察尺度的影響，從而使獲取的規律或知識出現偏差甚至錯誤。

由于空間尺度的依賴性，某一空間目標，隨數據模型的尺度不同，其目標的特征(空間形態、關系、屬性)也會發生改變，從而引起目標結構也發生變化。正是由于觀測的尺度、研究的尺度、應用的尺度以及地理現象本身的運行尺度之間的不一致，尺度問題在地理學及相關學科中不可避免。

4.尺度與尺度選擇

由于尺度依賴性的存在，在尺度研究領域，尺度效應和尺度選擇是緊密聯系在一起的，是“尺度科學”的重要內容之一。理論上講, 應該選取能夠將生物、非生物和人類過程關聯起來的最佳尺度, 但是尺度選擇卻經常按照感知能力或技術的、邏輯的限制來完成。一般尺度的選擇受到研究項目的狀況、研究對象的性質和復雜程度等一系列因素的影響和制約，在充分考慮這些因素的情況下, 尺度選擇應該具有層次性, 即至少要包括核心尺度, 小尺度組分和大尺度背景三個層次。確定最適合尺度的方法可能完全是經驗主義的，另外，根據多元回歸分析在不同尺度上的解釋能力，也可以幫助確定合適的研究尺度。也有學者認為，在地理學研究中，往往不只存在一個單一的最佳尺度，因此，需要采用多尺度分析來進行研究。

5. 地理科學尺度研究需要解決的問題

根據近幾年一些學者對尺度問題的的研究成果，及研究過程的具體需求，將地理科學的尺度問題面臨的挑戰[15]總結如下：1）空間異質性如何隨尺度改變；2）過程研究中速率變量如何隨尺度改變；3）優勢或主導過程如何隨尺度變化；4）過程特性如何隨尺度改變；5）敏感性和可預測性如何隨尺度改變；6）干擾因素的尺度效應如何表達；7）尺度轉換能否跨越多個尺度或尺度域；8）噪聲成分是否隨改變等。

現在多數學者都已認識到科學研究中尺度問題的重要性，面對這些挑戰性問題，相信他們在進一步的研究中會個個擊破的。

參考文獻：

[1]孫慶先，方濤。郭達志．空間數據挖掘中的尺度轉換研究[J].計算機工程與應用,2005．16：17