地理信息科學和環境工程精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇地理信息科學和環境工程，期待它們能激發您的靈感。

篇1

近年來，環境信息科學(EnvironmentalInformationS。iences，或EnvironmentalInformaties，或Enviromatics)作為一門新興的交叉學科得到了快速的發展，早期單一的工程方向“環境信息化”正在發展成為一門多學科理論交叉、多技術手段集成的新興學科領域〔。國際環境信息科學學會(InternationalSocietyfo;EnvironmentalInformationSeienees，ISEIS)作為這一領域的學術組織，致力于發展信息技術在環境領域的應用，提供環境信息系統研究領域的多學科交叉，以促進環境信息系統研究領域的國際交流。國內在環境信息科學的一些主要論題包括環境信息系統、環境遙感、環境模型、環境可視化、環境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環境信息化發展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環境信息系統的建設極大地推動了這一工作的進展，環境地理信息系統則已成為實現環境信息化的主要途徑。地理信息系統在環境領域的應用，正在從初期的信息管理、環境專題制圖發展到Gls與環境模型集成陳、3S技術集成的多媒體環境系統、基于Gls的環境污染擴散模擬基于GIS的環境治理決策支持系統等。遙感技術在環境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環境遙感、固體廢棄物遙感監測、城市熱島效應與熱環境監測、植被遙感、景觀格局遙感監測、海洋環境監測等。環境建模與模擬一直是環境工程研究的重要內容，一方面，各種數學模型、物理模型、統計模型在環境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環境領域受到重視。數據挖掘與知識發現是從海量數據庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規則的過程，筆者在1999年即面向環境信息化與數據挖掘技術的發展，試圖將二者結合，提出“環境數據庫中的知識發現”并進行了初步研究。可視化是表達和傳輸環境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現環境現象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環境信息。近年來，虛擬現實技術在環境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿。“虛擬地理環境”是虛擬現實技術支持下地球科學研究的創新平臺，依托這一平臺，能夠進行環境科學與工程相關的理論研究、技術開發、工程實踐、模擬決策等活動。針對環境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數字環境”的概念，數字環境是環境信息化的過程和結果，是三維顯示的數字虛擬環境，包括環境信息數字化、環境信息傳輸網絡化、環境分析模型化和環境空間決策的智能化、環境過程和管理可視化。盡管國內目前在環境信息科學各個分支方向的研究非常活躍，但缺乏整體性、系統性的認識和探討。本文在分析環境信息科學研究進展的基礎上，基于環境信息流和信息分析處理構建了環境信息科學的體系結構，并以煤礦區環境監測治理與管理為例，全面分析了環境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續發展中的應用。

2環境信息科學的體系結構及其在煤礦區的應用

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。

2.2環境信息科學在煤礦區綜合應用的研究從一定意義上來講，環境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統應用、資源環境規劃與城鄉管理、環境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環境信息科學密切相關的內容，這些學科的研究成果是促進環境信息科學發展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經構成了環境信息科學研究的基礎層。為了促進環境信息科學的研究，需要改變從外部到內部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發展模式，即從環境信息流出發，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統。煤礦區作為1種以資源開采為驅動力發展起來的特殊地理區域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區)破壞上覆巖層原始應力狀態，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發各種地質災害。因此，煤炭區是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環境污染、生態退化的復雜區域，煤礦區的環境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區生態環境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發研究開采沉陷與地表變形預計、監測與治理;(2)從煤礦區土地資源管理角度出發研究煤礦區土地利用/覆蓋變化與生態響應;(3)從煤礦區地質環境角度出發研究礦區地質環境評價與地質災害預防，(4)從煤礦區水資源環境角度出發研究礦井水害、水污染與水資源調控;(5)從景觀格局生態學角度出發研究煤礦區景觀格局;(6)從地理環境演變角度出發研究煤礦區地理環境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發研究礦區資源環境遙感與信息系統;(8)從大氣污染角度出發研究煤礦區大氣污染評價與控制;(9)從經濟學角度出發研究煤礦區環境經濟評價;(10)從管理學與可持續發展角度出發研究煤礦區環境規劃、環境管理與可持續發展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數據的支持、需要環境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統和分析工具的支持、需要環境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環境信息科學的角度出發，可以集成現有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統相互作用。按照該研究框架，煤礦區環境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環境影響機理的模型建立、參數獲取;(2)各種環境模型的建立、參數提取與模型驗證(面向環境系統分析的環境評價、污染擴散、環境演變模型和面向環境管理決策的規劃模型、優化配置、動態演變模型以及環境保護治理與生態重建方案設計);(3)面向環境監測的遙感信息源選擇與圖像處理、環境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環境相關信息的數據庫設計與建立;(4)環境信息系統、地理信息系統平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數據庫、系統、知識的環境決策支持系統(專家系統)構建。(6)資源一環境一人類一計算機系統中的信息流與信息應用。

篇2

關鍵詞：地理信息系統；立體人才培養模式；課程體系；實踐教學

1997年教育部對我國高等教育專業目錄進行了修訂，在地理學一級學科下增設了地理信息系統本科專業。將近10年時間，全國已有100多所高校建立了該專業，其中大部分依托原有的地理學、測繪工程等專業，因此專業培養模式和課程體系存在著較大差異。2003年8月，地理信息系統協會召開了首屆GIS專業教育研討會，提出了GIS專業課程體系設置方案，提出“低年級寬口徑、高年級分類培養”的基本模式，但沒有涉及到農林院校。隨著地球信息科學和現代林業科學的發展，GIS技術在林業中的應用范圍不斷拓廣，層次不斷深入，建立適應地理學類專業基本要求、又具有森林資源與生態環境應用特色的立體人才培養模式和專業發展平臺，以及立體化課程體系和實踐教學體系，對于GIS教育和現代林業的發展都具有重要意義。北京林業大學GIS專業是在擺脫原有專業的情況下設立的全新專業，因此建立新的立體化課程體系具有必要性和可行性。

一、專業定位與特色

GIS專業的基本特點是該專業屬于新興的綜合性、交叉性學科范疇。根據專業人才培養的基本要求，通過對國內外GIS專業教學模式和課程設置的充分調研，結合我校的特點，適應林業和生態環境建設對創新性人才的需求，我們提出“立足林業，服務生態”的辦學理念。通過專業建設，形成既適應地理學類專業基本要求、又具有森林資源與生態環境應用特色的立體人才培養模式和專業發展平臺，以充分體現該專業的交叉性、邊緣性、綜合性和技術性，服務于生態環境建設。通過培養方案修訂、課程體系優化、教學內容和手段改進、實踐教學環節改革，構成專業建設的系統性工程，形成完善的立體人才培養模式，建立起專業發展平臺，構建立體課程體系，使人才培養模式、課程體系、教學內容和手段等各個環節都得到極大的改造和提升，形成創新性人才培養和專業發展、學科發展的新特點，即：重視基礎、面向應用、突出重點、深入前沿、分類培養、拓寬口徑。

我校地理信息系統專業的特色在于培養學生的地理信息系統設計、開發和地球信息科學綜合應用能力，以資源與環境調查、信息管理、監測、評價、預測及決策為主要應用方向。學生主要學習地理信息系統和地圖學、遙感技術、衛星定位系統等方面的基本理論和基本知識，受到應用基礎研究、技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，具有地理信息系統研究、設計與開發的基本技能及初步的教學、研究、開發和管理能力。專業定位概括為：3S理論技術基礎扎實(專業的根本，提高培養層次)；立足林業，服務于生態環境建設(體現專業特色)；適當兼顧其他領域應用(拓寬就業渠道)。 br>

二、專業培養目標和培養方式

(一)專業培養目標

GIS專業主要培養具備地理信息系統與地圖學的基本理論、基礎知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、基礎設施規劃和管理、政務商務管理等領域從事與地理信息系統有關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：

1.掌握數學、計算機科學、地理學、信息管理等方面的基本理論和基本知識；

2.掌握地理信息系統和地圖學的基本理論、基本知識和基本實驗技能，以及地理信息系統技術開發的基本原理和基本方法，具有地理信息系統設計與開發、空間信息處理分析、系統管理和維護的能力；

3.掌握森林資源與生態環境調查、監測、評價、信息管理的基礎知識；

4.了解國家科學技術、知識產權、可持續發展戰略等有關政策和法規；

5.了解地圖學與地理信息系統學科的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及地理信息系統產業發展狀況，具有較強的學習能力和創新意識；

6.受到應用基礎研究、技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，具有一定的從事科學研究工作的能力；

7.掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

(二)專業培養方式

GIS專業以課堂教學、實踐教學、畢業論文、綜合實習為主要培養方式，由技術應用人才、地理信息系統設計與開發人才、科學研究人才、創新型拔尖人才四個層次構成立體人才培養模式。

1.通過課堂教學使學生掌握本專業的基本理論、技術和基礎知識。教學過程中以教師為主導、學生為主體，充分發揮學生的能動性，采用啟發式、研討式等教學方式，加強學生的自學能力，培養學生勤于思考、善于提出問題并獨立解決問題的能力；

2.通過實踐教學加強學生的基本技能，培養學生的動手能力。主要通過綜合性設計性實驗的合理安排以及綜合性實習，培養學生分析問題和解決問題的能力；

3.通過畢業論文和綜合實習環節，訓練學生的表達能力和寫作能力，以及掌握文獻資料的能力，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力、獨立工作的能力；

4.通過設置名師教室、科研訓練學分和創新學分，使學生了解學科發展的前沿，培養創新意識和創新能力以及團隊意識；

5.通過第二課堂、社團活動等加強素質教育，使學生具有一定的管理組織能力，積極參與多方面的社會服務與公益活動，樹立服務社會的思想。

三、立體人才培養模式和課程體系

立體人才培養模式的基本思想是嚴格按照因材施教的原則，改革傳統的一刀切這種單一的人才培養方式，根據生源的不同特點、興趣和基礎，將人才培養目標劃分為不同層次，根據不同層次的培養目標制定相應的培養計劃，提出不同的培養要求，學生畢業后達到不同的專業層次。

(一)立體人才培養模式

由技術應用人才、地理信息系統設計與開發人才、科學研究人才、創新型拔尖人才四個層次構成金字塔培養模式。

第一層次(技術應用人才)：培養掌握地球信息科學基礎理論和技術，面向廣大行業服務的應用型人才。要求學生具有扎實的計算機、地學、數學基礎，面向多行業應用，熟悉和了解森林資源與環境調查、監測與評價，土地資源評價，房地產評估，地籍與 施工測量，區域分析與規劃等多學科的基礎知識與基本技能，特別是森林生態學、森林經營與管理、資源調查監測與評價、災害監測等方面的基礎知識與基本技能，能夠勝任林業和生態環境建設領域有關空間信息獲取、管理、分析等工作。

第二層次(地理信息系統設計與開發人才)：在第一層次的基礎上，培養在計算機、信息科學等方面具有較為扎實的知識和技術，面向企業、科研單位、教學行業的GIS設計與開發人才。要求學生熟練掌握VC++、JAVA等程序設計語言和系統設計工具，數據庫管理和應用技術，軟件工程、數據結構等基礎理論和知識，了解GIS發展的最新動態，能夠從事GIS設計與開發工作。

第三層次(科學研究人才)：培養掌握學科前沿理論和技術，具有進一步培養潛力的高層次后備人才，畢業后可以直接進入碩士階段的學習和深造，或成為科研、教學行業的研究型人才。要求學生具備多學科交叉知識的背景，掌握人工智能、空間統計學等基礎理論，能夠利用地球信息科學與技術在資源環境領域從事科學研究工作。

第四層次(創新型拔尖人才)：這類人才應具備扎實的專業基礎和獨立從事研究、開發的能力，有一定的創新意識和創新能力，通過國際交流與合作，爭取到國外深造。

將該模式用一個圓錐體來表示，圓錐的每一個截面構成一個不同的培養層次，在二維截面上，表示該層次應具備的知識和技術，底面是該專業的基本要求。層次越高，人數逐漸減少，學生的知識儲備量是相應截面下圓臺的體積。通過該模式的培養，學生畢業后可以成為3S技術在資源環境中的應用人才、軟件開發人才、了解和掌握3S技術前沿信息的研究型人才以及高素質的拔尖人才。

根據此培養模式，在新的教學計劃中，將第一層次的基礎知識和基本技能培養作為專業基礎和主干課程，通過不同門類的專業選修課達到該層次不同行業應用型人才的要求；第二層次通過專業主干課和有關系統開發設計的專業選修課達到培養目標；第三層次在前兩個層次的基礎上，通過人工智能、空間統計學、數據挖掘與知識發現等理論、技術的學習，以及創新性實踐活動(如科研訓練)達到要求；第四層次通過從低年級的外語加強，到高年級的專業講座、名家講堂、導師導向培養等多種方式，培養拔尖人才。

轉貼于 (二)立體化課程體系的建設和優化

根據立體培養模式，建立理論——技術——應用的教學體系。與此相適應，在課程體系中，專業基礎課注重基礎理論的培養，要求深而廣；專業課的設置注重知識的深度，體現學科發展的前沿，從技術的角度加深；選修課則注重知識的廣度，體現資源與環境特色，面向實際應用。通過合理的課程設置，以3S技術在資源與環境中的應用為核心，加強相關學科的專業知識基礎，形成完整的知識結構體系，以適應本學科綜合性邊緣學科的特點。

1.課程設置原則

(1)體現林業特色。我校GIS專業在加強專業基礎的同時，應體現森林資源與環境應用的特色。因此，設置林業生態環境工程概論、森林資源監測與評價、森林生態學等課程。

(2)加強開發能力培養。根據GIS專業的基本要求以及社會需求，加強開發的基礎，使學生掌握GIS軟件開發的基本方法、開發環境的工具，適應多種行業對軟件開發人員的需求，設置VC++、C語言、GIS設計與開發等必修課，以及選修課Java語言、WEBGIS等。

(3)強化實踐環節。GIS專業是技術性很強的專業，對學生實際動手能力要求很高，因此實踐環節是教學效果和質量保障的關鍵。主要措施包括：綜合實習5周，時間按排在第六學期末的暑假，不占用正常教學時間，地點以校外實習基地為主，結合教師的科研課題，內容包括數據獲取的途徑和方法、應用主流平臺進行空間數據處理、模型與系統開發、數據維護等。

(4)盡早培養專業意識和創新意識。將遙感、GIS等主干課程設在二年級下半學期，使學生在二年級就開始接觸專業核心。在核心課程教學中增加講座、討論教學方式，該方式已經在目前的教學中嘗試并取得很好的效果。同時，設置“數據倉庫與知識挖掘”、“地學模型基礎”兩門選修課，跟蹤學科發展。

(5)強調課程之間的銜接，體現學科交叉的特征。由于學科的交叉性強，涉及計算機、地理學、數學、資源與環境等多種課程，課程之間密切相關，將“地球科學概論”與“系統科學概論”合并為“地球系統科學概論”，體現專業的特征。

(6)體現分類培養的理念。根據專業特點，同時體現我校的特色，拓寬專業渠道。選修課分為三類：開發類、應用類和前沿類課程。學生可以根據自身的特點選擇相應類別的課程，并自成體系。

2.基本課程設置

(1)主要專業基礎課：強調計算機、地學、數學基礎，以面向多種行業發展。

①計算機課程：包括計算機技術基礎(理)、VC++、數據結構、計算機圖形學、數據庫原理與技術、軟件工程等。

②地學基礎課程：包括自然地理學、地球系統科學概論、地圖學。

③數學課程：包括高等數學A、線性代數A、數理統計等。

④資源環境管理：包括林業生態環境工程概論、森林資源監測與評價。

(2)主要專業課：強調3S理論和技術的掌握。

包括專業概論、測量學、GPS原理與應用、計算機制圖、數字攝影測量、遙感原理與應用、地理信息系統原理與應用、遙感圖象處理、GIS設計與開發。

(3)專業選修課：注重計算機、數學、地學知識的擴展和在3S技術中的應用，與研究生教育銜接。

專業選修課包括：

①計算機科學：計算機網絡技術、多媒體技術及應用、微機原理、虛擬現實技術、計算方法、Java語言、人工智能、數據倉庫與知識挖掘。

②地學：經濟地理學、人文地理學。

③數學：地學模型基礎、多元統計分析。

④應用：土地評價與土地管理、地籍測量與管理、施工測量、森林生態學、WEBGIS、區域分析與規劃、資源環境信息系統、森林經營管理等。

通過以上課程設置，以3S技術在資源與環境中的應用為核心，加強相關學科的專業知識基礎，形成完整的知識結構體系，以適應本學科綜合性邊緣學科的特點。

四、立體實踐教學模式

在實踐教學方面，改革和完善實習、實驗內容，增加綜合性實習比重，以利于學生了解課程之間的聯系并聯系實際。立體實踐教學模式包括四個基本層次。

(一)課堂實驗

根據新的培養模式，對原有教學計劃中專業基礎課和專業課以及部分專業選修課的實驗環節進行系統分析和實驗效果跟蹤，根據跟蹤結果對部分實驗內容進行適當調整，增加綜合性設計性實驗的比重。

(二)課程實習

實習內容注重培養學生的綜合設計和開發能力，如在遙感圖象處理與應用、GIS開發與應用課程中，采用國際主流平臺培養學生的軟件設計和開發能力。組織學生到企業、科研院所參觀學習，增強學生對科研和生產應用的了解，以利于學生擴展就業思路，確定自身專業發展方向。

(三)綜合實習

通過項目研究，決定增加5周的綜合實習環節，以教學基地為主要平臺，聯合相關企業開展高年級綜合實習，由專業教師和企業、科研院所共同承擔指導工作，提高學生的綜合素質，將理論和技術應用于生產實際中。

(四)科研訓練

制定學生參與科研活動的計劃，并要求有科研課題的教師通過雙項選擇確定3～5名本科生參與課題研究。同時組織高年級的學生參加全國GIS設計大賽，學科教師為指導。

篇3

[關鍵詞]地理信息系統　發展概況　發展前景

引言：

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：

[1]吳信才等.地理信息系統原理、方法及應用.[M].武漢：中國地質大學信息工程學院，1998.8

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1橫向課程模塊化結構劃分

該體系以科學基礎、人文素養、工程實踐能力和跨文化交流能力的協調發展為導向，以基礎科學研究為人才培養服務，讓學生在課堂中拓展知識，在實踐中提高創新能力，在學習生活中養成優良的綜合素質，因材施教，以發揚學生個性為原則，開展個性化人才培養課程體系的優化設計。其中全校通修課主要以培養學生的正確價值分析與判斷能力，和諧健全人格，并有良好的語言運用與溝通能力和管理思維為目標，設置哲學、政治、體育、軍事等課程；學科通修課程以培養學生掌握GIS關聯學科知識為基本目標，開設資源、環境、生態、網絡通訊等相關課程；開放選修課以培養學生個性化發展為主要目標，設置GIS前沿和應用拓展的相關學科課程；而專業發展課程則體現其專業人才培養需求，包括6大基本課程模塊：GIS類課程、地理類課程、測繪類課程、計算機類課程、數學類課程和創新科研與實踐類課程。其中地理類課程模塊培養學生GIS基礎理論，數學類課程模塊培養學生的嚴密的邏輯思維能力，測繪類模塊培養學生的實踐動手能力，計算機類課程培養學生信息化技能，GIS類課程培養學生空間思維和空間分析能力，創新科研與實踐類課程培養學生分析問題和解決問題的能力。

2縱向菜單式、個性化GIS課程邏輯結構設計

在現有的模塊化、層次化課程體系的基礎上，增加課程之間的縱向邏輯聯系，建立面向領域問題解決為目標的，橫向分層次、縱向分方向的課程結構體系，搭建菜單式GIS課程結構體系，以指導、發現和培育個性化地理人才的基礎。該體系包括4個縱向層次：全校通修課、學科通修課、專業方向課和方向拓展課，縱向層次間通過方向課程間的聯系，建立樹狀課程關聯結構體系。在該課程體系結構下，學生可以根據各自感興趣的學習方向/領域問題，方便選擇系統化學習的課程體系，如對于地理空間分析與數據挖掘方向感興趣同學，在學校通修課的基礎上，學習地理類、測繪類學科通修課，選擇性學習計算機類和數學類課程，并在方向課上修習空間分析、空間數據挖掘等核心課程，并選修本方向核心擴展課程——地理大數據挖掘。既體現了厚基礎、寬口徑的基礎教學要求，又充分滿足了個性化發展的需求，實現個性化人才培養的菜單式定制。

3面向領域問題的GIS實踐教學課程優化設計

實踐教學是GIS實現創新教育的一個重要環節，也是全面提升GIS學生創新能力的關鍵。以提高學生分析問題和解決問題能力為出發點的GIS實踐教育，也應體現層次性、模塊化結構特征。將實踐教學劃分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計、創新性實驗3個層次，其中基礎性實驗著重基本實驗技能培養，主要為原理性實驗，強調驗證性，由各課程的實驗實習課完成。每門實驗課包含若干實驗內容，以驗證、鞏固課堂理論知識為目的，培養地學認知能力和動手能力。綜合性實驗主要強調地理學理論、方法和技術的綜合運用，以解決地理學中的問題、培養學生綜合分析和解決問題的能力為主，主要包括數字測圖實驗、遙感技術與應用、地圖設計與編繪實習等。創新性實驗由學生自擬或自主完成具有創新意義的設計課題或項目，以強化訓練學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生科研創新能力為主要目標，如網絡GIS開發與地理信息服務實習、自適應地圖可視化與位置服務實習等。該體系一方面便于學生全面了解地理問題解決的各環節，從而真正達到提高解決實際地理問題的能力；同時，也有利于教學與科研的互動，在教學中培養訓練創新思維以及研究、解決問題的能力。

4結語

篇5

同目前的熱門專業如管理、計算機等相比，地礦類專業相對屬于冷學門專業。開設地礦專業的大學也因為專業研究的關系，通常地處內地或偏遠地區。因此，在選擇報考院校和專業時候，地礦類專業往往被“冷落”。

不過，隨著科學技術的發展，學科交叉和交流增多，地礦專業的學生所接受到的訓練也不再像以前那樣相對狹窄。有些地礦類大學受到冷落可能只是地域原因，其實也有相當有實力的。屬于工學學科的地礦專業作為一級學科，又可分為采礦工程、礦井建設、勘查工程、礦山通風與安全、應用地球物理、應用地球化學、水文地質與工程地質、石油與天然氣地質勘查、選礦工程和石油工程等專業方向。工作性質多數為研究實驗或加工生產，與工業關系密切。

從專業層面看，地礦類專業以極高的就業率傲視其他專業。不過，需要注意的是，身體不好者不適合報考地礦類專業。

材料類

材料學分為三個大類：金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。大部分高校會開設材料科學與工程專業，專業下又分出幾個方向，針對性地學習這三大類的知識，并且它還與其他一些工程科學相重疊，因此在各大院校，材料科學與工程都有若干分支。

材料學森羅萬象，無所不包，是國內外各行各業發展都離不開的一門基礎而重要的學科。目前據相關專家分析，我國在材料成型設計方面缺乏的人才在 20 萬～30 萬之間，并且呈逐年遞增趨勢，材料科學與工程專業的畢業生已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業都缺少高精尖人才，人才缺失問題已經成了眾多企業發展的桎梏。

機械類

機械被稱為“工程之母”，幾乎所有的工程行業都需要機械專業人才。從設計、制造和大規模生產一條龍，從地球到宇宙空間，都有機械人忙碌的身影。該專業也不局限于傳統的機械行業，在許多尖端科學領域，機械往往也是該領域所依托的基礎，像在航空航天業里，飛行機械師就是必不可少的人才。

機械專業屬于教育部規定的一級學科，因此它底下設有許多二級學科，雖然各個大學具體開設的方向有所差異，但基本上都有這么幾個專業：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、工業工程、動力機械及工程、流體機械及工程。

儀器儀表類

儀器與儀表類專業是信息科學技術的源頭，是光學、精密機械、電子、計算機與信息技術多學科互相滲透而形成的一門綜合學科。儀器儀表設備水平在很大程度上反映出一個國家的生產力發展水平，當前我國各行各業的儀器儀表正從自動化向智能化方向發展，需要大量的測控技術及儀表專業的人才。

能源動力類

能源是維持國民經濟發展的重要物質基礎和根本保證，它與材料和信息構成現代社會繁榮和發展的三大支柱。能源動力專業又可分為工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程、制冷及低溫工程等二級學科，主要為航空航天動力工程及自動化、汽車動力工程、電廠熱能動力及自動化、制冷及低溫技術、能源與環境工程等領域培養高級專門人才。能源動力學科和機械學科關系甚為密切，因此許多大學常把能源動力類專業歸并到機械學院。比如清華、同濟的熱能工程系隸屬機械工程學院、上海交大則有機械與動力工程學院、浙大設有機械與能源工程學院。

電氣信息類

由于目前我國重視高科技發展，推動了科技進步，從而帶動了與此相關的計算機專業、電子專業以及通信專業人才需求的大幅增長，近兩年國家每年對通訊基礎設施的投資多達近兩千億元。

有關專家指出，隨著新經濟時代的到來，信息產業已成為朝陽行業，更將成為今后國民支柱產業，因此就業前景長期向好。按照教育部劃分標準，電氣信息類專業主要包括：電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、電子科學與技術、生物醫學工程、電氣工程與自動化、信息工程、軟件工程、網絡工程、信息顯示與光電技術、集成電路設計與集成系統、光電信息工程、廣播電視工程、電氣信息工程等專業。

環境與安全類

環境工程是研究環境問題的一門學科，它的任務是通過評價人類生產和社會活動對環境的影響，用具體的工程、規劃和管理措施，收集和處理污染物，消除污染，凈化環境，使社會、經濟和環境保護協調發展。水治理是環境治理的一個重要領域，常常是環境治理最初著手的領域，所以在很多院校，該專業與給水排水工程與環境工程也設在一起。

在高校專業的分類中，跟環境工程分在一起的還有安全工程。安全工程，簡而言之，研究的是生產、工程或者說是行業的安全問題。很顯然，不同行業需要有各自不同的具體安全措施，所以，安全類專業是依托于各個行業的。

土建類

土建類專業包括建筑學、城市規劃、土木工程、建筑環境與設備工程、給水排水工程、城市地下空間工程、歷史建筑保護工程、景觀建筑設計、水務工程、農業工程、設施農業科學與工程、建筑設施智能技術、建筑電氣與智能化、景觀學、風景園林、道路橋梁與渡河工程、工程管理等專業。在土建類中建筑學是重中之重，建筑學不僅要求學生有較強的形象思維能力、圖形表達能力和較強動手的能力，還要求學生有良好的數學、歷史、美術的基礎。國內大概有70多所大學設有建筑學專業，此專業的名校生非常有競爭力，此專業的學制一般是五年。

水利類

水利是一門既古老又現代的專業。之所以說它古老，是因為在原始社會，人類靠漁獵游牧為生，逐水草而居，部族定居以后，需水日增，人畜供水和生產用水的引水、供水工程就產生了。

在信息化時代，傳統水利行業面臨全面技術提升和改造的歷史任務。該專業應用高新技術對傳統的水利行業進行改造，如采用計算機技術、微電子技術、現代通訊技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統及自動化技術等進行技術改造。水利類包括水利水電工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程三個專業。