地理信息技术的应用笔记精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇地理信息技术的应用笔记，期待它们能激发您的灵感。

篇1

摘要将多媒体技术应用于地理信息系统中的关键问题是：如何有效地管理多媒体数据和空间数据；其次，在区域分析过程中，怎样实现多媒体播放功能.指出用扩充的关系数据模型作为多媒体数据模型较适宜；多媒体功能的实现则取决于多媒体数据的格式是否为RIFF格式以及对多媒体数据的应用要求.最后展示了多媒体技术在地理信息系统中的应用前景.

关键词多媒体技术，地理信息系统，空间数据，属性数据，区域分析，数据模型.

现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展，越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)软件中，势必大大增强GIS信息的表现能力，扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计：其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中，并保证提供GIS软件的双向检索及各种分析功能；其二是在应用过程中，怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.

1多媒体数据的有效管理

通常，应用软件中的多媒体数据有两种生成方式：一种是媒体播放之前，将其数字化到数据库当中，播放时从数据库中取数据；另一种是播放时，边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库，即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.

1.1GIS数据库中多媒体数据的管理

1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前，多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的，实际上，很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的，因此，GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库，即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型，一但时空数据模型的研究有所突破，不仅能解决时态GIS的应用问题，还将解决空间数据库中动画数据的管理问题，即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.

有关时空数据模型，张祖勋［1］提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息，而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上，建立分级索引，以便能快速找到所需的时空过程的数据.

要使用这种建索引的基本修正法，需要考虑两个问题，一个是如何建立索引；另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.

关于建索引的问题，笔者认为：基态，亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期；T.时间轴；t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态，其中tn为基态，即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的，每产生一个新的现在时态，就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件，同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例，如图1所示，当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时，就需产生tn-2i～tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间，而又不影响对任一时态的检索速度，可将tn-2i+1～tn-2i的索引差文件删掉，所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.

关于差文件，笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的，这意味着差文件包含有两类目标信息：一类是前一时态有而后一时态无的目标信息；另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索，应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的，即01(目标从无到有)；10(目标从有到无)；1N(目标从一个变成多个)；N1(目标从多个变成一个)，以及目标空间信息无变化，属性信息有变化；目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索，在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明，当然，这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似，差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成，差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.

1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些G

IS的应用中，认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型，使得既能遵循其自身特点，又能有效地建立起它与空间数据的联系，是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.

目前，多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中，就必须对现有的关系模型进行扩充，使它不但能处理格式化数据，也能处理非格式化数据.杨学良［2］就这个问题提出了3种技术策略：将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性)；将每个元组作为一个完整文件保存；元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项，而非格式化数据单独存贮.

对比这3种技术策略，第一种技术策略方法简单、容易实现，适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复，以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用，但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起，这既增大了应用程序设计的复杂性，又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此，我们认为，在第一种技术策略的基础上，增加一个或多个属性项，用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息，当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时，可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.

1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成

多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中，边统计、分析运算，边生成结果数据——多媒体数据.

1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术［3］，因此，空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有：地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.

为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果，我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实［4］是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感.比如，可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果，使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等，使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.

1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有：统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析，通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析，以及主成分分析等.

为了更加形象化，我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示，甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者，还可以配上解说词，以增加系统的感染力，而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.

2GIS应用系统中多媒体功能的实现

在GIS应用软件中进行多媒体功能实现，首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下，GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来，那么怎样实现区域分析中多媒体功能

2.1空间数据库中多媒体数据的播放

由前所述，空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据，这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数，必须根据时态GIS的空间数据库结构，设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.

下面简述动态显示时态GIS中ti～tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n，其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件，擦除ti状态有而ti+1状态无的信息，显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i＜j时，转(3)；否则结束.

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如果用上述算法来实现动态显示时空过程，还有很多细节需要设计.首先，在(1)步骤，从基态开始，逐级逐步检索，每检索到一个状态差文件，就需根据差文件来生成该状态信息，直到ti状态处；其次，在(3)中，需要用到动画技术，擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容，而显示后一状态信息之前，需保存后一处信息内容，再予以显示新状态信息.

性数据库中多媒体数据的应用

一般来说，多媒体数据主要应用于两个方面：一个是简单播放；另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者，只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放；对于后者，这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF，根据多媒体数据的文件信息和数据流信息，通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.

3多媒体技术在GIS中的应用前景

(1)实现资源信息的科学管理，提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式，而在管理空间信息的同时，对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放，大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身，会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统，既能表明所售住房的空间位置，又能从中检索其住房环境及内部结构，而且可以动态地删去当天已售出的房子，给出不同价格等；旅游导游系统，可以在为观光游客制定导游路线时，就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.总之，将多媒体技术和GIS技术相结合，是计算机应用领域的一个发展方向，它会改变人们的工作、生活、思维方式，推动信息社会的前进.

参考文献

1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报，1996,(1):19～21

2杨学良.多媒体计算机技术及其应用.北京：电子工业出版社，1995.138～139

篇2

【关键词】 泛在学习；户外地理教学；探究学习；教育云；基于问题的学习

【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009—458x（2013）02—0080—06

一、引言

近年来，计算机技术、网络技术和通讯技术的飞速发展给教育领域带来了深远的影响。网络学习的广泛应用，移动学习、Web2.0 等新技术的兴起，使得学习方式从数字化学习（E-Learning）、移动学习（M-Learning）发展到泛在学习（U-Learning）[1]。泛在学习是指任何人在日常生活中根据需要利用网络服务在任何时间、任何地点、任何环境中进行的学习[2][3]。由于泛在学习把学习的灵活性和开放性融入人们的日常生活中，它正改变着传统的远程教育模式，使学习者摆脱学习场所、环境与模式的限制，其理论基础、方法与资源建设[4]等引起了国内外学者的广泛关注。

户外教学是实现地理教育的一种有效教学方法，让学生运用地理知识来理解地理现象、培养学生的地理素养和地理技能[5]。由于户外教学活动中师生比例低、学生的学习动机难以持续、学生之间协作性较弱等问题，当前在中小学较难组织和开展有效的户外地理教学。以智能手机、平板电脑和掌上电脑（PDA）为终端的移动地理信息系统，因整合了遥感技术、全球定位技术、网络通信技术等数据采集能力，可形象、直观地获取与展现地理信息。将其应用于户外地理探究教学，可实时显示与反映学生所处的环境特征，有利于提高学生的空间认知与推理能力。应用基于问题的学习（Problem-Based Learning，PBL）来组织户外教学活动，可以协助学生在真实的户外环境下，培养解决问题的技能和自主学习的能力。

本文在研究泛在学习系统架构的基础上，针对户外地理教学与学习的应用需求，结合校园教育云平台、基于Android以及iOS平台等智能终端，架设泛在学习的软、硬件架构，并使用GPS定位服务、地理信息系统等技术，开发了基于问题学习的地理户外探究学习资源。

二、泛在学习的相关研究及技术方案

1. 泛在学习的研究现状

美国哈佛大学的“支持泛在学习的手持设备”项目、麻省理工学院的“手持式增强现实模拟项目”和“泛在学习游戏项目”，旨在探索无线手持设备如何增强大学里的学习和教学，来实现泛在学习的学习环 境[6]。韩国从2004年开始确立U-Korea总体政策规划，旨在构建校园范围和大范围的泛在学习环境[7]。日本德岛大学开发的JAMIOLAS系统，是可以在个人计算机上使用的情境感知语言学习支持系统[8]。这些项目探索了泛在学习的具体内容和学习形式。

在我国，关于泛在学习理论的研究也逐步展开，陆续召开了各种关于泛在学习的专题会议。在理论研究的同时，也开始了泛在学习平台的设计与环境的建设。杨孝堂依据学习方式和学习的资源基础将泛在学习的模式分为三类：非正式资源学习、准正式主题学习和正式的课程学习[9]。刘婷等提出基于位置感知的泛在学习模式，通过定位用户进入区域，主动对用户提出服务邀请，并根据学习者的位置变化，提供新环境中的服务内容[10]。杨现民等在综合分析当前e-Learning领域的资源进化现状的基础上，提出了泛在学习资源的进化模型[11]。

纵观国内外研究现状，大多围绕泛在学习模式等普遍性特征，并未考虑与现有的学科知识与学习资源特别是云资源的结合。相对于系统与模型构建、学习资源构建来说，教学资源建设的研究没有引起研究人员的重视。

2. 泛在学习的技术实现方案

针对泛在学习的服务架构，刘婷等提出由客户端、网络环境、服务器端和数据库组成的基于位置感知的泛在学习环境架构，给出了一般性的泛在学习系统组织方法，基于PDA终端使用GPS进行位置获得[12]。王世庆基于Struts、Spring和Hibernate框架，采用Microsoft SQL Server数据库，Web客户端和Android智能手机终端，设计与实现了基于移动终端的泛在学习研究，主要功能包括用户管理、学习资源管理、生成性数据管理等，建立了一般性课程知识的学习环境，偏重于系统的知识管理与针对个人的记录管理[13]。叶海智等基于GPS定位和RFID标签探测技术构建了个性化知识感知地图系统，使用PDA构建访问客户端，服务器端的数据库主要采用SQL Server 2000来存储和管理所有学习者的特征、行为、信息和学习者周围环境对象，客户端通过登录网页形式进行访问[14]。然而这些系统一方面客户端的交互性受到产品设备的限制，滞后于当前触屏性的交互与反馈，另一方面所提供的地图服务功能有限，只提供基础的定位功能。

3. 基于位置服务的技术方案与架构

基于位置的服务（Location Based Service，LBS），是通过电信移动运营商的无线通讯网络（如GSM网、CDMA网）或外部定位方式（如GPS）获取移动终端用户的位置信息，在地理信息系统（Geographic Information System，GIS）平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务[15]。它是定位技术、移动通讯技术、GIS 技术和互联网技术相结合的产物。LBS技术的核心包括空间位置信息获取模块、空间数据网络传输模块以及地理信息应用服务模块三个方面。

胡加艳等采用Zigbee无线网络与GPS实现室内外定位模块；地理信息模块则采用ArcEngine对嵌入式GIS 平台进行二次开发；使用校园网信息亭、手机或PDA为终端，构建了一个校园LBS服务[16]。任维政等侧重于GIS服务功能的研究与应用，在对网格GIS的整体结构与功能进行研究的基础上，针对数字校园LBS的特点，提出了基于网格GIS的数字校园LBS体系结构模型。移动终端采用装有Windows Pocket PC系统的PDA，配有GPS定位模块和Zigbee通讯模块[17]。

以上校园LBS系统，受Zigbee的接口要求、移动终端类型单一、GIS的架构复杂以及授权的限制，开发强度与难度高、周期长、成本大，在满足提供基础地理信息服务的条件下，并不适合于教学应用，特别是户外教学的应用。

姜文周等利用Android客户端，根据校园区域里的用户兴趣，为研究对象建立了用户兴趣模型库，并据此提出了一种个性化Google Map封装方案，实现了校园环境的LBS的个性化服务[18]，提出使用成熟的谷歌地图服务以及应用智能手机进行地图访问，然而并未结合具体的教学应用，只是针对普通大众的地图查询与导航。

笔者立足于地理认知教育与户外探索学习的实际情况，针对地理教学中地理位置与地图识图的需求，借助GPS定位服务和Google Maps API地图服务功能，利用智能手机或平板电脑等终端设备，通过GPRS、3G、Wifi或宽带网络，访问位于校园教育云的学习资源，建立泛在学习模式下地理学习的新方案。

三、泛在学习环境的系统架构设计

（一）系统架构设计

泛在学习环境的系统架构包括：学习终端、校园教育云服务与学习资源三个部分，如图1所示。

1. 学习终端

学习终端是利用现有基于Android或iOS系统的手机与平板电脑，借助其普遍集成的GPS定位模块记录用户的位置变化信息，基于Google Maps API开发Android或iOS的客户应用程序，通过无线网络、GPRS、3G等访问校园的教育云服务平台，将适当的学习资源及时地传送给用户。

2. 校园教育云服务

借助于校园云硬件资源与网络资源，将地理学习资源以服务的方式进行。利用校园云平台的存储阵列存储应用资源和用户数据；通过校园云平台的服务器以及网络解析服务，实现对校园网络以及公共网络的应用。将应用搭建在校园教育云平台下，可有效降低开发费用与周期。

3. 学习资源

学习资源主要采用SOA软件架构，将地理信息技术和数据库技术进行服务封装，用于构建中学地理教学的应用平台。建立内容服务解析服务器，完成对来自校园教育云端请求的解析，根据服务的类型转换成具体的功能请求。针对户外教学的内容要求，建立课件和知识点库；根据知识内容，建立问题库与测试习题库；应用GIS地图服务器，建立地物影像图的管理；建立用户个人档案库，详细记录学习进度以及系统参数，用于用户登录后自动加载环境设置。

（二）系统功能模块设计

充分考虑移动终端的特性及探究学习的需要，遵循“高内聚，低耦合”的原则，将系统进一步细分成多个模块，并用接口详细定义各模块之间的关系，通过虚接口为新模块扩充预留了接口，图2表示该系统的功能结构。

1. 定位与基于位置搜索模块

借助于Google Maps API，在Android以及iOS平台上定制地图应用，实现地图缩放、路径规划等功能。通过定位服务，可以获取终端设备所在的经纬度坐标，并根据学习主题为学生提供该处所需的地理图层和学习内容。例如，通过路径导航功能可确认探究活动起始地到目的地之间的最短路径，图3表示了为某次户外探究学习规划的路径，起始点为该校学生在校园门口搭乘大巴时的位置，以气泡表示的目标地点为终点。单击地图上的标志可查看该点所对应的名称、经纬度坐标等信息。

2. 知识点学习模块

多媒体信息更直观、生动，并能吸引学生的注意力与兴趣。Android以及iOS系统中已有集成图片、音频和视频等多媒体应用的成熟机制。设计学习活动模块时，以游戏或题目方式，使用图、形、音相结合的资源，达到引导学生学习的目的。同时，学生在学习过程中或学习结束时，按照学习要求将成果上传到服务器端的个人空间。

3. GIS图层显示与管理模块

学习过程中用户根据学习要求通过无线网络向服务器提交业务请求，并从数据库中提取属性数据，用隐藏标签的方法将该数据传到用户界面。最后，通过Google Maps API向Google Maps服务器发送请求，将相关信息（如地图数据、学习专题数据）叠加显示在Google地图上。拥有教师权限的用户，可通过图层管理功能，实现对图层的新增、修改、查询等操作。此外，该模块还能记录用户在地图上书写的笔记等信息。

4. 数据库模块

数据库中存储着地图数据、教学资料、用户的个人信息以及试题库。学生在学习过程中拍摄的照片、手绘的草图、个人学习记录和测试题的完成情况，均将上传到其个人空间中。教师通过检查学生的学习记录进行教学评估。在设计试题库中的题目时，应考虑户外教学的特点，针对实际的学习情境进行设计。学生答题后，系统会立即给予反馈，以加强学习的效果。测试题的类型应以选择题和识图填空题为主。如：

题目1：请说出下面哪一项不属于听涛区中的寓言雕塑：（ ）

A.鹬蚌相争；B.刻舟求剑； C. 盲人摸象；D. 掩耳盗铃

四、基于移动GIS的户外地理

教学系统的教学活动设计

户外地理探究教学可令学生利用各种感官直接感知地理事物从而获得地理知识和技能的能力[19]。建构主义认为，兴趣是建构新知识的原动力。通过户外探究学习，学生得到实际验证、切身操作的机会，为创设探究环境提供了条件，也调动起学习兴趣和探究欲望[20]。户外探究学习更强调学生的参与性，改变以往被动接受的学习方式，尽可能让学生亲自操作仪器设备或程序，记录观察得到的数据，分析研究获取的信息，主动探讨并得出结论。在户外探究教学过程中，老师需要及时地响应学生的反馈，学生们提出的每一个“疑问”或许就是一个“新发现”，这些问题将有助于建构正确的地理概念和原理。系统以“武汉东湖风景区自然人文景观的学习”为例，结合九年一贯能力指标设计课程内容，具体设计方案如表1。

1. 创设问题情境阶段

智能设备终端，通过GPS定位功能，确定学习者当前所在位置，通过位置相关推送技术，系统为学生提供学习材料，引导学习者进入问题情境，如图4（a）所示。

2. 明确问题所在阶段

在此阶段，通过设计相关任务，引导学生学习，以提出问题的形式要求学生答题。答题方式可分为：书写答题、拍照答题、画图答题以及利用GPS定位答题等。答题过程中所生成的答题内容均记录在系统数据库中，一方面作为学生整个学习活动的过程资料，用于学习反思和分享；另一方面供教师作为评价依据。图4（b）为利用GPS寻找宝藏所在地。

3. 生成问题解决途径阶段

学生在自主学习及基于问题解决的答题过程中，遇到不清楚的问题，可点击帮助，进入任务提示页面，系统将给出任务的内容、操作步骤等提示，协助其完成学习任务。图4（c）即为学习任务详情和如何完成任务的提示页面。

4. 展示成果阶段

在进行了一定的学习后，学生们可以利用教学系统展示其学习成果。图4（d）为某同学在回答某个问题时，使用手绘功能绘制的所在地周边地理环境的图片。系统将图片存储在后台中，可通过共享功能实时与其他同学共享学习成果。

5. 结果验证阶段

基于问题解决的学习任务完成后，采用测验题的方式，检查自我学习成效。系统以填空题或选择题方式预先设置与教学活动内容相关的题目，如图4（e）（f）所示。学生答题后，系统将评判学生的答题情况，并将最终记录作为学生的学习活动成绩。

五、教学应用评价

户外地理探究教学让学生成为学习的主动者，培养学生的观察能力、分析和解决实际问题的能力。根据上述教学目标，为了检验该教学软件的有效性，笔者进行了评价，步骤如下：

1. 选择被试对象

选定武汉市某中学八年级两个班级的学生为研究对象，为了尽可能地排除学生能力水平差异对评价结果的影响，特意选择了认知水平相当的两个平行班作为调研群体，使教学实验的误差降到最低。A班55人，作为控制组，实施传统户外地理教学活动；B班54人，作为实验组，使用笔者设计的GeoOutsideExplorer户外地理教学系统开展教学活动。

2. 实验过程

为了考察教学前后两个班级学生对于武汉东湖风景区自然人文景观知识的认知程度，笔者共进行了前测和后测两次测验。前测用于考察学习者对学习内容掌握能力的初始状态，后测在前测的基础上，考察两个班级经过不同教学方式之后的状态。测试题目由3位地理教师共同拟定，前测和后测均包含30道题，涉及的知识点如下：运用地图辨别方向，量算距离；绘制局部简易地形图；识别地形图上等高线的山峰、山脊、山谷；在地图上标出某景点的名称并加以介绍；辨识景区不同的植被类型；设计景区出游方案。每个知识点平均考察5道题，确保能真实地反映学生的实际水平。

3. 实验结果

为了探讨不同教学方式对于地理学习成效的影响，分析A班与B班的学习成效。以教学方式为自变量，后测成绩为因变量，前测成绩为共变量，进行独立样本单因子共变量分析。其中，统计的前测成绩与后测成绩的平均值与标准差如表2所示。经同质性测验后，以α=0.05为显著水准进行共变量分析，结果如表3所示，其中包括后测成绩的组间平方和SSB、组内平方和SSW、组间自由度df、组内自由度df、组间调整均方MSB、组内调整均方MSW，以及标准F值。

由表3得知，排除共变量（前测成绩）对因变量（后测成绩）的影响后，自变量（教学方式）对因变量的实验处理效果显著，标准F值为13.40（其中p

4. 讨论与结果分析

根据实验对比结果可以发现，传统方法与本文的学习方法在地理学习成效上有着较大的差异。采用户外地理学习资源的学习者，其学习成绩优于采用传统户外地理教学的学习者。探究其原因发现，使用泛在学习资源的学生，在真实环境中，通过系统与场景进行互动，将书本上抽象、平面的知识与实际地理现象和立体地理环境相结合，理论联系实际，能更准确地掌握学习内容。而传统户外教学方式，教师在开放式空间中进行教学引导时，难以控制学生的学习状况，而且学生易受外在因素的影响而失去专注力。因此，使用基于泛在学习的户外地理教学系统，增强学生兴趣，提升学生专注性，提高学习成绩，能有效降低或消除传统户外教学的缺点。

六、展望与结语

篇3

[关键词] 食品安全； 科学监管； 预警体系； 信息化； 数字监管

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 01. 044

[中图分类号] C931.2； TS207.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）01- 0074- 03

近年来，层出不穷的食品安全事件严重威胁着消费者的生命健康，损害了食品市场的正常秩序，给整个社会的食品消费安全带来了巨大的隐患，如“2011年的塑化剂和瘦肉精”、 “2010年的地沟油和毒豇豆”“2008年的三鹿奶粉”、“2006年的苏丹红鸭蛋”、“2005年的甲醛啤酒”、“2004年的阜阳劣质奶粉”、“ 2003年金华农药毒火腿”。这些事件警示着人们，食品存在严重的安全隐患，现有食品安全监管的有效性值得重新审视和探讨。以河北省质监系统肩负的食品生产环节为研究对象，探讨通过创新监管模式，完善监管手段，构建行之有效的监管机制和科学高效的食品安全预警防范体系，在食品生产环节充分行使职权，实现对食品生产环节的全局掌控，有效降低食品质量安全风险，提高监管的针对性和有效性，切实保障食品安全，成为摆在我们面前不可回避的严峻课题。

1 建设先进的食品安全检测及预警体系是实现科学监管的基础

质监部门有别于其他的执法机关，就在于它是一个“以技术执法，凭数据说话”的部门。若基础不清，数据不准，或者搞一堆不能说清问题的“死数据”，导致监管部门不能动态地说清食品安全状况，就无法实现科学监管。准确可靠的数据是我们实现科学监管最基础，最基本的支撑力量，也是我们制定法律法规、条例制度、政策标准、规划计划和综合决策的依据。

2009年河北省质监局以战略的眼光和高度适时启动并完成了河北省质监系统食品安全检验检测体系重点实验室建设，通过近两年的建设，基本形成了以省食品检验院为龙头，以10个市级食品检测中心为骨干，以32个县级食品检测中心为补充的全省食品检验新格局。全省的食品检验水平得到前所未有的统一规范和提高。但是我们也清楚地看到，长期以来，全省食品检验机构欠账较多，各自为战，画地为牢。工作上存在着管理缺位、体制不顺、反应不灵、信息不畅、数据不准、能力不足、资金匮乏、队伍素质不高等问题，困扰着食品检测正常的开展。改变食品检测工作严重滞后的状况，必须紧紧抓住当前国家重视食品安全的历史性机遇，全面提升食品安全检测的整体能力，加强食品检测技术执法和技术监督，提高食品检测制度化、规范化、信息化和现代化水平，切实为食品安全监管提供强有力的技术支撑，形成主动、事前、预防、积极的食品安全监管工作新格局。

1.1 创新食品检测管理体制

先进的食品安全检测和预警体系，是为顺利完成食品安全定期检验、专项监督性检验、食品安全事故应急检验和重大食品安全问题专项调查性检验任务而建立的一套先进的，完整的和符合河北实际的食品检测的法规制度、业务管理、技术装备、技术标准和人才保障体系。河北省应着力建设适应“质量是基础，安全是底线”和食品安全监管所需要的现代化食品安全检测和预警体系，必须创新和理顺食品检测管理体制和运行机制，构建科学的食品检测管理体系。

（1） 理顺河北省食品检测的统一监督管理关系，加强质监系统内部的食品检测管理。研究制定食品检测事业发展战略，拟订食品检测管理法律法规、方针政策、规划计划，理顺省局和地方、质监与其他部门之间的检测关系，研究解决食品检测事业发展人、财、物保障问题等。

（2） 省局授权省食品检验院履行食品检测技术管理职能，提高检测技术支撑和技术抓“总”的能力和水平，加强对市、县食品重点实验室和相关省级站食品检测工作的技术指导，加强食品安全预警和食品安全应急检测能力，科学评价全省的食品安全质量状况，真正成为全省食品检测的技术中心、数据中心、全省检测网中心和培训中心，成为全省顶尖的食品检测权威机构。

（3） 为了强化食品检测工作上级对下级的监督和管理，保障食品检测数据的准确性、代表性和及时性，可以实行食品检验机构在业务上的垂直管理，如省食品检验院对市、县食品重点实验室和相关省级站实行以省食品院管理为主的双重管理体制，甚至可以实行食品检验机构省以下垂直管理的模式。

1.2 建设和完善食品安全检测网络

实践证明，食品安全检测网络是实施食品检测的有效组织形式和载体。目前，河北省的食品安全检测网络的三级构架已经初步形成，但还存在一些明显不足。

（1） 食品安全检测网络还不健全。①现有的县级食品检测中心还需要认真优化梳理，更新调整，明确检测项目和覆盖区域；②重点监管行业和重点大型企业的食品检测实验室尚未纳入食品检测网络运行；③我们建设的三级食品检测网络只局限于质监系统内部，尚未建立各有关部门所属食品检测实验室参加的真正意义上的河北省食品安全检测网络。

（2） 食品安全检测经费严重不足。《食品安全法》规定，县级以上质监等部门在执法工作中应当对食品进行定期或者不定期的抽样检验，应当购买抽取的样品，不收取检验费和其他任何费用。为落实《食品安全法》这一规定，各地质监部门一方面采取有效措施解决检验经费问题，一方面争取地方政府的大力支持。但是目前食品检验经费的保障基本都没有纳入各级政府的常态化年度财政预算支出范围。

（3） 为了建设先进的食品安全检测预警体系，食品安全检测网络的重点建设任务应着力于优化调整和补充完善省内各级各类食品检测机构，满足食品安全监管的需要，同时为掌握我省的食品质量安全状况及其变化、了解潜在性风险因子、对突发食品安全事件进行有效预警与应急检测作准备。

1.3 大力加强食品安全检测能力建设

加强食品安全检测技术装备能力建设，是建设先进的食品安全检测预警体系的重要基础和实现食品安全监管目标的重要手段。本着“强化省级、配强市级、加强县级”的原则，通过加快实施食品安全检测能力建设规划，尽快启动“十二五”食品安全检测能力建设规划，全面加强和完善河北省食品安全检测网络保障性检测和超前预警性检测能力，需要重点形成以下与体系建设目标相适应的技术装备能力： ①加强我省43个重点实验室食品安全检测技术装备的保障性能力建设，提升说清我省食品安全状况的能力；②对重点监管行业和重点大型企业的食品检测实验室提出确实能实现“出厂检验”的技术装备要求，提升企业自身的检测能力；③全面提升与食品相关的省级站的能力建设要求；④加强食品安全预警和食品突发事件应急监测技术装备能力，提升食品安全预警和应急检测响应能力；⑤加强快速检测技术装备能力建设，提升快速检测在食品安全检测和监管中的应用；⑥加强食品安全检测与统计信息技术装备能力建设，提升食品安全检测的信息化能力水平等。

1.4 强化人才培养与队伍建设

食品安全检测人才与队伍是决定能否建成先进的食品安全检测及预警体系，真正发挥食品安全检测及预警体系作用的关键所在。建设先进的食品安全检测及预警体系，必须率先大力加强食品安全检测人才培养与队伍建设，以准确定位、合理投入为基础，改革创新检测人才管理体制和用人机制，调整和优化人才结构，重点培养骨干人才，形成一支人员数量充足、结构合理、技术精湛、精神奋发的专业化食品安全检测队伍。

1.5 全面加强食品安全检测数据质量监督与管理

食品安全检测数据质量是食品检测工作的生命线。数据可靠是先进的食品安全检测及预警体系的基本要求，为了实现先进的食品安全检测及预警体系建设目标，必须全面加强检测数据的质量监督与管理。

2 信息化建设是实现食品安全科学监管的有效手段

食品企业多，监管人员少是河北省的现状，这一现状在短期内无法改变。目前，国家和省政府不会给予质监系统更多的资源和政策上的倾斜，但社会与公众对食品安全的要求越来越高，对食品安全问题高度敏感，基本上是处于“零容忍”的状态。这些使得质监系统只能迎难而上，努力探索利用先进的科技手段来实现对食品企业的“强制性”监管，让企业的生产状态真正处于质监系统的“全程监控”之下，同时让食品安全监管人员和检测人员在网格内也真正做到“尽职尽责”，只有这样才能把发生食品安全风险的机会降到最低。

信息技术的迅猛发展，为在全省构建科学的食品安全“数字监管”系统，有效提升食品安全监管水平和长效工作机制提供了可能。

2.1 食品安全“数字监管”系统的建设基础和功能

食品安全“数字监管”系统基于利用国内先进的计算机网络技术、数据库技术、视频技术、通讯技术和信息管理技术等集成的软硬件产品而开发设计，借助数据和视频的远程传输实现对食品企业、食品检测实验室、基层监管工作的实时监控，同时能对采集的各种数据进行实时动态汇总和分析，真正实现既能说清我省的食品安全（生产、检测、监管）状况，又能实现食品安全风险超前预警的功能。具体地说食品安全“数字监管”系统应实现以下功能：

（1） 在局食品安全“数字监管”中心或任意一间办公室，都可随时随地对食品安全监管工作进行远程监控和指挥。

（2） 运用河北省地理信息系统（GIS）平台和GPS全球卫星定位系统，全面掌控我省（市、县）食品企业、检测机构、基层监管局等的布局和其他信息。

（3） 可对食品企业的生产线、原料库、成品库、实验室等关键部位实现远程视频监控功能。

（4） 可对食品企业的基本信息、生产设备、检测仪器、质管人员、原材料、包装材料、添加剂、生产报表、产品（成品）信息、日常巡查、监督抽查、不合格品、委托检测、行政处罚和生产许可等企业的信息实时进行动态数据查询的功能。

（5） 可对食品企业实验室重点仪器的使用情况和进出厂检验数据进行专项查询功能。

（6） 可对食品检验机构的实验室设备和数据进行实时查询的功能。

（7） 可对基层食品安全监管人员对食品企业的日常监管状况进行查询和指导的功能。

（8） 可对采集的各种数据进行存储并能按照各种条件要求进行汇总、报表、分析和预警的功能。

（9） 可对突发性食品安全事件进行应急指挥和决策处理的功能。

2.2 食品安全“数字监管”系统的组成

食品安全“数字监管”系统一般由两部分组成：

2.2.1 设在在各级质监局的食品安全“数字监管”中心

主要是通过网络访问服务器，实现对食品企业、食品检测机构、基层监管局的实时监控和数据采集，可对被监控服务器上自动保存的数据资料、视频资料等数据进行调用、查询、汇总、预警和指挥。监管中心一般设有独立办公室和人员，并配备安装监控系统专用软件的计算机组、服务器、监控液晶大屏幕等组成。监管中心必要时可配备机动的食品安全快速检测车和专用笔记本电脑，使食品安全监管人员随时随地通过密钥无线上网以掌控食品安全的动态和随时处置食品安全突发事件。“数字监管”中心专用软件基于河北省的电子地图（GIS）综合平台，配合使用GPS全球卫星定位系统，开发为质监局（省、市、县）三级版本和企业使用版本，设置不同的使用权限，实现自上而下的逐级监督，中心监控软件应开发出以下子系统。

（1） 食品企业基本信息管理系统

（2） 食品安全生产远程视频监控系统

（3） 食品企业实验室监督管理系统

（4） 食品检验机构实验室监督管理系统

（5） 食品企业日常监管信息动态查询和指挥系统

（6） 食品安全数据分析和预警系统

（7） 食品安全事故应急指挥和决策系统

（8） 食品安全事故信息举报系统

（9） 食品安全风险因子数据库

2.2.2 安装在终端的数据采集和监控等硬件设备

主要实现对食品企业关键部位（生产关键控制点、实验室、原料库、成品库）、检测机构、基层监管数据库等进行实时数据和视频图像的采集。一般有视频摄像头、实验室数据采集终端、数据和视频服务器等。

2.3 食品安全“数字监管”系统的特点和优势

食品安全“数字监管”系统符合国家质检总局实施的“科技兴检”战略，是省局提出的质检机构和信息化同步提升强有力的抓手。该系统的建设是省局实现食品安全网格化监管长效工作机制的深入探索和必要补充。食品安全“数字监管”系统的建成势必对某些企业的生产行为起到明显的警戒作用，有利于企业自律和更加自觉地落实食品安全主体责任，同时对食品检验机构和基层食品安全监管人员的“勤政尽责”起到督促作用。系统的应用将为食品安全突发事件和重大事故应急预警、处置和分析提供强有力的支撑。食品安全“数字监管”系统是一项“惠企”工程，也是一项“惠民”工程，更是一项“看得见、摸得着”的政府工程，该系统的建成和应用将开创并引领全省食品安全监管工作走上一个新台阶。

3 对构建食品安全科学监管体系的其他思考

（1） 河北省食品安全检测及预警体系和河北省食品安全“数字监管”系统的建设是实现我省食品安全科学监管的基础和手段，是新形势下保障全省生产环节食品安全的两把金钥匙。体系和系统的建设可能会触及到方方面面的利益，做好项目的前期调研、评估、经费预算和动员部署尤为重要。可先在重点区域或对重点产品进行试点，积累经验，待条件成熟后再在全省推广。项目的建设也可分期安排工程，先易后难，逐步完善，最终建成一个覆盖全省，三级（省、市、县）联动的食品安全监管体系。

（2） 在建设过程中，可根据企业规模、食品种类、风险程度和控制能力等综合因素对我省食品企业进行分级监管，全省食品企业可分为三级即省控企业、市控企业和县控企业。这样既能引导我们省、市两级的监管力量靠前监管，又能补充和带动基层监管力量，同时让他们既成为规章制度的制定者，也成为规章制度的执行者，使得体系和系统的建设更具有实用性和可操作性。

（3） 在河北省食品安全检测及预警体系和河北省食品安全“数字监管”系统建设和运行过程中，可以探索监管和检验工作的一体化运作，既可以解决当前食品安全监管力量不足的问题，又能把监管和检验融为一体，起到相互补充和促进的作用，真正实现食品安全科学监管的强大合力。