地理信息科学和环境工程精选(五篇)

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5篇地理信息科学和环境工程，期待它们能激发您的灵感。

篇1

近年来，环境信息科学(EnvironmentalInformationS。iences，或EnvironmentalInformaties，或Enviromatics)作为一门新兴的交叉学科得到了快速的发展，早期单一的工程方向“环境信息化”正在发展成为一门多学科理论交叉、多技术手段集成的新兴学科领域〔。国际环境信息科学学会(InternationalSocietyfo;EnvironmentalInformationSeienees，ISEIS)作为这一领域的学术组织，致力于发展信息技术在环境领域的应用，提供环境信息系统研究领域的多学科交叉，以促进环境信息系统研究领域的国际交流。国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈、3S技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。

2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用

2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技术的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。

2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。

篇2

关键词：地理信息系统；立体人才培养模式；课程体系；实践教学

1997年教育部对我国高等教育专业目录进行了修订，在地理学一级学科下增设了地理信息系统本科专业。将近10年时间，全国已有100多所高校建立了该专业，其中大部分依托原有的地理学、测绘工程等专业，因此专业培养模式和课程体系存在着较大差异。2003年8月，地理信息系统协会召开了首届GIS专业教育研讨会，提出了GIS专业课程体系设置方案，提出“低年级宽口径、高年级分类培养”的基本模式，但没有涉及到农林院校。随着地球信息科学和现代林业科学的发展，GIS技术在林业中的应用范围不断拓广，层次不断深入，建立适应地理学类专业基本要求、又具有森林资源与生态环境应用特色的立体人才培养模式和专业发展平台，以及立体化课程体系和实践教学体系，对于GIS教育和现代林业的发展都具有重要意义。北京林业大学GIS专业是在摆脱原有专业的情况下设立的全新专业，因此建立新的立体化课程体系具有必要性和可行性。

一、专业定位与特色

GIS专业的基本特点是该专业属于新兴的综合性、交叉性学科范畴。根据专业人才培养的基本要求，通过对国内外GIS专业教学模式和课程设置的充分调研，结合我校的特点，适应林业和生态环境建设对创新性人才的需求，我们提出“立足林业，服务生态”的办学理念。通过专业建设，形成既适应地理学类专业基本要求、又具有森林资源与生态环境应用特色的立体人才培养模式和专业发展平台，以充分体现该专业的交叉性、边缘性、综合性和技术性，服务于生态环境建设。通过培养方案修订、课程体系优化、教学内容和手段改进、实践教学环节改革，构成专业建设的系统性工程，形成完善的立体人才培养模式，建立起专业发展平台，构建立体课程体系，使人才培养模式、课程体系、教学内容和手段等各个环节都得到极大的改造和提升，形成创新性人才培养和专业发展、学科发展的新特点，即：重视基础、面向应用、突出重点、深入前沿、分类培养、拓宽口径。

我校地理信息系统专业的特色在于培养学生的地理信息系统设计、开发和地球信息科学综合应用能力，以资源与环境调查、信息管理、监测、评价、预测及决策为主要应用方向。学生主要学习地理信息系统和地图学、遥感技术、卫星定位系统等方面的基本理论和基本知识，受到应用基础研究、技术开发方面的科学思维和科学实验的训练，具有地理信息系统研究、设计与开发的基本技能及初步的教学、研究、开发和管理能力。专业定位概括为：3S理论技术基础扎实(专业的根本，提高培养层次)；立足林业，服务于生态环境建设(体现专业特色)；适当兼顾其他领域应用(拓宽就业渠道)。 br>

二、专业培养目标和培养方式

(一)专业培养目标

GIS专业主要培养具备地理信息系统与地图学的基本理论、基础知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在城市、区域、资源、环境、交通、人口、住房、土地、基础设施规划和管理、政务商务管理等领域从事与地理信息系统有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1.掌握数学、计算机科学、地理学、信息管理等方面的基本理论和基本知识；

2.掌握地理信息系统和地图学的基本理论、基本知识和基本实验技能，以及地理信息系统技术开发的基本原理和基本方法，具有地理信息系统设计与开发、空间信息处理分析、系统管理和维护的能力；

3.掌握森林资源与生态环境调查、监测、评价、信息管理的基础知识；

4.了解国家科学技术、知识产权、可持续发展战略等有关政策和法规；

5.了解地图学与地理信息系统学科的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及地理信息系统产业发展状况，具有较强的学习能力和创新意识；

6.受到应用基础研究、技术开发方面的科学思维和科学实验的训练，具有一定的从事科学研究工作的能力；

7.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。

(二)专业培养方式

GIS专业以课堂教学、实践教学、毕业论文、综合实习为主要培养方式，由技术应用人才、地理信息系统设计与开发人才、科学研究人才、创新型拔尖人才四个层次构成立体人才培养模式。

1.通过课堂教学使学生掌握本专业的基本理论、技术和基础知识。教学过程中以教师为主导、学生为主体，充分发挥学生的能动性，采用启发式、研讨式等教学方式，加强学生的自学能力，培养学生勤于思考、善于提出问题并独立解决问题的能力；

2.通过实践教学加强学生的基本技能，培养学生的动手能力。主要通过综合性设计性实验的合理安排以及综合性实习，培养学生分析问题和解决问题的能力；

3.通过毕业论文和综合实习环节，训练学生的表达能力和写作能力，以及掌握文献资料的能力，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力、独立工作的能力；

4.通过设置名师教室、科研训练学分和创新学分，使学生了解学科发展的前沿，培养创新意识和创新能力以及团队意识；

5.通过第二课堂、社团活动等加强素质教育，使学生具有一定的管理组织能力，积极参与多方面的社会服务与公益活动，树立服务社会的思想。

三、立体人才培养模式和课程体系

立体人才培养模式的基本思想是严格按照因材施教的原则，改革传统的一刀切这种单一的人才培养方式，根据生源的不同特点、兴趣和基础，将人才培养目标划分为不同层次，根据不同层次的培养目标制定相应的培养计划，提出不同的培养要求，学生毕业后达到不同的专业层次。

(一)立体人才培养模式

由技术应用人才、地理信息系统设计与开发人才、科学研究人才、创新型拔尖人才四个层次构成金字塔培养模式。

第一层次(技术应用人才)：培养掌握地球信息科学基础理论和技术，面向广大行业服务的应用型人才。要求学生具有扎实的计算机、地学、数学基础，面向多行业应用，熟悉和了解森林资源与环境调查、监测与评价，土地资源评价，房地产评估，地籍与 施工测量，区域分析与规划等多学科的基础知识与基本技能，特别是森林生态学、森林经营与管理、资源调查监测与评价、灾害监测等方面的基础知识与基本技能，能够胜任林业和生态环境建设领域有关空间信息获取、管理、分析等工作。

第二层次(地理信息系统设计与开发人才)：在第一层次的基础上，培养在计算机、信息科学等方面具有较为扎实的知识和技术，面向企业、科研单位、教学行业的GIS设计与开发人才。要求学生熟练掌握VC++、JAVA等程序设计语言和系统设计工具，数据库管理和应用技术，软件工程、数据结构等基础理论和知识，了解GIS发展的最新动态，能够从事GIS设计与开发工作。

第三层次(科学研究人才)：培养掌握学科前沿理论和技术，具有进一步培养潜力的高层次后备人才，毕业后可以直接进入硕士阶段的学习和深造，或成为科研、教学行业的研究型人才。要求学生具备多学科交叉知识的背景，掌握人工智能、空间统计学等基础理论，能够利用地球信息科学与技术在资源环境领域从事科学研究工作。

第四层次(创新型拔尖人才)：这类人才应具备扎实的专业基础和独立从事研究、开发的能力，有一定的创新意识和创新能力，通过国际交流与合作，争取到国外深造。

将该模式用一个圆锥体来表示，圆锥的每一个截面构成一个不同的培养层次，在二维截面上，表示该层次应具备的知识和技术，底面是该专业的基本要求。层次越高，人数逐渐减少，学生的知识储备量是相应截面下圆台的体积。通过该模式的培养，学生毕业后可以成为3S技术在资源环境中的应用人才、软件开发人才、了解和掌握3S技术前沿信息的研究型人才以及高素质的拔尖人才。

根据此培养模式，在新的教学计划中，将第一层次的基础知识和基本技能培养作为专业基础和主干课程，通过不同门类的专业选修课达到该层次不同行业应用型人才的要求；第二层次通过专业主干课和有关系统开发设计的专业选修课达到培养目标；第三层次在前两个层次的基础上，通过人工智能、空间统计学、数据挖掘与知识发现等理论、技术的学习，以及创新性实践活动(如科研训练)达到要求；第四层次通过从低年级的外语加强，到高年级的专业讲座、名家讲堂、导师导向培养等多种方式，培养拔尖人才。

转贴于 (二)立体化课程体系的建设和优化

根据立体培养模式，建立理论——技术——应用的教学体系。与此相适应，在课程体系中，专业基础课注重基础理论的培养，要求深而广；专业课的设置注重知识的深度，体现学科发展的前沿，从技术的角度加深；选修课则注重知识的广度，体现资源与环境特色，面向实际应用。通过合理的课程设置，以3S技术在资源与环境中的应用为核心，加强相关学科的专业知识基础，形成完整的知识结构体系，以适应本学科综合性边缘学科的特点。

1.课程设置原则

(1)体现林业特色。我校GIS专业在加强专业基础的同时，应体现森林资源与环境应用的特色。因此，设置林业生态环境工程概论、森林资源监测与评价、森林生态学等课程。

(2)加强开发能力培养。根据GIS专业的基本要求以及社会需求，加强开发的基础，使学生掌握GIS软件开发的基本方法、开发环境的工具，适应多种行业对软件开发人员的需求，设置VC++、C语言、GIS设计与开发等必修课，以及选修课Java语言、WEBGIS等。

(3)强化实践环节。GIS专业是技术性很强的专业，对学生实际动手能力要求很高，因此实践环节是教学效果和质量保障的关键。主要措施包括：综合实习5周，时间按排在第六学期末的暑假，不占用正常教学时间，地点以校外实习基地为主，结合教师的科研课题，内容包括数据获取的途径和方法、应用主流平台进行空间数据处理、模型与系统开发、数据维护等。

(4)尽早培养专业意识和创新意识。将遥感、GIS等主干课程设在二年级下半学期，使学生在二年级就开始接触专业核心。在核心课程教学中增加讲座、讨论教学方式，该方式已经在目前的教学中尝试并取得很好的效果。同时，设置“数据仓库与知识挖掘”、“地学模型基础”两门选修课，跟踪学科发展。

(5)强调课程之间的衔接，体现学科交叉的特征。由于学科的交叉性强，涉及计算机、地理学、数学、资源与环境等多种课程，课程之间密切相关，将“地球科学概论”与“系统科学概论”合并为“地球系统科学概论”，体现专业的特征。

(6)体现分类培养的理念。根据专业特点，同时体现我校的特色，拓宽专业渠道。选修课分为三类：开发类、应用类和前沿类课程。学生可以根据自身的特点选择相应类别的课程，并自成体系。

2.基本课程设置

(1)主要专业基础课：强调计算机、地学、数学基础，以面向多种行业发展。

①计算机课程：包括计算机技术基础(理)、VC++、数据结构、计算机图形学、数据库原理与技术、软件工程等。

②地学基础课程：包括自然地理学、地球系统科学概论、地图学。

③数学课程：包括高等数学A、线性代数A、数理统计等。

④资源环境管理：包括林业生态环境工程概论、森林资源监测与评价。

(2)主要专业课：强调3S理论和技术的掌握。

包括专业概论、测量学、GPS原理与应用、计算机制图、数字摄影测量、遥感原理与应用、地理信息系统原理与应用、遥感图象处理、GIS设计与开发。

(3)专业选修课：注重计算机、数学、地学知识的扩展和在3S技术中的应用，与研究生教育衔接。

专业选修课包括：

①计算机科学：计算机网络技术、多媒体技术及应用、微机原理、虚拟现实技术、计算方法、Java语言、人工智能、数据仓库与知识挖掘。

②地学：经济地理学、人文地理学。

③数学：地学模型基础、多元统计分析。

④应用：土地评价与土地管理、地籍测量与管理、施工测量、森林生态学、WEBGIS、区域分析与规划、资源环境信息系统、森林经营管理等。

通过以上课程设置，以3S技术在资源与环境中的应用为核心，加强相关学科的专业知识基础，形成完整的知识结构体系，以适应本学科综合性边缘学科的特点。

四、立体实践教学模式

在实践教学方面，改革和完善实习、实验内容，增加综合性实习比重，以利于学生了解课程之间的联系并联系实际。立体实践教学模式包括四个基本层次。

(一)课堂实验

根据新的培养模式，对原有教学计划中专业基础课和专业课以及部分专业选修课的实验环节进行系统分析和实验效果跟踪，根据跟踪结果对部分实验内容进行适当调整，增加综合性设计性实验的比重。

(二)课程实习

实习内容注重培养学生的综合设计和开发能力，如在遥感图象处理与应用、GIS开发与应用课程中，采用国际主流平台培养学生的软件设计和开发能力。组织学生到企业、科研院所参观学习，增强学生对科研和生产应用的了解，以利于学生扩展就业思路，确定自身专业发展方向。

(三)综合实习

通过项目研究，决定增加5周的综合实习环节，以教学基地为主要平台，联合相关企业开展高年级综合实习，由专业教师和企业、科研院所共同承担指导工作，提高学生的综合素质，将理论和技术应用于生产实际中。

(四)科研训练

制定学生参与科研活动的计划，并要求有科研课题的教师通过双项选择确定3～5名本科生参与课题研究。同时组织高年级的学生参加全国GIS设计大赛，学科教师为指导。

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[关键词]地理信息系统　发展概况　发展前景

引言：

地理信息系统是一个技术性的决策支持系统，是以地理空间数据库为基础，采用适当的地理模型和分析方法，适时的提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究、评价、管理、定量分析和决策服务而建立的一类计算机应用系统。

1　GIS的发展

1.1　G18发展简史

20世纪60年代，为GIS的开拓期。加拿大测量学家R.F.Tom]inson首先提出地理信息系统的概念，把地图变成数字形式的地图，并领导建立了世界第一个地理信息系统――CGIS，它具有覆盖，测量，资料数字化扫描的功能，支持一个跨越大陆的国家坐标系统，将线编码为具有真实的嵌入拓扑结构的“弧”，并且将属性和位置的信息分别存储在单独的文件中，以实现专题地图的叠加、面积量算等。

20世纪70年代，为GIS的发展期。随着计算机软硬件技术飞速发展，GIS技术朝实用化方向发展。世界上先后出现了许多不同专题、不同规模、不同类型各具特色的GIS。如美国地质调查局研发了50多种地理信息系统用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；法国建立了地理数据库GITAN系统和深部地球物理信息系统：瑞典的区域统计数据库、土地测量信息系统、城市规划信息系统等。

20世纪80年代，为G18的突破期，注重于空间决策支持分析。随着计算机技术的普及及计算机网络的建立，地理信息的处理效率和传输时效，尤其在栅格扫描输入的数据处理方面得到极大的提高。地理信息系统逐渐走向成熟，并进入多学科领域，从比较简单的、功能单一的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统，并向智能化发展，新型的GIS将运用专家系统知识进行分析、预报和决策。

20世纪90年代以来，为GIS的普及期。随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS由单机、静态、二维向网络、动态、多维的方向发展，为满足了不同人群的需求建立了事务处理系统(TPS)、管理信息系统(MIC)、决策支持系统(DSS)、人工智能和专家系统(EC)。GIS进入各行各业，成为许多机构的必备系统，成为现代化最基本的服务系统。

1.2　我国的GIS发展概况

1980年，中科院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室标志着我国的G18研究工作的起航，虽然起步较晚但发展迅速。世界的G18技术已经趋于成熟，为我国快速发展G18技术创造了条件。我国以改革开放为契机，加强了与国外的学术和技术的交流，并进行了一系列的理论探索和区域性研究，为我国GIS的研制和应用做了技术和理论上的准备。

1985年以来，GIS作为政府行为，正式被列入了国家科技攻关计划，筹建了一个新型的开放性研究实验室――国家资源与环境系统实验室，并完成了技术引进，数据规范和标准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等，在全国大地测量和数字地面模型建立的基础上，建成了1：100×104国土基础信息系统和全国土地系统；1：400×104全国资源和环境信息系统；1：250×104水土保持信息系统。

21世纪人类社会全面进入信息时代，GIS作为一门多技术交叉的信息空间科学，不断地用新的技术和方法来装备自己。在我国，全国开发了一系列空间信息软件和制图软件，建立大量数据库和一些具有分析和应用深度的地理模型和基础性的专家系统，完成了一批综合性、区域性和专题性的系统，如中国科学院的中国国土基础信息系统、资源开发模型工具库系统、黄河下游洪水险情预警信息系统等。GIS的研究逐步与国民经济建设和社会需求相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。

2.GIS的发展前景

2.1　地理信息系统与数字地球

数字地球是地理信息系统的延伸，是“3S”(全球定位系统GPS、地理信息系统G18和遥感Rs，简称“3S”)技术发展的必然产物。数字地球是一种可以嵌入海量地理数据、多分辨率和三维的地球表示，即在全球范围内建立一个以空间位置为主线，按地理坐标整理构建一个全球信息模型，描述地球上每一点的全部信息，使地理信息可随时随地的为任何人任何事服务。数字地球在当前的工农业建设中的重大作用已初见端倪，它必将在林业、水产、交通、地矿、通信、教育、资源、环境、人口、军事、新闻媒体、城市建设等众多领域产生巨大的社会和经济效益。

2.2　GIS在抗灾减灾中的应用

近年来，全球的自然灾害频发，给人类社会带来了巨大的生命和财产损失，我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，因而我国的自然灾害防范应对形势更加严峻，亟需建立更加有效的自然灾害管理系统。G18技术可为其提供空间数据和相关属性数据的快速存取和管理及分层可视化功能；提供空间、属性数据一体化分析和多种空间决策功能，并可与灾害分析预测模型相结合，快速生成有效的决策支持信息。在1991年江淮等地发生的重大洪涝灾害中，我国综合应用遥感、通信和G18技术建立的国家防洪遥感信息系统发挥了重大作用。随着综合减灾研究的进行，GIS技术将会更加广泛的应用于灾害的监测和预报，自然灾害评估，灾害应急救助救援，灾害保险与恢复等领域。

3.结语

在高度信息化的时代，地球数字化、网络化的信息科学技术的时代，G18技术将更加受到重视，在全球享受GIS技术带来巨大便利的同时，GIS技术的研究与应用必将进一步深化，GIS必将在经济建设、资源管理、环境工程等各个领域发挥越来越大的作用。

参考文献：

[1]吴信才等.地理信息系统原理、方法及应用.[M].武汉：中国地质大学信息工程学院，1998.8

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1横向课程模块化结构划分

该体系以科学基础、人文素养、工程实践能力和跨文化交流能力的协调发展为导向，以基础科学研究为人才培养服务，让学生在课堂中拓展知识，在实践中提高创新能力，在学习生活中养成优良的综合素质，因材施教，以发扬学生个性为原则，开展个性化人才培养课程体系的优化设计。其中全校通修课主要以培养学生的正确价值分析与判断能力，和谐健全人格，并有良好的语言运用与沟通能力和管理思维为目标，设置哲学、政治、体育、军事等课程；学科通修课程以培养学生掌握GIS关联学科知识为基本目标，开设资源、环境、生态、网络通讯等相关课程；开放选修课以培养学生个性化发展为主要目标，设置GIS前沿和应用拓展的相关学科课程；而专业发展课程则体现其专业人才培养需求，包括6大基本课程模块：GIS类课程、地理类课程、测绘类课程、计算机类课程、数学类课程和创新科研与实践类课程。其中地理类课程模块培养学生GIS基础理论，数学类课程模块培养学生的严密的逻辑思维能力，测绘类模块培养学生的实践动手能力，计算机类课程培养学生信息化技能，GIS类课程培养学生空间思维和空间分析能力，创新科研与实践类课程培养学生分析问题和解决问题的能力。

2纵向菜单式、个性化GIS课程逻辑结构设计

在现有的模块化、层次化课程体系的基础上，增加课程之间的纵向逻辑联系，建立面向领域问题解决为目标的，横向分层次、纵向分方向的课程结构体系，搭建菜单式GIS课程结构体系，以指导、发现和培育个性化地理人才的基础。该体系包括4个纵向层次：全校通修课、学科通修课、专业方向课和方向拓展课，纵向层次间通过方向课程间的联系，建立树状课程关联结构体系。在该课程体系结构下，学生可以根据各自感兴趣的学习方向/领域问题，方便选择系统化学习的课程体系，如对于地理空间分析与数据挖掘方向感兴趣同学，在学校通修课的基础上，学习地理类、测绘类学科通修课，选择性学习计算机类和数学类课程，并在方向课上修习空间分析、空间数据挖掘等核心课程，并选修本方向核心扩展课程——地理大数据挖掘。既体现了厚基础、宽口径的基础教学要求，又充分满足了个性化发展的需求，实现个性化人才培养的菜单式定制。

3面向领域问题的GIS实践教学课程优化设计

实践教学是GIS实现创新教育的一个重要环节，也是全面提升GIS学生创新能力的关键。以提高学生分析问题和解决问题能力为出发点的GIS实践教育，也应体现层次性、模块化结构特征。将实践教学划分为基础性实验、综合性实验和设计、创新性实验3个层次，其中基础性实验着重基本实验技能培养，主要为原理性实验，强调验证性，由各课程的实验实习课完成。每门实验课包含若干实验内容，以验证、巩固课堂理论知识为目的，培养地学认知能力和动手能力。综合性实验主要强调地理学理论、方法和技术的综合运用，以解决地理学中的问题、培养学生综合分析和解决问题的能力为主，主要包括数字测图实验、遥感技术与应用、地图设计与编绘实习等。创新性实验由学生自拟或自主完成具有创新意义的设计课题或项目，以强化训练学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生科研创新能力为主要目标，如网络GIS开发与地理信息服务实习、自适应地图可视化与位置服务实习等。该体系一方面便于学生全面了解地理问题解决的各环节，从而真正达到提高解决实际地理问题的能力；同时，也有利于教学与科研的互动，在教学中培养训练创新思维以及研究、解决问题的能力。

4结语

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同目前的热门专业如管理、计算机等相比，地矿类专业相对属于冷学门专业。开设地矿专业的大学也因为专业研究的关系，通常地处内地或偏远地区。因此，在选择报考院校和专业时候，地矿类专业往往被“冷落”。

不过，随着科学技术的发展，学科交叉和交流增多，地矿专业的学生所接受到的训练也不再像以前那样相对狭窄。有些地矿类大学受到冷落可能只是地域原因，其实也有相当有实力的。属于工学学科的地矿专业作为一级学科，又可分为采矿工程、矿井建设、勘查工程、矿山通风与安全、应用地球物理、应用地球化学、水文地质与工程地质、石油与天然气地质勘查、选矿工程和石油工程等专业方向。工作性质多数为研究实验或加工生产，与工业关系密切。

从专业层面看，地矿类专业以极高的就业率傲视其他专业。不过，需要注意的是，身体不好者不适合报考地矿类专业。

材料类

材料学分为三个大类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。大部分高校会开设材料科学与工程专业，专业下又分出几个方向，针对性地学习这三大类的知识，并且它还与其他一些工程科学相重叠，因此在各大院校，材料科学与工程都有若干分支。

材料学森罗万象，无所不包，是国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。目前据相关专家分析，我国在材料成型设计方面缺乏的人才在 20 万～30 万之间，并且呈逐年递增趋势，材料科学与工程专业的毕业生已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才，人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。

机械类

机械被称为“工程之母”，几乎所有的工程行业都需要机械专业人才。从设计、制造和大规模生产一条龙，从地球到宇宙空间，都有机械人忙碌的身影。该专业也不局限于传统的机械行业，在许多尖端科学领域，机械往往也是该领域所依托的基础，像在航空航天业里，飞行机械师就是必不可少的人才。

机械专业属于教育部规定的一级学科，因此它底下设有许多二级学科，虽然各个大学具体开设的方向有所差异，但基本上都有这么几个专业：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、工业工程、动力机械及工程、流体机械及工程。

仪器仪表类

仪器与仪表类专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门综合学科。仪器仪表设备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力发展水平，当前我国各行各业的仪器仪表正从自动化向智能化方向发展，需要大量的测控技术及仪表专业的人才。

能源动力类

能源是维持国民经济发展的重要物质基础和根本保证，它与材料和信息构成现代社会繁荣和发展的三大支柱。能源动力专业又可分为工程热物理、热能工程、动力机械及工程、制冷及低温工程等二级学科，主要为航空航天动力工程及自动化、汽车动力工程、电厂热能动力及自动化、制冷及低温技术、能源与环境工程等领域培养高级专门人才。能源动力学科和机械学科关系甚为密切，因此许多大学常把能源动力类专业归并到机械学院。比如清华、同济的热能工程系隶属机械工程学院、上海交大则有机械与动力工程学院、浙大设有机械与能源工程学院。

电气信息类

由于目前我国重视高科技发展，推动了科技进步，从而带动了与此相关的计算机专业、电子专业以及通信专业人才需求的大幅增长，近两年国家每年对通讯基础设施的投资多达近两千亿元。

有关专家指出，随着新经济时代的到来，信息产业已成为朝阳行业，更将成为今后国民支柱产业，因此就业前景长期向好。按照教育部划分标准，电气信息类专业主要包括：电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、电子科学与技术、生物医学工程、电气工程与自动化、信息工程、软件工程、网络工程、信息显示与光电技术、集成电路设计与集成系统、光电信息工程、广播电视工程、电气信息工程等专业。

环境与安全类

环境工程是研究环境问题的一门学科，它的任务是通过评价人类生产和社会活动对环境的影响，用具体的工程、规划和管理措施，收集和处理污染物，消除污染，净化环境，使社会、经济和环境保护协调发展。水治理是环境治理的一个重要领域，常常是环境治理最初着手的领域，所以在很多院校，该专业与给水排水工程与环境工程也设在一起。

在高校专业的分类中，跟环境工程分在一起的还有安全工程。安全工程，简而言之，研究的是生产、工程或者说是行业的安全问题。很显然，不同行业需要有各自不同的具体安全措施，所以，安全类专业是依托于各个行业的。

土建类

土建类专业包括建筑学、城市规划、土木工程、建筑环境与设备工程、给水排水工程、城市地下空间工程、历史建筑保护工程、景观建筑设计、水务工程、农业工程、设施农业科学与工程、建筑设施智能技术、建筑电气与智能化、景观学、风景园林、道路桥梁与渡河工程、工程管理等专业。在土建类中建筑学是重中之重，建筑学不仅要求学生有较强的形象思维能力、图形表达能力和较强动手的能力，还要求学生有良好的数学、历史、美术的基础。国内大概有70多所大学设有建筑学专业，此专业的名校生非常有竞争力，此专业的学制一般是五年。

水利类

水利是一门既古老又现代的专业。之所以说它古老，是因为在原始社会，人类靠渔猎游牧为生，逐水草而居，部族定居以后，需水日增，人畜供水和生产用水的引水、供水工程就产生了。

在信息化时代，传统水利行业面临全面技术提升和改造的历史任务。该专业应用高新技术对传统的水利行业进行改造，如采用计算机技术、微电子技术、现代通讯技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统及自动化技术等进行技术改造。水利类包括水利水电工程、水文与水资源工程、港口航道与海岸工程三个专业。