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地理信息系統基本概念范文1

關鍵詞：互動教學模式；地理信息系統；實踐教學

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0163-02

我國高校教育模式沿襲了傳統培養模式，在當前經濟快速發展背景下，社會需求對人才培養方式發生脫節，很多大學生臨近畢業，發現學習與職業技能相差甚遠，已經走上工作崗位學生也受到了用人單位對其能力的質疑[1]。掌握更多實踐技能，是高等本科院校實踐教學體系改革的重要內容，也是本科教育由應試型向應用型轉型的一個重要方向，更是解決高校的人才培養目標與社會需求兩者之間矛盾的重要舉措；當高校的人才培養計劃和社會的需求產生矛盾時，必須對不適應經濟發展或不適當、落后的教學模式進行改革。我校農業資源與環境專業在多年的學科建設當中，一直對應用型人才的教育模式進行研究和探索，積累了豐富的經驗，同時初步形成了適合農業資源與環境專業的自主互動型實踐教學模式，極大地提高了農業資源與環境專業畢業生的實踐技能水平和就業能力。地理信息系統課程具有很強的實踐性；利用傳統教學方法進行實踐課程教學會使學生覺得技術難度大，學生提不起學習的興趣，教學效果不理想。

C上所述，如何對當前的地理信息系統實踐教學模式進行改革，從而增強學生對地理信息系統課程的興趣，這是每一位地理信息系統課程的教師最關心的問題。本研究以塔里木大學為例，結合實踐調查，探討在新常態時期對地理信息系統課程實踐教學模式的改革[2，3]。

一、產生在實踐教學里的互動教學模式

Lloyd[4]在論述地理信息系統的實踐教學障礙時，將障礙劃分成技術性因素、教師訓練和適用教材不足、其他教學環境因素三種類型。多年教學經驗得知，僅僅把抽象理論和技術規則傳授給學生，造成學生概念理解模糊，不明白用處，因此提不起興趣，學習積極性缺乏，教學效果不好。

1.教學方法單一。在實踐教學內容的安排上，主要以認知性、驗證性實踐內容為主，課堂上學生根據老師預定的實習計劃，按照實驗指導書原封不動地模擬一遍，缺乏分析性、綜合性的實踐內容。這種僅以知識或技術方法的驗證、再現為目的傳統實踐教學模式，不能很好培養學生實踐動手能力和解決實際問題的能力，更不利于培養學生獨立思考和自主學習創新能力；此外，GIS實踐內容一般主要依靠個人努力完成，不注重培養團體合作意識[5]。

在高校GIS的實驗教學中普遍采用ArcGIS軟件作為學生的上機應用實驗平臺，但這樣造成了很大的局限性，即學生對GIS的認識，僅停留在對ArcGIS軟件的認識程度上，本應該作為教學的輔助手段，卻成為教學主體，導致學生對GIS基本理論知識沒有很好理解，GIS基本操作技能也僅停留在軟件操作上，沒有掌握GIS課程的本質和精髓[6]。

2.實踐沒有針對性。GIS基本理論是固定的，針對不同的專業其應用有所差異，應用原理有可能是相同。如"地理、測繪、水利、地質等專業中，他們各自對GIS認識、理解和應用各有側重[7]。而目前狀況是講授GIS課程的教師，很可能由于對相關專業的發展現狀不太了解，發現GIS與此專業的結合點，更好地將GIS與相關專業相結合，才能使學生掌握GIS這項技能與否，均不能在實際中有效地使用GIS技術。

3.學生處于被動的學習狀態。大多數學生在學習地理信息系統課程時，沒有或很少經過地圖學、測量學訓練，盡管在以前的課程學習中，學習過一些有關地圖學的基本知識，但還是不能滿足地理信息系統對相關知識的要求；盡管多數學生的計算機基礎相對較好，但由于缺乏地理學、地圖、測量學的相關基礎知識[8]，對地理信息系統的學習從客觀上來說處于被動的狀態；使學生從教學形式上也處在被動的狀態；而地理信息系統課程的理論比較抽象[9]，學生學習起來難度比較大，課堂單一形式的講課，容易造成學生概念模糊，不理解其目的和意義，因此提不起興趣，缺乏主動學習的積極性，從主觀上也處于被動學習的狀態。

二、互動教學模式在實踐教學上的應用

地理信息系統實驗教學在該課程中具有舉足輕重作用，實踐性非常強；是培養學生GIS基本理論、基本概念、基本技能的重要環節，是提高學生解決科研與生產中實際存在問題的有效途徑；構建實驗教學體系有極大的意義，使學生都樂于去動手操作，善于思考和提問。

1.針對性的實驗課程設計。目前的GIS實踐教學多以軟件應用為主，但簡單地跟著老師進行機械操作是萬萬不行的。實踐教學需要有針對性地去讓學生主動設計實驗，學生設計實驗，并不是盲目的隨便設計，是根據不同的知識點、自己沒有理解的內容和想要學習的技術技能，這三個方面來設計自己的實驗內容，建立地理信息系統獨具特色的實踐教學體系。學生設計的實驗一般都是五花八門的，教師拿到后，根據實際情況來進行統籌歸納，然后根據統籌的內容，給學生引導式地講解。

2.學生學習狀態由被動變主動。找到了學生的興趣點，學習就由被動變為主動。根據自己的實驗設計，不懂的地方，會主動去查詢資料，這樣也培養了學生主動查閱相關資料的要求，加上教師不斷地引導和答疑，抽象、枯燥的實踐教學會變得不僅簡單而且活潑。

3.重新定義教師角色。一般來講，在教育形態上看，教師是教學的主體，學生是受體；教師主動講授，學生被動接受；然而這種“飯來張口”的教學模式，使得學生的學習積極性很低，學生無法掌握GIS的基本技能，更不能把它們應用到實際工作中去；因此，這就需要我們重新審視一下自己在教學中的位置。如果教師不作為主體，而把學生作為主體，讓他們根據課程教學的知識點，自己提出實驗設計方案，然后去完成，這時候，則會完全調動學生的學習積極性，培養起學生對地理信息系統課程的興趣，會主動去學習，學習效果會有顯著提升。

4.多重并e進行指導。針對實驗教學方法單一問題，應采取多種模式進行實驗教學的方法，開展實驗教學。多種模式交叉、變化、互通，專題式、討論式、活動式、范例式、探究式教學模式交叉運用。針對不同目的，選擇相應的教學形式。在此過程中，讓學生大膽假設、盡情發揮、自由思考，目的就是讓他們學習GIS提供多種手段，用所學到的GIS分析手段解決專業領域實際的問題。在教學過程中，盡量采用實例來，應用案例闡明抽象的GIS知識，如最優路徑分析、商場選址、資源分布等，都可以用很大案例來講解，這樣又形象又直觀，而且貼近現實生活，從而提升教學效果。

三、結束語

地理信息系統實驗教學是GIS理論應用到實踐的重要環節，是理解課堂教學內容的重要手段，也是提高學生學習興趣和學習信心的重要途徑。通過實踐教學，學生實現理論和實際的緊密結合，提高學生的學習興趣，提高教學效果。為將來創造知識做好準備。

參考文獻：

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[9]吳政庭，嚴泰來，洪本善，等.互動式教學用于地理信息系統課程的方法研究[J].測繪通報，2015，（2）：129-132.

Research on Interactive Teaching Mode in the Geographic Information System Course Practice Teaching Methods

WANG Jia-qiang，LIU Hui，LIU Wei-yang*

（Tarim University College of Plant Science，Alaer，Xinjiang 843300，China）

地理信息系統基本概念范文2

關鍵詞：景觀生態學，地理信息系統，生態適宜性分析，生態敏感性分析

1. 地理信息系統與景觀生態學概述

1.1 地理信息系統功能及特征

地理信息系統(GIS)作為一種由計算機硬件、軟件以及規則組成的系統，能夠支持空間數據的獲取、管理、操作、分析、模擬及顯示，并解決復雜的計劃及管理問題。地理信息系統區別于其它信息系統的關鍵之處是，地理信息系統強調空間實體及其關系，注重空間分析與模擬操作。從技術角度而言，地理信息系統能夠有效利用地理學的原理來組織和綜合各種不同時序的空間數據集的能力。具體表現在兩個方面：其一，地理信息系統具有強大的對空間數據的處理和對現實世界的模擬能力；其二，地理信息系統也可以通過時空模型構建，分析地理要素發展的時空變化,為咨詢、規劃與決策提供技術支持。

地理信息系統的應用領域包括資源管理、資源配置、城市規劃和管理、土地信息系統和地籍管理、生態環境管理與模擬、應急響應、地學研究與應用、商業與市場、基礎設施管理、網絡分析和可視化應用等與地理空間信息相關的各個領域。地理信息系統之所以普遍運用，與其自身的特征優勢是分不開的，具體表現為：一是具有采集、管理、分析和輸出多種地學空間信息能力，具有空間性和動態性；二是以地學研究和地學決策為目的，以地學模型方法為手段，具有區域空間分析、多要素綜合分析和動態預測能力，產生高層次高質量的派生信息；三是由計算機系統支持進行空間數據管理，并由計算機程序模擬，獲得專門數據的地學分析方法或模型，作用于空間數據產生有用信息，快速準確地提供科學決策依據。

1.2 景觀生態學研究特點

景觀生態學的概念由德國著名植物學家特羅爾于1939年提出后，引起了越來越多學者的重視并廣泛應用于各個領域。

景觀生態學是以景觀為對象，通過能量流、物質流、物種流及信息流在地球表層的交換，研究景觀的空間結構、內部功能、時間與空間的相互關系以及時空模型的建立。景觀生態學把地理學研究空間相互作用的水平方向與生態學研究功能相互作用的垂直方向結合起來，并探討空間異質性的發展和動態及其對生物和非生物過程的影響以及空間異質性的管理。

目前，景觀生態學的研究焦點是在較大的空間和時間尺度上生態系統的空間格局和生態過程，強調空間格局，生態學過程和尺度之間的相互作用。這也就決定了景觀生態學研究的一個重要方向就是在一個相對較大的區域尺度上，運用生態系統原理和系統方法研究景觀結構和功能、景觀動態變化以及相互作用機理、景觀的空間格局、優化結構，從而達到合理利用和保護景觀的目的。

從上述景觀生態學的研究特點可以看出，景觀生態學研究是建立在大尺度上，空間顯性地研究景觀格局功能及其動態，這就要求研究者能夠處理大規模變化著的空間數據景觀生態學這種要求使之必然選擇地理信息系統作為研究工具。

2.生態適宜性評價原理及實證研究

景觀生態學在對區域大尺度上對一系列的生態系統的空間性質及其相互關系的進行研究，也決定了其必然需要獲取對大量的不同時序的空間數據來進行分析和處理，地理信息系統技術在很大程度上解決了景觀生態學研究所面臨的這一關鍵問題，并逐漸成為景觀生態學研究的重要特征之一。

地理信息系統技術在景觀生態學中的應用主要是利用地理信息系統軟件的強大的空間數據存儲、分析和處理特性，并結合景觀生態學方面的基本原理，已達到優化景觀空間格局，合理利用和保護生態景觀的目的。

2.1分析原理

生態適宜性分析涵義比較廣泛，既可以指區域土地的生態現狀及開發條件，也可以指區域或特定的空間其生態環境條件的最適生態利用方向，還可以是規劃區內確定的土地利用方式對生態因素的影響程度（生態因素對給定的土地利用方式的適宜狀況和程度）。它是土地開發利用適宜程度的依據。

在進行適宜性分析評價時需要考慮的影響因子有很多，生態方面的，經濟發展方面的等等都有，不過通常情況下，適宜性分析主要考慮的是生態方面的限制性因素，如與水源，生態敏感地的距離，坡度高程等因素，所以通常意義上的適宜性評價可以狹義的理解為是生態適宜性評價。

2.2 分析方法

生態適宜性分析多采用疊加分析法，其分析過程（如圖1）可以歸納如下：

第一，明確與適宜性分析相關的因子（一般由參考他人研究憑經驗獲得因子，也可以由相關領域的專家來確定，即德爾菲法確定），確定各個因子之間的關系及相對重要性，并對每個因子賦以權重；

第二，根據單個因子在空間上的分布狀況，針對適宜性評價的目標進行分級，形成單因子的生態適宜性評價圖；

第三，按照每個因子的權重對單個因子的生態適宜性結果進行疊加，獲得多因子生態適宜性分析結果；

第四，對疊加分析生成的多音字適宜性分析結果進行分析，得到生態適宜性分析結果。

2.3 實證研究

在對某濕地公園的生態適宜分析研究過程中，充分分析和總結國內外濕地公園生態適宜性分析案例，選取了生態價值因子、地形因子以及人為干擾因子進行評估，并采用專家打分法，獲得三個因子的相對重要性，并賦以權重分別為0.5,0.3，0.2；以濕地公園用地的生態適宜性分析作為目標，對生態價值、地形以及人為干擾三個因子單獨進行分級打分（如表1），并利用地理信息系統在空間上形成單因子的生態適宜性評價圖（如圖1）；利用地理信息系統的空間分析模塊，對三個因子的各自的生態適宜性分析結果按照相應的權重值進行空間疊加分析，生成多因子生態適宜性分析結果（如圖1）。

3.討論

地理信息系統基本概念范文3

關鍵詞：環境科學；地理信息系統；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0236-03

一、引言

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS，下同）是以計算機軟件、硬件為基礎，實現地理信息采集、管理、分析和表現地理空間數據的系統，已經成為地理信息科學的核心[1]，廣泛應用于土地利用、資源管理、環境監測、交通運輸、城市規劃、經濟建設等領域。特別是與遙感技術相結合，GIS正深入解決全球性問題：厄爾尼諾現象與酸雨、核擴散與核廢料以及全球氣候與環境的變化監測。可以說，GIS已經深入社會生產和生活的各個領域，成為很多領域中新的工作手段和方法[2]。

作為注重學科交叉與滲透的環境科學專業而言，開設GIS課程教學具有一定的前瞻性。將環境科學專業與地理學有機融合，更加凸顯環境科學的“大環境”特征，也更能符合全球環境的研究趨勢[3]。GIS與環境科學在研究對象和研究方法上具有一定的相似性和互補性，在環境問題愈來愈突出的今天，設計和開發服務于環境應用系統的輔助決策支持工具GIS，將具有極大的發展潛力。目前，我國開設GIS專業的高校和開設GIS課程的專業非常多，開設GIS課程的非專業的數量也在逐漸增加[4]。鑒于GIS課程的學科與技術并重的特點，非GIS專業學生知識結構不完整，如計算機、地圖學、地理學、測繪學、程序設計和數據庫等知識，導致非GIS專業的學生在學習該課程時抓不住重點，反感理論性知識，缺乏主觀能動性[5]。重慶三峽學院化學與環境工程學院經過20多年的發展，環境科學與工程專業建設為重慶市重點學科，并于2013年順利獲批碩士學位授予權。目前學院環境科學專業已經開設了GIS課程，但是從我院目前的課程建設情況來看，該課程的建設仍處于起步階段，從教學體系、實踐模式方面仍面臨著前述問題。因此開展課程建設，進行教學研究，順應學校提出“向應用型科技大學轉型”的辦學理念以及“培養具有創新精神和實踐能力的應用型高級人才”的辦學宗旨，已成緊迫的任務。

二、環境科學專業GIS課程教學要求

一般而言，GIS技能主要分為三個層次：基本應用型；綜合分析型；開發管理型[6]。其中基本應用型側重于將GIS作為工具，掌握GIS基本概念，并能夠使用l～2種GIS軟件進行簡單的數據輸入、分析和制圖工作。環境科學專業作為非地理信息系統專業開設GIS課程，其技能要求定位為基本應用型，即立足環境科學專業基礎課程，強調GIS的技術性，側重于實踐教學，針對本專業相關的環境管理、環境規劃、環境監測以及環境影響評價等與空間信息相關的問題，掌握GIS工具空間分析操作技能，解決專業相關的問題。因此，實驗教學更顯重要，通過加強學生實踐能力的培養，進而提高學生的自主創新能力。符合應用型人才培養的要求[7]。

根據設定的基本應用型目標，筆者對環境科學專業的GIS課程體系進行了部分的教學改革實驗，以探索適合于本專業GIS課程教學的模式。

三、教學改革實驗

針對環境科學專業的知識結構特點，緊扣能力目標的基本應用型要求，將教學分為三個梯次，梯次一：要求了解GIS是什么，掌握GIS的基本原理，主要在課堂教學中精細化課程內容；梯次二：掌握GIS主流軟件的操作方法和應用，主要結合課程項目的設計完成該梯次的教學設計；梯次三：應用階段，在環境科學專業范圍內，基于GIS基本功能解決實際問題。主要在實驗實踐環節提升學生的應用能力。基于上述三個梯次的教學總體設計，教學的各個環節改革與優化介紹如下。

1.梯次一：理論課程內容與學時精細化設計。梯次一為課程引入與理論了解階段，考慮GIS具有綜合性強、多學科集成，知識點多，學科與技術統一性，且發展與內容更新速度快，滲透性和空間抽象性強等特點[8]，針對環境科學專業學生的知識結構體系，注重理論與實踐相結合，梳理GIS課程體系，選擇兼具概念與實踐并重的教材《地理信息系統原理、方法和應用》（鄔倫主編，科學出版社），該書詳細劃分了理論基礎講解、GIS功能介紹與應用技術，有助于教學內容的自由選擇。考慮環境科學專業學生的背景，將GIS的基本概念、組成、功能及其應用領域、空間數據結構（矢量和柵格數據結構）、空間數據采集、空間數據處理與分析、GIS空間分析原理與方法及GIS產品制作與輸出作為重點內容講解。讓學生由淺入深，了解GIS具體功能，數據的來源與特點，如何將現實世界數據化、信息化，如何利用GIS解決身邊的問題（如公園選址、交通管理、城市拆遷與洪水分析等），增強利用GIS作為輔助決策工具的興趣和學習自主性。

針對梯次一的基本要求和課程內容選擇，筆者理論教學課時精簡為32個學時。具體安排：（1）導論，4個學時，主要講述GIS的基本概念、組成、演變歷史和發展趨勢、基本功能、與相關學科的關系以及GIS主流軟件的認識。（2）GIS空間數據結構，8個學時，主要講述空間參照系統、地圖投影、空間數據采集、空間數據模型、柵格和矢量數據結構、編碼方法等。（3）空間數據處理，6個學時，主要講述空間數據變換、數據融合、空間插值與拓撲關系編輯。（4）空間分析，8個學時，主要講述空間查詢與量算、空間疊加分析、緩沖區分析與網絡分析等。（5）GIS產品可視化與輸出，4個學時，主要講述地圖制作與輸出、專題地圖設計。

2.梯次二：理論教學與專業實例設計。為了加強教學過程理論與專業實際的聯系，筆者提出將“農業點源大氣污染可視化分析”課題作為專業實例設計，貫穿整個GIS課程教學過程中，以提高學生主觀能動性。

國家環保部2012年公布的《環境空氣質量標準》（GB3095-2012），首次將PM2.5（年均和日均濃度限值分別為定為0.035mg/m3和0.075 mg/m3）、O3納入常規空氣質量評價，并收緊了PM10、氮氧化物等標準限值，以期“十二五”期間使我國大氣PM2.5污染得到緩解，區域大氣復合污染得到有效遏制，大氣環境質量得到持續改善。選擇農業點源大氣污染可視化分析，整個課題既貼近現實，又屬于環境專業關注的熱點問題。這個課題設計內容主要涉及農業點源大氣污染源調查、農業區空間分布、人口分布、污染源季節特征、大氣污染擴散模式等，結合緩沖區分析得到農業點源大氣污染時空分布與影響區域劃分。根據這一課題的設計，在課堂教學上提出問題，引導學生總體規劃設計，以原有專業知識在解決問題上遇到的瓶頸，自然引導利用GIS技術解決此類問題。將各部分內容分版塊劃分，貫穿到各章節授課內容中。如導論中以谷歌地球、尋找本拉登實例作為開始，讓學生了解實例以及GIS的基本功能，并指出谷歌地球是數據來源之一；空間數據結構與處理講解中引導學生如何采集與處理農業點源大氣污染的相關各類型數據，指出相關的數據轉換可在GIS中實現，實驗環節就可以親自操作；空間分析講解中指出緩沖區分析和空間插值可解決污染影響區域劃分和時空分布，在實驗環節可以設計操作。

通過上述的專業實例貫穿，可以有效引起學生的自主學習能力和興趣，感覺GIS就在身邊，又產生“技癢”，促進梯次三的實踐教學。

3.梯次三：實踐教學課題化設計。上機實驗是環境科學專業GIS學習的重要環節，依據所設計的課題，在實驗過程中得以實現和解決，將大大加強對GIS課程的理論理解與掌握，激發進一步深入學習的動力。具體實驗教學內容安排如表1所示。實驗學時與教學學時1∶2配套。

三個專業實例化實驗設計，基本包含了GIS基本操作技能，在讓學生親自了解GIS的強大功能的同時，更真正體會到了在GIS中的具體操作過程。

四、結語

環境科學專業與地理學有機融合，更加凸顯環境科學的“大環境”特征，也更能符合全球環境的研究趨勢。加強環境專業GIS教學與改革是順應我國新時期高等教育“造就一批創新能力強、適應企業發展需要的優秀工程師”的要求。筆者提出GIS教學過程中貫穿專業實例課程化的改革方式，旨在激發學生的學習熱情，在實踐中增強學生的動手與解決問題的能力，達到基礎應用型的技能要求，實現學以致用。

參考文獻：

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地理信息系統基本概念范文4

    隨著我國城市燃氣事業的發展,面對日趨復雜的燃氣管網系統,僅靠人腦記憶和手工管理的方式早已無法滿足安全生產和快速搶險的需要。因此,以燃氣管網圖紙資料輸入、管理建設為起點,逐步開展企業的信息化建設,提高生產效率,提高燃氣管理水平,有計劃、有步驟地制定、實施城市燃氣公司信息化建設是擺在燃氣經營管理者面前的一個緊迫任務。這種以數據建設為核心的模式將從根本上解決手工管理存在的弊病,最終達到充分利用管網信息、資源,從根本上改變事故搶修人工決策及總圖檔案人工查詢的落后管理方式,實現燃氣管網調度自動化,達到安全、平穩供氣的目的。

    1.燃氣管網管理的現狀

    燃氣管網管理是燃氣安全運營調度、安全管理的基礎工作之一。隨著城市燃氣管網的建設,管網、調壓柜(箱)大量增加。燃氣管網速度的快速增長,管道管轄范圍面積的擴大,城市道路、城市發展導致地形圖變化,等等一系列因素造成燃氣管網系統管理變得日趨復雜。目前僅靠記憶和手工管理的方式己無法滿足工程建設、安全生產和快速搶險的需要。

    2.GIS的基本概念

    地理信息系統(Geographical InformationSystem, GIS)是一種決策支持系統,它具有信息、系統的各種特點。地理信息系統與其他信息系統的主要區別在于其存儲和處理的信息是經過地理編碼的,地理位置及與該位置有關的屬性成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統中,現實世界被表達成一系列的地理要素和地理現象,這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個組成部分。

    地理信息系統的定義是由兩個部分組成的。一方面,地理信息系統是一門學科,是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科;另一方面,地理信息系統是一個技術系統,是以地理空間數據庫(Geographical Database)為基礎,采用地理模型分析方法,適時提供多種空間的和動態的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。

    3.系統的建設原則與目標

    系統建設的目的是在引進先進的管理思想和理念的基礎上,以先進的計算機技術為核心,將城市燃氣管網所涉及到的設備、設施等數據資料進行采集加工,并結合燃氣管網管理的業務內容,建立起一個能夠輔助燃氣管網建設和管理部門工作的,具有綜合信息、處理能力的智能化系統。以圖形的形式直觀地顯示燃氣管網的各種設備、設施,并且能夠對同類設施不同屬性進行區分顯示。作為燃氣輸配管網調度自動化監控系統的一個子系統,GIS系統要能夠與系統中的SCADA系統、仿真系統進行有效、實時的數據交換和顯示分析。管網的建設和管理部門可實現對各類地下管網的檢索查詢、空間分析、業務分析、制圖打印等功能,從而為科學、高效地管理燃氣管網快速地定位突發事件和災害發生的位置、并輔助快速地提供解決辦法,盡量縮短事故停氣時間、更好地服務于大眾,從而增強企業的管理水平,提高企業的經濟效益。

    燃氣輸配管網綜合管理地理信息系統是為燃氣改擴建工程項目中燃氣SCADA系統服務、配套的一個基礎性工作,工程實施必須納入燃氣SCADA系統綜合考慮。它是管理城市行政區劃、建筑、道路等基礎地理信息和燃氣管網空間數據以及燃氣用戶分布數據的地理信息系統,是燃氣管網可視化管理、管網運行情況監控、燃氣用戶管理的基礎平臺,同時也是實現燃氣SCADA系統仿真功能的數據來源,是實現對燃氣管網的規劃、設計、施工、運行等所有環節的自動集成基礎。只有成功地建設這一系統,才能使生產經營管理的各個環節通過信息化技術流暢地密切關聯,實現燃氣公司的最優化運營,逐步提高企業的經濟效益及社會效益。

    4.系統的應用功能設計

    燃氣地理信息、系統的應用功能框架設計的原則是:系統能夠支持日常的工作流程,系統的應用功能快速、簡便、開放和實用。

    4.1系統管理功能

    系統的管理包括用戶的權限管理、數據的備份與恢復、數據庫的操作日志管理等。系統的管理充分利用了Oracle數據庫的安全管理的優勢,根據企業的工位來定制的,具有很強的靈活性和開放性,可以根據工作需要定義任意多的工作角色,例如:系統管理員、設計人員、公司領導、市場人員等等,然后為各種角色設置不同的數據操作權限。

    4.2基本的GIS操作功能

    系統提供基本的GIS操作功能,包括:對視圖的放大、縮小、平滑漫游、鷹眼、多窗口操作等,區域管理、地圖定位、量測工具、圖例、比例尺、圖層的開關、工作空間的操作等。

    4.3數據采集與維護功能

    系統提供燃氣行業的設施模型,提供了多種數據采集與維護的基本工具,可根據這些基本工具自由組合或配置出更多的數據維護采集的工具,進行單獨或批量的數據更新維護。系統以設施為基本的操作對象,根據設施模型中對設施的描述,在數據操作的過程中自動建立設施之間的關系,并驗證檢查數據的正確性,維護燃氣管線網絡的邏輯拓撲關系。

    4.4數據轉換、輸入輸出功能

    系統提供數據轉換的工具和第二連接的方法,可以將國際上大部分通用格式的GIS或CAD數據導入系統數據庫中,或只作為DDC文件;同時系統也將提供工具將系統的數據轉換為國際上大部分通用格式的GIS或CAD數據。

    4.5數據的查詢、統計和分析功能

    系統提供參數驅動的查詢、統計和分析功能。用戶可以根據自己的需求,在幾分鐘之內就可以配置出各種查詢統計功能,并可輸出到各種形式的報表中。

    4.6輔助工作管理功能

    系統提供設備的生命周期管理,根據設備當前和歷史的生命周期狀態,可以輔助運行維護部門的日常工作,例如:設備維修記錄、巡檢記錄、施工記錄等。

    4.7輔助決策分析功能

    系統依據管網的邏輯拓撲關系,提供管網的決策分析功能,例如爆管分析、供/停氣范圍分析、剖面分析、最短路徑分析、連通性分析等。

    5.加強燃氣輸配技術研究的意義

    中國燃氣市場的高速發展時期正在到來。天然氣資源的開發、建設和利用,使城市燃氣進入一個新的發展時期。燃氣使用范圍日益擴大,供氣的重點擴展到發電、工業以及供暖、空調和汽車燃料等,今后15—20年是我國天然氣需求增長較快的時期。這使得城市燃氣包括輸配系統在內的建設將有一個持續的高峰時期。因此,在一個整體的輸配系統中,應積極發展除民用戶以外的其他用戶,如發電、工業、供暖、制冷和燃氣汽車等。通過用氣范圍的擴大,城市燃氣才能得到更快的發展,其技術也才會有應用的基礎。我國城市燃氣輸配技術的發展,不是簡單地引進國外先進設備,而是在市場經濟的前提下,結合本國情況,通過科技進步,使整個燃氣系統取得與先進國家水平看齊的經濟效益。因此,城市燃氣輸配技術的進步應包括整個輸配環節的項目決策、經濟評估、設計、施工和管理等諸方面。

地理信息系統基本概念范文5

關鍵詞：地理信息系統；軟件設計；教學；資源與環境

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）36-0192-03

教育部于1998年頒布的《普通高等學校本科專業目錄和專業介紹》，將原土壤與農業化學、農業環境保護、漁業資源與漁政管理以及農業氣象合并為農業資源與環境，屬于環境生態類[1，2]。按照專業規范的要求，農業資源與環境專業的業務培養目標是：培養具備農業資源與環境方面的基本理論、基本知識和基本技能，能在農業、土地、環保、農資等部門或單位從事農業資源管理及利用、農業環境保護、生態農業、資源遙感與信息技術的教學、科研、管理等工作的高級科學技術人才[3]。隨著本科專業目錄的調整，農業院校的土壤與農業化學專業更名為農業資源與環境專業，其課程設置和教學計劃也有較大的變化。各學校根據自身的實際情況，對有關課程設置的調整變化很大[4]。人類80%的信息都和空間位置有關，因此地理信息系統作為資源調查和評價過程中的重要工具，在資源環境專業中得到了充分的重視，因此越來越多的資源環境專業開設了地理信息系統和地理信息系統設計與開發相關課程。

從20世紀90年代開始，地理信息系統貫穿在數據采集、存儲、處理、管理、分析及決策中，為越來越多的領域提供動態模擬、統計分析、預測預報、決策支持等服務[5]。在資源與環境專業的教學過程中以培養學生的GIS軟件的應用能力為基礎上，更加側重培養學生的GIS系統的設計與應用開發能力，以提高學生解決不同實際問題的能力[6]。基于此，在本科教學方案中增設“GIS設計與開發”這門課程。目前“GIS設計與開發”作為資源與環境專業一門專業基礎課，具有較強實踐性、跨學科和領域等特點。針對資源與環境專業發展特點，本文討論了“GIS設計與開發”課程設置目標的教學內容、教學方式和考核形式及其特殊性，先修課程調整、綜合實習內容以及學生綜合能力培養上給出教學意見，提高教學質量。

一、教學目標

如何實現專題GIS應用系統，提高GIS應用水平和效益，本課程就是在這樣一個環境背景下產生的。“GIS設計與開發”是資源與環境專業學生的一門應用性很強的課程。該課程是在完成地理信息系統原理、遙感導論、數字圖像處理、GPS原理、地圖學、C語言、Windows程序設計、數據庫原理等基礎課程之后，綜合GIS、RS和GPS理論與計算機科學理論，以滿足特定的應用要求。遵循地理信息標準，運用軟件工程思想和方法，結合地理信息自身和相關應用領域的特點，設計和開發具有明確目標的信息系統。學生通過這門課的學習，掌握GIS設計與二次開發的基本原理、方法和工具，使學生具備地理信息系統二次開發的能力，熟悉空間數據庫設計的基本原理和方法，了解應用項目開發中組織和管理涉及到的基本概念和策略，提高運用所學知識解決資源與環境專業方面實際問題的水平，為畢業設計和后續其它課程的學習夯實基礎。

二、課程特點與基本要求

1.課程特點。（1）“GIS設計與開發”是一門具有學科交叉性特征的課程。該課程本身涉及到地理信息系統原理、地圖學、遙感原理、軟件工程、數據庫原理、Windows程序設計、數學建模等多個學科的內容，具有較為明顯的學科交叉性。就資源與環境專業而言，設計與開發更加側重數據的分析、處理和表達，因此在課程中更加側重數據的分析和制圖表達上，但是對一些基本的功能的要求也必不可少。故此，資源與環境專業在“地理信息軟件設計與開發”上應該兼顧所有的基礎學科，同時對數學建模相關課程有深入了解。（2）“GIS設計與開發”是一門不斷發展的課程。GIS基礎軟件與應用軟件受到計算機軟硬件技術的更新而不斷發展的，這也對GIS軟件設計與開發也提出了更高的要求。在教學中要不斷吸收新興技術，在教學過程中指導學生查閱與GIS軟件設計和軟件設計有關的新興資料，把握GIS的前沿動態。在教學過程中，適當的提出問題，調動學生積極查閱圖書文獻資料，培養學生積極學習態度和自學能力。（3）“GIS設計與開發”是一門實踐性很強的課程。要進行GIS軟件設計必須在軟件設計模式、集成開發環境的運用、軟件編碼等方面都較好的基礎，強調理論和實際應用的結合，根據具體情況解決具體問題。要求將設計與開發的理論與方式用于具體實踐工作中。在教學過程中設計了單獨的“地理信息軟件設計與開發”的實驗課程。實驗課程采用分解知識點進行訓練和綜合訓練解決實際問題的能力。

2.基本要求。學生較好地掌握地理信息系統項目組織和管理的特殊性和相關理論，學習GIS軟件設計的方法，理解其特殊性，為地理信息系統的設計與開發奠定基礎。能熟練運用一種程序語言和地理信息系統基礎平臺進行二次開發。掌握GIS軟件的二次開發的基本原理，熟悉組件式GIS軟件開發的基本架構，了解目前主流組件庫的基本特征，具備開發GIS基本功能的能力。能使用C#和ArcEngine進行GIS組件式二次開發。掌握如何將地理信息系統與應用模型及其他系統集成綜合解決和處理問題的基本方法，達到會設計與應用的目的。

三、教學設計

1.參考書選擇。由于“地理信息軟件設計與開發”這方面的教材比較少。教學過程中涉及到軟件設計的基本原理與方法，在教學過程中選擇Ian Sommerville編寫的《軟件工程》部分內容為指定閱讀材料；同時考慮到GIS軟件設計過程中的共性和特性，理論教學選擇吳信才等編寫的《地理信息系統設計與實現（第二版）》為參考書；課程是實驗采用ArcEngine進行二次開發，因此參考相關的二次開發教材，主要包括ArcEngine開發幫助、類圖等。同時給出部分圖書清單，要求學生自學完成C#程序設計和設計模式等相關知識。

2.開發環境。學生的先修課程包含C語言、數學建模及Matlab等課程。然而除了個別學生自學了VC程序設計之外，大部分不具備VC的開發能力。如果為了可視化編程選擇VC，則在有限的課時內，學生將投入大量精力來學習VC及MFC的基本開發技能。Matlab軟件是國際公認的最優秀的科技應用軟件。考慮到資源與環境專業背景，Matlab能在GIS開發中能夠很好的挖掘和分析資源環境數據。但是考慮到GIS需要管理海量的空間數據，然而常見的空間數據Matlab不能進行直接的支持。因此Matlab不能作為本課程的主要開發環境。結合學生現有的開發基礎，以及.NET在界面設計和面向對象的優勢，因此本課程選擇C#.NET作為高級語言開發環境。Visual Studio作為一個強大的開發環境，直接對C#等.NET原生語言支持。在Visual Studio 2010中對UML進行了支持，能夠創建UML類圖、活動圖、序列圖、用例圖和組建圖。利用對UML的支持，能夠很好的支持在課程中的設計和建模。

在二次開發控件主要選擇目前主流的ArcEngine提供的基本控件和類庫。利用ArcEngine來開發實現GIS相關功能，而其他關于資源與環境的信息挖掘則采用Matlab來實現，并通過Matlab Builder將Matlab代碼成為.NET程序集實現Matlab和.NET之間的互操作。

3.教學課程結構。“地理信息系統設計與開發”是我校資源與環境專業一門重要專業基礎課。總學時為48，其中理論課程為32學時，實驗課程為16學時。考慮到培養學生對GIS的實踐能力，理論課程和實驗課程比例達到了2：1，課程的教學內容如下表。

全部課程安排了16課時的實驗，其中C#開發4個課時，基于UML的GIS系統設計4個課時，最后還有8個課時進行ArcEngine的二次開發內容。每次實驗提交實驗報告及相關的源代碼和對應設計文檔，用以檢查教學效果，及時調整教學方案。

4.教學方法。“GIS設計與開發”教學主要借助多媒體等現代教學方法，理論教學配合對應內容演示，融合其它課程內容的方式。可以針對不同的教學內容采用不同的教學方式。例如，在講解GIS軟件設計的相關理論基礎時，進行啟發式教學，鼓勵學生提出問題，誘導學生思考并解決問題。互動式教學是課程講授的一種有效的教學方法，通過師生之間對同一問題的分析，促進對理論理解，對問題的分析方法理解，能營造良好的課堂氣氛，提高了教學效果。研究式教學方法也很重要，采用研究的方式與激勵學生查閱資料，了解未來的發展方向并闡述觀點。

5.考核形式。為了培養學生的創造性思維、動手能力和綜合素質，側重應用開發的角度來對學生進行綜合考察。本課程主要采用平時考核、最終試卷考試和實驗考查三方面相結合的方式對學生進行考核。由于沒有較完整的教材，教學過程中也采用了較多的新興資料，因此在課程學習過程中要求學生查閱指定內容的文獻資料，學生提交相關的讀書報告，以此作為平時成績考核標準之一；平時的出勤率和隨堂提問也作為平時成績一部分。實驗課程考核包含實驗完成代碼、設計文檔和實驗報告三個部分，能較好提高學生的實踐動手能力。考試內容包含了對學生對基本知識掌握程度的考察，還增加系統分析和設計討論題。該類題目有較大的靈活性，能夠考察學生綜合素質，同時能體現教學效果。學生最終的成績由3個部分組成：平時作業和出勤率占30%，實驗占30%，期末考試占40%。

四、教學建議

1.調整先修課程。任何一門專業課的開設都建立在先修課程基礎之上的。資源與環境專業在先修課程中雖然學習了“地理信息系統”、“遙感導論”、“數學建模”等課程。然而在理論教學課程中發現，學生對GIS的基礎知識理解不夠深入。如在簡介空間查詢時，需要先講解空間拓撲的相關知識，才能進一步簡介基于空間的查詢方式。其次，學生在實驗課程中動手能力表明，通識教育的高級程序語言現在還是側重基本語法，導致學生的應用開發能力難以滿足GIS開發的基本要求。因此，在通識教育過程中改變課程教學側重點，使之更加符合資源與環境專業的學習，便于后續課程的開展。

2.增加綜合實習。“地理信息系統設計與開發”是一門應用和實踐較強的課程，同時其中的軟件過程管理的內容又過于抽象，學生很難同時掌握基本的開發方法和軟件過程管理。因此增加2周（80課時）的課程實習。集中時間讓學生完整完成從設計到開發實現的過程，讓學生鞏固學習的GIS軟件的設計方法，理解軟件過程管理，同時強化學生的開發能力。在實驗課程中學生掌握了基本的設計理論知識和程序開發技能。通過綜合實習，能將學過的知識綜合起來加以應用，既培養學生的動手能力又加強學生的創新意識。實習將學生分為2個實習目標，每個內容約30人，其中包含5個實習小組，每個小組5～6人，每個小組圍繞實習目標完成不同的任務目標，由組長控制整個開發過程協調組員之間工作，在80課時內完成小型的GIS系統的設計與原型系統的開發任務。通過實習使得學生將基本的理論與應用開發聯系在一起。

3.培養綜合應用能力。本校的資源與環境專業主要研究方向有土地利用規劃、流域管理、土壤與環境污染評價、防治與規劃，耕地肥力管理、專家系統開發等。學生在畢業后，有很大一部分就轉到了相關應用領域工作，把GIS作為處理該領域的一種工具。在先修課程中主要是利用Matlab、SPSS等軟件對資源環境信息進行挖掘，同時也采用ArcGIS中的ArcTool工具包進行空間分析。因此在課程培養中需要結合上述的內容，需要培養學生綜合統計和空間分析知識來解決實際問題的能力，使得學生能夠為今后的工作和繼續深造打下堅實的基礎。

五、結束語

GIS的發展為資源與環境的飛速發展注入了新鮮的血液，提供了新的契機。在資源與環境專業設置地理信息課程是順應時展趨勢的。“GIS設計與開發”是資源與環境專業的一門重要課程，具有理論抽象和實踐較強的特點。因此，要改變傳統教學觀念，不斷改進教學方法，適時的調整和更新教學內容，充分調動學習的主動性，提高學生的綜合運用能力，力爭培養出具有良好專業基礎的地理信息應用人才。

參考文獻：

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[2]王敬國，毛達如.對辦好農業資源與環境專業的三點思考[J].高等農業教育，2001，118（4）：40-41.

[3]田應兵，王文凱.地方高校農業資源與環境專業課程體系與教學內容改革探討[J].長江大學學報（社會科學版），2008，31（6）：244-244.

[4]孫樞，李曉波.我國資源與環境科學近期發展戰略芻議[J].地球科學進展，2001，16（5）：726-733.

[5]秦其明.中國高校GIS專業核心課程設置問題的探討[J].地理信息世界，2003，1（4）：1-7.

地理信息系統基本概念范文6

隨著人們對旅游地理信息認識的逐步深入以及智能旅游的發展，地理信息系統（GIS）技術的在旅游業應用范圍越來越寬廣，這也就要求進入旅游相關領域的旅游類專業畢業生必須具備一定的GIS基礎。因此，對于旅游類專業來說，將GIS技術運用到教學實踐和科研項目中，是旅游學科知識體系演化和變革的需要，是旅游學科融合現代科學技術發展的結晶。為此，國內外學者從旅游類GIS課程設置，課程內容、教學過程、實驗教學等方面進行了研究，但在實際教學中仍存在各類問題，如對GIS的重要性認識不足、課程教學內容與旅游專業脫節、教學實踐環節缺乏針對性等。就此，本文首先對旅游學科GIS的作用進行了分析，進而提出了旅游類專業GIS課程教學改革框架，為旅游類專業的課程教學改革提供一種路徑。

一、GIS在旅游學科中的作用

從GIS學科發展來看，GIS從地理信息系統（GeographicInformationSystems，GIS）向地理信息科學（GeographicInformationScience，GIS）發展是在1992年前后。從單純GIS科學知識傳授到GIS科學思想傳播的升華，是最近十年的事情。伴隨Web技術的普及，地理信息服務（GeographicInformationService，GIS）成為當前GIS研究的熱點之一。GIS是一個發展的技術、科學、服務，GIS的發展必然延伸其在旅游學科中的應用，也必然帶來旅游課程教學內容的革新。

（一）作為技術的GIS（GeographicInformationSystems）

GIS技術為旅游發展提供一種重要技術保障。旅游者通過空間移動行為，與旅游環境的產生交互過程，形成旅游者活動規律。可見，旅游者活動信息屬于一種發生在旅游環境內、具有嚴格地理維的地理信息。GIS技術對旅游地理信息進行高效獲取、存儲、管理、分析和表達與傳輸，以其高效處理海量空間數據、高效制圖技術、動態過程分析等特點，為旅游資源調查、旅游線路規劃、旅游信息服務等領域提供了嶄新的手段。由此，GIS技術與3G技術、VR技術、Web技術等共同組成旅游信息化的重要部分，這也是旅游院校引進GIS課程的主要原因之一。

（二）作為科學的GIS（GeographicInformationScience）

作為科學思想的GIS為旅游發展提供一種空間思維方式。旅游學科屬于研究人的學科，具有社會科學的屬性，導致旅游類專業培養側重于管理能力但忽略空間思維能力的培養。如何理解旅游現象空間關聯性，如何高效利用旅游者活動信息進行市場營銷、旅游企業管理、旅游行業監測等，成為旅游院校學生邏輯思維培養面臨的一個難題。旅游類專業開設GIS課程能有效地改變這種局面。其原因是GIS學科以計算機科學技術為背景，強調邏輯性；通過對GIS理論理解和軟件應用，學生能深刻理解數字旅游空間模型的概念和原理，突破對空間的主觀感受。如此一來，GIS課程就會使旅游類專業學生的思維方式更加理性且邏輯，而這恰好是當代旅游人才所必需的思維能力之一。

（三）作為服務的GIS（GeographicInformationService）

GIS技術為旅游產業提供位置服務（LBS）。旅游活動作為一種空間移動的人類行為，需要大量的地理信息為其服務。作為位置信息技術，GIS技術天生就是一種精準的空間信息管理系統，因而與生俱來兼具提供位置服務和管理信息系統的屬性。因此，建立旅游信息系統是GIS應用最重要的領域之一。國內對于旅游地理信息系統的研究已經積累了較多的成果，根據旅游者對旅游信息服務體系的要求，利用GIS可以建立不同尺度、不同類型的旅游信息系統，給旅游者提供數據庫查詢，從而為旅游消費決策提供信息支持。

二、旅游類專業GIS課程教學改革框架建構

旅游類GIS課程教學目標是服務于旅游學科，屬于GIS學科的應用層面。在此課程定位下，如何挖掘有限學時（36學時，2學分），合理布局理論和實踐學時，是獲得教學效果的關鍵。本文結合旅游學科特點與GIS課程實踐，引入“逆向”和“分步驟”的項目化教學模式，對GIS課程進行如下改革：

（一）教學目標：培養旅游專業人才的邏輯思維方式和空間分析能力

旅游類GIS課程目標建設可分為：（1）習得GIS軟件應用技能，通過課堂講授并結合課堂演示和上機實踐，要求學生掌握一種GIS軟件的核心功能，具備熟悉運用GIS軟件的能力；（2）運用GIS技術解決旅游問題，要求學生能夠理解GIS理論框架和運用GIS技術解決旅游規劃、旅游營銷等專業領域內的實際問題，以及了解GIS發展前沿和趨勢；（3）為旅游提供GIS服務，使學生能夠勝任與GIS軟件有關的旅游管理工作。

（二）教學內容：“實驗-原理-實習”融合形成“逆向階梯式”教學內容體系

旅游類專業GIS課程的教學內容取決于教學目標及其在旅游學科知識體系中發揮的作用。教學內容可進一步劃分為三個模塊，包括：實驗訓練，基礎理論和課程設計，這三個模塊形成一個階梯狀的進階式教學體系（見圖1）。具體而言，實驗訓練模塊重點以主流GIS軟件（如ArcGIS）基本操作為核心，目的在于對工具軟件的認知和熟悉。先“做練習，后講原理，再練習，再回顧”，逆向循環學習方式，提高學時利用率。基礎理論模塊重點強調GIS的基本概念和知識體系；具體內容包括GIS經典概念和理論的介紹和地學背景知識補充介紹。課程設計模塊包括：地圖制圖、遙感數字圖像解譯、GIS空間分析等，該模塊是實驗教學的核心，圍繞“校園景區”，采用項目化的方式，實現對GIS軟件核心功能的應用。

（三）教學方法：面向實踐的案例化、項目化實踐教學模式

（1）演示教學法：該方法主要針對實驗訓練模塊，主要是解決學生對GIS課程的感性認識問題，即讓學生熟悉GIS軟件的基本功能模塊、主要操作方式和基本概念。具體操作是，教師首先借助GIS軟件，演示實驗內容，講解實驗中地學問題或模型的GIS軟件處理過程；然后學生依據實驗任務完成相應的模擬操作，了解實驗軟件的處理運作方式。在實驗結束后，教師分析與評價GIS軟件各個模塊功能和實驗結果。（2）案例教學法：該方法主要應用與基礎理論模塊，目的在于解決旅游類專業學生對GIS基礎理論難以理解問題，進一步提高學生分析和解決問題能力。案例選取是該模塊的首要條件。在教學過程中，取之于旅游產業實踐的案例素材比較復雜，需將案例精簡成為教學素材，以利于提高學生利用GIS工具解決實際問題的興趣，同時能促進對GIS軟件的掌握及基礎理論理解。例如在自駕游線路規劃問題上，可精簡成采用臨近分析、網絡分析和緩沖區分析等功能進行建模分析。（3）項目教學法：該方法應用于課程設計模塊，主要是解決教學內容與旅游專業脫節的問題。在教學實踐中，將校園類比成景區，開展面向旅游景區的項目化教學，基本實施環節如下：建立項目團隊，依據班級情況，每5-7名學生組成一個項目團隊，作為教學的基本組織和實施單位，完成一個應用項目設計。應用項目招標，開設校園旅游線路規劃、校園旅游資源調查與評價、校園旅游適宜度評價、虛擬校園、校園電子導游等項目，學生以申報“國家級大學生創新計劃項目”方式招標立項。項目實施輔導，課程建立2名主講教師、2名研究生助理共同輔導項目團隊完成項目任務；學生必須做到及時與指導教師共同討論、交流項目思路及分享應用設計成果。項目成果提升，學生在課程結束時提交應用項目報告和進行項目答辯，對其取得的學習和研究的成果進行評估，鼓勵學生撰寫科技小論文，整理發表。

三、結語