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[關(guān)鍵詞] 基礎(chǔ)地理;信息系統(tǒng);安全;風(fēng)險評估
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2015 . 21. 082
[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2015)21- 0155- 03
1 引 言
風(fēng)險是以一定的發(fā)生概率的潛在危機形式存在的可能性,而不是已經(jīng)存在的客觀結(jié)果或既定事實。風(fēng)險管理是通過對風(fēng)險的識別、衡量和控制,以最小的成本將風(fēng)險導(dǎo)致的各種損失結(jié)果減少到最小的管理方法。隨著信息化向縱深發(fā)展,基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用,但信息安全方面的威脅也大大增加,具體到市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中存在各類風(fēng)險,這些風(fēng)險有著自身的特點,對系統(tǒng)的影響也隨著不同階段而不同。其中信息安全風(fēng)險是指系統(tǒng)本身的脆弱性在來自環(huán)境的威脅下而產(chǎn)生的風(fēng)險,這些風(fēng)險會對信息系統(tǒng)核心資產(chǎn)的安全性、完整性和可用性造成破壞。對測繪行業(yè)信息安全風(fēng)險的評估是進行有效風(fēng)險管理的基礎(chǔ),是對風(fēng)險計劃和風(fēng)險控制過程的有力支撐,而如何識別和度量風(fēng)險成為一個難題,目前測繪地理信息行業(yè)沒有一個行業(yè)性安全評估類或者安全管理類規(guī)范標準,通用安全評估規(guī)范在很多方面對于測繪地理信息系統(tǒng)復(fù)雜性和行業(yè)特點缺乏適用性,往往較難落地,為此提出市縣級國土資源基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估規(guī)范研究。
2 國內(nèi)外信息安全風(fēng)險評估的研究現(xiàn)狀
信息安全風(fēng)險評估經(jīng)歷了很長一段的發(fā)展時期。風(fēng)險評估的重點也由最初簡單的漏洞掃描、人工審計、滲透性測試這種類型的純技術(shù)操作,逐漸過渡到技術(shù)與管理相結(jié)合的科學(xué)方法。由于信息安全問題的突出重要性,以及發(fā)生安全問題的后果嚴重性,目前評估工作已經(jīng)得到重視和開展。國內(nèi)外很多學(xué)者都在積極投身于信息安全的研究,期望找到保護信息安全的盔甲。美國在信息安全風(fēng)險管理領(lǐng)域的研究與應(yīng)用獨占鰲頭,政府控管體制健全,己經(jīng)形成了較為完整的風(fēng)險分析、評估、監(jiān)督、檢查問責(zé)的工作機制。DOD作為風(fēng)險評估的領(lǐng)路者,1970年就已對當(dāng)時的大型機、遠程終端作了第一次比較大規(guī)模的風(fēng)險評估; 1999年,美國總審計局在總結(jié)實踐的基礎(chǔ)上,出版了相關(guān)文檔,指導(dǎo)美國組織進行風(fēng)險評估;2001年美國國家標準和技術(shù)協(xié)會(NIST)推出SP800系列的特別報告中也涉及到風(fēng)險評估的內(nèi)容;歐洲各國對信息安全風(fēng)險一直采取“趨利避害”的安全策略,于2001-2003年完成了安全關(guān)鍵系統(tǒng)的風(fēng)險分析平臺項目CORAS,被譽為歐洲經(jīng)典。我國信息安全評估起步較晚,2003年7月,國信辦信息安全風(fēng)險評估課題組啟動了信息安全風(fēng)險評估相關(guān)標準的編制工作;8月,信息安全評估課題組對我國信息安全工作的現(xiàn)狀進行了調(diào)研,完成了相關(guān)的評估報告,總結(jié)了風(fēng)險評估是信息安全的基礎(chǔ)性工作;2004年3月國家《信息安全風(fēng)險評估指南》與《信息安全風(fēng)險管理指南》的征求意見稿;2005年2月至9月,開始了國家基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)和重要信息系統(tǒng)的信息安全風(fēng)險評估試點工作;2007年7月我國頒布了《信息安全技術(shù)信息安全風(fēng)險評估規(guī)范》(GB/T 20984一2007)并于2007年11月1日實施;2008年4月22日,在國家信息中心召開了《信息系統(tǒng)風(fēng)險評估實施指南》預(yù)制標準第二次研討會,此次會議主要就標準工作組制定的《實施指南》目錄框架進行了詳細研究與討論,《信息系統(tǒng)風(fēng)險評估實施指南》作為GB/T 20984-2007《信息安全風(fēng)險評估規(guī)范》和《信息安全風(fēng)險管理規(guī)范》之后又一技術(shù)性研究課題,將充實信息安全風(fēng)險評估和風(fēng)險管理具體實施工作。
3 市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估規(guī)范研究方法和手段
3.1 市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估規(guī)范研究方法
市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估規(guī)范研究通過綜合分析評估后的資產(chǎn)信息、威脅信息、脆弱性信息,最終生成風(fēng)險信息。資產(chǎn)的評估主要從保密性、完整性、可用性三方面的安全屬性進行影響分析,從資產(chǎn)的相對價值中體現(xiàn)了威脅的嚴重程度;威脅評估是對資產(chǎn)所受威脅發(fā)生可能性的評估;脆弱性的評估是對資產(chǎn)脆弱程度的評估;具體如下:
(1)資產(chǎn)評估。資產(chǎn)評估的主要工作就是對市、縣、鄉(xiāng)三級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)風(fēng)險評估范圍內(nèi)的資產(chǎn)進行識別,確定所有的評估對象,然后根據(jù)評估的資產(chǎn)在業(yè)務(wù)和應(yīng)用流程中的作用對資產(chǎn)進行分析,識別出其關(guān)鍵資產(chǎn)并進行重要程度賦值。根據(jù)資產(chǎn)評估報告的結(jié)果,可以清晰的分析出市、縣、鄉(xiāng)三級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中各主要業(yè)務(wù)的重要性,以及各業(yè)務(wù)中各種類別的物理資產(chǎn)、軟件資產(chǎn)和數(shù)據(jù)資產(chǎn)的重要程度,從而得出信息系統(tǒng)的安全等級。同時,可以明確各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的關(guān)鍵資產(chǎn),確定安全評估和保護的重點對象。
在此基礎(chǔ)上,建立針對市、縣、鄉(xiāng)三級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)中的資產(chǎn)配置庫,對資產(chǎn)的名稱、類型、屬性以及相互關(guān)系、安全級別、責(zé)任主體等信息進行描述。
(2)威脅評估。威脅是指可能對資產(chǎn)或組織造成損害事故的潛在原因。威脅識別的任務(wù)主要是識別可能的威脅主體(威脅源)、威脅途徑和威脅方式,威脅主體是指可能會對信息資產(chǎn)造成威脅的主體對象,威脅方式是指威脅主體利用脆弱性的威脅形式,威脅主體會采用威脅方法利用資產(chǎn)存在的脆弱性對資產(chǎn)進行破壞。
在此基礎(chǔ)上,充分調(diào)研,分析現(xiàn)有記錄、安全事件、日志及各類告警信息,整理本行業(yè)信息系統(tǒng)在物理、網(wǎng)絡(luò)、主機、應(yīng)用和數(shù)據(jù)及管理方面面臨的安全威脅,形成風(fēng)險點列表。
(3)脆弱性評估。脆弱性是指資產(chǎn)或資產(chǎn)組中能被威脅所利用的弱點,它包括物理環(huán)境、組織機構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、人員、管理、硬件、軟件及通訊設(shè)施等各個方面,這些都可能被各種安全威脅利用來侵害一個組織機構(gòu)內(nèi)的有關(guān)資產(chǎn)及這些資產(chǎn)所支持的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
通過研究,將建立本行業(yè)的涉及主要終端、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用等主要系統(tǒng)的基線庫,從而為脆弱性檢測在“安全配置”方面提供指標支撐。
(4)綜合風(fēng)險評估及計算方法。風(fēng)險是指特定的威脅利用資產(chǎn)的一種或一組脆弱性,導(dǎo)致資產(chǎn)的丟失或損害的潛在可能性,即特定威脅事件發(fā)生的可能性與后果的結(jié)合。在風(fēng)險評估模型中,主要包含信息資產(chǎn)、脆弱性、威脅和風(fēng)險四個要素。每個要素有各自的屬性,信息資產(chǎn)的屬性是資產(chǎn)價值,脆弱性的屬性是脆弱性被威脅利用后對資產(chǎn)帶來的影響的嚴重程度,威脅的屬性是威脅發(fā)生的可能性,風(fēng)險的屬性是風(fēng)險發(fā)生的后果。
綜合風(fēng)險計算方法:根據(jù)風(fēng)險計算公式R= f(A,V,T)=f(Ia,L(Va,T)),即:風(fēng)險值=資產(chǎn)價值×威脅可能性×弱點嚴重性,下表是綜合風(fēng)險分析的舉例:
注:R表示風(fēng)險;A表示資產(chǎn);V表示脆弱性;T表示威脅;Ia表示資產(chǎn)發(fā)生安全事件后對組織業(yè)務(wù)的影響(也稱為資產(chǎn)的重要程度);Va表示某一資產(chǎn)本身的脆弱性,L表示威脅利用資產(chǎn)的脆弱性造成安全事件發(fā)生的可能性。
風(fēng)險的級別劃分為5級(見表1),等級越高,風(fēng)險越高。
各信息系統(tǒng)風(fēng)險值計算及總體風(fēng)險計算則按照風(fēng)險的不同級別和各級別風(fēng)險的個數(shù)進行加權(quán)計算,具體的加權(quán)計算方法如下。
風(fēng)險級別權(quán)重分配:
極高風(fēng)險 30%
高風(fēng)險 25%
中風(fēng)險 20%
低風(fēng)險 15%
很低風(fēng)險 10%
各級別風(fēng)險個數(shù)對應(yīng)關(guān)系(即各級別風(fēng)險相對于很低風(fēng)險的個數(shù)換算):
極高風(fēng)險 16
高風(fēng)險 8
中風(fēng)險 4
低風(fēng)險 2
很低風(fēng)險 1
風(fēng)險計算公式R’=K(av,p,n)=av×p×n,其中,av代表各級別風(fēng)險求平均后總和,p代表相應(yīng)的風(fēng)險級別權(quán)重,n代表相應(yīng)的風(fēng)險個數(shù)權(quán)重。
總體風(fēng)險值=R’(極高)+ R’(高) + R’(中) + R’(低) + R’(很低)
3.2 市縣級基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估規(guī)范研究的手段
(1)專家分析。對于已有的安全管理制度和策略,由經(jīng)驗豐富的安全專家進行管理方面的風(fēng)險分析,結(jié)合江蘇省基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)安全建設(shè)現(xiàn)狀,指出當(dāng)前安全規(guī)劃和安全管理制度存在的不足,并給出安全建議。
(2)工具檢測。采用成熟的掃描或檢測工具,對于網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進行掃描評估;為了充分了解各業(yè)務(wù)系統(tǒng)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀及其安全威脅,因此需要利用基于各種評估側(cè)面的評估工具對評估對象進行掃描評估,對象包括各類主機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等,掃描評估的結(jié)果將作為整個評估內(nèi)容的一個重要參考依據(jù)。
(3)基線評估。采用基線風(fēng)險評估,根據(jù)本行業(yè)的實際情況,對信息系統(tǒng)進行安全基線檢查,拿現(xiàn)有的安全措施與安全基線規(guī)定的措施進行比較,找出其中的差距,得出基本的安全需求,通過選擇并實施標準的安全措施來消減和控制風(fēng)險。所謂的安全基線,是在諸多標準規(guī)范中規(guī)定的一組安全控制措施或者慣例,這些措施和慣例適用于特定環(huán)境下的所有系統(tǒng),可以滿足基本的安全需求,能使系統(tǒng)達到一定的安全防護水平。
(4)人工評估。工具掃描因為其固定的模板,適用的范圍,特定的運行環(huán)境,以及它的缺乏智能性等諸多因素,因而有著很大的局限性;而人工評估與工具掃描相結(jié)合,可以完成許多工具所無法完成的事情,從而得出全面的、客觀的評估結(jié)果。人工檢測評估主要是依靠具有豐富經(jīng)驗的安全專家在各服務(wù)項目中通過針對不同的評估對象采用顧問訪談,業(yè)務(wù)流程了解等方式,對評估對象進行全面的評估。
(5)滲透測試。在整個風(fēng)險評估的過程中,結(jié)合外部滲透測試的方式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可能面臨的安全威脅和已經(jīng)存在的系統(tǒng)脆弱性。
【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng) 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 應(yīng)用 研究
【中圖分類號】U475 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158(2013)04-0082-01
無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化是一項循序漸進、不斷深化的持續(xù)性系統(tǒng)工程。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包含覆蓋優(yōu)化、話務(wù)量優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)化、干擾信號分析以及資金優(yōu)化使用等一系列優(yōu)化方式,各種優(yōu)化方式的綜合形成了網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)化,并貫穿于網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的全過程。綜合分析移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的業(yè)務(wù)層面,G1S技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中的應(yīng)用可歸納為以下五個范疇,可視化管理、模型化預(yù)測、定量化分析、智能化診斷、科學(xué)化決策。
1 G1S技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?jié)L動規(guī)劃是通過對市場需求的預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀以及通信技術(shù)發(fā)展情況的分析,對企業(yè)近幾年內(nèi)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、建設(shè)的規(guī)劃,對企業(yè)的長期發(fā)展具有重要的意義。但是規(guī)劃所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集工作量巨大,網(wǎng)絡(luò)滾動規(guī)劃工作的第一個步驟就是收集網(wǎng)絡(luò)各個專業(yè)的原始數(shù)據(jù),對網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀進行分析。在以往的滾動規(guī)劃工作中,需要各個專業(yè)的人員對網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀進行手工統(tǒng)計,不僅工作量大,而且數(shù)據(jù)準確性也無法保證。滾動規(guī)劃編制初稿一般需要較長的時間完成,而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集、整理、核對占用了大半的時間。在建立資源管理系統(tǒng)后,充分利用資源管理系統(tǒng)的資源優(yōu)勢,通過增加資源管理系統(tǒng)的功能,可以迅速準確地提供滾動規(guī)劃所需的數(shù)據(jù),大大減少數(shù)據(jù)統(tǒng)計的工作量,提高工作效率,集中精力對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢進行認真的研究。
1.1可視化管理
GIS技術(shù)所提供的空間定位基準,可以有效組織專題數(shù)字地圖、網(wǎng)絡(luò)資源位置、鄰小區(qū)關(guān)系、話務(wù)量分布、信號覆蓋范圍等信息,客觀地再現(xiàn)基站、小區(qū)等網(wǎng)絡(luò)資源的實際分布,充分體現(xiàn)整個無線網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和資源配置。同時又可以提供友好靈活的人機交互接口,即以專題數(shù)字地圖作為操作背景,顯示出無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化后所得到的覆蓋圖、干擾圖等結(jié)果數(shù)據(jù),實現(xiàn)專題數(shù)字地圖、網(wǎng)絡(luò)資源分布以及分析結(jié)果數(shù)據(jù)的可視化管理。
1.2模型化預(yù)測
GIS技術(shù)可以對真實自然的地理環(huán)境精確建模。以奪間數(shù)據(jù)模型為信息載體,按照無線電波沿距離和時間的衰減規(guī)律,以及受地形地物因素影響的傳導(dǎo)損耗,快速建立無線電波傳播模型。結(jié)合大量實測數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)氐木唧w情況,可以進一步調(diào)整預(yù)測模式,找到適合實際的參數(shù)因子,幫助修正預(yù)測模型算法,使得預(yù)測模型更為靈活和精確。
1.3定量化分析
借助于GIS技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)測模型以及專題數(shù)字地圖,并結(jié)合基站選擇、天線方位和射頻場強等相關(guān)參數(shù)設(shè)置,可以計算出各點位電波經(jīng)干擾與衰減后的信號場強。運用無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計方法,依據(jù)預(yù)測精確計算結(jié)果,可以進行定量的總體覆蓋分析、網(wǎng)絡(luò)干擾分析、鄰小區(qū)分析、指定小區(qū)場強覆蓋分析、最佳服務(wù)區(qū)域分析、次佳服務(wù)區(qū)域分析和切換區(qū)域分析等。
1.4智能化診斷
根據(jù)移動通信網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)監(jiān)測和實際路測,結(jié)合基于GIS技術(shù)的定量化分析,可以確定無線網(wǎng)絡(luò)的運行狀況,發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)存在的客觀問題。針對測試區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的實時信號場強、通話質(zhì)量、時間提前量以及干擾情況等測試數(shù)據(jù),依靠GIS技術(shù)進行智能型無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和分析診斷,建立與基站和小區(qū)數(shù)據(jù)的自動關(guān)聯(lián),從而對無線網(wǎng)絡(luò)進行測試、分析和評估。指出發(fā)生嚴重話務(wù)擁塞和掉話區(qū)域,快速定位問題基站,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在的問題區(qū)域和影響網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量的直接原因,并自動生成規(guī)定格式的詳細診斷報告。
1.5科學(xué)化決策
綜合數(shù)據(jù)倉庫、知識庫技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)資源,GIS技術(shù)可以將綜合分析評價結(jié)果作用于數(shù)字地圖上,直觀地用圖形界面予以表達。輔以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和調(diào)整設(shè)備配置等技術(shù)手段,能夠及時模擬網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指標調(diào)整后的發(fā)展情況,定量預(yù)測未來變化趨勢,從而得出解決問題的可能方案。
2 基于GIS的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具體內(nèi)容
2.1傳播模型的校正
傳播模型是移動通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ),傳播模型的準確與否關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理,運營商是否以比較經(jīng)濟合理的投資滿足了用戶的需求。因此,根據(jù)基站類型、地形地貌數(shù)據(jù)等,結(jié)合路測數(shù)據(jù),校正傳播模型,建立合適有效的傳播模型,并直觀地顯示給網(wǎng)優(yōu)人員。
2.2基于地理信息的通信網(wǎng)場強覆蓋分析
基于GIS技術(shù)的通信規(guī)劃軟件所使用的地圖數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)地圖,把影響到電磁波傳播的地形地貌地物等轉(zhuǎn)化為可視化屬性,將必要的信息通過地圖顯示出來,如基站、天線類型及天線方向等,通過傳播模式計算不同邊界場強的覆蓋半徑,并用不同的顏色來充色不同場強的覆蓋區(qū)域,直觀演示場強覆蓋的優(yōu)劣。
2.3基于地物地貌性質(zhì)和電磁波傳播特性的仿真分析
移動通信是以電磁波傳播的方式進行通信的。電磁波的傳播特性是移動通信的基礎(chǔ)。由發(fā)射機發(fā)射的電磁波在到達接收機(手機等)之前不僅存在和其它大氣層傳播所遇到的相當(dāng)嚴重的傳播路徑損耗,而且還受到地面?zhèn)鞑ヂ窂綋p耗的影響。地面?zhèn)鞑ヂ窂綋p耗受地形地貌、建筑物、水域、移動物體和植被等環(huán)境因素的影響,從而產(chǎn)生多徑衰落和時延擴散等。仿真分析還設(shè)計到了傳播模型的設(shè)計,對于特定的環(huán)境要選定適合自己的傳播模型。
3 結(jié)束語
近年來,地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速,另一方面,計算機科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進的工具和手段都為地理信息系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的契機。實踐證明,GIS在各行各業(yè)中的應(yīng)用,都帶來了不同的社會效益和經(jīng)濟效益,在信息通信行業(yè)也不會例外。數(shù)字地圖為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供了基礎(chǔ)的平臺,地理信息系統(tǒng)中的空間分析功能則為鏈路預(yù)算、覆蓋預(yù)測提供了有效的方法和手段。未來的信息通信領(lǐng)域,GIS都將成為一種有效的管理手段,尤其隨著第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對于地理信息系統(tǒng)的需求會越來越迫切。相信很快,GIS將會成為人們辦公和社會生活中不可缺少的一種手段。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】卓越工程師實踐教學(xué)地理信息系統(tǒng)
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2012)03-0003-02
1.引言
2010年教育部啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”),該計劃是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。
武漢理工大學(xué)作為教育部首批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點院校,“卓越計劃”的主要目標是著力提高學(xué)生的工程意識、工程素養(yǎng)和工程實踐能力,培養(yǎng)適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的各類工程技術(shù)人才。地理信息系統(tǒng)(GIS)專業(yè)是一門工程性和實踐性很強的學(xué)科,如何培養(yǎng)出高素質(zhì)的、具有很強的工程實踐能力的專業(yè)型地理信息系統(tǒng)人才,是擺在我們面前的一道難題。
國外大學(xué)地理信息系統(tǒng)的培養(yǎng)目標定位于講授GIS理論及實踐應(yīng)用,要求學(xué)生掌握基本的GIS理論和GIS應(yīng)用[1]。在實踐課程設(shè)置方面,將實踐教學(xué)與理論課程結(jié)合得更為緊密,集中安排類似于課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié),部分課程將實習(xí)穿插其中,重視測量工程、自然地理、人文地理、經(jīng)濟地理的野外實踐,一些高校在課程實踐教學(xué)中率先開始使用面向?qū)n}應(yīng)用的實踐教學(xué)模式,突出學(xué)生在專題應(yīng)用情境等實踐中學(xué)習(xí)[2],強調(diào)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用技能培養(yǎng),要求學(xué)生必須在GIS實驗室中完成一定的研究實驗和創(chuàng)新實驗。
目前我國GIS專業(yè)本科教育發(fā)展很快,從工程實踐教學(xué)體系上不同背景GIS專業(yè)都汲取其各自學(xué)科的營養(yǎng)精華,重視GIS綜合性實踐活動的改革與建設(shè),強調(diào)在人才培養(yǎng)上的教學(xué)與科研相結(jié)合,理論與工程實踐相結(jié)合,取得了顯著的成效[3],但是與國外相比,在學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)方面還存在不足。有些教師存在重視基本原理和基本方法等理論方面的教育,對實踐教學(xué)重要性的認識仍然不足。長期的應(yīng)試教育,造成部分學(xué)生只重視理論課而輕視實驗課,甚至相當(dāng)一部分學(xué)生對實驗課敷衍了事,更別談向工程型人才轉(zhuǎn)變了。因而從現(xiàn)在開始,應(yīng)該著手對GIS實踐教學(xué)體系和內(nèi)容進行系統(tǒng)的研究,根據(jù)各學(xué)校GIS專業(yè)學(xué)科優(yōu)勢、企事業(yè)合作特點和特有的實踐教學(xué)平臺構(gòu)建相應(yīng)的實踐教學(xué)模式,為特定的工程領(lǐng)域培養(yǎng)受歡迎的GIS人才。
2.研究意義
地理信息系統(tǒng)是一門技術(shù)性、實踐性很強的新學(xué)科,是與計算機技術(shù)、地理學(xué)、測繪學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等密切相關(guān)的一門交叉性、邊緣性學(xué)科[4]。目前,GIS專業(yè)已經(jīng)在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、制圖等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益[5]。正由于地理信息系統(tǒng)是一門多學(xué)科結(jié)合的綜合性學(xué)科,實踐性很強,研究GIS專業(yè)的實踐教學(xué)改革來培養(yǎng)更高素養(yǎng)的卓越工程師具有非常重要的意義。
(1)實踐教學(xué)能作為理論教學(xué)的重要補充內(nèi)容。GIS專業(yè)培養(yǎng)的卓越工程師,不但要有深厚的理論基礎(chǔ),而且要掌握過硬的實踐技術(shù),而實踐教學(xué)可以彌補學(xué)生在動手能力方面的欠缺。
(2)實踐教學(xué)能顯著提高教學(xué)質(zhì)量。通過實踐教學(xué)可以將理論與實踐很好的結(jié)合起來,使得稍顯枯燥的理論課程更容易被學(xué)生接受,更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也能夠讓學(xué)生了解GIS專業(yè)在社會中的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
(3)實踐教學(xué)能培養(yǎng)“來之能戰(zhàn)”的卓越工程師。實踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、科研能力方面的作用重大,在培養(yǎng)人才方面起著不可取代的作用。通過課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、自主創(chuàng)新、企事業(yè)合作等實踐教學(xué)全面增強學(xué)生獨立分析和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力,為將來工作和走向社會奠定了強大的基礎(chǔ)。
3.研究內(nèi)容
本研究以武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院GIS專業(yè)的實踐教學(xué)為研究對象,以資源、環(huán)境的特定應(yīng)用領(lǐng)域為主線,旨在提高學(xué)生的實踐動手能力,并以學(xué)校提出的“卓越人才工程培養(yǎng)”為契機,分析GIS專業(yè)的實踐教學(xué)的現(xiàn)行模式的優(yōu)缺點,提出新的實踐教學(xué)要求、實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)方法和模式,提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)合格的GIS人才。
(1)分析GIS專業(yè)實踐教學(xué)現(xiàn)行模式的優(yōu)缺點。經(jīng)過8年的地理信息系統(tǒng)專業(yè)的建設(shè),武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院的GIS專業(yè)的實踐教學(xué)模式取得了一定的成績,提高了學(xué)生的動手能力,學(xué)生在課內(nèi)實驗、項目研發(fā)、創(chuàng)新實驗、GIS競賽方面都有了長足的進步,并且學(xué)生近幾年的就業(yè)率也比較高,說明該專業(yè)培養(yǎng)的人才也得到了社會的認可。但科技和社會都在進步,現(xiàn)行的實踐教學(xué)模式也有待加強,比如如何更好的激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力就是擺在我們面前的問題。
(2)研究GIS專業(yè)實踐教學(xué)要求。在科技進步飛速發(fā)展的今天,討論GIS專業(yè)實踐教學(xué)的基本要求。任何GIS專業(yè)的發(fā)展必須依托相關(guān)的其他學(xué)科的發(fā)展,將GIS技術(shù)用于具體的行業(yè)領(lǐng)域,才能使GIS永葆活力。本研究結(jié)合武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院的優(yōu)勢學(xué)科(資源、環(huán)境),以資源、環(huán)境領(lǐng)域的專題應(yīng)用為主線,以礦業(yè)資源、礦山環(huán)境為特定發(fā)展領(lǐng)域,探究GIS專業(yè)的實踐教學(xué)要求。
(3)研究GIS專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容。不同學(xué)校、依托不同的專業(yè),GIS專業(yè)實踐內(nèi)容會有所不同。該文中所有的實踐內(nèi)容以資源、環(huán)境為主線,以提高學(xué)生的動手能力為指導(dǎo),以培養(yǎng)卓越工程師為目標,來制定相應(yīng)的實踐內(nèi)容。在實踐教學(xué)內(nèi)容的制定過程中,盡量做到實踐課和理論課的平衡,以實踐課來強化對理論課的理解,以理論來加強對實踐的指導(dǎo)。實踐教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從課程實踐、野外實踐、創(chuàng)新實踐、項目實踐、競賽實踐、企業(yè)實踐等方面來全方位考慮,針對學(xué)生的不同特長,從不同的實踐方面來分別培養(yǎng),從而做到由易到難,學(xué)生更容易掌握實踐內(nèi)容,提高自己的實踐動手能力,培養(yǎng)出不同方向發(fā)展的專業(yè)型人才。
(4)研究GIS專業(yè)實踐教學(xué)方法。好的方法是事情成功的一半,因此,在確定了實踐教學(xué)內(nèi)容后,就要制定能取得良好效果的教學(xué)方法?;旧蟻碚f, GIS專業(yè)實踐教學(xué)方法可以概括為“先易后難”、“老師引導(dǎo)、學(xué)生自主”、“重視專題、加強應(yīng)用”。“先易后難”就是首先通過簡單的應(yīng)用為引入點,以一個簡單的GIS應(yīng)用作為案例,激發(fā)學(xué)生對于GIS專業(yè)的興趣,然后學(xué)生才愿意在更深入的方面做些實踐,可以先進行課程實踐和野外實踐,然后過渡到競賽實踐、企業(yè)實踐和創(chuàng)新實踐?!袄蠋熞龑?dǎo)、學(xué)生自主”就是在實踐的過程中,不能像傳統(tǒng)的填鴨式教育一樣,要充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和敢于創(chuàng)新能力,給出一個問題,讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案和過程,培養(yǎng)學(xué)生解決科研問題的能力?!爸匾晫n}、加強應(yīng)用”就是要以資源、環(huán)境這個特定領(lǐng)域為專題方向,引導(dǎo)學(xué)生將GIS技術(shù)應(yīng)用到該領(lǐng)域,同時,鼓勵學(xué)生參與各類型的競賽項目,向?qū)W生提供參與教師項目和企業(yè)合作的機會,強化GIS在該專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,以GIS專業(yè)來解決該領(lǐng)域的問題。同時,資源、環(huán)境優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域也可以拓寬GIS專業(yè)的發(fā)展方向。
(5)研究GIS專業(yè)的實踐考核方法。課程考核是促進學(xué)生學(xué)習(xí)的重要動力機制,也是考查學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種手段。雖然考核不是目的,但是可以通過考核適當(dāng)給學(xué)生壓力,讓學(xué)生主動對不熟悉的內(nèi)容進行鞏固,達到增強學(xué)習(xí)效果的目的。對于實踐的考核不能采用傳統(tǒng)的筆試考核方式,要研究新的考核辦法。可以通過老師出題,學(xué)生上機的方式來及時考核。也可以讓學(xué)生自主選題,給出規(guī)定的時間后,讓學(xué)生準備報告,現(xiàn)場答辯并演示選題成果。也可以讓合作企業(yè)對學(xué)生的實踐效果進行評價。通過多種考核方式,能夠全方位提高學(xué)生的實踐動手能力,為學(xué)生的工程化訓(xùn)練提供最終的考評結(jié)果。
4.研究方法
(1)對比研究。國內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者和教學(xué)研究者對實踐教學(xué)改革都進行了探索[6-8],因此,可以基于國內(nèi)外GIS專業(yè)(尤其是與資源、環(huán)境的優(yōu)勢學(xué)科相關(guān)的GIS專業(yè))的實踐教學(xué)體系、方法和模式,對比武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院GIS專業(yè)的實踐教學(xué)體系、方法,分析該體系、方法的優(yōu)缺點,好的方法繼續(xù)保持并深化,有缺陷的地方提出相應(yīng)的改革措施。
(2)調(diào)查研究。調(diào)研國內(nèi)資源、環(huán)境領(lǐng)域的研究前沿,將GIS專業(yè)的實踐教學(xué)內(nèi)容與資源、環(huán)境領(lǐng)域的熱點研究問題進行關(guān)聯(lián),對于武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院的GIS專業(yè)來說,應(yīng)該將礦山GIS作為最主要的應(yīng)用領(lǐng)域,所有實踐的內(nèi)容以此為主線,培養(yǎng)為資源、環(huán)境領(lǐng)域服務(wù)的專門GIS工程人才。
(3)實例研究。基于實踐教學(xué)內(nèi)容中的課程實踐、野外實踐、創(chuàng)新實踐、項目實踐、競賽實踐等方面,以資源、環(huán)境領(lǐng)域為主線,在各個實踐方面具體實施,驗證實踐內(nèi)容和實踐教學(xué)方法的效果。
(4)統(tǒng)計研究。通過采用調(diào)查問卷的形式來收集相關(guān)信息,比如就業(yè)率、競賽成績、創(chuàng)新成果、參與項目、企業(yè)合作成績等,經(jīng)過統(tǒng)計分析,來評價這些實踐教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)效果。
5.總結(jié)
地理信息系統(tǒng)的實踐教學(xué)對培養(yǎng)高素質(zhì)的工程師具有很重要的意義,通過教學(xué)實踐的改革研究,可以推動GIS專業(yè)人才創(chuàng)新能力的提高,可以培養(yǎng)“來之能戰(zhàn)”的專業(yè)型工程人員,促進GIS專業(yè)的就業(yè)率。而且始終以資源、環(huán)境特定應(yīng)用領(lǐng)域為切入點,所以實踐教學(xué)的內(nèi)容、實踐教學(xué)方法的成果可以推廣到其他類似的高校和科研單位,為其他高校和科研單位的人才培養(yǎng)提供一定的借鑒作用。甚至可以將實踐教學(xué)成果進行提煉、總結(jié),建立GIS實踐示范工程,建設(shè)較高水平的科技創(chuàng)新基地,最后將其轉(zhuǎn)化成科研成果和生產(chǎn)力。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:地理信息技術(shù);中學(xué)地理教育;應(yīng)用;新課標
一、地理信息技術(shù)的概況
所謂3S技術(shù)即全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感技術(shù)(RS)的總稱。因為三者常常集成為一個綜合的應(yīng)用系統(tǒng),GPS進行實時定位,RS進行數(shù)據(jù)采集更新,GIS進行空間分析和綜合處理等。其實三者既相對獨立,又密切關(guān)聯(lián)。3S在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、交通、環(huán)保等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并且不斷拓展應(yīng)用范圍,取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益,受到世界各國的重視和社會公眾的關(guān)注,是當(dāng)前IT界及相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的熱門技術(shù)之一。
1.GPS是近年來高速發(fā)展的最具開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一,因其全球性、全能性、實時性、全天候的連續(xù)高精度導(dǎo)航定位、測速、授時等功能和技術(shù)優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。
2.遙感(RS)是在高空或遠距離處,利用傳感器接受物體輻射的電磁波信息,經(jīng)加工處理成可識別的圖像或電子計算機用的記錄磁帶,揭示被測物體的性質(zhì)、形狀和變化動態(tài)。遙感具有感測范圍大、綜合宏觀的特點;信息量大、手段多、技術(shù)先進的特點;獲取信息快、更新周期短、動態(tài)監(jiān)測的特點;用途廣、效益高的特點。
3.地理信息系統(tǒng)(GIS)是利用現(xiàn)代計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),用以輸入、編輯、分析、儲存及顯示空間及其屬性的地理資料系統(tǒng)。GIS能把圖形管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機地結(jié)合起來,不但克服了數(shù)據(jù)庫和圖形系統(tǒng)各自固有的局限性,而且使二者的優(yōu)勢相聯(lián)合,優(yōu)勢更加突出,功能倍增。
二、中學(xué)地理課程中進行地理信息技術(shù)教育的重要性
目前3S技術(shù)是解決人口、資源、環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展等重大地理問題的重要手段和關(guān)鍵技術(shù)。因此,《普通高中地理課程標準》要求:新的高中地理課程在必修、選修模塊中必須介紹有關(guān)3S的知識,這是課程內(nèi)容本身的要求。
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,地理信息技術(shù)也在不斷更新與升級。地理信息系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù),以及全球定位系統(tǒng)都成為地理信息技術(shù)的重要組成部分。教育改革的深入,使得地理信息技術(shù)成為高中地理教學(xué)的重要內(nèi)容,同樣也使其成為高中地理教學(xué)的重要輔工具。目前,中學(xué)生普遍不喜歡地理課,《普通高中新課程試驗監(jiān)測報告》顯示:在七門學(xué)科當(dāng)中,地理僅排在物理之后,居于第二難學(xué)課程,造成這一結(jié)果的一個重要原因是目前地理課程教學(xué)手段落后,在中學(xué)地理教學(xué)過程中,大多數(shù)教師仍然偏重如何輔助學(xué)生記憶,其手段仍然是以地理掛圖和幻燈片等作為輔助工具,學(xué)生感到枯燥無味,因而教學(xué)效果不甚理想。因此地理教學(xué)改革的一個重要課題是使課堂教學(xué)整體優(yōu)化,將信息技術(shù)引入地理教學(xué),是改革教學(xué)方法和教學(xué)模式的重要途徑之一,結(jié)合地理學(xué)科的特點,將信息技術(shù)中的高端3S技術(shù)用于地理教學(xué),是地理教學(xué)發(fā)展的必然。
三、地理信息技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的輔助作用
1.地理信息系統(tǒng)(GIS)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用
在日常的地理教學(xué)中,無論是新課的開展,還是練習(xí)中都會遇到很多地理信息數(shù)據(jù)老化,數(shù)據(jù)缺乏的問題。很多時候教師和學(xué)生都能發(fā)現(xiàn)使用的地圖中有很多給出的信息已經(jīng)和實際情況出現(xiàn)了較大的偏差。一般地圖無法滿足我們的應(yīng)用需求。而解決這些問題正是地理信息系統(tǒng)的強項,我們可以借助與此相關(guān)的軟件工具輔助地理教學(xué),輕易地解決在地理教學(xué)中遇到的一些難題。陳述彭院士曾說過:“如果說地圖是地理學(xué)的第二代語言,那么地理信息系統(tǒng)就是地理學(xué)的第三代語言?!?/p>
比如,我們在對地理基礎(chǔ)教學(xué)中對地形部位的講述中常常難以用語言表述,而常用的等高線地形圖缺乏對山峰、山脊、山谷、鞍部等這些概念的直觀形象的表達。而利用GIS的數(shù)字高程模型(DEM)模塊來創(chuàng)建數(shù)字高程模型,就能直觀地讓學(xué)生對各種地形部位進行觀察,甚至可以讓學(xué)生自己通過上機操作,加深體驗。這種教學(xué)就能明顯地提高學(xué)生的積極性和主動性。加深學(xué)生對地形部位的特征的理解,讓學(xué)生有身臨其境的感覺。
我們在對某些人文地理課程的實踐中,還可以利用MapInfo軟件對某個區(qū)域的某些地理數(shù)據(jù)進行專題地圖的制作,如對工業(yè)區(qū)位的選擇,通過將某區(qū)域的交通、資源、人口等數(shù)據(jù)輸入,進行可視化表達,可以分圖層查詢,顯示或疊加相關(guān)信息,讓學(xué)生更加直觀地分析和解決問題。
2.遙感(RS)技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用
在中學(xué)地理教學(xué)中,RS技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于輔助教學(xué),提高教學(xué)效果。在本人的教學(xué)實踐中,應(yīng)用得最多的還是對自然災(zāi)害和環(huán)境保護的這一部分內(nèi)容。
利用遙感技術(shù)能夠監(jiān)測自然災(zāi)害的發(fā)展變化,比如,我們經(jīng)常可以看到的最常用的遙感影像圖就是每日氣象預(yù)報的衛(wèi)星云圖。利用這些處理后的遙感圖像我們能夠?qū)庀鬄?zāi)害進行預(yù)測、預(yù)報,并能夠適時地采取應(yīng)對措施。
利用遙感技術(shù)能夠監(jiān)測河流水質(zhì)、土壤的利用狀況、作物的生長情況等,幫助我們分析環(huán)境的變化,還可以通過遙感影像圖輔助講授環(huán)境變化的整體性與變化過程。
3.全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用
在中學(xué)地理教學(xué)中,GPS的輔助作用并沒有GIS和RS廣泛,但是他在我們的生活中是應(yīng)用得最為普遍的一種技術(shù),因為學(xué)生對它相對的更加熟悉。比如說學(xué)生經(jīng)常用手機發(fā)送動態(tài)的時候經(jīng)常可以在動態(tài)后可以看到他們的具置。
在中學(xué)地理教學(xué)中,我們可以適當(dāng)?shù)乩媚承┸浖?,比如Google earth軟件中的GPS定位,模擬飛行器等來提升課堂的氣氛。比如,在講述某個地理區(qū)域時,讓學(xué)生上機定位,帶領(lǐng)大家先領(lǐng)略當(dāng)?shù)仫L(fēng)光。通過“旅行”,他們發(fā)現(xiàn)了那些地理環(huán)境要素特征。帶著興趣走進地理課堂,不失為一個新穎的導(dǎo)入方式。
四、對于自身在中學(xué)地理教學(xué)中地理信息技術(shù)的應(yīng)用存在的問題和建議
在我們的中學(xué)地理教學(xué)中,地理信息技術(shù)仍只是作為輔助工具來使用,在現(xiàn)行的新課標教材中也只是被作為一種背景資料來引用,沒有做詳細的介紹。而且,地理信息技術(shù)本身是一門實踐性較強的學(xué)科,而我們的學(xué)生的素質(zhì),加上教師本身對這門技術(shù)性課程的技術(shù)掌握不夠純熟,所以在我們的教學(xué)中往往就缺乏學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng),只能作為提高數(shù)據(jù)資料的輔助工具。
為了更好地將地理信息技術(shù)應(yīng)用到我們的高中地理新課標教學(xué)中去,我個人認為自身還有很多的東西要學(xué)習(xí)和探索。需要不斷加強自己對地理信息技術(shù)的理解和操作能力,只有自己能對這門技術(shù)充分掌握和吸收,才能促進自身業(yè)務(wù)水平的提高。
參考文獻:
論文關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng),地理教學(xué),比較
0 引言:
“3S”是英文遙感(Remote Sensing RS)、地理信息系統(tǒng)(Geographicalinformation System GIS)、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System GPS)的縮寫。目前,在《普通高中地理課程標準》中要求如下:新的高中地理課程在必修、選修模塊中必須介紹有關(guān)3S的知識,這是課程內(nèi)容本身的要求。另一方面,“3S”技術(shù)是地理課程獨特的輔助教學(xué)技術(shù)。但是,中學(xué)生普遍不喜歡地理課,在《普通高中新課程試驗監(jiān)測報告》中顯示:所學(xué)七門學(xué)科當(dāng)中,地理僅排在物理之后,居于第二難學(xué)課程,造成這一結(jié)果的一個重要原因是目前地理課程教學(xué)手段落后,因此地理教學(xué)改革的一個重要課題是使課堂教學(xué)整體優(yōu)化,將信息技術(shù)引入地理教學(xué),是改革教學(xué)方法和教學(xué)模式的重要途徑之一,結(jié)合地理學(xué)科的特點,將信息技術(shù)中的高端3S技術(shù)用于地理教學(xué)地理信息系統(tǒng),是地理教學(xué)發(fā)展的必然。
1 幾種地理教學(xué)法
1.1地理讀圖啟發(fā)式教學(xué)
所謂讀圖啟發(fā)式教學(xué),指“在地理教學(xué)過程中,通過讀圖提出問題,利用讀圖把問題引向深入,運用地圖去解決問題”的一種教學(xué)模式。地理讀圖啟發(fā)式教學(xué)是大面積提高地理課堂教學(xué)質(zhì)量的有效途徑,它對于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)是一種較好的教學(xué)模式。但是其唯一的缺陷就是課前需大量的收集地圖,并且很難找到與課程匹配的地圖,這就大大的限制了該方法的使用。
1.2 現(xiàn)代媒體教學(xué)法
現(xiàn)代教學(xué)媒體主要包括幻燈、投影、錄音、錄像、電視、計算機等。這些媒體具有形聲性、再現(xiàn)性和先進性的特點,主要以圖像和聲音的形式傳遞信息,可使學(xué)生真正做到眼耳并用、視聽結(jié)合,使知識傳遞、接受、記憶變得比較容易。如地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律及其產(chǎn)生的地理現(xiàn)象通過多媒體模擬、分解宇宙天體的運動規(guī)律,分秒之間直觀立體地表現(xiàn)了四季更替、晝夜變化的復(fù)雜過程,使學(xué)生能“飛”離地球,從宇宙空間的各個不同角度俯視我們這顆美麗的星球。抽象的知識轉(zhuǎn)化為具體的視覺圖像,變難為易,變枯燥為生動,使學(xué)生樂看、樂聽、樂學(xué)、樂思,大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣核心期刊。但是現(xiàn)代媒體教學(xué)法基本上都是“各自為政,互不干涉“的局面,很難將其統(tǒng)一。
1.3 傳統(tǒng)板書教學(xué)法
地理教學(xué)板書、板圖、板畫內(nèi)容豐富,復(fù)雜多樣,在有限的黑板上難以充分展示出來。課堂上的教學(xué)掛圖是學(xué)生獲取知識的重要來源,它往往又是信息容量大、要素繁多、不分主次,而且能見度低,不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)由簡單到復(fù)雜、由淺入深的發(fā)展。地理教學(xué)名詞概念多,原理、規(guī)律也不少,往往需要借用掛圖來幫助學(xué)習(xí)理解、類比歸納,實現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)換,一般情況下45分鐘內(nèi)不易完成任務(wù)。用一般的教學(xué)手段難以實現(xiàn)地理信息系統(tǒng),這就妨礙了學(xué)生認知過程由感性上升到理性的發(fā)展。
1.4 GIS與計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法
GIS與計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)法,就是集制圖、分析、運用、于一體,利用GIS軟件制作出符合課程的系統(tǒng),并且可以多次使用,畫面實現(xiàn)分段、選擇、修改、縮放、分割,然后在局域網(wǎng)中。其不足的是對老師的要求較高。需要不斷完善知識與能力結(jié)構(gòu),勇于實踐各類創(chuàng)新教學(xué)方式,全身心投入到培養(yǎng)祖國新一代人才的偉大事業(yè)中去。現(xiàn)行大綱在闡明了教學(xué)目的和任務(wù),規(guī)定與編排了各章節(jié)的教學(xué)摘要求。
2 GIS與其它常見教法在地理教學(xué)中的比較
2.1 GIS可以替代地理掛圖
地理學(xué)是一門內(nèi)容豐富的科學(xué)。運用GIS輔助地理教學(xué),能夠改變以往以地理教科書、地圖冊、教學(xué)掛圖等呈現(xiàn)地理教學(xué)內(nèi)容的方式。對于靜態(tài)的、感性的地理知識,GIS可以使其可視化,使我們對于空間定事物的輪廓、狀態(tài)、地理事物的位置、地理事物的分布模式以及所學(xué)區(qū)域全貌或感興趣的特定區(qū)域,都有一個非常直觀的感知,對于地理事物的空間關(guān)系的認識更為生動、形象、具體。例如在講中國的疆域時我們通常會選擇中國政區(qū)圖,使學(xué)生對中國的海陸疆界有一個整體的認識。但是當(dāng)分析中國的鄰國,特別是我國的西部邊疆與吉爾吉斯斯坦、阿富汗、巴基斯坦相鄰的部分時學(xué)生就無法觀察清楚了,這時如果應(yīng)用Google Earth軟件的自由放大功能就可以對地圖的任何一個局部進行無級放大,使學(xué)生一日了然。如圖1:
圖 1 Google Earth查詢圖
【關(guān)鍵詞】水利工程 勘察選址
1 引言
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和社會的進步,水利工程作為一個重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施,在一定程度上與經(jīng)濟的發(fā)展和社會穩(wěn)定有著密不可分的聯(lián)系。近年來,雖然我國水利水電工程選址勘測技術(shù)越來越成熟,提高了水利工程勘察選址的工作效率,但是從當(dāng)前水利水電工程選址勘察現(xiàn)狀來看,還存在著諸多的問題,對工程選址的分析不夠深入和具體,甚至還出現(xiàn)了選址錯誤等問題,不僅不利于水利水電工程建設(shè)的順利進行,還無法保障工程質(zhì)量。因此,深入探討水利工程勘察選址,與水利工程建設(shè)質(zhì)量的提高有著極其重要的意義。
2 水利工程選址中需要注意的問題
2.1環(huán)境問題
一直以來,水利工程勘察選址都比較重視工程對周圍環(huán)境帶來的巨大影響,并且在選址的過程中,就運用科學(xué)的手段對水利工程建設(shè)可能產(chǎn)生的弊端進行預(yù)測和分析,然后由于不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境存在著一定的差異性,并且有明顯的區(qū)域性特征,所以,不同工程條件、不同水利工程以及不同地區(qū)都有明顯區(qū)別。同時,由于修建大型水利工程,可能會改變周圍的局部小氣候,使該地區(qū)的水流量和氣候發(fā)生改變,而且還會影響周圍的生態(tài)環(huán)境,所以環(huán)境問題是水利工程勘察選址需要注意的一個問題。
2.2水文問題
水利水電工程會影響該地區(qū)的水文情況,一般來說,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)汛期時,水利工程往往會儲存大量的水資源,并且在非汛期時,也會對河流的水進行截留,這就容易降低周圍的地下水位,從而對生態(tài)環(huán)境造成一系列破壞;(2)由于減少了河流水流量,會減弱河流的自凈能力,使水質(zhì)明顯惡化。
2.3質(zhì)量問題
通常情況下,水利工程勘察選址的質(zhì)量問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)水利工程勘察選址過程中用到的計算方式、理論、想法以及數(shù)據(jù)往往會和實際情況產(chǎn)生出入,不能對理論公式進行靈活運用,無法實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合;(2)水利工程勘察選址報告的內(nèi)容比較空泛,缺乏具體內(nèi)容,不能將選址地點的諸多利弊準確的說出來,考察不全面,缺乏充分的論證;(3)部分選址報告沒有對該地區(qū)的整體可行性進行分析,不能一次性通過審查,浪費人力、財力和物力資源,并且容易造成工程延誤。
2.4技術(shù)問題
由于不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、氣候條件等都存在著個體差異性,所以水利水電工程的勘察選址具有一定的難度,并且還容易受到當(dāng)?shù)禺?dāng)?shù)貤l件的影響,雖然我國的水利水電工程勘察技術(shù)得到了進一步發(fā)展,但是依然不夠先進,所以在水利工程勘察選址的過程中,不僅要將科學(xué)技術(shù)作為指導(dǎo),還應(yīng)該與當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況相結(jié)合,運用各種方法,做到因地制宜,并對選址地點的環(huán)境、地質(zhì)、人口以及水文等因素進行科學(xué)分析,盡量實現(xiàn)勘察選址報告的科學(xué)性、有效性和合理性。
3 各種方法對水利工程勘察選址的影響
3.1運用全球定位系統(tǒng)(GPS)
隨著全球定位系統(tǒng)的進一步發(fā)展,該技術(shù)在現(xiàn)代社會中被得到廣泛運用,并且也逐漸運用在各種水利工程勘察選址的分析中,該技術(shù)可以很好地解決跨越溝渠山澗、遠距離建設(shè)水利工程等問題。此外,即使在人工勘察無法到達的地區(qū),也可以運用天空優(yōu)勢,將現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)綜合起來,對人口、水文、環(huán)境以及地質(zhì)等各方面情況進行全面分析,不僅可以使勘察選址時間縮短,在一定程度上還能增強勘察選址的可行性和精確度。
3.2運用遙感技術(shù)
遙感技術(shù)是比較常用的一種技術(shù),將遙感平臺的高度作為基本依據(jù),通常可以將遙感分為3大類,分別是地面遙感、航空遙感以及航天遙感。遙感技術(shù)具有立體成像感、視野遼闊、全景覆蓋以及收集信息豐富和快等優(yōu)點。并且操作比較簡單,所以在水利水電工程中有關(guān)相關(guān)環(huán)境以及工程地質(zhì)問題的研究與調(diào)查中被得到廣泛運用。一般來說,遙感技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下2個方面:(1)由于遙感圖形擁有立體模式,可以提供地質(zhì)構(gòu)造的大量宏觀信息,并且能夠?qū)⒃搮^(qū)域的地貌地形、水資源分布情況以及地質(zhì)條件特征反應(yīng)出來,有助于了解該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性;(2)通過遙感圖像,尤其是紅外彩色影像,可以判斷某一區(qū)域巖溶水文條件的好壞,與其它探測技術(shù)相比,遙感技術(shù)的優(yōu)勢比較明顯,并且通過紅外光的差異性,還能對該區(qū)域的植被分布情況、地下泉水以及地下水情況進行判斷,有助于施工建設(shè)。比如黃河萬家寨、高壩洲以及清江招來河等水利水電工程都是通過遙感技術(shù)的彩紅外航片解譯來對巖溶的滲漏問題進行研究,并且獲得較好了勘察效果。
3.3地理信息系統(tǒng)(GIS)
地理信息系統(tǒng)也是比較常用的一種水利水電工程勘察選址技術(shù)。這一技術(shù)具有較多的優(yōu)點,能夠自動制作勘察過程中需要的柱狀圖、坡面圖以及平面圖等,此外,還可以對遙感技術(shù)拍攝的數(shù)據(jù)、影像、圖片以及空間立體分析、數(shù)據(jù)管理等進行綜合處理。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也越來越成熟,并且在水利工程勘察選址中發(fā)揮著極其重要的作用。所以,在水利水電工程的勘察選址中,運用好地理信息系統(tǒng),在一定程度上可以確保水利水電勘察選址工作的順利有序進行。
4 結(jié)語
綜上所述,水利水電勘察具有時間長、工作復(fù)雜、難度大等特點,是水利水電工程建設(shè)順利進行的一個重要保證。因此,一定要充分認識到水利水電勘察選址的重要性,在實際的工作中,對工程建設(shè)的利弊進行全面分析,并且運用好全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)等多種現(xiàn)代勘測技術(shù),盡量實現(xiàn)水利工程勘察選址的科學(xué)化、現(xiàn)代化和合理化,為水利工程建設(shè)質(zhì)量的提高提供有效保障。
參考文獻:
[1]肖正岐.有關(guān)水利工程勘察中地質(zhì)問題的分析[J].黑龍江科技信息,2012,32(9):278.
【關(guān)鍵詞】中學(xué)生;地理信息素養(yǎng);培養(yǎng)策略
一、地理信息素養(yǎng)的內(nèi)涵
1、地理信息素養(yǎng)的定義
信息素養(yǎng)是一種可以通過教育所培育的,在信息社會中獲得信息、利用信息、開發(fā)信息方面的修養(yǎng)與能力。它包含了信息意識與情感、信息倫理道德、信息常識以及信息能力等多個方面,是一種綜合性的、社會共同的評價;信息素養(yǎng)也是人們對信息活動的態(tài)度以及對信息的獲取、分析、加工、評價、創(chuàng)新、傳播等方面的能力。地理素養(yǎng),是一個人由訓(xùn)練和實踐而獲得的地理知識、地理技能、地理能力、地理意識、地理情感等的有機構(gòu)成與綜合反映。地理素養(yǎng)既內(nèi)化為隱性的素質(zhì),又外顯為具體的行為。地理信息素養(yǎng)是包攝于地理素養(yǎng)和信息素養(yǎng)的一個下位概念,是地理素養(yǎng)的重要組成部分。關(guān)于地理信息素養(yǎng)的定義目前學(xué)術(shù)界有很多種說法,在現(xiàn)在信息社會背景下,筆者認為地理信息素養(yǎng)是指通過地理教育活動所形成的甄別、獲取、評價、處理、加工、運用地理信息解決實際問題、提高工作與學(xué)習(xí)效能的意識、知識、能力和道德。對于這一概念,可以從以下四個方面去理解:
(1)生成過程的后天性:地理信息素養(yǎng)不是先天自發(fā)形成的,而是在后天的環(huán)境和教育下逐漸習(xí)得生成的。甄別、獲取、評價、處理、加工、運用地理信息的意識、知識、能力和道德都只可能在后天的理論和實踐學(xué)習(xí)中逐漸形成和提高。
(2)培養(yǎng)方式的多樣性:這里的教育包括學(xué)校教育、家庭教育、社會教育等一切有意識和無意識的教育活動。例如:對于地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng),家中有聯(lián)網(wǎng)電腦或住址離網(wǎng)吧較近的學(xué)生主要通過網(wǎng)絡(luò)窗口來培養(yǎng),有從事地理相關(guān)工作親屬的學(xué)生主要是采取耳濡目染、潛移默化的方式,對信息技術(shù)感興趣而又無前兩種條件的學(xué)生則可以主動參加社會培訓(xùn)班來培養(yǎng)。
(3)形成環(huán)境的依賴性:受教育者地理信息素養(yǎng)的形成及提高離不開其所處環(huán)境的相關(guān)軟硬件條件。軟件層面是指受教育者周圍的群體(親屬、教師、學(xué)生等)所具備的地理信息素養(yǎng)水平和由此形成的氛圍,硬件層面是指受教育者所處的家庭、學(xué)校、社會能為其提供的信息工具和資源。
(4)組成內(nèi)涵的全面性:從橫向上來看,地理信息素養(yǎng)包括地理信息意識、地理信息知識、地理信息能力和地理信息道德等四個維度;從縱向上來看,地理信息素養(yǎng)包括受教育者對地理信息進行甄別、獲取、評價、處理、加工和運用等的綜合能力。
2、地理信息素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)組成
筆者認為地理信息素養(yǎng)的組成包括四個方面:地理信息意識(敢不敢與想沒想到)、地理信息知識(知不知)、地理信息能力(會不會)和地理信息道德(對不對),其中地理信息能力所占的權(quán)重最高對照于目前學(xué)術(shù)界對信息素養(yǎng)組成的研究。
(1)地理信息意識
地理信息意識是指個體對地理信息做出的能動反應(yīng),表現(xiàn)為個體對地理信息的敏感程度、對地理信息價值的判斷力、洞察力以及對地理信息需求的自我意識,是整個地理信息素養(yǎng)的前提,它要求學(xué)生有敏銳的感受力和持久的注意力,能夠意識到地理信息的作用,對地理信息有積極的內(nèi)在需求。具備地理信息素養(yǎng)的人能明確自己什么時候需要地理信息、需要什么樣的地理信息并把這種信息需求準確表達出來,在遇到地理信息時能夠及時準確的對其進行分析、甄別、篩選,將其納入到自己的信息庫,作為貯備資源。地理信息意識越強,對地理信息就越敏感、越重視,可以在瞬息萬變的信息海洋中捕捉到有用的地理信息,從而引發(fā)積極思考,解決地理問題。
(2)地理信息知識
地理信息知識是個體具有地理信息素養(yǎng)的基礎(chǔ),指對信息學(xué)、信息源、信息傳播過程、信息工具及地理信息類型、地位、作用、價值等方面知識的了解和掌握。這主要涉及到信息學(xué)、傳播學(xué)以及圖書館情報學(xué)方面的知識。信息學(xué)知識如信息技術(shù)的基本常識、信息系統(tǒng)的簡單工作原理、信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與各個組成部分、信息技術(shù)的作用與影響、信息技術(shù)有關(guān)法律與道德問題等,傳播學(xué)知識如信息傳播的條件、信息傳播的模式、影響信息傳播的因素等,圖書館情報學(xué)方面的知識如信息源的類型、信息源的選擇方法等。
(3)地理信息能力
地理信息能力是地理信息素養(yǎng)的核心,指個體在生活、學(xué)習(xí)中查找、整理加工、傳遞交流和利用地理信息的一種直接或潛在的能力,包括地理信息檢索、收集和存儲能力、地理信息加工處理能力和地理信息技術(shù)的利用能力等,表現(xiàn)在個體對地理信息技術(shù)的應(yīng)用上,包括地理信息的理解、甄別、選擇、獲取、管理、處理、生成、傳遞能力。例如:能夠從眾多的地理信息中選擇出自己需要的部分,通過計算機、圖書館等各種渠道搜集地理信息,對收集到的地理信息進行指定格式的轉(zhuǎn)換、處理和分類管理,整合各種地理信息制作出所需的地理課件,操作地理多功能教室的各種設(shè)備,合理利用地理天文臺、地理園等資源開展地理教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生進行課外地理觀察和教學(xué)等。
(4)地理信息道德
地理信息道德從屬于思想道德,指個體在信息法律意識和信息倫理道德等方面的素養(yǎng),要求個體在獲取、利用、加工和傳播地理信息的過程中必須遵守一定的倫理規(guī)范,不能危害社會或侵犯他人的合法權(quán)益。
2、培養(yǎng)中學(xué)生地理信息素養(yǎng)的必要性
1、新課程改革要求關(guān)注中學(xué)生的地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng)
《普通高中地理課程標準(實驗)》將“培養(yǎng)公民必備的地理素養(yǎng)”作為課程的基本理念之一,其“知識與技能”“過程與方法”目標中,關(guān)于地理學(xué)科能力有四項具體規(guī)定,其中第二個層級為地理信息加工能力,包括搜集、整理、分析地理信息和把地理信息運用于地理學(xué)習(xí)過程的能力。在“基本理念”中指出“強調(diào)信息技術(shù)在地理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用”;在“實施建議”中提出“重視地理教學(xué)信息資源和信息技術(shù)的利用”;在“內(nèi)容標準”中規(guī)定了學(xué)習(xí)“地理信息技術(shù)應(yīng)用”的基本內(nèi)容。如:要求“結(jié)合實例,了解遙感在資源普查、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用” ;“舉例說出全球定位系統(tǒng)在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用”;“運用有關(guān)資料,了解地理信息系統(tǒng)在城市管理中的功能”; “了解數(shù)字地球的含義”,并在“活動建議”中要求通過“收看相關(guān)電視節(jié)目,如DISCOVERY等,了解在野外考察中GPS的功能”;“用電子地圖(網(wǎng)絡(luò)或光盤形式)查詢城鎮(zhèn)、交通、旅游等信息”,通過收集和分析地理信息,培養(yǎng)學(xué)生獲取地理信息和運用地理信息的能力。
2、國際地理課程的發(fā)展要求重視中學(xué)生地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng)
國際地理課程突飛猛進的發(fā)展,在1992年的《國際地理教育》中的“技能”目標為:利用由文字、圖片和符號資料構(gòu)成的教科書、圖畫、圖表、文獻、示意圖和地圖,以及通過野外觀察和制圖、會見采訪、解釋第二手資料、應(yīng)用統(tǒng)計數(shù)據(jù)等形式警醒地理主題和有關(guān)問題的研究學(xué)習(xí),學(xué)生們將能夠發(fā)展和形成以下方面的能力:明確問題和爭端;發(fā)展一般性結(jié)論;收集組織信息;應(yīng)用一般性結(jié)論;處理資料;做出判斷;解釋資料;做出決策;評價資料;根據(jù)調(diào)查結(jié)果和價值觀念采取行動。這些都對高中生的地理信息素養(yǎng)提出了較高要求。縱觀歷屆國際地理奧林匹克競賽,盡管具體題型和內(nèi)容的涉及不盡相同,但都有一個“野外考察”環(huán)節(jié),通常是要求考生在考察現(xiàn)場后準確繪制圖表或給出問題解決的方案,這實際就是提取、表達、分析、創(chuàng)造信息的過程,體現(xiàn)了國際地理教育對學(xué)生地理信息素養(yǎng)的較高期望。
3、信息化社會的到來呼喚中學(xué)生提高地理信息素養(yǎng)
21世紀是信息爆炸的世紀,隨著數(shù)字地球、“3S”等地理信息技術(shù)的突飛猛進,如何使學(xué)生在面對浩如煙海的地理信息時能正確篩選、評價、分析和應(yīng)用考驗著我們的地理教育。信息化時代的到來對人才培養(yǎng)的標準有了更高的要求?!懊绹逃夹g(shù)CEO論壇2001年第4季度報告提出21世紀的能力素養(yǎng)包括:(1)基本學(xué)習(xí)技能(即:讀、寫、算);(2)信息素養(yǎng);(3)創(chuàng)新思維能力;(4)人際交往與合作精神;(5)實踐能力,”信息素養(yǎng)是其中一個要素,這表明:信息素養(yǎng)越來越受到國際社會的重視,是21世紀衡量個人綜合素養(yǎng)的重要指標之一,是推動科技創(chuàng)新、國家進步的重要因素,是國際競爭的實力之一?!暗乩斫逃龖?yīng)該教育學(xué)生懂得如何獲得與生活密切關(guān)聯(lián)的各類信息,有微觀的、宏觀的,以及教會學(xué)生如何處理和分析這些信息,而許多情況,這些信息就是地理觀念上的信息,或者叫地理信息”,即信息化社會的到來呼喚高中生提高地理信息素養(yǎng)。
信息技術(shù)的應(yīng)用也變的普遍起來,對于信息技術(shù)有這樣一個定義“凡是能夠提高或擴展人類信息能力的方法和手段的總稱即信息技術(shù)。這些方法和手段主要是指完成信息產(chǎn)生、獲取、存儲、檢索、識別、交換、處理、控制、分析、顯示及利用的技術(shù)。具體來說,應(yīng)該包括手段和方法兩個方面,前者是物化形態(tài)的技術(shù),如:印刷媒體、電子媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)等,后者是智能形態(tài)的技術(shù),指運用信息媒體對各種信息進行采集、加工、存儲、交流、應(yīng)用的方法?!耙杂嬎銠C技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等支撐的教育方式發(fā)揮了常規(guī)教育方式所無法達到的效益:可以減少40%的時間和30%的經(jīng)費,學(xué)習(xí)速度可以提高30%-50%?!惫潭嗝襟w技術(shù)具有立體、交叉、高速、便捷和美觀的特點,通過集成文本、聲音、圖形圖像、動畫于一體,可以化靜為動,虛擬抽象的地理過程;“信息高速公路”建設(shè)帶來的數(shù)字化潮流改變了傳統(tǒng)的信息檢索方式和閱讀方式,為教師和學(xué)生高效、便捷地獲取信息提供了技術(shù)支持;遠程教育和網(wǎng)絡(luò)教育突破了時空限制,使不同年齡、不同地區(qū)的人們都能共享豐富的教學(xué)資源,通過虛擬電子課堂上的交互活動協(xié)作學(xué)習(xí),實現(xiàn)快樂、高效的學(xué)習(xí)。這些現(xiàn)代化信息技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,也要求我們中學(xué)生必須具備一定的地理信息素養(yǎng)。
三、中學(xué)生地理信息素養(yǎng)現(xiàn)狀分析
1、高中生地理信息意識現(xiàn)狀分析
應(yīng)試教育造成的“慣性”和地理課堂“培養(yǎng)地理學(xué)習(xí)興趣”功能的不足使中學(xué)生課內(nèi)地理信息意識明顯高于課外;師生關(guān)系的嚴肅性和學(xué)校信息技術(shù)教育的“乏力”束縛著學(xué)生向地理教師和網(wǎng)絡(luò)求助的熱情;男女生的心理發(fā)展特點使其地理信息意識有別(男生多喜歡野外考察、動手實踐等探索活動,而這正是許多地理類電視節(jié)目和雜志的特色內(nèi)容)。
2、中學(xué)生地理信息知識現(xiàn)狀分析
“考什么,教什么,學(xué)什么”的宗旨使學(xué)校、家庭、學(xué)生對課外地理信息知識的重視度不夠;舊的地理課程標準中對高中生地理信息知識的掌握水平未作要求;地理教材中欠缺對地理信息知識的編寫;某些地理教師自身的地理信息知識有限。
3、中學(xué)生地理信息能力現(xiàn)狀分析
學(xué)校有限的信息技術(shù)教育條件使學(xué)生沒有充足的上機鍛煉機會;學(xué)業(yè)負擔(dān)繁重的和高中生較低的自制能力使其在有限的上機時間中更傾向于聽歌、看電影等娛樂放松活動;地理信息理解、甄別、選擇和獲取能力或多或少在平時的地理課堂中有所訓(xùn)練,所以相對較強,而地理信息的管理、處理、生成和傳遞能力因訓(xùn)練不足而相對較弱。
4、中學(xué)生地理信息道德現(xiàn)狀分析
高中生課堂以外與地理信息接觸的機會并不多,且對課外地理信息的需求有限,所以,其地理信息道德普遍較高。最后,教育經(jīng)費的不足限制了學(xué)校對信息教育技術(shù)的投入,使學(xué)校的信息教育環(huán)境不及家庭。
四、我國中學(xué)生地理信息素養(yǎng)培養(yǎng)目標
通過以上對我國中學(xué)生地理素養(yǎng)的現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上,筆者認為我國中學(xué)地理課程的培養(yǎng)目標如下表。
維度 內(nèi)涵
地理信息意識 關(guān)注地理信息,主動貯備有用地理信息
知道自己什么時候需要地理信息
明確表達自己地理信息需求的內(nèi)容、性質(zhì)和范圍.
地理信息知識 了解地理信息的類型、作用和價值
知道常用的地理信息源
明確基本的計算機和網(wǎng)絡(luò)知識
地理信息能力 理解能力 理解地理信息的內(nèi)涵,并習(xí)得相應(yīng)的符號操作
甄別能力 能判斷地理信息的可靠性、權(quán)威性、時效性、準確性和完整性
選擇能力 從眾多的信息中選出自己需要的地理信息
獲取能力 利用現(xiàn)代地理信息手段,通過各種途徑收集地理信息
管理能力 對已有地理信息進行梳理、分類和存儲管理
處理能力 分析、加工新地理信息或促進新舊地理信息的整合
生成能力 通過觀察、抽象、歸納、分析等過程,生成新的地理信息
傳遞能力 明白易懂的表達自己生成的地理信息,或與他人交流地理信
地理信息道德 在法律允許的范圍內(nèi)獲取、應(yīng)用地理信息
五、中學(xué)生地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng)策略
1、積極營造良好的地理信息環(huán)境
地理信息素養(yǎng)本身有較強的操作性和實踐性,它的培養(yǎng)離不開對基本信息工具的應(yīng)用,離不開地理信息技術(shù)的學(xué)習(xí)及使用,也離不開大量的地理實踐活動。因此,要培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng),首先就必須積極地營造良好的地理信息環(huán)境。
(1)加強硬件設(shè)施方面的建設(shè)
良好的地理信息環(huán)境最基本的是硬件設(shè)施,硬件設(shè)施的支撐是整個地理信息素養(yǎng)培養(yǎng)最基本的物質(zhì)條件。發(fā)達國家非常重視基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),把網(wǎng)絡(luò)的連接和配備多媒體計算機作為整個國家教育信息化系統(tǒng)的重要組成部分。我國最近幾年也加快了這方面的建設(shè),2000年,教育部制定了加快中國教育信息化的“校校通”計劃,“校校通”教育工程目標是:用5~10年時間,使全國90%左右的獨立建制的中小學(xué)校能夠上網(wǎng),使中小學(xué)師生能共享網(wǎng)上教育資源,提高中小學(xué)的教育教學(xué)質(zhì)量。2007年,在重慶的40個區(qū)縣中,有21個區(qū)縣建成了教育城域網(wǎng),在12564所普通中小學(xué)里,建成校園網(wǎng)的學(xué)校只有2304所。另外,全市中小學(xué)有計算機25萬臺,但全市的中小學(xué)有450萬人,學(xué)生人機比為18:1。
(2)建立并完善軟件資源和信息化資源
計算機和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是高中生獲取地理信息的一個平臺,實際上是由軟件資源實現(xiàn)。教學(xué)軟件資源直接影響著學(xué)生獲取地理信息的數(shù)量與質(zhì)量,因此,學(xué)校要堅持軟件和地理信息資源的開發(fā)與管理,包括教學(xué)、課件實例與精品網(wǎng)絡(luò)課程、數(shù)字圖書館等資源的建設(shè)。另外,還包括基本的計算機和網(wǎng)絡(luò)的普及知識,如電子郵件的使用、如何使用瀏覽器和搜索引擎供給搜索地理信息、如何利用資料庫下載地理數(shù)據(jù)、利用電子表格和數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計獲得地理數(shù)據(jù)以及如何參加網(wǎng)上討論組等。這些軟件資源都可以通過校園網(wǎng)絡(luò)平臺電子閱覽室和多媒體設(shè)備提供給教師和學(xué)生,以方便教師進行教學(xué),也使中學(xué)生能夠訪問到本校圖、文、聲并茂的電子文獻資源,開拓學(xué)生的學(xué)習(xí)視野,擴大知識面,從而使中學(xué)生在優(yōu)良的地理信息環(huán)境接受更多的、新的地理知識。
2、立足地理課堂,培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng)
課堂教學(xué)是地理教學(xué)的基本途徑,是學(xué)生學(xué)習(xí)地理知識的主渠道,也是學(xué)生獲取地理信息的最重要的方式,因此,培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng)必須立足地理課堂。
(1)樹立正確的教學(xué)理念,激發(fā)學(xué)生對地理的興趣
地理教師的教學(xué)理念是培養(yǎng)高中生地理信息素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。地理教師應(yīng)以“學(xué)習(xí)生活中的地理”、“學(xué)習(xí)對終身發(fā)展有用的地理”的理念為指導(dǎo)開展教學(xué),精選教學(xué)內(nèi)容,改變教學(xué)方式。通過生動、有趣的地理教學(xué)案例和研究性學(xué)習(xí)活動,提高學(xué)生對地理科學(xué)價值的認識,激發(fā)學(xué)習(xí)地理的動機。
(2)具體指導(dǎo)訓(xùn)練學(xué)生地理信息收集、處理、運用的方法
高中生的地理學(xué)習(xí)過程,核心是及時通過收集地理信息、分析地理信息和應(yīng)用地理信息來學(xué)習(xí)地理知識與原理,解決地理問題的過程。而高中生對如何收集地理信息、如何分析地理信息、如何利用收集到的地理信息解決問題以及如何準確地表達地理信息等缺乏基本的方法,遇到需要解決的地理問題時,往往不知道從何下手。因此,教師必須給予足夠的方法指導(dǎo),即激發(fā)學(xué)生的思維,幫助學(xué)生掌握搜集、處理、運用地理信息的各種具體方法,培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng),為學(xué)生發(fā)揮自己的才智提供和創(chuàng)造必要條件。
3、以地理信息技術(shù)為載體,培養(yǎng)學(xué)生的地理信息能力
在信息時代,教育的目的不僅僅是教會學(xué)生知識,更應(yīng)該是以學(xué)生發(fā)展為根本,全面提高學(xué)生的素質(zhì)。地理信息技術(shù)在信息社會中有著舉足輕重的地位和作用,新一輪高中地理課改在地理課程中設(shè)置了“地理信息技術(shù)應(yīng)用”模塊,是普及地理信息技術(shù)基礎(chǔ)知識的有效途徑。地理信息技術(shù)的掌握是地理信息素養(yǎng)的一項重要內(nèi)容,而地理信息技術(shù)的核心是地理信息系統(tǒng)的學(xué)習(xí),即對學(xué)生進行相關(guān)地理信息系統(tǒng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和時間操作,提高學(xué)生對GIS的了解和對GIS軟件的使用能力。通過對GIS的學(xué)習(xí)提高學(xué)生的信息能力,關(guān)鍵是讓學(xué)生懂得GIS、學(xué)會使用和操作地理信息系統(tǒng)的軟件。此外,信息系統(tǒng)的使用能力本身也是地理信息能力的體現(xiàn),可以說,地理信息素養(yǎng)方面會不會與能不能的要求中最基本的就是信息系統(tǒng)的使用能力。
4、加強教師地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng)
在計算機和網(wǎng)路已進入人們生活的每一個角落的今天,教師的角色已經(jīng)從傳統(tǒng)的傳道、解惑者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的引導(dǎo)者、學(xué)習(xí)活動的組織和評價者、學(xué)生學(xué)習(xí)的激勵者。教師地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng),不僅是教師自身發(fā)展的需要,也是地理教學(xué)的需要。教師信息意識的強弱,信息處理能力的高低都影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果,影響著學(xué)生地理信息素養(yǎng)的形成。因此,在當(dāng)前教育體制下,我們要積極引導(dǎo)和確立教師“終身學(xué)習(xí)”的觀念,改革教師職前教育的教育方法,同時也要加強在職教師培訓(xùn),以增強教師地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。
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【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng);礦井地質(zhì);構(gòu)建
礦井安全生產(chǎn)設(shè)計很大程度上是依賴于充分的、可靠的地質(zhì)條件基礎(chǔ),實際工作面回采不可靠和事故因素也主要是對礦井開采地質(zhì)條件缺乏全面的系統(tǒng)掌握以及相關(guān)技術(shù)手段的預(yù)警預(yù)報。影響工作面回采安全性的地質(zhì)因素是多方面,比如構(gòu)造地質(zhì)條件、礦井水文地質(zhì)與瓦斯地質(zhì)等,它們直接關(guān)系到礦井高產(chǎn)高效與地質(zhì)安全保障。為此,筆者結(jié)合計算機技術(shù)、GIS 技術(shù)以及空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)和相關(guān)專業(yè)模型來構(gòu)建礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng),為礦井高產(chǎn)高效奠定基礎(chǔ)。
1 地理信息系統(tǒng)技術(shù)簡介
地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)是以地理空間為基礎(chǔ),采用地理模型分析方法,實時提供多種空間和動態(tài)的地理信息,是一種為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機技術(shù)系統(tǒng)。在資源與環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域中,GIS技術(shù)發(fā)揮著技術(shù)先導(dǎo)的作用,它不僅可以有效地管理具有空間屬性的各種資源環(huán)境信息,對資源環(huán)境管理和實踐模式進行快速和重復(fù)的分析測試,便于制定決策、進行科學(xué)和政策的標準評價,而且可以有效地對多時期的資源環(huán)境狀況及生產(chǎn)活動變化進行動態(tài)監(jiān)測和分析比較,也可將數(shù)據(jù)收集、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流,明顯地提高工作效率和經(jīng)濟效益,為解決資源環(huán)境問題及保障可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。文中主要是對GIS技術(shù)應(yīng)用于煤礦礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)進行著重地闡述。
2 系統(tǒng)驅(qū)動模型
礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)完全是一個基于分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)驅(qū)動系統(tǒng),是一個基于多層數(shù)據(jù)、信息與任務(wù)的協(xié)作體系模型,如圖1 所示。其頂層是目標任務(wù)層,即用戶請求需要完成的目標任務(wù)組,它是基于不同專業(yè)主體成員協(xié)調(diào)解決沖突、集成數(shù)據(jù)或信息協(xié)作處理完成;中間層是信息層,即為完成不同的目標任務(wù)提供所需的信息,包括空間與非空間信息兩部分,并在必要時不同信息需要相互協(xié)作;底層當(dāng)然是分布于網(wǎng)絡(luò)中的異構(gòu)數(shù)據(jù)源,含空間與屬性等多源數(shù)據(jù),它是信息形成的基礎(chǔ),也是一切任務(wù)成功處理的基礎(chǔ)。隨數(shù)據(jù)源(煤層厚度及其變化、頂?shù)装鍘r性空間分布與穩(wěn)定性、構(gòu)造地質(zhì)、礦井水文地質(zhì)與瓦斯地質(zhì)等相關(guān)數(shù)據(jù))的變化,就可能引起地質(zhì)問題的產(chǎn)生,這必將引起相關(guān)信息層與任務(wù)層的變化,系統(tǒng)用戶層(主體成員)必須依據(jù)不同的目標任務(wù)實現(xiàn)影響礦井安全生產(chǎn)的地質(zhì)問題預(yù)測預(yù)報與決策報告分析。
圖1 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的分布式應(yīng)用模型
數(shù)據(jù)層、信息層、任務(wù)層和用戶層之間的通信主要通過HTTP協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和空間元數(shù)據(jù)等實現(xiàn),即集中管理的地測部門可以通過網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)不同礦井地質(zhì)問題的處理,同時可以提供給更高一級的主管部門應(yīng)用。
3 系統(tǒng)體系構(gòu)造
根據(jù)上述分析及介紹可以知道,礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)屬于一個以數(shù)據(jù)驅(qū)動為基礎(chǔ)的系統(tǒng),而且如果數(shù)據(jù)源不同,那么就會傳達不同的地質(zhì)問題的信息,那么在實際的分析過程中勢必會應(yīng)用不同的地質(zhì)專業(yè)模型及空間分析的方法來加以實現(xiàn),在實現(xiàn)的途中,需要緊密地聯(lián)系基礎(chǔ)地質(zhì)測量數(shù)據(jù)。那么,由此可知,系統(tǒng)并非一個孤立的信息系統(tǒng),必須要以空間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)多源動態(tài)數(shù)據(jù)信息的共同驅(qū)動來加以實現(xiàn)。下面就是對該系統(tǒng)中的各個組成部分進行闡述及分析。
3.1 數(shù)據(jù)源
數(shù)據(jù)源的提出主要是基于不同地質(zhì)問題的變化而提出的,這些可能會發(fā)生地質(zhì)變化的問題主要包括煤層厚度、頂?shù)装鍘r性空間分布及穩(wěn)定性、礦井水文地質(zhì)及瓦斯地質(zhì)等方面。數(shù)據(jù)源是通過信息層面加以傳遞和反映的,那么這就使得數(shù)據(jù)源的重要性有所體現(xiàn)。例如煤層厚度如果超過工作面采高且撇頂煤時,由于煤層松軟極易造成漏頂,導(dǎo)致頂板管理不便。這對于快速、準確地采取相關(guān)的措施是十分有必要的;又如構(gòu)造地質(zhì)數(shù)據(jù),其反映了瓦斯在礦井中的滯留情況,那么對于預(yù)防礦井瓦斯爆炸具有很大的作用。而且,高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)的預(yù)測及分析報告、決策分析是與往常的動態(tài)地測量空間數(shù)據(jù)是分不開的,測空間數(shù)據(jù)主要包括被測圖形的數(shù)據(jù)及其相關(guān)屙I生數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)源均來源于生產(chǎn)技術(shù)層應(yīng)用不同的技術(shù)手段獲得,并依據(jù)相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)存儲,為礦井安全生產(chǎn)提供重要數(shù)據(jù)保障。
(1)頂?shù)装鍘r性空間分布與穩(wěn)定性相關(guān)數(shù)據(jù)。頂?shù)装鍘r性及其厚度變化可能會導(dǎo)致頂板垮落、底鼓及煤巖層突出等危險。
(2)構(gòu)造地質(zhì)數(shù)據(jù)。構(gòu)造是瓦斯與礦井水突出的重要地帶,極其容易造成地質(zhì)災(zāi)害。
(3)瓦斯地質(zhì)數(shù)據(jù)。主要是瓦斯含量與富集區(qū)的預(yù)測,主要結(jié)合瓦斯地質(zhì)圖與實時監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)測預(yù)報。
(4)其他地質(zhì)異常數(shù)據(jù)。主要是巖漿侵人體、巖溶陷落柱與煤層沖刷帶等,它們的出現(xiàn)也將影響到綜采工作面的布置等。
3.2 該模型支持的專業(yè)軟件系統(tǒng)
一般而言,系統(tǒng)體系中的專業(yè)軟件系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)源管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、以及專家會診地質(zhì)問題系統(tǒng)。在這其中,數(shù)據(jù)源管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)一旦發(fā)生驅(qū)動,那么礦井發(fā)生的地質(zhì)問題就能夠很好地進行判斷。而且還有人應(yīng)有空間分析方法形成基于空間數(shù)據(jù)的地質(zhì)問題決策報告,真正解決分布式環(huán)境下基于GIS的高產(chǎn)高效礦井地質(zhì)保障問題。
3.3 空間數(shù)據(jù)存儲平臺
對于礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)而言,其依據(jù)是與礦井地質(zhì)、保障相關(guān)的數(shù)據(jù)源、信息必須對其存儲在空間等。而且,圖形庫主要存儲13常動態(tài)變化的采掘煤礦工程的平面、瓦斯地質(zhì)圖及礦井水文;知識庫主要是專家層形成的經(jīng)驗眭知識,便于地質(zhì)問題的辨別與分析;方法庫主要是不同數(shù)據(jù)源引發(fā)地質(zhì)問題來進行判斷的;根據(jù)瓦斯及水害等不同的危險數(shù)據(jù)源所建立起來的相應(yīng)專業(yè)模型,可以建立起來一整套較為完整的專業(yè)模型,這個模型需要有2個依據(jù),也就是要遵循一定的規(guī)則,這2個原則是:(1)需要建立礦井下的瓦斯地質(zhì)區(qū)域圖(這些區(qū)域主要包括瓦斯突出危險區(qū)域、高濃度瓦斯區(qū)域及瓦斯突出危險區(qū)等),這個瓦斯地質(zhì)區(qū)域圖主要是依據(jù)礦井的地質(zhì)調(diào)經(jīng)及煤層賦存的情況所建立的;(2)對礦井一下可以采煤的區(qū)域及將來可以采煤的區(qū)域是否可以劃歸為瓦斯警戒區(qū)域進行確定,這個主要依據(jù)的是采掘工程平面圖的動態(tài)采掘信息及與之相關(guān)的瓦斯分區(qū)共同產(chǎn)生作用所建立起來的瓦斯分布區(qū)。
4 支持系統(tǒng)的幾種關(guān)鍵技術(shù)
4.1 鉆、物探技術(shù)
在礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)之中,鉆、物探技術(shù)較為重要,而且這2種技術(shù)發(fā)展的也比較成熟,而且將這2種技術(shù)運用于實際的礦井保障信息系統(tǒng)之中的時間也相對較長,在實際的實踐過程中,得到了成功的驗證,因此成為了數(shù)據(jù)源獲取的較為重要的手段。
4.2 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)
當(dāng)前時期下,監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于3個方面的監(jiān)測:礦井以下水位監(jiān)測、瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測及頂板壓力監(jiān)測,這就使得上述幾個方面的數(shù)據(jù)源能夠進行動態(tài)地監(jiān)控及及時地對報表進行分析。然而,對于GIS的空間分析目前還處于研發(fā)應(yīng)用的推廣階段,也是礦井地質(zhì)保障信息系統(tǒng)的比較關(guān)鍵的技術(shù)。
4.3 空間數(shù)據(jù)存儲
系統(tǒng)數(shù)據(jù)的多源性決定了其數(shù)據(jù)存儲的復(fù)雜性,主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)?;谄鋽?shù)據(jù)的復(fù)雜多元化,必須采用合理的技術(shù)組織才能提高海量數(shù)據(jù)的存儲、管理效率和質(zhì)量。
參考文獻:
摘要:本文是在分析現(xiàn)有GIS技術(shù)中森林資源資產(chǎn)評估應(yīng)用的基礎(chǔ)上,從森林資源資產(chǎn)評估實踐需求出發(fā),提出了以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)建設(shè)森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng),具體分析了系統(tǒng)設(shè)計目標、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)開發(fā)方式?;贕IS技術(shù)的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)的建立將為森林資源資產(chǎn)評估體系提供一種新的思路、技術(shù)和方法。
關(guān)鍵詞:GIS;森林資源資產(chǎn)評估;森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)
1.引言
隨著我國林業(yè)產(chǎn)權(quán)制度改革的不斷深化,市場對森林資源資產(chǎn)評估業(yè)務(wù)需求越來越多。由于評估手段的技術(shù)研究方面仍比較落后,嚴重滯后于森林資源資產(chǎn)評估行業(yè)發(fā)展的要求。因此,森林資源資產(chǎn)評估手段的技術(shù)研究是評估業(yè)面臨的緊迫問題。如何提高工作效率和質(zhì)量,成為評估技術(shù)研究的主要課題。由于森林資源的專業(yè)性和特殊性,評估實踐中涉及宗地分布地形圖、小班資源數(shù)據(jù)、相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標,如何通過一個方式將這些數(shù)據(jù)有機組合起來,生成評估工作所需要的成果,提高工作效率。GIS技術(shù)(地理信息系統(tǒng))的應(yīng)用為我們提供了一種解決問題的新途徑:即在計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基礎(chǔ)上,引入GIS技術(shù),建立以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)。GIS(地理信息系統(tǒng))是一種通用型的技術(shù)系統(tǒng),具有較強的數(shù)據(jù)管理和空間分析、可視化功能,但就具體的應(yīng)用領(lǐng)域來說,仍然存在一定的局限性,不能滿足專業(yè)應(yīng)用的需要。如果將森林資源資產(chǎn)評估專業(yè)模型與GIS有機結(jié)合,既充分利用GIS的數(shù)據(jù)管理能力和空間分析功能,又應(yīng)用森林資源資產(chǎn)評估專業(yè)模型進行各項評估工作,無疑具有很強的優(yōu)越性。本文在分析了前人對GIS在森林資源資產(chǎn)評估中應(yīng)用領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)上,并對基于GIS技術(shù)的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和開發(fā)方式進行了探討。
2.研究現(xiàn)狀分析
目前學(xué)者對于GIS技術(shù)在森林資源資產(chǎn)評估應(yīng)用研究非常少,主要有這幾種應(yīng)用方式。學(xué)者于洋[1]利用ArcGIS9.0軟件,制作用材林各優(yōu)勢樹種、各年齡面積分布圖、各齡組資產(chǎn)分布圖,用圖形比較直接形象直觀反映評估結(jié)果資產(chǎn)狀況。這種研究是將GIS和用材林資產(chǎn)評估模型分屬于兩個獨立的系統(tǒng),沒有深度融合,僅僅停留在數(shù)據(jù)文件交換的水平上。張年生等學(xué)者[2]借助GIS的空間分析與顯示功能,結(jié)合計算機程序的靈活計算功能進行相應(yīng)的程序設(shè)計,自動實現(xiàn)評估值的計算,為進行森林資源資產(chǎn)評估提供了一種新的方法和思路。這種系統(tǒng)設(shè)計思路的構(gòu)想可移植性較差、設(shè)計還不夠全面。
本文是在分析現(xiàn)有研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合森林資源資產(chǎn)評估實踐具體需求的基礎(chǔ),利用GIS技術(shù),構(gòu)建設(shè)一個基于完全一體化的內(nèi)嵌式結(jié)合的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)。其基本方法是進行GIS的二次開發(fā),建立森林資源資產(chǎn)評估模塊,構(gòu)建出森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)。一體化的內(nèi)嵌式結(jié)合系統(tǒng)不僅能進行數(shù)據(jù)之間的交換,更主要的是實現(xiàn)了內(nèi)核一體化,在操作方式、功能模塊方面可以進行內(nèi)部無縫的鏈接,實現(xiàn)了整體的集成,如圖1所示。
3.系統(tǒng)設(shè)計
3.1系統(tǒng)設(shè)計目標
根據(jù)森林資源資產(chǎn)評估開展的實際情況,系統(tǒng)目標主要是解決森林資源資產(chǎn)評估工作計算量大、評估結(jié)果與圖面資料不夠直觀形象、項目管理松散等問。系統(tǒng)的目標為:①自動生成森林資源資產(chǎn)評估報告,提高工作效率。實現(xiàn)將采集的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)后,直接生產(chǎn)評估報告。如業(yè)務(wù)流程相關(guān)文檔填寫、評估過程以及各種形式的評估結(jié)果匯總表和各種直觀的專題圖等通過計算機來完成,可以減輕工作人員的勞動強度,避免人為因素造成的失誤。
②輸出評估結(jié)果明細表、評估結(jié)匯總表及對應(yīng)專題圖。
③力求系統(tǒng)具有較好的可移植性、數(shù)據(jù)共享性、開放性和擴展性。比如可以在該系統(tǒng)基礎(chǔ),增加開發(fā)房地產(chǎn)估價、礦業(yè)權(quán)評估等模塊,可以進一步形成一個基于GIS技術(shù)的資產(chǎn)評估系統(tǒng)軟件,也可將該系統(tǒng)與RS軟件系統(tǒng)等連接問題。
④能提供森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)管理功能,比如數(shù)據(jù)更新、評估項目管理等內(nèi)容。
3.2系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)是在森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)界面下,調(diào)用森林資源資產(chǎn)評估模塊和信息查詢模塊進行評估和信息查詢。系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示:
模型庫是將森林評估技術(shù)規(guī)范標準(DB35/T642—2005《森林資源資產(chǎn)評估技術(shù)規(guī)范》)中的評估方法轉(zhuǎn)變成評估模型,主要由林木資產(chǎn)評估模型、經(jīng)濟林資產(chǎn)評估模型、竹林資產(chǎn)評估模型、林地資產(chǎn)評估和森林景觀資產(chǎn)評估模型組成,共計5類資產(chǎn)29種具體方法。模型庫是按一定組織結(jié)構(gòu)形式存儲多個模型的集合體,模型之間不僅可以相互獨立,而且可以互相組合。
知識庫存儲著森林資源資產(chǎn)評估專家相關(guān)知識和經(jīng)驗,森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)的專家知識來自以下幾個方面:①與評估有關(guān)的規(guī)范,如相關(guān)評估法律法規(guī)。②有關(guān)評估基礎(chǔ)理論和方法:包括評估方法的適用條件、公式計算方法等。③啟發(fā)性知識:在資產(chǎn)評估師的指導(dǎo)下,通過學(xué)量的評估案例,間接地獲取資產(chǎn)評估師的評估經(jīng)驗。知識庫目的就針對評估對象,結(jié)合評估目的、收集資料情況及相關(guān)評估經(jīng)驗,確定合適的評估方法。
GIS輔助評估部分的功能除了實現(xiàn)GIS軟件內(nèi)部的分析顯示查詢的功能外,還需要利用GIS二次開發(fā)拓展其他的功能。
3.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[3]是用于描述、管理和維護數(shù)據(jù)庫的程序系統(tǒng),主要負責(zé)數(shù)據(jù)庫的建立、刪除、修改與維護,以及數(shù)據(jù)的存儲、檢索、排序、統(tǒng)計等,現(xiàn)在應(yīng)用較多的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫如Microsoft Office Access 2007、Oracle9、SQLServer 2000等。數(shù)據(jù)庫中主要包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫[5],其中對于空間數(shù)據(jù)庫的操作可以通過使用GIS軟件的控件開發(fā)進行,如Map Objects、ArcGIS、ArcObject。
數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)一般是評估對象對應(yīng)1∶10000地形圖,主要包括小班分布圖、林相分布圖、森林資源分布圖、行政區(qū)劃地形圖等。圖形數(shù)據(jù)的采集主要由地形圖、行政圖等地圖掃描、配準、矢量化輸入,并在ArcGIS9.0中對其進行配準并通過數(shù)據(jù)分層、屬性編碼和空間索引設(shè)計,建立空間數(shù)據(jù)庫。
屬性數(shù)據(jù)主要有采集和更新得到,采集是通過樣地調(diào)查數(shù)據(jù)和小班調(diào)查數(shù)據(jù)直接輸入或?qū)⒁汛嬖谄渌麛?shù)據(jù)文件經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換讀取,更新是利用已有的調(diào)查成果數(shù)據(jù),如一類、二類、三類調(diào)查、專項調(diào)查數(shù)據(jù)庫,根據(jù)變化情況,可對原有數(shù)據(jù)進行更新到評估時點數(shù)據(jù)。
3.4系統(tǒng)的功能設(shè)計
從總體來說,建立的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)既具有數(shù)據(jù)管理功能和事務(wù)管理功能一般信息系統(tǒng)的功能,同時它必須是一個決策支持系統(tǒng),要求能夠把模型庫和數(shù)據(jù)庫結(jié)合起來輔助評估人員完成評估工作,降低評估人員工作勞動強度,減低評估人員的主觀臆測性,保證評估過程和結(jié)果的公正合理;森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)要能保證評估人員的能動參與和決策,即從評估開始到評估結(jié)果最終確定的整個評估過程中,評估人員都參與其中,同時又要提供足夠的信息幫助評估人員做出判斷和決策。同時,還應(yīng)保證系統(tǒng)的安全性和開放性方面的要求。根據(jù)森林資源資產(chǎn)評估的作業(yè)特點和GIS特點,基于GIS的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)功能設(shè)計如圖3所示。
4.系統(tǒng)開發(fā)
根據(jù)目前主流的GIS二次開發(fā)平臺,本系統(tǒng)以ESRI公司的ArcInfo為平臺,運用ArcObjects組件庫和可視化編程工具VisualBasic 7.0進行開發(fā),即VisualBasic 7.0的應(yīng)用程序中,利用AO直接將GIS功能嵌入其中,實現(xiàn)森林資源資產(chǎn)評估地理信息系統(tǒng)的各種功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Microsoft Office Access 2007關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)流向分成兩組:一是利用AO控件開發(fā)管理和控制空間數(shù)據(jù),實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的顯示、查詢和分析;二是利用ADO組件技術(shù)訪問屬性數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)空間和屬性數(shù)據(jù)的交互查詢。系統(tǒng)的開發(fā)結(jié)構(gòu)如圖4所示。
5.結(jié)束語
本系統(tǒng)設(shè)計的目標是將森林資源資產(chǎn)評估工作程序化、軟件化,提高工作效率,提高評估結(jié)果計算準確性。系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能主要是小班數(shù)據(jù)、相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標、地形圖數(shù)據(jù)管理,評估操作流程管理、評定估算、評估報告生成、報表和專題圖輸出。本系統(tǒng)就是利用GIS技術(shù)強大的信息儲存、管理、運算、動態(tài)管理及跟蹤、圖形顯示、二次開發(fā)等功能,結(jié)合森林資源資產(chǎn)評估技術(shù)規(guī)范,初步構(gòu)建基于GIS技術(shù)支持下的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)將為森林資源資產(chǎn)評估體系提供一種新的思路、技術(shù)和方法。目前來看,理論是完全可行的,但真正實現(xiàn)工作量非常大,有待學(xué)者進一步研究開發(fā)。(作者單位:江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院)
參考文獻
[1]于洋.基于GIS的梅城林場用材林資產(chǎn)評估的研究:[中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫].合肥:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2010
[2]張年生,王國華,蔣共和.基于GIS的森林資源資產(chǎn)評估系統(tǒng)的設(shè)計[J].國土資源導(dǎo)刊,2009,05:64-65.
[3]胡宗慶,王李進.基于WebGIS的森林資源資產(chǎn)評估信息系統(tǒng)[J].華東森林經(jīng)理,2007,03:77-80.