地理信息工程知識點精選(九篇)

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第1篇：地理信息工程知識點范文

關(guān)鍵詞：遙感 機載激光雷達(dá) 實踐教學(xué) 課程設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）18-00-02

1 前言

《激光遙感》是武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院為適應(yīng)遙感技術(shù)發(fā)展的最新需求，對原有《激光成像》課程進(jìn)行改造而設(shè)置的一門專業(yè)必修課程。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，激光遙感成為了遙感技術(shù)的重要方向。近些年越來越多的資源投入到激光雷達(dá)術(shù)的研究和實踐中，使之得到飛速發(fā)展。目前激光遙感技術(shù)已經(jīng)運用到了近景、地面、車載、機載到星載的多種平臺上，提供了不同精度的多種產(chǎn)品，應(yīng)用在諸多行業(yè)中。相應(yīng)地，激光遙感數(shù)據(jù)處理也從科學(xué)研究少量試驗發(fā)展到了大規(guī)模生產(chǎn)實踐階段。面對這種變化趨勢，武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院在2010年修訂的本科生培養(yǎng)方案中，設(shè)置了《激光遙感》課程，作為攝影測量方向本科生的專業(yè)必修課和遙感信息工程方向本科生的專業(yè)選修課[1]。這準(zhǔn)確地反映了目前激光遙感技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和其在遙感技術(shù)中的地位。

2 加強激光遙感實踐課程的必要性

在激光遙感課程改造過程中，有必要提出并堅持面向應(yīng)用的方針，這一方面是生產(chǎn)的需要，我國已經(jīng)正在大力引進(jìn)和推廣激光遙感技術(shù)，僅機載LiDAR設(shè)備就已經(jīng)超過30臺，價值數(shù)億元，其他的地面及近景設(shè)備更是多達(dá)百余套。這些設(shè)備采集了大量的數(shù)據(jù)，處理這些數(shù)據(jù)需要專門的人才，對本科教育提出了要求[2]；另一方面是就業(yè)的需要，雖然隨著空間技術(shù)的應(yīng)用，攝影測量與遙感專業(yè)的學(xué)生就業(yè)形勢較好，但是要看到，隨著開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程學(xué)校的增加以及學(xué)生規(guī)模的擴大，就業(yè)壓力已經(jīng)越來越大，有必要根據(jù)生產(chǎn)部門的需求，有針對性地培養(yǎng)學(xué)生專長，擴大就業(yè)機會；第三方面是科學(xué)研究的需要，目前激光遙感數(shù)據(jù)僅僅得到了初步的應(yīng)用，如何提高數(shù)據(jù)處理效率，豐富數(shù)據(jù)產(chǎn)品類型以及拓展數(shù)據(jù)范圍等，是目前生產(chǎn)部門亟待解決的問題[3]。通過在本科階段設(shè)置相關(guān)課程，加大培養(yǎng)力度，有利于激發(fā)學(xué)生科研興趣，為將來投身相關(guān)科學(xué)研究打下了堅實基礎(chǔ)。在過去激光遙感屬于前沿技術(shù)，缺少必要的案例和數(shù)據(jù)，主要采取課堂講授的方式，通過教師的PPT和板書進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生的課堂實驗及課后實踐很少，缺少實踐環(huán)節(jié)，造成學(xué)生動手能力較差，同時對理論的理解也不夠深入，影響了用人單位的使用[4]。因此，隨著激光遙感技術(shù)從探索走向應(yīng)用，對應(yīng)的《激光遙感》課程也由選修設(shè)置為必修，其授課方式也應(yīng)該從純理論講授發(fā)展為理論結(jié)合實踐的講授方式。

3 遙感實踐課程的原則及內(nèi)容

3.1 遙感實踐課程的原則

激光遙感數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)多，涉及的專業(yè)知識多，同時，由于仍處于不斷發(fā)展中，很多新處理方法和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，成熟和固定的生產(chǎn)與數(shù)據(jù)處理方法和流程較少。在確定激光遙感課程實踐內(nèi)容時需要把握如下原則：

（1）有利于全面掌握課程的知識點，實踐的內(nèi)容應(yīng)該貫穿整個課程的環(huán)節(jié)，加深和鞏固學(xué)生對理論的了解；

（2）有利于相關(guān)專業(yè)知識的融會貫通[5]。激光遙感是多種新技術(shù)的集成技術(shù)，應(yīng)該通過實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解相關(guān)專業(yè)技術(shù)以及集成技術(shù)的重要性及作用；

（3）有利于激發(fā)學(xué)生的科學(xué)研究興趣[6]。應(yīng)該通過實踐，激發(fā)學(xué)生探索未知的興趣，投身于對激光遙感技術(shù)科學(xué)研究中；

（4）有助于提高學(xué)生動手能力。激光遙感技術(shù)是一門工科技術(shù)，其落腳點應(yīng)聚焦在提高學(xué)生的動手能力，為將來勝任行業(yè)部門打下基礎(chǔ)；

（5）有助于課程安排。課堂時間有限，過于復(fù)雜的實驗占用太多時間，不利于課堂組織，簡單的實驗不利于學(xué)生掌握相關(guān)知識。必須對各實驗部分精心設(shè)計，使之既相對獨立又有機聯(lián)系。

3.2遙感實踐課程的主要內(nèi)容

激光遙感實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容

激光遙感技術(shù)工程實踐環(huán)節(jié)較多，內(nèi)容龐雜，主要有：

航線設(shè)計，需要全面掌握點云數(shù)據(jù)的參數(shù)，影像數(shù)據(jù)參數(shù)等；

數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括誤差剔除，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等；

輸入輸出，包括格式轉(zhuǎn)換，內(nèi)插方法等；

基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品生產(chǎn)，包括DEM、DLG的生產(chǎn)；

高級地理信息應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)分類、建筑物提取，三維建模以及空間信息系統(tǒng)研發(fā)等。

4 遙感實踐課程設(shè)計

4.1 框架

本文設(shè)計了激光遙感課程的實踐教學(xué)方案，框架圖如下。

激光遙感實踐框架

4.2 實踐教學(xué)方案

本文設(shè)計了激光遙感課程的實踐教學(xué)案例，下面針對框架進(jìn)行詳細(xì)說明。

（1）為了使學(xué)生對LiDAR技術(shù)有感性的認(rèn)識，設(shè)計了參觀的環(huán)節(jié)，以激發(fā)學(xué)生的興趣。選擇學(xué)院的硬件設(shè)備或者生產(chǎn)部門的生產(chǎn)現(xiàn)場，使學(xué)生通過參觀對LiDAR設(shè)備的組成、相關(guān)技術(shù)和行業(yè)應(yīng)用有初步了解，在生產(chǎn)一線了解該技術(shù)目前的應(yīng)用關(guān)鍵和難點。一方面激發(fā)學(xué)生投身生產(chǎn)的熱情，另一方面使學(xué)生了解科研與生產(chǎn)的方向。

（2）針對LAS格式的數(shù)據(jù)，要求學(xué)生編寫程序，能夠讀取數(shù)據(jù)到相應(yīng)的數(shù)組中。主要使學(xué)生了解LiDAR數(shù)據(jù)種類，通過深入研究LAS數(shù)據(jù)格式，了解空間信息數(shù)據(jù)的特點和存儲難點；通過全面講解LAS格式版本的發(fā)展過程，了解LiDAR技術(shù)進(jìn)步過程和數(shù)據(jù)不斷豐富的過程；通過程序編寫，熟練掌握空間數(shù)據(jù)讀取技術(shù)和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間的技巧。

（3）對LiDAR數(shù)據(jù)進(jìn)行三維顯示和基本空間分析操作。主要使用任課教師承擔(dān)科研項目時編寫的數(shù)據(jù)處理平臺，在使用前任課教師先講解科研項目的目的、意義、進(jìn)展及展望，再對該平臺的基本功能，尤其是數(shù)據(jù)讀取部分進(jìn)行詳細(xì)講解。一方面可以使學(xué)生看到上次課程自己編寫的數(shù)據(jù)讀取程序的規(guī)范性、速度和效率上存在的問題，另一方面可以使學(xué)生知道，科研項目并不神秘，而是從基礎(chǔ)的功能起步的；通過對點云的簡單空間操作和分析，使學(xué)生了解點云數(shù)據(jù)的粗差、斷面、建筑物和樹木腳點的空間分布特征、區(qū)別以及容易混淆的地方；通過對波形數(shù)據(jù)的讀取、顯示和分解，使學(xué)生了解LiDAR數(shù)據(jù)的新發(fā)展及其優(yōu)點。

（4）要求學(xué)生編程實現(xiàn)LiDAR數(shù)據(jù)粗差的剔除。本次實踐具有一定的靈活性，學(xué)生可以自行編寫包含讀取、顯示、剔除粗差以及存儲的完整程序，也可以在教師提供的平臺上，以組件的形式完成剔除粗差的功能。關(guān)鍵是使學(xué)生理解基于高差的分類方法，基于統(tǒng)計原理的區(qū)分粗差的方法，熟悉一些基本的測量平差方法，不僅能夠復(fù)習(xí)和掌握前期學(xué)過的測繪的基本專業(yè)知識，還能初步掌握LiDAR數(shù)據(jù)處理的基本原理和DEM的基本生產(chǎn)方法。

（5）要求學(xué)生編程實現(xiàn)去除粗差后的LiDAR數(shù)據(jù)的規(guī)則化。主要使學(xué)生復(fù)習(xí)和掌握空間數(shù)據(jù)內(nèi)插的主要方法，了解LiDAR數(shù)據(jù)采集的隨機性，知道其特點和不足，提高編程水平，同時對于DEM的生產(chǎn)方法也有更深入的掌握。

（6）實現(xiàn)LiDAR點云數(shù)據(jù)分類和輸出。這部分比較復(fù)雜，主要基于現(xiàn)有軟件，使學(xué)生掌握LiDAR數(shù)據(jù)分類的原理和生產(chǎn)部門處理的流程和工具，在不斷調(diào)試參數(shù)并觀察處理結(jié)果的過程中，琢磨和理解現(xiàn)有數(shù)據(jù)分類算法的原理和不足，明了目前LiDAR數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵和難點，為將來從事生產(chǎn)或科研打下基礎(chǔ)。

（7）撰寫實踐報告，要求學(xué)生將實踐過程和實踐結(jié)果進(jìn)行展示和總結(jié)，提出自己的想法，可以提出新的原理或算法，也可以針對某一環(huán)節(jié)提出改進(jìn)措施，自由發(fā)揮。教師根據(jù)學(xué)生的報告綜合、總結(jié)，在課堂上進(jìn)行展示和點評，并給出成績。

5 結(jié)語

實踐教學(xué)不僅是理論課程的補充，而且具有驗證、綜合、創(chuàng)新等功能。加強實踐性教學(xué)，有助于學(xué)生全面理解理論知識，掌握分析問題、解決問題的方法，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生編程能力。本文針對《激光遙感》課程的特點和本科學(xué)生的知識積累，設(shè)計了課程實踐環(huán)節(jié)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對理論知識的理解，推動了《激光遙感》教學(xué)改革，使該工科課程更貼近科研和生產(chǎn)，為學(xué)生將來進(jìn)行科研或生產(chǎn)打下了堅實基礎(chǔ)。

（武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430079）

參考文獻(xiàn)：

[1]遙感信息工程學(xué)院.本科人才培養(yǎng)方案（2010年版）[EB/OL].2012（2）.

[2]賴旭東.《激光遙感》課程設(shè)計與思考[J].地理空間信息，2012，10（4）：168-169.

[3]張喜旺，劉劍鋒.高校GIS專業(yè)遙感類課程教學(xué)改革探索[J].測繪與空間地理信息，2012，35（10）：10-12.

[4]劉經(jīng)南，張小紅.激光掃描測高技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].武漢大學(xué)學(xué)報：信息科學(xué)版，2003，28（2）：132-137.

第2篇：地理信息工程知識點范文

關(guān)鍵詞：資源環(huán)境科學(xué) 資源環(huán)境信息學(xué) 課程建設(shè)

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0099-03

當(dāng)代社會信息技術(shù)迅猛發(fā)展，利用信息技術(shù)為資源環(huán)境科學(xué)服務(wù)是大勢所趨[1～2]。資源環(huán)境信息學(xué)（informatics of resources and environment）就是面向資源環(huán)境領(lǐng)域的數(shù)據(jù)、信息和知識，將計算智能應(yīng)用于資源環(huán)境分析和評價，為資源開發(fā)和環(huán)境保護及管理提供方法和理論支持，使之走上可視化、數(shù)字化、智能化、精確化、高效化的道路[3～5]。近十年來，國內(nèi)各高校資源環(huán)境和環(huán)境工程專業(yè)相繼開設(shè)了“資源環(huán)境信息學(xué)”方向的課程，不斷充實資源環(huán)境科學(xué)的教學(xué)體系，為培養(yǎng)符合社會需要的人才作出了積極努力和探索[6～8]。

資源環(huán)境信息方向人才是國家緊缺人才，探索資源環(huán)境信息學(xué)的課程創(chuàng)新，對資源創(chuàng)建環(huán)境科學(xué)專業(yè)高效的教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，向“知識―素質(zhì)―能力”型教育模式轉(zhuǎn)變，具有積極意義。學(xué)校要為學(xué)生掌握扎實專業(yè)知識、提高實踐動手能力和創(chuàng)新能力搭建堅實的平臺，使培養(yǎng)的人才能適應(yīng)21世紀(jì)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。

1 國內(nèi)“資源環(huán)境信息學(xué)”課程設(shè)置與教學(xué)體系存在的主要問題

1.1 “資源環(huán)境”與“信息”融合度不夠

資源環(huán)境信息學(xué)的著眼點應(yīng)該是“資源與環(huán)境”問題，信息技術(shù)是方法和工具。但在現(xiàn)階段，不少高校院系在師資和教材都不到位的情況下倉促上馬，開設(shè)資源信息學(xué)課程，造成信息技術(shù)和理論知識與資源環(huán)境問題脫節(jié)，與資源環(huán)境問題實例結(jié)合少，難以突出課程特色。如大部分高校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)都開設(shè)了《環(huán)境信息系統(tǒng)》課程，但實際教學(xué)大多采用的仍然是地信專業(yè)的《地理信息系統(tǒng)》作為教材，教學(xué)內(nèi)容上沿用地信專業(yè)的教學(xué)思路，缺乏與環(huán)境問題的結(jié)合，達(dá)不到應(yīng)有的教學(xué)效果。且各校開設(shè)的資源信息學(xué)課程，多偏重傳統(tǒng)資源學(xué)的教學(xué)思路，與信息學(xué)結(jié)合不夠。

1.2 缺乏實踐教學(xué)

資源環(huán)境信息學(xué)本身是一門實踐性強，面向應(yīng)用的學(xué)科。但在教學(xué)中，相關(guān)課程的教師，特別在國內(nèi)非重點大學(xué)的資源環(huán)境專業(yè)，教師沒有科研支撐，缺乏實踐經(jīng)驗，加上教學(xué)素材不足，教學(xué)成了無源之水，只能照本宣科，極易脫離實際。如《環(huán)境遙感》課程，多由原非環(huán)境專業(yè)方向的教師承擔(dān)，缺乏環(huán)境專業(yè)的知識背景和科研經(jīng)驗。這種情況下導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容只能“遙感概論”為主，而沒有結(jié)合環(huán)境學(xué)的案例進(jìn)行講解，不符合應(yīng)用型課程的教學(xué)特點。如果由環(huán)境專業(yè)出身的老師授課，則會出現(xiàn)缺乏信息學(xué)知識，教學(xué)能力跟不上教學(xué)要求的情況。資源信息學(xué)的教學(xué)同樣面臨問題，基于測繪學(xué)、勘探學(xué)的傳統(tǒng)專業(yè)如礦產(chǎn)資源信息學(xué)、海洋資源信息學(xué)等可由傳統(tǒng)信息技術(shù)升級實現(xiàn)，過渡的難度較小，而如水資源信息學(xué)、生物資源信息學(xué)轉(zhuǎn)型的難度很大，極易脫離實踐而依賴?yán)碚摗?/p>

1.3 綜合運用能力培養(yǎng)不足

環(huán)境信息技術(shù)綜合性強，涉及領(lǐng)域多。比如，要完整開發(fā)一個資源環(huán)境信息系統(tǒng)，制作出某地區(qū)的大氣污染情況分布專題圖，就必須使用到環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、遙感及圖像處理、地理信息系統(tǒng)等知識。一味孤立地學(xué)習(xí)以上各類知識，不通過課程將上述內(nèi)容整合，使學(xué)生對所學(xué)知識融會貫通，且無法通過實踐鍛煉，走向社會以后，面對一些實際工作會感到無從下手。而在現(xiàn)階段的教學(xué)體系中，資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的資源環(huán)境信息教學(xué)尚難以將上述知識進(jìn)行整合，對學(xué)生進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)。再如在資源調(diào)查與評價中，政府各部門已普遍使用了GIS系統(tǒng)進(jìn)行信息處理、統(tǒng)計分析。廣大的資源科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生，必須了解到一個GIS前期計劃設(shè)計、數(shù)據(jù)采集，中期數(shù)據(jù)處理分析、調(diào)查，后期制圖、結(jié)論評價等各階段的基本過程，形成完整的思路，在未來的工作中，才能胸懷全局，心中有數(shù)。

1.4 “資源信息”與“環(huán)境信息”未能有機融合

資源與環(huán)境二者相互依存相互轉(zhuǎn)化，是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)人類以己為中心，只顧利用資源而忽視環(huán)境保護，將出現(xiàn)嚴(yán)重的生態(tài)失衡和環(huán)境危機等問題，從而制約人類社會可持續(xù)發(fā)展。資源與環(huán)境是一對矛盾統(tǒng)一體，相輔相成，相生相克，開發(fā)利用自然資源會影響自然環(huán)境生態(tài)，而強調(diào)生態(tài)環(huán)境保護也可能限制經(jīng)濟的發(fā)展。如果孤立地研究“資源”或“環(huán)境”，尤如盲人摸象，視野狹窄。資源與環(huán)境專業(yè)通常同屬一院，公共基礎(chǔ)課內(nèi)容相通，也是為了培養(yǎng)學(xué)生的宏觀視角。資源信息學(xué)和環(huán)境信息學(xué)的基本研究方法是一致的，研究工具大體相同，只是研究角度不同，出發(fā)點不同，但在現(xiàn)階段，“資源信息學(xué)”與“環(huán)境信息學(xué)”各自的教學(xué)體系尚不成熟和完備，如何實現(xiàn)資源觀點與環(huán)境觀點的融合，引導(dǎo)資源學(xué)專業(yè)和環(huán)境學(xué)專業(yè)的學(xué)生辯證思維，進(jìn)行宏觀思考，尚有待在教學(xué)實踐中進(jìn)行探索。

2 “資源環(huán)境信息學(xué)”課程建設(shè)不力的主要原因

2.1 對資源環(huán)境信息學(xué)的重要性認(rèn)識不足

國內(nèi)高校的資源環(huán)境科學(xué)或資源環(huán)境工程專業(yè)的教學(xué)體系，一般依托學(xué)校專業(yè)背景和院系師資，會設(shè)置“資源（環(huán)境）生態(tài)、資源（環(huán)境）經(jīng)濟、資源（環(huán)境）評價”、等幾個主要方向，而對于“資源（環(huán)境）信息”這個近十年才逐漸形成并發(fā)展的學(xué)科方向，從上至下，尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識，各界投入明顯不足。

在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家高校，“資源（環(huán)境）信息學(xué)”在不少高校已成為資源（環(huán)境）科學(xué)專業(yè)的專業(yè)必修課程，甚至是學(xué)位課程，資源（環(huán)境）信息方向已與其他傳統(tǒng)領(lǐng)域一起構(gòu)成資源環(huán)境科學(xué)的課程體系。另外，已有大學(xué)開設(shè)了獨立的資源（環(huán)境）信息學(xué)本科專業(yè)，制定了較完善的培養(yǎng)方案，培養(yǎng)資源環(huán)境信息學(xué)專業(yè)人才。同時有些高校成立了資源（環(huán)境）信息學(xué)院，并開設(shè)了碩士點?？梢钥闯觯Y源環(huán)境信息學(xué)的學(xué)科建設(shè)是與社會經(jīng)濟發(fā)展程度直接關(guān)聯(lián)的。

在國內(nèi)，由于信息技術(shù)起步較晚，在資源環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用尚不成熟，同時受師資力量和軟硬件條件的限制，相關(guān)課程的設(shè)置隨意性強，課程建設(shè)投入少，這與信息技術(shù)在資源環(huán)境科學(xué)中的日益重要地位明顯不相符，也不符合社會發(fā)展對資源環(huán)境應(yīng)用型人才的要求。從目前的社會需求來看，重視資源環(huán)境信息學(xué)的教學(xué)，培養(yǎng)具備資源環(huán)境信息學(xué)素養(yǎng)的人才，在緩解資源環(huán)境科學(xué)畢業(yè)生就業(yè)壓力上有較大的潛力。

2.2 教學(xué)目標(biāo)不清晰，課程體系不完善

現(xiàn)階段國內(nèi)高校資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)對資源環(huán)境信息方向的認(rèn)識尚不成熟，仍處于探索實踐階段，對于此類課程的意義和培養(yǎng)目標(biāo)缺乏清晰的認(rèn)識，造成教學(xué)計劃定位模糊，課程設(shè)置無特色，教學(xué)內(nèi)容前后重復(fù)矛盾，缺乏連續(xù)性和邏輯性，綜合應(yīng)用更是紙上談兵。資源環(huán)境信息學(xué)的教學(xué)研究幾近空白，各級精品課程無人申報，長此以往，前景堪憂。資源環(huán)境信息學(xué)亟待教育主管部門的重視和扶持，亟待高校院系加大投入，組織攻關(guān)。

2.3 師資力量不足和教材建設(shè)不力

資源環(huán)境信息學(xué)教學(xué)效果差的重要原因是師資力量和教學(xué)資源缺乏，特別是對于大量省屬普通本專科院校，教師們常常是心有余而力不足。國內(nèi)大學(xué)尚沒有資源（環(huán)境）信息學(xué)本科專業(yè)，自然沒有專業(yè)完全對口的教師。此方向課程的老師主要由具有“資源環(huán)境”或“信息”某一方向的老師通過自學(xué)或進(jìn)修來擔(dān)任，不但要花費大量精力，教學(xué)質(zhì)量也難以保證，甚至有些學(xué)校還存在相關(guān)課程無人愿意接手的尷尬狀況。

另外，資源環(huán)境信息學(xué)課程教材建設(shè)不力，缺乏精品教材?！顿Y源信息學(xué)》《資源信息系統(tǒng)》《環(huán)境信息系統(tǒng)》《環(huán)境遙感》等近年也有多種教材和專著出版，但有的內(nèi)容龐雜，理論性過強，有的與資源環(huán)境專業(yè)結(jié)合不緊密，缺乏案例，又無配套素材和數(shù)據(jù)，師生使用不便，導(dǎo)致這些教材的實際采用率有限，師生反響平平。

3 資源環(huán)境信息學(xué)教學(xué)創(chuàng)新思路探討

3.1 制定符合社會需要的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計劃

社會需求是大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的基本出發(fā)點。資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)方向培養(yǎng)的人才要具有鮮明的專業(yè)特色，突出專業(yè)優(yōu)勢，才是資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)立足和發(fā)展的根本。進(jìn)行21世紀(jì)，計算機和網(wǎng)絡(luò)全面普及，各行各業(yè)都會直接或間接地使用到信息技術(shù)，利用信息技術(shù)來輔助處理復(fù)雜的資源環(huán)境問題具有傳統(tǒng)方法不可替代的優(yōu)勢。

對于普通的資源環(huán)境科學(xué)和資源環(huán)境工程專業(yè)，需要讓同學(xué)們了解地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)的基本知識、基本技能，具有運用地理信息系統(tǒng)分析和解決資源環(huán)境問題的基本技能及初步的研究和管理能力， 為資源環(huán)境信息管理培養(yǎng)專業(yè)的信息服務(wù)人員。

根據(jù)國內(nèi)實際情況，參考國外比較成熟的經(jīng)驗，國內(nèi)普通高校的資源環(huán)境信息學(xué)相關(guān)專業(yè)可以先確定培養(yǎng)目標(biāo)，從以下三個方面設(shè)立教學(xué)目標(biāo)并制定教學(xué)計劃：（1）資源環(huán)境專業(yè)專題電子地圖制作。學(xué)生根據(jù)所學(xué)相關(guān)技術(shù)，可以使用各類素材和GIS軟件，完成多種資源和環(huán)境相關(guān)的專題圖，如區(qū)域污染企業(yè)分布圖、土地資源適宜性評價圖等；（2）面向?qū)嶋H應(yīng)用，進(jìn)行資源環(huán)境空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的處理分析，完成資源環(huán)境的評價管理等工作；（3）掌握GIS平臺二次開發(fā)技術(shù)，在基礎(chǔ)軟件上完成資源環(huán)境科學(xué)各個應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，包括軟件分析與工具開發(fā)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的組織與創(chuàng)新

學(xué)習(xí)和借鑒國際國內(nèi)一流大學(xué)課程的建設(shè)經(jīng)驗并結(jié)合各校資源環(huán)境專業(yè)實際情況以及課程建設(shè)現(xiàn)狀，對資源環(huán)境信息學(xué)方向系列課程進(jìn)行全面建設(shè)與改革。包括課程體系的邏輯完整性構(gòu)建，分析各相關(guān)課程知識結(jié)構(gòu)，明確先導(dǎo)和后續(xù)課程，建立完整的課程體系。

建議整合《資源環(huán)境遙感》《地理信息系統(tǒng)》《資源（環(huán)境）調(diào)查與評價》《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》《資源（環(huán)境）監(jiān)測》《資源環(huán)境信息管理》等課程，建立完整而科學(xué)的課程體系與模式。完善“資源環(huán)境綜合信息”課程，面向應(yīng)用和綜合集成，將前期課程知識點串成知識鏈，并通過全程項目跟蹤實習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生動手動腦，全面提升綜合能力。例如，在前期《環(huán)境監(jiān)測》《環(huán)境化學(xué)》等課程的實驗實習(xí)中，可以依據(jù)空間數(shù)據(jù)的樣點分布要求進(jìn)行采樣點的設(shè)置，在采樣的同時，利用手持GPS等工具記錄坐標(biāo)信息，可以為后期的環(huán)境信息系統(tǒng)實驗創(chuàng)造條件。前期課程得到的資源環(huán)境屬性數(shù)據(jù)，可作為《資源環(huán)境信息系統(tǒng)》課程上機實驗時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用。通過以上連貫的實踐學(xué)習(xí)，同學(xué)們可以較深刻地理解資源環(huán)境信息系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)的獲取和導(dǎo)入方式、空間數(shù)據(jù)的獲取及與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)接方式，最終得到該區(qū)域直觀的資源環(huán)境指標(biāo)專題圖。這樣的教學(xué)效果比完全使用二手?jǐn)?shù)據(jù)資料更加符合實踐教學(xué)規(guī)律，也沒有重復(fù)增加教學(xué)成本，但要求教學(xué)計劃和課程設(shè)置更加科學(xué)和細(xì)致。

3.3 加強教學(xué)資源建設(shè)

高校資源與環(huán)境科學(xué)院系可以適當(dāng)政策傾斜，激勵優(yōu)秀教師進(jìn)行教材的創(chuàng)編工作，并不拘一格，吸引跨專業(yè)老師合作，協(xié)調(diào)組織各級環(huán)保機構(gòu)、資源環(huán)境信息研究院所、遙感研究所等力量，針對當(dāng)前資源環(huán)境學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合教學(xué)實踐，提供素材，引入最新科研成果，編寫符合不同層次、不同程度需求的資源環(huán)境信息學(xué)系列教材。

資源環(huán)境信息學(xué)相關(guān)各門課程，均需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實驗實習(xí)工作。對于大部分資源環(huán)境遙感圖像、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，各普通高校難以直接采集或保證足夠經(jīng)費采購，只能依靠教材提供和網(wǎng)絡(luò)搜索，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了教學(xué)需要。鑒于資源環(huán)境信息學(xué)的學(xué)科特點，教委或高校組織協(xié)調(diào)，建立適應(yīng)教學(xué)要求、統(tǒng)一管理的網(wǎng)絡(luò)共享資源環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫，有利于解決資源環(huán)境信息教學(xué)資源缺乏和無序使用引發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)糾紛問題。

4 資源環(huán)境信息學(xué)的教學(xué)實踐與展望

湖北工程學(xué)院農(nóng)學(xué)院自2002年開設(shè)《環(huán)境信息系統(tǒng)》至今，一貫重視資源環(huán)境信息學(xué)方向的教學(xué)研究和課程建設(shè)工作，從十年前的一個專業(yè)一個班一門課，發(fā)展到2013年本院及二級學(xué)院、本?？?，4個專業(yè)10多個班5～6門課的教學(xué)規(guī)模，逐漸形成了以社會需求為導(dǎo)向，以提高學(xué)生應(yīng)用能力為目標(biāo)的教學(xué)思路和課程體系。

學(xué)院將“資源環(huán)境信息學(xué)”方向確定為“環(huán)境科學(xué)”專業(yè)和“農(nóng)業(yè)資源利用”專業(yè)的各自主要培養(yǎng)方向之一，不斷完善培養(yǎng)方案，改進(jìn)課程體系。目前，經(jīng)過多年教學(xué)實踐，該教學(xué)方向已經(jīng)形成了由三名青年骨干教師為核心的教學(xué)團隊，1人為資源環(huán)境信息工程博士，1人為在讀博士，均具有交叉學(xué)科知識背景和出國進(jìn)修訪學(xué)經(jīng)歷，有多年的教學(xué)和工作經(jīng)驗。團隊教師多次參加省級、校級講課競賽并獲獎。

該教學(xué)團隊朝氣蓬勃，具有創(chuàng)新精神，勇于實踐，構(gòu)建了較完備的資源環(huán)境信息學(xué)課程群，按照高中低三層次開展教學(xué)，教學(xué)目標(biāo)明確，思路清晰。第一層次，在大一下或大二上學(xué)期開設(shè)《資源環(huán)境信息學(xué)概論》課程，使學(xué)生全面了解本領(lǐng)域基本知識、應(yīng)用范圍和研究方法。開設(shè)上機實驗，使學(xué)生初步使用地信軟件的基本操作，如地圖數(shù)字化、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)輸入和關(guān)聯(lián)，簡單的空間分析及遙感圖像識別入門；第二層次，中高年級開設(shè)專業(yè)選修課，如《地理信息系統(tǒng)》《遙感導(dǎo)論》《資源環(huán)境調(diào)查與評價》，拓展專業(yè)理論知識，強調(diào)動手能力，進(jìn)行較多的戶外作業(yè)和機房實驗。以上課程均打通資源和環(huán)境專業(yè)，整體教學(xué)方案一致，由任課老師根據(jù)專業(yè)特點，靈活調(diào)整教學(xué)案例，既能保持資源環(huán)境專業(yè)內(nèi)在統(tǒng)一，又能兼顧專業(yè)差別；第三層次，開設(shè)《資源環(huán)境綜合信息》課程，面向?qū)嵺`應(yīng)用，進(jìn)行科研式教學(xué)，要求同學(xué)們組成小組，撰寫項目計劃，展開調(diào)查研究，將信息學(xué)方法全面運用到具體資源環(huán)境調(diào)查評價工作去，并輸出結(jié)果得到結(jié)論。該課程實現(xiàn)了與其他若干課程如《環(huán)境化學(xué)》《土壤學(xué)》《水（大氣）污染控制工程》的教學(xué)對接。感興趣和有能力的同學(xué)，還可根據(jù)老師指導(dǎo)，將教學(xué)內(nèi)容不斷深入并作為畢業(yè)論文選題，對就業(yè)和考研大有裨益。

院系重視和支持資源環(huán)境信息學(xué)的課程建設(shè)，提供專項經(jīng)費進(jìn)行機房改造，儀器及軟件資料采購。團隊積極申報省市各級科研題目，就近開展科研工作，帶領(lǐng)學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)。團隊注重搜集教學(xué)資源，關(guān)注最新教材和素材，使用最新的教學(xué)輔助軟件，取得了較好的教學(xué)效果。經(jīng)過統(tǒng)計，以資源環(huán)境信息為就業(yè)和考研方向的學(xué)生比率逐年上升。

近年來，各高校和研究機構(gòu)在資源環(huán)境信息方向的科研投入不斷加大，此方向的研究生陸續(xù)畢業(yè)，他們具有良好的科研實踐和綜合能力，隨著他們充實到高校教師隊伍，會給學(xué)科發(fā)展帶來強大動力?？梢灶A(yù)見，隨著社會經(jīng)濟的需求日益加大，資源環(huán)境信息方向的課程將更加受到重視，教學(xué)體系將不斷完善，課程設(shè)置將更為合理，實踐性綜合課程將更加突出，人才培養(yǎng)質(zhì)量也將邁上新的臺階。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：地理信息工程知識點范文

摘要：當(dāng)下，隨著我國經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對工程建造、結(jié)構(gòu)力學(xué)等實際工程應(yīng)用越來越重視，需要大力發(fā)展現(xiàn)代化的工程學(xué)科來促進(jìn)我國社會的發(fā)展進(jìn)步。當(dāng)前在實際工程應(yīng)用當(dāng)中，對數(shù)學(xué)知識尤其是線性代數(shù)最為依賴，需要發(fā)展前沿線性代數(shù)來促進(jìn)實際工程的發(fā)展。本文立足于對線性代數(shù)教學(xué)過程現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)當(dāng)前在線性代數(shù)教學(xué)當(dāng)中存在的問題與不足，提出面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)的思路。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟發(fā)展；實際工程；應(yīng)用；線性代數(shù)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）26-0163-02

一、當(dāng)前線性代數(shù)教學(xué)的現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國大力發(fā)展現(xiàn)代數(shù)學(xué)教學(xué)，提高我國整體教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)能力?！熬€性代數(shù)”作為重要的數(shù)學(xué)學(xué)科[1]，主要研究數(shù)學(xué)各個變量之間的關(guān)系。線性代數(shù)所具備的抽象性、客觀性、邏輯性、實踐應(yīng)用性等特點，被充分應(yīng)用到各個科研工作當(dāng)中，促進(jìn)我國科研水平提升到一個新的高度。線性代數(shù)教學(xué)目標(biāo)可分為兩個角度：首先，讓學(xué)生掌握到最為基本的知識，為以后深層次的科研發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。其次，增加學(xué)生的空間思考能力、推理能力、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和解決實際問題能力。這些內(nèi)容要求對學(xué)生來講有一定的難度，需要學(xué)生扎實學(xué)習(xí)線性代數(shù)知識，靈活運用各種公式和定理，這樣才能提高學(xué)習(xí)線性代數(shù)的效率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)線性代數(shù)的積極性。在當(dāng)下，線性代數(shù)教學(xué)取得了一定的成果，培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的數(shù)學(xué)人才，為我國科研事業(yè)發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)。同時，線性代數(shù)的教學(xué)仍存在一些問題需要我們教育工作者來解決。首先，線性代數(shù)教學(xué)有些脫離實踐，只是單純的進(jìn)行講解，沒有跟實際工程應(yīng)用做好緊密結(jié)合；其次，線性代數(shù)有些知識沒有做到充分與實際工程應(yīng)用相聯(lián)系；最后，線性代數(shù)教學(xué)仍舊停留在課堂上，只是采用通用教學(xué)方式來傳授線性代數(shù)知識，但是這種教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求，需要老師根據(jù)當(dāng)下的實際情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，大力發(fā)展面向?qū)嵺`應(yīng)用的教學(xué)模式和教學(xué)方法，促進(jìn)當(dāng)前我國現(xiàn)行代數(shù)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

二、面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)的現(xiàn)實意義

面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)是一種新型的教學(xué)模式，它改變以往學(xué)生單純在課堂上來學(xué)習(xí)線性代數(shù)知識，不能夠深層次地挖掘和發(fā)現(xiàn)線性代數(shù)在實踐中的應(yīng)用，不能夠讓學(xué)生深刻理解和運用學(xué)到的線性代數(shù)知識解決實際問題。面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)現(xiàn)實意義可以分為以下幾個方面：

（一）增加學(xué)生學(xué)習(xí)線性代數(shù)的積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的動力

很多學(xué)生在提到數(shù)學(xué)時都感到頭疼，這主要是由于學(xué)生對于數(shù)學(xué)知識有陌生感，不能夠充分認(rèn)識到數(shù)學(xué)公式和定理的現(xiàn)實意義[2]。同時，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識后，不容易在頭腦中形成深度記憶，一旦該門課程結(jié)課之后就會拋掉學(xué)到的知識，造成教學(xué)質(zhì)量下降和浪費教學(xué)資源，不利于培養(yǎng)出具有創(chuàng)新型的優(yōu)秀人才。而提出面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)，這種教學(xué)方式可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)線性代數(shù)的積極性。因為學(xué)生在實際工程應(yīng)用當(dāng)中就會發(fā)現(xiàn)在哪些方面運用線性代數(shù)知識，讓學(xué)生對該類知識有一個新的認(rèn)識，不再認(rèn)為它們是與實踐相脫離的數(shù)學(xué)知識，而是滲透到我們實際應(yīng)用當(dāng)中，是我們現(xiàn)實應(yīng)用當(dāng)中不可缺少的知識。同時，面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)可以讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)動力，讓學(xué)習(xí)更有方向感和成就感，促進(jìn)教育教學(xué)水平的提高。

（二）可以培養(yǎng)出實踐工程需求的專業(yè)拔尖人才，滿足工程應(yīng)用需求的目標(biāo)

在實際工程應(yīng)用當(dāng)中，需要專業(yè)拔尖的數(shù)學(xué)人才，這樣可以保證工程能夠做到精致、安全，既能達(dá)到工程安全性質(zhì)量要求，又能兼顧工程實際美感，從而促進(jìn)工程又好又快的發(fā)展。但是，我們培養(yǎng)的專業(yè)人才很多都缺乏實踐操作經(jīng)驗，只是在課堂上、在課本上學(xué)習(xí)專業(yè)的知識，在實踐當(dāng)中并沒有得到很好的運用。因為在實踐中面臨的情況比較復(fù)雜，所以需要有豐富實踐經(jīng)驗的專業(yè)拔尖人才，能夠根據(jù)實際工程應(yīng)用的需求，充分考慮實際情況來解決實際問題。這就需要我們培養(yǎng)面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的專業(yè)拔尖人才，既可以滿足當(dāng)下實際工程應(yīng)用需求，又具備扎實的理論基礎(chǔ)；既可以在實踐中充分應(yīng)用線性代數(shù)知識解決問題，又讓學(xué)生增長了實踐經(jīng)驗，從而實現(xiàn)素質(zhì)教育的目標(biāo)。

（三）面向?qū)嶋H工程應(yīng)用教學(xué)可以提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)素質(zhì)教育的目標(biāo)

當(dāng)前，我們?nèi)耘f采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生只能在課堂上獲取知識，但是怎樣去運用這些知識就會存在比較多的問題。學(xué)生不知道該怎樣把線性代數(shù)應(yīng)用到實際工程當(dāng)中。同時，教師進(jìn)行線性代數(shù)教學(xué)方式比較單一，就是通過PPT、視頻等課堂傳授方式教學(xué)，但是怎樣去應(yīng)用這些知識就缺少指導(dǎo)。面向?qū)嶋H工程應(yīng)用教學(xué)可以改變教師教育教學(xué)模式，增加線性代數(shù)知識運用于實際工程的教學(xué)環(huán)節(jié)，不但可以促進(jìn)教學(xué)方式的變革，還可以滿足當(dāng)前素質(zhì)教育的要求，培養(yǎng)出一批既具備扎實的專業(yè)知識又具備豐富的應(yīng)用經(jīng)驗的拔尖人才。

三、面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)的新思路

面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的線性代數(shù)教學(xué)，就需要把線性代數(shù)的知識運用到實際工程當(dāng)中，從而更好地保證實際工程的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。同時，還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)線性代數(shù)的積極性，對它的適用范圍和發(fā)揮的重要作用有更為全面的認(rèn)識，讓線性代數(shù)理論知識與工程實踐緊密聯(lián)系。

1.在教學(xué)當(dāng)中充分講解矩陣知識如何解決實際工程圖像處理問題，提高學(xué)生將矩陣知識運用于實際工程的能力。比如可以把工程定義為一個二維函數(shù)w（x，y），x，y分別代表圖片像素的橫縱坐標(biāo)，通過x，y來定位此位置上圖像的光強和灰度。通過二維函數(shù)w（x，y）來轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息圖像，這樣可以進(jìn)行深度的圖像處理。在轉(zhuǎn)化過程中，空間x，y，w都是有限的、離散的。通過離散化處理和量化處理來得到圖片相關(guān)的數(shù)學(xué)矩陣。對圖像進(jìn)行處理就是要把圖片里面冗余的數(shù)據(jù)剔除出去，保留對于圖像有用的數(shù)據(jù)，更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)高效儲存和傳輸。學(xué)生需要掌握矩陣的數(shù)據(jù)篩選，把D像矩陣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成更為精簡的數(shù)據(jù)類型，從而減少不必要的數(shù)據(jù)冗余。這樣，對大量地理信息和遙感等工程類圖像進(jìn)行處理，從而得出更為符合需求的圖像。通過這樣的實踐教學(xué)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到如何應(yīng)用矩陣知識進(jìn)行圖像處理，了解到矩陣特征值、向量在圖像處理中的重要作用。

2.利用解方程組來處理實際工程應(yīng)用中的海量數(shù)據(jù)，提出更優(yōu)的數(shù)據(jù)決策。在線性代數(shù)教學(xué)中，矩陣和方程組是教學(xué)的核心，需要讓學(xué)生真正掌握解決多個方程組的重要步驟。在實際建筑工程當(dāng)中，大量的數(shù)據(jù)所滿足的相關(guān)方程組需要線性代數(shù)知識來解決，通過對方程組的分析處理，更好地進(jìn)行建筑預(yù)測和決策制定。這就需要對產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣處理，然后進(jìn)行矩陣分割、LU分解，把大型矩陣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成小塊矩陣。同時，把得到的目標(biāo)矩陣轉(zhuǎn)化成矩陣L和矩陣U的乘積，L、U分別為上三角和下三角矩陣。這樣，在處理過程中就把目標(biāo)矩陣Q=LU進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)處理和挖掘。在處理實際工程當(dāng)中，要充分融入特征值、特征向量的求解原理，運用特征值特征向量可以建立連續(xù)或者離散的微分方程，更好地預(yù)測工程在建設(shè)過程中需要在哪些方面加強處理，對結(jié)構(gòu)力學(xué)和工程布局要按照得出的線性方程來設(shè)計，這樣可以保障工程質(zhì)量與安全。在解決這些實際工程問題過程中，需要學(xué)生掌握矩陣變換的重要知識點，充分掌握矩陣相乘和順序主子式的基本知識，提高學(xué)生解復(fù)雜方程組的能力，幫助學(xué)生對利用矩陣知識進(jìn)行數(shù)據(jù)處理有更為深刻的印象。

參考文獻(xiàn)：