地理信息科学导论
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地理信息科学导论范文第1篇
中图分类号：G6420文献标志码：A文章编号：
10052909（2015）02002805
资源环境与城乡规划管理专业是1998年教育部根据社会经济发展的需要和学科发展的形势而设立的专业，发展至今，出现专业定位模糊，广度大深度小，就业竞争力受限等诸多尴尬问题[1]。2012年，教育部第四次修订《普通高等学校本科专业目录》（下简称《目录》），原资源环境与城乡规划管理专业被拆分为人文地理与城乡规划、自然地理与资源环境两个专业。2013年，人文地理与城乡规划专业招收第一届本科生。该专业教育在国内刚刚起步，探索人才培养方法还是一个崭新的课题。
南京邮电大学的人文地理与城乡规划专业，除同样面临新专业设置之初的机遇与挑战外，还有其独特的发展背景。2013年10月，经江苏省政府研究并报教育部批准，南京邮电大学、南京人口管理干部学院实行合并办学，组建新的南京邮电大学。在此之前，资源环境与城乡规划管理专业是南京人口管理干部学院特色专业之一，2002年开始招生，已有11年的办学历史，并已形成学历结构、职称结构合理，涵盖地理学、规划学、人口学等专业方向的教学科研团队。2013年，根据《目录》（2012版）要求，该专业开始
转型，招收人文地理与城乡规划
专业第一届本科生。合校前后，专业所依托的院校学科基础全然不同，依据新南邮的学科特色构建专业培养体系成为专业发展必须认真研究的课题。
文章从教育部的专业导向、人才市场需求两方面梳理人文地理与城乡规划专业基础定位。结合南京邮电大学自身特色，以大数据时代智慧城市的建设与应用要求为导向，寻求信息科学与地理学、规划学的结合点，并据此提出以信息科学应用为特色的人文地理与城乡规划专业课程体系构建原则与核心框架。
一、人文地理与城乡规划专业定位基本要求
人文地理与城乡规划专业基础定位应重点考虑两方面要素：一是教育部设置该专业的目标与要求，二是社会对专业人才的需求。
（一）专业设置导向
地理学和城乡规划专业是我国城乡规划人才培养的两大主要来源[2]。前者以南京大学、中山大学、北京大学、华东师范大学等传统地理强校为代表，主攻宏观层面规划，擅长理论探索、机理剖析与经济社会综合分析；后者以清华大学、东南大学、天津大学等建筑学老八校建筑老八校指之初最早开设建筑学、城市规划相关专业的八所高校，包括清华大学、东南大学、同济大学、天津大学、华南理工大学、重庆建筑大学（已并入重庆大学）、哈尔滨建筑大学（已并入哈尔滨工业大学）和西安建筑科技大学。
为代表，主攻微观层面规划，擅长空间设计与形体表达。两者各具特色，各有专攻。
1998版《目录》中涉及城乡规划的专业有地理科学类下属的“资源环境与城乡规划管理”和土建类下属的“城市规划”。这一专业设置与上述两大源头相对应。2012年《目录》调整，城乡规划相关专业仍为两个，一是地理科学类下属的“人文地理与城乡规划”，二是建筑类下属的“城乡规划”。与1998版《目录》相比，保留了地理、建筑两个学科门类下的城乡规划相关专业设置，但将原资源环境与城乡规划管理专业拆分为人文地理与城乡规划、自然地理与资源环境两专业。结合2012版《普通高等学校本科专业介绍》（见表1）不难发现，教育部认可并引导地理学、建筑学下两规划专业各自特色发展。地理学下属的人文地理与城乡规划专业，应区别于工学下属的城乡规划专业，做到强化主线，收缩口径，夯实基础，对口应用——立足宏观、中观区域层面，以地理学理论为基础，强化综合分析能力培养。（二）人才应用需求
教育部为人文地理与城乡规划专业设置的发展导向是否适应市场对规划类人才的需求，是专业定位必须要论证的第二重标准。
如将城乡规划系统细分，可分为规划编制与规划管理两个方面。仅就规划管理来说，地理学专业背景的规划工作者往往具有相对综合的专业知识储备和缜密严谨的逻辑思维能力，具备作为管理者的全局意识与综合协调能力。
规划编制工作又可分为宏观、中观、微观等不同的区域尺度层面。具有地理学专业背景的规划工作者擅长区域分析与经济、社会综合分析，在区域规划、城市总体规划等宏观层面规划中发挥核心作用并承担大部分工作，在控制性详细规划这一中观尺度规划工作中也能发挥重要作用。
针对具体某项规划工作，其工作流程又可划分为规划分析、规划方案与成果表达三个步骤。在成果表达的制图工作中，地理学背景规划工作者确有一定劣势。但在规划分析和方案设计阶段，地理学背景规划工作者发挥的作用与建筑学背景规划工作者旗鼓相当。
综上，地理学背景规划工作者往往具有系统全面的知识储备和突出的综合分析能力，在各类规划工作中发挥重要作用（见图1），不可或缺。强化地理学基础、重视机理分析能力培养的人文地理与城乡规划专业人才培养要求也完全符合市场对专业人才的实际需求。
二、信息科学与地理学、规划学学科融合的理论与实践基础
（一）地理信息系统的规划应用
地理信息系统科学是地理学中的重要分支，作为空间科学与信息科学的重要结合点，技术发展与应用已较为成熟。与CAD等绘图软件相比，GIS（地理信息系统）工具的特点与优势在于空间数据的组织、管理与分析，能够有效管理和处理海量数据，关联空间数据和属性数据。某种程度上可认为是绘图软件与统计分析软件的集成。
在美国，GIS已成为专业规划师的标准工具，脱离GIS的规划编制、规划管理几乎不存在，GIS用于地图处理、规划管理、分析与决策支持、公众参与等方面[3]。在我国，GIS在规划领域的应用相对有限& mdash;—在规划管理系统的设计构建中应用广泛，在规划编制中应用较为粗浅，主要用于自然地理环境要素分析与公共服务设施、基础设施的规划选址分析。规划工作者如能全面掌握地理信息系统原理及其软件的规划领域系统应用，则能顺应这一趋势，在规划工作中更好地发挥作用。
（二）大数据时代海量空间数据的获取与处理
与发展成熟但应用不足的地理信息系统分析方法相比，大数据时代空间数据获取与应用则呈现出海量数据、先进技术与跨学科创新思维三大特征《大数据时代——生活、工作与思维的大变革》中指出，数据本身、技能与思维是大数据价值链的三个构成。 。
随着信息网络的迅速发展，百度、谷歌等搜索引擎，阿里、京东、亚马逊等电子商务公司与腾讯等网络服务运营商掌握海量用户数据。随着智慧城市理论的兴起与“物联网”的建设，行政管理机构也将成为大数据的掌控者。海量数据如何提升城乡规划的科学性与适用性，大数据如何为规划所用，相关研究也陆续展开。
国内外有学者通过挖掘网络数据、居民行为数据，对居民时空行为、城市空间与城市等级体系进行研究[4]。如以百度指数为依据对比分析城市间联系强度[5]，通过微博数据挖掘分析网络社会空间特征[6]等。空间数据的采集与分析已从利用单一GIS 软件向多种信息设备相结合的阶段转变[4]。
针对智慧城市的建设热潮，国内有学者积极开展现行规划体系的“智慧”响应探索，提出在区域城镇体系规划、城镇总体规划及详细规划三大层次的规划建设中应用智慧城市数据信息、融入智慧城市建设理念的思路与要点[7]。如城镇体系规划层次借由新信息技术强大的数据分析能力充分挖掘区域内各城市优势发展的方向与重点，城市总体规划层次应考虑采取合适的路网形式，合理规划智慧交通基础设施等。
这一背景要求规划工作者不断学习新的数据获取与挖掘方法，探索并掌握大数据规划应用的方式途径。
三、以信息科学应用为特色的人文地理与城乡规划专业课程体系构建
（一）基本原则
南京邮电大学的人文地理与城乡规划专业发展，应在满足专业基础定位要求的同时，结合院校优势学科——信息科学、地理学、规划学三者的交叉领域，以地理学、规划学为基础，以信息科学应用为特色。其课程体系构建应遵循夯实地理学基础、围绕规划应用主线、突出空间信息挖掘与分析能力培养的原则。
1.夯实地理学基础
地理学基础理论、方法与分析能力的培养是人文地理与城乡规划专业区别于工学下属城乡规划专业的核心内容，体现专业定位的基本要求。通过基础必修课程学习，了解地理学基础理论框架与范畴、边界与特色，掌握学科基本概念、理论与方法，是专业人才培养的根基。课程设置中，自然地理学、经济地理学、人文地理学等地理学基础课程必不可少。
2.突出空间信息挖掘与分析特色
大数据时代，应强化网络数据挖掘与信息设备数据采集、大数据分析等理论方法的学习与能力培养。为此，应以数学、计算机、网络等知识系统强化为基础，通过设置地理信息系统、数据库技术与应用、数理统计应用等与地理、空间规划相关的信息技术类课程，培养学生的空间数据获取与分析能力。
3.围绕规划应用主线
无论是地理学基础分析能力的培养还是空间数据获取与分析能力的训练，最终应落实到进行空间分析、指导空间规划上来。城乡规划应用是专业教育知识体系构建的主线，相关课程设置与能力培养都应围绕这一主线展开。因此，城乡规划基础知识的全面系统掌握对于夯实专业的基础定位至关重要。为使学生对城乡规划领域基本概念、理论、研究方法等有相对全面系统的认识，城市规划原理、城乡规划学导论等应作为专业基础课程设置。
（二）课程体系框架设计
以上述原则为依据，结合南京邮电大学学科设置特色与要求，初步设定人文地理与城乡规划专业核心课程体系。该体系包含专业基本知识、专业特色知识两大模块，从通识教育、专业教育两个层面设置课程（见图2）。其中，专业基本知识模块强化地理学、规划学基础理论与方法的学习，专业特色知识模块突出空间信息获取与分析特色技术应用能力的培养。
通识教育层面，设置高等数学、高级语言程序设计、数据库技术与应用、概率论与数理统计等课程。除高等数学外，其他课程均为学校特色公共基础课程。此类课程为培养空间数据获取与分析能力奠定了扎实的数理基础。
专业教育层面，将自然地理学、经济地理学、人文地理学、城市规划原理、城乡规划学导论、地理信息系统原理等全面系统介绍学科基础理论、概念、方法的课程设置为专业基础课程，将城市地理学、计量地理学、人口地理学、城市总体规划、村镇规划、网络地理信息系统、计算机辅助设计等深入介绍分支学科发展及强化实践应用的课程设定为专业课程。
这一课程体系仅就专业核心课程进行设定。在核心课程之外，可根据需求选择性设置地图学、城市经济学、城市社会学、社会调研方法等辅助课程，有助于学生全面系统掌握专业分析研究方法。具体课程体系建设中，还需针对课程设置顺序、各学期学时与学分安排、实践教学环节设计、教学大纲编写等深入研究。
四、结语
目前在人文地理、城乡规划的研究与实践领域，空间信息采集、挖掘与分析技术应用相对粗浅，存在领域狭小，工具单一，深度不足等问题。但随着大数据时代生活、工作方式的变革与智慧城市建设的深化，基于大数据应用的空间分析思维与技术必将在规划领域发挥重要作用。面向应用的人才培养，应考虑增加信息类课程的设置以迎接大数据时代海量数据分析应用的挑战，而信息技术类专业，应针对不同领域的需求，增补相应领域的基础知识课程。如面向智慧城市建设应用的信息技术类专业人才，应对规划原理、规划基本分析方法等城乡规划领域基础知识有所了解。
上述背景下，文章结合人文地理与城乡规划专业的发展定位和信息技术的学科优势，提出专业课程体系构建原则，为后续学校本专业培养方案设置拟定思路，并为其他院校该专业发展提供借鉴。
参考文献：
[1]陈郁青.人文地理与城乡规划专业教育体系构建新路径[J].闽江学院学报，2014（1）：103-107.
[2]陈昆 仑，李 丹，王 旭. 学科调整背景下人文地理与城乡规划专业的机遇与发展[J].高等建筑教育，2013，22（6）：22-25.
[3]宋小冬，钮心毅.城市规划中GIS应用历程与趋势——中美差异及展望[J].城市规划，2010（10）：23-29.
[4]秦 萧，等. 大数据时代城市时空间行为研究方法[J].地理科学进展，2013（9）：1352-1361.
[5]熊丽芳，等. 基于百度指数的长三角核心区城市网络特征研究[J].经济地理，2013（7）：67-73.
[6]甄 峰，王 波，陈映雪. 基于网络社会空间的中国城市网络特征——以新浪微博为例[J].地理学报，2012（8）：1031-1043.
地理信息科学导论范文第2篇
关键词：数字城市、基础地理信息、数据整合
1 数字城市
数字城市具有广义和狭义两种概念，广义上讲就是城市信息化，是综合利用地理信息系统、遥感、全球定位系统、网络、多媒体及虚拟现实等技术，建立电子政府、电子商务企业，通过发展信息家电、远程教育、网上医疗，建立信息化社区。狭义的数字城市是指利用数字地球理论，基于3S等关键技术，建设服务于城市规划、建设、管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源、环境、经济社会可持续发展的地理空间信息基础设施和管理信息系统。通俗的讲数字城市是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中，利用数字化信息处理技术，将城市的各种信息资源加以整合利用。
数字城市有基础的三部分组成：第一部分是信息基础设施，是由高速网络支持的计算机服务系统及网络交换系统；第二部分是数字城市的基础框架，由各类基础地理信息组成，在数字城市建设中，基础地理信息数据是“数字城市”建设框架的主要内容，同时也是数字城市三维建模的基础；第三部分是数字城市的管理使用者，城市空间信息基础设施与数字城市是城市各职能部门与城市空间信息基础设施的集成，它包括城市规划、建设、国土资源、市政公用设施、环保、电信、消防、防震减灾预测等。
2 基础地理信息的现状
数字城市建设中充分利用现有资料可以大大的节约建设成本及缩短建设周期，基础数据是对城市目前发展状况的真实反映，只有保持了现势性及必要的精度，才能充分发挥城市基础地理信息的作用，更好地为城市发展规划做好保障服务。但由于数字城市建设中所收集来的各类基础地理信息数据从数据形式、数学基础及提供部门等存在多源性、多维性、类型多样性、动态性、关联性等特点，因此必须根据数字城市建设的相关规范进行整合才能利用。基础地理数据进行整合时应根据数字城市的相关规范和要求从数据的格式、数据的测绘基准、数据的现势性等方面进行。
（1）数据格式的统一
各部门根据自身需要实测和收集的基础数据，由于使用数据平台、应用需求不同，数据格式五花八门，另外各部门数据采集的技术手段、技术方法、时间不同，造成数据的不一致性，各部门间很难进行数据交换和信息共享。要充分利用这些数据，必须使用相关软件对数据进行处理，将各类数据转换为数字城市建设认可的、统一的数据格式，如DLG常见的数据格式为dxf、shapefile等。
（2） 数据的现势性
随着社会经济的快速发展，城市建设与改造使得城市现状发生很大的变化，已有的空间地理数据都不是最新的现状数据，现势性不强，因此，已有基础地理数据的更新是建设“数字城市地理空间框架建设”必须解决的问题之一。
（3） 测绘基准的统一
空间数据在获取时各部门根据自己的使用方便及要求，使用的测绘基准也不相同，这些数据如果不通过投影变换根本无法直接叠加在一起使用，因此数据收集时应注意收集数据的测绘基准信息，以便在数字城市建设中方便投影变换，统一数据的测绘基准，进行数据的无缝衔接。
3 基础地理信息数据整合要求及方法
数字城市建设需整合各部门的数据，如测绘、国土、建设、交通、水利、电力等各个部门的数据，他们所提供的数据在采集、编辑机数据库建设等方面均参照本行业的技术标准，如在数学基础、建库标准空间数据分层、属性信息及质量等方面均不相同。因此针对以上的因素，在数据进行整合时应由一下几个环节，具体流程如图1所示。
（1）数据的收集与分析
数据需收集测绘、国土、建设、交通、水利、电力等各个部门的相关数据。数据收集完成后，应首先分析源数据的数学基础、数据库建设标准及空间分层、属性信息及数据质量等，找出与数字城市建设标准及要求间的差异，建立新旧标准及各矢量图层之间的关系对照表。
（2）数据转换及入库
数据进行数据格式转换、投影变换、分类代码的转换、图层的定义及重新分类、已有属性信息的提取等处理，使之初步符合数字城市建设的技术标准。
矢量格式转换后数据应满足以下要求：空间实体无丢失，空间实体几何精度符合要求，空间实体属性内容无缺失，不改变实体之间、实体与属性之间的关系。DOM数据转换后数据应满足以下要求：DOM数据的颜色不失真，DOM数据分辨率不降低。DEM数据转换后数据应满足以下要求：格网点的平面坐标应保证正确，格网点的高程值应保证正确。
数据转换入库后应进行数据编辑处理、接边处理、拓扑关系处理、属性信息检查及补录等工作。
矢量数据编辑处理完成后应满足：要素分层符合规范设计要求，图层设计及整理要求应符合数据库标准，属性数据填写正确，数据代码正确。数据接边后应保证分层实体及属性值应保持一致，图层内部及图层间拓扑关系正确；接边时低精度数据服从高精度数据。影像数据整理镶嵌需具有相同分辨率的才能镶嵌。并且应保证：地理覆盖完整，镶嵌后无模糊或重影、色调均匀、纹理清晰。DEM数据接边重叠区格网点高程值一致。
（4）数据质量检查
数据整合完成后，应进行质量检查，检查数据的数据基础的正确性、数据的完整性、逻辑一致性、合理性、属性数据正确性、附属资料完整性等内容。
4 结束语
数字城市建设是一个庞大的系统工程，充分利用现有基础数据，可以提高数字城市建设速度，降低经济运行成本。基础地理信息数据应在采集、数据库建设等采用国家统一标准，实现各行业数据的共享，更好的数字城市建设与应用、经济建设服务。
参考文献：
[1] 陈倬，，李成名，李海明，毛东军.数字城市与城市信息系统建设[J].地理信息世界，2008（5）.
[2] 承继成， 林晖， 周成虎， 等. 数字地球导论[M]. 北京： 科学出版社， 2000.
[3] 边馥苓， 王金鑫. 论数字城市工程及其技术体系[J]. 武汉大学学报（ 信息科学版）， 2004， 29 （ 12 ）： 1045-1049.
[4]陈延媛.浅论基础测绘在数字城市建设中的应用[J].科技传播，2011（03）.
地理信息科学导论范文第3篇
[关键词] 财经沙盘 IT 数据仓库 OLAP 地理信息
1.系统简介
财经沙盘是一套新型财政综合管理与决策支持系统。该系统以建立完整、有效和实时的财经数据信息采集体系为基础，以先进的数据仓库和地理信息技术为支撑，以专业的统计分析和数据挖掘技术拓展深层应用，从而将政府财政综合管理涉及的各领域、各部门、各行业的数据快速收集、提取、整理、展现，同时提炼出图、表、数、声、影等不同形式的结构化信息，以大屏幕液晶触摸屏为载体，通过城市多媒体数字地图，直观地反映本区域宏观经济概况、公共财政运行、税源动态分布，以及各经济职能部门和企事业单位的动态数据和历史数据，为决策层提供一个直观、方便、可视化的经济运行沙盘，从而实时掌控经济运行和发展全局，同时辅助领导综合管理和科学决策。
2.系统软件设计关键技术
财经沙盘的技术设计遵循了先进性、实用性、整体性与简易性原则，以数据仓库、OLAP、GIS技术为核心，采用java开发语言，利用java中的mvc技术搭建开发框架，采用数据库Oracle、web服务中间件weblogic、gis等构建而成。
2.1 以数据体系为基础，以数据仓库为支撑
财经数据信息采集体系首先要对计划收集的数据进行分析，然后整理出数据的结构体系。经过数据的抽取(extract)、转换(transform)、加载(load)等三个主要步骤，而抽取、转换、加载的软件工具通常称为ETL。对数据进行抽取、转换、加载后，形成各种不同应用领域的数据库，以面对不同的应用主题和管理需求。
财经数据总库实际上也是一个数据库，只不过这个数据库是将原来形成的各种分散在各个不同数据库、各种数据表中的数据进行汇总处理，并按照各种应用集成在一起，为统一的历史数据分析及未来的远期行为预测提供平台，对信息处理分析提供支持。
财经数据总库是一个面向主题的、集成的、时变的、非易失的数据集合，支持管理决策的全过程。主题、集成、时变、非易失这四个特征是财经沙盘数据仓库的应用功能比其他普通数据库强大的主要原因。
2.2 运用OLAP，筹建联机分析系统
财经沙盘运用OLAP（On-Line Analysis Processing）联机分析处理系统，可以快速集成、整理、分析用户需要的数据信息，集中展现，并快速形成用于决策的信息资源。
OLAP的主要特点是直接仿照用户的多角度思考模式，预建多维数据模型，快速从各个角度获取数据信息，也能动态地在各个角度之间切换，或进行多角度综合分析，具有极大的灵活性。
OLAP的基本多维分析操作有钻取（Drill-up、Drill-down）、切片（Slice）和切块（Dice）以及旋转（Pivot）等。
钻取。改变维的层次，变换分析的粒度。它包括向下钻取（Drill-down）和向上钻取（Drill-up）。Drill- up是在某一维上将低层次的细节数据概括到高层次的汇总数据，或者减少维数；而Drill-down则相反，它从汇总数据深入到细节数据进行观察或增加新维。
切片和切块。在一部分维上选定值后，关心度量数据在剩余维上的分布。如果剩余的维只有两个，则是切片；如果有三个或以上，则是切块。
旋转。变换维的方向，即在表格中重新安排维的放置，例如行列互换。
数据仓库技术与OLAP的关系是互补性的。OLAP系统一般以数据仓库为基础，从数据仓库中抽取出详细数据，经过聚集运算供前端工具展现。其中关系OLAP、多维OLAP、混合OLAP是基本的三种类型。在财经沙盘技术设计中，采用了混合OLAP类型，将关系OLAP和多维OLAP的优点结合起来。
OLAP是共享多维信息的、针对特定问题的联机数据访问和分析的快速软件技术。它通过对信息的多种可能的观察形式进行快速、稳定一致和交互性的存取，允许管理决策人员对数据进行深入地观察。
而决策数据是多维数据，多维数据是决策者进行决策参考的主要内容， OLAP专门设计用于支持复杂的分析操作，侧重对决策人员和高层管理人员的决策支持，可以根据分析人员的要求快速、灵活地进行大数据量的复杂查询处理，并且以一种直观而易懂的形式将查询结果提供给决策人员，以便准确地掌握财政信息的运行特点，了解对象的要求，从而制定出正确的决策方案。
2.3用GIS系统展示地理财经全貌
GIS(地理信息系统，Geographic Information System)是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学发展起来的一个学科。GIS系统把地图这种独特的视觉化效果与地理分析、数据统计与分析集成在一起，使之区别于其他信息系统，在政府、财政、企事业单位的应用中发挥着重要作用。
从技术与应用的角度看，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度看， GIS 是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从应用功能上看，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度看，GIS具有一定结构和功能，是一个完整的系统。概而言之，GIS是一个基于数据库管理系统（DBMS）的分析和管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其他信息系统的根本区别。
在财经沙盘中，GIS中最重要的是基础空间地理数据、财经地理数据。GIS系统在财经沙盘中的作用主要体现在：
（1）财经数据的空间地理分布；
（2）企业及财务指标的空间地理分布；
（3）单位及相关数据信息的直观展现；
（4）重点项目、重点投资及相关信息的空间分布；
（5）工农业生产数据信息地理分布；
（6）政府债务项目、种类、数量、绩效数据信息空间分布；
（7）行政区划及行政信息地理空间展现；
（8）基于二维、三维地图的数据分析与应用。一图胜千言，基于图层的观察思考、分析研究更加直观、高效，更容易触动大脑的灵感而带来意想不到的效果。简单地说，财经沙盘的地理信息系统，就是对综合处理地理财经空间数据技术系统的一种尝试与突破。
3.结束语
财经沙盘作为一种新型的管理决策支持系统，整合了零散的管理信息，提供给管理者更大更全面的视角。该系统融合了数据仓库、数据挖掘、GIS等前沿技术，这在全国各地财政信息化建设上尚无先例，无论在技术应用上还是在设计理念上均处于领先水平。
参考文献：
[1]Pang-Ning Tan：《数据挖掘导论》，人民邮电出版社2006年版.
[2]Terry Halpin：《信息建模与关系数据库》，电子工业出版社2004年版.
[3]毕瑞祥：《财政信息化研究》，经济科学出版社.
[4]吴越胜，李新磊：《Eclipse 3.0程序开发技术详解》 清华大学出版社.
地理信息科学导论范文第4篇
关键词:计算机导论;课程构建;教学实践
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
“计算机导论”是学习计算机知识的入门课程,是计算机科学与技术专业完整知识体系的绪论,其重要作用在于让刚入学的学生了解计算机专业知识能解决什么问题,作为计算机专业的学生应该学什么,使他们产生强烈的学习兴趣,同时为后续课程的学习打下良好的基础。
目前国内相当一部分大学“计算机导论”课程的定位是培养学生敢用、会用计算机的能力和主动利用计算机去解决本专业问题的意识、培养学生的自学能力和较快接受新技术、新方法的能力。2003年11月在桂林召开“全国计算机科学与技术方法论”会议后,较严格的区分了什么是“计算机导论”课程,什么是“计算机文化基础”或“计算机操作初步”课程。但是,由于“计算机导论”课程长期定位不清,使得在教学中仍存在以下两个主要问题:
(1) 关于课程内容的设置存在争论。一种观点认为应该在课程中加入包含计算机操作初步如Office、Windows等工具使用的实践教学环节,以便学生能够尽快学会使用计算机,提高学生的学习兴趣;另一种观点认为应在教学中介绍有关计算机系统、程序设计语言、软件工程等专业知识的入门知识点及与信息技术有关的社会人文知识等,使得学生对所学专业有一个比较深入的了解,并对后续课程的学习有一个概括了解,为今后的学习打下良好的基础。对于前者,有一定基础的学生认为自己完全掌握了课程所授知识,丧失了学习兴趣;而对于后者,以国内翻译或影印的国外著名教材为代表,内容较深,且有相当的广度(包括有算法、数据结构、操作系统、计算机网络、人工智能、软件工程等内容),不足之处在于教材的结构不太合理,各章节的联系也较松散,另外,在讲授各领域时,顾及面太多,以致有学科内容“浓缩版”的嫌疑。我国学者董荣胜教授提出解决“计算机导论”课程的关键在于学科认知模型的构建,探索出从学科的思想、方法这个较高的层面讲授“计算机导论”课程的新途径。然而,由于教材内容较为抽象,使得教学效果并不明显。
(2) 关于是否应该针对不同学生进行分层次教学存在争论。不可否认,进入大学的学生来自全国各地,地域差异、贫富差异、文化差异、接受能力差异等因素导致学生起点不一样,对“计算机导论”这门课的正确定位,不仅对提高学生的学习兴趣和学科毕业生的就业问题具有重要的意义,同时对保持学科对优秀学生的吸引力,进而得到其他专业和社会的尊重也具有十分重要的意义。
因此针对以上问题,如何构建“计算机导论”课程内容成为一个亟待研究的内容。本文在多年教学实践的基础上,对“计算机导论”课程的构建进行了大胆的探索,经过一个周期(四年)的实践,取得了预期的效果。
2课程构建
为了兼顾不同层次的学生,我们将课程分为课堂教学和实践教学两个部分,各占32个学时。课堂教学以学科知识体系、学科方法论、社会和职业道德为主,使学生了解计算机专业知识可以解决什么问题、怎样解决;作为计算机专业的学生应该学习什么、如何学;一名合格的计算机专业大学毕业生应该具备什么样的素质和能力、可以担当的工作岗位有哪些等。实践教学则以计算机基础操作为主,针对不同层次的学生开展不同单元的训练,使得学生保持浓厚的学习兴趣,对课程的教学内容既有感性认识,又有理性认识。
2.1 “计算机导论”课程内容构建
我们将“计算机导论”课堂教学内容分为计算机基础、学科知识及课程体系、学科典型问题、学科方法论、社会和职业道德五个模块,这些模块涉及范围广泛但具有一定深度,使得学生觉得有一定难度,但并非完全不可理解。各知识模块包含的内容如下:
(1) 计算机基础
主要包括计算机发展简史、目前计算机发展趋势、著名的计算机公司、著名的计算机科学家、计算机学术组织和期刊杂志、计算机奖项、计算机系统结构及工作原理、数据的表示、存储和处理等。
(2) 科知识及课程体系
主要包括学科专业划分、各专业培养目标、核心知识领域(Area)、核心课程的设置、计算机硬件基础、计算机软件基础、网络基础等。
(3) 学科典型问题
以数据的表示、存储、处理为主线,主要包括问题的抽象建模(以哥尼斯堡七桥问题为例)、可计算问题(以梵天塔问题为例)和不可计算问题(以停机问题为例)、算法复杂性问题(以阿姆达尔(G.Amdahl)定律说明串行与并行算法,以找零问题和背包问题为例说明P类问题、NP类问题以及NP完全性问题的关系,并给出一种简单的贪婪解决算法)、软硬件资源分配问题(以哲学家共餐问题为例)、计算机网络的协议设计问题(以两军问题为例)、智能计算问题(以图灵测试、西尔勒的中文屋子以及博弈问题、新的智能计算方法为例)等。
(4) 学科方法论
主要包括学科专业教学背景、学科定义、学科方法论、学科的认知模型、学科的核心概念、学科中的数学方法、系统科学方法和形式化技术等。
(5) 社会和职业道德
主要包括学生的素质和能力培养、计算机水平和认证考试分类、计算机专业毕业生就业岗位介绍、二十一世纪企业需要的人才特征、学科的社会背景、学科职业和道德责任、计算机系统的风险和责任、知识产权、隐私和公民自由、计算机安全等。
2.2计算机基础操作实践教学内容构建
关于计算机基础操作,独立于“计算机导论”课堂教学,主要分为Windows操作系统的使用、办公自动化套装软件的使用、电子邮件软件的设置和使用及在国际互联网(Internet)上浏览查找信息的操作、常用应用软件的使用等四个模块。每个模块分为必做项目和提高项目,以针对不同基础的学生开展实验教学活动。各模块包含的内容如下:
(1)Windows操作系统的使用
主要包括Windows的启动、关闭和帮助系统、桌面、窗口和菜单的操作、中文输入法的使用、资源管理器的使用、桌面的规划和任务栏的设置、“我的电脑”的使用、控制面板的操作、MS-DOS方式(命令提示符)下的常用命令使用等。
(2) 办公自动化套装软件的使用
主要包括MS-Office简介、中文2000简介、WPS简介、文档的基本操作及排版、表格设计、图文混排、Word提高、工作表的基本编辑和格式化、图表的应用、数据管理和分析、演示文稿的制作和放映等。
(3)Internet操作
主要包括常用浏览器介绍(IE、Netscape、FireFox、腾讯QQ浏览器、Opera、RSS等)、浏览器的设置和使用、Google、Baidu等搜索引擎的使用、电子邮箱的申请、撰写、发送和接收电子邮件等。
(4) 常用应用软件的使用
主要包括压缩软件的使用(Winrar和Winzip、图像压缩软件和视频压缩软件等)、媒体播放软件的使用(RealPlayer、Microsoft Media Player、豪杰超级解霸、暴风影音等)、图像浏览及处理工具的使用(Flash SlideShow Builder、Photoshop、ACDSee Photo Manager)等。
3教学实践
目前我国有本科院校近八百所,开设有“计算机科学与技术”专业的院校大约占79%,按照教育部的划分,“计算机类专业”还包括软件工程、网络工程,“信息技术相关专业”包括:地理信息系统、电气信息工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、光信息科学与技术、生物信息学、通信工程、微电子学、信息安全、信息对抗技术、信息工程、信息与计算科学、自动化等。这些专业与计算机科学与技术专业之间虽有严格的界定,但是在教学中这些非计算机科学与技术专业开设了很多本专业的基础课和专业课,从而使得计算机科学与技术专业的毕业生普遍存在专业特色不明显、竞争优势不强等问题。
针对这些问题,需要在“计算机导论”的课堂教学中充分把握专业特色,以深入浅出的方法对专业及整个知识和课程体系做一介绍,同时注意广度与深度的把握。在我们的教学实践中,始终把握一个学科主线:即什么能被(有效地)自动进行,也即数据(信息)的自动处理。为此我们在相关章节的讲解中始终贯穿数据的输入、表示、存储、处理、输出等概念和方法,使学生在了解课程体系时能够知道为什么要学这些课程、怎样学习这些课程,提高了一年级新生对整个学科的认识,激发了他们的学习兴趣,可为以后的学习奠定良好的基础。
在教学方法上,针对专业特点和学生特点,除教师用多媒体方式进行课堂讲解外,还采用了许多灵活的教学方式:
(1) 相关内容(如计算机网络概述)的讲解采用国家级、省级精品课程课件,使学生感受到国家级、省级或校级名师的风采,同时对授课教师也是有力的促进。
(2) 让学生主动参与到课堂教学中。现在的学生普遍基础较好,为此,我们将一些小知识(如输入、输入、存储设备等)的讲解让能力较强的同学承担,他们利用实践教学在互联网上查到相关资料,然后在课堂上展示给其他学生,不仅锻炼了学生的获取信息、组织材料、语言表达能力,而且对其他学生也将起到示范作用。另外,针对课程内容我们精心准备了一些题目(如:计算机专业的毕业生是否不如相关专业的学生等),让学生分组辩论,通过查资料、准备相关辩论内容等,不仅提高了学生团队合作的精神,而且使学生感到“计算机导论”不再抽象,他们可以很好地理解,并愿意主动地去学。
(3) 对“计算机导论”课程进行拓展。由于课程涉及的内容较多、抽象性较强,而课时有限,因此在每章讲完后,除布置课后作业外,还要求学生针对某一内容做拓展阅读,如讲完第一模块计算机基础后,要求学生了解除课堂教授的著名计算机公司外,还有哪些著名的计算机公司,它们的主要成就是什么等。这一措施激发了学生积极进取的精神。
(4) 加强学生进行集体项目和交叉项目的实践。计算机科学与技术专业是一个实践性、创新性较强的专业,为此,从学生开始学习“计算机导论”第一门专业基础课开始,就应强调学生具有团结协作和创新的精神。为了实践这一特色,在课程结束后,要求学生自愿组合写课程报告,每组3～5人,除教师精心选编的题目外,可以自行选题,突出对专业和专业体系的认识与体会,让学生从中学死记硬背的学习方法逐渐转化为主动学习、教师引导自学为主的新学习方式,考试也从应试考试变为能力考试,为学生以后的学习起到良好的引导作用。
4结语
本文在多年教学实践基础上,对“计算机导论”课程的构建进行了大胆的探索,学生在经过一个学期的学习后,不仅可以掌握基本的计算机操作技能,而且对学科有了整体的认识,最重要的是提高了学生的学习兴趣,使学生明确了努力的方向。在教学活动中我们深刻认识到,顺应计算机学科迅速发展的趋势,满足国家发展对创新型人才的需求,设置合理的大学计算机专业课程,是一项需要持续研究的课题。
参考文献:
[1] 中国计算机科学与技术学科教程2002研究组. 中国计算机科学与技术学科教程2002[M]. 北京:清华大学出版社,2002.
[2] Behrouz A. Forouzan.计算机科学导论[M]. 刘艺,段立,钟维亚,等译. 北京:机械工业出版社,2004.
[3] 董荣胜. 计算机科学导论――思想与方法[M]. 北京:高等教育出版社,2007.
地理信息科学导论范文第5篇
关键词：空间数据 ; GIS ; 数据计算
0 引言
人防工程也称人防工事，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。随着数字技术与地球空间信息科学的不断发展。在现代化城市建设中，已开始广泛应用地理信息系统（GIS）技术处理空间数据及其有关各种城市信息的管理模式，这种高新技术的应用对现代化城市的总体规划、合理布局、综合平衡、科学决策等起着重要作用。鉴于此，开发基于GIS的人防工程信息管理系统是很有必要的。以城市地理信息为基础，运用计算机技术对人防工程信息进行管理。不仅适应了人防建设信息化、正规化的要求；同时也适应了现代高技术战争的要求，达到快速反应，符合战时指挥自动化的要求。
1. 系统总体设计
1.1系统实现的技术路线
根据人民防空管理信息系统建设的实际需求，综合运用GIS技术、组件技术、数据库技术、网络技术等实现基于网络的人防工程数据管理与服务系统。系统建设主要采用以下技术路线：1)系统采用C/S(客户端/服务器)架构。客户端软件在微软.net平台下,运用ESRI公司的ArcGIS Engine9.0组件进行开发。
数据库采用大型关系型数据库Oracle 管理。通过ArcSDE空间数据库引擎对空间数据及属性数据进行管理,空间数据以Geodatabase的形式存放于服务器上。非空间数据以普通2维表的形式存储在其他数据库表空间中以方便维护与管理。3)建立竣工测量机制,研制开发数据维护、更新模块,实行基础地形数据和专题数据的维护与更新,保障系统数据的现势性。
1.2 系统数据库结构设计 ?
空间分析的基础是数据库，从数据库中获取相关的属性信息，利用分析模型实现空间分析功能。因此，必须设计合理的人防工程数据库结构。人防工程数据库的设计主要从两个方面进行考虑。1)要便于数据的组织、管理和应用, 既要满足市人防办管理部门的需要, 又要满足区一级建设、管理部门的应用需求；要便于人防工程空间分析模型的建立与实现, 因为空间分析模型的建立与实现依赖于空间数据结构。
2. 数据的处理与管理
2.1系统数据体系
城市人防工程数据量大、类型多，从数据原始属性来看，系统所需数据包括空间数据、属性数据及多媒体数据等。其中，空间数据可进一步分为基础地理空间数据和人防工程专题数据。基础地理空间数据是系统进行空间地理定位的基础，主要用于人防工程数据的空间定位及基础地理环境信息的显示，包括行政区划、道路、水系、基本注记及有关的社会经济要素。专题数据则是为了满足城市人民防空管理工作需要的专业信息。
人防工程专题数据按照实际数据组织形式可分为4类，即规划修建的人防工程、正常使用的人防工程、待报废的人防工程和已报废的人防工程。按照空间形态可分为点状人防工程( 如防空警报器) 和面装人防工程(如防空地下室)两大类。对于每一类人防工程分别定义相应的出入口和通气孔等数据图层。人防工程的属性数据主要有工程建设单位、建设时间、管理单位、建筑面积、工程结构形式、埋深、工程战时用途、工程类型、防核能力、设计年限和报废时间等。
2.2 数据的采集与管理
贵州某人防办存储着全市人防工程的各类数据，其中早期的数据大多以纸质的形式存储，随着近年来计算机应用技术的普及，现在竣工的大部分工程项目的设计由计算机辅助完成，部分工程保持有相应的电子文档，这些文档大多以AutoCAD的dwg文件存储，并存储有空间坐标。对于纸质图纸可以1：2 000，1：500基本地形图为基础，通过实地修测后，以扫描数字化的方法转换成电子文档，并通过数据转换、数据拼接、数据检查等环节后，存储于Oracle数据库中。对于AutoCAD等电子文档，则只需通过数据转换、坐标转换、数据拼接、数据检查等环节后导入数据库中。
3. 系统功能设计
3.1系统用户管理
对用户使用权限进行管理。根据系统的需要可灵活设置不同的用户角色，各角色可灵活地分配不同的用户权限。此外，还设计有申请功能，当用户感到自己功能不够时可以向系统管理员进行网上申请。
3.2系统数据管理
包括以下几个模块:
1)数据检查：对拟入库以及已入库的数据给出检查报告及处理办法，确保整个系统数据使用的准确性和稳定性。
2)数据录入：包括对系统各类专题数据库的添加、编辑修改等操作，便于对数据库实时进行更新与维护。
3)专题数据编码：通过给各类专题数据赋相互间嵌套的编码值，实现拓扑结构的自动挂接。
3.3图层管理：
实现对各图层数据的显示控制、叠加顺序控制、显示颜色、模式设置、显示比例尺控制等功能。
3.4日常浏览查询
包括下列功能模块:
1)视图操作：包括图形的缩放、平移、视图回溯等功能。
2)快速定位：包括依据图号、坐标、道路名、道路交叉口、地名等
多种方式查询定位功能。
3)图形、属性间双向查询：实现从图形到属性, 从属性到图形的双向的、可视
的互动。
4)条件查询：提供多字段组合条件查询, 以及SQL语句的查询。
5)多媒体信息查询：对各专题数据的多媒体信息进行热链接, 实现多媒
体信息的显示浏览。
3.5统计计算
对各类人防工程依据空间分布(如各行政区、街道、社区等)和工程属性分类(如战时用途、工程类型、防核类型等)进行分类统计计算, 生成专题统计报表和各类统计专题图,并对各类统计结果进行综合比较生成直方图、饼图、折线图等统计图表,同时将统计结果打印输出或生成交换文件输出。系统对统计计算设计了灵活的接口，用户可以对统计项进行灵活的定制，以满足不同类别统计的需求。
3.6空间分析
1)警报器的覆盖范围和新建警报器的选址分析在图面上根据不同的警报器类型和功率标识出相应的覆盖范围，找出警报器覆盖的盲区，辅助新建警报器的选址。
2)缓冲区分析：选择要素，这个要素可以是点 、线或面，根据指定的缓冲区范围生成缓冲区，可对缓冲区内的各类专题信息进行分析比较。
3)断面分析：可以显示任意一点人防工程空间上的相对位置关系，如可标识出工程的断面情况、地面埋深等信息。
4)最优路径分析：可分析出从某一点到另一点的最短或最优路径，制定最佳的人员疏散方案。
5)人防工程载负量分析：通过叠加人口信息、城市功能分区、行政区划等信息，分析人均人防工程的占有量和人防工程的空间分布密度，掌握人防工程的载负量，辅助人防工程规划与建设。
3.7人防工程管理
包括人防工程规划管理、新建人防工程管理、在用人防工程管理、在建人防工程管理和报废人防工程管理等。
3.8应急预案
辅助制定应急预案，通过对人口分布密度、人防设施分布状况等信息进行分析，给出人员疏散路径和位置，并在计算机屏幕上进行模拟显示。
3.9成果输出
系统成果包括各类统计计算指标和专题数据。为方便用户，系统内置了若干标准图、表以供输出。同时，系统支持Word，AutoCAD等格式文档的输出。为了防止大范围数据导出导致的数据泄密，系统对导出的计算指标进行了权限控制，对图形数据的导出限定了导出范围，并做了日志记录。
4 结束语：
城市人防工程信息管理系统的开发，是适应当前信息社会中管理现代化、城市信息化的需要，对于办公一体化，提高工作效率具有推动作用；同时，需要随着政府网络建设的发展进一步的深入和完善。
参考文献:
[1]、修文群)地理信息系统GIS数字化城市建设指南北京: 北京希望出版社,2001.
[2]、王风山,周先华,朱万红,等.基于GIS的人防工程信息管理系统的设计与实现[ J]. 解放军理工大学学报(自然科学版),2004,5(10):74-78.
[3]、陈述彭.地理信息系统导论北京:科学出版社1999
