偏遠地區測繪工程教學改革探討

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測繪工程地理信息工程方向的教學是測繪工程專業本科生培養方案的重要組成部分，但由于地理信息工程學科方向起步較晚、偏遠地區師資力量有限以及對這一方向不夠重視等方面的原因，偏遠地區高校測繪工程地理信息工程方向的本科生教學存在著一定的問題，不利于學生專業知識體系的培養和學生的就業及未來發展。

一、地理信息工程方向在測繪工程專業中的作用

測繪工程專業作為地球空間信息技術學科最古老的本科專業，是一門專業性很強的綜合學科[1]，其主要培養具有大地測量與工程測量、攝影測量與遙感、地圖制圖與地理信息工程等方面知識的專業技術人才。地理信息工程，是利用測繪技術，計算機技術，傳感器技術和移動通信技術，解決地理空間數據采集、處理、分析和可視化等方面工程技術問題，培養數字地圖制作，地理信息軟硬件設計、研發與項目管理能力等方面的地理空間信息工程技術人才，作為以計算機科學為支撐的新興學科與發展方向，其屬于教育部的《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》中“新工科”范疇，是測繪工程專業發展最快的方向，其對測繪技術信息化起到巨大的推動作用[2]。隨著信息技術的發展，如激光雷達（LiDAR）、無人機技術等新的數據采集技術的出現，各種空間信息獲取技術發生了革命性的變化，測繪已經從傳統的外業數據采集為主，內業數據處理為輔轉為內業數據處理為主外業數據采集為輔，這就要求測繪工作者從空間信息的數據采集者向數據的管理、使用和開發綜合空間信息的信息工程師轉變[3]，這正是測繪工程地理信息工程方向主要面臨和需要解決的問題。基于這一背景，國務院已將地理信息工程產業確定為戰略性產業之一，近幾年，地理信息產業國內市場規模年均增速超過30%，2018年我國地理信息產業總產值超過了6200億元[4]，國家測繪地理信息局與山東、河南、浙江、湖南等省也建立了地理信息產業園。

二、偏遠地區地理信息工程方向存在的問題

1.測繪工程專業發展迅速，地理信息工程方向人才儲備不足。由于計算機技術、遙感技術、衛星導航定位技術等信息技術的快速發展與社會對測繪工程需求的增大，近年來開設測繪工程及相關專業的高校迅速增加，據不完全統計，截至2018年9月，全國有155所高校開設了測繪工程本科專業，開設工程測量相關專業的職業院校更是數以百計，企事業單位，如騰訊、百度、阿里巴巴、各級測繪院等對測繪地理信息高層次人才的需求也在不斷增加，但全國擁有測繪科學與技術博士授權點的高校僅有十七所，地理信息工程方向的人才培養和人才儲備與社會需求不匹配，加之偏遠地區高校對高層次人才吸引力有限、導致這些地區的高校在地理信息工程方向缺乏師資力量。2.地理信息工程方向不被重視。社會需求是學校教學改革的動力，為學校的教學改革提供了指導方向。偏遠地區測繪單位承擔的項目仍然以傳統測繪為主，絕大多數測繪單位沒有設立地理信息軟件設計與開發等信息化的測繪部門，其招聘的人員也以面向傳統測繪為主，未對地理信息工程方向及其他信息化程度較高的技能提出更多要求，如貴州大學測繪工程專業的生源與就業主要面向貴州省，而貴州省的測繪企事業單位主要使用傳統的測繪手段解決測繪方面的問題，測繪信息化程度不足。這就導致貴州大學測繪工程專業開設課程仍然以傳統的測繪為核心，地理信息工程方向培養不受重視，地理信息工程方向相關課程開設不足。目前貴州大學測繪工程專業僅設置了“地理信息系統原理”“地圖制圖學”兩門基礎課程與“ARCGIS地理國情調查”和“GIS工程與實踐”兩門實踐課程，沒有開設“C++面向對象程序設計”“數據結構”“空間數據庫”“空間分析”以及更深層次的“GIS二次開發”等與計算機科學相關的課程，貴州水利水電職業技術學院等高職院校的工程測量專業，幾乎沒有開設與地理信息工程方向相關任何課程。3.地理信息工程方向課程設置順序不合理。“地理信息系統原理”作為核心基礎課程，講解了地理信息系統的本質（現實地理信息世界—概念模型—邏輯模型—物理模型）、空間數據模型和空間數據結構等，這些知識結構體系是眾多地理信息工程方向課程內容的基礎，如“地圖制圖學”中的專題制圖（矢量數據結構）和遙感制圖（柵格數據結構），貴州大學測繪工程專業將“地理信息系統原理”放在了高年級，導致“地圖制圖學”“遙感原理與應用”等課程老師講授、學生學習效果不理想；在未開設“C++面向對象程序設計”“空間數據庫”“數據結構”等先導課程的前提下，在高年級本科教學中設立了“GIS工程與實踐”等以程序設計和地理信息系統開發為核心內容的實踐課程或其他教學安排。4.限制了學生畢業論文選題與就業范圍。畢業論文/設計是本科培養的必要環節，是培養學生綜合運用所學知識進行科學研究工作的初步訓練，是對學生專業能力和綜合素質的全面檢驗。由于地理信息工程方向的相關課程設置有限，老師在進行本科生畢業設計課題選擇時受到很大的限制，只能選擇傳統的工程測量，如隧道貫通設計，和簡單的遙感數據圖像處理，如遙感圖像分類作為論文題目，不能選擇有關程序設計與實現、系統開發相關的課題，這在一定程度上限制了一部分具有地理信息工程方面程序設計與開發興趣學生的發展。測繪工程地理信息工程方向人才的需求具有多層次性，涉及領域廣泛、人才需求部門眾多[5]。由于與現代信息技術聯系密切，且具有位置測繪精確的專業方向特色，社會經濟中眾多行業，如環保、林業、交通等行業都迫切需要地理空間信息工程技術人才，另外，如騰訊、百度、阿里巴巴等IT企業也對地理信息工程方向的人才有大量需求，地理信息工程方向相關課程開設不足，學生掌握的地理信息工程相關專業知識和動手能力不能滿足社會需求，在就業時受到一定的限制。

三、地理信息工程方向教學改革

1.充分利用學校資源。計算機科學是地理信息工程的支撐學科，測繪工程地理信息工程方向的很多課程與計算機科學高度相關、甚至相同，如“C++面向對象程序設計”“數據結構”“空間數據庫”等課程，而普通高校一般均設有計算機科學及相關專業，針對偏遠地區學校在地理信息工程方向師資力量短缺問題，測繪工程所在學院可以協調利用學校計算機學科的師資力量和相關教學資源，提高測繪工程地理信息工程方向相關課程的開課數量和學生在地理信息工程方面的軟件設計與開發能力。2.優化課程設置順序。首先在充分利用學校現有資源條件下，盡可能多地開設地理信息工程方向相關課程，然后優化調整課程設置的順序，首先“地理信息系統原理”是核心基礎課程，該課程應該在本科教學的低年級開設，為地理信息工程方向其他課程的學習奠定概念基礎、數據模型基礎、數據結構基礎，并理解地理信息工程的本質；“C++面向對象程序設計”“數據結構”“空間數據庫”等作為專業基礎課程開設在第二和第三學年，其是專業課和實踐課程的基礎課程；“地圖制圖學基礎”安排在第三學年，使學生在畢業實習和畢業設計時具備必要的地圖制圖能力；綜合實踐課程，如“地理國情調查”“GIS工程實踐”開設在第四學年，為學生就業奠定基礎。3.預判未來社會需求。社會需求是教學改革的動力，隨著遙感、LiDAR、GNSS等測繪新技術的發展，特別是隨著5G技術的出現，測繪工程作為一個艱苦的行業，已經發生了翻天覆地的變化，其從傳統的外業數據采集占主導地位轉變為內業數據處理占主導地位，測繪工程本科畢業生從事外業基礎測繪工作的占比逐年下降，從事空間數據處理、存儲、可視化與管理，特別是從事地理信息綜合應用及服務工作的比例在逐年上升[6]。測繪行業數據處理分為兩個層次：基于ArcGIS等軟件的數據編輯和入庫、基于程序設計與開發的測繪數據批處理和地理信息綜合服務。基于現有軟件的數據編輯和入庫，需要學生熟練掌握現有GIS專業軟件，基于軟件的數據批處理和地理信息綜合服務，需要測繪人員具有較高的理論知識和編程能力，根據項目需要完成地理空間信息服務軟件設計、研發、集成、維護及管理。因此對于偏遠地區的高校，其教學大綱與課程設置不應僅僅局限于眼前社會需求，更應順應測繪行業發展的趨勢，進一步增加地理信息工程方向相關課程的設置，以使學生將來能夠成為從事空間信息工程、空間信息服務、空間信息平臺和空間信息系統集成技術的高級工程技術人才，以及能開拓地理空間信息應用領域的創新創業人才。4.創新實踐教學內容。針對測繪工程地理信息工程方向不同的就業需求，設置系統的實踐課程，提高學生綜合解決問題的能力。首先對于基于GIS軟件的數據處理，通過模擬重大國家項目流程，例如第三次全國土地調查，要求學生系統地掌握數據處理（數學基礎變換、數據編輯、數據重構、圖形拼接、拓生成與檢查等）、數據質量評價、數據入庫等基礎操作，并加深對地理信息工程相關基本原理的理解。對于軟件開發與地理信息綜合服務等更深層次的教學實踐，不能僅僅立足于編寫調試書本上已有的基礎程序代碼，解決簡單的問題，學生編程能力的提高需要系統編寫一定長度的程序代碼，更需要通過調試程序實現質的提高與蛻變，這就需要相關實踐教學有一定的難度與系統性。

四、結語

地理信息工程方向的教學是測繪工程專業發展最快且與經濟發展聯系最為密切的方向，社會對學生測繪工程地理信息工程方向的知識和能力提出了更高的要求，針對偏于地區高校測繪工程專業地理信息工程方向教學存在的問題，可以通過充分利用學校資源、優化課程設置、預判未來需求、創新實踐教學等手段與方法，完善學生在地理信息工程方向的知識結構體系，并增強動手實踐能力，以適應社會需求。

參考文獻

［1］孫小祥.面向測繪工程專業的GIS課程教學改革研究［J］.高師理科學刊,2017,37(9):107-110.

［2］余旭,張興福,唐桂文.測繪工程專業“地理信息系統”課程的實踐教學探討［J］.廣東工業大學學報(社會科學版),2010,7(2):65-69.

［3］于雪芹,張濤,李建松,等.測繪工程專業地理信息系統課程教學方法研究［J］.地理空間信息,2008,6(5):127-129.

［4］改革開放春風勁,地信產業勢頭強———我國地理信息產業發展成就綜述［N］.中國測繪報,2018-12-11.

［5］孫志群,劉志輝.多目標GIS人才培養模式的課程設置［J］.高等教育研究學報,2012,35(4):62-64.

［6］趙前勝,申麗麗,胡春春,等.測繪工程專業GIS課程的創新性實踐教學探索［J］.測繪地理信息,2018,43(6):120-122.

作者:張春亢 單位:貴州大學