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1研究進展和成就

土地信息科學作為一門新興的信息科學技術(shù),已走過了近40年的發(fā)展歷程。目前正以每年25%~40%的速度快速增長。毫無疑問,土地信息科學是國土現(xiàn)代化無可替代的重要技術(shù)支撐,它的廣泛應用,必將給土地資源的研究和發(fā)展帶來革命性的變革[3]。

1.1土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測研究我國土地利用/土地覆被變化遙感動態(tài)監(jiān)測研究始于20世紀70年代。1974年開始引進美國地球資源衛(wèi)星圖像,開展遙感圖像處理和解譯工作。1978年全國第二次土壤普查,許多地區(qū)利用航片借助計算機技術(shù)勾繪出了土地利用現(xiàn)狀圖和土壤圖。20世紀80—90年代,微型計算機的出現(xiàn)促進了遙感技術(shù)的發(fā)展,我國土地信息科學研究進入新的階段。1980—1983年我國利用陸地衛(wèi)星圖像資料對全國土地進行遙感調(diào)查,編制了1∶250000和1∶2000000土地利用現(xiàn)狀圖。利用航空遙感圖像判讀編制了1∶10000、1∶25000、1∶50000的土地利用現(xiàn)狀圖和土地利用類型圖。航空遙感與GPS應用到城鎮(zhèn)大比例尺(1∶2000~1∶500)地形圖測繪工作中,為城市土地規(guī)劃建設提供了依據(jù)。90年代初,在國家土地管理局的組織下,東部采用航空遙感信息完成1∶10000土地利用調(diào)查,西部以航空遙感和衛(wèi)星遙感信息相結(jié)合完成1∶50000、1∶100000和1∶200000土地利用調(diào)查。近十幾年以來,隨著衛(wèi)星遙感分辨率的不斷提高,遙感技術(shù)在土地利用動態(tài)變化監(jiān)測中發(fā)揮越來越重要的作用。在國家科委和國家科學基金委“九五”到2010的重點發(fā)展領(lǐng)域和優(yōu)先資助領(lǐng)域中,將土地利用動態(tài)變化遙感監(jiān)測作為研究重點之一[4]。目前,遙感技術(shù)因其能提供動態(tài)、豐富和廉價的數(shù)據(jù)源已成為獲取土地利用/土地覆被變化最為行之有效的手段。衛(wèi)星遙感在全球和區(qū)域尺度土地利用/土地覆被變化研究與應用方面均取得了突破性進展[5]。

1.2土地信息系統(tǒng)建設研究1980年中國科學院遙感所成立了第一個地理信息系統(tǒng)研究室,并于1985年組建了“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”國家重點實驗室。1990年,武漢大學建立“測繪遙感信息工程”國家實驗室。在此基礎上我國開展了大量的土地信息相關(guān)的開發(fā)研制工作,如中國測繪局在全國大地測量和數(shù)字地面模型建立的基礎上,建成1∶1000000國土基礎信息系統(tǒng)和全國土地信息系統(tǒng)[2]。國土資源部已將“加強信息系統(tǒng)建設,實現(xiàn)信息服務社會化”列為國土資源部門的五大任務之一,并已成立了以部長為首的部信息化領(lǐng)導小組,組建了部信息中心。在新一輪國土資源大調(diào)查中設立了“數(shù)字國土工程”專項,我國國土資源信息化工作已全面展開[6]。與此同時,我國一大批土地信息化相關(guān)的重點項目已經(jīng)或者正在開發(fā)、實施。例如,黃杏元等根據(jù)城市土地定級因素所具有的空間特征和相關(guān)性,采用地理信息系統(tǒng)的技術(shù)和方法,運用空間數(shù)據(jù)庫存貯、管理和操作各類與城市土地定級估價有關(guān)的信息和數(shù)據(jù),完成了南通市土地定級信息系統(tǒng)的設計,建立了土地定級估價數(shù)據(jù)庫[7]。武漢大學資源與環(huán)境學院開發(fā)了農(nóng)用地分等定級估價信息系統(tǒng),不但可以減少農(nóng)用地分等定級估價工作中大量煩瑣的計算工作,而且可以大大提高分等的速度和精度。

1.3人才培養(yǎng)和學術(shù)交流成果研究近年來,我國研究者出版了一系列有關(guān)論述土地信息科學的專著,如由胡月明等編著的《土地信息系統(tǒng)》(華南理工大學出版社2001年出版)、海等編著的《土地管理信息系統(tǒng)》(中國農(nóng)業(yè)大學出版社2000年出版)等。同時,我國學者也發(fā)表了大量的土地信息科學相關(guān)的學術(shù)論文,如彭俊等就“土地信息學”的建設進行了深入的探討。嚴泰來等就土地信息學科前沿的若干問題作了深入的剖析。孫靜等就土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法作了詳細介紹。近年來,許多高?？蒲性核_設了與土地信息科學有關(guān)的專業(yè)、課程和培訓班,培養(yǎng)出了一大批從事土地信息科學教學、研究和實踐的工作人員。

2前沿領(lǐng)域

無論從發(fā)展土地信息科學的角度,還是從國家社會經(jīng)濟進步的需求來看,土地信息科學面臨著不少困難和新的挑戰(zhàn),同時也迎來發(fā)展的有利契機。本文主要從空間信息數(shù)據(jù)庫角度提出一些土地信息學科的前沿問題。

2.1空間數(shù)據(jù)表達與系統(tǒng)開發(fā)標準化土地信息的標準化程度決定了系統(tǒng)的兼容性、可移植性,同時也保證信息的共享和可持續(xù)利用[8]。土地信息系統(tǒng)的標準化包含兩方面的含義。首先,要服從軟件系統(tǒng)工程的標準,服從系統(tǒng)的設計、開發(fā)標準和網(wǎng)絡協(xié)議標準。其次,土地信息系統(tǒng)要遵從土地行業(yè)及地理界的標準,服從空間地理信息(點、線、面)的描述、管理和表示的數(shù)據(jù)標準。目前我國土地信息系統(tǒng)建設缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標準,系統(tǒng)低水平設計、軟件重復開發(fā)現(xiàn)象嚴重。土地信息化基礎設施薄弱,基礎數(shù)據(jù)庫建庫與更新仍是一個瓶頸問題。應確定基礎數(shù)據(jù)生產(chǎn)和利用的法定地位,加快制定有關(guān)國家標準,加強數(shù)據(jù)質(zhì)量控制,統(tǒng)一土地空間數(shù)據(jù)模型[9],具體如土地信息系統(tǒng)中名詞術(shù)語標準、圖形與影像數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)程、數(shù)據(jù)交換格式標準、數(shù)據(jù)精度和質(zhì)量標準、土地數(shù)據(jù)的分類與代碼等[3]。值得一提的是,宋其友等編著的《土地信息學》較為系統(tǒng)地介紹了土地信息的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)獲取、應用模型等[10]。

2.2空間數(shù)據(jù)信息挖掘問題當前全國各地國土資源部門構(gòu)建了多層次、多類型的國土資源數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)規(guī)模、質(zhì)量與數(shù)據(jù)的完備性都達到前所未有的高度,這種情形為數(shù)據(jù)庫的信息挖掘提供了良好條件[11]。隨著國土信息化進程的深入,不同時間、不同區(qū)域、不同方式來源的土地信息數(shù)據(jù)越來越多,積累了大量的空間數(shù)據(jù)資料,如何在系統(tǒng)支持下由“死”數(shù)據(jù)變?yōu)椤盎睢睌?shù)據(jù),挖掘深層次的信息成為當前土地信息科學的熱點問題[12]。事實上,不少人對這個問題也做了深入研究。比如,有人利用一個地區(qū)各個圖斑的周長面積比的平均值來衡量這個地區(qū)的土地開發(fā)程度,也有人從城市各個商業(yè)網(wǎng)點布局來發(fā)現(xiàn)一些經(jīng)濟現(xiàn)象[13]。

2.3時空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題時間、空間、屬性是構(gòu)成GIS的三個基礎成分。黃杏元等指出時間是土地信息系統(tǒng)中不可缺少的一維,它不僅僅作為數(shù)據(jù)的一個組成部分,而且與空間數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)地存在著[14]。然而,目前的土地信息系統(tǒng)軟件除三維表面模型外,基本上是二維模型,難以描述土地時空的三維性。若要實現(xiàn)這一目標,二維的土地信息系統(tǒng)模型需要作根本性的改進[15]。

2.4數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)更新淘汰問題土地空間數(shù)據(jù)涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量資源、環(huán)境和社會經(jīng)濟圖形、屬性數(shù)據(jù)。這些空間數(shù)據(jù)在以幾何級數(shù)的形式增長,而計算機數(shù)據(jù)存儲空間卻是以算術(shù)級數(shù)在增加,勢必有一天存儲空間容納不下巨量的地學信息數(shù)據(jù)[13]。研究科學的空間數(shù)據(jù)壓縮方法顯得十分必要。

2.5遙感影像數(shù)據(jù)解譯精度與可信度問題遙感影像數(shù)據(jù)解譯精度與可信度是貫穿于土地利用動態(tài)變化監(jiān)測過程的核心問題之一,也是困擾遙感技術(shù)在土地利用動態(tài)監(jiān)測中應用的重要限制因素。多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)融合問題、確定信息與不確定信息問題、人—機交互界面設計等是今后土地信息科學發(fā)展所面臨的主要問題。

3發(fā)展趨勢

3.1多學科的集成性研究張榮群[16]指出土地信息科學涉及遙感與測繪技術(shù)、計算機信息技術(shù)、數(shù)學和統(tǒng)計學、地圖學,以及與土地相關(guān)的地理學、環(huán)境生態(tài)學、土壤學、氣象學、城市科學和管理學等學科。遙感測繪技術(shù)以及全球定位技術(shù)為土地信息系統(tǒng)提供豐富的數(shù)據(jù)來源;計算機科學為土地信息系統(tǒng)的發(fā)展提供強大的軟、硬件環(huán)境;環(huán)境資源(土地資源相關(guān))科學則是土地信息系統(tǒng)工作的對象。

3.2土地信息的網(wǎng)絡化研究土地管理業(yè)務具有業(yè)務種類多樣性、數(shù)據(jù)量大、手續(xù)繁雜等特點,要求各個部門共享信息,協(xié)同處理。Internet具有不受時空限制能快速、直觀地土地信息,對于合理保護、利用和開發(fā)土地資源,整合資源優(yōu)勢,最大限度地挖掘土地生產(chǎn)力,保證土地資源的可持續(xù)利用等方面具有積極作用[17]。正如朱明倉[18]指出的在網(wǎng)絡信息技術(shù)的強大推動下,具有時間特性的土地信息數(shù)據(jù)也必將通過先進的網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)各種土地信息用戶的互連和信息資源共享,不僅實現(xiàn)增強協(xié)同處理業(yè)務能力,進行業(yè)務監(jiān)督,更能把土地信息傳給千家萬戶,真正使普通老百姓加入到土地管理中來,最終實現(xiàn)土地信息的開放性和實用性[3]。目前土地網(wǎng)絡化研究前沿是通過WebGIS實現(xiàn)的。利用web技術(shù)可以實現(xiàn)基于地圖的瀏覽、查詢、分析應用等功能,從而能夠構(gòu)建智能化、個性化、交互式的土地信息管理和服務平臺,實現(xiàn)開放的、互操作的數(shù)據(jù)共享LIS系統(tǒng)。當前用于WebGIS的瀏覽器的中間鍵有多種,對客戶端,主要有Ac-tivex,JavaApplet,P1ug-in,Autodesk公司Mapguide等方式;對服務器端,主要有CORBA,CGI和JavaServerlet,武漢大學研制的GeosuIf等方式[17]。

3.3土地信息系統(tǒng)的智能化研究土地信息系統(tǒng)是一個基于土地空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng),它必須具有自動采集和處理空間數(shù)據(jù)的功能,而且能智能式分析和運用數(shù)據(jù),提供科學的決策咨詢,以回答用戶可能提出的各種復雜問題[3]。在土地信息系統(tǒng)中加入專業(yè)領(lǐng)域的知識和有關(guān)空間推理知識形成知識庫和專家系統(tǒng)(ES)模塊,實現(xiàn)對空間土地數(shù)據(jù)綜合分析人腦思維化。我國學者在智能化的土地信息系統(tǒng)開發(fā)中也做了大量工作。如,鄭順義等基于對知識工程的土地信息系統(tǒng)的研究,開發(fā)了交通建設用地分析系統(tǒng)TransLand,該系統(tǒng)開發(fā)了智能決策部分,包括知識庫、模型庫的管理,以及推理、解釋等模塊。系統(tǒng)的運行證明,建立基于知識的土地信息系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)土地信息系統(tǒng)的一些缺陷和不足,利用其進行土地分析,能夠從定量、定性、定位的角度對交通建設用地的有關(guān)問題進行全方位的分析和決策[19]。

3.4地面、航空、航天的多層次綜合遙感監(jiān)測近年來,地面、航空、航天的多層次綜合遙感在LUCC研究中的應用越來越受到人們的重視。通過地面、航空、航天的多層次綜合遙感監(jiān)測,建立國土資源衛(wèi)星監(jiān)測網(wǎng)絡,系統(tǒng)地獲取土地利用、土地覆被變化不同分辨力的遙感圖像數(shù)據(jù)。

3.5綜合“3S“技術(shù)應用,發(fā)揮整體功能遙感技術(shù)作為一種勘查技術(shù)手段和一種信息源,其應用是非常有限的,但是,當遙感(RS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)集成后,其技術(shù)應用的能力和范圍將會得到極大的提升和拓展。可見,3S技術(shù)(GIS、RS、GPS)充分集成,建立適合LUCC監(jiān)測領(lǐng)域應用的綜合多功能型的遙感信息技術(shù)是今后的發(fā)展方向。

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1.1期刊選擇與列表隨著地理學中傳統(tǒng)的地圖學與現(xiàn)代計算機技術(shù)的結(jié)合，以及實際應用對工具需求的驅(qū)動，RogerTomlison博士在20世紀60年代初提出地理信息系統(tǒng)(GeographicalInformationSystem，即GIS，或稱GISys)概念并開發(fā)了最初的應用系統(tǒng)。幾十年來，通過對GISys的延伸和擴展，逐漸發(fā)展形成了地理學中一個新的分支學科領(lǐng)域—GISci[19]。狹義的GISci以空間數(shù)據(jù)管理(包括空間數(shù)據(jù)模型)、空間分析、地圖可視化為核心研究內(nèi)容[19,20]。由于GIS先天的跨學科特點與工具特點，GIS與遙感、測繪等學科，以及計算機科學緊密結(jié)合，并在地理學乃至地學中的其他各種分支學科中都得到了廣泛應用。因此，廣義的GISci同時包含了狹義的GISci在這些相關(guān)學科中的延展。本次調(diào)查問卷中所列出的國際學術(shù)期刊一共有55種，不僅包括以狹義的GISci研究內(nèi)容為主的期刊(如《InternationalJournalofGeographicalInformationScience》、《Geoinformatica》、《TransactionsinGIS》等，參考了Caron等(2008)所調(diào)查報告[18])，同時還包括了經(jīng)常發(fā)表GISci方法研究及典型應用文章的一些地理學綜合期刊(如《AnnalsoftheAssociationofAmericanGeographers》、《ProgressinPhysicalGeography》等)，以及一些學科相關(guān)性強的期刊(如《EnvironmentalModelling&Software》、《RemoteSensingofEnvironment》等)。此外，部分近年創(chuàng)刊、或是我國GISci研究人員可能更為熟悉的GISci相關(guān)期刊(如《GeoscientificModelDevelopment》、《AnnalsofGIS》等)也被列出。本次調(diào)查問卷中列出的期刊按刊名字母排序，在列表的末尾留出空間供被訪者給出其認為是被遺漏的GISci領(lǐng)域國際學術(shù)期刊。調(diào)查問卷中，我們選取一份期刊(《JournalofGeographicalSystems》)，將其在期刊列表中重復出現(xiàn)一次(不在同一頁面)，供被訪者進行重復評判，以此方式來評估所回收問卷中被訪者為期刊分級的重現(xiàn)性。1.2期刊等級本次問卷調(diào)查中，被訪者可對每一期刊從下列5個等級中擇一作為評判：1—位于GISci領(lǐng)域國際學術(shù)期刊中的前15%；2—位于16%~50%；3—位于51%~100%，該期刊中的文章經(jīng)有正規(guī)的同行評議；4—該期刊中的文章常常給讀者以未經(jīng)過正規(guī)同行評議的感覺；N—被調(diào)查人因不熟悉該期刊或者其他原因無法給出評價(該等級在Caron等的調(diào)查中沒有，為本次調(diào)查增設)。

2被訪者的選取

本次調(diào)查將被訪者設定為中國(含港澳臺地區(qū))范圍內(nèi)，在高?；驀⒖蒲袉挝还ぷ?、職稱為教授(研究員)或副教授(副研究員)的GISci領(lǐng)域科研人員。設定職稱約束主要出于如下兩點考慮：①總體而言，具有較高職稱的科研人員具有相對較長期的科研經(jīng)歷，通常更了解本領(lǐng)域國際學術(shù)期刊的總體情況；②如果將被訪者擴大到較低職稱的科研人員或研究生，被調(diào)查的群體則可能過于龐大、且內(nèi)部不同亞類間的群體規(guī)模相差過大，難以保證回收問卷的樣本代表性。進一步假設科研人員如果近年來參加了GISci領(lǐng)域的一些國內(nèi)外主要學術(shù)會議，則說明其科研活動較活躍，更可能對本領(lǐng)域國際學術(shù)期刊有較好的了解。據(jù)此，從2012年國內(nèi)舉辦的GISci領(lǐng)域兩次主要學術(shù)會議(香港中文大學舉辦的Geoinformatics國際會議和西南交通大學舉辦的“中國地理信息科學理論與方法學術(shù)年會”)的參會人員列表中選取了問卷發(fā)放對象。之后，通過互聯(lián)網(wǎng)搜索，增補了一部分未能被上述問卷發(fā)放對象覆蓋到的主要科研單位的本領(lǐng)域?qū)W者，以保證問卷發(fā)放對象的單位在地域分布上盡量覆蓋全國各省、直轄市和地區(qū)。最終確定了129位問卷發(fā)放對象(其中內(nèi)地87位，港澳臺共42份)。

3回收問卷的結(jié)果及分析

3.1問卷回收的基本情況于2013年7月18日以電子郵件方式逐一向被調(diào)查人發(fā)放了問卷，2個月后共計回收了37份問卷(其中內(nèi)地31份，港澳臺共6份)，問卷有效回收率為28.7%。3.2調(diào)查結(jié)果逐一統(tǒng)計了調(diào)查問卷中所列出每一份期刊的非“N”級評判數(shù)，以此計算被訪者返回的該期刊評級的均值，排序得到本次所調(diào)查的期刊在我國本領(lǐng)域科研人員心目中的排位(表1)，結(jié)果顯示《InternationalJournalofGeographicalInformationScience》(簡稱《IJGIS》)在本領(lǐng)域無可爭議地排名第一。將所得的期刊評級序列按照2.2節(jié)所述等級劃分對應的期刊數(shù)比例進行了最終評級，結(jié)果顯示(表1)：等級1(前15%)期刊為《IJGIS》等8份期刊；等級2(位于16%~50%)期刊為《InternationalJournalofRemoteSensing》等20份期刊；等級3(位于51%~100%)期刊為《ProfessionalGeographer》等27份期刊；由于返回問卷中期刊評級均值最低者為3.18，因此沒有期刊被歸于等級4。3.3討論本次調(diào)查結(jié)果與Caron等(2008)問卷調(diào)查評級結(jié)果相比，對《IJGIS》期刊在本領(lǐng)域排名第一、《PhotogrammetricEngineering&RemoteSensing》屬于本領(lǐng)域前15%期刊的認識是一致的，但同時也有不少的差異(表1)：(1)本次調(diào)查結(jié)果顯示為前15%期刊的《RemoteSensingofEnvironment》、《AnnalsoftheAssociationofAmericanGeographers》、《IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing》、《LandscapeEcology》、《Computers,EnvironmentsandUrbanSystems》等5種期刊在Caron等(2008)調(diào)查結(jié)果中屬于等級2的期刊?！禝SPRSJournalofPhotogrammetryandRemoteSensing》期刊在Caron等(2008)調(diào)查中未予列出，本次調(diào)查結(jié)果顯示為前15%期刊。(2)在Caron等(2008)調(diào)查結(jié)果中顯示為前15%期刊的《InternationalJournalofRemoteSensing》、《Computers&Geosciences》、《TransactionsinGIS》、《Geoinformatica》、《Geomatica》等5種期刊中，前4種在本次調(diào)查結(jié)果則顯示為等級2期刊，《Geomatica》在本次調(diào)查結(jié)果中歸屬于等級3的期刊。將本次問卷調(diào)查的結(jié)果與ISI的SCI/SSCI期刊影響因子相比照(表1)，至少有如下幾點發(fā)現(xiàn)：(1)總體上，本次調(diào)查結(jié)果顯示為越高等級的期刊，越普遍地屬于SCI/SSCI期刊。前15%期刊均為SCI/SSCI期刊；等級2的20份期刊中僅有1份不是SCI/SSCI期刊；等級3的27份期刊中則有9份不是SCI/SSCI期刊。這說明目前SCI/SSCI期刊較好地覆蓋GISci領(lǐng)域的國際期刊。(2)SCI/SSCI期刊影響因子尚不能較好體現(xiàn)GISci領(lǐng)域國際學術(shù)期刊的等級。據(jù)ISI的2013年度JCR中的期刊影響因子，本領(lǐng)域排名第一的期刊《IJGIS》，其最新影響因子(1.613)不但明顯低于本領(lǐng)域其他7份前15%期刊的影響因子，也低于本領(lǐng)域等級2中一半期刊的影響因子，甚至低于3種屬于本領(lǐng)域等級3期刊的影響因子，以5年影響因子或2011年期刊影響因子(較2012年期刊影響因子有較大差異)來衡量，也有類似的現(xiàn)象。

4總結(jié)

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CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），是近年來國際工程教育改革的最新成果，系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的12條標準。使學生能夠以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行學習。按CDIO模式培養(yǎng)的學生深受社會與企業(yè)的歡迎。國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明CDIO的理念和方法是先進可行的，適合工科教育教學過程各個環(huán)節(jié)的改革?；诂F(xiàn)階段《信息科學基礎》課程教學實踐存在的上述問題，本文秉承CDIO工程教育理念和我?！?+1”教育模式，結(jié)合《信息科學基礎》課程的教學工作實踐現(xiàn)狀，分析《信息科學基礎》課程教學與實踐環(huán)節(jié)的上述問題，從教學模式和手段、教學內(nèi)容等方面提出和實施一些改進的措施。實踐表明取得了良好的效果。

一、教學實踐改革

1.合理選擇教學內(nèi)容。信息與計算科學專業(yè)是一個理科專業(yè)，學生具備一定的數(shù)學和計算機基礎，對于數(shù)學分析，概率論等先修知識有一定程度掌握，同時缺少通信工程方面的知識，如信號處理和通信原理等。為使學生盡快掌握信息理論的基本原理和方法，也使信息論的思想、原理和方法在更為廣泛的范圍內(nèi)得到推廣和應用。在充分考慮到專業(yè)的培養(yǎng)方向和需要，針對信息與計算科學專業(yè)學生所學先導課程體系現(xiàn)狀，合理選擇適當?shù)慕虒W內(nèi)容。我們選擇石峰等編著的《信息論基礎》作為教材。該教材盡量較少地使用通信工程知識，并以離散情形作為討論問題的主要對象，而對于連續(xù)性的情形則作為選修內(nèi)容。更適合理科專業(yè)學生接受的教學內(nèi)容。

2.優(yōu)化教學流程。適當借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂”的思想，使講授知識點不再作為課堂教學的唯一重點，而適當?shù)亓舫鲚^多的時間讓學生參與實踐活動或討論。講授內(nèi)容結(jié)束后，在課堂中適當設計新穎的討論課題（如高新信息技術(shù)研討），使學生在討論的過程中獲得知識，獲得“探索”新問題的樂趣；同時，在討論中，還讓學生發(fā)現(xiàn)，有些問題是本次課所學知識無法解決或是不能完全解決的，需要學生進一步了解新的理論內(nèi)容，而此部分內(nèi)容會在下一次課中出現(xiàn)。通過這樣的討論，通過合理地優(yōu)化教學流程，將更多的討論環(huán)節(jié)融入到課堂教學過程中。使學生溫故知新的同時，又鍛煉了學生發(fā)現(xiàn)問題和探討新問題的能力。

3.增設實驗。將若干個枯燥的定理或是基本概念轉(zhuǎn)化為可以操作的練習題，讓學生更加感官的感知這些理論的意義和內(nèi)涵。結(jié)合本課程及相關(guān)課程，引入當前較為流行的CDIO教學模式，設計一些可操作的實驗案例，如編碼的計算機實現(xiàn)、基于信息度量的圖像處理等實驗。促使學生課下做實驗、查資料，培養(yǎng)學生主動、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的學習習慣和能力。激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果。由于Matlab操作簡單，同時，Matlab中的Simulink可以提供一個友好的通信系統(tǒng)仿真環(huán)境，更加便于學生建立和了解通信系統(tǒng)。因此，我們選擇Matlab作為實驗工具。

4.加強實踐應用能力的培養(yǎng)。鼓勵學生以《信息科學基礎》為基礎，結(jié)合數(shù)字圖像處理、密碼學等相關(guān)學科，積極申報大學生科研立項。同時，結(jié)合我校“3+1”教育模式,以畢業(yè)論文寫作作為培養(yǎng)學生的另一種方式。使學生深入理解基本理論、拓寬知識面的同時，又培養(yǎng)了學生的動手能力、查找文獻資料的能力、發(fā)現(xiàn)和分析解決問題的能力，提高學生的學習熱情。通過實踐改革，對教學內(nèi)容和方法進行相應的改變，同時改變已有的教學模式。實踐中，更加重注學生的實踐參與，鼓勵學生自學，加深學生對知識的理解，提高了自學能力，從而培養(yǎng)學生的學習興趣。

二、結(jié)束語

篇4

實踐教學在地理信息科學專業(yè)整個教學工作中占有十分重要的位置。通過各類課程實驗、課程設計、實習、科技活動等實踐教學途徑，構(gòu)建較為完善的實踐教學體系，強化地理信息科學專業(yè)學生的應用能力。

1.GIS數(shù)據(jù)采集與獲取能力培養(yǎng)

（1）地形測量與數(shù)字成圖實習。地形測量與數(shù)字成圖實習在第三學期開設，時間為4周。實習的主要內(nèi)容為大比例尺地形圖測繪練習，通過實習使學生熟練掌握全站儀、紅外測距儀、DS3水準儀、DJ6經(jīng)緯儀的使用，掌握小地區(qū)控制測量的實施、地物地貌的測繪方法及利用電子平板進行數(shù)字地形圖成圖的基本技能，使學生熟練掌握地形測量各種儀器、工具的操作和使用方法；熟悉數(shù)字測圖的全過程，掌握地形測量的測、算、繪技能。（2）攝影測量實習。攝影測量實習在第五學期開設，時間為2周。實習的主要內(nèi)容包括基于ASTER制作三維地形場景、基于SPOT異軌影像和航空像片制作三維地形場景，讓學生掌握PCI、ENVI、ARCGIS軟件的應用等能力。（3）房產(chǎn)與地籍測量實習。房產(chǎn)與地籍測量實習在第六學期開設，時間為1周。實習的主要內(nèi)容為房地產(chǎn)分幅圖編繪、界址點測量與宗地面積計算以及房產(chǎn)面積測算，使學生了解房產(chǎn)與地籍測量的內(nèi)容和工作流程。（4）GPS測量實習。GPS測量實習在第六學期開設，時間為1周。實習內(nèi)容包括技術(shù)設計書的編寫、選點及標志埋設、外業(yè)觀測、內(nèi)業(yè)解算，使學生掌握GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的基本原理、GPS接收機的基本操作知識，能夠利用GPS接收機進行實際作業(yè)，并能夠比較熟練地運用隨機軟件和網(wǎng)平差軟件進行GPS測量數(shù)據(jù)的處理與分析。（5）遙感原理與應用實習。遙感原理與應用實習在第六學期開設，時間為2周。實習針對一個具體的生產(chǎn)項目，按照遙感圖像處理規(guī)范完成遙感圖像的預處理、遙感圖像的增強處理、遙感圖像的分類、遙感成圖等工作，讓學生掌握ENVI軟件應用能力。（6）控制測量與工程測量實習?？刂茰y量與工程測量實習在第七學期開設，時間為3周。實習的主要內(nèi)容為控制測量野外作業(yè)的基本技能訓練，三、四等控制測量作業(yè)訓練，等級導線的作業(yè)訓練，GPS作業(yè)訓練，使學生熟悉控制測量外業(yè)觀測的基本技能和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的方法與工程測量的基本方法。

2.GIS軟件操作與應用能力培養(yǎng)

（1）城市規(guī)劃原理課程設計。城市規(guī)劃原理課程設計在第二學期開設，時間為2周。課程設計內(nèi)容為居住區(qū)詳細規(guī)劃設計，主要包含居住區(qū)道路、住宅、公建及綠化的具體平面布置情況。采用需求調(diào)研、方案構(gòu)思、方案完善修改和機房上機相結(jié)合的方式，最終完成規(guī)劃平面圖和戶型平面2張圖紙。（2）GIS基礎實習。GIS基礎實習在第四學期開設，時間為4周。實習內(nèi)容包括ArcGIS軟件的應用實習（地圖矢量化、市級行政區(qū)劃圖制作、空間分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及3D數(shù)據(jù)集成）以及MapGISk9的應用實習（校正影像圖、地形圖繪制、地形圖編輯、地形圖圖幅入庫），通過實習使學生熟練掌握GIS軟件主要模塊的使用。（3）城市GIS實習。城市GIS實習在第六學期開設，時間為2周。實習內(nèi)容包括野外調(diào)查（實地調(diào)查獲取益陽市基礎地理城市數(shù)據(jù)庫所需的基礎地理圖件）和室內(nèi)作業(yè)（建立基于GEODATABASE益陽市基礎地理城市數(shù)據(jù)庫、建立局部三維場景），使學生掌握城市GIS項目開發(fā)與管理的基本技能。

3.GIS設計與開發(fā)能力培養(yǎng)

（1）數(shù)據(jù)庫原理課程設計。數(shù)據(jù)庫原理課程設計在第三學期開設，時間為2周。課程設計共分八個項目，分別是學生管理系統(tǒng)、圖書館管理信息系統(tǒng)、賓館管理信息系統(tǒng)等。學生組成項目組，根據(jù)任務分組采用需求調(diào)研和機房上機相結(jié)合的方式，設計并實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)庫的管理信息系統(tǒng)的各項功能。（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設計。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設計在第四學期開設，時間為2周。課程設計內(nèi)容根據(jù)指導老師給定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計題目進行選擇，通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合設計使學生能將所學的GIS理論、GIS軟件、GIS應用等進行綜合整理。（3）面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程設計。面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程設計在第五學期開設，時間為2周。課程設計內(nèi)容包括圖書管理信息系統(tǒng)和學籍管理信息系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，五人一個小組，選擇一個題目，學生按照軟件過程的各個環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)分析、設計、實現(xiàn)、集成、測試，鍛煉學生項目實施的能力。（4）WEBGIS實習。WEBGIS實習在第五學期開設，時間為3周。實習內(nèi)容包括基于Web的管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)以及ArcGISserverwebadf的應用，使得學生掌握WebGIS開發(fā)平臺及網(wǎng)站設計的基本流程，具有一定的WebGIS開發(fā)能力。（5）軟件工程實習。軟件工程實習在第六學期開設，時間為2周。實習包括完成軟件的需求分析、總體設計、詳細設計、原型軟件設計與實現(xiàn)、軟件測試、提交等內(nèi)容，使得學生掌握GIS軟件設計、編程、測試及維護的實用技術(shù)方法，按照GIS軟件工程的要求進行實際軟件項目的開發(fā)。（6）GIS二次開發(fā)實習。GIS二次開發(fā)實習在第七學期開設，時間為3周。實習內(nèi)容為運用所學知識采用接口編程的技術(shù)和軟件開發(fā)的思維方式開發(fā)一個管理信息系統(tǒng)或其他應用系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)容結(jié)合生產(chǎn)單位的具體實踐。培養(yǎng)學生綜合利用C#和ArcEngine進行GIS二次的能力，加強接口的運用及學生對GIS二次開發(fā)方法的初步認識，提高軟件系統(tǒng)分析能力和程序文檔建立、歸納總結(jié)的能力。

4.綜合能力培養(yǎng)

（1）GIS專業(yè)綜合實訓。GIS專業(yè)綜合實訓在第八學期開設，時間為8周。實訓包括：實訓一（2周）以益陽市內(nèi)地形的測量數(shù)據(jù)為基礎，完成1∶500地形圖的編繪。實訓二（2周）以湖南城市學院新校區(qū)和朝陽校區(qū)的測量數(shù)據(jù)為基礎資料，要求把新舊兩個校區(qū)數(shù)據(jù)（CASS數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換為MAPGIS數(shù)據(jù)，同時導出其屬性，然后在MAPGIS的屬性庫管理和圖形庫管理中進行入庫管理。實訓三（4周）運用GIS軟件工程思想對數(shù)字校園進行需求分析、總體設計、詳細設計、開發(fā)并實現(xiàn)。實訓以應用生產(chǎn)實際過程中的幾個綜合實踐為素材，培養(yǎng)學生GIS綜合應用能力和技巧。（2）畢業(yè)設計。畢業(yè)設計在第八學期開設，時間為12周。畢業(yè)設計采取由教師出題，學生根據(jù)自己的愛好選擇相關(guān)題目再由教師根據(jù)題目的難度、學生的水平及其他情況綜合評判選擇合適學生的模式。畢業(yè)設計以個人為單位，教研室老師邀請生產(chǎn)單位技術(shù)人員一起擔任畢業(yè)設計指導老師，對于由生產(chǎn)單位技術(shù)人員擔任指導老師的學生，可前往生產(chǎn)單位開展畢業(yè)設計。畢業(yè)設計評分綜合導師評分、評議員評分和答辯委員會評分。（3）崗位實習。崗位實習在第七、八學期開設，聯(lián)系公司和單位，推薦優(yōu)秀學生進入GIS公司實習，具體時間視實習生工作情況最終確定。通過崗位實踐，讓學生近距離接觸GIS行業(yè)的生產(chǎn)應用，能夠幫助他們了解社會對GIS人才知識、能力素質(zhì)的要求，提高今后學習的針對性和有效性，培養(yǎng)學生吃苦耐勞、愛崗敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)以及團隊協(xié)作能力、人際交往能力。（4）GIS活動與資格認證。GIS活動與資格認證在各學期分散開展。聯(lián)合生產(chǎn)公司合作舉辦各種GIS活動，組織學生參加GIS類競賽和資格認證，讓學生了解GIS前沿技術(shù)、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)，增長見識，開拓視野，培養(yǎng)學生專業(yè)意識和自信心，同時在競賽中和資格認證中鍛煉實踐能力，使得他們更具有就業(yè)競爭力。

二、結(jié)語

篇5

英文名稱：Geomatics and Information Science of Wuhan University

主管單位：國家教育部

主辦單位：武漢大學

出版周期：月刊

出版地址：湖北省武漢市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1671-8860

國內(nèi)刊號：42-1676/TN

郵發(fā)代號：38-317

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1957

期刊收錄：

SA 科學文摘(英)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

第三屆(2005)國家期刊提名獎期刊

聯(lián)系方式

期刊簡介

本刊為測繪專業(yè)學術(shù)期刊，主要刊登測繪、遙感、圖形圖像處理等專業(yè)及相關(guān)學術(shù)論文。強調(diào)先進性、創(chuàng)造性。該刊發(fā)表的論文部分收錄于EI、SCI、AJ等。

主要欄目

院士論壇、學術(shù)論文、科技信息

篇6

關(guān)鍵詞：信息科學　文獻檢索　管理工具　方法　經(jīng)驗

信息科學是以信息為主要研究對象，以信息的運動規(guī)律和應用方法為主要研究內(nèi)容，以計算機等技術(shù)為主要研究工具，以擴展人類的信息功能為主要目標的一門新興的綜合性學科。信息科學的科研工作具有繼承和創(chuàng)造兩重性，這要求科研人員從事研究之前應盡可能地占有與之相關(guān)的信息。只有對研究的課題進行全面檢索，才能了解國內(nèi)外對該課題的研究動態(tài)，確定哪些問題是比較新穎和前沿的。但是，大多數(shù)的科研人員并不熟悉檢索技巧，其主要問題是查找的數(shù)據(jù)庫價值不高，不熟悉文獻檢索的原理，不理解主題詞檢索的含義。因此，了解與信息科學研究相關(guān)的重要文獻數(shù)據(jù)庫，掌握高效的文獻檢索方式，并使用文獻管理工具對檢索結(jié)果進行處理，對于信息科學的研究工作具有重要的意義。

1　文獻數(shù)據(jù)庫及管理工具

信息科學的發(fā)展日新月異，若想在實際的研究工作中有效地判定文獻的質(zhì)量，選用價值更高的商業(yè)數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要。

1.1　文獻的評價標準

科學引文索引(SCI)、工程索引(EI)、科技技術(shù)會議錄索引(ISTP)是國際著名的三大檢索系統(tǒng)，統(tǒng)稱三大索引?？蒲腥藛T發(fā)表的學術(shù)論文是否被三大索引收錄，在一定程度上反映出科研工作的國際化水平。

SCI以收錄基礎學科的論文為主，以期刊的編輯質(zhì)量。影響因子和專家評審為選刊依據(jù)，充分考慮期刊的學術(shù)價值，其收錄的文獻能全面覆蓋全世界最重要，最有影響力的研究成果；EI以收錄工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域(應用學科)的論文為主，不收錄純基礎理論方面的論文，要求稿件內(nèi)容和學術(shù)水平具有較高的工程價值，達到國際先進水平，成果有創(chuàng)新，ISTP收錄較為重要的國際學術(shù)會議論文，它反映各學科前沿的最新研究活動。

1.2　信息科學相關(guān)的商業(yè)文獻數(shù)據(jù)庫

與信息科學相關(guān)的數(shù)據(jù)庫分為兩大類中文數(shù)據(jù)庫和外文數(shù)據(jù)庫，其中每個數(shù)據(jù)庫側(cè)重的內(nèi)容和檢索方法各有特色。下面列舉的數(shù)據(jù)庫為筆者使用過且公認的與信息科學相關(guān)的經(jīng)典數(shù)據(jù)庫。

(1)中文數(shù)據(jù)庫：萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)是建立在因特網(wǎng)上的大型科技、商務信息平臺，內(nèi)容涉及自然科學和社會科學各個專業(yè)領(lǐng)域；CNKI“中國期刊網(wǎng)”包括三個層次的數(shù)據(jù)庫，即“專題全文數(shù)據(jù)庫”、“題錄摘要數(shù)據(jù)庫”、“中外文期刊題錄數(shù)據(jù)庫”，內(nèi)容覆蓋中國期刊全文，中國優(yōu)秀博士碩士論文全文、中國重要會議論文全文等。

(2)外文數(shù)據(jù)庫Web of Science引文數(shù)據(jù)庫以SCl，ISTP為核心，是全球最大、覆蓋學科最多的綜合性學術(shù)信息資源，收錄了9000多種世界權(quán)威的、高影響力的學術(shù)期刊，內(nèi)容涵蓋自然科學、工程技術(shù)、生物醫(yī)學、社會科學、藝術(shù)與人文等領(lǐng)域Engineering Village核心產(chǎn)品EI是全世界最早的工程文摘來源，收錄的文獻涵蓋了所有的工程領(lǐng)域，是工程人員與相關(guān)研究者最佳、最權(quán)威的信息來源，IEEE／IET ElectronIcLibrary(簡稱IEL)收錄了1988年以來出版的全部150多種期刊，5150余種會議錄及1500余種標準的全文信息Springer的內(nèi)容涉及化學、計算機科學、經(jīng)濟學、工程學等11個學科，可檢索閱讀著名的德國施普林格科技出版集團出版的全文電子期刊，ScienceDirect為在線全文數(shù)據(jù)庫，包括Elsevier出版集團所屬的2200多種同行評議期刊和2000多種系列叢書、手冊及參考書等，涉及自然科學、社會科學，生命科學和醫(yī)學四大學科領(lǐng)域。

1.3　文獻管理工具

從數(shù)據(jù)庫中檢索到許多相關(guān)的文獻，文獻管理又成為研究者的一個困擾。這種困擾，主要來自三個方面：(1)知識管理，當文獻知識積累到一定程度，僅僅靠自己的大腦記憶，很苦，也很不可靠；(2)寫作時，文中注釋、文后參考文獻，都需要大量引述，逐一錄入也是苦不堪言(3)文獻管理，常規(guī)紙質(zhì)書籍，多到一定程度，就不太好找，電子文獻多了，也有類似問題。因此，使用文獻管理工具進行文獻檢索與管理十分必要。筆者在科研工作中一直使用NoteExpress作為文獻檢索與管理系統(tǒng)，它完全支持中文，通過各種途徑高效地搜索，下載和管理文獻資料和論文，同時可嵌入Word環(huán)境使用。

2　文獻檢索在科研中的應用

據(jù)美國科學基金會統(tǒng)計，科研人員花費在科技出版物上的時間為全部科研時問的60％。對于從事信息科學的研究者而言，必須重視前面介紹的與信息科學相關(guān)的中外文數(shù)據(jù)庫并熟悉它們的核心內(nèi)容和檢索方法，同時熟練使用文獻管理工具，從而獲得高質(zhì)量的文獻，促進科研工作的開展。

2.1　利用文獻檢索開展科研工作

筆者根據(jù)自己進行信息科學研究工作的實踐，總結(jié)出利用文獻檢索開展科研工作的框架，如圖1所示。

首先，對科研課題進行分析，提取重要的關(guān)鍵字在中文數(shù)據(jù)庫中進行檢索，閱讀國內(nèi)期刊發(fā)表的且與信息科學相關(guān)的經(jīng)典論文。

其次，在中文文獻閱讀的基礎上，擴充、提煉與課題相關(guān)的內(nèi)容、關(guān)鍵詞，精確定位其外文表達方式，進一步在外文數(shù)據(jù)庫中進行檢索。檢索時遵循“先文摘后全文”的原則，首先檢索被三大索引收錄的文獻文摘，之后根據(jù)文摘內(nèi)容和具體需求在全文數(shù)據(jù)庫中獲得全文。

當文獻閱讀以及相關(guān)知識的積累達到一定程度時，新的想法有可能就產(chǎn)生了。此時，還需要進一步進行查新，確認成果的創(chuàng)新性。之后，把新想法付諸實踐和論證，形成科研成果以文獻等形式進行發(fā)表，供同行參考。這樣周而復始，不斷推動該領(lǐng)域的理論創(chuàng)新和實踐發(fā)展。

在以上幾個環(huán)節(jié)中，文獻管理工具的使用貫穿始終。檢索數(shù)據(jù)庫后可以把相關(guān)文獻的文摘和全文導八到文獻管理工具中，并按照一定的規(guī)則進行組織。閱讀文獻時能夠增加筆記，按照時間、作者等對文獻進行排序，文獻寫作時能夠借助工具的模版，參考文獻插入等功能縮減不必要的體力勞動。

2.2　應用實例

下面以“P2P信任管理研究”為例，簡要說明文獻檢索在信息科學研究中的應用。

首先，根據(jù)課題信息提取中文關(guān)鍵字“P2P”和“信任”在中文數(shù)據(jù)庫中進行檢索。通過閱讀經(jīng)典中文文獻，可以擴充搜索的關(guān)鍵字“聲譽”和“對等網(wǎng)”進行中文的二次檢索。

之后，在閱讀中文文獻的基礎上確定課題相關(guān)的外文檢索關(guān)鍵字為“P2P”、“Peer-to-Peer”、“trust”、“reputatton”。

科研工作者在檢索結(jié)果中還可以導入相應的文獻全文，重點閱讀SCI和EI收錄的期刊文獻，次之關(guān)注會議文獻。發(fā)表自己的創(chuàng)新文獻時，在Word中使用文獻管理工具提供的寫作輔助功能，能夠大大提高寫作效率。

篇7

【關(guān)鍵詞】：光信息科學；光信息技術(shù)；實踐

1.引言

人類自從進入二十一世紀以來，科學技術(shù)的發(fā)展可謂取得了十分顯著的進步，而且各項科學技術(shù)也日新月異，這不僅影響了人們的日常生活，而且對于社會生產(chǎn)的影響也是不容忽視的。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對于各種科技的融合與創(chuàng)新等其他相關(guān)方面的研究越來越重視。近年來，信息技術(shù)的發(fā)展中必不可少的支撐單元技術(shù)取得了十分顯著的成就，包括光纖技術(shù)、激光技術(shù)、紅外技術(shù)、作感技術(shù)、自動控制和人工智能技術(shù)以及精確制導技術(shù)等等，這既是獨立發(fā)展起來并獨立存在的，又是信息技術(shù)發(fā)展過程中的一個必要的條件。光信息科學與技術(shù)是將光學與電子信息技術(shù)相結(jié)合的一門新興的科技，是我國科研領(lǐng)域中的一項巨大的成功。而光信息科學與技術(shù)在通信領(lǐng)域中的應用，引發(fā)了一場技術(shù)革命，使人們傳統(tǒng)的通信方式得以改變，而且其對于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高也具有十分重大的意義，成為繼計算機革命之后，信息技術(shù)革命的“第二次浪潮”。本文主要對光信息科學與技術(shù)在社會中的實踐進行了相關(guān)的分析與探究。

2.光信息科學與光信息技術(shù)

在信息科學與技術(shù)領(lǐng)域，光信息是非常重要的一個分支。隨著我國科技的不斷發(fā)展，光信息科學與技術(shù)也處于不斷的進步當中，在當下的科技領(lǐng)域尤其是信息科技中占有越發(fā)重要的地位，為各方面的進步提供了更強大的技術(shù)支撐。光信息科學與技術(shù)的發(fā)展依托于非同一般的研究方法與內(nèi)容，正是因為如此，它成為信息科學中非常特殊的一個分支，是光學與信息科學和技術(shù)相互融合的技術(shù)成果。對于信息科學來說，信息就是它的研究對象，它并非具象的物質(zhì)，也不是抽象的能量，因此具有其他科學學科所不具備的特點。信息科學之所以能夠得到長足的發(fā)展，與其他學科分離開來而獲得獨立發(fā)展，正是因為其研究對象的特殊性。

3.光信息科學與技術(shù)在電力領(lǐng)域中的應用

3.1光纖通信技術(shù)

（1）光纖通信技術(shù)。光信息科學與技術(shù)自問世以來，就對人們的生活與生產(chǎn)起到了不可忽視的作用，其對社會各方面所產(chǎn)生的積極影響是非常大的。這項技術(shù)最先造福于通信領(lǐng)域，自應用以來就極大的推動了通信技術(shù)的發(fā)展，為其技術(shù)革新做出了突出貢獻。在我國的光纖通信技術(shù)中，上世紀七十年代是一個非常重要的分水嶺，經(jīng)過了四十年的發(fā)展，光纖通信已經(jīng)成為當下中國通信網(wǎng)絡的龍頭技術(shù)。這項技術(shù)具有成本消耗低、通信流暢、性能優(yōu)異以及頻率高等優(yōu)勢，這使得我國通信技術(shù)登上了更高的臺階，使得我國的通信系統(tǒng)向更大、更長、更快的方向發(fā)展，而光纖技術(shù)也一躍成為各大通信領(lǐng)域，例如電話、電視、互聯(lián)網(wǎng)以及國家電網(wǎng)的重要技術(shù)支撐。當今社會中，IT、互聯(lián)網(wǎng)、電商都已經(jīng)異軍突起，而這些領(lǐng)域的發(fā)展更離不開光纖通訊技術(shù)，這也從側(cè)面反映出光信息科學與技術(shù)的重要性。

（2）光纖通信技術(shù)特點。它的傳播媒介是光，基本原理是通過光波進行信息的傳播。它是由三部分組成的，主要包括：光線傳送、光波發(fā)射和接收。這種通信系統(tǒng)可以像多媒體發(fā)送信息一樣，使用很多不同種類的信號進行轉(zhuǎn)換發(fā)送，并且還可以獨自進行數(shù)字化的信息傳輸以及模擬信號的發(fā)射。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，影響光纖傳輸系統(tǒng)的頻率的因素是光源的選擇、光源的特殊性質(zhì)以及特有的散光性。在一些只有一種光纖的通信系統(tǒng)中，會使用一些手法，把密集的光波進行分離，目的是為了避免通信設備出現(xiàn)一些棘手的問題，更好的促進光纖寬帶發(fā)揮高效的作用，進而使得傳播的信息量增大；其次，要能抵抗外界干擾。光纖通信與其他通信系統(tǒng)的不同之處在于它的抗電磁波干擾能力非常強。這是因為它是由石英加工制成的，我們都知道，石英是一種絕緣性和抗腐蝕性都非常好的原材料，所以使得光纖通信系統(tǒng)具有超強的抗干擾能力。除此之外，它不會受到電擊的影響，即使是太陽黑子的干擾也都不會影響它的正常工作，更不會受到人類故意的干擾影響。由此可知，石英的應用為光纖通信系統(tǒng)提供了強大的支持。由于光纖的體積小質(zhì)量輕，并且穩(wěn)定性好，安裝起來非常簡單，也不會占用太大的空間。制作光纖的原料非常便宜，成本低，使用壽命長，所以應用到越來越多的地方。由此可以知道，光纖通信有很多優(yōu)點，它不僅有利于在現(xiàn)代生活的便捷應用，并且會受到大范圍的使用和擴展。

3.2光傳輸設備

在光傳輸設備中廣泛應用了光信息科學與技術(shù)。對于光傳輸設備的定義，就是在光纖傳輸?shù)脑O備上把不同種的信號變成光信號，所以現(xiàn)代傳輸設備的材料都包括光纖。像光端機，光MODEM，光纖收發(fā)器，光交換機，PDH，SDH、PTN等等，這些設備都屬于光纖設備。它具有的特點是能夠遠距離傳輸，并且保持信號完整，維持光波的真實性。因此被廣泛應用在各種場合。近年來，越來越多的地方都在使用光傳輸設備，逐漸取代了傳統(tǒng)設備。光傳輸設備的基本工作原理很簡單，就是把不同的信號全部轉(zhuǎn)換成光信號，然后再進行光纖傳輸。所以它的電化學變化是電――光――電，并且在發(fā)射的地方會把準備好的信號轉(zhuǎn)變成光信號，通過光纖送達到接受端口，最后再通過另外的設備把光信號再轉(zhuǎn)換回電信號。作為一種現(xiàn)代通信技術(shù)，光端機其實就是一種電子設備，但是它可以進行光電轉(zhuǎn)變，并且能夠和其他的電子設備發(fā)出彼此干擾的信號，因此，在實際使用光纖設備的時候，必須將其安裝在合適的位置，并且要避開發(fā)射頻率的機器以及功率較大的馬達。

光傳輸設備有很多優(yōu)點，其中下面概括了一些：①.它可以在光纖中快速傳播，并且基本上不會受到電磁波的干擾，而且本身不具有發(fā)射信號的功能，因此遠距離的信息發(fā)送或者要求較嚴格的傳輸都會使用光傳輸設備；②.它的發(fā)射頻帶非常大，可用于數(shù)據(jù)較大的光纖傳輸；③.在遠距離的傳輸過程中，信號不會丟失，并且光波會盡量保持完整。

4.結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術(shù)的進步，人類社會逐漸發(fā)展到信息化的時代，而信息傳輸作為信息聯(lián)系的紐帶，在人們的日常生活以及社會生產(chǎn)中的作用越來越重要。然而，當今社會發(fā)展水平的提高，使得其對于社會信息傳輸量的要求更大，而且信息協(xié)離更遠，傳輸?shù)乃俣燃涌?，信息傳輸?shù)姆N類也越來越多。這不僅對通信技術(shù)提出了更高的要求，而且對于信息傳輸?shù)姆N類以及傳輸?shù)姆绞降鹊囊笠苍絹碓礁?。因此，光信息科學與技術(shù)在這樣的一個大背景之下展現(xiàn)出一個十分廣闊的市場空間與發(fā)展前景。

【參考文獻】

[1]徐建程，王輝，柴立群，許喬.抑制相干噪聲的環(huán)形光源技術(shù)[J].中國激光學報，2010.

篇8

關(guān)鍵詞：光信息科學與技術(shù)；物理學；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：B82-057文獻標識碼： A 文章編號：

近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們的工作與生活都逐漸的進入了信息化。而這一發(fā)展變化依賴的就是信息技術(shù)當中的一些單元技術(shù)的重大技術(shù)突破。例如：激光技術(shù)、光纖技術(shù)以及人工智能技術(shù)等等，這些構(gòu)成了信息技術(shù)快速發(fā)展的重要支撐。光技術(shù)在通信領(lǐng)域的大量應用，使得這個時代迎來了信息技術(shù)的第。

一、光信息科學與光信息技術(shù)

隨著光學的廣泛應用與發(fā)展，作為信息科學與技術(shù)的重要組成部分，光信息科學與技術(shù)顯現(xiàn)出越來越高的應用價值。信息科學不同于研究物質(zhì)或者能量的其他科學，其研究對象是信息，正是因為這一個特殊的研究對象，使其成為獨立的研究學科。

二、光纖通信技術(shù)

二十世紀七十年代以來，光纖通信技術(shù)已近逐漸步入了實際應用階段，并取得了重大成果。相對于傳統(tǒng)的通信材料，光纖具有傳輸損耗低、頻帶寬等優(yōu)點，這使其在大容量的長途通信系統(tǒng)中應用十分廣泛，并一躍成為長途電話傳輸?shù)年P(guān)鍵部件。但是，由于光器件的制作技術(shù)尚未完全成熟，以前應用的系統(tǒng)多為強度調(diào)制一直接檢波 (IM―DD) 方式，這種技術(shù)簡單，容易出現(xiàn)，但通信速率較低、容量較小，光纖傳媒的巨大頻帶寬度遠沒有得到開發(fā)和利用，屬于光纖通信的初級階段。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會對通信需求越來越人，也由于科技水平的不斷提高，光纖通信正朝著大容量、遠距離、全光化和超小型方向迅速發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。例如，在引入光纖促使用戶充分體驗到高速數(shù)據(jù)傳輸所帶來的盡善盡美的服務，整個電信網(wǎng)將進入全光纖化：光波復用、副載波復用可大幅度提高通信容量；相干光通信、

超長波長光纖通信和光孤子通信的實現(xiàn)超長 xF 禽的通情：光纖放人器將使得光纖傳輸系統(tǒng)的全光化與小型化。這將大大改變通情網(wǎng)的現(xiàn)狀、為寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng) (B―ISDN) 的實現(xiàn)提供有力的保證。

三、新型光信息存儲技術(shù)

信息存儲量隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)成指數(shù)增長，并且，對其存儲量提升的研究工作已經(jīng)成為當前的研究重點。目前，主流的三種存儲技術(shù)(磁存儲、半導體存儲和光存儲)中,光存儲具有存儲密度大、信息保存時間長、生產(chǎn)成本低、潛力巨大等特點,因此被視為最有發(fā)展前途的存儲方法。傳統(tǒng)的光存儲技術(shù)雖然已經(jīng)成熟,但受波長衍射極限和物鏡數(shù)值孔徑的限制,存儲容量和存儲密度已經(jīng)接近極限。 隨著與光存儲相關(guān)的幾門學科(光學技術(shù)、微電子技術(shù)、材料科學、細微加工技術(shù)、計算機與自動控制技術(shù))的發(fā)展,目前出現(xiàn)了很多新興的光存儲技術(shù),如：體全息存儲、光譜燒孔存儲、雙光子吸收三維存儲、散斑復用光存儲、波導多層光存儲、熒光多層光存儲、固體浸沒透鏡近場存儲、超分辨率近場結(jié)構(gòu)存儲、探針型近場光存儲、光學雙穩(wěn)態(tài)、多階光存儲、多波長光存儲、光波混頻的相位共軛光存儲、光折變存儲、光致變色光存儲、電子俘獲光存儲等。然而，由于光的衍射現(xiàn)象．造成光不可能聚焦在一個體積小于 1012cm3 左右的材料上，因此，目前的光存儲系統(tǒng)存在一個大小約為 108bit/cm2 的存儲密度上，于此相對應，1bit所占據(jù)的空間含有 106-107倍。為實現(xiàn)分子存儲，除了要求穩(wěn)定性之外，還要求具備選擇或識別每個分子的方法，持續(xù)光譜燒孔技術(shù)正是利用光活性分子所處的周圍環(huán)境的不同而引起對應能量的差別來識別不同分子的。持續(xù)光譜燒孔PSBH 應用于光信息存儲，可以是光的頻率成為存儲維，將傳統(tǒng)的二維光信息存儲發(fā)展成為三維光信息存儲。

四、全息信息存儲技術(shù)

擁有巨大的信息存儲容量優(yōu)勢的光盤存儲系統(tǒng)與磁盤等設備一樣，都需要光學頭相對記錄介質(zhì)進行一定的機械運動，這樣一來，就對記錄信息為的密度增強產(chǎn)生了嚴重的制約，其只能控制在機械條件的精度范圍之內(nèi)，而且，存取時間也受到頗多限制，大概在毫秒范圍之內(nèi)。在現(xiàn)今的計算機中，將毫秒機械系統(tǒng)和高速度電子線路進行組合是非常不合適的兼顧模式，其中的很多功效無法全面的發(fā)揮出來。而如果將這一情況進行改變的話，目前能力范圍內(nèi)，需要付出相當大的代價。因此，必須找到既可以節(jié)約存取時間，又可以大幅度降低信息為價格，并且，大量提升存儲量的一類設備。光全息存儲為這一問題的解決提供了令人滿意的答案。二十世紀六十年代，激光全息術(shù)的突破與發(fā)展，使得大幅度提升存儲設備的存儲密度成為可能。全息存儲系統(tǒng)能夠有效的縮短存取時間以及改善存儲系統(tǒng)，并在價位上占據(jù)一定的優(yōu)勢，其相對于同價位的傳統(tǒng)存儲設備性能更好，存儲量更大。全息信息存儲的大容量是利用傅里葉變換全息圖，制作直徑為 1mm 的小全息圖，排成列陣，或者像唱片那樣排列在旋轉(zhuǎn)的圓盤上。另外，全息信息存儲同時還具備再現(xiàn)快以及高可靠性等優(yōu)勢，尤其其記錄方式是分布式，一旦全息圖受到一定的損傷，亦不會影響設備的正常工作，對系統(tǒng)中信息位、字或頁的快速問址，則可通過在時間上比任何機械系統(tǒng)更短的激光束無關(guān)性電子控制來完成。

五、總結(jié)

隨著光信息科學與技術(shù)的研究工作逐漸開展，相關(guān)的信息通信應用領(lǐng)域也得到了極大的促進與發(fā)展。作為信息聯(lián)系的重要工具，信息的傳輸則顯得尤為重要。當今社會，社會信息的傳輸量以及速度顯著提升，這也為信息通信技術(shù)改革提出了更高要求。本文重點探索光信息科學與技術(shù)中的一些關(guān)鍵技術(shù)及其應用。由于作者的能力有限，文中的不足之處，敬請指正。

參考文獻：

[1] 薛東旭,楊勇,張慧敏,趙星,袁小聰.一種改進型視角投影圖像彩色計算全息術(shù)的三維重構(gòu)算法[J].光子學報.2011(10)

[2] 榮彰,林舒,黃嚴,李滔,徐晶.一種制作具有一定可視角度的傅里葉變換計算全息圖的新方法[J].半導體光電.2010(06)

[3] 徐建程,王輝,柴立群,許喬.抑制相干噪聲的環(huán)形光源技術(shù)[J].中國激光.2010(12)

篇9

【關(guān)鍵詞】科學技術(shù) 發(fā)展 研究

在知識經(jīng)濟和信息化時代，如何獲得信息和整理信息已經(jīng)成為人們的工作生活中不可或缺的能力。電子信息技術(shù)主要包括微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)以及顯示技術(shù)等，對國家經(jīng)濟發(fā)展、科學研究、科學進步起著重要作用。

1 電子科學技術(shù)與高中知識的聯(lián)系

在高中，我們的老師常常會運用電子信息技術(shù)把我們所學習的函數(shù)圖象更直觀地展現(xiàn)給我們，讓我們能夠創(chuàng)設出直觀、生動、形象的感知情境，從而達到調(diào)動我們學習的積極性，使我們逐步通過自己的發(fā)現(xiàn)、探究去思考數(shù)學、物理等學科知識原理。

2 電子信息科學技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及前景分析

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀分析

現(xiàn)在我國在網(wǎng)絡技術(shù)和電子工程等方面取得了進步，增進了我國在電子科學技術(shù)的發(fā)展，使電子信息科學技術(shù)成為人們必不可少的一部分。電子浪潮正在席卷全球，經(jīng)濟的全球化在不斷發(fā)展。我國在電子通訊基礎設施上投入了大量的資金。信息化的發(fā)展得到了大力的支持。

2.2 發(fā)展前景分析

2.2.1 向多業(yè)務及高性能方向發(fā)展

現(xiàn)在，電子信息技術(shù)正向多業(yè)務、高性能、大容量的方向發(fā)展。比如網(wǎng)絡IP業(yè)務已呈現(xiàn)爆炸式增長光通信網(wǎng)絡技術(shù)將極大降低網(wǎng)絡傳輸成本，向用戶提供無限帶寬。

2.2.2 向多媒體及智能化方向的發(fā)展

實現(xiàn)多媒體實時通信成為可能。網(wǎng)絡多媒體通信的主要任務就是在同一網(wǎng)絡上實現(xiàn)所有媒體成份數(shù)據(jù)。電子信息數(shù)字化已成為人們工作生活中必要的部分。

2.2.3 向?qū)拵Щ?、個性化及綜合化方向發(fā)展

通信技術(shù)向帶化、個性化和綜合化方向發(fā)展，通信技術(shù)包括衛(wèi)星、光纖傳輸技術(shù)、移動通信技術(shù)、數(shù)字微波技術(shù)、有線與無線接入技術(shù)等。

2.2.4 規(guī)模和特性化方向發(fā)展

現(xiàn)在，中國的電子信息技術(shù)生產(chǎn)在不斷地擴大，都有了很好的規(guī)模，導致人們對于電子信息的需求也在提高，特性化消費占領(lǐng)了時代的潮流，也就意味著，在未來電子信息技術(shù)的發(fā)展中，其前進走向表現(xiàn)出特性化及規(guī)?；＠缒承┕旧a(chǎn)的電子信息產(chǎn)品，商品的質(zhì)量和產(chǎn)量，都呈現(xiàn)出上升的趨勢，經(jīng)濟方面也達到了良好的收益。

2.2.5 集成化和移動化方向發(fā)展

隨著移動多媒體技術(shù)和半導體向片上系統(tǒng)方向的發(fā)展，電子信息技術(shù)商品開始向集成化及移動化發(fā)展。所有的電子信息技術(shù)產(chǎn)品硬件的核心制造技術(shù)就是集成電路的制造。電子信息技術(shù)對集成電路的應用比較廣泛，從CPU至IC卡，都進行了集成電路的應用。移動化具體表現(xiàn)在各種手機、電子產(chǎn)品，特別是便攜式電子產(chǎn)品。

3 電子科學技術(shù)的應用探討

3.1 應用領(lǐng)域分析

3.1.1 電子信息在通信工程領(lǐng)域

電子信息技術(shù)是通信工程中的基本支柱，它在通信工程領(lǐng)域中主要負責各種信號間的傳輸和與傳輸相關(guān)的控制。在通信工程中，都是利用電子技術(shù)實現(xiàn)信號發(fā)送接受和處理，通信工程提供了信息傳輸?shù)幕炯夹g(shù)。

3.1.2 電子信息在信息網(wǎng)絡領(lǐng)域

信息網(wǎng)絡額在電子信息中的功能是負責連接信息終端與傳輸，是現(xiàn)代社會的重要基礎設施。信息網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)主要通過通信網(wǎng)絡。通信網(wǎng)絡是信息網(wǎng)絡的支撐。電子信息技術(shù)在信息網(wǎng)絡中應用的方向是以信息網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)傳輸控制的要求作為依據(jù)，然后利用電子信息技術(shù)來構(gòu)造出數(shù)據(jù)傳輸中端，數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸設備。

3.1.3 電子信息在工業(yè)控制領(lǐng)域

工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的不斷增大，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了自動化技術(shù)，自動化技術(shù)是利用電子信息技術(shù)來控制各種機械設備。自動化技術(shù)的基本技術(shù)特點，是控制系統(tǒng)與工業(yè)行業(yè)直接相關(guān)，各種工業(yè)對自動化技術(shù)的需求都不一樣。為了滿足各種工業(yè)對自動化技術(shù)的需要，就要利用電子信息技術(shù)中的電子電路和微處理器技術(shù)設計出不同的電子控制系統(tǒng)，電子信息技術(shù)已經(jīng)成為各種設備的核心技術(shù)。

3.1.4 電子信息在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域

物聯(lián)網(wǎng)是是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)利用了電子信息技術(shù)，實現(xiàn)了信息聯(lián)接與互換，從信息上把全球的信息連接起來。物聯(lián)網(wǎng)的崛起，一定會對人們工作生活產(chǎn)生深遠的影響。

3.1.5 電子信息在汽車電子領(lǐng)域

汽車電子系統(tǒng)就是對信息采集處理和控制輸出的電子信息系統(tǒng)。汽車電子系統(tǒng)的核心是微處理器，用傳感器技術(shù)做支撐。汽車電子系統(tǒng)是用多種傳感器組成的傳感網(wǎng)絡，傳感器向發(fā)動機的電子控制系統(tǒng)供應出發(fā)動機的工作狀況，并利用相應的算法完成信息處理，再由其向中央噴射器等執(zhí)行部件發(fā)出工作指令。電子技術(shù)在汽車上的應用有為力及傳動系統(tǒng)控制、車輛系統(tǒng)控制、車身系統(tǒng)控制以及信息傳遞和通訊系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)五個方面。

3.1.6 電子技術(shù)在醫(yī)療中的應用

電子技術(shù)在醫(yī)療上的應用有直接應用和間接應用兩個部分，網(wǎng)上檢索等都屬于間接應用的范疇。各種治療技術(shù)都屬于直接應用。電子技術(shù)還包括網(wǎng)上醫(yī)院，可以在網(wǎng)上輕松的查到專家門診、病歷咨詢、網(wǎng)上預約等服務，異地專家會診和異地手術(shù)也成為現(xiàn)實。利用快捷實時的網(wǎng)絡，不同城市的專家可以異地操控電子機器，進行手術(shù)，消除了距離上帶來的不可能性。電子技術(shù)在很多的醫(yī)療器械上也得到了應用。

3.2 應用環(huán)境分析

加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護，增強可持續(xù)發(fā)展能力已成勢在必行的趨勢，發(fā)展電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，加快國民經(jīng)濟和社會信息化，已成為世界各國科技、經(jīng)濟、軍事乃至政治競爭的焦點，成為各國綜合國力較量的制高點。

4 結(jié)語

現(xiàn)在，電子信息技術(shù)已經(jīng)滲透到各個行業(yè)，不論是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域還是汽車電子領(lǐng)域或者是醫(yī)療領(lǐng)域都發(fā)揮著不可估量的作用，為我國的發(fā)展有著不可磨滅的貢獻，它將引領(lǐng)我國走向世界的頂端。

參考文獻

[1]張軍.試析公司內(nèi)部對于電子信息科學技術(shù)人才的培訓[J].科技展望，2017（03）.

篇10

【關(guān)鍵詞】 MOOC 地理信息科學 Coursera平臺

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0138-02

一、全球MOOC的發(fā)展

MOOC是大規(guī)模在線開放課程（Massive Open Online Course）的簡稱，主要致力于通過網(wǎng)絡技術(shù)來實現(xiàn)無限制和公開的在線學習[1]。MOOC起源于2001年麻省理工學院發(fā)起的開放教育資源運動，是遠程教育的最新發(fā)展，2011年斯坦福大學開設了一門免費的網(wǎng)絡課程，吸引了全球十萬多人的注冊學習，引起了社會的廣泛關(guān)注[2-4]。

2012年是MOOC發(fā)展最為迅速的一年，紐約時報稱之為“MOOC之年”[5]。若干有著雄厚資金并且和全球頂尖大學合作的MOOC平臺開始出現(xiàn)。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范圍內(nèi)最具影響力的三大MOOC平臺[6]。Coursera平臺由美國斯坦福大學兩名計算機科學教授創(chuàng)辦，是目前全球知名度也最高、用戶最多的課程平臺。匯集了包括耶魯大學，斯坦福大學在內(nèi)100多所名校的MOOC課程，國內(nèi)的北京大學、上海交通大學、復旦大學等高校也在Coursera平臺上課程。Coursera是一個比較綜合的平臺，涵蓋各種學科，主要以英文課程為主。2012年5月哈佛大學和麻省理工學院聯(lián)合創(chuàng)辦Edx平臺，超過70多家大學、非盈利機構(gòu)及公司在Edx平臺上課程。截至2016年5月份，超過7百萬學生在線注冊學習了700多門課程。Udacity是一個私立教育組織，主要從事線上學習，Udacity網(wǎng)站于2012年2月推出，課堂涵蓋計算機科學、數(shù)學、物理學、統(tǒng)計學、心理學等，且以計算機課程為主。不過，Udacity也開始嘗試向職業(yè)教育培訓方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，對課程的學習進行收費。

隨著美國高校主導參與的MOOC的蓬勃發(fā)展，世界其他國家和地區(qū)也開始自己的MOOC平臺建設。英國主導的首個MOOC平臺FutureLearn于2012年12月成立[7]。截止目前，共有83家英國和全球合作伙伴。不同于其它MOOC平臺，F(xiàn)utureLearn除了合作高校外，還包括了一些非大學合作伙伴，包括：大英博物館、英國文化協(xié)會、英國圖書館等眾多機構(gòu)。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亞的高等教育機構(gòu)，其Open2Study在線平臺于2013年3月份正式上線，已有超過60萬的學生注冊學習。此外，還有法國的FUN平臺、西班牙的MIriadaX平臺、日本的Gacco平臺等，都各具特色。

在全球MOOC發(fā)展的浪潮中，我國高校和相關(guān)機構(gòu)也積極展開在線教育的探索和實踐。2013年的早些時候，北京大學和清華大學宣布加入MOOC，成為國內(nèi)率先試水的高校[8]，目前，我國MOOC平臺主要有學堂在線、中國大學MOOC和好大學在線等。2013年10月10日，具有中國特色的學堂在線MOOC平臺正式向全球。學堂在線是教育部在線教育研究中心的研究交流和成果應用平臺，致力于通過來自國內(nèi)外一流名校開設的免費網(wǎng)絡學習課程，為公眾提供系統(tǒng)的高等教育，讓每一個中國人都有機會享受優(yōu)質(zhì)教育資源。通過和清華大學在線教育研究中心、以及國內(nèi)外知名大學的緊密合作，學堂在線將不斷增加課程的種類和豐富程度。中國大學MOOC是由網(wǎng)易與高教社攜手于2014年推出的在線教育平臺，承接教育部國家精品開放課程任務，向大眾提供中國知名高校的MOOC課程。其宗旨是讓每一個有意愿提升自己的人都可以免費獲得更優(yōu)質(zhì)的高等教育。好大學在線（CNMOOC）由上海交通大學主導，是中國高水平大學慕課聯(lián)盟的官方網(wǎng)站。旨在通過交流、 研討、協(xié)商與協(xié)作等活動，建設具有中國特色的、高水平的大規(guī)模在線開放課程平臺，向成員單位內(nèi)部和社會提供高質(zhì)量的MOOC課程。其愿景是讓所有人，都能上最好的大學。

縱觀全球各國的 MOOC平臺，它們均提供學習課程的網(wǎng)絡平臺，全部教學資源，定期開課，按時布置作業(yè)和測驗，強化師生互動等。這些海量、優(yōu)質(zhì)的教學資源對我國開放課程建設具有參考意義，同時也可以成為高校教師進行自我學習和課程教學改革的重要途徑[9]。

二、MOOC 平臺GIS相關(guān)課程

GIS 作為對空間信息進行采集、存儲、管理、分析、可視化的技術(shù)和工具，已在各行各業(yè)中得到廣泛的應用。目前我國有 200 余所大專院校設立了 GIS 本科專業(yè)，在校學生上萬余人[10]。雖然，我國GIS本科教育得到了長足的發(fā)展，但相對于發(fā)達國家還存在較大的差距。MOOC平臺GIS相關(guān)課程的出現(xiàn)及發(fā)展，為我國GIS本科教育的發(fā)展帶來了機遇。

由于MOOC平臺上現(xiàn)在主要以公共課為主，GIS專業(yè)相關(guān)的課程并不多。通過檢索發(fā)現(xiàn)， Couresra上有GIS直接相關(guān)的專業(yè)課程數(shù)量最多，質(zhì)量也最好。因此，本文以Coursera平臺為主，介紹該平臺上的GIS相關(guān)課程。

在Couresa平臺上，加州大學戴維斯分校于2016年推出GIS專項課程，該專項課程是全球MOOC上的首個GIS專項課程，包含“GIS基礎”，“GIS 數(shù)據(jù)格式、設計與評估”，“地理空間和環(huán)境分析”，“影像、建模及應用”4門課程和一個“地理空間分析畢業(yè)項目”。

通過該專項課程，學生將學習到怎樣分析空間數(shù)據(jù)、利用制圖技術(shù)對結(jié)果進行可視化、培養(yǎng)與GIS相關(guān)專業(yè)人員協(xié)作能力。在畢業(yè)項目中，將會利用空間數(shù)據(jù)的搜集、分析和空間分析技術(shù)，創(chuàng)建一個專家級的GIS畢業(yè)作品。該專項課程提供付費和免費兩種注冊學習機制，兩者區(qū)別在于是否最終可以獲得課程證書，如果不需獲得證書則免費注冊學習即可。

下面將簡單介紹該專項課程中每門課的基本情況?！癎IS基礎”（Fundamentals of GIS）是專項課程的第一門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要3-5個小時。課程內(nèi)容主要基于ESRI公司的ArcGIS平臺學習ArcMap軟件的基本操作，包括：怎么安裝ArcMap軟件、空間數(shù)據(jù)的導入及基本操作、數(shù)字制圖和結(jié)果的共享?！癎IS 數(shù)據(jù)格式、設計與評估”（GIS Data Formats，Design and Quality）是專項課程的第二門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要2-3個小時。課程內(nèi)容主要進一步學習柵格和矢量兩種空間數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和存儲等，包括：空間數(shù)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建矢量數(shù)據(jù)及基本操作、ArcGIS數(shù)據(jù)存儲機制、探索空間數(shù)據(jù)庫，并評價數(shù)據(jù)質(zhì)量及不確定性。“地理空間和環(huán)境分析”（Geospatial and Environmental Analysis）是專項課程第三門課程。本門課程共四周的學習時間，每周需要3-4個小時。課程內(nèi)容主要是將已經(jīng)學習的GIS知識應用到地理空間分析中，重點關(guān)注于分析工具、3D數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)處理、投影以及環(huán)境相關(guān)變量的分析等。本課程的學習將基于一個完整的項目，從投影開始、通過數(shù)據(jù)檢索、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理以及最終的分析產(chǎn)品，完成空間分析的完整流程的訓練。具體內(nèi)容包括：ARCGIS工具箱的運用、柵格數(shù)據(jù)的操作、3D分析、投影及坐標系統(tǒng)的深入學習、數(shù)據(jù)的符號化等。“影像、建模及應用”（Imagery， Automation，and Applications）是專項課程的第四門課程。本門課程共四周的學習時間。課程內(nèi)容主要利用已學到的知識完成技術(shù)性任務，比如柵格計算和適宜性分析等。具體內(nèi)容包括：高級柵格分析、DEM分析、適宜性分析、水文分析、空間建模工具等?！爱厴I(yè)項目”（Capstone： Geospatial Analysis）中，學習者將獨立設計和完成一個基于GIS的完整分析項目。該項目可分為四個階段：項目計劃階段、分析階段、生產(chǎn)產(chǎn)品階段和最終展示階段。項目計劃階段，主要寫一個簡單的計劃，內(nèi)容包括：項目描述、所需數(shù)據(jù)、時間安排、怎么完成項目等。分析階段，利用所學的方法構(gòu)建一個實用模型對數(shù)據(jù)進行分析。生產(chǎn)產(chǎn)品階段，獲取并對其進行數(shù)據(jù)預處理，進而運行構(gòu)建的模型得到初步結(jié)果。最終展示階段，生成具有吸引力的結(jié)果圖、數(shù)據(jù)及方法提交給指導者進行評價。

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是GIS本科專業(yè)的必修課程。Coursera平臺上，全球頂尖的斯坦福大學GPS研究實驗室開設了一門，“全球定位系統(tǒng)：衛(wèi)星導航入門，使用智能手機與全球?qū)嶒炇一印保℅PS： An Introduction to Satellite Navigation，with an interactive Worldwide Laboratory using Smartphones）的課程。課程主講教授是斯坦福大學Per Enge教授和Frank van Diggelen教授，Per Enge教授是斯坦福大學工程學院教授、斯坦福大學GPS研究實驗室主任、美國國家工程院院士。本課程主要介紹了GPS的基本工作原理，并介紹衛(wèi)星導航在我們生活方方面面的不同用途。通過生動的在線講課，以及利用支持GPS的智能手機或平板進行的一系列試驗，學生將能夠把在線學習和現(xiàn)實中的實踐聯(lián)系起來。該課程內(nèi)容分為6個模塊，包括：GPS如何工作、偽距、衛(wèi)星軌道和信號、接收機設計基礎、輔助GPS、GPS現(xiàn)代化及其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

地圖學和地理空間技術(shù)的發(fā)展大大推動了GIS學科的發(fā)展。2015年春季賓夕法尼亞州立大學在Coursera上開設了“地圖和地理空間的革命”（Maps and the Geospatial Revolution）課程。該課程結(jié)合了地圖學、地理信息系統(tǒng)和空間思維的核心概念并用現(xiàn)實世界的例子來幫助學生了解一些高級別的地理知識。同時探索了地理空間信息的獨特性，如何創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)，如何進行空間分析，以及如何設計地圖等。同時在課程中，使用了最新的地圖和分析軟件來探索地理問題。該課程總的學習時間為五周，每周需要學習6-9個小時。由于目前該課程并沒有開設新學期教學的計劃，Coursera平臺上的學習資源現(xiàn)已不能訪問，不過幸運的是國內(nèi)網(wǎng)易公開課有該課程視頻的鏡像備份。

GIS技術(shù)在國防軍事領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。地理情報數(shù)據(jù)的分析和利用的需求比以往任何時候都更加重要，而地理信息系統(tǒng)具有強大的分析功能，將GIS功能與地理空間情報融合在一起，形成了新的技術(shù)地理空間智能（Geospatial Intelligence，GEOINT）。賓夕法尼亞州立大學在Coursera上也推出了“地理空間智能分析和及其影響”（Geospatial Intelligence and the Geospatial Revolution）課程。課程主要介紹了GEOINT在商業(yè)、執(zhí)法和國防中的應用。在這門課程中，學習者將體會到GEOINT的價值，將學習如何通過使用GEOINT工具和諜報來設計和執(zhí)行地理空間分析項目。這門課程專為想要學習GEOINT基礎知識的人士而設計，但并不適合地理空間智能分析專業(yè)的學生。

此外，Coursera平臺上還有明尼蘇達大學于2014年開設的“從GPS和谷歌地圖到空間計算”（From GPS and Google Maps to Spatial Computing）課程。本課程主要介紹空間計算的概念、算法、編程、理論和設計，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）、Google地圖、基于位置服務（LBS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）。學習如何收集、分析和可視化自己的空間數(shù)據(jù)集，開發(fā)更好的位置感知技術(shù)等。同樣由于目前該課程并沒有開設新學期教學的計劃，Coursera平臺上的該課程學習資源現(xiàn)在不能訪問。

除了Coursera平臺上提供了GIS相關(guān)的課程，Udemy平臺也了一些GIS課程。如“利用開源工具創(chuàng)建企業(yè)級GIS” （Using Open Source Tools to Create an Enterprise GIS）、“GIS入門”Introduction to GIS、“提高你的GIS技巧”（Sharpen Your GIS Skills）等，這些課程主要由個人制作，多面向?qū)I(yè)職業(yè)教育，并且多數(shù)都是收費課程。

國內(nèi)MOOC平臺現(xiàn)有的GIS相關(guān)課程幾乎處于空白狀態(tài)，僅在中國大學MOOC上搜索到中山大學將于今年9月份開設的“地理信息系統(tǒng)概論”課程，華東師范大學開設的“計量地理學”和南京大學開設的“走進地理學課程”。但這些課程有的脫胎于原有的國家級精品課程，甚至是僅僅對原有精品課程視頻和素材的重新剪輯和整理，與國外MOOC課程相比還存在不小的差距。

三、總結(jié)

MOOC在全球范圍的快速發(fā)展，給高校傳統(tǒng)的教學方式帶來了沖擊和挑戰(zhàn)。我國的地理信息科學專業(yè)教學與美國等發(fā)達國家相比還存在差距，而MOOC平臺上的國際名校開設的GIS相關(guān)課程為國內(nèi)高校GIS專業(yè)教師的素質(zhì)提高提供了很好的途徑。同時，在GIS專業(yè)本科生教學過程中適時的引入相關(guān)MOOC課程，可以大大開闊學生的視野，激發(fā)學生的專業(yè)興趣。但由于我國GIS相關(guān)MOOC課程缺乏，國際MOOC平臺的GIS課程又主要以英語授課為主，如何解決本科生學習MOOC課程的語言障礙也是需要在教學實踐中考慮的問題?？尚械拇胧┯?，對國外課程進行翻譯，加大國內(nèi)GIS相關(guān)MOOC課程建設等。總之，雖然還存在一些問題，但可以預見這種傳統(tǒng)GIS課堂教學和MOOC課程相結(jié)合的混合式教學模式將是未來GIS本科教學改革和研究的方向之一。

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