偏遠(yuǎn)地區(qū)測繪工程教學(xué)改革探討

時間:2022-05-26 02:47:11

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偏遠(yuǎn)地區(qū)測繪工程教學(xué)改革探討

測繪工程地理信息工程方向的教學(xué)是測繪工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案的重要組成部分,但由于地理信息工程學(xué)科方向起步較晚、偏遠(yuǎn)地區(qū)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(yuǎn)地區(qū)高校測繪工程地理信息工程方向的本科生教學(xué)存在著一定的問題,不利于學(xué)生專業(yè)知識體系的培養(yǎng)和學(xué)生的就業(yè)及未來發(fā)展。

一、地理信息工程方向在測繪工程專業(yè)中的作用

測繪工程專業(yè)作為地球空間信息技術(shù)學(xué)科最古老的本科專業(yè),是一門專業(yè)性很強(qiáng)的綜合學(xué)科[1],其主要培養(yǎng)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(yè)技術(shù)人才。地理信息工程,是利用測繪技術(shù),計算機(jī)技術(shù),傳感器技術(shù)和移動通信技術(shù),解決地理空間數(shù)據(jù)采集、處理、分析和可視化等方面工程技術(shù)問題,培養(yǎng)數(shù)字地圖制作,地理信息軟硬件設(shè)計、研發(fā)與項目管理能力等方面的地理空間信息工程技術(shù)人才,作為以計算機(jī)科學(xué)為支撐的新興學(xué)科與發(fā)展方向,其屬于教育部的《教育部高等教育司關(guān)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(yè)發(fā)展最快的方向,其對測繪技術(shù)信息化起到巨大的推動作用[2]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,如激光雷達(dá)(LiDAR)、無人機(jī)技術(shù)等新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)的出現(xiàn),各種空間信息獲取技術(shù)發(fā)生了革命性的變化,測繪已經(jīng)從傳統(tǒng)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集為主,內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理為輔轉(zhuǎn)為內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理為主外業(yè)數(shù)據(jù)采集為輔,這就要求測繪工作者從空間信息的數(shù)據(jù)采集者向數(shù)據(jù)的管理、使用和開發(fā)綜合空間信息的信息工程師轉(zhuǎn)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?;谶@一背景,國務(wù)院已將地理信息工程產(chǎn)業(yè)確定為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,近幾年,地理信息產(chǎn)業(yè)國內(nèi)市場規(guī)模年均增速超過30%,2018年我國地理信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)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(chǎn)業(yè)園。

二、偏遠(yuǎn)地區(qū)地理信息工程方向存在的問題

1.測繪工程專業(yè)發(fā)展迅速,地理信息工程方向人才儲備不足。由于計算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展與社會對測繪工程需求的增大,近年來開設(shè)測繪工程及相關(guān)專業(yè)的高校迅速增加,據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2018年9月,全國有155所高校開設(shè)了測繪工程本科專業(yè),開設(shè)工程測量相關(guān)專業(yè)的職業(yè)院校更是數(shù)以百計,企事業(yè)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(xué)與技術(shù)博士授權(quán)點的高校僅有十七所,地理信息工程方向的人才培養(yǎng)和人才儲備與社會需求不匹配,加之偏遠(yuǎn)地區(qū)高校對高層次人才吸引力有限、導(dǎo)致這些地區(qū)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(xué)校教學(xué)改革的動力,為學(xué)校的教學(xué)改革提供了指導(dǎo)方向。偏遠(yuǎn)地區(qū)測繪單位承擔(dān)的項目仍然以傳統(tǒng)測繪為主,絕大多數(shù)測繪單位沒有設(shè)立地理信息軟件設(shè)計與開發(fā)等信息化的測繪部門,其招聘的人員也以面向傳統(tǒng)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(xué)測繪工程專業(yè)的生源與就業(yè)主要面向貴州省,而貴州省的測繪企事業(yè)單位主要使用傳統(tǒng)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(dǎo)致貴州大學(xué)測繪工程專業(yè)開設(shè)課程仍然以傳統(tǒng)的測繪為核心,地理信息工程方向培養(yǎng)不受重視,地理信息工程方向相關(guān)課程開設(shè)不足。目前貴州大學(xué)測繪工程專業(yè)僅設(shè)置了“地理信息系統(tǒng)原理”“地圖制圖學(xué)”兩門基礎(chǔ)課程與“ARCGIS地理國情調(diào)查”和“GIS工程與實踐”兩門實踐課程,沒有開設(shè)“C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“空間數(shù)據(jù)庫”“空間分析”以及更深層次的“GIS二次開發(fā)”等與計算機(jī)科學(xué)相關(guān)的課程,貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院等高職院校的工程測量專業(yè),幾乎沒有開設(shè)與地理信息工程方向相關(guān)任何課程。3.地理信息工程方向課程設(shè)置順序不合理?!暗乩硇畔⑾到y(tǒng)原理”作為核心基礎(chǔ)課程,講解了地理信息系統(tǒng)的本質(zhì)(現(xiàn)實地理信息世界—概念模型—邏輯模型—物理模型)、空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等,這些知識結(jié)構(gòu)體系是眾多地理信息工程方向課程內(nèi)容的基礎(chǔ),如“地圖制圖學(xué)”中的專題制圖(矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))和遙感制圖(柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)),貴州大學(xué)測繪工程專業(yè)將“地理信息系統(tǒng)原理”放在了高年級,導(dǎo)致“地圖制圖學(xué)”“遙感原理與應(yīng)用”等課程老師講授、學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想;在未開設(shè)“C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”“空間數(shù)據(jù)庫”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”等先導(dǎo)課程的前提下,在高年級本科教學(xué)中設(shè)立了“GIS工程與實踐”等以程序設(shè)計和地理信息系統(tǒng)開發(fā)為核心內(nèi)容的實踐課程或其他教學(xué)安排。4.限制了學(xué)生畢業(yè)論文選題與就業(yè)范圍。畢業(yè)論文/設(shè)計是本科培養(yǎng)的必要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行科學(xué)研究工作的初步訓(xùn)練,是對學(xué)生專業(yè)能力和綜合素質(zhì)的全面檢驗。由于地理信息工程方向的相關(guān)課程設(shè)置有限,老師在進(jìn)行本科生畢業(yè)設(shè)計課題選擇時受到很大的限制,只能選擇傳統(tǒng)的工程測量,如隧道貫通設(shè)計,和簡單的遙感數(shù)據(jù)圖像處理,如遙感圖像分類作為論文題目,不能選擇有關(guān)程序設(shè)計與實現(xiàn)、系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)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(shè)計與開發(fā)興趣學(xué)生的發(fā)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(lǐng)域廣泛、人才需求部門眾多[5]。由于與現(xiàn)代信息技術(shù)聯(lián)系密切,且具有位置測繪精確的專業(yè)方向特色,社會經(jīng)濟(jì)中眾多行業(yè),如環(huán)保、林業(yè)、交通等行業(yè)都迫切需要地理空間信息工程技術(shù)人才,另外,如騰訊、百度、阿里巴巴等IT企業(yè)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(guān)課程開設(shè)不足,學(xué)生掌握的地理信息工程相關(guān)專業(yè)知識和動手能力不能滿足社會需求,在就業(yè)時受到一定的限制。

三、地理信息工程方向教學(xué)改革

1.充分利用學(xué)校資源。計算機(jī)科學(xué)是地理信息工程的支撐學(xué)科,測繪工程地理信息工程方向的很多課程與計算機(jī)科學(xué)高度相關(guān)、甚至相同,如“C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“空間數(shù)據(jù)庫”等課程,而普通高校一般均設(shè)有計算機(jī)科學(xué)及相關(guān)專業(yè),針對偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)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(xué)院可以協(xié)調(diào)利用學(xué)校計算機(jī)學(xué)科的師資力量和相關(guān)教學(xué)資源,提高測繪工程地理信息工程方向相關(guān)課程的開課數(shù)量和學(xué)生在地理信息工程方面的軟件設(shè)計與開發(fā)能力。2.優(yōu)化課程設(shè)置順序。首先在充分利用學(xué)?,F(xiàn)有資源條件下,盡可能多地開設(shè)地理信息工程方向相關(guān)課程,然后優(yōu)化調(diào)整課程設(shè)置的順序,首先“地理信息系統(tǒng)原理”是核心基礎(chǔ)課程,該課程應(yīng)該在本科教學(xué)的低年級開設(shè),為地理信息工程方向其他課程的學(xué)習(xí)奠定概念基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),并理解地理信息工程的本質(zhì);“C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“空間數(shù)據(jù)庫”等作為專業(yè)基礎(chǔ)課程開設(shè)在第二和第三學(xué)年,其是專業(yè)課和實踐課程的基礎(chǔ)課程;“地圖制圖學(xué)基礎(chǔ)”安排在第三學(xué)年,使學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)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(diào)查”“GIS工程實踐”開設(shè)在第四學(xué)年,為學(xué)生就業(yè)奠定基礎(chǔ)。3.預(yù)判未來社會需求。社會需求是教學(xué)改革的動力,隨著遙感、LiDAR、GNSS等測繪新技術(shù)的發(fā)展,特別是隨著5G技術(shù)的出現(xiàn),測繪工程作為一個艱苦的行業(yè),已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化,其從傳統(tǒng)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集占主導(dǎo)地位轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理占主導(dǎo)地位,測繪工程本科畢業(yè)生從事外業(yè)基礎(chǔ)測繪工作的占比逐年下降,從事空間數(shù)據(jù)處理、存儲、可視化與管理,特別是從事地理信息綜合應(yīng)用及服務(wù)工作的比例在逐年上升[6]。測繪行業(yè)數(shù)據(jù)處理分為兩個層次:基于ArcGIS等軟件的數(shù)據(jù)編輯和入庫、基于程序設(shè)計與開發(fā)的測繪數(shù)據(jù)批處理和地理信息綜合服務(wù)?;诂F(xiàn)有軟件的數(shù)據(jù)編輯和入庫,需要學(xué)生熟練掌握現(xiàn)有GIS專業(yè)軟件,基于軟件的數(shù)據(jù)批處理和地理信息綜合服務(wù),需要測繪人員具有較高的理論知識和編程能力,根據(jù)項目需要完成地理空間信息服務(wù)軟件設(shè)計、研發(fā)、集成、維護(hù)及管理。因此對于偏遠(yuǎn)地區(qū)的高校,其教學(xué)大綱與課程設(shè)置不應(yīng)僅僅局限于眼前社會需求,更應(yīng)順應(yīng)測繪行業(yè)發(fā)展的趨勢,進(jìn)一步增加地理信息工程方向相關(guān)課程的設(shè)置,以使學(xué)生將來能夠成為從事空間信息工程、空間信息服務(wù)、空間信息平臺和空間信息系統(tǒng)集成技術(shù)的高級工程技術(shù)人才,以及能開拓地理空間信息應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。4.創(chuàng)新實踐教學(xué)內(nèi)容。針對測繪工程地理信息工程方向不同的就業(yè)需求,設(shè)置系統(tǒng)的實踐課程,提高學(xué)生綜合解決問題的能力。首先對于基于GIS軟件的數(shù)據(jù)處理,通過模擬重大國家項目流程,例如第三次全國土地調(diào)查,要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)處理(數(shù)學(xué)基礎(chǔ)變換、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)重構(gòu)、圖形拼接、拓生成與檢查等)、數(shù)據(jù)質(zhì)量評價、數(shù)據(jù)入庫等基礎(chǔ)操作,并加深對地理信息工程相關(guān)基本原理的理解。對于軟件開發(fā)與地理信息綜合服務(wù)等更深層次的教學(xué)實踐,不能僅僅立足于編寫調(diào)試書本上已有的基礎(chǔ)程序代碼,解決簡單的問題,學(xué)生編程能力的提高需要系統(tǒng)編寫一定長度的程序代碼,更需要通過調(diào)試程序?qū)崿F(xiàn)質(zhì)的提高與蛻變,這就需要相關(guān)實踐教學(xué)有一定的難度與系統(tǒng)性。

四、結(jié)語

地理信息工程方向的教學(xué)是測繪工程專業(yè)發(fā)展最快且與經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系最為密切的方向,社會對學(xué)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(qū)高校測繪工程專業(yè)地理信息工程方向教學(xué)存在的問題,可以通過充分利用學(xué)校資源、優(yōu)化課程設(shè)置、預(yù)判未來需求、創(chuàng)新實踐教學(xué)等手段與方法,完善學(xué)生在地理信息工程方向的知識結(jié)構(gòu)體系,并增強(qiáng)動手實踐能力,以適應(yīng)社會需求。

參考文獻(xiàn)

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作者:張春亢 單位:貴州大學(xué)