高校ＧＩＳ实验室建设与管理模式研究

摘 要： 本文简要分析了我国GIS学科的发展和社会对GIS专业人才需求的现状，阐述了GIS实验室建设对GIS专业人才培养的必要性，提出了GIS实验室建设的基本思路，以及当前GIS实验室建设管理存在的问题及改革措施。

关键词： GIS 实验室建设 管理模式

引言

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。［１］

GIS自20世纪60年代产生以来，经过短短40多年的发展，已经广泛应用到国民经济的各个领域，GIS技术与产业的迅猛发展也带动了GIS教育事业的蓬勃发展。目前，我国高等院校的GIS教育已具有相当的规模，在高等教育体系中约有200多所院校在地理、测绘、制图、环境科学、地质、矿产、大气等专业开设地理信息系统专业课程，形成进修、本科、硕士、博士等系列化人才培养结构。［２］尽管如此，GIS人才供应仍然不能满足社会对GIS专业人才的需求，主要表现在两个方面：一是GIS人才数量不能满足社会的需要；二是GIS人才质量不能满足用人单位的需要。因此，高校GIS专业人才的培养必须根据社会对GIS人才的需求现状和发展要求修订人才培养方案，尤其应加快步伐，对GIS专业实验室进行全面建设并形成与之相配套的管理模式。

1.GIS实验室建设的必要性

GIS是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科，除具有很强的理论性和综合性外还具有很强的实践性。［３］根据GIS学科上述特点，就我校GIS专业的课程设置来看，专业课程的实验与理论教学课的比例介于1∶4至1∶1之间，且90%以上的专业课都有实验课。除此之外，还有GIS集中实习、遥感集中实习、应用型GIS设计与应用、GIS专业综合实习等实践课程，总体上，实践课与理论课教学的比重几近平衡。由此可见，实践教学在GIS专业人才培养中的重要性是不言而喻的。然而，实践课程的重要性不仅是在课程设置中要得以体现，更重要的是保质保量地在教学过程中有效实施，而这一点与GIS实验室的建设与管理状况密切相关。因此建立设备齐全、管理制度完善、实验教学体系先进的GIS实验室是培养GIS合格人才的首要的也是必需的条件，但各高校在GIS实验室建设与管理上却存在诸多问题。

2.GIS实验室建设与管理中存在的问题

据统计，目前国内约有200多所高校建立了GIS实验室。由于各高校GIS专业所依托的专业背景不同，研究重点不一，表现出来的层次与命名也各不相同，如：测绘遥感信息工程实验室、资源环境与GIS重点实验室、图形图像处理与GIS实验室、遥感与GIS实验室以及各院系GIS实验中心，等等。综观各高校主要用于本科教学的GIS实验室，大致存在以下几个方面的问题：

2.1大多数GIS实验室硬件配置高，但缺少与之相匹配的软件。

大多数GIS实验室一般都具备实验场地、基本的硬件设备，但由于受资金投入的影响，大部分教学用的实验室往往只配备学生实验用的微机和网络设备、一些GIS平台软件以及少量的GIS数据采集与传输设备，存在软件单一、落后、通用性差，缺少与GIS数据采集和输入、数据管理与分析、数据输出与传输等相配套的硬件设施的问题，从而导致实验教学过程都是用现成的演示数据按老师的实验指导书被动操作，学生不能亲身体验和学习GIS的数据采集处理、存贮管理、数据分析和输出全过程，最终影响到GIS人才的培养质量。

2.2实验室建设没有长远规划且开放共享程度不高。

很多实验室建设没有长远规划，实验用房和设备相对分散与独立，不利于设备资源的管理和共享，给使用和对外开放都带来一定困难。另外目前大多数GIS实验室除上课时使用外很少在课余时间对学生开放，有些虽然安排了一定的开放时间，但由于缺少专业教师的指导和管理，大部分学生将实验当成了娱乐的场所，少数想学的学生受软件和教学资源的限制，学生除能使用微机上已经安装的软件外，没有明确的实验项目和相关数据，无从入手，这从根本上限制了学生学习的积极性。

2.3实验队伍配备不齐，管理人员业务素质不高。

实验队伍配备不齐，大部分实验由任课教师自行承担，因此课程实验与实习材料，包括实验数据和实验指导材料等一般由任课教师自行选择、安排和保留，很少集中管理，各门课程实验内容相对独立，造成部分实验内容重复讲授，因此不利于科学完善实践教学体系的形成，而且实验室技术人员与管理人员不足并很少经过GIS专业培训，不能真正起到为GIS实验服务和指导的作用。

3.加强GIS实验室建设的新途径

由于GIS是集计算机科学、地理学、测绘学、环境学、信息管理科学等为一体的综合性学科，涉及空间数据的获取、处理、管理、分析和应用等技术，其教学过程少不了相关专业软件的学习、操作和应用，但目前各高校GIS实验室建设过程中的种种矛盾却极大地限制了实验室作用的实现，从根本上限制了GIS高质量人才的培养。因此，GIS实验室建设应该从实验队伍建设、实验设备建设、管理模式建设和实验教学体系建设四个方面全面革新。

3.1加强GIS实验室专业实验队伍的建设。

实验队伍由实验技术人员和实验管理人员组成。技术人员负责实验室仪器设备、软件的使用、维护和对学生实验指导等，必须由具备一定的GIS专业知识和计算机软硬件技术的人员承担，在人员不足的情况下可由相关课程任课教师兼职；管理人员负责实验室仪器设备的保管登记、实验教学的管理工作，必须由了解GIS技术的发展和应用动态，熟悉本专业的人才培养方案和课程设置，并具有一定的协调能力的人员担任。

3.2科学合理地配备软硬件，充实实验室的基础建设。

GIS实验室除有足够的实验室空间外，还必须有科学合理的设备配置，包括硬件配置和软件配置。根据GIS学科特点，GIS实验教学所需要的软硬件设备配置如下：

3.2.1硬件配置。GIS实验室硬件组成包括数据采集和输入、数据管理与分析、数据输出与传输等，其中大部分硬件可以与其他实验室共用。数据的采集与输入设备：GPS、全站仪、遥感图像分析仪、彩色合成仪、GIS数据采集器、便携式计算机、平板扫描仪、工程扫描仪、数码相机、数码摄像机、数字化仪；数据管理与分析设备：微型计算机、图形工作站、磁盘阵列、磁带机、刻录机、服务器；数据的输出和传输设备：打印机、绘图仪、网络设备、服务器、复印机等；其他辅助设备：投影仪、移动式硬盘、稳压电源、UPS、空调等。

3.2.2软件配置。软件包括系统软件、GIS专业软件、二次开发软件和其他支撑软件。系统软件包括操作系统和数据库管理系统，目前主流的操作系统软件为Windows 2000 ＼ window XP ＼ windows2003，数据库管理系统主要是SQLserver2000（2005）和Oracle 9i。GIS专业软件现在市场上可以选择的很多，国外国内都有很多厂商的产品供选择，有单击版也有网络版。考虑到教学的程序性和完整性，应该选用功能强大、界面友好、二次开发能力强的软件作为教学软件。如国外的ArcGIS、Arcinfo、Mapinfo、Arcview等，国内的Supermap、MapGIS等。但是这些软件都是很贵的，如果经费不允许，可以先购买部分正式版结合一些共享软件使用；也可以采取和软件商共建的方式获得一些优惠软件。二次开发软件如VB、VC、PowerBuilder、Delphi、MapX、MapObject等；其他支撑软件：如文字图表处理软件（Office2003）、图像处理软件（Photoshop）、计算机辅助设计软件（AutoCAD）、多媒体制作软件等。

3.3建立完善的管理制度，保障实验室高效运行。

GIS实验室投入大，硬件设备通用性强，为了提高实验室设备的利用率，更好地服务于教学和科研，必须有一套行之有效的管理模式。可以从以下四个方面入手：

3.3.1建立健全各项规章制度，规范管理程序。建立健全各项规章制度，如岗位的责任制、实验室使用规定、操作规程、贵重仪器使用和管理办法等。采用先进的实验考核办法，对日常实验过程实行量化管理，考核结果与实验教学效果相联系。采取集体备课的办法共同探讨实验教学方法和管理方法，充分发挥专业技术人员和管理人员在实验室科技创新和管理中的重要作用，提高实验队伍的教学和科研的能力。

3.3.2建立合理的实验室开放共享机制。实验室开放是指在保证GIS相关专业实验教学正常进行的同时，采用预约的方式让学生有充足的自选时间进行实验，不再受课表所规定时间的限制，这样有利于对学生的科学实验素质、创新意识和解决实际问题能力的培养。此外还可以承担其它院系的计算机及相关课程实验，如计算机文化基础、计算机技术基础、程序设计、计算机制图等，实现资源的校内共享，提高实验设备的利用率。

3.3.3实验教学要不断创新。在GIS实验教学中要利用实验室计算机及多媒体技术优势，采用多种教学手段，如CAI课件、网络课件、软件演示、播放视频资料等。还可充分利用网上GIS教育资源和自己建立教学网站，让学生自主学习，改变过去以教师为中心的“照葫芦画瓢”实验教学方法，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的创新能力和实际动手能力。

3.3.4实验室教学与科研相结合。教师要以实验室为依托积极申报各类科研课题，然后根据课题的性质鼓励学生参与到科研课题中来，让学生全程参与或者参加部分子课题的研究，激发学生的学习热情、锻炼学生的创新能力、树立学生的团队意识、培养学生严谨治学态度，提高人才培养质量。同时加强横向合作，积极承担地方合作项目研究，为学生创造实践机会的同时也可缓解实验经费不足的问题，最终达到教学为科研服务，科研促进教学的目的。［4］

3.4建立科学的实验教学体系，不断提高实验教学水平。

根据GIS专业的特点，GIS实验教学内容综合性较强，它既综合了单学科的知识和技术，又融进了相关学科内容，并具有较强的综合性和实践性。为此，在设置实验项目时，在不影响实验自身体系的前提下可略去部分理论性实验、验证性实验、内容单一的实验和教学内容滞后的实验，增加综合性、应用性及实践性较强的实验内容，逐步形成科学合理的实验教学体系，最终达到提高实践教学水平，增强学生利用GIS知识和工具解决实际问题的应用能力。［5］

小结

GIS是一门系统性、综合性和实践性很强的学科，在人才培养过程中要求学生具备扎实的GIS专业知识和技能。因此，GIS专业人才的培养，不仅要有与之配套的GIS实验室，而且在实验教学安排上要注意课程开设的顺序和衔接，同时还要保证实验教学体系的系统性、科学性和实用性。此外，还必须建立建全相关规章制度，只有这样，才能充分发挥GIS实验室在人才培养和科学研究中的核心作用。

参考文献：

［1］张超，陈丙咸，邬伦.地理信息系统［M］.北京：高等教育出版社，1998.

［2］倪凯，鲁铭，叶雷，张超.地理信息系统专业人才知识结构体系与素质特征［J］.高等理科教育（总第73期），2007，（3）.

［3］黄杏元，马劲松，汤勤.地理信息系统概论（修订版）［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［4］况颐.GIS实验室系统组成和管理模式初探.实验技术与管理［J］.2003，（4）.VOL20.

［5］刘兴权，邹艳红.创新型GIS实验室建设初探.实验室研究与探索［J］.2008.1.VOL27，（1）.

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