地理信息科学和环境工程(6篇)

时间：2024-09-01 来源：

地理信息科学和环境工程篇1

虚拟地理环境研究的作用与意义,具体包括:

以虚拟地理环境为基础,可建立虚拟地理实验室,为研究和解决区域可持续发展过程中所面临的资源开发、环境保育、大型工程建设等重大科学问题,提供一个集定性与定量两种方法为一体的、以人为核心的、人机交融的地理“研讨厅”,由此促进实验地理学的研究,推动地理科学的发展;虚拟地理环境,把现实地理环境中的地理(遥感)信息环境、以及现代网络信息世界(赛博空间)作为客观实在进行研究,从而突破了“虚拟地理环境”作为信息技术系统的狭义理解,为“虚拟地理学”的发展建立了基础;以虚拟地理环境为基础,开展遥感、遥测实验方法研究,发展遥感信息科学/遥感科学;虚拟地理环境,是以人为核心的、面向大众与网络社会的三维虚拟环境,可用于虚拟地理野外实习、地理远程教育、生态环境教育、地理游戏与娱乐等;由此,并可推动“大众地理学”以及“地理美学”的发展;虚拟地理环境的研究,可以为我国的数字信息工程(数字地域、数字城市、数字流域)建设提供理论与方法基础。

虚拟地理环境的具体研究,是结合科学计算可视化、信息可视化、遥感信息模型和虚拟现实技术,在城市、地质、煤矿、水文、海洋、林业等领域,开展地学可视化与虚拟地理环境系统的设计、开发和应用。在案例和原型系统的基础上,对虚拟地理环境、地理遥感信息科学和地理科学的理论和方法开展原创性的探索研究。

虚拟地理环境研究方向的子方向包括:

研究方向一:虚拟地理环境系统

(1)投入式虚拟地理环境系统该方向研究投入式虚拟现实用于地理景观模拟,地学数据分析,地学模型计算与模拟等的理论和方法。

具体研究内容包括:三维数据模型,实时三维图形显示和实时交互,地学模型计算算法与可视表达的融合,面向大众和面向地学专家的人机交互界面设计,虚拟环境空间认知,群体决策等。该虚拟环境可用于数字城市、虚拟旅游、地学模型计算模拟等研究和应用领域。

(2)分布式虚拟地理环境系统该方向研究基于网络的分布式虚拟地理环境系统的建立方法和应用。

具体研究内容包括:分布式三维数据模型,大数据量虚拟世界的网上实时显示和浏览,分布式多用户的共享空间和实时互操作,地学模型远程计算与地学试验,地学智能体,元胞自动机,应用程序服务器开发等。该系统可用于建设虚拟社区,支持区域可持续发展参与式规划、管理和决策,建设虚拟教育实习基地等。

(3)移动虚拟地理环境系统具体研究内容包括:移动式GIS、GPS和虚拟现实技术的集成和融合,虚拟空间和现实空间的合成理论,支持地理学野外工作与实验的方法特征等。

研究方向二:地学可视化与地学知识发现该方向结合数据挖掘技术,研究图形/图象/地图表达和图形思维用于地学知识发现的理论和方法。

具体研究内容包括:地学可视化与地学图解,地学计算,(集聚)知识表达,数据挖掘方法,多样化图形表达,面向地学问题求解的人机交互界面,多感知投入式问题求解方法,分布式群体合作研究方法,地图视觉认知,地理空间认知等。

研究方向三:虚拟地理环境与虚拟地理学该方向以网络信息空间、虚拟现实以及数字地球发展为背景,研究信息社会/知识社会下虚拟地理学的理论和方法,探索虚拟地理环境的基本规律,以及虚拟地理环境和现实地理环境的相互关系和作用特征。

地理信息科学和环境工程篇2

关键词：遥感实验室建设本科思考实践

中图分类号：G6文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）09（c）-0133-04

ReflectionandPracticeonConstructingtheLaboratoryforUndergraduateEducationofRemoteSensing

ZHOUJiLIShihuaZHANGXu

（SchoolofResourcesandEnvironment，CenterforInformationGeoscience，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，ChengduSichuan，611731，China）

Abstract：Laboratoryisanextremelyimportantplatformforundergraduateeducationofremotesensing.Becauseofthecharacteristicsofremotesensing，boththeoriesteachingandapplicationsarerequiredbyalaboratoryforundergraduateeducationofremotesensing.Byselectingthelaboratoryforenvironmentalremotesensingasacase，thispaperdescribestheprinciplesforconstructingthislaboratoryandthedetaileddesignedexperiments.Furthermore，resultsforthislaboratoryarepresentedfromfouraspects，includingtheteachingofundergraduatecourses，innovativetrainingforundergraduatestudents，worksonthebachelortheses，andthenewlydesignedexperimentsbyteachers.Withthesharedreflectionsandpracticesonthislaboratory，lessonscanbelearnedbyotheruniversities.

Keywords：Remotesensing；Laboratoryconstruction；Undergraduateeducation；Teflection；Practice

b感技术是空间信息技术的重要组成部分之一，目前各国都把发展遥感技术作为抢占未来科技制高点的国家战略。随着卫星及其应用产业纳入国家战略性新兴产业体系，以及高分辨率对地观测系统等国家重大专项的持续推进和新的应用领域不断兴起，遥感信息产业未来将保持高速增长[1]。目前，遥感技术已被广泛应用于防灾减灾、资源探测、环境、国土、农林业和水利等众多行业，并在相关领域取得了重要成果。

遥感实验是获取实测数据、强化方法应用、实践遥感理论、发展遥感技术的重要基础手段，对于大学本科期间相关遥感课程的学习具有举足轻重的作用。遥感本科实验室主要面向地理信息科学、遥感科学与技术、空间信息与数字技术及相关本科专业的遥感基础理论实践和遥感应用分析等的专业人才培养。该类实验室强调理论与实际应用相结合，通过开展遥感图像判读、数据采集、分析和应用等，增强学生对遥感知识的专业理论实践理解和应用分析能力，为测绘、国土、资源、环境、农林业、水利、减灾及气象气候等行业提供高技术专业人才[2-5]。该文以电子科技大学面向空间信息与数字技术、环境工程等专业本科教学建设的环境遥感本科实验室为例，介绍对该实验室建设的思考和实践成效，以期为国内相关高校的遥感本科实验室建设提供参考。

1建设背景

电子科技大学资源与环境学院于2012年1月成立。学院成立初期有空间信息与数字技术、环境工程（按环境信息技术方向培养）两个本科专业，2015年新增地球信息科学与技术专业。为满足空间信息与数字技术等专业的教学，在学校的大力支持下，学院于2013年启动“环境遥感实验室”“地理空间信息工程实验室”和“环境工程实验室”的规划与建设工作。其中，环境遥感实验室主要依托于学院在遥感方向的专业人才队伍。

2建设思路与规划

2.1建设目标与总体思路

环境遥感实验室定位为学院遥感本科教学的理论与应用中心和实现培养空间信息与数字技术、环境工程实用型专业人才战略目标的重要支撑。实验室建设目标为较为先进的环境遥感教学实验平台、配置较为齐全的实验仪器，满足空间信息与数字技术、环境工程等专业的教学实验，直接支撑本科课程《空间信息导论》《遥感原理》《资源环境遥感》《数字图像处理》和《遥感综合实验》等的开展，使得学生在环境遥感实验室开设的实验项目中得到充分的实践锻炼。同时，实验室还将服务于本科毕业设计和创新训练项目，增强学生理论联系实际和实践动手能力。除该学院的相关专业外，实验室还将为本校电子工程、通信和航空航天等空间信息应用专业提供环境遥感实验平台。

根据学校本科实验室建设的总体规划，环境遥感实验室主要分2013年3―12月、2013年9―12月两期建设。综合考虑遥感类课程教学的需要、学校的电子通信学科背景和特色以及学校的经费投入，实验室第一期建设的指导方针为“涵盖基础理论、涉及重点领域、满足信息处理”，第二期建设的指导方针为“补充基础理论、增加重点领域、支撑信息处理”。其中，本科阶段遥感类课程涉及的主要基础理论知识点是地物反射、发射辐射理论，应用领域知识点则包括遥感在植被、土壤、大气、水环境等的应用，遥感信息处理知识点包括影像显示、预处理、增强和分类等。图1为环境遥感实验室的总体建设思路。

2.2实验设计

环境遥感实验室建设之前，空间信息与数字技术、环境工程的本科教学中，与遥感紧密相关的课程实验仅有“土地利用遥感调查”。该实验依托于《遥感原理》，共10学时。为加强对学生实践能力的培养，在本实验室第一期建设中，共设计了6个实验，分别如下。

实验1：遥感图像处理与专题信息提取。主要内容：遥感图像处理软件的使用方法、遥感图像判读与土地利用现状调查方法等。共28学时。依托于《数字图像处理》和《空间信息导论》。

实验2：地物反射光谱采集与处理。主要内容：典型地物的光谱测量方法及其反射光谱特征分析。共8学时。依托于《遥感综合实验》。

实验3：地物辐射参数采集与处理。主要内容：典型地物红外辐射特征测量方法、相关热辐射仪器的定标方法等。共8学时。依托于《遥感综合实验》。

实验4：植被参数遥感采集与处理。主要内容：植被参数野外测量、植被参数的遥感建模及分析方法等。共8学时。依托于《遥感原理》和《资源环境遥感》。

实验5：土壤环境参数采集与处理。主要内容：土壤环境参数的采集与分析方法、土壤含水量的测定方法、土壤各层真实温度的采集方法等。共6学时。依托于《遥感综合实验》。

实验6：大气环境参数采集与处理。主要内容：近地面大气环境参数、气象因子观测方法。共6学时。依托于《遥感综合实验》。

第二期建设中，共设计了两个实验，分别如下。

实验1：水环境参数采集与处理。主要内容：水质采集测量方法、水质参数遥感建模及分析方法等。共16学时。依托于《遥感综合实验》和环境工程专业相关课程。

实验2：地球物理参数采集与处理。主要内容：地表主要地球物理参数的采集与分析方法，包括反照率等。共12学时。依托于《遥感综合实验》。

2.3仪器设备购置

根据环境遥感实验室建设中设计的8个教学实验，规划购置的主要实验仪器设备（含专业软件）包括ENVI/IDL软件（含扩展模块）1套、地物光谱仪2套、植物冠层分析仪1套、叶绿素仪3套、激光测距测高仪3套、电子天平3套、在线固定式测温仪3套、黑体辐射源1台、手持式测温仪4套、烘箱1台、土壤水分监测仪3套、气象辐射站1套、多参数水质监测仪1套、土壤温湿度自动监测系统2套、植物冠层分析仪1套、台式计算机10台等。学校共投入经费约128万元。

3实践成效

3.1本科教学

环境遥感实验室遵循“边建设、边使用；边实践、边总结”的思路，于2013年秋季学期即投入本科教学。至2013年12月，环境遥感实验室第一期、第二期建设基本完成，并顺利通过学校组织的验收。利用已购置仪器，2013―2014学年秋季学期和2014―2015学年秋季学期，依托《遥感综合实验》课程，开设了32个学时的实验课程，参与学生分别为28人、21人，实验内容涵盖了上述大部分实验项目。2013―2014学年夏季学期依托《数字图像处理》课程，开设了相关实验，参与学生数为50人。2014―2015学年秋季学期依托《资源环境遥感》课程，开设了10个学时的实验课程，参与学生为24人。图2为《遥感综合实验》课程学生室外实验照片。

3.2本科创新训练与毕业设计

除支撑课堂教学外，本科实验室的其他重要职责还包括支撑本科创新训练、毕业设计等。截至2016年，该实验室已支撑了多名学生的本科毕业设计，如“基于ASTER数据的成都平原土壤水分反演”“基于MODISEVI-Ts特征空间的土壤水分反演”“基于MODIS数据的中国西南地区干旱时空特征分析”“建筑表面温度的日变化特征及其影响因子分析”“校园水环境水质测量及其光谱特征分析”“土壤湿度对土壤剖面温度与表面温度的影响分析”等。还支持了本科生的本科创新训练项目“基于MODIS数据的中国西南干旱时空特征分析”“我国多云雾地区地表温度时间序列构建与应用”“针对AMSR-E地表温度的验证与评价研究”“基于三维激光点云数据的园林植被立体实测建模”“校园水体颗粒污染监测研究”等的开展。通过参与上述工作，学生得到了充分锻炼，一方面增强了对遥感的兴趣；另一方面促进了对课堂教学内容的理解。

3.3教师新实验项目开发

在学校“新实验建设专项”的支持下，空间信息与数字技术专业教师也依托于本实验室，不断设计与开发新实验项目，如“植被叶面积指数测量及遥感反演”“基于Matlab的RS图像处理方法设计”“地物反射、辐射测量与遥感波段匹配实验”“基于三维激光扫描的空间地物建模”“典型地物热红外图像采集与处理实验”“典型地物方向反射/发射特征观测与分析实验”等。所开发的新实验项目，也陆续应用到本科课程教学中，并实现对实验室原有实验项目的更新升级。

3.4实验室管理规章制度建设

为保证实验室的有序运行，该实验室由专人管理，并相继形成了《环境遥感实验室设备目录》《环境遥感实验室管理制度》《环境遥感实验室仪器管理制度》《环境遥感实验室仪器借用登记表》等规章制度和文档材料，做到仪器设备的有序、规范化管理。从3年的运行效果来看，实验室仪器使用率合理，实验室仪器设备目录、仪器介绍、仪器设备管理制度和仪器借用都有严格规范管理和相应记录文档，未出现仪器设备事故。

4结语

环境遥感实验室自2013年开始建设，同年底初步建成，至今已运行三年，较好地支撑了《空间信息导论》《遥感原理》《资源环境遥感》《数字图像处理》和《遥感综合实验》等课程的教学以及本科生的本科毕业设计、创新训练等，达到了预期的目标。此外，部分设备还支撑了研究生的教学和教师的科研工作。环境遥感实验室作为学院遥感本科教学的理论与应用中心，成为我校培养空间信息与数字技术、环境工程等专业人才战略目标的重要支撑。下一阶段将根据电子科技大学的学科背景，开展实验室在“遥感+信息”融合方面的探索，并支撑《遥感原理》等融合课程的建设。

参考文献

[1]张曼倩.中国遥感发展四十年，如何在下一路口抢占先机[J].卫星应用，2016（9）：33-36.

[2]陈文波.非遥感专业课程教学面临的问题与解决途径.实验科学与技术，2016，14（4）：117-120.

[3]曾永年，谭柳霞，王慧敏.我国高校遥感科学与技术专业现状分析[J].测绘科学，2016，41（5）：168-172.

地理信息科学和环境工程篇3

[关键词]专业领域知识环境知识组织

本体知识资源

知识服务

[分类号]G250

1引言

在讨论专业领域知识环境(SubjectKnowledgeEn-vironment，SKE)前，首先要对专业领域知识环境的概念进行界定。为阐明专业领域知识环境的内涵，需要从信息和知识的概念出发进行讨论。关于信息和知识的定义，国内外已经有大量的学者进行过探讨…，在论文[1]中，对知识的定义进行了比较全面的总结，例如，英国学者德?朗特里从教育学角度强调知识是“个人经过生活经验和经过教育所获得的见闻与认识的总体”，美国学者马克-卢普则从哲学认识论角度，把知识定义为“根据已认识的事物所做的客观解释”等。

笔者认为，信息是接收或交流的讯息的内容，信息是事物存在和状态的显示。事物可以是直接存在的物质，也可以是主观存在的概念、思想等。信息需要通过一定的方式表达，通过一定的介质表现出来。科技信息是关于科研过程中涉及的各种信息的总和，包括关于科研人员的信息、科研机构的信息等。关于知识，笔者认为，首先知识是行动的能力，知识是在某个情景下，具有极高价值的信息；第二，知识是连接和预测能力，信息用结构化的方法组织，在信息之间建立合适的链接，将有助于人们更快地吸收信息；第三，知识是具有情景、解释和意义的信息。通过对各类对象、情景的合适的元数据描述，使得信息更加有意义。专业领域知识环境是面向特定的专业领域，采用前沿的信息处理和知识组织技术，通过语义元数据和知识组织体系，去结构化组织、关联专业领域的科技信息，从而为该领域的科学研究提供知识化的信息服务。

2专业领域知识环境所处的生态环境

分析专业领域知识环境所处的生态环境，有利于明确专业领域知识环境的定位、需求和目标，有利于与相关系统的集成和融合。

2.1SKE与中国科学院科研环境

中国科学院是国家重要的科技力量，拥有丰富的科研信息资源。中国科学院有108个研究所(中心)，7个国家实验室，75个国家重点实验室，70个中国科学院重点实验室，大约有5000个左右的研究组；全院共有专业技术人员3.75万人，研究生3万名；2008年在研课题2.18万个，申请专利5千6百余件，科研成果近千项，形成了庞大的科研群体和科研产出队伍。同时，数字化的科研环境在每时每刻产生着大量的科学数据、科研中间过程文档、科学家博客、实验记录等综合科技信息资源，并且这些资源之间具有天然的联系，如科学实验后产生科学数据，学术论文引用实验产生的科学数据。如何对这些即时发生的、海量的信息进行有效地采集、组织管理，揭示其内在关联，提供长期的保存与服务是图书情报机构面临的重要和紧迫的任务。

中国科学院的科研模式将从小团队的、分散的、以课题为导向的研究向面向国家战略需求，面向重大前沿科技领域进行整体部署的跨所、跨地域的综合交叉研究模式转变。不管是2006年中国科学院知识创新三期工程重点建设的“1+10”创新基地，还是2009年中国科学院的《创新2050：科学技术与中国的未来》系列报告，都明确地预示，中国科学院科学研究模式将要或正在发生根本性转变。在这种趋势下，充分支持大规模的跨所、跨地域的合作研究，支持综合交叉研究中各类知识资源的关联组织、即时、集成利用，支持科研过程中的信息交流的信息环境显得尤为迫切。

与此同时，中国科学院的科学研究正在融入世界科学研究体系之中。科学研究正在跨越国家、民族和文化的界限，在全球共同关心的能源、资源环境、生命科学等领域共同开展研究。在这样的科学研究大背景下，需要更加全面地了解并掌握世界各国的研究进展和研究成果，需要在已有的成果基础上开展研究，需要了解更广泛的合作机会。从一个领域或研究方向出发，集成揭示该领域国际科学研究动向，揭示该领域重大研究项目和成果，揭示该领域领衔科学家的研究动向，是支持中国科学院科学研究更加紧密融入世界科学研究体系的重要手段。

2.2SKE与e-Research、VRE、VRC

e-Research指信息和计算技术应用到研究的整个过程中，实现技术对研究的所有阶段的支持，包括创造、协同研究、发现、分析、处理、、存储以及共享数据和信息。e-Research的典型技术包括虚拟研究环境、网格计算、可视化和文本与数据挖掘。

虚拟研究环境(VirtualResearchEnvironment，VRE)是一套联机工具、系统和过程，用于促进、增强机构内或跨机构的研究。VRE的目的是提供研究者各种工具和服务，使得他们的研究工作尽可能地高效。VRE将协助研究者管理研究过程中逐渐增加的复杂任务，促进跨学科甚至是跨国界的研究者之间的合作。VRE支持的研究过程包括：资源发现、数据采集、数据分析、模拟、合作、交流、、研究管理和项目管理。通过采用共同的标准，VRE能与更广泛的数字环境连接，保证与其他关键系统的兼容。

虚拟研究社区(VirtualResearchCommunity，VRC)是一组在地理上广泛分布的研究者使用信息和通讯技术高效地共同工作。在一个社区里，研究者能够高效地合作、交流、共享资源、访问远程设备或计算机、产生结果，在这样一个合作社区中，似乎各种资源是存放在同一地点。VRC的合作团队可以具有开放性和参与性、封闭性或私有性，正式或非正式，结构化或非结构化。VRC也可以根据需要动态改变这些状态。VRC将有专门工具识别潜在的合作者，与支撑人员交互，访问VRC通常通过研究者个人的虚拟研究环境。

SKE是支持研究者自助或合作的综合科技信息资源(也称知识资源)的动态、知识发现、知识交流和知识管理的虚拟社区，支持机构内、跨机构、跨地域的信息融汇集成和信息交流。可以说专业领域知识环境是一种VRC，同时它又是虚拟VRE的一个有机组成部分，专业领域知识环境中逐渐累积的知识资源将支持虚拟研究环境中信息交流和科技信息的组织和知识发现。

2.3SKE与数字图书馆

数字图书馆是e-Research的重要组成部分，专业领域知识环境是数字图书馆的有机组成部分。专业领域知识环境的综合科技信息资源与公共文献信息资源相互关联与集成，共同支持用户对各种类型的信息资源的关联发现和获取。专业领域知识环境将丰富数字图书馆的内涵，扩大数字图书馆的外延。

2.4SKE与Web2.0、Web3.0

应该说Web2.0不是一种技术，而是一种理念、思想和方法。Web1.0时代的网络服务是专家建设的系统，用户只是受众。Web2.0时代，大众成为互联网的主角。有人把这个变化称为互联网社会体制的变化。Web2.0典型的服务有Blog、RSS、Wiki、SNS、P2P、网摘等。

Web3.0也即语义网，是现有Web的扩展。Web3.0的主要特征是智能化、集成化、语义关联化。语义网提供了一个通用的框架，允许跨越不同应用程序、企业和团体的边界共享和重用数据，支持计算机和人的协同交互。

SKE建诗府采用Web2.0的王单余和方法Web3.0的技术，建立以用户为主导的SKE。用户是SKE环境的建设者和使用者，用户贡献大部分SKE环境中的内容。图书馆员隐居幕后，成为服务的支持者。

采用Web3.0技术，即采用以语义关联为核心的一系列关键技术，包括知识组织技术、本体技术、知识关联、知识发现和知识推理技术、语义搜索技术、语义标注技术、可视化技术等。通过采用语义网技术和相关的标准规范和协议，使SKE融入全球语义网环境中，支持更大范围的信息集成和智能的知识发现，为科学研究提供更加广泛、丰富的知识资源。

3专业领域知识环境的愿景和体系框架

3.1

专业领域知识环境的愿景

目前国际上专业领域知识环境同类的系统和服务正随着语义网技术的成熟而迅速发展起来。如支持科研项目信息管理和交流的欧盟IST的OntoWeb、KnowledgeWebPortal、SemiPort，支持研究机构信息和交流的德国卡尔斯鲁厄大学的AIFBPor-tal、美国康奈尔大学的VIVO、哈佛大学的Hat-vardScience，支持领域知识集成的欧洲的SWED、美国劳工部的WOKE等。

专业领域知识环境的愿景是面向科研一线，支持融入科研过程的用户自主灵活地构建个性化的知识环境，支持知识资源和知识服务的动态聚合和智能发现，支持对领域知识资源的、交流、组织与利用。具体来说：①支持科研机构、科研团队和科研人员科研过程中快速灵活构建个性化知识环境，实现即时的知识、知识交流与知识管理；②支持集成融汇、信息采集等先进技术的应用，支持对领域知识资源的集成，支持图书馆专业人员和用户合作的领域知识资源的遴选、采集、集成组织和利用；③支持图书馆员面向重点研究领域、重大项目、重要研究团队提供实时的、个性化的综合科技信息服务和增值的知识化服务；④支持科研用户按照其需求和使用偏好对知识资源的个性化组织，支持图书馆专业人员协助进行知识资源的描述、组织与管理；⑤支持基于一个或多个专业领域知识环境的集成的知识挖掘、知识发现、知识推理，支持知识资源的结构化、可视化呈现和关联导航。

3.2专业领域知识环境体系框架

专业领域知识环境体系框架由7个部分组成，其中Mashup、RSS、数字知识环境开放组织引擎、信息采集为相关的外部系统，在体系框架中用虚线框起。专业领域知识环境体系框架如图1所示：

3.2.1知识库知识库是专业领域知识环境的核心。知识库包含三个层次的内容：①知识组织体系，包括了组织综合科技信息的科研本体、学科分类体系、叙词表、大众知识组织体系等知识组织工具，知识组织体系从多个角度对综合科技信息资源进行结构化组织和关联；②语义元数据，语义元数据是根据知识组织体系模型，对科技信息(如人、机构等)进行描述后形成的元数据，也可以称作本体的实例元数据，所有的信息资源的语义元数据根据本体结构组成了一个相互关联的元数据网络；③语义元数据所关联的全文文档，例如研究报告、数据表等。知识库中资源内容来源于通过应用层用户自主添加、信息自动采集和动态的融汇聚合。知识资源本体、等级分类体系和专业主题词通过数字知识环境开放组织引擎从开放知识组织体系中定制。

3.2.2标签和子环境子环境将专业领域知识环境按用户个性化空间进行社区组织，实现社区内、社区间、社区与公共环境间的灵活的知识共享、知识内容的分级管理。满足用户个性化知识交流、知识浏览和知识管理的需求。标签用本体的方法组织，用来定义子环境的显示视图。

3.2.3应用层应用层供用户和第三方系统访问专业领域知识环境。体系框架设计三种访问形式：基于本体的关联浏览，语义检索，语义可视化，三种访问方式的背后是语义相关度分析，知识推理规则和算法的支持。

应用层同时提供的基于本体的语义编辑模板，将使得用户的信息能够按本体进行结构化组织和存储。

应用层也提供开放API接口，供远程应用(软件)通过RDF爬行器访问知识库内容。融汇聚合允许用户通过外部的集成融汇系统、RSS聚合系统动态集成第三方系统内容。

3.2.4数据集成利用成熟的信息采集系统对机构知识库、重点机构网站等第三方系统资源进行自动的采集、抽取和封装，通过数据集成将这些外部重要资源集成到SKE环境中，是快速增加SKE信息内容的有效途径。

4院所协同的专业领域知识环境建设

专业领域知识环境是传统数字图书馆发展到一定阶段的一个必然选择，是一个具有巨大潜在需求的全新的服务领域，具有极大挑战性和不确定性。与传统数字图书馆的区别在于专业领域知识环境是一个融入用户科研过程的信息环境，是用户个性化的信息环境，因此专业领域知识环境的建设需要采取一种新的机制，需要建立院所协同的业务模式和机制。

所谓院所协同，指图书馆与研究所协同，用户与图书馆员协同，学科馆员与研究所图书馆员协同，资源建设人员与技术开发人员协同，学科馆员与资源建设人员协同。这种协同模式贯穿在专业领域知识环境的知识组织体系建设、平台建设、知识资源内容建设、环境的部署和推广应用以及环境的日常运行管理等的整个过程中。

对科研人员来说专业领域知识环境是其科研过程中的“贴身”的信息工具，对所图书馆员和学科馆员来说，专业领域知识环境是其为用户提供有针对性的个性化服务的窗口和通道，对资源建设和技术人员来说，专业领域知识环境是其需要重点投入和打造的一个服务平台。

4.1院所协同的环境平台建设

建立以技术人员和资源建设人员为主，用户、所图书馆员、学科馆员协同的平台开发机制。专业领域知识环境平台建设包括平台底层的知识组织体系构建、平台的需求调研和平台业务模式构建、平台开发和测试以及试点应用等环节。平台开发流程和平台开发过程中各类角色的任务和作用，见图2。

4.2院所协同的知识组织体系建设

建立以资源建设人员为主，用户、所图书馆、学科馆员合作的知识组织体系建设和动态更新机制。资源建设人员负责知识组织体系结构框架和知识组织体系的发展、各类资源的描述规范建立。用户、所图书馆员

和学科馆员在知识环境应用和服务中，参与动态地调整更新知识组织体系，使知识组织体系随着专业领域知识环境的发展不断生长演化和发展。

4.3院所协同的知识内容建设

建立以用户为主体、学科馆员和所图书馆员协同、资源建设人员和技术开发人员支持的内容建设机制。用户是专业领域知识环境知识内容的生产者、者和使用者，专业领域知识环境的主体内容是用户在科研过程中生产和的。学科馆员和所图书馆员在为该领域用户服务过程中，有针对性地将领域重要的综合科技信息资源、学科情报研究报告等到专业领域知识环境中，专业领域知识环境是学科馆员和所图书馆员进行用户服务的平台。资源建设人员和技术人员通过技术的方式，采集集成综合科技信息资源，丰富专业领域知识环境的知识内容。

4.4院所协同的知识环境服务推广

建立以研究所图书馆和学科馆员为主、资源建设人员和技术人员参与的专业领域知识环境的应用推广、培训和服务机制。通过学科化服务，将专业领域知识环境在研究所实施应用，并在应用中吸取用户意见和需求，反馈给平台建设者，不断完善系统平台。

4.5院所协同的知识环境运行管理

专业领域知识环境的运行可采取分级分层管理、用户自主管理相结合的方式。一般来说，知识环境平台需要由资源建设人员和技术人员负责管理，个性化子环境可分别由学科馆员、所图书馆员或者用户代表进行管理。

5专业领域知识环境部署和应用的思考

从中国科学院科研特点分析，笔者认为专业领域知识环境应该从高层部署，从底层展开应用。从高层部署就是按照研究领域进行部署。从底层展开应用是在专业领域知识环境中建立研究组、研究项目、实验室、研究室的个性化子环境，实施专业领域知识环境的应用。

专业领域知识环境的部署应结合中国科学院重点发展领域和学科布局，在科研人员直接参与下，按照重大研究领域和研究方向，有计划地逐步开展专业领域知识环境的部署。作为试点应用，先期可以从信息科技、空间科技、能源科技、纳米、先进制造与新材料、生物医药、现代农业科技、生物多样性、海洋科技、生态与资源环境等领域有选择地进行试点应用部署。通过几年的努力，逐步将专业领域知识环境覆盖到中国科学院的所有研究领域。

地理信息科学和环境工程篇4

[关键词]3S技术；土木工程；GIS；RS；应用

1“3S”意义及本质

3s技术是近十多年来发展起来的主要空间信息调查管理技术集成系统。它是遥感(RemoteSensing，RS)技术、地理信息系统(GeographicalInformationSystem，GIS)技术和全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)技术的英文缩写的简称。RS技术主要是通过遥感平台获取地表各类地物的空间分布、质量、数量及其空间相互关系等信息；GPS技术主要用于获取地表地物的空间位置信息及其动态变化轨迹；GIS技术是指在计算机硬件支持下，对具有空间内涵的地理信息输入、存贮、查询、运算、分析、表达的技术系统，它可以用于地理信息的系统动态描述，通过时空构模，分析地理系统的发展变化和演化过程，从而为咨询、规划和决策提供服务。

可以看出，3S技术是在空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、现代通讯技术的基础上，多学科高度集成的系统技术，是对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。它具有强大的空间信息获取、存贮与分析模拟功能，可以应用于与地理空间有关的很多领域。从大范围的全球变化、区域可持续发展，到局部区域的城市交通、公共设施规划及建筑工程选址，地产策划等方面，3s技术正深刻地影响着，甚至改变着这些领域的研究方法及工程技术体系。

2.3S技术在土木工程中的应用

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，包括房屋建筑工程、道路修筑工程、桥梁、隧道工程、机场工程、地下工程、给排水工程、港口工程、水利工程等。一般土木工程建设主要包括五个阶段，即：勘察规划阶段、环境影响评价阶段、项目施工阶段、项目监理验收阶段和用后服务阶段。在整个项目运营实施过程中，为了使各阶段的目标得以实现，必须加强土木工程项目的管理工作。

由于许多土木工程都是依托地表修建的，具有一定的空间地理位置、空间分布形状、空间特征属性以及空间相关性等空间信息，对于这些空间信息的处理长期以来主要以来地面人工测量、调查与绘制图形来完成的。3s技术的强大空间信息处理技术可为土木工程提供重要的技术支撑，改善传统土木工程在空间信息处理方面的技术瓶颈，提高土木工程的高新技术水平。

2.13s技术在土木工程勘察与规划中的应用：近年来，以法国SPOT5、美国QuickBird和IKONOS等高空问分辨率的陆地观测卫星遥感技术，空间分辨率可以达到0.20～2.50m，制图精度可以达到1：200～2000；基于GPS的遥感探测，可以获得具有三维地理信息的遥感图像数据，并输出三维数字高程模型(DEM)和各种实用图件，大大简化了传统地形测量的过程，是地理制图技术的一个飞跃。应用GIS三维地形模型叠加遥感图像的技术，可以生成真实的地形模型，在地形复杂山区的土木工程勘察与规划过程中具有广泛的应用潜力。RS技术的大范围空间地理信息采集能力可以迅速查明土木工程沿线的地层岩性、地质构造、水文地质概况及控制线路方案的主要不良地质类型与分布。集成高空间分辨率的RS对地观测技术、高精度的数字高程模型(DEM)、GPS空间定位技术、区域地质、工勘资料等多源空间数据，形成的高精度三维可视化土木工程勘察与规划模型，可以为复杂山区土木工程的勘察与规划提供快捷的技术工作平台。3S空间信息集成技术可有效地指导土木工程勘察工作，为物探、钻探、原位综合勘探布置提供依据；为高精度、大比例的工程地质调查提供了可靠技术平台，实现了线路规划、工程地质调查、环境影响综合分析和评价等土木工程环节技术的快速发展，提高了复杂土木工程勘察与规划效率和质量，可以满足近年来土木工程勘察任务繁重、周期短、标准高，尤其是山区土木工程具有比较方案多、长大隧道多、缺乏地质资料等环境下的多种野外勘察与规划技术需求。

2.23S技术在土木工程生态环境影响评价中的应用：随着土木工程规模的日益扩大，其对生态环境的影响日益严重。传统地面数据采集调查手段投入高、周期长、效率低、涉及范围小，已无法满足大型土木工程环境影响评价对数据的要求，急需建立相应尺度范围内的土木工程生态环境影响评估技术体系。随着遥感技术的大尺度空间数据采集技术的日益完善，其在大型土木工程生态环境影响评价中作用也日益重要。从遥感数据中获取的有用信息，可以为大型土木工程生态环境影响评价提供从宏观到微观的各种快速、全面的资料支持。

在国外，很多国家都已经将遥感技术应用到了土木工程建设生态环境监测与评估中。其中比较具有代表性的是：从1980年开始至1993年，埃塞俄比亚研究人员利用航摄照片和卫星图像对一条高速公路沿线的环境变化做了长期监视和分析，通过对监测数据的分析，得到了生态环境时空演化的过程与发展趋势。美国联邦地调局研究人员利用遥感影像，通过对铁的氧化物和氢氧化物分布信息的提取，研究了科罗拉多州废弃矿山对生态环境的影响等。在国内，我国政府也开展了多个大型项目的遥感监测。许多学者也通过遥感影像对比分析研究了工程建设对生态环境产生的影响，为掌握环境变化趋势、进行环境管理提供了有效的手段。很多学者以不同工程为研究对象，开展了大量工作。

遥感技术以其快速、从宏观到微观全面观测等优势条件，在大型土木工程环境影响评价方面具有重要的应用基础。但由于受天气限制比较严重等原因，遥感在重大自然灾害监测中应用的作用，还远远没有充分发挥出来。如光学遥感受天气的制约比较严重，在天气不是很好的情况下，有时候甚至无法成像。相信随着对地观测小卫星星座的日益增多、科学的工程环境评价指标体系的日益完善及其国际合作的加强，遥感将在大型工程环境影响评价中发挥更加重要的技术支持作用。

2.33S技术在土木工程施工中的应用：GIS为土木施工项目管理提供了一个非常好的开发平台。通过二次开发，可以把RS技术采集的土木工程施工进程空间图形图象信息、GPS采集的土木工程施工进展空间定位信息、土木工程属性信息融合～起，为复杂的土木工程施工建立一个可视化信息管理系统。它为施工设计与管理提供强有力的分析工具，为决策分析提供迅速的信息支持，有着广泛的应用背景和需求。基于3s技

术的土木工程施工导流三维动态可视化数字模型，可以实现了模型的动态显示、交互操作、空间分析以及施工导流全过程可视化仿真等功能，从而为土木工程施工组织设计与宏观决策提供了一个科学有效的可视化分析手段。目前，虽然3S在土木工程施工项目管理和工程施工的可视化信息管理中得到应用，但是还处在研究的初步实验阶段，应用的程度有限。随着3S技术的不断提高完善，其在隧洞开挖断面的自动绘制与量算，确定弃碴场的位置与范围等更深领域的应用会不断展开。

2.43S技术在土木工程结构监测与监理中的应用：为保证土木工程项目施工的质量、进度及投资，减少开发建设的风险，土木工程监理与监测制度是土木工程质量管理的重要环节。土木工程监理单位作为专业的技术管理部门，对项目进行全面监督与管理，参与项目的招标、评标、技术方案的审核、过程检查，协助解决项目执行中出现的技术和管理问题，代表业主方全面检查和验收提交的成果资料。

随着3s技术精度和功能的不断提高和完善，其在土木工程监理中的应用越来越广泛。GPS定位仪的定位精度相当高，特别是采用了差分定位技术，建立了适当的精度控制网络后，GPS定位仪的定位精度完全满足土木工程监理中多种定位测量的需要。差分GPS精度高、采集数据量大、速度快与GIS结合使用能最大限度的发挥其优点。随着计算机网络技术以及卫星通讯技术的发展，利用GPS实时快速定位能力，通过遥感技术支持的计算机通讯系统，实现GPS和GIS的联合工作，可获得各种土木工程精确的实时图形。在GIS支持下，可以将这些监测的实时图形与土木工程规划、设计图形进行空间叠加，空间相关统计分析，实现土木工程的空间自动监理。另外，GPS技术的快速定位为RS技术数据实时、快速地输入GIS提供了可能，RS技术可以迅速地将采集的土木工程空间信息输入GIS分析处理系统，进行实时动态地分析地表某个土木工程空间形状与规划、设计方案的差异。

3.发展与展望

众所周知，我国目前正处于基础建设高速发展时期，大规模的基础建设使土木工程整体推进面临着多种技术瓶颈。3S作为一门新型技术集成系统，以其管理空间信息的独特优越性，已经广泛应用于土木工程方案勘察与规划、大型土木工程生态环境影响评价、不良地质调查以及土木工程地质调绘成图的应用，取得了较理想的效果。3S技术在土木工程中的应用不但加快了工作速度，而且提高了质量，节省了人力物力，有很高的经济效益和社会效益。目前，国内外虽然已开展了3s技术在土木工程中的开发和研究应用工作，但是应当指出，由于许多技术人员对3S技术了解的不够全面，大部分人员只能用到制图功能，把3s尤其是GIs和CAD等同起来，没有发挥3S技术在土木工程中的应有潜力。

3S技术的发展应用，为土木工程勘测设计与管理提供了全新高效的方法，尤其在大型土木工程的宏观规划、路线调查及大型隧道、桥位工程的方案论证等方面。3S技术可以全面掌握土木工程规划区的环境地貌与地质构造要素，提高决策水平和设计质量，对优化方案节约投资起到关键作用。随着3S技术以及计算机信息技术的进一步发展普及，应用3S与3D(三维)环境模拟技术优化设计方案，通过3S，3D与常规勘察设计技术的紧密结合，可进一步提高土木工程建设的快速优化，提高人类利用、改造、美化环境的水平，对促进整个人类社会的进步具有重要意义。

参考文献

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地理信息科学和环境工程篇5

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学生在学校的一切学习活动都是在特定的环境下进行的。教学活动与教学环境是客观存在的统一体。地理教学是学校教学的一个子系统，因此也同样受教学环境的影响。教学环境可以从多方面进行分析研究，地理教学信息环境研究试图利用心理学、教育学、地理学、信息科学、社会学等科学的研究成果，从地理教学信息源和地理教学信息在课堂教学中的流通方式等方面，研究地理教学中信息环境的建立及对地理教学过程的影响。这在地理教学乃至中学教学论研究中还是崭新的课题，本文尝试对这项研究的意义、内容、方法及涉及的基本概念做一初步探讨。

一、地理教学信息环境的基本概念和研究意义

（一）地理教学信息环境的概念

学生在学校学习时，总是处在一种特殊的环境下。这种环境可以从不同层次、不同角度进行研究。如果从所指范围的大小看，教学环境有以下划分：

社会环境——社会教育环境可以被认为是学生学习所处的大的社会背景。学校环境——学校教育环境是处于社会教育环境中的次一层学习环境。课堂（教室）环境——课堂教育环境是空间范围更小的学习环境。

从因素分类来看，教学的物理环境和心理环境是人们注意较多的教学环境。而对地理教学来说，另一种同属因素分类的教学环境也很重要，这就是教学信息环境。

教学信息环境可以被看作是学生学习过程中知识信息、教学活动信息来源、传递和加工状况与条件的总和。与心理环境有类似的地方，教学信息环境也是无法触摸的环境，但却要依附某些实体，如课本、教学设备等而存在。

所谓教学信息有两方面的含义。其一，指与教学目标相关的学科内容（不是该学科的全部知识），即知识信息。其二，指反映学生学习活动过程和状态的教学活动信息。因此，教学信息环境是以学生学习过程和活动、学生全面发展为中心的课堂教育环境的一种。

地理课堂教学环境则是指地理学习时所独有的教学信息环境。由于地理学科本身的特点，地理教学信息环境的研究和建立尤为重要。这一点将在下面详细讨论。

（二）地理教学信息环境研究的意义

1.从地理教学特点看地理教学信息环境研究的意义

地理教学中的信息以社会信息为主，可分为三大部分：基础信息、隐含信息和信息。基础信息是指经过教材编写者、投影片、幻灯片、录像片等教学材料的编制者以及地理教师事先加工好的地理知识。就我国中学地理教学来说，这部分知识以国家地理教学大纲规定的内容为基础，根据各地区或各学校情况加以适当扩充构成。在理想状态下，即学生并没有事先对这些内容有所了解，通过地理课的学习，学生可以完成对这部分地理事物由不知到知的过程。但在实际教学中，课本别是初中地理课本中的一些知识，学生早已通过其他渠道获得，那么，在地理课堂教学中，这部分知识已不具有信息的意义。基础信息包括自然、社会、经济、区域等方面的地理信息，如关于地球陆地各种地形和自然带分布的信息，世界主要地区和国家的位置、自然环境、经济发展、社会文化等方面的信息。

在地理教学中，教师有时并不直接将地理信息传送到学生那里，而是提供适量的地理数据（文字、图像、数字等），将教学需要的信息隐含在这些数据中，这类教学信息就是隐含信息。地理数据相对学生来说是未加工的，在教师指导下对这些数据进行加工处理，从中获得有用的知识。例如，教师提供某一国家若干年人口发展的实际统计数据，要求学生从中得出该国人口发展特点和趋势。这里人口发展特点和趋势是教学最终要获得的信息，而那些统计数据则是有待加工的原始数据。再如，要求学生评价某一地区对土地资源和水资源的利用状况，教师需要提供该地区各阶段土地和水资源利用的具体数据，供学生分析、评价、提取信息。

信息是指学生通过非正规教学获得的地理信息。例如，通过在家里看电视、报纸、课外读物，参观博物馆等方式获得的地理知识。如果信息正好与基础信息重合，基础信息就转变成信息。

在地理教学中，各种信息的运用并不是可有可无。我们可以从地理研究的两大特征分析这个问题。地理学的第一个特征是区域性。这是因为地球表层最显著的特征就是自然事物和人文事物分布的不均一性。区域地理研究一直是地理学的重要和基本的内容，也是初中地理教学的主要内容。传统的区域地理工作方法是一个地区资料的搜集、堆砌和描述。地理学的发展使区域地理学正在摆脱陈旧的研究方法，逐步走向用比较、数理统计等方法进行区域地理规律的综合研究。不论是古老的区域地理还是它发展的新方向，其研究都离不开对一个地区的大量信息的获取。学生在学校对地理知识的认识过程也是如此。例如，要认识我国南方和北方在自然环境和人类活动方面的不同，可以列出下表。如果需要，再引导学生深入探讨为什么存在这种不同。

我国北方与南方比较（部分）

（附图{图}）

地理学的第二个特征是综合性。地理学研究的目的是揭示地球表层各要素之间的组合关系，因而从整体上认识地理事物。因此，综合分析各组成要素从而揭示客观规律是地理学研究的优势。这些因素涉及范围很广，有自然因素，也有人文因素；有空间因素，也有时间因素。在自然方面，要考虑岩石、大气、水体、土壤、生物等因素。在人文方面，要考虑经济、社会、文化、历史等因素。例如，研究某地气候状况，就要从该区的纬度位置、海陆位置、下垫面状况，以及人类活动等多种因素综合分析得出结论。此外，“由于地理学研究中所使用的时空概念与其他学科不同（在地理学研究中时空不具有可逆性），因此，地理学研究很难像数学那样抽象，很难像物理学、化学或生物学那样进行一定条件下的实验，而必须通过对一个个具有独特特征的区域进行综合考察和研究之后，才能去洞察和透视整个地域的空间结构，才有可能获取到某些一般性规律”。[1]同样，反映到中学地理教学中，许多内容很难通过一种实验就能获得结论，必须让学生一个区域一个区域、一类一类事物去综合分析，才能使学生认识世界这个整体并掌握地理的学习方法。这个过程的基础同样是占有较多的地理信息或地理数据。

从地理教学的发展看，地理教学信息也占有越来越重要的地位。首先，地理教学内容中有关人文地理、经济地理、社会发展、环境保护等内容会日益增多。课堂上的教学内容将更加接近学生的实际生活和人类面临的重大问题。比起自然地理部分，这些内容的教学所需信息量会大大增加。此外，地理教学，特别是高中地理教学，应改变只是拿一些原则泛泛而谈的作法。

其次，中学教育越来越注重学生的素质教育和能力培养。中学各科在这方面都负有自己的使命。地理教学在培养学生获取、整理、运用信息能力方面有着得天独厚的优势。而要做到这一点，加大隐含信息和信息的运用，促使学生多从地理数据中获取有用信息是一种较好途径。

第三，学生获取的地理信息所占比重逐渐增大，这是和大众传播媒体的迅速发展有直接关系。最近的一个关于北京市部分中学地理教学中电教手段应用现状的调查表明，就地理教学来说，学生获取地理知识的渠道已相当广泛。在问到学生除地理课外，还通过什么渠道了解地理知识时，有51.3%的学生回答是电视新闻；70.1%的学生回答是专栏节目；51.3%的学生回答是报刊杂志；43%的学生回答是朋友长辈口中；44.6%的学生回答是博物馆、展览馆等。可见，学生地理信息的获得，实际上已构成学生地理学习信息环境的一部分。

2.尝试教学环境研究的新领域

随着社会发展和信息技术在教育教学中越来越多的应用，学校对学生的培养也从以灌输知识为主向关注学生全面发展、个性发展特别是能力培养转变。如前所述，学生获取知识的渠道已不只是教师的讲述和课本的描述。大众传播媒体的发展实际上已经在影响、改变着中学地理课堂教学。这种影响还会日益扩大。学生地理学习信息源的变化，直接影响着学生课堂上地理知识的学习。例如，由于学生获取的课外知识丰富，而使本来应该是未知的东西变成已知，从而使讲课听上去乏味。相反，由于辅助知识的增加，也可能使某些教学中的难点变得容易，或对课上内容产生深入探索的愿望等等。利用学生已有知识进行教学，这是教学的一大基本原则。但在传统教学体系下，教师在很大程度上只是注意到利用学生已有的知识，而对学生课外知识来源的变化缺乏注意和研究。

二、地理教学信息环境研究的主要内容

（一）研究地理教学信息环境的构成

课堂教学环境从理论上说，都应该是人为形成的环境。人们在布置教室时，都是依据一定的教育教学需要和学生心理发展需要。教学信息环境就更是一种受人为干预很强的环境。这是对教学信息环境的第一点认识。研究任何一种特定的环境构成，都有一个范围界定。教学的物理环境主要是研究课堂的物理层面，它的形状、大小、光线、色彩、温度、声响、气味、室内物品放置等。由此类推，地理教学信息环境的内涵将进一步缩小，它只研究学校地理课堂教学与信息获取、传递、运用有关的环境构成。这种研究还要分两步进行。第一步，研究现实中学地理课堂教学信息环境的构成状况和对学生学习的影响。第二步，研究怎样改进或创建地理教学信息环境，以适应未来社会对地理教学的要求。后一步是地理教学信息环境研究的重点。应该指出，虽然课堂教学在任何时候都可以说在进行着教学信息的传递，但不一定都具有教学信息环境。

从构成的具体要素看，地理教学信息环境包括信息技术和信息内容两部分。信息技术又可以从两方面研究，一方面是它的软件构成。现代信息技术发展很快，选择什么样的技术用于中学地理课堂教学，值得很好研究。另一方面是这些信息技术所依附的实体，也就是硬件部分。从教学角度看，研究硬件本身不是我们的任务。我们只是根据需要做出恰当的选择。信息技术可以看作是地理教学信息环境中的信息源、信息传播通道和信息加工处理器。从广义上讲，地理课堂教学中的信息源和信息加工处理方式还应包括地理课本、常规地理图表、其它地理教学手段，甚至包括地理教师。除了地理教师外，上述其它媒体都可以归到信息技术中加以研究。信息技术毕竟只是手段。学生需要从地理教学中获取的是这些技术手段所传递、加工处理的内容，即地理教学信息内容。对信息内容的研究实际是个间接过程。我们直接研究的是教学信息的另一种载体——地理教学数据。这个研究也有两个相互关联的范围限定。一是在内容上，我们把它限定在地理教学范围之内。并不是所有的信息都是地理教学所需，而是其中的与地理有关的信息；也不是去研究如何吸收全部地理信息，而是与教学有关的地理信息。地理教学信息一词，除了与地理相关外，还与教学有关，即一些教学指导信息、教学方法信息等也属研究范围。第二个限定是物理空间上的限定，即是在地理课堂内使用的教学信息。既然有上述两种限定，地理教学信息内容必定是有选择、有组织、对学生学习地理有导向性的知识。为了使构成的地理教学环境能够达到预定的效果，必须依据一定的标准组织地理教学信息。因此，对这种标准的研究也是地理教学环境研究的重要组成部分。

（二）地理教学信息环境对学生地理学习的影响

地理教学信息环境对学生学习行为和全面发展的影响，是地理教学信息环境研究的中心部分，也是研究的目的所在。

课堂教学环境对学生的影响不仅仅在学习成绩方面，对学生心理和能力各方面的发展都有不容忽视的影响。地理教学信息环境对学生学习影响的研究包括以下几个方面：

1.学生学习地理广度和深度的变化。在学习深度和广度符合社会发展和地理科学发展需要，也符合学生年龄和心理特征的前提下，研究地理教学环境的构成对学生学习的影响。

2.学生获取、加工、运用信息能力的变化。研究地理教学信息环境的改变对学生获取信息和处理能力变化的影响。

3.学生对社会问题的关注程度和相应价值观的变化。研究在某种特定的教学信息环境下，学生，特别是高中学生对学校以外的社会问题的关注程度有无变化，有什么样的变化，地理价值观的形成受到什么样的影响等。

4.学生学习地理积极性的变化。研究在某种教学信息环境下，学生学习地理的兴趣是否会发生变化，这种变化又会对学生全面发展产生什么样的影响。

5.对学生地理学习方式的影响。研究在比较理想的地理教学环境下，学生地理学习方式可能会发生哪些有益的变化以及为什么会有这样的变化。

（三）地理教学信息环境的控制和评价研究

教学信息环境与学生学习活动的关系是相互的。信息环境可以影响学生，学生活动反过来也会影响信息环境。当学生对信息环境的影响产生反馈时，就需要有人对信息环境进行调控和评价。一般来说，可以由地理教师和地理教育研究人员共同对教学信息环境进行调控和评价，使之更加适合地理教学的需要。但对哪些内容进行调控，怎样调控以及如何评价地理教学信息环境，需要认真加以研究。

三、开展地理教学信息环境研究的可能性

如前所述，地理教学信息环境对中学地理教学来说有着特殊的意义。但是对这种教学信息环境的研究能否顺利开展，外部条件是否提供了可能性。我们从以下两个方面讨论这种可能性。

（一）理论和研究方法基础

除了普通教育学、心理学、哲学、信息科学等学科理论研究成果的强有力支持外，与之更为密切的教学环境研究和地理科学发展，也为地理教学信息环境研究提供了基础。特别是教学环境测评手段——一批测量工具的形成，使我们可以尽快地吸收前人的研究成果，更科学、更有效地开展地理教学信息环境研究。地理科学的发展则为地理教学信息环境的形成提供了许多新的学科领域、内容、观念和方法。因为地理学新发展向中学地理教学的渗透和影响，使我们有可能利用这些新发展研究和创立地理教学信息环境并改进学生的地理学习行为。

（二）技术条件

技术条件是地理教学信息环境研究的前提。正如没有迅速发展的大众传播媒体，学生就不可能获得大量外围信息；没有相应的技术手段，就不可能建立一定的地理教学信息环境。因为地理教学中只有课本、简单的地图册及教师的讲述，是构不成所谓信息环境的。因此，从某个角度看，技术手段在这个研究中将起决定作用。

从现在科学技术的状况来看，以计算机为主体的信息技术已经迅速发展。其中可以为地理教学信息环境所用的大致有三方面：数据库技术、多媒体技术和计算机网络技术。这三部分实际上是一个问题——数据处理和传播的不同方面。

数据库技术：所谓数据库，是指一种存放各种有价值的信息数据的“仓库”。前面已提到，数据不只是指数字，还包括字符，即文字、图形和声音。数据处理则包括了数字处理、文字处理、图形处理和声音处理。计算机数据库的出现，使传统地理教学数据的存储和调用方式的改进成为可能。在非计算机状态下，地理教学数据是分散在各种印刷媒介（如报纸、杂志、科普读物等）和非专业化的录像、电影片中，或是以文摘和报刊索引的形式出现。这样的数据源对于平时教学任务繁重的中学教师来说，使用并不方便。查找、摘抄一个地理数据、一条信息往往要花费很长时间，也不易保存和管理。特别是在这样的信息条件下，有计划地、系统地训练学生搜集、处理、应用地理信息的能力，从时间和学生负担上都不是很现实的。使用计算机数据库则方便得多。计算机数据库中的每一条数据都是独立的，这一点与文摘相同，但查找和调用上却非常迅速。例如，使用“北京市1949年-1993年公路交通发展资料”软件，可以在一分钟内查到1994年至1993年期间的任何一年或任一规定年限内有关北京市的公路长度，公共汽车、出租车、自行车数目，地下铁路发展等方面的任何一条数据（在软件数据范围之内）。教师还可对数据库中的任何一条数据进行修改、删除、添加等操作。如果联网，获取的数据会更广泛。因此，计算机数据库是地理教学信息环境建立的技术基础。

多媒体技术：多媒体技术也是用来处理和显示各种数据的计算机信息技术，现在已有多媒体数据库出现。它的优势在于对图像和声音的处理和显示上。例如，上面提到的北京市交通教学数据库，因为没有使用多媒体数据库技术，脚本设计中的许多图像因处理上的困难没能使用。再如，在光盘上查找一个教学需要的画面，只需按键选择，显示灵活、迅速，免去使用录像带时的倒带之苦。目前，多媒体技术还在研究和发展之中，能够处理大量影视图像的技术价值昂贵，在学校教学中还难以实现。但是，一般处理文字、静止图像、声音的技术已可以在学校中试用。随着多媒体技术的发展和计算机硬件价格的迅速下降，它将最终走入学校课堂。

为了弥补多媒体技术目前发展的不足，可以引入常规教学条件下的多媒体概念，即由各种常规和电教手段构成的教学媒体群。例如在一堂地理课中将黑板、地球仪、挂图、投影仪、录像等教学手段按需要有机地结合起来运用。其中，录像技术可以较好地解决影视画面的编辑和播放问题。只是使用方便、灵活程度和在网络中使用等问题，还有待于计算机多媒体技术的进一步发展。由此可见，利用多媒体技术进行地理教学信息环境研究的实验已成为可能。

网络技术：计算机网络是快速大面积传播教学信息的技术。目前正在我国开始筹建的“信息高速公路”，就是一个由各种现代通信手段组成的信息交通网络。计算机网络可以使网上的所有用户分享信息，改变传统的教室、校园、课堂教学等观念，建立崭新的教学体系。这也正是地理教学信息环境研究的目的之一。计算机网络在未来地理教学环境中将成为重要的信息源。

就目前我国中学教学条件来看，已有一批重点中学拥有了相当数量和质量的计算机。不仅建起了计算机教室，为每个教研室配备了计算机，还准备在每个教室安装计算机并联网。虽然这样的学校为数不是很多，且都分布在大城市和沿海经济发达地区，但具有这种设备条件学校的出现，为地理教学信息环境研究创造了条件。

地理信息科学和环境工程篇6

【关键词】军队后勤管理环境目标模式优化体系

一个相对完整的军队后勤管理环境优化实施过程包括确立军队后勤管理环境优化思想、明确优化目标、制定优化措施和优化体系四部分。其中后勤管理环境优化思想是整个后勤管理环境优化实施过程的基础，指导着制定优化目标、措施和体系，后勤管理环境优化目标是整个优化实施过程的核心内容，制定优化措施是实现优化目标的关键环节，而优化体系则是合理配置优化资源、推进优化进程的重要保证。本文主要对军队后勤管理环境优化的目标模式和体系问题进行探讨。

一、军队后勤管理环境优化的目标模式

1、军队后勤组织环境健全化

健全的军队后勤管理组织环境体现了后勤管理的性质、原则、目标和宗旨，是有效进行军队后勤管理活动的根本保证，组织环境健全化包括法规制度完善化、后勤保障与管理的分合关系合理化、后勤管理体制扁平化。

（1）法规制度完善化。健全完善的法规制度体系能够有效规范和约束后勤管理人员的行为，在军队后勤管理方面出台的一系列的相关法律、法规基础上还需要继续进一步完善。一要坚持体系化。在整合现有的、零星颁布的有关法律、法规的基础上，重新修订和新建法律、法规相结合，逐步形成以后勤统领性、综合性法律、法规为主体、以有关后勤专业操作的相关规章和制度为补充，以多样化的考评监督机制相配套的多层次、多位阶、针对性强的法规体系。二要坚持规范化。军队后勤管理各级、各部门之间必须建立起一种规范的、相互制约的合作关系，除建立业务规章制度外，尤其要重视监督与协作机制，这是防范后勤管理各部门之间冲突的最有效方式，也是增强接合部韧性的最佳方法。三是适时化。随着科技日新月异的发展，高新技术装备的不断出现，社会、政治、经济和军事日新月异，军事变革已经不是一次性的，而是持续深入的工作，现有的后勤管理法规制度必须适时更新、以紧随时代的发展、适应新形势的需要。

（2）后勤保障与管理的分合关系合理化。因分合关系不顺而产生的矛盾和冲突是严重影响后勤管理秩序的深层原因，而后勤管理工作的重点和难点在于调整分合关系，理顺分合关系、克服分合矛盾产生的混乱无序现象是后勤内部工作环境优化的着力点。由于信息技术的突飞猛进使得传统职能部门条块分割的管理方法不能完全适应新军事变革的需要，后勤系统必须及时获得信息、全面准确地分析、系统有效地管理，因此，传统的管理方法必须与现代管理手段相结合，合理划分后勤保障与管理的分合关系。现代科学技术管理方法包括两方面：一是采用以系统论、控制论、信息论为代表的先进管理理论；二是采用以电子计算机为代表的现代管理手段。现代管理理论和以电子计算机为代表的先进管理手段和技术的应用，标志着后勤管理进入了崭新的时期。面对深化中国特色的新军事变革，必须将系统论、控制论、信息论、运筹学、系统工程和电子计算机技术引进后勤管理领域，并通过建立科学管理模型和管理信息网络系统，加强对策论证和科学地利用后勤人力、物力、财力，从而建立合理分合关系，克服条块分割产生的重复建设；克服局部利益分散性和军队整体利益调整不好而产生的利益矛盾冲突；克服后勤资源和保障力量配置重分轻合而产生的结构失衡；克服后勤装备保障过程中因分段管理而产生的寿命周期费用过高现象等等。

（3）后勤管理体制扁平化。结构决定功能，合理的结构体系可以促进组织整体功能的发挥，提升系统的整体功能。军队后勤管理体制结构是否科学合理，直接影响管理质量和效益，制约着后勤保障力的增强。美军近些年来发动的几次局部战争，充分地显示了后勤体制结构灵活高效的功用。我军后勤要适应信息化战争的需要，按照精兵、合成、高效的原则，纵向上实施“管理流程再造”，减少管理层次，理顺管理关系；横向上打破部门单位的界限，深化联勤体制改革，进行部门整合，努力消肿。通过改革逐步建立和完善三军一体、平战结合、军民兼容和规模适度、机构精干、指挥灵便的后勤体制结构，最终实现扁平化的后勤管理模式。

2、军队后勤工作环境信息化

在社会信息化的大环境下，军队后勤组织的管理模式正伴随着新军事变革经历深刻变化，其总体特征可以归纳为信息化环境中的后勤管理组织和基于知识与信息的管理体系的形成，即军队后勤管理的信息化发展。

军队后勤管理工作环境信息化，是指信息化涉及到后勤管理组织活动全过程，其充分的信息流通以及信息资源的综合作用，决定了以“信息”组织为中心的后勤管理流程的形成。这一涵义包括两方面的内容：基于现代后勤管理需求的全方位信息管理的网络化、知识化；基于知识与信息管理的新的后勤管理模式与机制的确立。工作环境信息化需要建立集成后勤管理信息系统、实现后勤管理办公自动化、进行后勤管理流程再设计。

（1）集成后勤管理信息系统。后勤管理信息系统应包括作业层系统、知识层系统、管理曾系统和战略层系统四大类，系统集成是指系统在不同的系统之间提供系统化的信息流。信息化中的后勤管理组织应该是一种全方位的管理，它需要各个方面的信息做支撑，因此必须实现基于信息整合的系统集成。系统集成首先是实现网络环境中的信息整合；军队后勤管理组织应采用信息技术实现信息流的集成、重组和整体优化，以此突破部门、组织、地域、时间以及计算机本身的束缚，实现以军队后勤管理的战略目标和基层后勤管理的最终需求为中心的协作，从而提高后勤管理效率，为此必须实现后勤管理信息系统必须与后勤组织结构、价值链及管理模式的发展变化相适应。其次是构建军队后勤集成信息系统（CIS）总体结构。因特网在CIS中的应用以及与内联网的集成是不可避免的趋势，通过因特网/内联网集成的CIS，在数据采集与信息输入、数据查询和数据分析上提供了面向军队后勤管理与保障的全方位应用体系（见图1）。集成信息系统应具备应用功能包括集成系统的对内、对外应用系统功能，由于集成系统与后勤管理组织其它信息系统进行了集成，其大量的数据来源于后勤管理组织内部的其他信息系统，因此在集成系统中可通过“数据采集”功能模块，实现对后勤管理组织内部数据信息的查询和获取，供集成系统的分析人员采用。也可以通过数据挖掘功能模块，按一定的知识模型挖掘后勤管理组织内部对信息目标分析有价值的数据。是集信息系统应用功能结构图（见图2）。系统在完成原有的CIS系统的应用功能的同时，还需要通过调用各应用模块实现信息和信息处理的主要功能。主要通过Web服务器提供实时、动态的数据采集、输入、查询、挖掘统计和产生分析报告，从而实现分布于整个后勤甚至全军的数据采集和输入，体现现代后勤全方位的信息体系对后勤管理与保障的敏捷反应，提高后勤管理组织决策正确性和快速反应能力。

（2）后勤管理办公自动化。指利用计算机来自动实现军队后勤管理信息收集、分析、决策和，提高后勤管理智能化决策水平，从而提高后勤管理效率。办公自动化首先需要生成自动管理信息系统，其次要提高可视化监控水平，实现信息的自动收集，再次要实现智能决策和信息自动，确保后勤管理连续、不间断，提高后勤管理与保障的及时性。

（3）后勤管理流程再设计。利用信息系统将标准的后勤管理方式和过程作进一步的精简和改进，消除“瓶颈”现象，使自动化的效率更高的过程。为了降低后勤管理成本，提高后勤管理质量，扩大信息系统技术的效用，必须在系统化信息处理基础上进行后勤管理流程再设计，或者重新定义后勤管理过程和重新规划后勤管理体制。

3、军队后勤生活环境标准化

（1）营区规划合理。营区规划要按照部队集体活动特点，依据营区功能区分合理、功能齐全、利于管理的要求进行全面建设，减少人流、车流在营区范围内产生的交叉干扰，为营区管理和建立良好的工作、生活秩序创造条件，要搞好营房、道路、水电暖管线、训练场地、文化设施及其他辅助设施的整体规划，并按照建设规划的要求，实施分批分期配套建设提高后勤保障设备设施的整体功能和保障效益。

（2）住用设施建设配套。住用设施建设要实现使用方便、设施配套的目的。统筹住用设施建设资源，搞好住房、运动、洗涤和晾晒场所建设，根据地区差异适当配备降暑、防寒设备，干旱地区要着重加强用水设施建设。

（3）自然生态环境达标。营区绿化和美化要同步实施，为官兵创造清新、美观、朴实的生活环境，节约营区土地资源，做好土地资源综合开发和利用工作，提高土地资源的使用效益和经济效益。重点加强营区自然环境保护，防止大气和水污染，减少噪声影响，确保营区空气和饮用水达标，将噪声对官兵工作和生活的影响降至最低。

4、军队后勤文化环境人本化

文化环境人本化是指文化建设始终以提高后勤官兵的素质和健全人格为中心，以实现人的全面发展为目标，通过实施有效的帮助和引导，挖掘后勤官兵的潜能、促进其身心和谐，最终体现文化的人文关怀。文化环境人本化包括完善的文化水平和完整的道德伦理规范两方面的内容。

（1）完善的文化水平。文化水平是后勤官兵胜任本职工作的必要前提，信息化时代后勤管理必须运用信息知识提高管理效率，而缺乏必要的专业知识则无法实现后勤管理目标，重视安全则是人文关怀的有力体现，因此文化水平的完善指后勤官兵能够掌握一般所需的信息技能、熟练运用专业知识、熟悉安全知识。

（2）完整的道德伦理规范。道德伦理规范能够加强对后勤人员的导向和凝聚作用，改变后勤人员以自我为中心的理想追求和个人价值体系，形成正确的舆论导向，使官兵产生强烈的集体意识，凝聚成巨大的内部向心力，促进后勤管理的和谐，是深挖潜能促管理的重要基础。完整的道德伦理规范包括正确价值观、崇高的职业道德、牢固的职能意识、和谐的人际关系和正确的舆论导向五个方面的内容。

二、军队后勤管理环境优化的体系

1、设立军队后勤管理环境优化组织机构

组织机构是后勤管理组织进行环境优化的依托和组织保证，是环境优化决策、扫描、沟通和控制的前提条件，其要求是关系通顺、结构合理、指挥灵便、决策及时、协调得力，环境优化组织机构的设置形式和规模应根据后勤管理组织的层次和管理任务相应确定，可分为常设性后勤环境优化机构、人员代替部门模式和职能代替部门形式。由于总后勤部管理范围大，环境优化的任务繁重，而环境优化涉及政策与技术的诸多方面，是一项全局性的系统工程，需要多方面的协调、配合，共同决策，因此在总后勤部应设立由副职领导牵头的常设性后勤管理环境优化机构，作为全军后勤管理环境优化的指挥与协调机构，该机构必须担负起领导和咨询作用，统一技术标准、制定各阶段的环境优化目标，定期召集有关专家就目前军队后勤管理环境做出评估并提出优化措施和步骤。军区联勤部处于总后勤部的领导之下，优化措施和技术标准相对固定，其管辖范围和环境优化任务量相对较小，因此为适应后勤改革精兵、高效原则，在不扩大后勤现有编制和规模的前提下，在各军区联勤部设立“人员代替部门”的环境优化组织模式，指定专人行使环境优化部门职能，主要负责军区范围内后勤管理环境优化工作的监督、协调和相关措施的微调等等。联勤分部和集团军（以及相当级别单位）以下单位，管辖范围小、环境优化任务明确，起着后勤管理环境优化的实施层作用，因此可以确立“职能代替部门”形式，将后勤管理环境优化职能以法定形式列入各级后勤主官的职责范围内。

2、制定军队后勤管理环境优化决策机制

军队后勤管理环境优化决策应遵循连续性、平衡性、稳定性和权威性原则。连续性是指后勤管理环境优化决策不是一次性的，而是必须根据形势的变化分阶段进行决策，不断地调整决策内容；平衡性原则指环境优化决策应具有整体性，必须兼顾各地区、各单位、各优化内容的共同优化，不能因顾此失彼而影响全面发展；稳定性原则指后勤管理环境优化决策必须符合后勤管理实际，优化措施不能对后勤管理活动造成较大影响；权威性原则是指后勤管理环境优化中枢系统必须享有发号施令的权威，并且可以制定和执行带有强制性的政策。

制定军队后勤管理环境优化决策机制，一是建立环境优化决策信息系统。信息系统包括信息流程体系和信息组织体系两部分，其中信息流程体系包括信息收集、信息传递、信息加工和信息储存等环节，信息组织体系由从事信息工作的机构和人员组成；二是建立环境优化决策支持系统。决策支持系统利用信息系统收集到的有关环境信息，使用计算机对信息数据进行处理，从而为决策者提供技术支持，使管理环境优化决策更加科学、合理；三是建立稳定的专家联系制度，充分发挥专家的“外脑”作用。技术专家不仅可以弥补决策组织知识、经验、能力的不足，而且在决策的各阶段能够为决策组织提供专业性、技术性以及决策方法等方面的意见，因此应按照学科专长、知识技能对专家进行分类，建立资料库，环境优化决策时迅速召集有关专家参与。

3、建立军队后勤管理环境扫描系统

环境扫描是组织了解环境的重要途径，它是一个组织搜集随后用在组织战略管理中的环境信息的过程，是高层管理者感知外部事件与趋势的手段。后勤管理环境扫描系统作为集成后勤管理信息系统的一个子系统，从管理环境优化的各个方面提供自动化的工具、手段和辅助功能，达到拓宽视野、提供信息、支持远程会议与办公的目的，同时通过整合办公自动化系统、MIS系统和业务处理系统，为优化决策提供全方位的信息（包括视、听、文字及其他数据资料）。建立军队后勤管理环境扫描系统，首先要明确环境扫描终端，即由谁负责实施环境扫描的问题，环境扫描业是综合较强专业性和技术性的困难工作，因此后勤管理环境优化组织机构中的管理人员应该担负起主要的环境扫描任务，其他后勤管理人员进行配合；其次是要实施多种扫描方法，环境扫描内容不仅包括具有物质形态的事物，而且包括不具实物形态的事物，因此需要采取光电扫描、问卷调查、统计分析、择录报刊文献等多种扫描方法；再次是实现信息分类。运用统一的计算机语言，并按照既定要求进行环境信息编码，实现信息资源和程序的网格化、模块化，分门别类地快速传递给环境优化决策机构，以利于信息资源和程序的共享和二次开发。

4、建立信息沟通机制

信息沟通是把组织中的成员联系起来以实现共同目标的手段，它贯穿于后勤管理环境优化全过程，不仅把后勤管理环境优化体系内部各个部分有效连接起来，而且促进了军地间的联系，形成弹性的互动网络。建立信息沟通机制包括三个方面的内容。一是尽量减少信息沟通层次，避免信息失真。通常情况下，信息的失真程度与信息传递层次成正比，而信息的传递敏捷性则与信息传递层次成反比，因此通过打破行政层次设置模式减少信息传递层次，不但能够最大限度地保证信息的完整性和真实性，而且可以加快信息传递速度；二是建立多种可以相互替代的信息沟通渠道。沟通渠道是环境信息传递的媒体和载体，在突发事件增多的信息时代，信息传递的有效性和灵便性取决于信息沟通渠道的数量和其替代性；三是采用先进设备改进沟通方式。运用数字化技术加强网系集成，实现包括多媒体会话信息、电子邮件信息、检索信息在内的多种手段传输多媒体信息，使得各种信息得到迅速传递。

5、确立军队后勤管理环境优化控制机制

后勤管理环境优化控制机制是确保优化效果的关键，其完备程度在很大程度上决定着军队后勤管理环境优化目标的实现，它要求环境优化领导机构在环境优化的全过程、全时段依据环境优化的既定目标和措施对环境优化过程进行纠偏，后勤管理环境优化控制机制包括前馈控制、现场控制和反馈控制。前馈控制是后勤管理环境优化的常规管理，它通过信息挖掘功能模块采集环境优化所需的信息，进行信息分析和处理后，鉴别可能导致优化偏差的信息以及偏差的可能程度，环境优化决策机构在此基础上研究纠偏预案，预防环境优化工作向可能的偏差方向蔓延；现场控制是纠正优化偏差的中心环节，关系到环境优化的效率和效益，它通过环境扫描系统识别优化偏差并将偏差信息传输给环境优化领导机构，环境优化领导机构在设法制止偏差扩大的基础上重新修正优化措施，以使优化工作向这利于优化目标实现的方向发展；反馈控制主要通过环境优化评价查找优化措施的薄弱环节，评价结果用于改进和完善后勤管理环境优化的意见和措施。

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