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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,已走過了近40年的發展歷程。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代化無可替代的重要技術支撐,它的廣泛應用,必將給土地資源的研究和發展帶來革命性的變革[3]。

1.1土地利用遙感動態監測研究我國土地利用/土地覆被變化遙感動態監測研究始于20世紀70年代。1974年開始引進美國地球資源衛星圖像,開展遙感圖像處理和解譯工作。1978年全國第二次土壤普查,許多地區利用航片借助計算機技術勾繪出了土地利用現狀圖和土壤圖。20世紀80—90年代,微型計算機的出現促進了遙感技術的發展,我國土地信息科學研究進入新的階段。1980—1983年我國利用陸地衛星圖像資料對全國土地進行遙感調查,編制了1∶250000和1∶2000000土地利用現狀圖。利用航空遙感圖像判讀編制了1∶10000、1∶25000、1∶50000的土地利用現狀圖和土地利用類型圖。航空遙感與GPS應用到城鎮大比例尺(1∶2000~1∶500)地形圖測繪工作中,為城市土地規劃建設提供了依據。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土地利用調查,西部以航空遙感和衛星遙感信息相結合完成1∶50000、1∶100000和1∶200000土地利用調查。近十幾年以來,隨著衛星遙感分辨率的不斷提高,遙感技術在土地利用動態變化監測中發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的重點發展領域和優先資助領域中,將土地利用動態變化遙感監測作為研究重點之一[4]。目前,遙感技術因其能提供動態、豐富和廉價的數據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。衛星遙感在全球和區域尺度土地利用/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研究室,并于1985年組建了“資源與環境信息系統”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的開發研制工作,如中國測繪局在全國大地測量和數字地面模型建立的基礎上,建成1∶1000000國土基礎信息系統和全國土地信息系統[2]。國土資源部已將“加強信息系統建設,實現信息服務社會化”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導小組,組建了部信息中心。在新一輪國土資源大調查中設立了“數字國土工程”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的重點項目已經或者正在開發、實施。例如,黃杏元等根據城市土地定級因素所具有的空間特征和相關性,采用地理信息系統的技術和方法,運用空間數據庫存貯、管理和操作各類與城市土地定級估價有關的信息和數據,完成了南通市土地定級信息系統的設計,建立了土地定級估價數據庫[7]。武漢大學資源與環境學院開發了農用地分等定級估價信息系統,不但可以減少農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人才培養和學術交流成果研究近年來,我國研究者出版了一系列有關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》(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》(中國農業大學出版社2000年出版)等。同時,我國學者也發表了大量的土地信息科學相關的學術論文,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監測技術方法作了詳細介紹。近年來,許多高校科研院所開設了與土地信息科學有關的專業、課程和培訓班,培養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前沿領域

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

2.1空間數據表達與系統開發標準化土地信息的標準化程度決定了系統的兼容性、可移植性,同時也保證信息的共享和可持續利用[8]。土地信息系統的標準化包含兩方面的含義。首先,要服從軟件系統工程的標準,服從系統的設計、開發標準和網絡協議標準。其次,土地信息系統要遵從土地行業及地理界的標準,服從空間地理信息(點、線、面)的描述、管理和表示的數據標準。目前我國土地信息系統建設缺乏統一的技術標準,系統低水平設計、軟件重復開發現象嚴重。土地信息化基礎設施薄弱,基礎數據庫建庫與更新仍是一個瓶頸問題。應確定基礎數據生產和利用的法定地位,加快制定有關國家標準,加強數據質量控制,統一土地空間數據模型[9],具體如土地信息系統中名詞術語標準、圖形與影像數據采集技術規程、數據交換格式標準、數據精度和質量標準、土地數據的分類與代碼等[3]。值得一提的是,宋其友等編著的《土地信息學》較為系統地介紹了土地信息的數據模型、數據獲取、應用模型等[10]。

2.2空間數據信息挖掘問題當前全國各地國土資源部門構建了多層次、多類型的國土資源數據庫。數據庫的數據規模、質量與數據的完備性都達到前所未有的高度,這種情形為數據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、不同區域、不同方式來源的土地信息數據越來越多,積累了大量的空間數據資料,如何在系統支持下由“死”數據變為“活”數據,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,有人利用一個地區各個圖斑的周長面積比的平均值來衡量這個地區的土地開發程度,也有人從城市各個商業網點布局來發現一些經濟現象[13]。

2.3時空數據結構問題時間、空間、屬性是構成GIS的三個基礎成分。黃杏元等指出時間是土地信息系統中不可缺少的一維,它不僅僅作為數據的一個組成部分,而且與空間數據相互關聯地存在著[14]。然而,目前的土地信息系統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。若要實現這一目標,二維的土地信息系統模型需要作根本性的改進[15]。

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

2.5遙感影像數據解譯精度與可信度問題遙感影像數據解譯精度與可信度是貫穿于土地利用動態變化監測過程的核心問題之一,也是困擾遙感技術在土地利用動態監測中應用的重要限制因素。多數據源的數據融合問題、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展所面臨的主要問題。

3發展趨勢

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、計算機信息技術、數學和統計學、地圖學,以及與土地相關的地理學、環境生態學、土壤學、氣象學、城市科學和管理學等學科。遙感測繪技術以及全球定位技術為土地信息系統提供豐富的數據來源;計算機科學為土地信息系統的發展提供強大的軟、硬件環境;環境資源(土地資源相關)科學則是土地信息系統工作的對象。

3.2土地信息的網絡化研究土地管理業務具有業務種類多樣性、數據量大、手續繁雜等特點,要求各個部門共享信息,協同處理。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、利用和開發土地資源,整合資源優勢,最大限度地挖掘土地生產力,保證土地資源的可持續利用等方面具有積極作用[17]。正如朱明倉[18]指出的在網絡信息技術的強大推動下,具有時間特性的土地信息數據也必將通過先進的網絡技術實現各種土地信息用戶的互連和信息資源共享,不僅實現增強協同處理業務能力,進行業務監督,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,最終實現土地信息的開放性和實用性[3]。目前土地網絡化研究前沿是通過WebGIS實現的。利用web技術可以實現基于地圖的瀏覽、查詢、分析應用等功能,從而能夠構建智能化、個性化、交互式的土地信息管理和服務平臺,實現開放的、互操作的數據共享LIS系統。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土地信息系統的智能化研究土地信息系統是一個基于土地空間數據的信息系統,它必須具有自動采集和處理空間數據的功能,而且能智能式分析和運用數據,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]。在土地信息系統中加入專業領域的知識和有關空間推理知識形成知識庫和專家系統(ES)模塊,實現對空間土地數據綜合分析人腦思維化。我國學者在智能化的土地信息系統開發中也做了大量工作。如,鄭順義等基于對知識工程的土地信息系統的研究,開發了交通建設用地分析系統TransLand,該系統開發了智能決策部分,包括知識庫、模型庫的管理,以及推理、解釋等模塊。系統的運行證明,建立基于知識的土地信息系統可以克服傳統土地信息系統的一些缺陷和不足,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測,建立國土資源衛星監測網絡,系統地獲取土地利用、土地覆被變化不同分辨力的遙感圖像數據。

3.5綜合“3S“技術應用,發揮整體功能遙感技術作為一種勘查技術手段和一種信息源,其應用是非常有限的,但是,當遙感(RS)與地理信息系統(GIS)和全球衛星定位系統(GPS)集成后,其技術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(GIS、RS、GPS)充分集成,建立適合LUCC監測領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術是今后的發展方向。

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1.1期刊選擇與列表隨著地理學中傳統的地圖學與現代計算機技術的結合，以及實際應用對工具需求的驅動，RogerTomlison博士在20世紀60年代初提出地理信息系統(GeographicalInformationSystem，即GIS，或稱GISys)概念并開發了最初的應用系統。幾十年來，通過對GISys的延伸和擴展，逐漸發展形成了地理學中一個新的分支學科領域—GISci[19]。狹義的GISci以空間數據管理(包括空間數據模型)、空間分析、地圖可視化為核心研究內容[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在這些相關學科中的延展。本次調查問卷中所列出的國際學術期刊一共有55種，不僅包括以狹義的GISci研究內容為主的期刊(如《InternationalJournalofGeographicalInformationScience》、《Geoinformatica》、《TransactionsinGIS》等，參考了Caron等(2008)所調查報告[18])，同時還包括了經常發表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)，以及一些學科相關性強的期刊(如《EnvironmentalModelling&Software》、《RemoteSensingofEnvironment》等)。此外，部分近年創刊、或是我國GISci研究人員可能更為熟悉的GISci相關期刊(如《GeoscientificModelDevelopment》、《AnnalsofGIS》等)也被列出。本次調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領域國際學術期刊。調查問卷中，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性。1.2期刊等級本次問卷調查中，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領域國際學術期刊中的前15%；2—位于16%~50%；3—位于51%~100%，該期刊中的文章經有正規的同行評議；4—該期刊中的文章常常給讀者以未經過正規同行評議的感覺；N—被調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等的調查中沒有，為本次調查增設)。

2被訪者的選取

本次調查將被訪者設定為中國(含港澳臺地區)范圍內，在高校或國立科研單位工作、職稱為教授(研究員)或副教授(副研究員)的GISci領域科研人員。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歷，通常更了解本領域國際學術期刊的總體情況；②如果將被訪者擴大到較低職稱的科研人員或研究生，被調查的群體則可能過于龐大、且內部不同亞類間的群體規模相差過大，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領域的一些國內外主要學術會議，則說明其科研活動較活躍，更可能對本領域國際學術期刊有較好的了解。據此，從2012年國內舉辦的GISci領域兩次主要學術會議(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年會”)的參會人員列表中選取了問卷發放對象。之后，通過互聯網搜索，增補了一部分未能被上述問卷發放對象覆蓋到的主要科研單位的本領域學者，以保證問卷發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。最終確定了129位問卷發放對象(其中內地87位，港澳臺共42份)。

3回收問卷的結果及分析

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查人發放了問卷，2個月后共計回收了37份問卷(其中內地31份，港澳臺共6份)，問卷有效回收率為28.7%。3.2調查結果逐一統計了調查問卷中所列出每一份期刊的非“N”級評判數，以此計算被訪者返回的該期刊評級的均值，排序得到本次所調查的期刊在我國本領域科研人員心目中的排位(表1)，結果顯示《InternationalJournalofGeographicalInformationScience》(簡稱《IJGIS》)在本領域無可爭議地排名第一。將所得的期刊評級序列按照2.2節所述等級劃分對應的期刊數比例進行了最終評級，結果顯示(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討論本次調查結果與Caron等(2008)問卷調查評級結果相比，對《IJGIS》期刊在本領域排名第一、《PhotogrammetricEngineering&RemoteSensing》屬于本領域前15%期刊的認識是一致的，但同時也有不少的差異(表1)：(1)本次調查結果顯示為前15%期刊的《RemoteSensingofEnvironment》、《AnnalsoftheAssociationofAmericanGeographers》、《IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing》、《LandscapeEcology》、《Computers,EnvironmentsandUrbanSystems》等5種期刊在Caron等(2008)調查結果中屬于等級2的期刊。《ISPRSJournalofPhotogrammetryandRemoteSensing》期刊在Caron等(2008)調查中未予列出，本次調查結果顯示為前15%期刊。(2)在Caron等(2008)調查結果中顯示為前15%期刊的《InternationalJournalofRemoteSensing》、《Computers&Geosciences》、《TransactionsinGIS》、《Geoinformatica》、《Geomatica》等5種期刊中，前4種在本次調查結果則顯示為等級2期刊，《Geomatica》在本次調查結果中歸屬于等級3的期刊。將本次問卷調查的結果與ISI的SCI/SSCI期刊影響因子相比照(表1)，至少有如下幾點發現：(1)總體上，本次調查結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領域的國際期刊。(2)SCI/SSCI期刊影響因子尚不能較好體現GISci領域國際學術期刊的等級。據ISI的2013年度JCR中的期刊影響因子，本領域排名第一的期刊《IJGIS》，其最新影響因子(1.613)不但明顯低于本領域其他7份前15%期刊的影響因子，也低于本領域等級2中一半期刊的影響因子，甚至低于3種屬于本領域等級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，也有類似的現象。

4總結

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CDIO即構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），是近年來國際工程教育改革的最新成果，系統地提出了具有可操作性的能力培養、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、課程之間有機聯系的方式進行學習。按CDIO模式培養的學生深受社會與企業的歡迎。國內外的經驗都表明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節的改革。基于現階段《信息科學基礎》課程教學實踐存在的上述問題，本文秉承CDIO工程教育理念和我校“3+1”教育模式，結合《信息科學基礎》課程的教學工作實踐現狀，分析《信息科學基礎》課程教學與實踐環節的上述問題，從教學模式和手段、教學內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.合理選擇教學內容。信息與計算科學專業是一個理科專業，學生具備一定的數學和計算機基礎，對于數學分析，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得到推廣和應用。在充分考慮到專業的培養方向和需要，針對信息與計算科學專業學生所學先導課程體系現狀，合理選擇適當的教學內容。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，而對于連續性的情形則作為選修內容。更適合理科專業學生接受的教學內容。

2.優化教學流程。適當借鑒“翻轉課堂”的思想，使講授知識點不再作為課堂教學的唯一重點，而適當地留出較多的時間讓學生參與實踐活動或討論。講授內容結束后，在課堂中適當設計新穎的討論課題（如高新信息技術研討），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，還讓學生發現，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容，而此部分內容會在下一次課中出現。通過這樣的討論，通過合理地優化教學流程，將更多的討論環節融入到課堂教學過程中。使學生溫故知新的同時，又鍛煉了學生發現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涵。結合本課程及相關課程，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、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，培養學生主動、實踐的、課程之間有機聯系的學習習慣和能力。激發學生的學習興趣，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仿真環境，更加便于學生建立和了解通信系統。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。鼓勵學生以《信息科學基礎》為基礎，結合數字圖像處理、密碼學等相關學科，積極申報大學生科研立項。同時，結合我校“3+1”教育模式,以畢業論文寫作作為培養學生的另一種方式。使學生深入理解基本理論、拓寬知識面的同時，又培養了學生的動手能力、查找文獻資料的能力、發現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，從而培養學生的學習興趣。

二、結束語

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實踐教學在地理信息科學專業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，構建較為完善的實踐教學體系，強化地理信息科學專業學生的應用能力。

1.GIS數據采集與獲取能力培養

（1）地形測量與數字成圖實習。地形測量與數字成圖實習在第三學期開設，時間為4周。實習的主要內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經緯儀的使用，掌握小地區控制測量的實施、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）房產與地籍測量實習。房產與地籍測量實習在第六學期開設，時間為1周。實習的主要內容為房地產分幅圖編繪、界址點測量與宗地面積計算以及房產面積測算，使學生了解房產與地籍測量的內容和工作流程。（4）GPS測量實習。GPS測量實習在第六學期開設，時間為1周。實習內容包括技術設計書的編寫、選點及標志埋設、外業觀測、內業解算，使學生掌握GPS衛星定位技術的基本原理、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，并能夠比較熟練地運用隨機軟件和網平差軟件進行GPS測量數據的處理與分析。（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項目，按照遙感圖像處理規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。控制測量與工程測量實習在第七學期開設，時間為3周。實習的主要內容為控制測量野外作業的基本技能訓練，三、四等控制測量作業訓練，等級導線的作業訓練，GPS作業訓練，使學生熟悉控制測量外業觀測的基本技能和內業數據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

（1）城市規劃原理課程設計。城市規劃原理課程設計在第二學期開設，時間為2周。課程設計內容為居住區詳細規劃設計，主要包含居住區道路、住宅、公建及綠化的具體平面布置情況。采用需求調研、方案構思、方案完善修改和機房上機相結合的方式，最終完成規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。實習內容包括ArcGIS軟件的應用實習（地圖矢量化、市級行政區劃圖制作、空間分析、數據轉換及3D數據集成）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。實習內容包括野外調查（實地調查獲取益陽市基礎地理城市數據庫所需的基礎地理圖件）和室內作業（建立基于GEODATABASE益陽市基礎地理城市數據庫、建立局部三維場景），使學生掌握城市GIS項目開發與管理的基本技能。

3.GIS設計與開發能力培養

（1）數據庫原理課程設計。數據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、圖書館管理信息系統、賓館管理信息系統等。學生組成項目組，根據任務分組采用需求調研和機房上機相結合的方式，設計并實現基于數據庫的管理信息系統的各項功能。（2）數據結構課程設計。數據結構課程設計在第四學期開設，時間為2周。課程設計內容根據指導老師給定的數據結構設計題目進行選擇，通過數據結構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）面向對象程序設計課程設計。面向對象程序設計課程設計在第五學期開設，時間為2周。課程設計內容包括圖書管理信息系統和學籍管理信息系統的設計和實現，五人一個小組，選擇一個題目，學生按照軟件過程的各個環節進行系統分析、設計、實現、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。實習內容包括基于Web的管理信息系統實現以及ArcGISserverwebadf的應用，使得學生掌握WebGIS開發平臺及網站設計的基本流程，具有一定的WebGIS開發能力。（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、軟件測試、提交等內容，使得學生掌握GIS軟件設計、編程、測試及維護的實用技術方法，按照GIS軟件工程的要求進行實際軟件項目的開發。（6）GIS二次開發實習。GIS二次開發實習在第七學期開設，時間為3周。實習內容為運用所學知識采用接口編程的技術和軟件開發的思維方式開發一個管理信息系統或其他應用系統，系統內容結合生產單位的具體實踐。培養學生綜合利用C#和ArcEngine進行GIS二次的能力，加強接口的運用及學生對GIS二次開發方法的初步認識，提高軟件系統分析能力和程序文檔建立、歸納總結的能力。

4.綜合能力培養

（1）GIS專業綜合實訓。GIS專業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）以益陽市內地形的測量數據為基礎，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和朝陽校區的測量數據為基礎資料，要求把新舊兩個校區數據（CASS數據）轉換為MAPGIS數據，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軟件工程思想對數字校園進行需求分析、總體設計、詳細設計、開發并實現。實訓以應用生產實際過程中的幾個綜合實踐為素材，培養學生GIS綜合應用能力和技巧。（2）畢業設計。畢業設計在第八學期開設，時間為12周。畢業設計采取由教師出題，學生根據自己的愛好選擇相關題目再由教師根據題目的難度、學生的水平及其他情況綜合評判選擇合適學生的模式。畢業設計以個人為單位，教研室老師邀請生產單位技術人員一起擔任畢業設計指導老師，對于由生產單位技術人員擔任指導老師的學生，可前往生產單位開展畢業設計。畢業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，聯系公司和單位，推薦優秀學生進入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行業的生產應用，能夠幫助他們了解社會對GIS人才知識、能力素質的要求，提高今后學習的針對性和有效性，培養學生吃苦耐勞、愛崗敬業的職業素養以及團隊協作能力、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。聯合生產公司合作舉辦各種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、應用前景和最新發展動態，增長見識，開拓視野，培養學生專業意識和自信心，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競爭力。

二、結語

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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

國內刊號：42-1676/TN

郵發代號：38-317

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1957

期刊收錄：

SA 科學文摘(英)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數據庫(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

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期刊簡介

本刊為測繪專業學術期刊，主要刊登測繪、遙感、圖形圖像處理等專業及相關學術論文。強調先進性、創造性。該刊發表的論文部分收錄于EI、SCI、AJ等。

主要欄目

院士論壇、學術論文、科技信息

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關鍵詞：信息科學　文獻檢索　管理工具　方法　經驗

信息科學是以信息為主要研究對象，以信息的運動規律和應用方法為主要研究內容，以計算機等技術為主要研究工具，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的信息。只有對研究的課題進行全面檢索，才能了解國內外對該課題的研究動態，確定哪些問題是比較新穎和前沿的。但是，大多數的科研人員并不熟悉檢索技巧，其主要問題是查找的數據庫價值不高，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的重要文獻數據庫，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　文獻數據庫及管理工具

信息科學的發展日新月異，若想在實際的研究工作中有效地判定文獻的質量，選用價值更高的商業數據庫至關重要。

1.1　文獻的評價標準

科學引文索引(SCI)、工程索引(EI)、科技技術會議錄索引(ISTP)是國際著名的三大檢索系統，統稱三大索引。科研人員發表的學術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，以期刊的編輯質量。影響因子和專家評審為選刊依據，充分考慮期刊的學術價值，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以收錄工業技術領域(應用學科)的論文為主，不收錄純基礎理論方面的論文，要求稿件內容和學術水平具有較高的工程價值，達到國際先進水平，成果有創新，ISTP收錄較為重要的國際學術會議論文，它反映各學科前沿的最新研究活動。

1.2　信息科學相關的商業文獻數據庫

與信息科學相關的數據庫分為兩大類中文數據庫和外文數據庫，其中每個數據庫側重的內容和檢索方法各有特色。下面列舉的數據庫為筆者使用過且公認的與信息科學相關的經典數據庫。

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

(2)外文數據庫Web of Science引文數據庫以SCl，ISTP為核心，是全球最大、覆蓋學科最多的綜合性學術信息資源，收錄了9000多種世界權威的、高影響力的學術期刊，內容涵蓋自然科學、工程技術、生物醫學、社會科學、藝術與人文等領域Engineering Village核心產品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域，是工程人員與相關研究者最佳、最權威的信息來源，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的內容涉及化學、計算機科學、經濟學、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為在線全文數據庫，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，生命科學和醫學四大學科領域。

1.3　文獻管理工具

從數據庫中檢索到許多相關的文獻，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，常規紙質書籍，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，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環境使用。

2　文獻檢索在科研中的應用

據美國科學基金會統計，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的中外文數據庫并熟悉它們的核心內容和檢索方法，同時熟練使用文獻管理工具，從而獲得高質量的文獻，促進科研工作的開展。

2.1　利用文獻檢索開展科研工作

筆者根據自己進行信息科學研究工作的實踐，總結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，提取重要的關鍵字在中文數據庫中進行檢索，閱讀國內期刊發表的且與信息科學相關的經典論文。

其次，在中文文獻閱讀的基礎上，擴充、提煉與課題相關的內容、關鍵詞，精確定位其外文表達方式，進一步在外文數據庫中進行檢索。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，之后根據文摘內容和具體需求在全文數據庫中獲得全文。

當文獻閱讀以及相關知識的積累達到一定程度時，新的想法有可能就產生了。此時，還需要進一步進行查新，確認成果的創新性。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表，供同行參考。這樣周而復始，不斷推動該領域的理論創新和實踐發展。

在以上幾個環節中，文獻管理工具的使用貫穿始終。檢索數據庫后可以把相關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，根據課題信息提取中文關鍵字“P2P”和“信任”在中文數據庫中進行檢索。通過閱讀經典中文文獻，可以擴充搜索的關鍵字“聲譽”和“對等網”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的外文檢索關鍵字為“P2P”、“Peer-to-Peer”、“trust”、“reputatton”。

科研工作者在檢索結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，次之關注會議文獻。發表自己的創新文獻時，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。

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【關鍵詞】：光信息科學；光信息技術；實踐

1.引言

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

2.光信息科學與光信息技術

在信息科學與技術領域，光信息是非常重要的一個分支。隨著我國科技的不斷發展，光信息科學與技術也處于不斷的進步當中，在當下的科技領域尤其是信息科技中占有越發重要的地位，為各方面的進步提供了更強大的技術支撐。光信息科學與技術的發展依托于非同一般的研究方法與內容，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相互融合的技術成果。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，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展，與其他學科分離開來而獲得獨立發展，正是因為其研究對象的特殊性。

3.光信息科學與技術在電力領域中的應用

3.1光纖通信技術

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

（2）光纖通信技術特點。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、光波發射和接收。這種通信系統可以像多媒體發送信息一樣，使用很多不同種類的信號進行轉換發送，并且還可以獨自進行數字化的信息傳輸以及模擬信號的發射。經過分析發現，影響光纖傳輸系統的頻率的因素是光源的選擇、光源的特殊性質以及特有的散光性。在一些只有一種光纖的通信系統中，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一些棘手的問題，更好的促進光纖寬帶發揮高效的作用，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提供了強大的支持。由于光纖的體積小質量輕，并且穩定性好，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，光纖通信有很多優點，它不僅有利于在現代生活的便捷應用，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。對于光傳輸設備的定義，就是在光纖傳輸的設備上把不同種的信號變成光信號，所以現代傳輸設備的材料都包括光纖。像光端機，光MODEM，光纖收發器，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，并且在發射的地方會把準備好的信號轉變成光信號，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換回電信號。作為一種現代通信技術，光端機其實就是一種電子設備，但是它可以進行光電轉變，并且能夠和其他的電子設備發出彼此干擾的信號，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，并且要避開發射頻率的機器以及功率較大的馬達。

光傳輸設備有很多優點，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，而且本身不具有發射信號的功能，因此遠距離的信息發送或者要求較嚴格的傳輸都會使用光傳輸設備；②.它的發射頻帶非常大，可用于數據較大的光纖傳輸；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.結語

綜上所述，隨著社會經濟的發展以及科學技術的進步，人類社會逐漸發展到信息化的時代，而信息傳輸作為信息聯系的紐帶，在人們的日常生活以及社會生產中的作用越來越重要。然而，當今社會發展水平的提高，使得其對于社會信息傳輸量的要求更大，而且信息協離更遠，傳輸的速度加快，信息傳輸的種類也越來越多。這不僅對通信技術提出了更高的要求，而且對于信息傳輸的種類以及傳輸的方式等的要求也越來越高。因此，光信息科學與技術在這樣的一個大背景之下展現出一個十分廣闊的市場空間與發展前景。

【參考文獻】

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

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關鍵詞：光信息科學與技術；物理學；關鍵技術

中圖分類號：B82-057文獻標識碼： A 文章編號：

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

一、光信息科學與光信息技術

隨著光學的廣泛應用與發展，作為信息科學與技術的重要組成部分，光信息科學與技術顯現出越來越高的應用價值。信息科學不同于研究物質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

二十世紀七十年代以來，光纖通信技術已近逐漸步入了實際應用階段，并取得了重大成果。相對于傳統的通信材料，光纖具有傳輸損耗低、頻帶寬等優點，這使其在大容量的長途通信系統中應用十分廣泛，并一躍成為長途電話傳輸的關鍵部件。但是，由于光器件的制作技術尚未完全成熟，以前應用的系統多為強度調制一直接檢波 (IM―DD) 方式，這種技術簡單，容易出現，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和利用，屬于光纖通信的初級階段。隨著經濟的發展，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展，新技術不斷涌現。例如，在引入光纖促使用戶充分體驗到高速數據傳輸所帶來的盡善盡美的服務，整個電信網將進入全光纖化：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超長 xF 禽的通情：光纖放人器將使得光纖傳輸系統的全光化與小型化。這將大大改變通情網的現狀、為寬帶綜合業務數字網 (B―ISDN) 的實現提供有力的保證。

三、新型光信息存儲技術

信息存儲量隨著信息技術的快速發展，已經成指數增長，并且，對其存儲量提升的研究工作已經成為當前的研究重點。目前，主流的三種存儲技術(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、生產成本低、潛力巨大等特點,因此被視為最有發展前途的存儲方法。傳統的光存儲技術雖然已經成熟,但受波長衍射極限和物鏡數值孔徑的限制,存儲容量和存儲密度已經接近極限。 隨著與光存儲相關的幾門學科(光學技術、微電子技術、材料科學、細微加工技術、計算機與自動控制技術)的發展,目前出現了很多新興的光存儲技術,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、超分辨率近場結構存儲、探針型近場光存儲、光學雙穩態、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所占據的空間含有 106-107倍。為實現分子存儲，除了要求穩定性之外，還要求具備選擇或識別每個分子的方法，持續光譜燒孔技術正是利用光活性分子所處的周圍環境的不同而引起對應能量的差別來識別不同分子的。持續光譜燒孔PSBH 應用于光信息存儲，可以是光的頻率成為存儲維，將傳統的二維光信息存儲發展成為三維光信息存儲。

四、全息信息存儲技術

擁有巨大的信息存儲容量優勢的光盤存儲系統與磁盤等設備一樣，都需要光學頭相對記錄介質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生了嚴重的制約，其只能控制在機械條件的精度范圍之內，而且，存取時間也受到頗多限制，大概在毫秒范圍之內。在現今的計算機中，將毫秒機械系統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揮出來。而如果將這一情況進行改變的話，目前能力范圍內，需要付出相當大的代價。因此，必須找到既可以節約存取時間，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，激光全息術的突破與發展，使得大幅度提升存儲設備的存儲密度成為可能。全息存儲系統能夠有效的縮短存取時間以及改善存儲系統，并在價位上占據一定的優勢，其相對于同價位的傳統存儲設備性能更好，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的圓盤上。另外，全息信息存儲同時還具備再現快以及高可靠性等優勢，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更短的激光束無關性電子控制來完成。

五、總結

隨著光信息科學與技術的研究工作逐漸開展，相關的信息通信應用領域也得到了極大的促進與發展。作為信息聯系的重要工具，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改革提出了更高要求。本文重點探索光信息科學與技術中的一些關鍵技術及其應用。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的三維重構算法[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.抑制相干噪聲的環形光源技術[J].中國激光.2010(12)

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【關鍵詞】科學技術 發展 研究

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

1 電子科學技術與高中知識的聯系

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

2 電子信息科學技術發展的現狀及前景分析

2.1 發展現狀分析

現在我國在網絡技術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的發展，使電子信息科學技術成為人們必不可少的一部分。電子浪潮正在席卷全球，經濟的全球化在不斷發展。我國在電子通訊基礎設施上投入了大量的資金。信息化的發展得到了大力的支持。

2.2 發展前景分析

2.2.1 向多業務及高性能方向發展

現在，電子信息技術正向多業務、高性能、大容量的方向發展。比如網絡IP業務已呈現爆炸式增長光通信網絡技術將極大降低網絡傳輸成本，向用戶提供無限帶寬。

2.2.2 向多媒體及智能化方向的發展

實現多媒體實時通信成為可能。網絡多媒體通信的主要任務就是在同一網絡上實現所有媒體成份數據。電子信息數字化已成為人們工作生活中必要的部分。

2.2.3 向寬帶化、個性化及綜合化方向發展

通信技術向帶化、個性化和綜合化方向發展，通信技術包括衛星、光纖傳輸技術、移動通信技術、數字微波技術、有線與無線接入技術等。

2.2.4 規模和特性化方向發展

現在，中國的電子信息技術生產在不斷地擴大，都有了很好的規模，導致人們對于電子信息的需求也在提高，特性化消費占領了時代的潮流，也就意味著，在未來電子信息技術的發展中，其前進走向表現出特性化及規模化。例如某些公司生產的電子信息產品，商品的質量和產量，都呈現出上升的趨勢，經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展

隨著移動多媒體技術和半導體向片上系統方向的發展，電子信息技術商品開始向集成化及移動化發展。所有的電子信息技術產品硬件的核心制造技術就是集成電路的制造。電子信息技術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。移動化具體表現在各種手機、電子產品，特別是便攜式電子產品。

3 電子科學技術的應用探討

3.1 應用領域分析

3.1.1 電子信息在通信工程領域

電子信息技術是通信工程中的基本支柱，它在通信工程領域中主要負責各種信號間的傳輸和與傳輸相關的控制。在通信工程中，都是利用電子技術實現信號發送接受和處理，通信工程提供了信息傳輸的基本技術。

3.1.2 電子信息在信息網絡領域

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

3.1.3 電子信息在工業控制領域

工業領域技術的不斷增大，現在已經出現了自動化技術，自動化技術是利用電子信息技術來控制各種機械設備。自動化技術的基本技術特點，是控制系統與工業行業直接相關，各種工業對自動化技術的需求都不一樣。為了滿足各種工業對自動化技術的需要，就要利用電子信息技術中的電子電路和微處理器技術設計出不同的電子控制系統，電子信息技術已經成為各種設備的核心技術。

3.1.4 電子信息在物聯網領域

物聯網是是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展。物聯網利用了電子信息技術，實現了信息聯接與互換，從信息上把全球的信息連接起來。物聯網的崛起，一定會對人們工作生活產生深遠的影響。

3.1.5 電子信息在汽車電子領域

汽車電子系統就是對信息采集處理和控制輸出的電子信息系統。汽車電子系統的核心是微處理器，用傳感器技術做支撐。汽車電子系統是用多種傳感器組成的傳感網絡，傳感器向發動機的電子控制系統供應出發動機的工作狀況，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行部件發出工作指令。電子技術在汽車上的應用有為力及傳動系統控制、車輛系統控制、車身系統控制以及信息傳遞和通訊系統、自診斷系統五個方面。

3.1.6 電子技術在醫療中的應用

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

3.2 應用環境分析

加強能源資源節約和生態環境保護，增強可持續發展能力已成勢在必行的趨勢，發展電子信息技術產業，加快國民經濟和社會信息化，已成為世界各國科技、經濟、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 結語

現在，電子信息技術已經滲透到各個行業，不論是物聯網領域還是汽車電子領域或者是醫療領域都發揮著不可估量的作用，為我國的發展有著不可磨滅的貢獻，它將引領我國走向世界的頂端。

參考文獻

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

篇10

【關鍵詞】 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的發展

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

2012年是MOOC發展最為迅速的一年，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。其中，Couresa、Udacity及Edx是全球范圍內最具影響力的三大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100多所名校的MOOC課程，國內的北京大學、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合創辦Edx平臺，超過70多家大學、非盈利機構及公司在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網站于2012年2月推出，課堂涵蓋計算機科學、數學、物理學、統計學、心理學等，且以計算機課程為主。不過，Udacity也開始嘗試向職業教育培訓方向轉型發展，對課程的學習進行收費。

隨著美國高校主導參與的MOOC的蓬勃發展，世界其他國家和地區也開始自己的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，FutureLearn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、英國文化協會、英國圖書館等眾多機構。Open Universities Australia （OUA）是位于澳大利亞的高等教育機構，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發展的浪潮中，我國高校和相關機構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外一流名校開設的免費網絡學習課程，為公眾提供系統的高等教育，讓每一個中國人都有機會享受優質教育資源。通過和清華大學在線教育研究中心、以及國內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質的高等教育。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盟的官方網站。旨在通過交流、 研討、協商與協作等活動，建設具有中國特色的、高水平的大規模在線開放課程平臺，向成員單位內部和社會提供高質量的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絡平臺，全部教學資源，定期開課，按時布置作業和測驗，強化師生互動等。這些海量、優質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、可視化的技術和工具，已在各行各業中得到廣泛的應用。目前我國有 200 余所大專院校設立了 GIS 本科專業，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展，但相對于發達國家還存在較大的差距。MOOC平臺GIS相關課程的出現及發展，為我國GIS本科教育的發展帶來了機遇。

由于MOOC平臺上現在主要以公共課為主，GIS專業相關的課程并不多。通過檢索發現， Couresra上有GIS直接相關的專業課程數量最多，質量也最好。因此，本文以Coursera平臺為主，介紹該平臺上的GIS相關課程。

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 數據格式、設計與評估”，“地理空間和環境分析”，“影像、建模及應用”4門課程和一個“地理空間分析畢業項目”。

通過該專項課程，學生將學習到怎樣分析空間數據、利用制圖技術對結果進行可視化、培養與GIS相關專業人員協作能力。在畢業項目中，將會利用空間數據的搜集、分析和空間分析技術，創建一個專家級的GIS畢業作品。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。“GIS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、空間數據的導入及基本操作、數字制圖和結果的共享。“GIS 數據格式、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。課程內容主要進一步學習柵格和矢量兩種空間數據類型、結構、質量和存儲等，包括：空間數據模型和結構、創建矢量數據及基本操作、ArcGIS數據存儲機制、探索空間數據庫，并評價數據質量及不確定性。“地理空間和環境分析”（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。課程內容主要是將已經學習的GIS知識應用到地理空間分析中，重點關注于分析工具、3D數據、柵格數據處理、投影以及環境相關變量的分析等。本課程的學習將基于一個完整的項目，從投影開始、通過數據檢索、元數據管理、數據處理以及最終的分析產品，完成空間分析的完整流程的訓練。具體內容包括：ARCGIS工具箱的運用、柵格數據的操作、3D分析、投影及坐標系統的深入學習、數據的符號化等。“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。課程內容主要利用已學到的知識完成技術性任務，比如柵格計算和適宜性分析等。具體內容包括：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。“畢業項目”（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、生產產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，內容包括：項目描述、所需數據、時間安排、怎么完成項目等。分析階段，利用所學的方法構建一個實用模型對數據進行分析。生產產品階段，獲取并對其進行數據預處理，進而運行構建的模型得到初步結果。最終展示階段，生成具有吸引力的結果圖、數據及方法提交給指導者進行評價。

全球衛星導航系統（Global Positioning System，GPS）是GIS本科專業的必修課程。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：衛星導航入門，使用智能手機與全球實驗室互動”（GPS： 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實中的實踐聯系起來。該課程內容分為6個模塊，包括：GPS如何工作、偽距、衛星軌道和信號、接收機設計基礎、輔助GPS、GPS現代化及其他衛星導航系統。

地圖學和地理空間技術的發展大大推動了GIS學科的發展。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。該課程結合了地圖學、地理信息系統和空間思維的核心概念并用現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，如何創建空間數據，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已不能訪問，不過幸運的是國內網易公開課有該課程視頻的鏡像備份。

GIS技術在國防軍事領域發揮著重要的作用。地理情報數據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、執法和國防中的應用。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（GPS）、Google地圖、基于位置服務（LBS）和地理信息系統（GIS）。學習如何收集、分析和可視化自己的空間數據集，開發更好的位置感知技術等。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在不能訪問。

除了Coursera平臺上提供了GIS相關的課程，Udemy平臺也了一些GIS課程。如“利用開源工具創建企業級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，多面向專業職業教育，并且多數都是收費課程。

國內MOOC平臺現有的GIS相關課程幾乎處于空白狀態，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

MOOC在全球范圍的快速發展，給高校傳統的教學方式帶來了沖擊和挑戰。我國的地理信息科學專業教學與美國等發達國家相比還存在差距，而MOOC平臺上的國際名校開設的GIS相關課程為國內高校GIS專業教師的素質提高提供了很好的途徑。同時，在GIS專業本科生教學過程中適時的引入相關MOOC課程，可以大大開闊學生的視野，激發學生的專業興趣。但由于我國GIS相關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。可行的措施有，對國外課程進行翻譯，加大國內GIS相關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GIS課堂教學和MOOC課程相結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。

參考文獻：

[1]Kaplan Andreas M， Haenlein Michael （2016） Higher education and the digital revolution： About MOOCs， SPOCs， social media， and the Cookie Monster， Business Horizons， Volume 59.

[2]田超. 網絡開放課程資源建設比較研究[D].華中師范大學，2014.

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[4]胡安珍. MOOC教學模式的分析與研究[D].北京交通大學，2015.

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[9]吳維寧.大規模網絡開放課程（MOOC）―Coursera評析[J]. 黑龍江教育（高教研究與評估），2013，02：39-41.

[10]程朋根，聶運菊，夏元平，何海清，許俐俐. 對地方高校地理信息科學專業教育的探討[J]. 測繪通報，2014，06：120-123.