ＧＩＳ學科與人才培養體系建設對策

摘 要 本文在對國內外地理信息系統專業發展與設置、教育現狀分析的基礎上，對地理信息系統學科定位、人才培養模式、課程設置中存在的問題進行了初步的探討。首先，根據國內外地理信息系統學科發展的特點，提出了地理信息系統學科建設的框架和當前地理信息系統人才培養方向；其次，通過GIS核心課程的對比研究，指出國內高校在GIS專業課程設置方面存在的差異；最后，提出了計算機專業背景下的GIS學科與人才培養體系建設的相應對策。

關鍵詞 地理信息系統 學科建設 政策建議

1 引言

地理信息系統是地理學、資源與環境科學、地球系統科學中最富有生命力的部分，是它們重要的發展方向之一，“在持續發展的研究和決策中，沒有任何其他領域比利用GIS技術更為重要”。地理信息系統發展十分迅猛，地理信息系統學科也非常年輕，從第一個GIS建立到現在只有33年的時間，從“數字地球”的提出到現在耳熟能詳的“數字化浪潮”只有短短8年的時間。

隨著地理信息系統學科的快速發展和社會需求空間的不斷增大，地理信息系統人才的需求量也在不斷擴大。如何加強GIS學科和人才培養體系建設顯得尤為必要。

2 地理信息系統學科體系

GIS（Geographical Information System）是在計算機軟件和硬件支持下，綜合運用地理學、系統工程和信息科學的理論，獲取、存貯、管理、傳輸、分析和輸出地理空間數據的信息系統，是計算機和信息系統技術在地理科學中運用發展的產物。從學科角度看，地理信息系統是管理和分析空間數據的科學技術，是一門集地理學、測繪科學、計算機科學、空間科學、信息科學和管理科學等多門科學為一體的新興的綜合集成學科，具有多學科交叉的顯著特點。

從廣義來看，GIS應屬地球信息科學與技術的范疇。地球信息科學包括理論、技術和應用三部分。應用信息論、控制論和系統論形成了地球信息科學的方法論；區域的可持續發展和全球變化構成了地球信息科學的應用部分；信息的獲取、監測，信息的模擬，信息的傳播與建設構成了地球信息技術部分（見圖1）。當前我國的GIS學科建設方面，存在理論不適應技術的發展需求，同時技術與應用脫節的現象。

從狹義來看，GIS屬多學科綜合集成的學科，包含了理、工、管理學科的科學與技術內容。GIS作為理科，以地理學、地圖學、系統科學為基礎；GIS作為工科則以計算機科學與技術、測繪科學與技術、系統工程為核心；GIS作為管理學，則以管理信息系統（MIS）為支撐體系。目前對GIS學科建設，一是分散在相應學科的邊緣，沒有得到充分的重視；二是學科體系不清，結構不完善。因此，只有把GIS學科建設作為一類交叉學科門類，進而從科學、技術、工程三個層次加強，才能夠形成完善的學科體系，任何強調其中一個方面的傾向，均會對GIS學科發展產生不利的影響。設置交叉學科類在美國的學科分類體系中得到了充分且高度的重視。從GIS科學角度，要加強地球信息科學、地球系統科學等在GIS中的應用；從GIS學科建設的技術角度，要加強遙感技術的應用，以及網絡計算機軟件技術的開發與應用；從GIS學科建設的工程角度，要加強系統工程在GIS中的應用，從而保證任何GIS軟件系統具有很強的穩定性與安全性，能夠具有強大的服務功能。

3 地理信息系統人才培養體系

3.1 GIS人才培養方向

把握了GIS人才培養方向就勒住了人才培養體系的龍頭。根據前面的論述，GIS人才培養方向可以歸納為：①GIS理論人才；②GIS技術人才（含軟件開發人才）；③GIS應用人才(GIS工程建設)。

從科學（理論）角度看，地球系統的信息流是GIS研究的主要內容。資源與環境信息則是其主要關注的對象。GIS在不斷發展中已逐步形成了以“地球信息科學”為基礎的獨特的理論體系，具有多學科集成的顯著特點。但目前，正如陳述彭先生所指出的“地理信息系統基礎研究狀況是理論的發展滿足不了技術進步的需求”。因此，在GIS人才培養中，首先需要的是能夠滿足學科發展所急需的理論型人才。

GIS技術人才包括信息的獲取、監測，信息的模擬，信息的傳播與建設等方面的人才，這些人才的培養，廣義上包括遙感技術、GPS技術、地理信息系統與空間輔助決策系統以及信息基礎設施建設方面的人才培養。對于GIS軟件開發，為避免大量人力集中在低層、重復的程序編制上，應盡量利用已完成的軟件資源，同時從長遠看，中國應該發展自己的GIS軟件，應該加大對軟件開發的投入。

國外有統計數字：用于GIS軟件、硬件和建庫的投資比例為1∶2∶10。這反映中國的GIS軟件市場大，而GIS的應用市場更大。現在國內急需GIS工程建設的高級技術人才。這樣的高級技術人才必須具備很好的測繪、遙感、地理學、計算機和應用科學的知識基礎；有處理各類GIS應用技術問題的經驗；果斷的判斷和決策能力；較高的組織指揮才能。他們要憑自己的知識、經驗和能力對GIS系統的建設和開發過程進行總體控制，解決技術難點，并能進行系統開發，對運行系統進行診斷。

GIS軟件開發和GIS應用兩類人才都需要培養。尤其是GIS應用人才培養目前國內還沒認識到其重要性，國內不少人避開社會科學問題，傾向于純技術課題，片面認為唯有編制低層次的算法程序才是高級的、有意義的工作。實際上“在發達國家的GIS人員結構中，絕大多數的人員和研究生都在GIS的應用領域工作，這才促成了GIS的蓬勃發展”。

3.2 國內外GIS學科、專業設置現狀

GIS學科與專業設置影響到GIS人才培養的素質與人才結構。國外的GIS專業教育比中國早10年左右，20世紀80年代中后期，國內一些大學才開始著手建立了GIS專業。1997年國家學位委員會在對原有學科進行合并、調整的同時，在原地理學一級學科目錄中增加了“地圖學與地理信息系統”（理學）、在原測繪科學與技術一級學科目錄中增加了“地圖制圖學與地理信息工程”（工學）兩個二級學科，并開始進行這兩個二級學科的博士、碩士研究生培養單位審批和招生工作。這也是我國最早開始的碩士、博士GIS研究生學位教育。1998年7月教育部頒布的新的本科專業目錄中，在原地理類專業中增設了“地理信息系統”理學本科專業。

在我國現行的學士學位(本科)專業目錄中，能夠進行GIS專業人才培養相關的有理學、工學、管理學3個門類，4個學科，4個專業。但僅有地理科學類門下的“地理信息系統”一個專業可以授予GIS理學學士學位。美國在現行的學士學位(本科)專業目錄中，能夠從事GIS專業人才培養的有理學、文學、工學、管理學和環境學5個門類，5個學科，14個專業，并且都可授予GIS學士學位。

比較而言，我國現行的GIS專業設置，不符合GIS作為一門交叉學科和綜合性學科的特點，阻礙了GIS學科建設，現行培養方案已不能滿足GIS人才培養的需要，并在一定程度上限制了人才培養體系的建設與發展。

3.3 國內GIS專業課程設置對比分析

合理的課程設置，尤其是專業核心課程的設置，是GIS人才培養體系所面臨的一個重要問題。目前，GIS專業課程體系主要由公共必修課、專業基礎課、專業課等幾部分組成。本文選取了典型的7所國內高校本科GIS專業的主要專業課程設置，包括：3個理學專業，4個工學專業（見表2，不包含數理基礎部分的課程）。

分析表2可以看出：

1）不論其學校系科歸屬于理學或工學，課程體系的設置本質差異不大，除去公共必修課和數理基礎課程外，根據GIS學科包含的核心內容看均包含有：地理（地球）科學、攝影測量與遙感、計算機科學，以及地理信息系統專業課程四個部分。

2）各校課程組結構比重的差異反映了理學、工學辦學的特點及各校的辦學特色與師資條件。雖然開設的課程類別基本相同，但課程結構存在明顯差異：a) 工學對數理科學有相當高的要求，對計算機類和攝影測量與遙感課程組的要求也明顯高于理學GIS；b) 理學GIS專業課明顯多于工學GIS專業課，體現地理信息系統專業起源于地理學科的固有特性，反映了工科系科內地理科學有關學科師資力量的薄弱與不足；c) 不論工科或理科，各校優勢學科課程都明顯高于其他學校。如同濟大學的測繪科學與技術課程，占總課程的30％。

3）比較而言：必修課除了物理、數學、計算機文化基礎、英語、政治之外，如果將其他必修課作為專業核心課程，則重慶郵電大學 GIS專業測量學方面與遙感方面相對薄弱，電信專業方面課程得到加強。重慶郵電大學GIS專業是設在計算機學院下，重慶郵電大學GIS專業中各類課程的比重是：地理學或地學課程11.5%；計算機課程31.5%；攝影測量與遙感課程占2.27%；GIS專業課程15.9%；電信類課程占16.26%；其他基礎課部分20.3%（圖2）。這從某種程度上說明了重郵的特色，即計算機加電信的地理信息系統，同時也能引起我們對于到底培養怎樣的GIS人才、辦成怎樣的專業特色進行思考。

4 地理信息系統學科與人才培養體系建設對策

4.1 學科建設對策

目前GIS學科的發展不能適應GIS未來發展的需要，甚至在一定程度上限制了學科的發展。有必要從本學科的長遠發展來考慮如何將專業優勢轉化為優勢專業的問題。

（1）完善和加強各級實驗室建設。依托現有的計算機實驗室，建立初步滿足教學實驗的軟件和硬件環境，這對提高GIS人才的實驗技能、對發展GIS專業至關重要。在地理信息系統實驗室中，可分為理論基礎實驗、軟件工程實驗和綜合實驗三方面。

（2）全面建設野外綜合實驗基地。增添野外定位、觀測、數據采集、記錄、處理、通訊設備（GPS、水、土、氣、生自動觀測等）常規設備。野外綜合實驗基地的建設是提高對地學信息野外測量能力的基礎，可包括地理學綜合實驗基地、測量和遙感實驗基地、軟件工程與管理實驗基地等。

4.2 人才培養對策

4.2.1根據GIS人才的素質要求，加強實踐性人才培養

GIS是一門集地理學、測繪科學、遙感學、計算機科學、環境科學、城市科學、空間科學和管理科學等為一體的新興邊緣學科。雖然有個別提法不一定完全一致，但GIS是一門新興的邊緣、交叉學科，卻是大家的共識。我們不能否認GIS的理論性，但我們更不能否認GIS的強技術性與實踐性。可以說，GIS是一門偏重于技術與實踐的學科。理論性與技術性并不矛盾，陳述彭院士說過，沒有高新技術支持的科學是落后的科學，沒有科學理論指導的技術則是盲目的技術，這是一句富含哲理的睿語。美國的GIS理論與技術都十分先進就是一個例證。因此，GIS人才不但要有深厚的理論基礎，而且還要有過硬的技術能力，這就是GIS人才的素質標準。具有合理的知識結構，靈敏的空間數字思維方式，卓越的技術、實踐、管理與組織才能，才是GIS創新型的高級人才。

人才培養除了要了解市場的前瞻性，從長遠來看，將來GIS人才面向的越來越多的是企業，而真正推動“數字地球”“數字城市”的是政府行為，政府本身無法完成龐大的“數字城市”“數字國土”的任務，這些任務最終落在企業身上，從行政行為到市場的選擇，它本身有一個滯后的過程，它受國家地理信息基礎設施完善程度和某些技術瓶頸的制約，一旦這些瓶頸打破，將帶來大量的對GIS人才的需求。

當前是市場經濟，人才培養除了要了解市場的前瞻性外，還要有市場需求的現實性。從近期來看，企業需要的是馬上能給單位創造價值的可塑性人才，它需求的是現實價值和潛在價值的統一，兩者中，又更加注重現實生產力。技術嫻熟的生產者能夠馬上受到企業的青睞。

因此GIS專業人才培養除加強理論教學外，更應該注重實踐性人才培養。

4.2.2 進一步加強GIS人才培養的核心課程建設

目前，在本科教育中，精英教育與大眾教育并存，GIS學科人才培養核心課程體系的建設已顯得十分重要。為此，針對上述GIS學科體系劃分、人才培養的專業設置，建議進一步加強大學GIS專業的核心課程建設，優化核心課程體系（表3、表4）。內容涉及與GIS學科密切相關的地理類、測繪與遙感類、計算機科學與技術類、GIS專業類四個課程組，作為GIS本科專業素質教育的核心課程。

4.2.3 注重GIS課程前驅課程和后續課程的設置

GIS課程應該根據專業特點和學生的認知特點設置，體現知識的前后銜接。學生通過前驅課程的學習，再進入GIS課程的學習，以GIS知識為主導，將GIS技術融入到其他方面的分析中（圖3）。

4.2.4 在狠抓教學質量的基礎上，擴大專業規模

從1998年7月教育部頒布的新的本科專業目錄中，增設了“地理信息系統”理學本科專業。例如，重慶郵電大學地理信息系統專業于1999年經教育部批準設立，2000年開始招生，學制四年，授理學學士學位，是西南地區創建該專業的本科教學最早的學校之一，經過6年辦學，從無到有，逐步走向完善。全體老師共同努力，教學計劃得到調整，辦學經驗不斷豐富，但規模一直成為進一步增加投入加強學科建設的一個瓶頸。

建議在狠抓教學質量的基礎上，擴大專業規模，同時應該不失時機地加大投入。高新技術本身意味著需要高投入、高風險，才有高回報。

4.3加強GIS專業建設的規劃與規劃的執行

借用根據克來因綜合國力方程，專業綜合勢力的評價可以表示為：

PP=（C＋E＋M）×（S＋W）

PP——表示專業綜合勢力

C——表示基本實力，包括學生素質，師資力量和教學設備

E——表示經濟投入能力

M——表示領導能力，等于領導的感召力和協調能力，調動各項資源從事專業建設的能力

S——表示戰略意圖，即專業定位和專業建設長期規劃、短期規劃和年度計劃

W——表示貫徹戰略意圖的能力，即專業建設長期規劃、短期規劃和年度計劃執行力

由此可見，有戰略目標，有強有力執行戰略意圖的能力是專業綜合實力的一個重要指標。許多學校的專業建設都十分重視專業的整體規劃。作為一個學科建設，需要有明確的站在時代的角度、全國的角度審視的戰略意圖，需要加強執行戰略意圖的能力。

參考文獻

[1]Wiken Ed B， Paul C. Rump and Brian Rizzo. GIS Supports Sustainable Development [J]. GIS World， 199， 5(5).

[2] 鄔倫，劉瑜，張晶.地理信息系統：原理、方法和應用.北京：科學出版社，2001，21.

[3] 史培軍，李京，潘耀忠，陳軍.中國地理信息系統學科建設與人才培養探討.首屆全國“地理信息系統”專業教育研討會.2003.

[4] 陳述彭，何建邦，承繼承.地理信息系統的基礎研究——地球信息科學.地球信息，1997，3：11-20.

[5] 邵全琴.中國的GIS教育與人才培養.首都師范大學學報（自然科學版），1995，4（16）：88-89.

[6] 邊馥苓.我國高等GIS教育：進展、特點與探討.地理信息世界，2004，5（02）：20-22.

[7] 王恩涌，趙榮.人文地理學.北京：高等教育出版社，2000：300-301.

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