測量學與GIS課程一體化教學的研究

王慶國

(武漢科技大學汽車與交通工程學院，湖北武漢430081)

一、引 言

隨著模擬測繪向數字化測繪的轉變，以及測繪信息化的快速發展，測繪學科的內涵、研究重點、理論技術體系、研究手段及最終的產品形式等都發生了深刻變化。現代測繪學已經成為包含空間數據的測量、分析、管理、存儲、顯示和利用等綜合研究的科學和技術［1-2］。

測繪學科的這種發展和進步，要求相關的測繪教育能與時俱進，在課程培養目標的設計和教學內容體系的組織等方面作出相應改革。

測量學作為基礎性測繪教育課程，在我國高校的許多工程類專業中均有開設。為了與測繪學科的發展相適應，對于測量學課程的教學改革，已有許多學者進行了研究和探索［3-9］。但是，現有研究仍然普遍局限于傳統測量學的定位和原有的內容體系框架，忽視了學科內涵和外延的擴展，在課程培養目標和內容體系的設計等方面并沒有太多的創新。

在測繪信息化潮流中，測繪行業的服務對象和服務范圍已遠遠超出了傳統測繪學的范疇，擴大到與地理信息有關的各個領域。因此，測繪教育改革的一個重要方向就是要大力加強學生地理信息方面能力的培養。基于此，已有許多原來只開設測量學課程的專業，如城市規劃、土地管理、交通、電力、采礦、農林等，陸續開設了GIS方面的課程。但是，從目前相關專業對兩門課程的教學組織安排來看，無論是對兩門課程承接關系的考慮，還是對教學內容的有機結合，以及對學生綜合能力的培養等方面，都還有許多需要改進的地方。

二、測量學和GIS課程教學中存在的問題分析

相對于測繪信息化快速發展的現狀，以及測繪服務應用的實際需求，目前的測量學和GIS課程教學存在著一些明顯的問題。

首先，課程的教學內容體系和教學培養目標，嚴重落后于測繪信息化發展的現狀，也與實際應用需求嚴重脫節。

目前的測量學課程教學，普遍圍繞“如何確定地面點的空間位置”展開，介紹傳統的3項基本測量的原理和交會定點的方法;然后面向大比例尺地形圖的測繪和施工放樣2項測量任務，介紹如何按照一定的測量工作程序和步驟，綜合利用3項基本測量工作完成，使學生具備小范圍大比例尺地形圖測繪及基本的施工放樣的能力。在3項基本測量的原理實踐方面，現有教材普遍以光學儀器的使用為主要介紹對象，數字化測繪儀器的使用只是作為一個補充內容加以介紹。

從學習測量定位基本原理的角度來看，這些內容的介紹是十分必要的。但是，隨著數字化、集成化測繪儀器設備的廣泛使用，測繪作業模式發生了明顯變化，人們獲取空間定位數據的能力、效率和精度等都大為提高，數據形式由原來的模擬數據轉變為數字化數據，測繪成果的產品形式也更加豐富。如何測量繪圖，雖然仍是測繪工作的基本內容，但已經不是測繪工作的重點。如何有效分析處理海量的空間信息數據，更好地服務于相關的應用需求，才是當前測繪工作迫切需要解決的重點問題。

而且，對于非測繪類專業的學生，畢業后專門從事測量工作的其實很少，他們在工作中更多的是利用測繪數據和成果去解決相關的專業問題。因此，目前的基礎測繪教育應該將測量定位原理方法的學習實踐與對地理信息處理能力的培養結合起來，而且要更加重視學生地理信息方面能力的培養。

雖然GIS課程介紹地理信息的采集、管理、處理、分析和可視化等方面的知識，但是現有的GIS教材都是從計算機系統的角度來組織教學內容，而與專業結合不緊，且理論性過強，需要學生具備較高的計算機理論技術方面的基礎，如數據結構、數據模型、拓撲關系、算法設計等。這常常是非計算機類專業的學生無法滿足的，從而大大削弱了課程的實際教學效果。

目前的教學存在的另一個突出問題是：在教學安排上，將兩門課程孤立對待，忽視了兩門課程邏輯上的緊密聯系、內容上的承接關系和相互之間的互補作用，從而制約了教學內容的優化和課程品質的提升。

在數字化信息化測繪的背景下，測繪數據成果可以直接進入地理信息數據庫，是地理信息最直接和最重要的來源。借助于地理信息平臺又可以對這些測繪數據成果進行組織管理和處理分析等操作，并根據需要生產出豐富多樣的地理信息產品，提供查詢檢索、輔助決策等服務，擴展了測繪成果的應用領域和應用范圍，延伸了測繪數據成果的功能。

由此可見，測量學和GIS兩門課程在邏輯上實際上是一脈相承的，其內容的前后承接關系十分清晰。只有將兩者作為一個整體來考慮教學安排和教學內容的組織，才能發揮出兩者之間的互補作用，進而提升兩門課程的教學效果和教學品質。

但是現有的教學安排，將兩者孤立對待，在課程的承接關系和內容的有機組合方面不作考慮，使得既不能體現基礎測繪作為地理信息的重要來源的作用，也難以體現通過地理信息技術延伸測繪數據成果功能的效果，學生在理解和應用時很難自然順暢地實現相關理論和技術方法的融會貫通。

三、測量學和GIS課程一體化教學的實施

為順應測繪信息化發展的現狀，滿足實際應用和服務的需求，很有必要將測量學和GIS兩門課程從教學組織，到教學培養目標和教學內容的設計等，進行整體考慮，實施一體化的教學。

首先，在課程定位上，要基于整個測繪學科的大視野，進行全面綜合考慮。

測繪信息化的發展，使得構成測繪學科的幾大分支學科由原來的平行獨立發展走向集成共生發展，相互之間的交叉、滲透和融合日益深入，相互之間相輔相成的作用日益凸顯。而以測繪信息化為依托的應用和服務需求又進一步推動著相關學科走向融合與一體化。因此，需要跳出某單一課程，或單一能力培養的狹隘眼界，立足于整個測繪學科的大視野，拓寬課程口徑，形成融合工程測量和攝影測量與遙感等的空間和屬性數據的采集方法，以及地圖編制和地理信息系統等的有關地理信息數據組織、管理、處理、分析、可視化及應用等綜合能力培養的課程教學內容體系，并加強課程群的組織和建設，實現測繪學各分支學科的綜合，以及測繪技術方法與專業應用的結合［10］。

其次，在教學組織和安排上，注重課程之間的合理銜接，并適當調整教學的重點。

如前所述，測量學和GIS兩門課程之間存在清晰而緊密的前后承接關系。測量學作為GIS的先導課程，主要實現地理信息的采集。GIS作為測量學的后續課程，主要進行地理信息的管理、處理分析和可視化等。這種承接關系不能顛倒，更不能割裂。只有尊重這種邏輯上的承接關系，才能使兩門課程實現互補，取得相得益彰的效果，幫助學生建立從地理空間信息的采集到處理、分析、表達等的統一認識。

在課程教學方面，要順應測繪信息化的發展要求，不斷調整教學內容和教學重點。如測量學的教學，目前普遍還是以傳統模擬測繪技術和光學儀器的介紹為主，數字測繪只是作為一個補充，這已不合時宜。在數字化測繪日益成為主流作業方式的背景下，可以在注重基本測量原理和方法教學的同時，將傳統模擬技術的介紹直接刪除或簡單帶過即可。如在水準測量的教學中，以數字水準儀的介紹和使用為主，對光學水準儀的介紹就可以簡略;在角度測量和距離測量中，對經緯儀測角和鋼尺量距的介紹已經可以不作為課堂教學內容，而主要介紹全站儀的測量。這樣既可以節省教學課時，又可以使學生感受數字化測量的特點，并在數字測量實踐后，自然地引伸到對數字化數據的處理，進而與地理信息系統對接。

最后，以實踐教學為紐帶，實現兩門課程在綜合能力培養上的統一。

數字化測繪的實施，最根本的是改變了數據的形式。數字化測繪獲取的是數字化數據，對這些數據的處理已不再主要依靠手工方式，而主要是借助相關軟件進行，這實際上已經是地理信息處理的一部分。

另外，目前的測繪實踐，普遍以小范圍大比例尺地形圖的測繪作為綜合性實踐內容。通過控制測量、碎部測量和編輯整飾，完成了一幅大比例尺地形圖，就意味著測繪訓練的完整結束。但是，對于地理信息的處理分析，這常常只是起點。GIS以數字地圖作為空間數據的基本組織形式，通過采集屬性數據，構建地理數據庫，形成對地理空間的更完整的表達。以地理數據庫為基礎，可以進行圖與數之間的相互查詢和顯示，并可以借助地理信息分析工具進行多種分析處理，或者進行功能開發，進而根據需要生成豐富的地理信息產品，以輔助決策。這樣，借助地理信息平臺，就擴展延伸了測繪數據成果的功能，并實現了兩門課程在綜合能力培養上的統一。

四、結束語

測繪信息化的深入和快速發展，既加深了測繪各分支學科之間的交叉融合，又促進了測繪技術與計算機、信息和通信等技術的結合。為了適應測繪學科的這種發展變化，滿足不斷擴展的應用和服務的需要，在基礎測繪教育中，必須基于整個測繪學科的發展定位，拓寬課程教學口徑和視野，將測繪學科的相關分支學科的內容進行有機組織和綜合，以提升課程教學的品質和效果。本文提出的將測量學和GIS課程進行一體化教學，就是針對目前基礎測繪教育存在的局限而進行的研究和探索。這一教學改革的思路，順應了測繪學科發展的潮流，也符合社會應用服務的實際需求。

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