面向土地資源管理的GPS教學體系重構:去“測繪化”傾向的思考

侯光輝，王 穎

長期以來，我國土地資源管理專業（下文簡稱“土管專業”）GPS教學逐漸呈現愈加嚴重的“測繪化”傾向。雖然為土地資源管理服務的GPS教學必然要以GPS測繪為基礎和前提，但就融規劃、管理、經濟和技術等于一爐的土地資源管理學科而言，兩者仍表現出顯著的差異。實際上整個土管專業技術課程領域，都在一定程度上存在著“測繪化”傾向（如GIS、RS教學的“測繪化”傾向）。長遠來看，這種“定位”缺陷對于土地資源管理學科GPS教學極為不利，沿用上述教學安排充其量只能培養合格的“GPS測繪人才”，而非優秀的“GPS土地資源管理人才”。當前，此問題還未引起教學界的足夠關注，已有研究多從測繪學科角度對GPS具體教學內容進行探討［1］，也有少數對不同專業的GPS教學內容進行歸類［2］，但從土地資源管理學科的角度對GPS教學體系進行重建的研究還未發現。本文在分析土管專業GPS教學突出表現出的“測繪化”傾向及成因的基礎上，對面向土地資源管理和面向測繪的GPS教學進行比較，并討論了GPS技術在土地管理領域的應用，最后以此為依據重構了土地資源管理專業GPS教學內容體系。

一、土管專業GPS教學呈現“測繪化”傾向的表現及動因

1.GPS教學“測繪化”傾向的表現

土管專業GPS教學呈現“測繪化”傾向，亦即土管專業和測繪類專業（測繪工程、遙感科學與技術、空間信息與數字技術等）的GPS教學在教學體系、選用教材和授課教師等方面存在的趨同化現象。

（1）教學體系的“測繪化”傾向

土管專業GPS教學地位在測繪學科背景等工科院校較為突出。目前，受學科背景、教學條件等基礎條件的影響，國內院校土管專業在目標定位、培養方式、教學模式方面存在明顯差異，各具特色［3］。國內開辦土管專業的大學總體可分為4類:測繪與信息技術背景（如武漢大學、長安大學、同濟大學、中國礦業大學、中國地質大學等）；農業經濟與土壤農化背景（如中國農業大學、西北農林科技大學、南京農業大學、浙江大學、東北農業大學、華中農業大學等）；地理學背景（如北京師范大學、南京師范大學、北京大學、中山大學等）；經濟學管理學背景（如中國人民大學等）。因而技術類課程的教學地位也不同。由于發展歷史和辦學背景等因素的關系，各類高校中測繪學科背景的高校土管專業較為重視GPS課程。據資料，依托測繪學科等工學的院校，普遍將GPS與GIS和RS置于同等的地位，與測量學、地籍繪圖、土地與房產測量等共同組成工程技術模塊，將以GPS為重要內容的“3S”應用能力作為土管專業學生的核心競爭力之一。其一般作為專業必修課，課程學時較大，并配置實踐環節。而經濟管理類、地理類、師范類和農林類高校普遍較為忽略技術能力，或僅將其作為補充。一般將其作為選修課程，課時較少，較少配置實踐環節，部分院校甚至未開設。

土管專業GPS教學受測繪專業GPS教學影響顯著，教學體系參考測繪專業，尤其是國內GPS教學水平較高的測繪專業的現象尤為突出。從筆者獲取的若干高校土管專業GPS教學課程大綱和授課方案看，教學內容呈現顯著的“測繪化”傾向。如國內多個院校土管專業GPS課程大綱一定程度上參考了武漢大學測繪學院GPS教學大綱，或以其為藍本進行局部修改。

（2）選用教材的“測繪化”傾向明顯

選用教材從一定程度反映了教學內容體系。從目前國內出版的GPS教材來看，絕大多數圍繞GPS測繪展開，其編者多為測繪學科的學者。較為知名的有李征航的《GPS測量與數據處理》、徐紹銓的《GPS測量原理及應用》、劉基余的《GPS衛星導航定位原理與方法》、李天文的《GPS原理及應用》、魏二虎的《GPS測量操作與數據處理》、張勤的《GPS測量原理與應用》等。這些教材基本上都呈現“測繪導向”而非“土地資源管理導向”，即以服務測繪相關專業為宗旨，但對規劃、管理、經濟、法律和技術等多學科綜合交叉的土管專業而言，卻顯得“張冠李戴”。而國內土管專業GPS教學多選擇此類教材，因而其教學體系不可避免顯現“測繪化”傾向。

（3）授課教師呈“測繪化”傾向

從教師的專業背景和知識結構看，大多是測繪相關專業教師（或具有測繪專業背景）從事土地資源管理專業GPS教學工作。由于GPS教學的“技術門檻”常常將非測繪專業人士拒之門外，聘用上述教師成為不得已和雙贏的選擇。同時，這種授課教師的“測繪化”傾向強化了教學體系和選用教材的“測繪化”，使得土管專業GPS教學與測繪專業高度同質。

2.土管專業GPS教學呈現高度“測繪化”的動因分析

土管專業GPS教學呈現高度測繪化，即與測繪類呈現嚴重的趨同化現象，可從內因和外因兩個方面分析。

（1）內因

1）GPS學科與測繪學科具有內在的同一性。從兩者關系看，GPS學科以測繪原理為基礎，以測繪領域為基本應用方向，而GPS技術是當前最先進的測繪手段。從GPS創立的宗旨看，其為用戶提供定位和導航服務，而定位與導航本身就是測繪的同位語。從我國最先引入GPS教學的淵源看，GPS教學和國內第一本GPS教材首先由原武漢測繪學院開設和編撰，其必然反映測繪屬性。

2）將GPS直接用于土地資源管理領域的應用范圍、關鍵技術、操作模式、工作方案等還不成熟，如何將GPS在土地管理領域的實踐嘗試進行理論化、系統化和規范化，還需不斷深入。筆者認為這是GPS教學難以“土地資源管理化”最為本質、現實的阻礙因素。

（2）外因

1）各高校（無論學科背景、辦學層次）普遍存在著教學體系“搭便車”效應，即因循測繪類專業GPS教學體系，教學目標、授課內容、實踐環節，甚至考核內容呈現嚴重的同質性。

2）從授課教師看，由于GPS教學的技術門檻，多數高校土管專業與測繪類專業普遍存在著“教師共享”現象，即測繪學科背景的教師擔任土地資源管理專業技術類課程，而這些教師對GPS在土地資源管理中應用并不熟悉。

二、土地資源管理GPS教學應去“測繪化”傾向

1.面向土地資源管理與面向測繪的GPS教學的關系

GPS測繪，即GPS技術在測繪相關領域的應用，包括大地測量、控制測量、地形圖測繪、海洋測量、精密工程測量、工程變形監測和地籍測量等。面向測繪與面向土地資源管理的GPS教學的側重點不同，前者以應用于測繪領域為目標，而后者側重于將GPS原理與測繪技術用于土地資源管理、土地利用調查和動態監測、土地利用規劃、土地整理等領域，如圖1所示。因此，它們是手段和目的之間的關系，面向土地資源管理的GPS教學（與RS、GIS教學結合）構成了土管專業的技術基礎。

圖1 面向土地資源管理與面向測繪的GPS關系

2.土地資源管理GPS教學去“測繪化”傾向的目標與意義

面向土地資源管理的GPS教學要去“測繪化”，并不是說完全摒棄GPS測繪，而是扭轉當前GPS教學中嚴重的“測繪化”傾向，在重視GPS基本原理和GPS測繪教學的基礎上，重點突出其在土管各領域的應用，強化GPS在土地利用調查和動態監測、地籍測量、土地利用規劃、土地整理等方面的方案設計、工作組織、操作模式、數據處理、成果利用等應用環節。

去“測繪化”的嘗試，不僅要運用于GPS教學，還應在GIS、RS等土地技術課程教學中有所突破。實際上，我國土地資源管理專業技術課程的教學或多或少都存在上述傾向。因此，去“測繪化”傾向的努力，比單純強調測繪能力，更有助于培養優秀的土地資源管理人才。

三、GPS技術在土地資源管理領域的應用

GPS主要用于土地管理中的土地測繪工作，其優勢在于高效率地提供精確的土地空間信息。GPS土地測繪具有速度快、精度高、限制少、效率高、費用少、通用性強等特點，尤其是動態RTK技術的發展，為土地資源的動態監測、變更調查和土地數據的管理提供了實時、準確的保障。

1.土地利用調查和動態監測

根據近年來的研究結果，較于傳統方法是應用動態GPS接收機進行土地利用調查（包括現狀調查與變更調查）和動態監測，具有如下優勢:一是省時省工，成倍地提高土地利用調查速度，且精度和可靠性得到極大的改善；二是適用于各種復雜變更情況，實現了動態監測的實時性和數值化，保證了土地利用數據的現勢性［4］。利用GPS進行土地利用調查和動態監測，常采用GPS差分定位（包括實時動態差分和后處理差分）和手持式GPS接收機定位方法進行，不同方式適用于不同的用途、精度和條件。在地域相對空曠、精度要求在1 m以內，圖件比例尺在1∶2000至1∶10 000的土地利用變更調查中GPS技術大有可為。應用中等精度、體積小、重量輕、價格適中、具有中文菜單提示的GPS-PDA產品進行土地利用變更調查，是土地利用變更調查未來發展的趨勢。該技術具有工作效率高、測量精度高、費用低的特點，是實現我國國土資源管理數字化的基礎之一［5］。

2.地籍測繪

地籍測繪是土地管理工作的重要基礎，它是以地籍調查為依據，以測量技術為手段，從控制到碎部，精確測出各類土地的位置與大小、境界、權屬界址點的坐標與宗地面積，以及地籍圖的專業測繪工作。GPS用于地籍測量主要包括3個方面:GPS地籍控制網測量、GPS地籍圖測繪（GPS地籍細部測量）和GPS建設用地勘測定界。GPS地籍控制網測量是進行地籍圖測繪、建設用地勘測定界和其他測繪工作的基礎和前提。應用 GPS進行地籍控制測量，GPS網狀結構對 GPS網精度的影響也很小，較其他方法效率好、精度高［6］。地籍細部測量是測定每宗土地的權屬界址點、線、位置、形狀、數量等。建設用地勘測定界工作，是指對采用征用、劃撥、出讓等方式提供用地的各類建設項目及農用地轉用時，實地界定用地范圍、測定界址位置、確認地類和權屬、計算用地面積以供國土資源管理部門審查報批建設項目用地的事務性、技術性工作使用。GPS RTK對于高精度的地塊邊界定位和大比例尺測圖非常適用，因此能夠滿足上述需要［7］。

3.土地利用規劃和城市規劃

規劃的基礎是掌握現狀，利用靜態和準靜態GPS控制測量建立基準控制網，基準網建立之后，可在各基準站上長期固定安置GPS信號接收機，作為永久型基準站，然后利用多臺流動站進行組合作業，從而大大提高工作效率，為城市規劃和土地利用規劃提供現狀圖和更新圖。在一些有條件的城市和地區，如深圳、天津，虛擬參考站（VRS）網絡的建立，不僅大大減少了GPS測繪的成本，極大地提高了測繪效率，而且對于建立數字城市和數字國家也具有重要意義［8］。

4.土地整理測繪

土地整理測繪是土地整理的各個階段土地測繪工作的總稱，包括項目區地形圖測繪、土地利用現狀圖測繪、規劃圖放樣、農田土地平整測繪等內容［9］。實踐和研究表明，GPS RTK技術對于比例尺為1∶10 000、1∶5000 或 1∶2000 的地籍圖測繪，碎部點（地類邊界、電力通信等基礎設施、陡坎、行政界線、權屬界線、控制點、獨立地物及其他要素）測量、規劃點放樣，精度完全符合要求，效率大幅提高。在農田土地平整測繪方面，也能夠代替人工水準儀方法［10］。

四、面向土地資源管理的GPS教學體系重構

1.GPS教學體系重構的指導思路與基本原則

土地資源管理專業GPS教學體系的重構，需要綜合考慮GPS理論基礎、GPS測繪和GPS在土地資源規劃管理中應用之間的關系。土地資源管理專業GPS教學必然要以GPS基礎理論（包括基本概念、定位原理、誤差理論等）和GPS測繪（包括GPS網設計及實施、靜態定位、動態定位和測后數據處理等）為基礎，以GPS在土地資源管理、規劃和利用中的應用為核心，以GPS在其他相關領域的應用為補充構建“三位一體”的教學體系。

土管專業理論與實踐并重的學科屬性和GPS學科強調應用能力的特性要求土管專業GPS教學體系的重構必須遵守如下基本原則:

1）GPS教學體系的安排以服務于土地規劃管理和土地利用為根本出發點。

2）GPS教學體系的設置以理論基礎與實踐應用并重為基本內容。

3）GPS教學體系要安排好GPS定位的復雜原理、GPS測繪、GPS在土地資源利用規劃管理中的應用之間的關系。

4）不同學科背景的土地資源管理專業GPS教學應所有側重。

2.土管專業GPS教學課程內容體系及基本要求

根據以上指導思想和基本原則，筆者首次提出主要以理論篇和實務篇為支撐的土地資源管理科學GPS教學內容體系，并輔以拓展篇。

1）理論篇以GPS基礎與GPS測繪為主要內容，包括:GPS與其他衛星定位系統、GPS的數學基礎（坐標系統與時間系統）、GPS衛星信號構成與衛星軌道、GPS定位的基本原理與工作模式和GPS誤差理論與數據的測后處理等。這一部分旨在使學生掌握GPS定位的基本原理、熟悉GPS測繪的方案設計、操作模式和測后數據處理，了解GPS在測繪各分領域的運用。

2）實務篇以GPS在土地管理各領域應用為主要內容，包括:GPS土地測繪的一般過程、GPS與土地利用調查和動態監測、GPS與地籍測繪、GPS與土地利用規劃和城市規劃、GPS與土地整理等。該部分旨在使學生熟悉GPS土地測繪的一般過程，掌握GPS控制網測量、GPS碎部點測繪、GPS測圖、GPS規劃點放樣等基本技能，并熟練地應用于各業務領域。

3）拓展篇以拓展性GPS應用為主要內容，包括:GPS與農業、GPS與林業、GPS與軍事、GPS與智能交通和現代物流等。該部分旨在幫助學生了解GPS在其他領域的應用，拓寬知識面，增進學習興趣。

五、結束語

土管專業GPS教學所顯現的“測繪化”傾向目前尚未引起足夠的重視，逐步去“測繪化”未來應作為該課程改革的主要方向。去“測繪化”不等于完全摒棄GPS測繪，而是以此為基礎重點突出其在土管各業務領域的應用，體現一種直接的應用需求。面向土地資源管理的GPS教學內容體系的合理內核，尤其是實務篇內容的不斷完善和充實，是未來需著重研究的問題。

［1］ 黃聲享，向東.GPS系列化教學實習的設計與實踐［J］.測繪通報，2004（10）:64-66.

［2］ 蔡昌盛，戴吾蛟.不同專業“GPS原理與應用”課程教學的探討［J］.測繪，2010（8）:187-190.

［3］ 趙華甫，袁春，吳克寧，等.土地資源管理特色專業人才培養目標和建設重點［J］.中國地質教育，2009（12）:62-64.

［4］ 廖志平，丁松年.GPS在土地測繪中的應用及前景［J］.西部探礦工程，2003（11）:8-9.

［5］ 馮寶紅，鄭小元，王慶，等.GPS-PDA在土地變更調查中的應用研究［J］. 測控技術，2003，22（8）:23-25.

［6］ 陳朝暉.GPS技術在土地測繪地籍控制測量的應用［J］.河北農業科學，2008，12（3）:149-150.

［7］ 詹長根.現代地籍技術（第三講）GPS技術在地籍中的應用［J］.測繪信息工程，2004（7）:34-36.

［8］ 李天文.GPS原理及應用［M］.北京:科學出版社，2003:124-126.

［9］ 張奇，胡石元，施秧秧，等.GPSRTK技術在土地整理測繪中的應用探討［J］.測繪與空間地理信息，2008（4）:20-22.

［10］ 李益農，許迪，李福祥，等.GPS在農田土地平整地形測量中應用的初步研究［J］.農業工程學報，2005（1）:66-70.