遙感科學與技術專業GIS軟件應用實習探討

史曉亮

（1.西安科技大學 測繪科學與技術學院，陜西 西安 710054）

遙感科學與技術專業GIS軟件應用實習探討

史曉亮1

（1.西安科技大學 測繪科學與技術學院，陜西 西安 710054）

GIS軟件應用實習對學生加深GIS理論的認識和理解、提高利用GIS解決實際應用問題的能力有重要作用。針對遙感科學與技術專業，從實習目標、內容設計、組織和考核方式3個方面探討了GIS軟件應用實習，提高實習效果。

遙感科學與技術；GIS軟件應用實習；實習目標；內容設計

遙感技術能夠大面積反復獲取同一地區的影像信息，具有宏觀、綜合、動態、快速的特點，目前已形成了多傳感器、多平臺、多種分辨率共同發展且互為補充的局面。作為信息獲取與更新的重要技術手段，遙感技術廣泛應用于測繪、氣象、海洋、農林、交通等眾多領域[1]。根據測繪學科與相鄰學科相互滲透、相互融合、相互交叉的發展特點，教育部于2002年批準設置了遙感科學與技術本科專業，截至2011年，包括武漢大學、中國地質大學、長安大學、首都師范大學等20多所高校先后開設了該專業，以培養具備遙感技術理論知識和專業技能的人才[3]。

GIS是對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統，可以為遙感提供有用的輔助信息和分析手段。因此，在各高校遙感科學與技術專業的課程體系設置中，《GIS原理》都被作為一門重要的專業基礎課，是學生建立空間信息獲取、處理、分析和應用結構框架的重要基礎[4]。

西安科技大學測繪科學與技術學院也在2013年開設了遙感科學與技術本科專業，在課程體系設置中，把《GIS原理》課程作為專業基礎課，并開設了為期2 周的 GIS軟件應用實習。本文結合教學實習過程中的經驗，從實習目標、內容設計、實習組織和考核等環節來探討遙感科學與技術專業的GIS軟件應用實習。

1 GIS軟件應用實習目標

《GIS原理》是一門技術性、綜合性很強的基礎課，由于理論教學內容多、抽象，學生很難較好地理解和掌握其中內容[5]，需要通過實習來彌補理論教學的不足，這是《GIS原理》教學的重要組成部分，也是培養學生動手能力和解決問題能力最有效的方法。我校GIS軟件應用實習的目標有：

1）《GIS原理》課程的實驗一般是按章節進行上機練習，實驗內容比較雜亂，實驗數據和操作步驟瑣碎，不成體系。因此，希望通過開展GIS軟件應用的集中實習，結合遙感科學與技術專業特點，以基于遙感的土地利用/覆被數據的編輯處理和分析輸出為主要目標，使學生系統理解利用GIS進行空間數據采集、處理、分析和顯示輸出的過程，鞏固和加深對GIS理論的認識和理解，提高實踐操作能力。

2）培養學生在實習過程中嚴謹、細致、準確的作風和態度，強化邏輯思維訓練，鍛煉學生在實踐中靈活運用所學知識獨立解決問題的能力。

2 GIS軟件應用實習內容設計

實踐教學內容的設計不僅要使學生掌握專業理論技術，還需要隨著學科專業的發展，將科學研究中的新技術、新方法引入到實踐教學中，使學生直接面對科研和生產中的實際問題[6]。因此，實驗內容的設計是GIS軟件應用實習的核心環節，對于提高實習效果有重要作用。

目前遙感專業“GIS軟件應用實習”的教學形式都集中在上機操作，內容包括軟件基礎知識、空間數據的錄入及編輯、空間數據分析、空間數據顯示與地圖編制等[4]，大多采用不同的數據源分模塊進行，內容簡單孤立，缺乏連貫性，不成體系。土地利用變化/覆被監測是遙感技術的主要應用方向之一，因此將利用GIS軟件進行土地利用變化/覆被分析作為遙感科學與技術專業GIS軟件應用實習的主要內容，有利于學生更好地運用GIS軟件解決遙感應用問題。

2.1 實驗軟件與數據源

實驗軟件采用ESRI公司的ArcGIS 10.0，數據源為我國境內5種土地覆蓋綜合數據集，包括：

1）GLC2000，歐盟聯合研究中心（JRC）空間應用技術研究所開發的2000年全球土地覆蓋數據產品，中國部分由中科院遙感所承擔。

2）IGBPDIS，由IGBP（國際地圈生物圈計劃）-DIS（數據與信息系統）支持的基于AVHRR遙感數據的全球土地覆蓋數據中國子集。

3）MoDIS，MoDIS土地覆蓋數據產品，中國區域土地覆蓋數據由全球覆蓋數據直接裁剪得到。

4）UMD，由美國馬里蘭大學建設的基于AVHRR數據的全球土地覆蓋數據中國子集。

5）WESTDC，WESTDC中國區域土地覆蓋數據是在中國科學院1∶100 000按縣分幅的土地資源調查成果基礎上進行合并、矢柵轉換，最后得到的全國土地利用數據產品，采用中科院資源環境分類系統。

這些是我國目前精度最高的土地利用數據產品，已經在國家土地資源調查、水文、生態等研究方面發揮著重要作用[7]。以上數據來源于國家自然科學基金委員會“中國西部環境與生態科學數據中心”。

2.2 實驗內容

結合遙感科學與技術專業的特點，為提高學生利用GIS技術分析解決問題的能力，本次實習以土地利用/覆被遙感監測為主，設計了以下實習內容。

1）分類系統轉換。由于上述5種土地利用數據集采用了不同的土地利用分類系統，不能直接比較分析，所以要求學生將所有數據轉換到統一的分類體系下[8]。該項實習內容可以提高學生對土地利用/覆被遙感監測數據的認識，掌握柵格數據處理的基本方法。

2）土地利用類型面積統計分析。將原始土地利用數據轉換為矢量格式，然后統計不同土地利用類型的面積。并以WESTDC土地覆蓋數據為參照，對土地利用數據集進行分析。通過該項實習內容，使學生深化理解矢量和柵格數據的結構特點，以及矢柵數據轉換和統計分析方法。

3）土地利用數據更新。以2000年的WESTDC土地利用/覆被數據作為本底數據，在此基礎上，指導學生下載最新的Landsat 8 oLI遙感影像，利用目視解譯提取兩個時段土地利用類型發生變化的圖斑，獲取土地利用動態數據，通過更新處理得到最新的土地利用/覆被數據。本項實習可鍛煉學生對遙感影像的目視解譯能力，掌握矢量數據編輯處理方法。

4）專題地圖編制。以更新后土地利用數據為數據源，編制土地利用分布圖，掌握專題地圖編制方法。

3 實習組織與考核

所有學生可以自由分組，每組6～8人，設1個組長，負責本組的考勤以及小組成員間實習任務的分工、組織和協調等，各小組采用不同的研究區范圍。實習期間，要求學生每天撰寫實習日志，總結當天的實習內容、完成進度以及個人在實習過程中遇到的問題。分組制實習模式既增強了學生的積極性，又培養了學生的團隊協作精神。

實習結束后，要求每位學生提交實習報告，報告內容包括實習的實現過程、結果分析、心得體會，并單獨提交過程數據。結合報告和過程數據，從以下幾個方面對GIS軟件應用實習進行考核。

1）土地利用分類系統轉換，考查學生對柵格數據進行裁切、重新分類操作的準確性。

2）土地利用類型面積統計分析，考查學生對于數據格式轉換、面積計算統計的操作，以及不同土地利用數據集精度分析的準確性和深度。

3）土地利用數據更新，考查學生對遙感影像目視解譯的準確性，以及矢量數據幾何編輯、拓撲檢查等數據處理能力。

4）專題地圖制圖，考查學生制圖的規范性，內容包括比例尺、圖例、指北針等基本制圖要素，以及地圖的符號表示、注記，同時考慮地圖版面設計是否合理和美觀。

根據以上考核內容，對學生提交的實習報告和過程數據進行檢查，結合學生的實習紀律和態度，綜合評定實習成績。

4 結 語

本文結合遙感科學與技術專業的特點，從實習目標、內容設計、組織和考核方法3個方面探討了遙感專業GIS軟件應用實習的教學方法，教學效果良好。根據學生的實習日志反映，本次實習加深了對課堂所學理論知識的認識，實習內容相互銜接，對GIS的體系結構有更深刻的理解。但是目前的實習還存在內容固定、對于培養學生應用GIS軟件解決實際問題的能力鍛煉不夠的問題，需進一步完善和擴展。

[1] 王丹丹,閆業超.《遙感影像判讀》課程教學的幾點思考[J].地理空間信息,2012,10(3)：177-179

[2] 王樹根,于子松.開拓進取再創輝煌：武漢大學遙感信息工程學院建設發展思考[J].測繪信息與工程,2003(1)：35-38

[3] 韓瑞梅,馬超,成曉倩,等.遙感科學與技術專業創新型人才培養模式[J].地理空間信息, 2013,11(3)：171-172

[4] 艾明耀,潘勵,張豐,等.卓越工程師能力考核探討與分析：以《GIS原理課程設計》為例[J].測繪通報,2014,(11)：123-126

[5] 鐘志農,陳浩,劉露,等.“地理信息系統”課程實驗教學方法研究[J].中國科教創新導刊,2013(4)：34,37

[6] 李剛,潘勵,潘斌.土地利用遙感變化檢測綜合實習課程的建設與創新[J].測繪科學, 2014,39(5)：161-164

[7] 冉有華,李新,盧玲.四種常用的全球1 km土地覆蓋數據中國區域的精度評價[J].冰川凍土,2009,31(3)：490-500

P208

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1672-4623（2016）08-0098-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.033

史曉亮，博士，講師，主要從事資源環境遙感方面的教學和研究工作

2015-05-22。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（51409204）。