3S技術綜合應用教學與實習方法探討

李莉　王楠

【摘要】本文分析了3S技術綜合應用在實際教學過程中的運用，提出了調整實踐與理論教學的課時分配，引入科研項目和企業項目等優化教學與實習的具體思路，探討了優化教學實習的具體過程，以完善3S技術綜合應用教學體系，提升專業教學水平。

【關鍵詞】3S技術 綜合應用 教學實習

【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）09-0082-02

3S技術即地理信息系統技術（GIS）、遙感技術（RS）和全球定位系統技術（GPS），其中，GPS主要用于目標地物的快速、精準定位，主要提供地物的空間位置信息；遙感技術通過提供多時相、多波譜、多領域的衛星遙感影像作為信息的來源，RS技術與GPS技術結合，可提高目標地物、環境等信息定位的準確性與時效性，從而實現對目標地物及環境的動態變化信息進行實時調查與動態檢測，同時向GIS提供更新及時的數據資料，維持GIS數據來源的現勢性；GIS首先是對包含RS監測信息等多種來源的時空數據進行建庫處理，其次是對其空間信息和屬性信息進行一體化處理與可視化表現，方便信息的統計與更新。

3S技術集多學科特性，是對空間信息進行搜集、處理、加工、存儲、更新、分析、管理和應用的一種現代信息技術。隨著現代科技的不斷發展，三者以其不同的技術特性和功能上的互補性，在實際應用中的結合日趨緊密。貴州財經大學的城市管理專業，通過開設3S課程，讓學生掌握3S技術手段的綜合應用，應對城市大數據基本信息流中城市要素的提取、城市環境要素變化監測、城市土地利用及變化監測，城市危機管理等提供核心的技術支撐。在教學中，雖然有3S專項課程的設置，也有相應的實踐環節，但三者結合的綜合運用還未開展。開設3S綜合技術運用課程，并以企業實際要求和科研課題中3S技術的綜合運用為平臺，重實踐操作，對提高教學質量，符合社會人才需求目標，均有重要的支撐作用。

一、3S技術綜合應用教學過程面臨的問題

我校城市管理專業3S技術的課程體系主要由遙感技術應用、地理信息系統、數字制圖學等課程構成，理論、實驗、實踐并重。但目前的教學并未滿足3S綜合應用的現實需求。

1.強化3S技術的基礎理論，弱化了其應用性

現行3S課程體系的授課均不同程度的側重于理論知識的講解，3S技術的應用僅作為輔助學生理解其基礎理論的工具。受教學條件及授課方式的限制，技術的應用僅止于對本課程理論部分的實際操作，雖然設有實踐課，但課時很少，完全不能支撐某個項目的實踐操作，從而弱化了其應用性。

2.理論與實踐教學脫節，解決實際問題能力較差

在課程設置上，3S技術相對應的課程均按獨立課程授課，學生對于單個學科種類的理論知識掌握較為全面，但對于3S技術之間的邏輯關系，及其綜合應用的銜接等認識不足，增加了3S綜合應用實踐難度，影響教學效果。在現行的課程體系設置下，學生實踐操作機械性的按照老師的步驟進行，不利于學生理論指導實踐觀念的形成，同時實踐內容與科研項目掛鉤或者是企業具體運用的很少，利用綜合3S技術的應用實踐幾乎沒有，致使學生缺少用3S技術解決現實問題的經驗和能力。

二、優化教學與實習的具體思路

隨著3S技術的發展，其綜合應用越來越廣泛，3S課程的教學內容要做適當調整或補充，教學的方式方法也要做適當調整。筆者針對3S綜合應用課程的技術性強、涉及面廣、缺少綜合性的項目實踐環節等問題，從以下幾個方面對3S綜合應用教學與實踐的課堂體系進行改革探索。

1.實時更新與優化教學內容與方式方法

3S技術綜合應用課程技術性強，且更新速度較快，因此需要對教師內容與方法進行實時調整與優化，保持其技術的先進應用性。首先，要對3S課程課程的授課內容與形式做適當的調整，增加實踐課時，同時盡可能的將相關理論知識的講解與實踐操作結合起來，增強學生理論指導實踐的感知；其次，要在現有課程體系的基礎上增設3S技術綜合應用與實踐課程，強化3S技術之間的銜接性[1]；最后，受課堂教學及其實踐條件的限制，教師無法親自演示理論應用，可在課堂插入相應理論應用的動態示意圖、視頻等能直觀展示理論知識應用性的內容，強化學生理論知識的理解記憶，增強教學效果。

2.引入科研項目和企業項目，突出3S技術的綜合實習

3S技術綜合應用是一門動手能力要求較高的課程，只有將3S技術應用到具體案例，才能增強學生對其綜合應用的感知。教師可以在教學過程中，引入自身的科研項目或合作企業進行中項目，讓學生參與其中，思考綜合運用3S技術解決實踐問題的方式方法。在教學中引入科研項目或實驗項目，首先，需要教師在理論課上，介紹項目的基本知識，以及3S技術在具體項目中的應用，讓學生對3S技術在項目中的應用方法有一個整體認識；其次，通過項目的具體實踐，使學生充分掌握GPS數據采集方式方法，RS技術專題信息提取方法，GIS的數據處理分析功能與專題地圖制作等技術，突出強化3S技術及其軟件的應用與操作，使學生綜合掌握各個“S”在專題信息提取中的獨自及集成的綜合作用，達到理論教學與實踐教學的結合，增強學生的動手與實踐能力。

三、優化教學實習的具體過程

3S技術綜合應用，要求學生能夠利用3S技術系統的測量儀器觀測基礎數據信息，熟練運用3S技術軟件對遙感影像進行專題信息提取，并制作專題地圖等。根據3S技術綜合應用發展要求，綜合課程理論與平時實驗內容，設置3S技術應用的綜合實習，培養學生的綜合實踐能力[2]。

1.GPS地物類型點采集

應用GPS進行地物類型點采集，首先要進行GPS控制網布設，要求學生了解并掌握幾種GPS控制網布設形式的優缺點與適用范圍，并選擇合適的GPS網布設形式；其次是要在GPS控制網內選取控制點，按照土地類型劃分類別進行土地利用狀況特征點的采點，為提取不同土地利用在遙感圖像上的紋理特征提供依據，其中明顯地物點的地理坐標作為遙感影像幾何校正控制點和結果比較分析樣點；最后按照按照土地類型的劃分，利用GPS測定各典型地物的地理坐標。

2.遙感影像專題信息的提取

利用布設的控制網及采集到的地面控制點GPS坐標，對遙感圖像進行幾何精校正，要求學生充分了解各種幾何校正模型，并能根據現實需要選擇合適的幾何校正模型對遙感圖像進行重采樣，糾正系統和非系統因素引起的誤差。在遙感影像幾何校正的基礎上進行圖像分類，提取專題信息。圖像分類首先要求學生選擇正確的圖像分類方法，再利用GPS外業采集的地物坐標進行監督分類模板訓練，實現遙感影像的重分類，最后，對分類結果進行聚類統計（Clump）和去除分析（Eliminate）處理，以消除按照圖像光譜特征分類得來的盲目性，簡化分類后的圖像，實現專題信息的提取。

3.編制土地利用專題圖

土地利用專題圖是用于分析和表現數據的一種強有力的方式。用戶可以通過使用專題地圖的方式將數據圖形化，使數據以更直觀的形式在地圖上體現出來。制作專題地圖是根據某個特定專題對地圖進行“渲染”的過程。所謂的專題渲染，就是以某種圖案或顏色填充來表明地圖對象（點、線、區域）的某些信息（例如土地利用類型、面積、分布等等），經過這樣渲染的地圖就是專題地圖。利用GIS的專題制圖，通過對空間數據進行拓撲處理，對不同信息進行分類處理，并將各類信息分別制成相應的圖層，再將屬于同區域范圍的各類圖層按需要疊合在一起，制成各類專題地圖；同時，利用GIS地圖制作的輔助功能，對專題地圖做邊框修飾、添加圖例、比例尺、指南針等輔助工具，形成一幅既準確又美觀的專題地圖。

參考文獻：

[1]金明一，陳世宏. 3S技術在城市規劃管理中的發展及應用[A]. 中國測繪學會工程測量分會.全國工程測量2012技術研討交流會論文集[C].中國測繪學會工程測量分會：，2012：2.

[2]陳華根，李嘉虓，許惠平，覃如府.“3S技術綜合應用”教學與實習方法探討[J]. 中國地質教育，2011，（01）：71-74.

基金項目：貴州省教育廳2015年省級本科教學工程建設項目（教學內容與課程體系改革類）《信息化背景下現代城市管理技術能力培養的課程體系構建》部分研究內容。

作者簡介：李莉，貴州財經大學管科學院，教授，研究員。研究方向：城市經濟與管理、城市土地利用與規劃；王楠，貴州財經大學土地資源管理專業15級碩士研究生。