地理信息科学应用范文第1篇

当前，我国的科学技术在不断的进步，地理信息系统技术在社会发展过程中也得到了十分广泛的应用，环境科学领域也不例外，这项技术的应用也使得环境科学不断的进步，因此该技术在环境科学领域有着非常好的发展前景。主要分析了地理信息系统技术及其在环境科学中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：地理信息系统；环境科学；环境工程

最近几年，人们对环境越来越重视，越来越多的人投入到了环境科学的研究当中，在研究中，越来越多的新技术得到了应用，其中GIS技术就是非常重要的一个，而推动该技术得到广泛应用的因素有很多，当前，微机和个人工作站的性价比比较高，而且其能够体现出非常好的效果，因此这一技术也得到了人们的认可和欢迎。

1GIS概述

GIS技术是数据管理系统和计算机辅助技术的融合，在这一过程中还加上了对空间数据的管理和分析，该技术的优势十分明显，它能够对地理对象的拓扑关系进行科学和准确的分析，GIS中的数据对象可以很好的按照其空间关系和数据的性质对研究对象予以全面的分析，同时还能按照它们之间存在的空间关系对其进行全面的分析，此外，GIS技术在应用的过程中还能允许用户在一个可视的地图上对操作中产生的相关数据进行全面的控制。GIS引擎提供大量操作分析功能,包括:测距、投影变换、统计、拓扑叠压、缓冲区分析、地形表面操作、网络分析等等，许多GIS产品允许用户利用宏语言对系统进行扩展,包括定制菜单和函数等，有的还支持与外部应用程序进行开放通讯。所有的GIS都具有某种形式的地理数据库,其中包含空间数据、拓扑关系、属性数据等，一些GIS产品还提供完整的关系型数据库能力,或允许与外部数据库管理系统(例如,dBase、oracle、Sybase)通信,以便集成地理数据和非地理数据，从GIS的数据库设计模型角度来看,GIS产品已进入第3、第4代。文件型GIS的图形和属性均由文件系统管理,其典型代表是Idrisi(美国Clark大学开发)，国内大多数自行开发的软件均属此类，混合型GIS的图形以专门的文件方式存储,并由专门的图形软件处理,而属性数据由商业化DBMS管理,其典型代表是Arc/Info(美国ESRI)及Genamap(澳大利亚GENASYS)，整体GIS的图形和属性均由一扩展的关系型DBMS管理,其典型代表是SICAD/open(西门子利多富)及System9(美国U-nisys)，一体化GIS将图形和属性数据封装在一起,由面向对象的DBMS统一管理,目前尚无成熟产品，后两者是GIS的发展方向。GIS可以根据若干原则来分类,例如:所完成的任务、目的、专业类型、系统功能、用户类型、行政等级、空间数据模型、数据结构、地理范围和系统操作难易程度等，这里介绍按照GIS空间数据模型的不同,将GIS软件分为以下几类：栅格、二维拓扑矢量、数字高程模型(DEM)、不规则三角网(TIN)、三维模型、时序模型等。栅格数据模型在许多产品中都存在,但趋势是更灵活的二维拓扑或不规则三角网。真正的三维和时序模型还很少使用,但它们是未来的研究方向，另外,图象GIS将遥感图象与GIS矢量分析紧密结合起来,对地形进行三维立体观察和GIS分析,这也是目前的研究方向之一。不同种类的应用对地理数据的比例和精度要求不一，一般说来,环境管理和规划中应用的比例尺范围是1:500000-1:10000,城市规划和交通规划应用的比例尺可达1:1000甚至更大。

2GIS在环境科学与工程中的应用

2.1环境管理。

在国家和地方环保部门工作的过程中是需要很多环境质量数据和统计报表的，GIS系统在运行的过程中可以对不同的环境资源进行全面的管理，同时还可以将这些数据整理好，之后还能十分有效的将这类信息统计起来应用在土地利用规划和环境统计工作当中。

2.2环境影响评价。

因为GIS系统能够对和场地相关的数据进行全面的集成化管理，比如地表和地下水质、土地资源的具体利用状况等等，所以其在应用的过程中比较适合当做环境影响评价分析和辅助决策的一个重要的手段。研究人员使用GIS技术对某地区进行了环境影响评价工作，在研究的过程中也建立起了一个环境数据库、地表水污染路径模型，此外还对该地区的经济发展给环境带来的影响进行了详细的分析。

2.3面源污染分析。

面源污染的特点比较鲜明，它影响的地域范围比较广，同时形成这种污染的原因也存在着非常强的复杂性，面源污染也成为当前研究过程中非常重要的一个课题，研究人员将农业面源污染的模型和地理资源分析支持系统等充分的结合在一起，分析了棉花苑污染对某地区河流水质的影响，同时还在这一过程中以地图形式当做是输出的结果，同时还要在这以过程中标出容易受侵蚀因素影响的地区。

2.4水资源管理分析。

因为GIS可以对和场地关系相对密切的地形和水文以及其他的环境数据进行全面的管理，同时还要将它们和一些特定的应用程序联系在一起，这样一来就能够对复杂性比较强的水资源问题予以全面的分析。因此这一技术在水资源管理方面应用也是非常普遍的。研究人员使用GIS技术建立了一个能够对地质水文数据进行收集、维护和按需提供的系统，同时它也可以对不同的部门进行全面的工程设计和保护地下水有效途径的研究，这一系统可以按照井点的位置进行空间的定位和查询，此外还能按照需求生成一维到三维的图形。

2.5给水管网的设计和管理。

因为GIS在应用的过程中可以构建一个二维矢量拓扑关系，尤其是其能够体现出非常好的网络分析功能，这样一来也可以为城市排水管网的规划设计以及管理调控提供一哥相对比较有效的工具，网络分析的过程中可以实现非常强大的功能，正式因为这些强大的功能，才使其得到了更加广泛的应用。

2.6近海水域管理和分析。

污水排江排海研究会受到多种因素的影响，所以当前的研究中，怎样建立一个科学合理的模型对近海水域进行模拟和分析也就成了非常重要的一个问题。相关的研究人员使用GIS技术将遥感数据的处理、建模和统计分析充分的结合在了一起，对羽流进行了详细的分析，这样就可以对水域当中漂浮物的具体分布予以全面的分析。

2.7环境监测。

环境监测过程收集的信息通过GIS能够实时存储和显示,用于分析和辅助决策，研究人员利用GIS技术对地下水的监测网络进行了设计,可以对所选研究区域进行详细的场地监测和分析,有利于管理地表和地下废物设施、及时发现潜在污染源,加强对水源井的保护，还能为填埋场选址提供决策支持。

3结论

GIS技术在环境科学领域应用的过程中可以展现出其强大的功能，在我国已经有不少成功应用的例子，所以在我国环境科学研究发展的过程中，我们应该合理的应用GIS技术，使其优势更为充分的发挥出来。

参考文献

[1]罗永.GIS技术在环境科学中的应用[J].内蒙古科技与经济，2009(2).

[2]陈文锋,戴宏民,周均.地理信息系统技术在环境科学中的应用[J].重庆工商大学学报(自然科学版)，2009(1).

[3]帅方敏.地理信息系统技术在环境领域中的应用[J].山西科技，2007(1).

地理信息科学应用范文第2篇

当今社会，随着电脑和网络技术在教育界的日益普及，使得教师的工作效率有了很大提高，也使教师的教学方法发生了革命性的变化，也对教师的工作提出了更高的要求。信息技术与学科课程的整合应用，已成为课堂教学改革的必然趋势。 这就对我们的教育教学提出了新的挑战，如何利用好信息技术，让它在教育教学中发挥更大的作用，成为每个教育工作者面临的问题。

结合多年的地理教学经验，在地理学科教学中充分运用信息技术进行课程整合，充分发挥计算机对文字、图形、图像、动画、视频、音频等媒体的综合处理能力的优势，应用多媒体计算机、网络教室、校园网和因特网等于教学中，以更丰富的形式开展课堂教学，能更好的完成教学任务，达到很好的教学效果。它突破了师生之间仅凭语言、概念、挂图传递信息的局限性，“媒传”较之于教师单纯的“口传”，其优越性不仅在于它的信息传递效率高、形象直观，激发兴趣，便于视听和接受。更重要的是能有效地使学生由信息的被动接受者变成主动寻求者，使学生真正成为学习的主体。下面我就结合平时的地理课堂教学，谈谈信息技术与初中地理学科的整合应用。

1 创设教学情景，激发学习兴趣

兴趣是学生学习最好的老师，只要有了兴趣，才能充分发挥学生在课堂中的主体作用，收到良好的教学效果。因此，运用信息技术，制作多媒体课件，创设与课堂内容相应的情境气氛，能使学生有身临其境的感觉，激发学生的学习积极性。例如，在讲授《西双版纳》一课时，利用多媒体播放一些西双版纳的自然风光，如望天树、绞杀植物、独木成林、亚洲象、绿孔雀、卷尾猴等，同时配上优美动听的葫芦丝，再播放一段傣族泼水节的视频。学生犹如身临其境，学习兴趣油然而生，学习效果可想而知。这些都有是传统教学所无法达到的。

2 化繁为简，突出重点，突破难点

地理学科是一门领域宽广、内容丰富、学科思维综合能力强的课程。课本中有许多重、难点，学生如果单靠老师讲解来接受这些知识，就需要具备一定的空间想象能力和抽象思维能力。而多媒体教学形象、直观。它可将抽象的知识形象化、具体化，易于学生掌握。从而突破教学中的重、难点，达到事半功倍的效果。例如：在讲授《地球的运动》一课时，地球的公转特点及地理意义既是重点又是难点。那么通过利用多媒体播放地球的公转运动，学生就能形象直观的看到地球公转产生的现象,使以往学生难以理解的知识变的具体、形象、通俗易懂。

3 化静为动，形象直观

在以往的地理教学中，教具主要是挂图并结合课本插图，由于不能看到地理事物的运动变化，学生便难于理解一些抽象的知识，在课堂上较为被动，影响了学生对知识的理解。运用信息技术，制作多媒体课件，进行动态模拟，使静止图成为动态图，从中观察到整个变化过程，学生边观察、边操作、边思考讨论，既活跃了课堂气氛，激发学生的求知欲，也体现教师的主导作用，发挥学生能动作用，使教与学成为有机的整体。如在《中国降水》课件里，一边通过动画模拟“锋面雨带移动”的全过程，同时配乐朗读：“夏季风，雨祖宗，五月在南岭，六月江淮中，七八向北去，入黄进辽松，九月回江南，十月去无踪。”这样，就能把雨带移动的时间、路线深深地刻在学生的脑子里。

4 图、文、声并茂，生动逼真

传统的课堂教学把知识局限在书本上，无论教师怎样发挥语言的才能和教具的演示，都无法直观、生动地再现自然地理环境的发生和演变过程。而运用信息技术进行课程整合，就会解决这些难题。利用计算机、影像资料、投影仪播放或演示表现地理现象、描述地理事物、揭示地理规律等内容的多媒体课件，可通过声音、图片、影片、动画等形式进行，因此教学效果是非常显著的。在课堂教学需要地图时，可投影展示地图，对比多幅地图，根据教学的需要可突出显示地图上的主要的地理事物，淡化次要事物，学生对主体地理事物印象深刻。对于不能直接观察的地理规律、现象，教师也难以阐述的，可以将书上的解释文字转换成动画，使学生能直观观察地理规律的变化，从而容易认识理解地理规律和现象。在地理景观的教学上，可以利用图像、视频等媒体生动展示景观，使学生对不同的景观有感性的认识。如火山爆发、地震、海底地形等；也能把十分遥远的地理事物展现在学生眼前，让学生领略各种大自然的奇观：如宇宙空间、世界各地的风土人情等。如在《我国四大地理区域》课件中，插入“江南水乡”、“陕北风情”、“内蒙古草原”、“新疆歌舞”等多个视频片段，教师可根据教学的内容和时间，选择播放一个或多个视频片段，既可把遥远的地理事物一下子拉到眼前，生动、逼真，又可大大节省时间，取得良好的教学效果。

地理信息科学应用范文第3篇

关键词:应用型本科院校;大学信息素养;信息素养教育

信息素养概念的提出［1］至今已有40余年，信息素养是人类在信息社会所必须具备的基本素养之一，已得到学界和社会的广泛认可。作为一个极其特殊、复杂和广阔的领域，信息素养涉及的知识技能涵盖诸多学科领域，且不断深化融合，在哲学、人文、技术、社会、经济、管理和法律等领域保持联系。信息素养既是现代公民所必须具备的素质之一，也是大学人才培养的重要内容。它与道德品质素养、文化知识素养均为大学生基本素养的构成要素，成为大学教育体系的重要组成部分［2］。当前，国家和地方教育主管部门正在推进新建本科院校向应用技术类型高校转型发展的战略部署，新建地方本科院校也在积极推进内涵式转型发展，因此，适应转型发展的大学生信息素养教育体系面临重构，相应的理论与实践也需要摸索。鉴于此，本文分析了加强应用型本科院校信息素养教育的重要意义及现实需要，剖析了应用型本科院校加强学生信息素养教育的必要性，在此基础上，结合应用技术类型高校人才培养基本特征与要求，重点探讨了应用型本科院校学生信息素养教育的体系建构，并提出了相关建议与对策。

1构建应用型本科院校学生信息素养教育体系的必要性

1.1构建应用型本科院校学生信息素养教育的重要意义

应用技术大学是我国借鉴欧美应用技术大学办学模式，以构建中国特色现代职业教育体系为目标提出的，是新建地方本科高校转型发展的理想模式。在新建地方本科高校向应用技术类型本科高校转型发展过程中，构建具有应用技术大学特色的应用型本科院校大学生信息素养教育体系尤为重要。构建应用型本科院校学生信息素养教育体系是新建地方本科高校应用型人才培养的必然要求。当前，我国大学生普遍存在理论知识较为扎实但实践动手能力偏弱、解决实际问题的能力较弱、创新思维滞后等现象，学生自主创业能力及成功案例与教育发达国家相比存在较大差距［3］。其重要原因就是各高校信息素养教育体系建设还未达到相应要求，大学生对所学专业知识的整合、与新岗位所需技能信息的融合不足，从特定行业、工作领域、事务范畴中获取有用信息的意识与能力都较欠缺。西方应用技术大学的成功办学模式成为国家重振经济发展潜力的重要助推器，这些大学培养的应用型人才大都具备较为扎实的信息素养能力，能够极快适应各个岗位，极大地降低培训成本，加速技术创造，稳定社会秩序，为推动经济社会发展提供强大的人力资源保障。因此，重构应用技术大学建设导向下的应用型本科院校学生信息素养教育体系已成为新建地方本科高校应用型人才培养无法回避且必须重视的重要内容。构建应用型本科院校学生信息素养教育体系是探索新建地方本科高校教育教学改革的重要实践基础。长久以来，新建地方本科院校就不断探求适合自身特色、服务地方经济社会发展的教育教学改革，教学理念、教学内容、课程体系、教学技术、教学方法等教育教学的核心要素改革在教育理论界与实践改革界取得丰硕成果。大学生信息素养教育是打通知识、实践、创新与创业的关键环节，大学是使学生真正具备终身信息获取与应用能力的重要教育模块，而新建地方本科院校应用型人才培养有着多样性、动态性和复合性等内在特性，因此，构建适应应用技术类型高校转型发展的大学生信息素养教育体系已成为新建地方本科高校教育教学改革的重要组成部分，以及必须加大实践力度的重要支撑载体。构建应用型本科院校学生信息素养教育体系是拓宽与完善信息素养教育理论与实践体系的重要手段。在我国，从基础教育到高等教育再到成人教育，信息素养教育日益受到政府和教育机构的重视。大学生信息素养教育体系在全国高等教育界的理论研究与实践探索不断深化，已积累的诸多成功经验也进一步推动了我国信息素养教育体系改革发展进程。应用技术类型高校作为新建地方本科高校未来转型发展的重要方向，包括信息素养教育在内的教育教学改革必然成为完善我国高等教育信息素养理论与实践体系的有益补充。

1.2新建地方本科院校信息素养教育实践现状

为了更全面深入地研究应用技术学生信息素养教育体系，我们结合文献调研及课程教学经验，对新建地方本科院校信息素养教育现状进行总结。新建地方本科院校是1999年国家高等教育扩招后产生的，是我国高等教育体系的重要组成部分，这类高校一般位于地级市，具有鲜明的地方性、应用性等特点，其学生信息素养教育也必然带有显著的特色。当前，国内大部分新建地方本科院校学生信息素养教育主要以信息资源认知、数据库检索及信息研究与开发(文献综述撰写等)为主，教师队伍主要由高校图书馆馆员和相关学科专业的院系教师组成，上课形式基本分为理论教学及上机操作，大部分属于公共选修课，一般为20～50学时，教学对象以本科生为主，各校自主安排教学时间。存在的主要问题包括:①重视程度较低。主要表现在课程面向度不够、课程边缘化、课程资源调配困难、教师队伍不稳定等。②课程教学水平参差不齐。主要表现在教学内容五花八门、教学方式较为单一、教材老化现象严重、教学针对性不足、实践实习教学力度不够等［4］。③课程总结不足，效果不佳。信息素养课程因前述原因无法得到科学动态的总结与反馈，教学质量存在低水平重复现象，未尽完善的评价体系也导致课程教学效果无法评判。

2应用型本科院校学生信息素养教育的体系建构

结合应用型本科院校人才培养的基本要求，笔者从以下几个方面构建了基于应用技术大学建设的大学生信息素养教育体系框架。

2.1总体思路与目标

在吸纳新建地方本科高校信息素养教育良好经验的基础上，构建以职业技能为导向［5］，实现职业、行业及产业需求与信息能力高度融合，实施精细化、重交叉、强实践、可发展的大学生信息素养课程体系，建立螺旋式多元教学模式，打造符合应用型本科院校转型发展要求，符合新建地方本科院校教学实际的大学生信息素养教育体系。

2.2基本原则

应具备的基本原则主要包括:①多维建构原则。进一步保持大学生信息素养层级性、多面性等特点，多维度实践、应用与推广应用型本科院校学生信息素养教育体系建设。②纵横发展原则。坚持多元化教学模式，把大学生信息素养教育体系完美嵌入整个大学生教育体系中。③因地制宜原则。各高校应该根据所在学校实际条件，制定符合本校教育教学特色的信息素养教育方法。④开放集成原则。信息素养教育体系是一个开放的教育综合体，在其他课程教学或实践中可以融合互鉴、集成创新。⑤持续发展原则。信息素养是大学生终身学习的重要手段之一，信息素养知识随着经济社会及高等教育发展也在不断地变化发展中，因此，必须坚持持续学习、发展学习、创新学习［6］。

2.3应用型本科院校学生信息素养教育整体框架

在以上分析的基础上，笔者提出应用型本科院校学生信息素养教育教学综合框架，具体见图1。整体框架体系包括能力训练模块、知识学习平台、课程(内容)配置结构及大学生信息素养教育实践实训技能平台4部分。能力训练模块是与大学生信息素养4要素相对应的必备核心学习单元，主要包括信息专题研究、信息技术应用、信息检索利用、信息素养与意识4部分。其中，信息素养与意识训练模块主要有信息文化、信息知识、信息思维、信息伦理、信息法律等内容;信息检索利用主要训练大学生信息检索的基本技巧、数据库操作方法、文献检索方法等;信息技术应用主要涉及有关信息检索的计算机技术、网络技术、多媒体技术、数字技术、信息安全技术等内容;信息专题研究主要是大学生本专业毕业设计论文文献综述、本专业研究热点追踪、行业领域就业信息、行业市场调研情况、必备的报告撰写基础等。知识学习平台为创新创业平台、学科课程平台、行业课程平台、专业课程平台，是实现大学生信息素养教育教学目标的基本载体，其中:专业课程平台主要为信息素养基本课程平台、信息素养教育相关课程平台;行业课程平台主要是为大学生更好地了解专业相关行业领域竞争情报的平台;学科课程平台为大学生学科专业更高级别应用研究型知识学习平台;创新创业平台是为大学生创新创业提供信息储备支撑平台。大学生信息素养教育实践实训技能平台主要是将大学生信息素养教育学习的理论知识转化为实践技能的训练平台，贯穿于能力训练模块、知识学习平台、课程(内容)配置结构。课程(内容)配置结构主要是相对应的具体课程设置，体现在能力训练模块中，以知识学习平台和实践实训技能平台为重要载体。应用型本科院校学生信息素养教育整体框架是一个有机系统，以能力训练模块为主要教学设置基本目标，以优化大学生信息素养课程(内容)配置结构为基本课程单元，以知识学习平台为基础理论载体，以实践实训技能平台为实践应用载体，四者相互统一、相互促进，紧密围绕并推动应用型本科院校学生信息素养教育体系建设。

2.4应用型本科院校学生信息素养教育实践教学框架

信息实践教学是大学生信息素养教育不可或缺的重要内容，与应用型本科院校人才培养目标高度吻合。笔者结合普通本科高校大学生信息素养教育实践教学的一般规律，根据应用型本科院校学生信息素养教育整体框架及其框架内大学生信息素养教育实践实训技能平台，构建应用型本科院校学生信息素养教育实践教学框架(图2所示)。该实践教学框架主要包括课内实践和课外实践及其实践目标，课内实践主要包括信息检索上机实训、行业考察总结、课程期末考察、毕业课程设计等内容，课外实践主要包括自主专业知识巩固、社会志愿信息服务、学科专业竞赛活动、创新创业项目开展等内容。这两大块实践教学以基础能力认知、体验真实技能、仿真综合应用和专题信息开发为主要目标。这些目标是检验大学生信息素养教育成效的主要标杆。

3应用型本科院校学生信息素养教育的实施建议

新建地方本科院校大学生信息素养教育体系建设是一项系统性工程，涉及诸多内外要素，根据当前新建地方本科院校大学生信息素养教育教学状况及前述构建的应用型本科院校学生信息素养教育体系整体框架，笔者对提高应用型本科院校学生信息素养教育水平提出以下几点建议。一是要加强重视，改变大学生信息素养教育地位。积极提升应用型本科院校人才培养中信息素养教育的地位，按照实际情况将大学生信息素养教育课程列为大学生通用必修课或重点选修课程或通用平台类课程，加大课程学时学分比重，针对本科生灵活选择上课学期段，在教学立项、经费资助等方面对信息素养课程予以政策倾斜。二是要建设完备的、更有针对性的应用型本科院校信息素养课程链。要进一步规划大学生信息素养教育课程体系，主要课程应至少包括信息基本素养、媒体素养、计算机素养、因特网素养、信息识别与检索素养、信息伦理与安全素养等七大模块，同时信息素养教育应有机融入相应的专业课程中。三是要不断丰富信息素养课程课堂课外教学形式与方法。除了主讲教师讲授课程基础理论知识和上机实验外，还可以邀请校外网络安全专家讲课，到政府机关、事业单位、科研机构、企业及图书馆竞争情报部门、信息统计分析部门、网络安全部门、信息资源存储与开发部门学习相关实践操作与应用原理。四是要不断完善应用型本科院校信息素养教育师资队伍建设。有相关教学或研究基础的教师都可以加入对大学生信息素养的教育中，师资队伍的学科结构除了图书情报学科以外，还应包括计算机学科、市场营销学、经济管理学、工程管理、社会心理学等。五是要强化大学生信息素养教育课程教材品牌本地化建设。要及时跟踪国内外信息素养教育课程研究热点，吸纳信息素养教育课程教学内容，编写符合本校电子资源实际、学生能力范畴之内、与师资队伍研究密切相关的本地化品牌教材。

4结语

应用型本科院校学生信息素养教育必然要求为应用型本科院校转型发展目标服务，需要紧密围绕应用型本科院校人才培养核心特征、任务指标开展。本文从理论框架层面构建了应用型本科院校学生信息素养体系框架，并提出相关建议。鉴于应用技术类型本科高校建设及大学生信息素养教育的复杂性，相应的机理分析、动力分析及实践应用等仍有待进一步探索。

［参考文献］

［1］赵娜．新建本科院校应用型人才信息素养教育课程设置研究［J］．科技情报开发与经济，2015，25(4):123－125．

［2］刘跃华．大学生信息素养培养的影响因素及对策研究［D］．西宁:广西大学，2014．

［3］肖检蓉．论新建本科院校大学生信息素养教育［J］．当代教育理论与实践，2012，4(5):69－71．

［4］王友富．普及大学生信息素养教育，提振图书馆学学科地位［J］．大学图书馆学报，2014(2):68－71．

［5］卢雪英．应用技术型本科专业课程体系构建研究［J］．教育评论，2014(12):18－20．

地理信息科学应用范文第4篇

1　地理科学在科学体系中的地位

钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。

附图

图1　钱学森论人类的知识体系

fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen

钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。

附图

图2　科学分类的网络体系

fig.2 the network system of science classification

在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。

钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。

表1　社会主义建设的系统结构（略有修改）

tablel the system structure of socialism construction

附图

2　地理信息科学

20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。

附图

图3　五个开放的复杂巨系统

fig.3 five open complex giant system

地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。

随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。

地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。

总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。

3　地理系统工程

地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。

4　理论地理科学

地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。

理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。

5　地理科学在可持续发展信息社会中的作用

地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。

由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。

【参考文献】

[1]　钱学森，等.论地理科学[m].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.

[2]　钱学森.发展地理科学的建议[j].大自然探索，1987,6(19):36-46

[3]　钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[j].地理知识，1990,(1):90-93.

[4]　马蔼乃.论地理科学的发展[j].北京大学学报（自然科学版），1996,32(1):120-129.

[5]　马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[j].北京大学学报（自然科学版），1998,34(4):533-541.

[6]　马蔼乃，等.论地理信息科学的发展[j].地理学与国土研究，2002,18(1):1-8.

[7]　马蔼乃.遥感信息模型[m].北京：北京大学出版社，1997.1-165.

[8]　马蔼乃.遥感信息模型与地理数学[j].北京大学学报（自然科学版），2001,37(4):521-529.

[9]　马蔼乃.遥感地理信息模型[j].地理学报，1996,51(3):266-271.

[10]　马蔼乃.地理信息编码模型[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.283-302.

[11]　马蔼乃.地理知识的形式化[a].地理科学与地理信息科学论[c].武汉，武汉出版社，2000.261-274.

[12]　马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略（首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会）[n].黄河报（转载），2002.

地理信息科学应用范文第5篇

关键词 信息技术;教学实践;课程整合

中图分类号：G434 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）03-0011-02

新时期，“现代信息技术和教育教学的结合”是我国在深化新课改中进行教学改革的新起点，是创新和改革传统教学模式p教学理念和教学方式的重要手段。近年来，随着多媒体技术和互联网技术的迅速发展，基于互联网的多媒体应用日益广泛，多媒体技术在教学中也得到广泛应用。这两者的有机融合，就是把现代信息技术和教育教学有机结合起来，整理和融合各学科的教学资源和具体的教学环节，实现效益最大化，进而促进教学模式的创新和改进，最终达到培养学生创新意识与实践能力的目的。

1 学科课程整合及信息技术概述

相关的概念和内涵 应用现代信息技术把学科课程进行整合，就是将学科的教学任务和目标的达成作为基础，将信息技术作为教学方式渗透到整个课程教学中，进而达到教学效率和质量的提升，促进学生主体的构建。所以，在实际课堂教学中应该全面、系统地分析学科的特点，以信息技术为手段，激发学生对所学学科的兴趣，强化学生的学科概念和思维能力及推理能力的培养。

应用信息技术来整合学科课程的必要性 新课标明确指出，要让学生掌握一定的学科理论知识，让学生学会理论联系实践的能力，并帮助学生养成良好的学习习惯，培养学生的综合能力。信息技术具有发散性、灵活性及交互性等特点，可有效激发学生的学习动力，为学生的自我学习和合作学习创建环境。这一整合体系的良好形成，可实现学生为主体的教学，打造优质高效的教学课堂。

2 应用信息技术来整合学科课程的意义

有利于教学目的的达成 将信息技术和教育教学完美融合，符合现代教学理论和教育形势的要求，信息的有效整合和教学的本质是高度一致的，具有相同的目的。因此，信息技术的积极效用集中体现在学科教师的教学水平和学生学习及全方位发展两个方面，整合的根本目的就在于此。应用现代信息技术科学合理地渗透到学科教学中，可以丰富教学方式和方法，拓展课程内容，让教学形式更为多样化、个性化。

有利于教学活动的开展 应用信息技术可有效减少教师备课的精力和时间，提高备课的效率。同时，信息技术的应用可促进师生间的交流和互动。信息技术的有效应用可大大减少教学工作者重复劳动的量，让其有足够的时间来进行教研和再学习，进一步提高教学水平。在实际教学中，每种信息技术都具有其应用的效用，所以要看教学中是否需要借助相应的多媒体，以实现科学合理地应用现代信息技术。

有利于多学科的整合 信息技术与学科课程的有效整合在一定程度上可以实现多学科的整合，促进多学科间的相互渗透。比如地理PPT课件展示中，需要综合计算机、数学、音乐等学科知识来分析和探讨。在综合学习中，可让学生学会和应用交叉性知识。信息技术和学科的有效整合，可以帮助学生突破单学科的限制，让学生找到自己的兴趣课题或学科，进而体会到学习的乐趣，全身心地投入到学习中，学会探究性和合作学习，达到解决实际课题的目的。同时也让学生运用所学知识在实践中提升自己的动手和应变能力，促进他们创新意识和创造力的培养。

3 应用信息技术整合学科课程的原则

指导原则 要实现科学有效整合，应该有正确恰当的教育理论来做指导，要全面、系统考虑不同教育理论的不同特点和优势，根据学生的学习情况、学习水平、身心情感等，结合教学的具体对象、教学内容等信息，灵活地应用不同的教学理论来指导整合和教学实践。

经济原则 信息技术在学科课程整合教学中的应用，需要投入一定量的资金和精力，比传统教学模式要多很多，所以在应用信息技术前要了解和掌握信息技术在达成教学任务和目标时是否一定要借助信息技术。不可因使用而刻意去应用、为整合而整合，而应根据实际的教学情况去选择。同时还应该根据学科的具体教学对象、任务、内容、目标等，选择合理适用的资源和工具。

有效原则 信息技术与学科课程整合的应用，不但讲效率，还要讲质量和效果。信息技术的应用，可有效节省教师的备课时间、增大教学的信息量，而学生则可在一定的课时内有效掌握较多的知识和技能，让更多的感官得到刺激，以增进知识的有效消化，促进学习质量和效率的提升。但是并非所有的课程均应用信息技术，而是有选择、有重点地应用，以达到“教”与“学”效果的最优化。

全面原则 在整合过程中应该把信息技术贯穿于整个教学活动，实现科学有效的学科整合，有利于把抽象的教学内容变得更为生动、具体、形象，增强课程内容和实际生活的联系，有利于促进学生学习方式的转变，有利于学生的知识技能、价值观及情感思想等方面的全面发展，有利于培养学生分析和解决实际问题及相互协作的能力。

4 应用信息技术整合的具体实施

实施的基本要求

1）教师方面。首先，教师应充分了解和掌握现代教育学理论，在理论指导下主动有效地应用信息技术和学科课程的整合;其次，应该掌握并应用多媒体信息技术;最后，应懂得利用和操作自动办公软件、集合画板等教学软件。

2）学生方面。信息技术应用的根本目的是增强教学效果，培养学生的创新意识和逻辑思维，所以学生也应该对相关信息技术和教学软件有一定的掌握和了解，尤其是自我探究和合作学习时需要的软件。

3）学校方面。要实现这一整合需要借助交互性良好的多媒体室、语音室、教育媒体中心等，所以学校应该给予硬件和软件的支持。大部分学科最基本硬件包括计算机房和多媒体教室;软件则需要几何画板、自动办公软件等。

常用的整合模式