测量学与GIS课程一体化教学的研究

王庆国

(武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉430081)

一、引 言

随着模拟测绘向数字化测绘的转变，以及测绘信息化的快速发展，测绘学科的内涵、研究重点、理论技术体系、研究手段及最终的产品形式等都发生了深刻变化。现代测绘学已经成为包含空间数据的测量、分析、管理、存储、显示和利用等综合研究的科学和技术［1-2］。

测绘学科的这种发展和进步，要求相关的测绘教育能与时俱进，在课程培养目标的设计和教学内容体系的组织等方面作出相应改革。

测量学作为基础性测绘教育课程，在我国高校的许多工程类专业中均有开设。为了与测绘学科的发展相适应，对于测量学课程的教学改革，已有许多学者进行了研究和探索［3-9］。但是，现有研究仍然普遍局限于传统测量学的定位和原有的内容体系框架，忽视了学科内涵和外延的扩展，在课程培养目标和内容体系的设计等方面并没有太多的创新。

在测绘信息化潮流中，测绘行业的服务对象和服务范围已远远超出了传统测绘学的范畴，扩大到与地理信息有关的各个领域。因此，测绘教育改革的一个重要方向就是要大力加强学生地理信息方面能力的培养。基于此，已有许多原来只开设测量学课程的专业，如城市规划、土地管理、交通、电力、采矿、农林等，陆续开设了GIS方面的课程。但是，从目前相关专业对两门课程的教学组织安排来看，无论是对两门课程承接关系的考虑，还是对教学内容的有机结合，以及对学生综合能力的培养等方面，都还有许多需要改进的地方。

二、测量学和GIS课程教学中存在的问题分析

相对于测绘信息化快速发展的现状，以及测绘服务应用的实际需求，目前的测量学和GIS课程教学存在着一些明显的问题。

首先，课程的教学内容体系和教学培养目标，严重落后于测绘信息化发展的现状，也与实际应用需求严重脱节。

目前的测量学课程教学，普遍围绕“如何确定地面点的空间位置”展开，介绍传统的3项基本测量的原理和交会定点的方法;然后面向大比例尺地形图的测绘和施工放样2项测量任务，介绍如何按照一定的测量工作程序和步骤，综合利用3项基本测量工作完成，使学生具备小范围大比例尺地形图测绘及基本的施工放样的能力。在3项基本测量的原理实践方面，现有教材普遍以光学仪器的使用为主要介绍对象，数字化测绘仪器的使用只是作为一个补充内容加以介绍。

从学习测量定位基本原理的角度来看，这些内容的介绍是十分必要的。但是，随着数字化、集成化测绘仪器设备的广泛使用，测绘作业模式发生了明显变化，人们获取空间定位数据的能力、效率和精度等都大为提高，数据形式由原来的模拟数据转变为数字化数据，测绘成果的产品形式也更加丰富。如何测量绘图，虽然仍是测绘工作的基本内容，但已经不是测绘工作的重点。如何有效分析处理海量的空间信息数据，更好地服务于相关的应用需求，才是当前测绘工作迫切需要解决的重点问题。

而且，对于非测绘类专业的学生，毕业后专门从事测量工作的其实很少，他们在工作中更多的是利用测绘数据和成果去解决相关的专业问题。因此，目前的基础测绘教育应该将测量定位原理方法的学习实践与对地理信息处理能力的培养结合起来，而且要更加重视学生地理信息方面能力的培养。

虽然GIS课程介绍地理信息的采集、管理、处理、分析和可视化等方面的知识，但是现有的GIS教材都是从计算机系统的角度来组织教学内容，而与专业结合不紧，且理论性过强，需要学生具备较高的计算机理论技术方面的基础，如数据结构、数据模型、拓扑关系、算法设计等。这常常是非计算机类专业的学生无法满足的，从而大大削弱了课程的实际教学效果。

目前的教学存在的另一个突出问题是：在教学安排上，将两门课程孤立对待，忽视了两门课程逻辑上的紧密联系、内容上的承接关系和相互之间的互补作用，从而制约了教学内容的优化和课程品质的提升。

在数字化信息化测绘的背景下，测绘数据成果可以直接进入地理信息数据库，是地理信息最直接和最重要的来源。借助于地理信息平台又可以对这些测绘数据成果进行组织管理和处理分析等操作，并根据需要生产出丰富多样的地理信息产品，提供查询检索、辅助决策等服务，扩展了测绘成果的应用领域和应用范围，延伸了测绘数据成果的功能。

由此可见，测量学和GIS两门课程在逻辑上实际上是一脉相承的，其内容的前后承接关系十分清晰。只有将两者作为一个整体来考虑教学安排和教学内容的组织，才能发挥出两者之间的互补作用，进而提升两门课程的教学效果和教学品质。

但是现有的教学安排，将两者孤立对待，在课程的承接关系和内容的有机组合方面不作考虑，使得既不能体现基础测绘作为地理信息的重要来源的作用，也难以体现通过地理信息技术延伸测绘数据成果功能的效果，学生在理解和应用时很难自然顺畅地实现相关理论和技术方法的融会贯通。

三、测量学和GIS课程一体化教学的实施

为顺应测绘信息化发展的现状，满足实际应用和服务的需求，很有必要将测量学和GIS两门课程从教学组织，到教学培养目标和教学内容的设计等，进行整体考虑，实施一体化的教学。

首先，在课程定位上，要基于整个测绘学科的大视野，进行全面综合考虑。

测绘信息化的发展，使得构成测绘学科的几大分支学科由原来的平行独立发展走向集成共生发展，相互之间的交叉、渗透和融合日益深入，相互之间相辅相成的作用日益凸显。而以测绘信息化为依托的应用和服务需求又进一步推动着相关学科走向融合与一体化。因此，需要跳出某单一课程，或单一能力培养的狭隘眼界，立足于整个测绘学科的大视野，拓宽课程口径，形成融合工程测量和摄影测量与遥感等的空间和属性数据的采集方法，以及地图编制和地理信息系统等的有关地理信息数据组织、管理、处理、分析、可视化及应用等综合能力培养的课程教学内容体系，并加强课程群的组织和建设，实现测绘学各分支学科的综合，以及测绘技术方法与专业应用的结合［10］。

其次，在教学组织和安排上，注重课程之间的合理衔接，并适当调整教学的重点。

如前所述，测量学和GIS两门课程之间存在清晰而紧密的前后承接关系。测量学作为GIS的先导课程，主要实现地理信息的采集。GIS作为测量学的后续课程，主要进行地理信息的管理、处理分析和可视化等。这种承接关系不能颠倒，更不能割裂。只有尊重这种逻辑上的承接关系，才能使两门课程实现互补，取得相得益彰的效果，帮助学生建立从地理空间信息的采集到处理、分析、表达等的统一认识。

在课程教学方面，要顺应测绘信息化的发展要求，不断调整教学内容和教学重点。如测量学的教学，目前普遍还是以传统模拟测绘技术和光学仪器的介绍为主，数字测绘只是作为一个补充，这已不合时宜。在数字化测绘日益成为主流作业方式的背景下，可以在注重基本测量原理和方法教学的同时，将传统模拟技术的介绍直接删除或简单带过即可。如在水准测量的教学中，以数字水准仪的介绍和使用为主，对光学水准仪的介绍就可以简略;在角度测量和距离测量中，对经纬仪测角和钢尺量距的介绍已经可以不作为课堂教学内容，而主要介绍全站仪的测量。这样既可以节省教学课时，又可以使学生感受数字化测量的特点，并在数字测量实践后，自然地引伸到对数字化数据的处理，进而与地理信息系统对接。

最后，以实践教学为纽带，实现两门课程在综合能力培养上的统一。

数字化测绘的实施，最根本的是改变了数据的形式。数字化测绘获取的是数字化数据，对这些数据的处理已不再主要依靠手工方式，而主要是借助相关软件进行，这实际上已经是地理信息处理的一部分。

另外，目前的测绘实践，普遍以小范围大比例尺地形图的测绘作为综合性实践内容。通过控制测量、碎部测量和编辑整饰，完成了一幅大比例尺地形图，就意味着测绘训练的完整结束。但是，对于地理信息的处理分析，这常常只是起点。GIS以数字地图作为空间数据的基本组织形式，通过采集属性数据，构建地理数据库，形成对地理空间的更完整的表达。以地理数据库为基础，可以进行图与数之间的相互查询和显示，并可以借助地理信息分析工具进行多种分析处理，或者进行功能开发，进而根据需要生成丰富的地理信息产品，以辅助决策。这样，借助地理信息平台，就扩展延伸了测绘数据成果的功能，并实现了两门课程在综合能力培养上的统一。

四、结束语

测绘信息化的深入和快速发展，既加深了测绘各分支学科之间的交叉融合，又促进了测绘技术与计算机、信息和通信等技术的结合。为了适应测绘学科的这种发展变化，满足不断扩展的应用和服务的需要，在基础测绘教育中，必须基于整个测绘学科的发展定位，拓宽课程教学口径和视野，将测绘学科的相关分支学科的内容进行有机组织和综合，以提升课程教学的品质和效果。本文提出的将测量学和GIS课程进行一体化教学，就是针对目前基础测绘教育存在的局限而进行的研究和探索。这一教学改革的思路，顺应了测绘学科发展的潮流，也符合社会应用服务的实际需求。

［1］宁津生，陈俊勇，李德仁，等.测绘学概论［M］.武汉：武汉大学出版社，2004：1-20

［2］宁津生，杨凯.从数字化测绘到信息化测绘的测绘学科新进展［J］.测绘科学，2007，32(2)：5-11.

［3］赵红蕊.研究型大学非测绘专业“测量学”教学模式研究［J］.测绘通报，2010(4)：76-78.

［4］胡华科，郑春燕，陈义彬，等.GIS专业测量学教学内容与教材建设探讨［J］.测绘通报，2005(11)：63-66.

［5］岳建平，方露.“测量学”课程教学现状调查与分析［J］.测绘通报，2008(10)：76-77.

［6］张俊，张鹏飞，李屹旭.非测绘专业测量学教学改革实践与探讨［J］.地矿测绘，2011，27(1)：44-46.

［7］段贻民，杜国标.非测绘专业测量学教学改革方案的研究［J］.测绘通报，2004(5)：58-60.

［8］邓华梅，李肖锋.非测绘专业《测量学》课程的教学改革探讨［J］.测绘科学，2012，37(1)：209-210.

［9］陈俊林.非测绘类专业的测量学课程教学改革研究与实践［J］.科技资讯，2010(22)：216-217.

［10］林文介.定位测绘学——构建新的测量学课程内容体系［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2003，19(4)：10-12.