测绘工程专业的计算机实践能力培养模式探索

李军+阎跃观+袁德宝

（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083）

摘要：测绘领域进入信息化时代后，提高测绘专业学生的计算机实践技能迫在眉睫。本文从数据量、时效性、学科交叉和自动化程度四个方面分析了测绘专业学生计算机实践能力培养的必要性，在此基础上探讨了面向测绘工程专业的计算机实践能力的具体内涵，并针对测绘领域的特点与需求，提出了几点改革计算机实践能力培养模式的建议，以满足信息化测绘的要求。

关键词：测绘工程；计算机技能；实践能力；培养模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0126-02

近几十年来，计算机、通信等各种技术得到快速发展，测绘学科也随之发生了质的变化，由传统的手工模式进入了信息化测绘时代[1]。信息化测绘技术是在对地观测、计算机和现代通信技术等支撑下的有关地理空间数据的获取、处理、管理、更新、共享和应用的技术集合[2-3]。与传统模拟测绘和数字测绘相比，信息化测绘强调信息共享性，以及服务的网络化、智能化，而计算机技术是实现信息化测绘的重要基础。为了满足信息化测绘对测绘工作者计算机技能的要求，提高测绘专业学生的计算机实践技能已成为迫在眉睫的任务。尽管各高校已经认识到计算机实践能力对测绘专业的重要性，并对课程的教学方法进行了研究[4-5]，但大多数高校仅停留在通过在培养方案中增加计算机类课程的层面，简单在培养方案中融入计算机课程，并不能从根本层面锻炼和提升学生运用计算机解决专业问题的能力，导致学生的实践能力与社会实际需求脱节。为此，本论文旨在从信息化测绘对计算机实践技能的需求、计算机类课程教学存在的问题等多个角度，探讨研究新形势下测绘专业学生计算机实践能力培养的必要性、内涵和模式，使学生更好地适应信息化测绘的需要。

一、计算机实践能力培养的必要性

信息化时代下，测绘从数据采集、管理到分析显示整个环节都产生了较大的变化，人们对测绘工作也提出了新的要求，主要呈现以下几方面特点：

1.数据量巨大：传统的测绘数据采集仪器随着技术进步，其性能和方式在不断提高，如综合运用光机电技术形成的测量机器人应用于大型构筑物的变形监测中。此外新型数据采集传感器不断涌现，为测绘提供了新的数据源，如卫星遥感成像传感器、三维激光扫描仪、手机等。这些传感器不仅采集速度快，而且部分传感器处于持续监测状态，积累大量的信息。海量的空间数据管理靠人力难以实现，而计算机比较擅长执行具有高度程序化的工作，适合于处理海量测绘数据。

2.时效性高：由于技术手段的进步，测绘已经应用于许多动态监测领域，包括自然灾害监测、卫星精密定位与定轨、大规模车辆监控等。这些领域对数据采集及更新频率要求非常高，例如滑坡监测与预警是指通过测量机器人实时观测监测点位置动态，分析滑坡发生风险。各类动态监测都要求数据的分析具有高时效性，否则难以达到预定目标或因未能及时监测而导致重大损失。计算机在此方面具有很好的优势，能实时处理数据并分析结果。

3.多领域交叉：当前测绘已经广泛应用于各行各业，一方面为各种应用提供了基础地理信息，另一方面空间分析方法逐渐成为一种补充分析手段。测绘的应用已经不再局限于单一领域，逐渐呈现出多领域交叉的特点。如气象监测中，在数据层面既涉及气象专有数据（云量、温度、风向等），又涉及测绘数据（DEM、行政区域等），而在模型层面，气象模型和空间分析模型结合使用。无论是数据还是模型层面，专业领域与测绘领域的结合必须依赖计算机。

4.自动化程度高：当今的许多重大工程和应用都是一个复杂系统工程，涉及到方方面面的问题，具有环节多、准确度高、工作量大等特点，如果全部靠人力参与，会导致经济成本过高，而且由于人的感官及身体条件限制，无法保证准确性和稳定性，进而带来工程问题。因此大部分工程或应用都对自动化程度要求较高，使得计算机的参与不可避免。

当前测绘的上述几方面特点使得测绘行业从业者必须掌握一定的计算机实践水平，进一步增强了高等院校培养测绘专业学生的计算机实践能力的必要性。

二、计算机实践能力的内涵

计算机实践能力是指利用计算机解决实际问题的能力，而对测绘专业高等教育来说，它包含更具有针对性的内涵：

1.掌握计算机基础操作知识，熟练运用办公软件制作各类文档和数据图表，熟悉计算机网络通信知识和技术，理解计算机操作系统的基础理论。

2.掌握测绘相关专业软件的操作，能够理解和处理主流的数据类型，包括GPS定位数据、GIS矢量数据、遥感影像、三维激光扫描数据等。懂得基本的专业数据分析知识，如坡度坡向计算、影像校正等。

3.掌握一定的程序开发基础，至少掌握一种程序开发语言，在面对一些定制或特殊的数据处理和分析过程时，能够独立利用编程方法解决。

4.建立运用计算机解决测绘专业问题的思维方式，针对待解决的复杂的理论或应用问题，能够先从概念层面将其抽象成数学问题，再在执行层面设计成计算机处理流程。

三、计算机实践能力的培养模式

1.理论课程与上机实践相结合。在开设测绘专业课程时，注重理论知识讲授与上机实践相结合。对所有专业课程，除了传授理论知识外，尽可能设置一定比例的课时让学生参与上机实践。选择课程中具有代表性但计算过程复杂的知识点，编制程序设计任务库，使学生独立地运用编程平台和开发语言实现指定功能。同时从软件工程的角度讲解如何利用程序设计解决专业问题，讲授内容包括以下环节：问题的数学建模、功能分解、数据结构建立、代码编写等。

2.建立适应测绘专业的全面计算机课程体系。根据测绘专业的学科特点及行业需求，制定合适的计算机课程体系，涉及应用计算机基本操作和高级编程设计等多层次内容，如编程语言、数据结构、数据库、网络通信。可参考的课程为：《面向对象的程序设计》、《数据结构》、《数据库原理与应用》、《数字图像处理》、《GIS软件设计与实现》。通过课程的讲授，使测绘专业学生掌握通用的计算机实践操作能力。

3.设置综合课程设计。当前学生经过计算机类课程的学习后，基本能掌握软件的使用与程序设计技能，但通过总结学生反馈发现，大多缺乏应用计算机解决综合性专业问题的经验。为进一步强化学生的计算机综合应用水平与团队协作能力，设置基于分组协作式教学的综合实践课程设计，围绕测绘各环节，设计适合于实践能力锻炼的程序设计任务，分组完成综合程序设计，锻炼学生在团队协作中提出问题、分析问题、解决问题的能力。

4.鼓励学生参与科研创新训练活动。在正常的专业培养体系外，鼓励学生参与相关的科研创新训练活动。学校内部各机构常组织一些大学生课余科研活动，例如作者所在单位提供了科研创新训练项目平台，学生可以自由组队申请，在指导老师的指导下开展科研活动，能较好地锻炼学生的计算机实践能力。此外，也可以鼓勵学生报名参加国家级或省市等组织的硬件设计、软件开发大赛等，既能提供相应的活动条件，又营造了学习的氛围和压力，有效促进学生能力的培养。

四、结论

本文针对信息化时代对测绘工作者的知识结构与技能水平的要求，分析了测绘专业学生的计算机实践能力培养的必要性，探讨了其具体内涵，并提出了几点改革与完善计算机实践能力培养的建议，有利于更全面理解与实施培养学生应用计算机解决专业知识的能力。

参考文献：

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

[2]杨可明，史钢强，魏华锋，等.面向就业需求的信息化测绘技能训练模式研究[J].煤炭高等教育，2014，32（5）：106-109.

[3]孙文彬，蒋金豹，袁德宝.信息化测绘背景下的计算机类课程教学方法改革与探索[J].测绘通报，2014，（7）：131-133.

[4]杜培军，张书毕.高校测量工程专业计算课程设置探讨[J].测绘通报，1998，（8）：40-42.

[5]张恒璟，王崇倡，王佩贤.以应用创新型人才培养为目标的“测量程序设计”教学改革研究[J].测绘通报，2012，（6）：101-103.