大数据时代对地理信息科学专业研究型人才培养的新要求

肖林林

摘要： 目前高校地理信息科学专业研究型人才的培养相对滞后，与社会需求发生脱节。大数据时代的到来在地理数据的内涵及分析方法方面，对现有地理信息科学专业研究型人才培养模式提出了新的要求。提出了地理信息科学研究型人才培养模式改革方案，高校地理信息科学专业研究型人才的培养，应该强化学生应对海量地理数据基本能力的教学，更加强调学生面向领域问题模型集成分析能力的提高。

Abstract： At present， the training of research oriented talents of geographical information science （TRGIS） is relatively backward， and cannot satisfy the social demand. The coming of the big data era has changed the connotation and the analysis method of the geographic data， which raise new requirements for the TRGIS in present mode. This paper proposed the reform scheme for the TRGIS. In the big data era， the TRGIS should train students to strength the basic capacity of processing massive geographic data， and put more emphasis on the capacity training of model integration analysis when solving the specific problems.

關键词： 大数据；地理信息科学；研究型人才；培养

Key words： big data；geographical information science；research oriented talents；training

中图分类号：G633.55 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）16-0202-02

0 引言

地理信息科学（Geographic Information Science，缩写为GIS）专业，最早由Goodchild于1992年提出，它是一门集地理学、计算机、遥感技术、测绘学与地图学等于一体的综合性学科[1]。综合性、交叉性和应用的广泛性决定了地理信息科学专业所培养人才的多样化和多层次性[2]。柳林等在对人才需求部门进行调研、分析的基础上进行概括和分类后提出，高校地理信息科学专业要培养五种具有时代特色的人才类型，主要有操作型人才、技术型人才、应用型人才、研究型人才和复合型人才[3]。随着数字中国及数字化城市的发展，相应的遥感技术、计算机技术、测绘学也不断丰富完善，地理信息科学的理论在此背景下在不得到断发展，已形成以“地球信息科学”为基础理论学，多科交叉体系[4]。因此，在地理信息科学专业人才培养体系中，将逐渐由注重学生的数据处理、二次开发等应用能力培养，转移到满足学科发展所急需的理论型人才的培养。从科学（理论）角度看，在近20年的发展过程中，技术性人才和应用型人才的培养较为侧重，而在科研型人才培养则相对滞后[6]。大数据时代的到来促使以数据为推动的地理信息科学领域科学研究的蓬勃发展，高校、科研机构、企事业单位均加强了对地理信息科学专业科研型人才的需求，但同时也对现有人才培养模式提出了新的要求。本文分析并阐述了大数据时代背景下，地理信息科学专业研究型人才培养改革方案。

1 地理信息科学专业研究型人才培养现状

目前地理信息科学专业对研究型人才的培养滞后于技术型和应用型人才的培养[6]，这与地理信息科学专业自身属性紧密相关。主要表现为三点：地理信息科学专业学科知识面较宽，侧重点不突出；实践动手能力要求高，技术不断更新换代；扩展应用和研究深造难度大，基本原理、处理算法和空间分析模型等研究较抽象。尽管如此，社会各界对地理信息科学专业研究型人才需求却不断加强，众多高校也将培养研究型人才纳入地理信息科学专业培养体系。因为地理信息科学专业在上述三个方面的特点对科研型人才培养造成困难，目前高校普遍将地理信息科学专业研究型人才的培养列为各层次人才培养的最高层次，也是最为困难的层次。普遍的培养模式是在理论教学、软件技术教学基础上，对学生参加教师科研项目或各类科技创新活动，撰写及发表学术论文等增加相应要求；以科技创新活动及成果级别、学术论文质量为学术能力衡量指标[7]。

2 大数据时代带来的挑战

大数据时代的到来加快了地理研究向数据密集型范式的转变。地理信息科学是地理数据-地理信息-地理知识的枢纽。大数据具有的内容不可重复性、高度不确定性、高维特征和高计算复杂性特征，给高校学生在地理学数据理解、获取能力等方面带来巨大挑战，迫使高校在地理信息科学专业教学中需纳入地理大数据的新概念以及及时更新地理数据的处理技术。目前高校对地理数据分析的教学方法，总体上是依托少量的计算机，利用各自熟悉的软件和模型进行有限的操作实验。其结果是在学生数据获取、处理和计算上会消耗大量时间和精力，以至于大量有价值的数据被束之高阁。数据密集型研究范式以研究对象的多尺度、复杂性和综合性为逻辑基础，以地学大数据为基础，以模型为支撑，将模型应用到数据的挖掘中，通过分析数据之间的横向相关揭示地理事物之间的因果联系。这为高校地理信息科学专业地理数据处理方面的教学及研究型人才培养提供了较大的优化甚至改革空间。

3 地理信息科学研究型人才培养模式改革

3.1 培养学生应对海量地理数据的基本能力

地理信息系统课程的教学内容向地理数据获取处理和分析能力倾斜。侧重对学生地理大数据理念的熏陶，从主要地理大数据类型（如遥感大数据、地面传感器数据、自发地理信息、地学成果数据）入手，沿地理数据——地理信息——地理知识的主线对地理信息科學专业课程进行设计。例如在地理信息系统（GIS）课程教学中，可将教学重点放在空间信息的获取处理和分析能力上（表1）。从坐标系统和投影、数据类型与结构等基础知识入手，然后进行空间数据获取和基本处理、管理方法培养，在条件允许的前提下，进行面向特定研究领域下的模型构建、模型运用教学。针对地理信息科学专业知识抽象问题，诸如空间数据结构、空间数据库等内容，增加实验环节。

例如在GIS教学过程中，当增加实验课时，而且也需要改变以往简单机械地跟着老师和教材操作的实验方式。针对遥感科学、GIS等课程的专业技术特点，形成理论实践结合且系统性较强的实验内容，提高学生对遥感数据、地面传感器数据、自发地理信息和地学成果数据等多源数据的获取、编辑处理和分析的能力。此外，也可以组织GIS软件应用、大数据挖掘等竞赛，提高学生应对海量地理数据的基本能力。

3.2 强调面向领域问题的模型集成分析能力的培养

地理信息科学专业领域的宽泛性以及地理数据资源的多元化都决定了地理数据分析的相关教学和实验不可能采用统一的工具和方法，也不存在一个具有普适性的科学领域/问题用于所有科研教学。事实上只有面向具体领域问题时，才能脱离地理信息科学专业对人才培养的共性特征，深入学科分支，处理具体数据，解决区域特色问题，进而达到提升学生科研水平的目的。以数据分析模型为例，统计学分析手段如相关分析、主成分分析具有跨学科的普适性，但不具有领域特色，对学生能力提升有限。又如美国通用土壤流失方程模型（RULSE）属于用于模拟土壤侵蚀模数的分布式水分模型，该模型集成了多个子模型，构成复杂，具有极强的专业性。学生如能实现该模型，则其科研水平会得到大幅提高。因此强调面向领域问题的模型集成分析能力的是培养地理信息科学研究型人才的一个有力策略。具体提出五种途径实现上述策略。①积极引导学生参加老师的科研项目。老师的科研项目往往领域性比较强，且具有创新性和一定难度。老师可有意识地为学生制定相关数据分析、处理的任务，乃至模型分析开发的任务，学生可在老师指导下完成科研任务和毕业论文。②老师可以将自己的科研项目、科研案例适当拆分、加工后带入课堂。在课堂上实现模型集成分析的案例讲解，对增加学生科研兴趣，拓展专业知识大有裨益。③创建科研教学基地。如创建虚拟仿真实验教学中心，该中心的创建可为学生的学习和科研提供更为丰富的地理数据和模型等教学资源。④设立“大学生创新人才培养基金”。允许学生组织团队申请基金，并开展相关科研。⑤加强教师队伍建设。积极吸纳和培养地理信息科学专业领域内创新性人才，引导其面向领域问题的地理数据分析方法创新及模型集成方法的创新，从而为相关实验和教学提供源动力。

4 结论

地理信息科学专业的综合性决定了培养人才多样化和多层次性。地理信息科学专业在近20年的发展过程中，技术性人才和应用型人才的培养较为侧重，而在科研型人才培养方面则相对滞后。大数据时代的到来促使以数据为推动的地理信息科学领域科学研究的蓬勃发展，高校、科研机构、企事业单位均加强了对地理信息科学专业科研型人才的需求，但同时也对现有人才培养模式提出新的要求。鉴于此，高校地理信息科学专业研究型人才的培养，应该强化学生应对海量地理数据基本能力的教学，更加强调对学生进行面向领域问题的模型集成分析能力的培养。

参考文献：

[1]中国GIS协会教育与科普专业委员会.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004（5）：16-18.

[2]张艳红，邢立新，潘军.我国地理信息科学专业人才立体培养模式研究[J].山东高等教育，2014，8：56-61.

[3]柳林，卢秀山.面向社会需求的GIS专业人才立体培养模式探讨[J].高教论坛，2010（6）：58-60.

[4]史晓亮.遥感科学与技术专业地理信息系统课程教学探讨[J].测绘与空间地理信息，2016，39（9）：16-18.

[5]刘家福.高校地理信息科学专业人才培养体系研究[J].软件导刊（教育技术），2015，7：65-66.

[6]王艳军，路立娟.论地理信息科学应用实践型人才培培养[J].当代教育理论与实践，2016，8（2）：74-79.

[7]程朋根，陈晓勇，聂运菊.地理信息科学专业学生能力指标体系及学生能力培养途径研究[J].东华理工大学学报（社会科学版），2014，33（1）：74-79.