遥感科学与技术专业GIS软件应用实习探讨

史晓亮

（1.西安科技大学 测绘科学与技术学院，陕西 西安 710054）

遥感科学与技术专业GIS软件应用实习探讨

史晓亮1

（1.西安科技大学 测绘科学与技术学院，陕西 西安 710054）

GIS软件应用实习对学生加深GIS理论的认识和理解、提高利用GIS解决实际应用问题的能力有重要作用。针对遥感科学与技术专业，从实习目标、内容设计、组织和考核方式3个方面探讨了GIS软件应用实习，提高实习效果。

遥感科学与技术；GIS软件应用实习；实习目标；内容设计

遥感技术能够大面积反复获取同一地区的影像信息，具有宏观、综合、动态、快速的特点，目前已形成了多传感器、多平台、多种分辨率共同发展且互为补充的局面。作为信息获取与更新的重要技术手段，遥感技术广泛应用于测绘、气象、海洋、农林、交通等众多领域[1]。根据测绘学科与相邻学科相互渗透、相互融合、相互交叉的发展特点，教育部于2002年批准设置了遥感科学与技术本科专业，截至2011年，包括武汉大学、中国地质大学、长安大学、首都师范大学等20多所高校先后开设了该专业，以培养具备遥感技术理论知识和专业技能的人才[3]。

GIS是对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，可以为遥感提供有用的辅助信息和分析手段。因此，在各高校遥感科学与技术专业的课程体系设置中，《GIS原理》都被作为一门重要的专业基础课，是学生建立空间信息获取、处理、分析和应用结构框架的重要基础[4]。

西安科技大学测绘科学与技术学院也在2013年开设了遥感科学与技术本科专业，在课程体系设置中，把《GIS原理》课程作为专业基础课，并开设了为期2 周的 GIS软件应用实习。本文结合教学实习过程中的经验，从实习目标、内容设计、实习组织和考核等环节来探讨遥感科学与技术专业的GIS软件应用实习。

1 GIS软件应用实习目标

《GIS原理》是一门技术性、综合性很强的基础课，由于理论教学内容多、抽象，学生很难较好地理解和掌握其中内容[5]，需要通过实习来弥补理论教学的不足，这是《GIS原理》教学的重要组成部分，也是培养学生动手能力和解决问题能力最有效的方法。我校GIS软件应用实习的目标有：

1）《GIS原理》课程的实验一般是按章节进行上机练习，实验内容比较杂乱，实验数据和操作步骤琐碎，不成体系。因此，希望通过开展GIS软件应用的集中实习，结合遥感科学与技术专业特点，以基于遥感的土地利用/覆被数据的编辑处理和分析输出为主要目标，使学生系统理解利用GIS进行空间数据采集、处理、分析和显示输出的过程，巩固和加深对GIS理论的认识和理解，提高实践操作能力。

2）培养学生在实习过程中严谨、细致、准确的作风和态度，强化逻辑思维训练，锻炼学生在实践中灵活运用所学知识独立解决问题的能力。

2 GIS软件应用实习内容设计

实践教学内容的设计不仅要使学生掌握专业理论技术，还需要随着学科专业的发展，将科学研究中的新技术、新方法引入到实践教学中，使学生直接面对科研和生产中的实际问题[6]。因此，实验内容的设计是GIS软件应用实习的核心环节，对于提高实习效果有重要作用。

目前遥感专业“GIS软件应用实习”的教学形式都集中在上机操作，内容包括软件基础知识、空间数据的录入及编辑、空间数据分析、空间数据显示与地图编制等[4]，大多采用不同的数据源分模块进行，内容简单孤立，缺乏连贯性，不成体系。土地利用变化/覆被监测是遥感技术的主要应用方向之一，因此将利用GIS软件进行土地利用变化/覆被分析作为遥感科学与技术专业GIS软件应用实习的主要内容，有利于学生更好地运用GIS软件解决遥感应用问题。

2.1 实验软件与数据源

实验软件采用ESRI公司的ArcGIS 10.0，数据源为我国境内5种土地覆盖综合数据集，包括：

1）GLC2000，欧盟联合研究中心（JRC）空间应用技术研究所开发的2000年全球土地覆盖数据产品，中国部分由中科院遥感所承担。

2）IGBPDIS，由IGBP（国际地圈生物圈计划）-DIS（数据与信息系统）支持的基于AVHRR遥感数据的全球土地覆盖数据中国子集。

3）MoDIS，MoDIS土地覆盖数据产品，中国区域土地覆盖数据由全球覆盖数据直接裁剪得到。

4）UMD，由美国马里兰大学建设的基于AVHRR数据的全球土地覆盖数据中国子集。

5）WESTDC，WESTDC中国区域土地覆盖数据是在中国科学院1∶100 000按县分幅的土地资源调查成果基础上进行合并、矢栅转换，最后得到的全国土地利用数据产品，采用中科院资源环境分类系统。

这些是我国目前精度最高的土地利用数据产品，已经在国家土地资源调查、水文、生态等研究方面发挥着重要作用[7]。以上数据来源于国家自然科学基金委员会“中国西部环境与生态科学数据中心”。

2.2 实验内容

结合遥感科学与技术专业的特点，为提高学生利用GIS技术分析解决问题的能力，本次实习以土地利用/覆被遥感监测为主，设计了以下实习内容。

1）分类系统转换。由于上述5种土地利用数据集采用了不同的土地利用分类系统，不能直接比较分析，所以要求学生将所有数据转换到统一的分类体系下[8]。该项实习内容可以提高学生对土地利用/覆被遥感监测数据的认识，掌握栅格数据处理的基本方法。

2）土地利用类型面积统计分析。将原始土地利用数据转换为矢量格式，然后统计不同土地利用类型的面积。并以WESTDC土地覆盖数据为参照，对土地利用数据集进行分析。通过该项实习内容，使学生深化理解矢量和栅格数据的结构特点，以及矢栅数据转换和统计分析方法。

3）土地利用数据更新。以2000年的WESTDC土地利用/覆被数据作为本底数据，在此基础上，指导学生下载最新的Landsat 8 oLI遥感影像，利用目视解译提取两个时段土地利用类型发生变化的图斑，获取土地利用动态数据，通过更新处理得到最新的土地利用/覆被数据。本项实习可锻炼学生对遥感影像的目视解译能力，掌握矢量数据编辑处理方法。

4）专题地图编制。以更新后土地利用数据为数据源，编制土地利用分布图，掌握专题地图编制方法。

3 实习组织与考核

所有学生可以自由分组，每组6～8人，设1个组长，负责本组的考勤以及小组成员间实习任务的分工、组织和协调等，各小组采用不同的研究区范围。实习期间，要求学生每天撰写实习日志，总结当天的实习内容、完成进度以及个人在实习过程中遇到的问题。分组制实习模式既增强了学生的积极性，又培养了学生的团队协作精神。

实习结束后，要求每位学生提交实习报告，报告内容包括实习的实现过程、结果分析、心得体会，并单独提交过程数据。结合报告和过程数据，从以下几个方面对GIS软件应用实习进行考核。

1）土地利用分类系统转换，考查学生对栅格数据进行裁切、重新分类操作的准确性。

2）土地利用类型面积统计分析，考查学生对于数据格式转换、面积计算统计的操作，以及不同土地利用数据集精度分析的准确性和深度。

3）土地利用数据更新，考查学生对遥感影像目视解译的准确性，以及矢量数据几何编辑、拓扑检查等数据处理能力。

4）专题地图制图，考查学生制图的规范性，内容包括比例尺、图例、指北针等基本制图要素，以及地图的符号表示、注记，同时考虑地图版面设计是否合理和美观。

根据以上考核内容，对学生提交的实习报告和过程数据进行检查，结合学生的实习纪律和态度，综合评定实习成绩。

4 结 语

本文结合遥感科学与技术专业的特点，从实习目标、内容设计、组织和考核方法3个方面探讨了遥感专业GIS软件应用实习的教学方法，教学效果良好。根据学生的实习日志反映，本次实习加深了对课堂所学理论知识的认识，实习内容相互衔接，对GIS的体系结构有更深刻的理解。但是目前的实习还存在内容固定、对于培养学生应用GIS软件解决实际问题的能力锻炼不够的问题，需进一步完善和扩展。

[1] 王丹丹,闫业超.《遥感影像判读》课程教学的几点思考[J].地理空间信息,2012,10(3)：177-179

[2] 王树根,于子松.开拓进取再创辉煌：武汉大学遥感信息工程学院建设发展思考[J].测绘信息与工程,2003(1)：35-38

[3] 韩瑞梅,马超,成晓倩,等.遥感科学与技术专业创新型人才培养模式[J].地理空间信息, 2013,11(3)：171-172

[4] 艾明耀,潘励,张丰,等.卓越工程师能力考核探讨与分析：以《GIS原理课程设计》为例[J].测绘通报,2014,(11)：123-126

[5] 钟志农,陈浩,刘露,等.“地理信息系统”课程实验教学方法研究[J].中国科教创新导刊,2013(4)：34,37

[6] 李刚,潘励,潘斌.土地利用遥感变化检测综合实习课程的建设与创新[J].测绘科学, 2014,39(5)：161-164

[7] 冉有华,李新,卢玲.四种常用的全球1 km土地覆盖数据中国区域的精度评价[J].冰川冻土,2009,31(3)：490-500

P208

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1672-4623（2016）08-0098-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.08.033

史晓亮，博士，讲师，主要从事资源环境遥感方面的教学和研究工作

2015-05-22。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（51409204）。