《土地评价理论与方法》课程教学改革初探

岳德鹏

摘要：随着大数据信息时代的到来，3S（GPS、RS、GIS）技术和计算机快速发展为土地评价技术方法注入了新的活力。本文以北京林业大学“土地评价理论与方法”课程为例，在传统土地评价课程理论内容基础之上，结合新时代计算机技术与3S技术，针对地理信息系统专业的土地评价理论与方法课程，在补充教学内容以及开展新型实践教学等方面进行了探讨与研究，旨在为高等院校土地评价类课程的教学改革提供参考。

关键词：土地评价；地理信息系统；3S技术；课程改革

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）03-0103-04

随着城市化进程加快，人口的快速增长导致土地资源紧缺，人口、资源、环境之间的矛盾日益突出，如何实现有限的土地资源高效、合理利用是当前研究要解决的重要问题。由此，近年来，基于土地资源合理利用的土地评价得到了各专家学者的广泛关注，针对土地资源利用的研究获得了前所未有的发展。《土地评价理论与方法》是国内高等院校土地科学、土地资源管理专业的必修课程，也是人文地理、自然地理以及地理信息科学等专业的核心课程，是地理学与农学、林学及生态学、经济学等应用学科的有机结合，可应用于林业、农业、城市建设、交通运输等各个方面。该课程旨在锻炼、培养学生掌握土地评价的理论基础、技术方法，理论联系实际，顺应科学发展和社会需要。在教学过程中，土地评价的内容随着土地科学技术的发展日益丰富，从最初的大农业生产潜力评价、土地经济评价等土地专项评价，发展到了当前以农业、城市建设、保护区与旅游、生态环境与区域自然、经济、社会、生态环境可持续利用结合的综合性土地评价，体现了土地科学与计算机科学、地理信息系统技术的有利结合。上述变化也要求在课程教学过程中应实时补充理论知识、紧跟学术前沿，及时更新高效快捷的技术方法。为此，笔者在总结多年教学实践的基础上，结合近几年新形势下土地科学的发展，从城市发展需要及3S技术的发展对该门课程改革的必要性进行阐述，并针对土地评价中的土地适宜性评价、土地生态评价、土地集约利用评价的教学内容补充以及案例式、实验式教学方法改革进行了初步的分析探讨。

一、“土地评价理论与方法”课程改革必要性

（一）适应城市发展的需要

随着人口增长与经济发展，城市化与工业化进程不断加快，目前有限的土地资源已经无法满足人类发展的需要，城市建设用地的扩张与周围林地等其他土地利用类型的矛盾日益凸显。自十七大以来，国家在加强生态文明建设的理念指导下，逐步加强土地管理标准，取消了土地新开发、划定基本农田范围、建立城乡土地集约利用标准、划定生态管控红线等，通过采取一系列措施缓解城市土地资源供需矛盾，实现土地资源优化配置，实现土地可持续利用。但由于相关书籍出版周期过长，多数土地管理教材未能反映国家这一重大的土地政策变化。因此，要及时对相应政策进行更改以及补充，向当代大学生及时讲授和普及我国新时代的土地管理政策是非常必要的。

（二）适应3S技术发展的需要

随着3S技术快速发展，大大改变了传统型土地资源调查、土地评价等技术精度低、耗时久、方法单一的现状。GPS（全球定位系统）技术通过使用地形图结合航片进行地面点定位，以实测获取土地资源位置数据，改进了现行的土地资源调查方法，提高了土地资源调查精度，从而推动了土地管理与监测精确化、科学化；GIS（地理信息系统）技术通过ArcGIS平台实现对空间数据存贮更新、查询检索、量测计算、分析处理等，准确及时地获取土地资源大量的空间信息与属性信息，从而对土地资源数量和质量的变化进行动态监测与规划；RS（遥感遥测系统）技术通过各类遥感影像判读获取土地评价的自然因子，实现实时监测。3S技术为土地行业带来技术性变革，但在农林类高校的教学中，相关土地评价类课程与前沿技术的结合未得到有效的开展，很多高校仅简单介绍相关理论，缺少3S技术在土地行业中的推广和应用部分，不利于培养新时代的技术人才。

二、教学内容改革

（一）土地適宜性评价

在土地评价的众多类型中，土地适宜性评价是目前最常用的土地评价类型，以土地的自然要素和社会经济要素为鉴定指标，针对某种特定的土地利用方式，综合分析土地构成要素对该用途，如植物生长、建设用地开发等的限制性与适宜性[1]。

土地评价的理论基础和目的随着时代的发展在不断变化，如今的评价更注重自然、经济与社会等因素的综合作用，且由定性评价逐渐向定量评价倾斜，以往定量评价使用较多的数学模型为权重系数法、层次分析法和模糊综合评价法等，如今人工神经网络等新型方法由于其客观性也受到了众多学者的追捧[2]。随着计算机技术和遥感技术的迅速发展，快速高效地获取土地评价的某些相关自然因子变得更为便捷，通过对遥感影像处理、反演可以获得土地评价因子，如DEM、坡度、植被覆盖指数、生态水文指数等。同时，地理信息系系统（GIS）技术的发展为土地适宜性评价方法带来了技术上的革新，它不仅将空间数据和属性数据完美地结合起来，同时还具有强大的空间分析能力，这使得对土地这种空间复杂系统的分析、评价更具科学性。

近年来，国内外关于土地适宜性评价的范围不断扩大，除了传统的农用地土地适宜性评价之外，在可持续的社会发展趋势下，基于环境破坏问题的自然保护区生态脆弱性评价应运而生，针对偏向于城市内部格局优化的城市用地与着眼于环境与社会经济综合效益的发挥的旅游用地适宜性评价等也在大量开展，各类型用地的评价方法也不再局限于单因素单项性评价，通过引入3S技术对土地评价方法的不断更新优化使得研究更加全面与深入[3-5]。3S技术目前被广泛应用于土地评价中，并与统计学等各种新技术、新方法相结合，共同推动着土地适宜性评价的发展，使得土地适宜性评价的开展更为快速便捷。因此，在土地适宜性评价内容上，应不再只是简单介绍传统的评价方法，而应大量补充和更新3S技术方法在土地适宜性评价应用的内容，使得学生掌握到计算机技术带来的便捷精确的评价方法。

（二）土地生态评价

土地生态评价在一般土地评价的基础上，以实现土地资源的可持续利用为目标，系统地衡量人类活动对土地资源的影响及其产生的生态效应。随着对生态环境问题的日益重视，许多学者对土地生态评价进行了大量研究，主要集中在土地生态安全、敏感性、生态风险、脆弱性等方面[6-8]，而土地生态评价的理论和方法尚未成熟，教学中针对土地评价指标和方法研究的内容不足，笔者依据相关研究成果，从土地生态评价指标体系与评价方法两个方面补充生态评价相关内容。

传统的土地生态评价指标体系基于《土地评价纲要》建立，其中指标多数为实地监测数据或实验采样数据，基础数据精度较高，但对于自然要素、社会经济要素的协调度评价较少；另一种，概念性框架土地生态评价指标最典型的为“压力—状态—响应”“经济—环境—社会”指标体系，偏向于人类活动和社会经济影响，其中指标多源于统计数据，这种指标体系便于开展动态评价、情景模拟和预测预警，作为依据为决策服务[9，10]；随着土地生态学的发展和土地生态问题的不断出现，衍生出基于景观生态学理论的土地生态评价指标，一般包括土地生态系统稳定性、连通性等景观指数，多用于生物多样性的保护、土地利用与调控、城市规划等，将GIS与景观生态学相结合，丰富了土地生态评价的内涵。

3S技术飞速发展为传统的土地生态评价方法提供了新思路与新技术，大多数传统的研究是基于地图叠加分析法，结合遥感和各种地面调查数据，基于栅格单元或行政单元简单的图层叠加并进行评价与分析[11]。这些传统的土地生态评价空间模型均侧重研究土地生态景观单元的垂直过程，即确定权重之后进行景观单元生态因子的叠加，主观性较强。随着生态评价的迫切需求，逐渐引入新的方法包括最小阻力模型法、景观格局指数法等。最小阻力面模型通过模拟从“源”到“汇”克服阻力做功的水平过程，得到某种土地生态用途的阻力面，从而根据阻力值间隔点划分不同的土地生态类型区，该方法充分反映土地生态评价由重视源地静态格局到重视廊道动态过程的转变[12]。近年来，景观生态学理论也融入到生态评价中，包括景观指数法、景观空间邻接度法以及景观生态安全格局法反映自然、人为多种因素相互作用所产生的一定区域生态环境体系变化。这些方法通过过程模拟可以对各种潜在的土地生态的过程与状态进行评估，利用RS与GIS将时序分析与空间分析相耦合，解决新形势下土地生态环境涉及的许多热点问题。

（三）土地集约利用评价

传统的土地集约利用是指在一定面积的土地上，集中投入较多的生产资料和劳动，使用先进的技术和管理方法，以求在较小面积土地上获取高额收入的一种农业经营方式[13]。自上世纪90年代以来，我国城市人口急剧增加，城市用地规模也在不断扩张，如何提高土地利用效率成为了土地集约利用的重点，在课程的内容设置上，应在传统的土地集约利用的内容研究的基础上，新增城市土地集约利用的内容与方法。

目前，城市土地集约利用在研究尺度上可分为空间和时间两个尺度。空间上宏观强调整个城市的综合效益；中观着眼与城市经济发展紧密相连的工业用地、产业园区和新开发区等的用地功能与结构的合理性上；微观重点分析单个地块的投入产出效益衡量问题。时间尺度主要分为现状的评价以及未来发展潜力的评价两部分。研究内容重点在于生态文明建设背景下的低碳城市土地集约利用评价指标体系构建，该指标体系可作为實现人与自然和谐发展，生态—经济—社会三位一体的全面协调可持续发展模式的重要评价部分。研究方法目前使用最广泛的为多因素综合评价法和模糊综合评价法，GIS与RS结合的空间分析技术是近些年来发展较为迅速的方法，该方法通过卫星遥感影像获取时空数据，使评价的结果更加客观，同时，不同空间分辨率的遥感影像可以分别满足宏观、中观和微观空间尺度的城市土地集约利用评价需求，通过结合GIS网络动力学模型还可以进一步应用于发展潜力评价[14]。由于3S技术在土地集约利用评价上拥有巨大的发展潜力，随着这项技术的进一步普及，土地集约利用评价将会更依赖于空间数据的客观性与主观评价法的结合。

三、教学方法的改革

“土地评价理论与方法”这门课程立足理论，探究方法，理论与实践缺一不可。随着国家对于土地政策的关注，十八届三中全会提出了新的土地使用制度变革，针对土地不同用地类型的评价必须及时开展以达到土地的高效利用。随着土地科学技术发展，评价方法日益丰富，所涉及的内容比较广泛，这就要求学生在了解前沿知识的基础上，掌握不同方法，因地制宜的应用最新方法实现土地评价。在教学中，应更加注重引导学生理论联系实际，将教学与实践应用相结合，通过案例以及实验教学方法使得学生更加直接的接触评价方法的应用，从而提高学生面对实际问题、分析问题、解决问题的能力，培养实践创新意识。

（一）案例式教学

在土地评价理论与方法的教学内容中，土地评价方法及内容占主要部分，书本所涉及的内容并不全面，为了让学生更好地掌握理论知识，提前了解土地评价方法的各方面实践应用，在课堂教学时，针对各土地评价体系，包括：土地利用评价、土地潜力评价、土地经济评价、土地生态评价等，利用教师的科研项目成果整理并创建完整的课程案例，在讲授理论后，结合案例进行展开教学，从工作准备、外业调查、资料的收集与整理、数据的选择与应用、方法模型的构建与测算、报告撰写和图件编制等环节进行全方位的讲解，这样使得学生更加清楚整个评价体系，更加直观地将抽象的理论与实践相结合，及时将理论融会贯通，大大提高学生的兴趣及学习效率。在高等教育中，培养应用型人才，实践更为重要，教学中以教学案例为载体，让学生充分开展实践与讨论，让学生在案例分析讨论和实践过程中去提升理论知识与业务实践能力。

（二）演示实验

加强实践教学改革，培养具有较强实践能力与创新型科技人才是高等院校尤其理工科类专业面临的迫切又重要的任务。为了提高教学效果，结合相关实践教学经验以及就业实际情况，采用普通授课结合演示实验的方式开展教学，培养学生手脑并用的能力，训练学生掌握科学方法以此巩固理论知识。演示实验应包括Arcgis、ENVI、Idrisi等专业软件的基本操作以及在土地评价中的应用。在整个教学中，城镇土地分等定级、农用地分等定级、土地利用分类、土地评价等技术性较强，操作难度较大，可以利用计算机设备进行演示教学，更加生动的为学生展示土地评价中的具体操作。结合教师长期以来教学科研积累，针对3S技术在土地评价中的应用，利用高等院校的优势，通过多媒体设备采用演示实验使学生迅速掌握系统的土地评价方法，解决了教学中理论与实践结合不紧密的问题，对于培养土地资源行业研究型创新型人才有重要意义。

四、结论

“土地评价理论与方法”课程改革旨在调整课程内容紧跟前沿，培养学生实践能力适应创新型社会。随着计算机技术与3S技术在土地评价方面的发展，面向高等院校培养全面应用型人才，土地评价不再局限于传统理论与方法，应及时补充3S技术在土地利用中的应用部分，加强新型土地评价方法的介绍，更新土地适宜性评价、土地生态评价、土地集约利用评价3部分内容；结合案例式教学与演示实验教学方法，培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力，在课堂理论知识学习之后将所学融会贯通。现代教学中应及时补充学科前沿，丰富教学知识与教学方法，做好应用型课程教学改革，提高教学质量，对为社会培养应用型、创新型人才具有重要意义。

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