面向规划学科需求的GIS多层次实践教学体系设计研究

摘  要：新时代国土空间规划背景下GIS的作用日益重要，成为城乡规划专业必不可少的技术课程。面向规划学科需求的GIS多层次实践教学成为目前日益被关注的课题。本文结合滨州学院城乡规划专业GIS课程的教学实践，梳理了国土规划背景下GIS实践教学的内容体系和教学安排，旨在提升GIS在城乡规划中的实用性，最大限度地发挥GIS这一技术手段的最大效益。

关键词：城乡规划  GIS课程  教学体系  设计研究

中图分类号：G642                             文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（b）-0156-04

Abstract： Under the background of land space planning in the new era， GIS plays an increasingly important role and becomes an indispensable technical course for urban and rural planning majors. GIS multi-level practical teaching oriented to the needs of planning discipline has become an increasingly concerned subject. Based on the teaching practice of GIS in urban and rural planning major of binzhou university， this paper summarizes the content system and teaching arrangement of GIS practice teaching under the background of land planning， aiming to improve the practicability of GIS in urban and rural planning and maximize the benefits of GIS as a technical means.

Key Words： Urban and rural planning; GIS; Teaching system; Design research

當前我国社会经济快速发展并取得了巨大的成就，城镇化建设取得了举世瞩目的成绩。与此同时，城镇化进程中的各种社会问题也逐渐显现，扩张型、粗放式、唯GDP增长论的发展方式造成生态系统退化、环境污染加重、资源能源短缺趋紧的严峻局面，重视生态文明建设显得尤为重要。城市规划作为指导城市健康有序发展的引领性学科，就需要以一种更加全面、更为统筹、更为合理的思想对现存的问题做出积极响应。因此，作为生态文明建设的关键举措而提出国土空间规划应运而生。然而，基于建筑学背景下城市规划更多地定位于技术工程领域，更多地关注解决城市增量规划的问题，更多地采用GIS技术运用辅助规划设计、工程选址、城市管理等方面[1]。但是如何基于国土空间规划背景，针对城乡规划专业的特点以及规划专业学生GIS技能的掌握要求而合理安排GIS课程体系，仍是目前被高校广泛探讨的课题。

1  规划类专业GIS课程教育的任务剖析

1.1 现存挑战

兴起于20世纪60年代的地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是整合多门学科、技术（主要包括地理学、空间信息学、测绘学、计算机技术等学科），涉及不同领域（资源管理、环境监测、城市规划、区域规划等领域）的综合性学科，对社会可持续发展提供有效辅助决策支持的技术手段[2]。该课程注重学生综合应用分析能力的培养，注重学生的地理信息空间分析和空间数据处理能力提升，作为新时代新形势下城乡规划专业的极为重要的技术支持，其在规划行业的应用范围十分广泛。但目前规划类专业GIS课程建设也存在一系列挑战与问题。

1.1.1 学生相应的知识基础薄弱

通过对我校城乡规划专业学生调查发现，2/3以上的学生对GIS的了解只限于高中地理课中的简单的介绍，仅了解GIS作为一种地理空间数据的处理工具，而没有真正使用过GIS软件、没有进行过相应的矢量化处理、空间分析运用。GIS作为一门综合性较强的课程，除了较为广泛的理论知识以外，其更注重软件的实操与应用，尤其是针对城乡规划专业的需求。

1.1.2 针对城乡规划的GIS教材较少

目前，本科教育中的GIS教材主要有以高教出版社《地理信息系统概论》为代表的理论型教材和以科学出版社《ArcGIS地理信息空间分享实验教程》为代表的实验型教材[3]。理论型教材更为注重地图学、空间数据库构建、地理信息原理等理论型知识的讲解，实验型教材偏重于软件的实际操作，但操作步骤过于复杂，缺乏国土空间背景下如何利用GIS解决城市发展面临问题的规划案例。基于此，国内部分专家学者也尝试根据城乡规划的培养目标和学科特点，探讨GIS课程在城乡规划专业体系中的设置，也开始组织编写辅助城城乡规划专业的GIS学习教程，立足于城乡规划专业学生知识特点及未来学科发展趋势，选择关键性理论知识，大量配套相应的实践练习，增加GIS在国土空间规划、双评价、三线划定、公共设施选址等领域的应用[4-6]。

1.1.3 实验教学模式较为单一

GIS实验多针对单一目标来设计，对实验前后连续性考虑较少，多为单个知识点、单个软件操作的教学，大多是机械模仿和重复过程，缺乏贯穿所有知识点的综合案例，导致教学课堂效果一般，师生互动不足，学生创造性和分析能力无法得到锻炼，缺乏积极主动的思考。

1.2 教学目标

城乡规划专业GIS课程教学主旨为培养学生的空间数据处理、分析、可视化表达的能力而顺应新时代国土空间规划实践需求。城乡规划专业GIS课程教学目标主要如下。

1.2.1 利用GIS做好规划基础现状调查

对应城乡规划专业而言，现状调研极其重要，它有利于帮助我们找出规划区域内潜在问题，为规划指明方向。利用GIS强大的空间分析功能，对社会、经济和地理空间数据等基础资料进行理性分析和图纸表现，进而对城市空间联系强度、土地利用变化趋势、城市未来发展方向和城市人口变化空间趋势进行可视化分析[7]。

1.2.2 利用GIS做好“双评价”工作

“双评价”（资源环境承载力评价和国土开发适宜性评价）作为国土空间规划的基础性工作，对于开展国土空间用途管制提供基础数据支撑。通过GIS软件的单因素和多因素加权叠加分析，发挥GIS在规划空间管控中的应用。

1.2.3 利用GIS为城市规划布局提供数据支撑

GIS的核心方法是空间分析，通过聚类分析及核密度分析对城市空间特征和规律、空间分布格局、评估和优化设施配置等方面发挥着重要作用。同时运用GIS软件的最邻近距离分析、交通网络拓扑关系，可对城市学校、公园、共享单车停靠点、公交站等城市公共设施和基础设施的布局规划提供优化模拟。

2  规划类专业GIS课程教学体系的主要内容及教学安排

2.1 教学内容体系

国土空间规划更为强调“反规划”理论思维，即树立底线思维，强调在有限的规划区域内更好地处理保护与发展的关系，完成高质量建设需求[8]。针对于传统城市规划专业的学生而言，他们更为擅长处理增量式规划，对存量式、内部挖潜式规划较为陌生，空间分析能力也较为薄弱，这也是规划类专业开展GIS课程教学存在的挑战与意义所在。根据城市规划专业培养方案及目标，构建适合学科发展与实际需求的多层次实践教学内容体系，按照循序渐进的原则，逐步培养学生空间分析能力，强化训练学生科研素质水平。

2.1.1 理论教学内容设计

理论教学主要让学生对GIS基本概念和理论有一定的初步了解，熟悉什么是GIS、其主要功能是什么、有什么特点、发展历程与现状、GIS在城市规划中的应用及其未来发展愿景（见表1）。在理论教学中结合相关案例，重点突出GIS空间分析功能的讲解，增强学生对理论知识点的认知度。

2.1.2 实验教学内容设计

规划类专业GIS课程更为强调其实用性。通过GIS上机实验课程，让学生们了解并掌握GIS软件的制图与编辑等基本操作，通过上机实践切实让学生了解GIS软件的功能。GIS实验教学内容主要包括GIS软件的应用概述、如何构建及管理规划数据库、矢量空间数据处理及分析、规划专题地图制作和地图打印、影像数据处理及栅格数据处理分析、现状容积率统计、地形地貌数据分析、城市三维场景的构建、城市用地适应性评价、生态敏感性评价、城市交通网络模拟和交通分析、城市规划综合案例分析等12部分内容（见表2）。

2.2 教学安排

针对城市规划专业的学科背景及其人才培养方案要求，GIS课程应开设于大三上学期，经过两个学年的规划专业知识的学习，学生对城乡规划已有了基本的认知，相应的理论知识架构已形成，CAD、PS、SU、AI等专业绘图软件也能够熟练使用;同时城乡总体规划、控制性详细规划等规划专业核心课程也将在大三下学期开设，相应的城乡总体规划课程设计、控制性详细规划课程设计、城市设计课程设计实践项目也会同步进行。在这基础上，开设GIS课程更能有针对性为下一步的城市总体规划、控制性详细规划课程设计提供帮助，利于学生对GIS软件的实操掌握。

规划类专业GIS课程教学安排主要分为理论和实践两大部分（学时比例为1：2），整体而言该课程更为注重软件的实际运用。GIS理论教学部分主要包括GIS课程介绍;熟悉GIS基本功能和功能、新时代背景下空间规劃对GIS的需求、矢量化数据采集处理、规划矢量化底图绘制、地理空间数据库制作、网格数据空间分析（叠加分析、缓冲分析、聚类分析及核密度分析等等）、规划专题地图制作、规划方案模拟对比等内容;而实验教学主要包括参照如何构建及管理规划数据库、矢量空间数据处理及分析、规划专题地图制作和地图打印、影像数据处理及栅格数据处理分析、现状容积率统计、地形地貌数据分析、城市三维场景的构建、城市用地适应性评价、生态敏感性评价、城市交通网络模拟和交通分析等内容（见表3）。

3  结语

新时代背景下随着国土空间规划的推行，作为国土空间管控基础的“双评价”的基础技术支撑，GIS对城市规划专业的作用日益重要，熟练运用并掌握GIS技术有利于城乡规划学生解决实际的规划问题，对于专业技能、方案设计水平有很大的帮助，在今后的工作和学习生涯中有一定的竞争力。

针对规划类本科教学，适应时代发展需求，积极改变新的教学手段和方法，构建面向国土空间背景下的城乡规划专业的GIS多层次实践教学体系，对于培养符合时代发展需求的规划专业复合型人才具有十分重要的意义。然而，随着时代的发展、技术的不断进步，规划类专业GIS实践课程的建设与完善也必将是一个长期而复杂的过程，在现有的教学体系框架下不断完善教学内容，建立城乡规划类 GIS 应用案例库、项目库及实践教材是下一步研究亟待解决的问题。

参考文献

[1] 王群，兰新.基于GIS的规划实施评估方法研究[J].城市勘测，2020（2）：36-39.

[2] 付晖，付广，李婉萍.高校风景园林专业GIS应用需求及教学体系设计研究[J].测绘与空间地理信息，2016，39（12）：19-21.

[3] 秦静.面向旅游类专业的GIS多层次实践教学课程建设[J].教育现代化，2019，6（58）：67-69.

[4] 黎绍波，戎丽.浅谈GIS在国土空间规划中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2018（32）：188.

[5] 韩东瑾.GIS在国土空间规划中的应用分析[J].四川水泥，2019（6）：76.

[6] 沈体壮.参与式GIS在国土空间规划中的应用研究[D].荆州：长江大学，2015.

[7] 肖扬.基于ArcGIS软件的地理信息实验课程改革[J].科技创新导报，2020，17（13）：202-203.

[8] 马文亚.基于乡村振兴战略导向下的地方院校乡村规划教学研究[J].高教学刊，2019（22）：56-58.