国土空间规划视域下土地信息系统的教学改革研究

陈阳　李冠

［摘 要］国土空间规划在全国范围内如火如荼地开展，为土地信息系统的课程革新提供了新的机遇和挑战。文章从土地信息系统的课程教学切入，从课程内容、技术方法、课程定位等方面分析了课程特征和问题，结合国土空间规划实施的背景，提出了土地信息系统课程教学在应用支撑、技术拓展、学生培养等层次的改革需求。基于此，构建以课程结构多元化、技术方法集成化、教学模式实用化为核心的教学改革路径，为推进土地信息系统课程的教学改革提供参考。

［关键词］土地信息系统；国土空间规划；教学改革；多学科交叉

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）04-0045-04

土地信息系統（Land Information System，以下简称LIS）是面向土地数据信息应用，集存储、管理、分析、仿真、决策等功能于一体的计算机系统，被广泛应用于国土监测、空间规划、土地登记等领域[1-3]。经过多年发展，LIS已蜕变为一门集成土地管理、地理科学、遥感测绘、计算机技术的交叉学科，兼具理论性、实践性与操作性[4]。目前，LIS被设为土地资源管理、城乡规划、地理科学等专业的核心课程，为培养技术型和科研型人才提供专业技能抓手。考虑到LIS课程教学在学生掌握学科内容与技术过程中的基础性地位，探索多元化、全方位、深层次的LIS课程教学模式对推动土地信息人才培养具有重要意义。

随着国土空间规划的全面实施，LIS课程教学面临新的机遇与挑战。一方面，2019年，中共中央、国务院出台《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》，提出建立全国统一的国土空间基础信息平台，标志着LIS管理与技术创新已成为国家“五位一体”总体布局的重要支撑[5]。这为LIS教学注入了新的视角与内容，为课程体系建设提供了革新的契机。另一方面，国土空间规划不仅依赖于LIS，也需要大数据、云计算、深度学习等技术集成支持实践决策[6]，这对LIS课程涉及的技术深度和领域广度提出了拓展的新要求。然而，目前对LIS课程教学改革的探讨多从教研互动[7]、“三创”教育理念[8]、新工科[9]等视角切入，融入国土空间规划的研究仍然缺乏。因此，结合国土空间规划的实践需求，完善LIS课程体系迫在眉睫。

鉴于此，本文致力于梳理LIS课程教学现状，阐述国土空间规划对LIS课程的现实需求，提出LIS课程教学改革路径，以期为服务于国土空间治理的土地信息人才优化培养提供思路。

一、LIS课程教学现状

厘清LIS课程教学现状是优化课程体系的基础。LIS课程教学现状的特点与问题表现为以下几方面。

在课程内容上，针对土地管理现实需求构建教案，侧重土地利用和规划的实务。在理论上，LIS涉及数据获取与存储、数据库管理、空间分析、应用系统等知识体系；在应用上，涉及数据格式转换、拓扑应用分析、土地定量评价、土地分等定级、规划数据库、用地扩张模拟等案例[9]。其中，土地利用与土地规划在课程体系中扮演重要角色。在需求端，土地利用与土地规划市场份额大，业务种类繁多，也是土地信息人才就业的重要抓手；在供给端，LIS是支撑土地利用和土地规划决策的基本工具。在此背景下，LIS理论和实践多沿用土地利用与土地规划的素材，便于与实务衔接。

在技术方法上，以学习软件功能为主，但对新兴技术的拓展不足。土地信息系统课程的技术重点是掌握专业软件，如ArcGIS。技术方法学习囊括数据库建设、数据转换、拓扑处理、综合制图等环节，涵盖数据编辑、存储、分析、建模、表达等操作。总体上，课程侧重软件内置技术工具的运用，推动学生掌握不同的模块功能。然而，LIS实践应用性强，技术迭代更新快，新技术层出不穷，大数据、云计算、机器学习等新兴技术在土地信息领域广受推崇。目前，课程对这些新兴技术关注不够，也缺少实践训练的衔接，未凸显LIS前沿化、智能化、信息化特色。

在课程定位上，强调工具属性与技术操作，但对应用的启发性教学薄弱。LIS的课程内容包含理论讲解与实验操作，但大多高校的课程安排以实验操作为主，侧重培养学生应用LIS相关软件的能力，囿于LIS软件与案例原理复杂且理论内容繁多，通常采用单向讲授方式，将知识点逐一灌输给学生[10]。学生更多的是被动接受知识传输，对技术原理兴趣有限且理解不深。特别是一些土地资源管理、城市管理、人文地理与城乡规划等社会科学专业学生，数理基础较为薄弱，常常陷入“不知其所以然”的困境。同时，教师演示与学生模仿的实验教学方式，未给学生预留充足空间来了解具体原理，容易导致其对技术操作的认知停留在课堂案例，难以实现具体问题具体应用。

二、国土空间规划背景下LIS教学改革的多维需求

国土空间规划突破传统土地利用规划范畴，将主体功能区规划、城乡规划等纳入统一的空间规划体系，对LIS教学改革提出了多层次需求。

首先，LIS教学改革的基本性需求是为国土空间规划提供应用支撑。LIS作为一门实践应用性极强的课程，是面向土地管理实务的，恰恰国土空间规划的实施推动LIS课程由土地管理范畴向空间治理领域拓展。这意味着课程内容需突破对土地利用与土地规划的关注，衔接国土空间规划的相关业务，重组知识结构和内容框架。具体地，锚定国土空间规划实务，选择一定规划专题为素材，辅以土地信息技术的实践教学，推进课程教学的空间治理转向。

其次，提供应用支撑仅明确了课程内容改革，而在其之上的技术延伸才是应有之义。这对LIS课程教学改革提出“发展性”需求。应针对国土空间规划编制、实施、监测、监督等技术，开展技术方法革新，包括：第一，面向国土空间规划“一张图”，改变以土地信息软件介绍为主的教授方式，融入规划技术方法；第二，根据课程内容的外延，加入相关领域的软件应用；第三，尝试引入大数据、云计算、机器学习等新兴技术，拓展课程广度和学生视野。

最后，培养学生解决实践应用问题的能力是提升性需求。事实上，国土空间规划是一项全新的集成性空间规划，涌现出新问题和新方案。例如，集成“双评价”（资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价）、三类空间划定、主体功能权衡的主体功能区划优化方案充分体现国土空间规划特色[11]，但与传统思路差异较大。相应地，LIS课程教学改革需以实践教案为起点，从逻辑思路和技术流程推进，形成系统化、有层次、可操作的过程式培养方式，培养学生理解和建构方案的能力。

三、土地信息系统课程优化路径

针对LIS课程教学现状，结合国土空间规划的多维需求，本研究提出以课程结构多元化、技术方法集成化、教学模式实用化为核心的教学改革路径（见表1）。

（一）课程结构多元化

LIS是一项集成多学科门类、覆盖多专业内容、涉及多技术领域的新兴学科。国土空间规划进一步丰富了LIS既有知识体系，在土地利用和管理基础上，赋予其生态保护、用途管制、国土整治等新内容和新任务。在此背景下，解决国土空间规划实务问题作为LIS课程教学的出口，特别强调对信息科学、土地管理、地理科学、生态学等多学科内容的集成运用。对此，除LIS基础理论和技术方法外，重点加入国土空间规划相关的知识点和操作应用，将国土空间规划内容与LIS技术有机融合，实现课程结构的升级迭代。

对此，本文以34个LIS课时为例，提出以既有LIS课程结构为基础、以规划多元业务为导向的课程体系优化思路。首先，遵循惯有的LIS课程内容的章节组织，由简入难开展LIS课程教学。其次，充分吸取已有的LIS理论精华，沿用课程原有的绪论、土地信息数据、数据库和管理、数据分析等经典理论。最后，在LIS实践应用方面，在动态监测、集成评价、模拟仿真与应用、综合应用等环节上，引入国土空间的规划实务，开展国土监测预警、“双评价”、空间模拟与“三线划定”、“三区优化”等课程内容教学。

（二）技术方法集成化

LIS涉及数据库、空间分析、遥感应用等技术，国土空间规划实施和新兴技术盛行为LIS技术方法革新注入活力。对此，可以从三个层次着手，探索LIS技术方法的集成化思路。

第一，对接国土空间规划，强化已有的LIS技术方法。在LIS基础平台和数据上，打通土地管理与城乡规划的融合路径。对于LIS介绍，应包含ArcGIS、ENVI、CAD等传统“多规”基础工具的基本功能与适应范围；在数据获取上，强化土地管理与城乡规划常用数据的数据集成与格式转换；在数据库上，尝试将城乡规划的城区宗地数据纳入数据库建设，开展细粒度的拓扑分析训练。

第二，拓展规划相关技术与软件的应用。实际上，LIS本就是广义的，涵盖了其上下游技术方法、应用程序与软件工具，如早期利用WalkISurvey软件辅助土地利用规划。课程内容多元化进一步拓展了相关专业性的技术软件应用。在空间分析上，引入Fragstats、Guidos等工具；在空间模拟上，采用PLUS（Patch?generating Land Use Simulation）、FLUS（Future Land Use Simulation）等模型；在综合应用上，推介InVEST模型、Linkage Mapper、Circuitscape等软件。

第三，引入新兴技术方法。大数据、云计算、机器学习、深度学习等技术方法是LIS课程的进阶要求，但由于专业基础和课程学时所限，宜作为LIS课程的兴趣拓展。可通过两种途径将新兴技术融入课程体系中：一是引入大数据更新数据源，如将兴趣点、热力图、建筑轮廓等用于城镇空间优化；二是推介云处理技术，如将Google Earth Engine云平台融入国土动态监测专题。

（三）教学模式实用化

LIS教学模式的核心之一是培养学生使用LIS解决国土空间规划实践问题的能力。特别对于土地资源管理、城乡规划、地理科学等专业学生，LIS是未来就业择业和科研深造的基本工具，是理论联系实务的桥梁，亟须培养解决规划问题的启发性思维和应用性能力。對此，可以从案例专题、教学主体、教学过程等方面，建构面向实践应用的教学模式。

1.实务化案例专题

引入国土空间规划专题，以LIS为支撑，实现课程技术应用和实务问题的嫁接。围绕国土空间综合监测与评估、优化开发、关键区带协同与融合、动态诊断与预警、整治修复与功能提升、智能优化与管控技术体系等关键领域[12]，选择国土空间规划实务案例。同时，为匹配课程内容体系变化，替换部分专题的实践操作内容，如将土地适宜性评价对接为“双评价”、将城市用地扩张模拟拓展为“三线”划定、增设全域土地综合整治和生态修复专题等。

2.多主体参与教学

在LIS应用实践课程中，探索教师与学生多主体参与、“授课—评论—分析”多维分工的多元化主体教学模式。在课前，教师将国土空间规划和LIS应用的文件、资料和视频发给学生，指导学生开展课前预习。在课上，由部分学生轮流讲授专题内容和操作步骤，以反映预习成果；由其余学生承担评论者，提出肯定意见或疑问；教师针对参与授课和评论同学对国土空间规划和LIS应用的掌握程度，分析课程重点难点。

3.研讨式教学过程

针对LIS课程重要实务问题，推行多元化研讨式教学。针对某个专题案例和技术操作，在课堂上倡导学生对多方案和多流程的探讨，分析可行性和可操作性；设定重点专题案例的课后作业，根据学生的课后作业完成情况，于后续课上概括典型问题；选择8～10个实务案例，以3～4位学生为小组单位，开展学习、调研、研讨和设计，花费2～4个课时，开展课程汇报。

四、结语

土地信息系统是一门面向国土空间规划现实需求的多学科交叉课程。目前，土地信息系统课程面向土地管理现实需求构建教案，关注相关软件学习，重视工具属性与技术操作。然而，也存在对新兴技术拓展不足、对实践应用的启发性教学薄弱等问题。国土空间规划的实施对土地信息系统课程教学改革提出了应用支撑转向、技术方法革新、培养学生实践能力等多维需求。对此，可以围绕课程结构多元化、技术方法集成化、教学模式实用化，探索土地信息系统教学改革路径。在课程结构上，强调多学科内容的集成运用，基于已有课程架构，以规划多元业务为导向，优化课程体系；在技术方法上，强化已有的土地信息技术，拓展国土空间规划相关技术与软件应用，引入新兴技术方法；在教学模式上，建构以实务化案例专题、多主体参与教学、研讨式教学过程为核心的路径。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 刘耀林，胡石元，刘艳芳，等.土地信息系统课程实践教学改革探讨[J].地理空间信息，2008（1）：7-10.

[2] 聂宜民.土地资源管理专业GIS课程教学的改革与实践[J].高等农业教育，2010（6）：63-65.

[3] 郑新奇，胡业翠，张春晓，等.中国土地信息学30年发展研究[J].中国土地科学，2018，32（1）：90-96.

[4] 刘耀林，胡石元，刘艳芳，等.土地信息系统课程建设研究[J].地理空间信息，2007（6）：4-7.

[5] 郭仁忠.“五位一体”布局下的土地科技创新[J].中国土地，2019（2）：4-7.

[6] 亢孟军，刘珮玥，巩玥，等.国土空间规划辅助决策平台关键技术研究[J].地理信息世界，2019，26（4）：13-19.

[7] 刘耀林，胡石元，刘艳芳，等.《土地信息系统》课程建设中的教学与科研良性互动[J].测绘地理信息，2010，35（3）：49-52.

[8] 焦利民，刘耀林，刘艳芳，等.“三创”教育理念下的《土地信息系统》教学改革[J].地理空间信息，2013，11（1）：153-155.

[9] 岳文泽，熊昌盛.土地信息系统理论与实践[M].北京：科学出版社，2019.

[10] 李晓明，洪武扬，王伟玺，等.新工科背景下地理信息系统教学改革探讨[J].地理空间信息，2022，20（10）：158-160.

[11] 吴桐，岳文泽，夏皓轩，等.国土空间规划视域下主体功能区战略优化[J].经济地理，2022，42（2）：11-17.

[12] 张衍毓，张晓玲，邓红蒂.新时代国土空间治理科技创新体系研究[J].中国土地科学，2021，35（4）：9-16.

［责任编辑：雷 艳］