時間:2023-09-28 09:30:37
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地籍測繪學習,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
現代地籍測量通常指的是,運用現代化測繪技術以高精準度的測定土地確權、土地面積同時展現土地使用類別、分布情況及土地質量級別的專門化測量。現代化測繪技術能夠為國家開展的土地經管供應具備時效性的土地相關資料,同時能夠為土地登記供應充足的根據。地籍測量一定要為深入創建地基數據庫和地籍管理體系供應精準度高、全方位完善的根本數據信息。以往的地基測量方式目前已不能夠達到現實工作的各方面需求,現代化測繪技術目前正發展現其重大的積極作用。
1現代地籍測量中常見的測繪技術
地籍測量有著很強的專業性能,地籍數據具備有效的法律效力,針對有關數據有著非常高的要求,具備較強的資料顯示性能,進行同步變更的時候一定要及時。為此,依據地籍測量所具備的專業性能,在地籍測量中應用現代化測繪技術,常見的有以下四種模式:野外數字測量、GPS測量、數字攝影測量與遙感、內業掃描數字化測量。由于上述測量模式會受到客觀條件及技術方面因素的影響,每一種測量模式都有著自身獨特的性能,但是他們相互間能夠得到有效的補充,進而順利實現地籍信息的全方位采集。現代化測繪技術的主要特點體現在以下幾個方面:
1.1 測繪工程信息處理的實時化
現代化測繪技術所提供的是一個迅速時效性高的測繪結果,其是在計算機技術、3S(GPS、RS 和GIS 簡稱3S)技術和先進的測繪手段如全站儀、電子經緯儀、激光指向儀等測繪硬件前提下的完成的現代化測繪成果,能夠很好的達到工程建設和社會發展各方面對測繪信息的需求。
1.2 測繪作業的自動化、智能化
現代化測繪逐漸從手工作業轉向系統化、自動化作業,促使以往的測繪多員工操作變成測量工作者一人操作,測繪作業是由計算機自動完成和處理。
1.3 測繪學科的綜合化
隨著現代化測繪技術的不斷進步,以往傳統的三維坐標模式的應用已漸漸淡出人們的視線,測繪學科逐漸發展成由系統統稱、經濟學、法學、農學、信息學、通訊科學、激光科學、電子科學等多學科構成的綜合科學,尤其是3S技術和測繪學科的綜合促使現代化測繪技術逐漸發展為綜合性能高的一門技術學科。
2、我國地藉測繪展現出的優點
2.1一測多用
不同工程、不同專業、不同使用領域的地形圖的使用情況是不一樣的,有的需要比例較大的地形圖,有的需要比例相對較小的地形圖、在過去,地籍測量人員需要根據地圖使用的具體情況使用平板測圖法進行特定的測量、其測繪工作都是單獨進行的,因為各個測量之間沒有什么可比性,重復工作量非常大,而現在的地籍測量卻可以一測多用,根據需要編著不同比例的地形圖、這樣的話,測量一次就可以在多個行業的多個工作中運用,加強了各行業之間的信息交流,促進其共同發展。
2.2 成圖精度高
地籍測繪系統在工作的時候能夠一邊在全站儀的幫助下準確測定測區地形地貌的特征地物點的三維坐標,實現對外業工作進行精確的測量,另一方面對內業進行細致的數據處理,從而消除了可能由于人為因素產生的誤差,且外業工作省略了讀數、計算、展點繪圖等外業工序,減少了作業人員,外業工效大大提高,時間縮短,直接生產成本大幅度下降。
2.3 操作簡單
地籍測繪操作起來比較簡單,在進行外業數據收集的時候,全站儀不會受到圖幅的任何影響,此外,在測區的測程范圍之內,設站也不會受到圖幅的影響這樣一來,圖根點的數量就會大大地減少,而其效率會在很大程度上得到提高、地藉成圖的過程,減輕了作業人員的勞動強度,使生產周期大大縮短,能及時滿足用戶的要求,地藉產品既可以存儲在軟盤上,也可以通過繪圖儀繪在所需的圖紙上,線條、線劃粗細均勻,注記、字體工整,圖面整齊、美觀。
3現代化測繪技術在工程質量檢驗及控制中的應用
在現代化測繪技術當中,GIS 技術、RS 遙感技術自身所具備的顯著獨特優勢是顯而易見的。在工程測量當中,GIS 測繪技術的顯著優勢展現在其數據庫存貯量和圖形輸出性能。數據庫儲存信息能夠依據工程測量中所需的完成軟件成圖進行相關的具體操作。這樣能夠為工程設計進展提供強有力的技術支持,令工程現場施工中的測量工作量和測量難度得以有效的縮減。由于GPS 測繪技術具有較低的勞動強度、很高的測量精準度、信息更新及經管非常便捷,為此,促使工程測量中GIS 技術得到了大范圍的推廣及運用。
在地籍工程測量控制當中,選擇使用精準性的測量方式得出具備精確的平面坐標數值的平面控制點,是開展地籍測量的重要性前提。在調查的所有區域當中選出一定的控制點,以構建相對的幾何圖形,使用精密的測量設備以及準確的測算方式在統一化的坐標體系當中來對其平面方位和高程加以確定,以上述控制點位根本因素對細部點坐標進行準確的計算。
RS(遙感)技術具備顯著的可比性、綜合性、數據時效性及大面積實時觀測的優勢,促使RS 測繪技術在工程測量工作當中得到大區域的運用和推廣,使之成為目前地籍測量基礎地理信息當中行之有效的測繪技術方式。遙感技術的應用能夠獲得小比例尺的地形數據信息,這對于工程圖繪制工作的開展提供強有力的技術支持。
在科學技術日益進步與快速發展的今天,RS遙感測繪技術成為今后現代化測繪技術的發展主要走向,這種趨勢展現于現代化測繪新理論的逐漸加強、測繪新技術的技術綜合性的顯著提升,各個專業相互間的交叉滲透,地籍測繪技術逐漸與其他科技成果的有效結合。這種學科之間存在的內在聯系,將促使現代化測繪技術得到全新的發展。
4現代測繪技術的未來發展及應用
伴隨著社會的進步和經濟的迅速發展,現代化測繪技術獲得了迅猛的進步,現代化工程測繪技術逐漸朝著智能化、一體化、可操控化、測量結果的數字化、可視化的測量信息、自動化處理數據和信息共享數據庫的方向逐漸發展。工程測量技術的應用最終目的是能夠有效的提升工程測量工作效率和測量數據的精準程度,以便于今后的工程作業。現代化測繪技術的不斷更新則要求相關單位需深入強化測量工作人員的專業技術,加強對測量工作人員的知識和技能培訓,促使他們能夠在第一時間掌握全新的測量技術,以便于今后工程測量工作的順利開展。
科學有效的把現代化測繪技術巧妙的應用在地基測量工作當中,能夠有很好的提升測繪工作效率,確保工程圖的精準度,能夠為今后的工程規劃和工程建設供應充足的根本性材料,促使工程獲得最大化的社會、經濟效益。與此同時,隨著不斷發展與進步的現代化測繪技術,測繪工作人員需要不斷的加深對測繪技術知識的學習和科學技術的運用,以便為今后的地籍測量工作貢獻出自己的一份力量。
5結束語
在我國經濟發展的過程當中,現代化測繪技術發展著十分關鍵性的積極影響作用,其為我國工程建設工作的開展提供了強有力的技術支持。但是,伴隨著目前各種類型的工程測繪新技術的不斷涌現,這一現實狀況對我們的測繪技術工作者提出了更高的要求,為此,則要求我們的工程測繪技術工作者一定要在測繪先進技術發展的同時不斷的去提升自身的專業技術水準,加強對測繪技術方面知識的全面掌握,唯有如此,才能夠對于新興的測繪設備進行科學正確的具體操作和使用,在今后的工程測量當中為工程作業的開展提供精準性的數據信息,為工程作業提供優質的技術條件。
參考文獻:
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[2]張建軍.GPS 工程測量技術應用分析[J]. 測繪周刊,2008,7.
關鍵字:測繪工程 現代測繪 人才培養
隨著全球經濟的不斷發展,必將充滿各種競爭,無論是政治、軍事的競爭,還是經濟、科技的競爭,歸根結底都是人才的競爭。高等學校是培養人才的重要基地,特別是要培養適應社會、經濟和科技發展的人才,是普通高等學校肩負的重要使命。目前各高校都在深入開展專業教學改革工作,探索具有現代觀念的人才培養模式,提高人才培養的質量。本文對高等院校測繪工程專業人才培養模式進行了探討,并為應用型測繪人才的培養提供參考意見。
一、現代測繪的內涵
從現代信息論的觀點看,測繪學是一門關于地球空間信息的學科。傳統的測繪受地面測量技術、時空尺度和精度水平以及投入的局限,其產品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎上編繪的專用地圖;它不能及時反映地球表面形態的變化,特別是大范圍或全球變化;其產品制作周期長,已不能滿足地區經濟和全球經濟高速發展的多種需要。信息技術加快了人類社會的運行速度。測繪學是提供人類生存空間、自然環境及其變化信息的學科,它的學科內涵發生了巨大的變化,因此,如何界定測繪學的含義,已是世界各國測繪工作者所關注的問題。從20世紀90年代開始,國際上將測繪學(SurveyingandMapping)更改為一個新詞,以準確反映學科實質,Geomatics一詞由此應運而生。隨后,有關Geomatics的提法在我國學術界主要是地學界成為熱門話題,由于對其含義理解不同,其中文譯名將它譯成。地球空間信息學。,已基本得到認同。不管人們對Geomatics的含義如何理解,根據ISO的標準定義和國際測繪聯合會(IUSM)對。測繪學。的定義,兩者的含義是基本類同的,只不過Geomatics所涉及的地球空間信息的范圍更寬一些。Geomatics更準確地描述了測繪學在現代信息社會中的地位和作用,適應了現代社會對地球空間信息的大量需求的特點,因而發展和提高了測繪學的研究和工作領域,符合現代測繪學發展的實際。現代測繪工程的核心技術是空間技術,包括GPS、衛星遙感和航測,測繪的范圍從地面擴展到整個近地空間,加之通訊、計算機網絡等信息技術,使地球空間信息學科的理論和技術體系比傳統的測繪學有了很大的發展和更新,由此,Geomatics適合于納入數字地球的理論和技術框架。隨著數字地球構想的實施,測繪學面臨一個歷史性的發展新機遇,傳統的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林,以更強的活力向前發展。
二、測繪工程專業人才培養出現的問題
當前測繪工程專業在課程設置及目標定位中還存在著不容忽視的問題和矛盾。主要表現為:在課程內容整體設置上具有一定的盲目性和隨意性,不重視研究社會的需求,因人設廟、因人保廟的現象時有發生。在課程結構安排上表現出重技術課程、 輕管理課程,從而導致學生畢業后適應能力較差,尤其是到建筑施工、路橋施工一線的畢業生。沒有很好地緊貼市場,國家經濟發展迅速與測繪學科專業結構、人才培養模式等方面反應相對遲緩的矛盾仍然存在,適應社會需求的大量面向市場經濟建設主戰場的技術應用型、復合型測繪人才沒有得到充分的培育。人才培養模式多樣化和目前專業框架、格局相對單一的矛盾。在中國市場經濟不斷完善的情況下,測繪作為國家經濟建設、國防建設的一項先行性、基礎性工作,具有很強的科學性、技術性。面向21世紀,中國可持續發展戰略的提出、北京申辦2008奧運成功、數字地球、數字中國、數字省區、數碼城市的建立、中國成功加入WTO、注冊測量師制度的逐步建立和測繪主體體制及運行機制的改革完善等都對測繪市場及測繪教育帶來了空前發展的機遇,也帶來了巨大的挑戰。具體來說,現代社會對測繪工程專業人才培養要求上,正從過去的技術型向市場技術應用管理型轉變。主要表現為:三個高技術的綜合運用(GPS、GIS、RS),三大能力的提高(分析解決問題的能力、公關能力、職業遷移的能力)、三大意識的形成(市場經濟主體意識、工程質量管理意識、國際競爭合作意識)。因此重視和加強對測繪工程專業應用性、復合型人才培養的研究,提高測繪工程專業學生的社會競爭能力和適應能力更具有現實和長遠意義。
三、測繪專業人才培養措施 在線
1.測繪學科研究的方向
測繪學科是采用各種方法和手段研究空間對象的定位、描述和表達,動態變化與監測,并將所獲得的各種空間信息進行加工、存儲與處理,使之綜合應用于經濟建設、國防建設、科學研究、社會發展等各個領域中所形成的一門學科。測繪科學既是地球學科的重要分支,又是一門工程應用學科,她服務于各種工程建設,包括地面、空中、地下、水下各種民用工程、礦山工程、海洋工程、軍事工程、環境工程、生態工程等領域。
隨著空間和信息科學技術的發展,測繪學科正在經歷著一場深刻的革命,并將成為一個重要的信息產業。面向二十一世紀,測繪學科的發展趨勢和方向是:測量數據采集和處理自動化、實時化、數字化、智能化;測量數據管理科學化、標準化、信息化、一體化;測量數據傳播與應用網絡化、多樣化、社會化、廣泛化。GPS技術、GIS技術、RS技術及其集成是測繪學科的前沿領域,也是未來數字地球的基礎。
2.注重課程設置
現代測繪科學研究的主要對象是空間信息,而以空間信息理論為核心的測繪學科,與地學、生態、環境、城建土地管理等相關學科都有密切的聯系。現代測繪高新技術,往往是多種專業技術的綜合系統,只有將各類知識融匯貫通,構成有機的知識網絡,才能適應現代科技相互交叉、滲透、移植的特點。而傳統的測繪工程專業的課程設置,專業性過強,學科領域單一,知識結構面太窄,特別缺乏相鄰的專業知識,這種知識結構顯然滿足不了現代社會的要求。因此為了培養應用型測繪專業人才,我們認為課程設置應根據目前的國情、市場經濟的要求,既要考慮測繪知識的系統性,又要兼顧學科的綜合發展趨勢具體應設置的主要課程如下:基礎及公共課:包括數學、物理、政治、外語、大學語文、文獻檢索、計算機基礎、計算機高級語言、計算機圖形學、數字圖像處理、技術數據庫技術、網絡技術、法律基礎、體育等。測繪專業課:包括測量學、數字測圖原理與方法、大地測量學基礎測量平差基礎、攝影測量與遙感、工程測量、測量原理及應用、地理信息系統原理與應用、地籍測量與土地管理等。相關專業課:包括城鎮規劃、自然地理學、采礦學工程與工業攝影測量、土建概論、數據通訊與模式識別。 3.注重工程意識和應用能力的培養
與精英化高等教育或研究型大學的人才培養模式相比較,。應用型人才。培養途徑具有以下4個主要的特點:應用型人才的知識結構是圍繞著一線生產的實際需要加以設計的,在課程設置和教材建設等基本工作環節上,特別強調基礎、成熟和實用的知識,而相對忽略對學科體系的強烈追求和對前沿性未知領域的高度關注;應用型人才的能力體系也是以一線生產的實際需要為核心目標,以大工程為背景,在能力培養別突出對基本知識的熟練掌握和靈活應用,比較而言,對于科研開發能力就沒有更高的要求;應用型人才的培養過程更加強調與一線生產實際的結合,更加重視生產實習這個教學環節,通常將此作為學生貫通有關專業知識和集合有關專業技能的重要教學活動,而對于研究型人才培養中在理論上給予特別重視的畢業設計與學位論文,則更重視與工程實踐地結合,或者用綜合實踐代替。應用型人才要注重工程意識(求真務實、嚴謹規范拼搏進取)和工程文化(求善求美、以人為本、協調發展)地培養,建立科學的發展觀,能夠妥善處理人與自然的關系;科學活動是認識世界地活動,工程活動是改造世界地活動,在工程活動中能夠協調人與自然的關系尤為重要。要注重培養應用型人才的創新精神、增強其創新意識、激發其創新愿望、提高其創新能力,以便他們更好地與各自的專業相結合而創造地學習,即在學習中進行創造,在創造中深入學習,把自己培養成為富有創新意識的應用型人才。
【關鍵詞】現代測繪技術;工程測量;具體情況
引言
測繪自動化技術的進一步發展,使得我國工程測量的手段與方法也在發生改變。此外,在測繪技術迅猛發展的今天,為了更好地適應新發展形勢的實際需求,測繪學發生了更為深刻的改變,現代科學技術的進一步發展對測繪科學的未來發展方向產生了較大的影響,測繪業也逐漸成為我國重要的信息發展產業。本文從概述現代測繪技術的類型,淺談了現代測繪技術在我國工程測量中的具體應用,為推動工程測量中現代測繪技術的應用提供科學依據。
1 現代測繪技術的類型與應用情況
1.1 全球衛星定位技術
全球定位系統的逐漸完善,以及全球衛星定位技術應用領域的不斷擴展,使得各種類型的全球衛星定位技術逐漸滲透到人們的工作、學習以及日常生活中,并逐漸被人們接受并使用,全球衛星定位技術也被應用到社會經濟發展的所有領域中。此外,全球衛星定位技術作為在結合通信與衛星發展的基礎上,利用導航衛星對進行測距、測時技術的一項技術,具備了較強保密性、抗干擾性好、觀測時間較短等特點,屬于一項全天候、多功能、高效率的測繪工具。而實時動態技術是基于全球衛星定位技術發展而來的,其特征是能夠在不設置各級控制點的基礎上,單純依靠基準控制點,并利用測圖軟件可以一次性生成電子地圖;還可以利用已有的數據信息快速形成工程項目施工放樣。所以實時動態技術被廣泛應用在房地產測繪、地籍、施工放樣以及數字化測圖等方面。
1.2 地理信息技術
地理信息技術指的是在利用現代化的計算機圖形與數據技術對地理空間與有關數據資料進行處理的一項技術。現階段,地理信息技術將會朝著數據標準化、系統智能化、應用社會化、數據多維化、平臺網絡化與系統集成化的趨勢不斷發展。
1.3 數字攝影測量技術
工程測量過程中的全球數據測量系統在全球衛星定位技術、地理信息技術等方面的應用,推動了數碼攝影測量與地形測量技術的普及,使得測繪技術朝著電子化、數字化、智能化、自動化的趨勢發展。此外,近景攝影測量軟件能夠快速自動生成精度高且可測量的三維數字表層模型。現階段,這種技術被廣泛應用與水利電力、文物保護、城市建設、交通、地理信息系統以及房產等多種領域。
2 現代測繪技術在工程測量中的具體應用
2.1 現代測繪技術在工程建設測量上的具體應用
工程測量學作為研究工程項目建設所開展的測量工作的學科,為工程項目建設提供服務。測繪技術在結合工程項目施工現場的地形以及工程性質的基礎上,構建了不同的工程施工控制網,并采取不同的放樣方式,將設計圖紙逐一轉化成實物。在工程項目的實際運營過程中,為了更好地建設施工現場的安全與鑒定情況,明確設計的合理性,驗證設計理論的正確性,需要定期對建筑物進行觀測,并及時地反饋測量后的數據與圖表。
2.2 現代測繪技術在礦山測量上的具體應用
我國的礦產資源比較豐富,因此為了更好地利用礦產資源,我們可以采用地理遙感技術,并加大這項技術在礦山測量過程中的應用力度,這樣能夠獲得礦區的動態信息、綜合信息與時態信息源,檢測礦區的環境,為保護礦區環境提供科學依據。
2.3 現代測繪技術在水利工程中的具體應用
遙感技術可以對江河湖泊水位進行實時地檢測,也能夠對高山與森林進行動態檢測,而地理信息技術與遙感技術集成能夠及時預報干旱災情與洪水淹沒的范圍,為抗災與防災提供了準確的數據資料,而地理信息技術所具有的分析決策功能能夠為我國水庫大壩的選址、修建引水渠以及計算庫容量等工作提供準確的數據信息,為水資源的開發提供科學根據。現階段,我國大中型城市對排水管線設計與規劃等均是在數據攝影測量技術或數據測圖技術所構建的城市數字電子地形圖上進行的。
2.4 現代測繪技術在濕地上的具體應用
我國是世界上擁有濕地面積比較大的國家,長期對濕地的開發與過度使用,導致了我國長時間形成的土地利用格局發生了改變,城市的擴容以及高速公路的興建,使得大量地耕地被占用,國家的糧食生產基地也出現了較大的改變。而這些都使得濕地面積發生了變化,越來越多的濕地被開墾成了農用耕地,導致了天然濕地資源出現了功能退化、破壞等問題。而利用遙感技術所具有的多時相與多層次動態檢測功能可以準確估測出濕地生物資源的生長情況與分布狀況,并獲得更加準確、及時的數據資料;利用地理信息技術對相關的數據資料片進行實時地更新,對這些數據資料進行空間研究,能夠了解到濕地動態變化情況。此外,利用遙感與地理信息技術還能夠獲得濕地生態環境質量分析與評價過程中所需的數據資料,利用全球衛星定位技術能夠對濕地水質、植被與土壤等進行采樣調查,為我國濕地資源配置提供科學依據。
3 結語
計算機網絡技術的進一步發展與測量儀器的自動化、智能化,使得現代測量基礎發生了重大轉變,測量技術在社會經濟發展的各個領域中發揮著重要的作用,測繪技術在工程項目測量中得到了廣泛的應用,未來的測繪技術將會向著高新科技方向不斷發展,也一定會有更寬廣的市場應用前景。
參考文獻:
[1]祁彥科,陳俊勇,胡建國.測繪新技術在工程測量中的應用分析[J].黑龍江科技信息,2012(05).
【關鍵詞】能力達成;測繪工程;課程體系
我國積極開展工程教育專業認證,于2013年加入《華盛頓協議》。實施工程教育專業認證,是我國高等學校推進工程教育改革的重要舉措,也是工程教育國際化的重要標志。目前,許多地方本科高校畢業生就業率、專業對口率以及就業質量不高,推動地方本科高校的轉型發展已經成為社會普遍關注的熱點問題。地方本科高校轉型發展基本思路就是“參考國外的應用技術大學的辦學經驗,立足地方、明確定位,校企合作、開放辦學,成就學生、服務社會”。工程教育專業認證是實現工程教育與工業界對接,提升工程人才培養質量的有效途徑。
遼寧科技學院于2004年升格為本科院校。2015年12月,學校結合教育部、遼寧省高校轉型指導意見,制定了《遼寧科技學院轉型發展實施方案》,明確將測繪工程專業列為進行工程認證的轉型試點專業,學校將支持該專業進行工程教育專業認證的探索與實踐。認證標準體系強調以學生為中心,以培養目標和畢業要求為導向,以課程體系、師資隊伍、支持條件為實現途徑,實現培養適應社會需求的人才為目的的認證理念,與學校向應用技術型教育轉型的思路一脈相承。探索工程教育專業認證視閾下的工程教育改革,對于推進地方新建本科高校的應用型轉型發展具有重要的現實意義。
工程教育專業認證通過規范學生的知識、技能與道德標準,為其進入工程專業領域提供了前瞻性的引導。為確保畢業生質量,工程教育專業認證提出了工程知識、問題分析、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊溝通、項目管理、終身學習等12條通用畢業要求,認證專業必須通過評價證明所培養的學生達到這些畢業要求。畢業要求的達成主要是通過課程設置、工程實踐活動、社會實踐活動等保障體系。課程體系是高等教育育人活動的指導思想,是培養目標和培養要求的具體化,它規定了培養目標實施的規劃方案,按照工程教育專業認證的標準設置課程體系,同時結合專業發展現狀、學校定位、專業定位優化課程體系,能夠充分保證學生能力達成。
一、作測繪專業理論課程體系分析
作為新建地方院校,相對老本科,資源配置不高。測繪工程專業是重點專業,多年來形成了“產學研結合、注重能力培養”的專業特色,形成了專業教學理念和有效理論教學相結合的方法,強化實踐教學的有效環節。學生通過在學校接近實際工程環境的實習訓練,以及在生產單位的工程測量實踐,培養的學生理論扎實,動手能力和數據處理能力強,畢業生深受用人單位的好評。但是在理論課程體系的設置上存在一些問題,主要體現在以下幾方面。
(1)雖然在培養方案中體現了工程測量、礦山測量人才培養的一些特色,但是,特色不明顯,應考慮充分根據學校應用型人才培養的定位,立足行業、地方,兼顧原有冶金礦山的特色,錯位生存,在人才培養目標、服務面向、教學體系等方面發展自己的特色,提高專業的知名度。
(2)雖然在2013級、2014級、2015級人才培養方案中按照知識、能力、素質三方面提出了人才培養的要求,但是,課程體系還是過于強調理論知識。無法滿足工程教育以學生能力培養為本位的要求;課程體系設置上以教師教為主,無法培養學生自學能力,從而無法培養學生的終身學習能力。
(3)隨著測繪學科的發展,各測繪企業越來越需要掌握一定新測繪技術的本科畢業生,但當前的課程體系難以滿足。
(4)課程體系的課程設置緊密度不夠。課程設置過于松散,相關度不強,無法培養學生解決實際問題的綜合能力。
因此,在工程教育專業認證背景下,開展測繪工程專業的理論課程體系優化研究具有重要意義,要基于能力達成構建測繪工程專業課程體系。
二、基于能力達成的課程體系
經過測繪行業發展分析、畢業生調研分析,雖然測繪工程專業學生就業面廣,畢業生主要就業的崗位群為:各測繪公司、各行各業的工程局、各礦山公司、鐵道部工程局、建筑公司和路橋公司等。結合學校定位、專業定位和畢業生就業崗位群,基于測繪工程專業認證標準,結合信息化測繪的特點和要求,對接注冊測繪師制度對人才培養的要求,從公共課、基礎課、專業課和實踐課四方面構建了基于能力達成的測繪工程專業課程體系,課程體系學時分配表如表1所示。
(一)公共課
公共必修課(為人文社會類通識教育模塊)主要包括:政治類課程(其中課程實踐在課余時間進行)、英語(實習分級教學)、體育(實習體育俱樂部形式,不占用理論教學時間)、思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要和中國傳統文化等。
公共選修課主要包括:自然科學類、人文社科類、藝術類和生態環境類等課程。
(二)基礎課
基礎課包括:數學與自然科學類模塊、工程基礎類模塊和專業基礎類模塊三個模塊。
數學與自然科學類模塊包括:高等數學A(1)、高等數學A(2)、線性代數A、概率論與數理統計、大學物理B(1)、大學物理B(2)、計算機應用I(A)、VB程序設計、數據結構和地球科學概論等。
工程基礎類模塊包括:工程制圖與AutoCAD(3)、土木工程概論、采礦工程概論和計算機圖形學等。
專業基礎類模塊包括:測繪學概論、測繪學基礎、數字測圖原理與方法、地圖制圖學、控制測量學、誤差理論與測量平差基礎、測繪數據處理及程序設計、GNSS原理與應用、測繪管理與法律法規、遙感原理與應用和攝影測量學等。
(三)專業課
專業必修課主要包括:工程測量1(工程測量學基礎)、工程測量2(線路工程測量)、工程測量3(工程變形監測與預報)、礦山與地下工程測量學、測繪專業外語、地籍與房產測量、地理信息系統原理與應用等。
專業選修課主要包括:高等測量平差、測繪技術規范、道路勘測設計、數字地球概論、測量儀器學、測繪案例分析、三維激光掃描儀、土木工程計量與計價、不動產管理概論、精密工程測量、資源環境與可持續發展、海洋與水體測量、城市規劃原理、市政工程規劃概論、工業測量原理與應用、低空飛行器攝影測量等。
(四)實踐課
實踐課包括:工程(專業)實踐類模塊和素質教育模塊兩個模塊。
工程(專業)實踐類模塊包括:專項實習1-地形測量實習、專項實習2-數字測圖實習、專項實習3-地形圖編制實習、專項實習5-測繪數據處理應用實習、專項實習6-控制測量實習、專項實習7-GNSS測量實習、綜合應用實習1-工程測量模擬實習、綜合應用實習2-礦山與地下工程測量仿真實習、綜合應用實習3-不動產數據采集與數據庫仿真實習、生產實習1-測繪地理信息類企業文化實習、生產實習2-測繪地理信息工程項目綜合實習、畢業實習和畢業設計。
素質教育模塊包括:入學教育、大學生國防教育、軍事技能訓練、公益勞動、思政實踐模塊A、心理健康教育、大學生健康教育、畢業教育、文獻檢索與利用、職業發展與就業指導等課程和創新創業教育模塊。創新創業教育模塊,鼓勵學生參加科研活動,參加各類科技競賽,如數學模型競賽、測繪技能大賽、測繪程序設計比賽和測繪科技論文創新大賽等比賽項目。鼓勵學生參加測繪各個工種的職業技能鑒定。使學生受到科學研究和科技開發方法的基本訓練,培養學生的創新能力、組織實施能力和較強的實踐能力。鼓勵學生參加學術講座、獲得各類等級證書,申報大學生科技創新項目、大學生實踐創新項目等。組織學生利用假期,參加各種社會實踐活動,進一步加強培養學生的項目申報能力、協調能力和溝通能力等。
注:各比例計算的分母皆為總學分。數學與自然科學類至少占15%;工程基礎、專業基礎、專業課至少占30%;工程實踐與畢業設計(論文)至少占20%;人文社會科學類通識教育課程(至少占總學分的15%)。
基于能力達成,按照模塊化構建課程體系。具體構建課程體系時,根據每個大模塊內不同階段不同方面的任務目標的分析將其分解成由淺入深、環環相扣小模塊;每個小模塊對應不同的能力要素;能力要素封裝后為成為一個個的教學模塊。并按照一定的教學規律分布在整個人才培養方案中。在模塊化課程體系基礎上,結合就業崗位群,打破學科領域的界限,以跨學科的方式選擇課程內容,組織和整合課程體系,達到“厚基礎、寬口徑、重實踐”的目的,具體實施方案如下。
首先,根據測繪工程專業人才培養的實際情況,緊密結合歷年畢業生就業單位的大數據分析,以培養測繪工程生產一線的應用型人才為目標,按照工程認證畢業生能力要求體系設置課程體系。
其次,基于能力達成為目標對已開設課程進行歸類。由能力達成與所需支持公共課、基礎課、專業課和實踐課構建關聯矩陣,確定課程所培養的能力。將培養相近能力的課程歸類,明確教學內容與能力達成之間的關系。構建專業特色明顯的課程體系。對具有相近教學內容的課程進行整合,做到課程內容規劃不重復、不遺漏,課程設置優化,課程內容體系特點明顯。
再次,課程內容的教學安排調整。根據測繪工程實際生產過程,按照基于工作過程理念安排教學,遵守認知過程的自然規律,對教學安排進行合理調整,解決現在專業課內容與專業基礎課聯系不緊密的問題。在課程安排上要遵循“先基礎知識,后工程應用”的原則。
最后,新課程開發與創新。結合測繪學科的發展和企業的需求,定義新能力指標,由企業界人士與教育界人士共同參與課程的開發、審查和評估及其實施過程。在此過程中,根據現代課程理論實現課程與課程體系在保持相對穩定的基礎上努力求新、求變,實現可持續發展。
三、結論
關鍵詞:數字礦山;測繪;課程體系
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)01-0034-02
數字化時代已經到來,并還將進一步發展。中國礦業面向未來尋求可持續發展,必須走“數字礦山”之路才能使傳統的礦山企業在采礦工藝、生產管理、組織結構、工程決策等方面有大的調整,進而提高企業生產效率和生存空間[1]。目前,礦業類院校測繪工程專業礦山測量方向在“數字礦山”技術方面的培養還非常滯后,人才培養主要是以“傳統測量技術”和“3S技術”(GPS,GIS,RS,全球定位系統,地理信息系統,遙感)兩大能力模塊進行培養,但尚沒有建立起“數字礦山”相關概念,也就更無從談起在未來的工作中能夠承擔起構建和維護“數字礦山”這個重要使命了[2-3]。這已經凸顯出目前的人才培養與市場需求脫節,在此背景下,研究高校測繪工程專業如何制定培養方案、構建專業課程體系、優化教學內容,以適應我國現今對測繪人才需要顯得尤為重要。
一、測繪專業的人才培養目標與建設思路
第一,以對學生進行測繪工程專業知識和技能培養為根本;使學生系統地掌握數字測圖、測量平差、大地測量、空間定位技術、攝影測量、遙感、地圖學、地理信息系統等方面的基礎理論和基礎知識。
第二,以社會需求為導向、以服務經濟社會發展為宗旨,使學生掌握基礎測繪、工程測量、礦山測量、變形監測、地籍測量的理論和方法;掌握攝影測量、遙感圖像處理的理論和方法;掌握地圖編制和地理信息管理、應用的理論和方法;熟悉測繪行業方針、政策和法規;具有較強的計算機應用能力。
第三,提升學生的工程素質和工程實踐能力。使學生具有基于常規測繪和“3S”技術進行控制網的建立、數字化成圖、各種工程施工測量及變形監測,具有專題地理信息系統應用及設計的基本能力。
以“厚基礎、寬口徑、高素質、創新型”為指導思想,以培養復合型、創新型、應用型測繪人才為根本任務,以培養學生的專業能力為主線,以就業為導向。為了實現人才培養目標,需要將創新教育融于人才培養的全過程,全面提高學生的綜合素質[4-6],突出黑龍江科技大學“大德育、大工程、大實踐”的三大教育理念,堅持立德樹人,用科學理論武裝學生頭腦,促進學生身心健康,貫穿大工程,重點落實大實踐教育理念,掌握扎實的專業知識,具有較強的專業實踐技能培養學生創新精神與實踐能力,提高學生人文素養和科學素養,使學生成長為中國特色社會主義事業的建設者和接班人。
二、測繪工程專業課程體系建設路徑
(一)課程體系的構建
根據黑龍江科技大學學分制課程體系的統一要求,構建了自主立交式學分制課程體系。課程體系中,按照性質分為公共必修課程、專業必修課程、專業選修課程、公共選修課程,按照課程類別分思想政治與健康教育平臺、公共基礎教育平臺、專業教育平臺、素質拓展與創新教育平臺,學生在規定的修業年限內達到學校對本科畢業生提出的德、智、體等方面的要求,完成人才培養方案規定的全部教學環節,修滿各模塊標準學分,共修滿185學分后,完成畢業設計(論文),答辯合格,方準予畢業。在課程當中核心課程有:“測繪學基礎”、“數字測圖原理與方法”、“誤差理論與測量平差基礎”、“大地測量基礎”、“攝影測量原理”、“GNSS原理及應用”、“遙感原理與應用”、“地圖學”、“地理信息系統原理與應用”、“工程測量學”等。
實踐教學環節有:“綜合實驗”、“數字測圖實習”、“大地測量實習”、“GNSS實習”、“地籍測量實習”、“3S技術綜合實習”、“工程測量綜合實習”、“工程訓練”、“畢業實習”、“畢業設計”等。
(二)課程體系的特點
1.注重專業理論知識與實踐能力的培養。重視學生道德素質教育,重視人文科學、自然科學和社會科學協調發展;注重學生創新能力的培養,重視學生個性發展。
2.必修課程與選修課程比例適宜。必修課與選修課的比例約為3:1,這有利于促進學生的個性發展,拓寬知識面和培養能力,更好地為社會培養復合型、創新型、應用型測繪人才。
3.注重夯實理論知識,突出實踐能力。注重培養學生掌握扎實的理論知識,開設了大量以培養學生基本知識,基本理論為目標的理論課程。重視加強學生實踐能力的提高,開設了大量以培養學生實踐能力為目標的實踐課程。加大實踐課程在課程體系中的比重,對于培養學生的實踐能力以及創新能力,提高學生的實踐能力和就業能力具有重要意義。
4.課程國際化增強。在課程設置上,開設了“英語”、“專業英語”及5門雙語課程,一是培養了學生的外語能力,二是培養了學生國際化的理念、教學思想。
5.強化綜合素質培養。注重培養學生的創新意識和實踐能力,學生在大一進入實驗室進行科學研究探索;大二進行中期研究性學習;大三進行各級創新實驗,培養創新能力;大四進行生產實習、畢業實習、畢業設計。
6.強化“數字礦山”人才培養。為了適應“數字礦山”人才培養需求,深入“數字礦山”高新企業龍軟公司、數字礦山實驗室和構建“數字礦山”的現場企業進行兩方面內容的調研:一是“數字礦山”方向人才實際需求和技術要求;二是深入了解“數字礦山”建設技術流程和關鍵技術。有針對性地開設“數字測圖原理與方法”、“GNSS原理及應用”、“地理信息系統原理與應用”、“攝影測量原理”、“遙感原理與應用”、“測量程序設計”、“CAD及測繪制圖”、“數據庫在測繪中的應用”、“數字礦山關鍵技術變形觀測與數據處理”、“開采沉陷與綜合治理、“數字礦山實用技術”、“數字攝影測量”、“數字地面模型原理”、“GIS工程設計”、“網絡地理信息系統與應用”、“三維GIS建模”、“計算機圖形學應用”、“數字圖像處理”、“遙感編程基礎”、“數字三維激光掃描技術及應用”、“GNSS數據處理”、“雷達干涉測量及應用”等課程。學生通過這些課程的學習,掌握“數字礦山”的關鍵技術,畢業后具有從事“數字礦山”事業的技術與能力,從而為加速推進“數字礦山”的建設和推廣做出應有的貢獻。
三、測繪工程專業課程體系分析
本文通過問卷調查對測繪工程專業課程體系進行研究和分析,為進一步完善課程體系提供一些結論性和經驗性的幫助。問卷一共設計了30個問題,通過對黑龍江科技大學測繪工程專業在校學生進行問卷調查,發放216份問卷,調查學生對測繪工程專業課程體系的一些客觀評價。問卷共收回212份,有效問卷210份,有效回收率99.06%。
通過調查,可以看出課程體系的優點,但也存在不足。在問卷調查中,71.4%的學生對本專業的培養目標是滿意和認可的。課程體系具有科學性、合理性和實用性,這主要體現在以下幾個方面。
1.課程有助于提高專業基礎知識。78.6%的學生認為自己所學課程設置有助于專業基礎知識的提高。
2.有助于培養學生的創新型自主學習能力。58.1%的學生認為自己所學課程設置有助于培養創新型自主學習能力。
3.有助于拓寬知識面,培養各方面的能力,拓寬就業面。問卷調查中,86.3%的學生認為自己所學課程設置有助于拓寬知識面;69.2%的學生認為該課程體系有利于學生各方面能力的提高;68.3%的學生認課程體系有助于拓寬就業面。
4.有助于學生的個人發展。通過優化課程體系,培養學生多方面的能力,提高學生的專業素質和就業能力。問卷調查中,23.6%的學生認為課程體系對自己將來的發展作用非常大,48.4%的學生認為課程體系對自己將來的發展作用比較大。在以下兩方面需繼續加強:一是在學生對測繪工程專業人才培養目標和人才培養模式的了解程度上還需加強;二是在提升學生對測量科學的興趣方面有待提高。
通過進行理論研究、比較分析、問卷調查與分析,筆者認為黑龍江科技大學測繪工程專業課程體系能夠滿足“數字礦山”對測繪人才的需求,該課程體系注重知識、能力和素質的協調發展。其人才培養的價值取向是通過提高多方面能力,拓寬就業面,最終目標是為國家“數字礦山”事業培養緊缺的測繪人才。在今后的研究中,可以對測繪工程專業課程體系的質量進行評估,從而可以更有效地發現課程體系中存在的問題,更好地完善課程體系。
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[6]羅竹峰.“理工教融合”人才培養模式之課程體系研究
關鍵詞:課程體系;測繪工程專業;人才培養;實踐調查
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)26-0094-03
近年來,隨著經濟社會的發展,尤其是我國大規模城市化進程的推進,測繪工程專業技術人才緊缺,測繪工程專業教育規模迅速擴大。以“3S”為代表的信息化測繪新技術的發展,以及測繪與國民經濟各領域更深程度的融合都對測繪工程專業培養質量提出了新要求。畢業生的能力素質無疑是培養質量的主要體現,而用人單位和畢業生對專業生的培養質量有著最直接的發言權。武漢大學測繪學院在測繪工程教育領域處于領先地位,我們組織了學生進行暑期專題調研,基于調研數據對測繪工程專業畢業生能力素質和學院人才培養模式進行分析,希望能推進教育質量的提升。
一、畢業生能力素質基本評價
對于畢業生工作責任心、吃苦耐勞精神,單位比較肯定,而思想政治素質和工作安心度稍微差一些。對于畢業生的口頭表達能力、文字表達能力、人際交往能力,單位評價認為很好的均只有50%左右,這說明學生的溝通能力上還需加強。對于畢業生的專業理論基礎,所學專業能力,單位評價認為很好的均接近70%,而動手操作能力只有46.15%的單位認為很好,還有7.69%的單位認為一般,這說明單位對學生專業能力很肯定,但學生實際動手能力會稍差一些。對于畢業生的獨立工作能力和持續學習能力認為很好的均超過70%,但是團隊精神稍有欠缺,管理能力只有40%的單位認為強,說明畢業生的管理能力相比于其他能力屬于最差的。
二、影響能力素質的因素
畢業生普遍認為在學校學習的時候專業實踐、教師教學、教師為人對其影響最大;而對其畢業后幫助最大的為專業知識,其次是計算機知識和社團活動;這說明學院職業技術培養和專業知識傳授方面十分出色,同時也說明學院師資力量雄厚,教師不僅在教學上,也通過人格魅力影響著學生發展。
參加工作后,畢業生認為最需要強化的則是專業知識,其次是計算機知識,而文案寫作知識也是急需強化的重點。
測繪局系統的校友認為,職業技能的培訓對于其工作有一定影響;規劃局系統的校友則認為,畢業后專業知識和文案寫作能力的加強屬于同等地位;國土系統校友則表示法律知識才是其首要需要加強的,其次才是計算機知識、公關禮儀、文案寫作能力。
現在的測繪行業單位對于員工的專業水平和技能以及計算機的能力要求比較高,同時對于員工的綜合素質有一定的要求,也反映出現在測繪行業正在向多元化國際化發展,與IT行業也開始交叉。畢業生在實際工作中對于專業知識,計算機知識以及文案寫作知識的需求非常大,而這些知識都有一定的欠缺。
三、對綜合培養情況反饋
數據顯示,對于學院的師資力量、教學基礎、教學水平,單位評價認為很好的均超過了70%;認為學術氛圍,實踐教學效果很好的接近70%。對于創新能力培養和教學管理水平,均是60%左右認為我院很重視,30%認為我院重視,還有10%認為一般,單位對于學院這兩項比較肯定,但還需加強。
畢業生對于母校的綜合教學水平都表示肯定,一方面說明學院的教學對于他們的發展有促進,各行業內的畢業生均表示在校學習的技能在工作中都能得到較好的發揮。但也有校友對教學水平提出了一些改進建議,主要集中在職業發展、學術熏陶、思想熏陶、人文修養、課程設置、創新能力培養、綜合培養等方面。
對于學院教學,超過80%的畢業生認為應當加強學生的能力培養,38%的畢業生認為學院應當在校企合作方面加強;對于學生的培養64%的畢業生認為應加強學生專業知識和技能,62%的認為創新精神應當加強培養,超過50%的人認為學生的事業心與責任感還有團隊協作精神都應該著重培養,其次是學生的組織管理能力、職業道德和持續學習能力。
畢業生還就加強就業指導、加強教學設施(如實習場地)的建設等方面提出了很多建議。
四、對課程設置的反饋
單位對于課程設置安排認為很合理的不足10%,認為合理的達到55%,還有32%的認為一般,這說明用人單位認為我院課程設置安排尚有欠缺。而對于課程設置更有發言權的畢業生中大部分(超過60%)認為學院課程體系評價是合理的,少部分認為是基本合理,極少部分認為不合理,說明學院的課程體系設計基本能滿足大部分學生和大部分工作崗位的需求,但是仍然有需要改進之處。
畢業生對于學院課程安排的意見主要集中在理論課和實踐課的比例分配上面,近45%認為理論課安排太多而實踐課程安排太少,另外的意見就集中在課程的開設上面,這對學院課程開設和理論與實踐的分配有一定的啟示作用。
五、對測繪工程專業人才培養和課程體系的思考
課程是教育的“心臟”,是聯系教育理論的具體教育實踐的“橋梁”,是實現教育目標的手段。而學生是學習的主體,學生如果不能主動學習,教育一定是失敗的。根據調研數據和分析,我們針對測繪工程專業的人才培養模式和課程體系提出一些思考。
1.專業教材。有豐富的例題和實際操作步驟的教材是教學的基本條件。但目前采用的教材普遍存在的問題是:過于側重理論講解,而缺乏例子的演示和實際操作步驟。這與我們調查所得到的結論是一致的。因此,對現有的專業課教材增加一個對應的實驗教材,該教材應由主講老師編寫,可充分體現主講老師的教學思想。如果該專業課與計算機有聯系,應添加相應的專業課。
2.教學模式。目前很多高校的教學基本上都采用“PPT模式”。很多理論課的老師講課都較為枯燥。因此,應適當提升課程實習的比重,實習應該在機房或相應的場地進行。
3.課程設置。測繪工程專業涉及數學、物理、計算機等多學科知識,課程較多較難,所以本科階段的課程橫向縱向的設置直接影響學生的學習效果。大一、大二的專業課程多,課程負擔重,雖然為高年級的創新性實踐性學習保證了時間,但學生沒有自己可支配的時間進行主動學習,容易產生“消化不良”。測繪工程專業與其他學科聯系較為緊密,以計算機知識為例,從畢業生的反饋中,我們看到,實際工作對于編程要求較高,但學生動手編程能力普遍較弱,這無疑與課程的設置有較大的關系,僅僅通過幾門編程課很難解決學生的編程問題,其他專業課都應該加以配合,要形成一種氛圍。
4.課程設置的“博與專”。我國很多大學從招生開始,就是嚴格的分專業、分系定向。這樣學生的知識面非常窄,他只能接受一些很專門的技術知識,用于應付它這個行當里頭一些最基本的操作要求。最后到專業化的時候,學生們學的東西又非常專,非常精,而社會對人才的需求又是在不斷變化的。
我們的測繪工程專業教育相比于國際較高水平(如德國斯圖加特大學的測繪專業)也顯得比較專、窄。德國非常重視基礎教育并且具有相當寬的專業知識學習,其專業課程設置更寬更廣,其專業必修課基本涵蓋了武漢大學測繪工程專業的所有方向必修課。學生除了學習我國認為比較傳統的工(測)、航(測)、大(地)、制(圖)的專業課程,還要學習生態學、地質學、地籍測量等方向的課程,其專業選修課則更加偏重于學科研究方向知識,符合學生通過選修課及畢業設計確定從事專業方向的思路。由于其課程設置的原因,其本科畢業生所學知識相當于國內碩士研究生學的知識,而我國的碩士研究生階段更是以研究方向專長培養見長,由此可見,我院乃至我國測繪專業學生專業知識面與其相比還存在一定的差距。我們的課程設置在“博與專”的問題上還有調整的空間。
5.實踐性教學。測繪工程作為一門實踐性很強的學科,實踐環節尤為重要。實踐性教學要與專業基礎相結合,同時應該更進一步拓寬學生可供學習的專業口徑,拓寬專業方向,合理搭建專業平臺,在偏重理論的同時,加強學生實踐能力的培養,加強學生的實際動手能力、創新能力,重視學生的自主學習能力。在滿足社會需求、市場需求、就業需求的基礎上,全方位地培養學生的綜合能力。
要爭取各類資源積極與企業共建的產學研基地和實踐教學基地,形成輻射各地各相關行業的實踐教學網絡。可以利用暑期開展社會實踐活動,加深學生對于測繪行業的了解,通過在企事業單位實習、掛職、實踐接受企業文化以及創新理念的熏陶,幫助學生樹立專業理想,完成學生向企事業單位合格員工的轉換,讓學生對行業、社會有更深刻的認識。
注:
此次調研共走訪10個省市的20余家企事業單位,共搜集有效問卷127份。
參考文獻:
[1]汪志明,郭際明,花向紅.優化課程體系 培養測繪工程專業創新人才[J].測繪通報,2009,(6).
關鍵詞:土地信息系統、數據質量、誤差、分辨率、坐標變換、矢量數據、柵格數據、拓撲
Abstract:DataisveryimportantforLandInformationSystem,AkeytoLandinformationthesystem''''sdevelopmentssuccessiswhetherthedataquantityisaccuracy.ThispaperwillStudythedataquantitytheprobleminLandinformationthesystemestablishtheprocess.
Keywords:LandInformationSystems;DataQuality;Error;Accuracy;RemoteSensing;Digitize;Resolution;CoordinateTransformation;VectorData;RasterData;Topological.
一、前言
土地是人類的寶貴財富,是人類社會進行物質生產所必需的基本條件和自然基礎。如何科學、合理地利用有限的土地資源,如何及時了解與掌握土地利用變化數量和空間特點,對于保持耕地總量動態平衡和土地持續利用具有十分重要的意義。
隨著社會經濟的日趨多樣化,土地部門的業務工作及范圍也在不斷擴大,原有的靠手工操作,圖紙管理的模式已經越來越不能滿足高效率的需求。為強化土地管理,滿足社會對土地資源信息更多、更細、更完善的服務要求,各土地管理部門紛紛加入信息化、數字化的改革大潮。特別是在市場經濟條件下,因土地管理部門工作的嚴肅性、準確性、科學性和規范化要求,管理中任何規定的確定和變更都需要完成大量的信息收集、分析、綜合、決策和評估等工作,土地管理也只有強有力的信息技術(IT)的支持下,才能做到真正的科學決策和管理。
土地信息系統(LIS)是地理信息系統的一個分支,是一種基于宗地[以宗地(地塊)為單位]的計算機管理信息系統。是一種利用計算機技術及其屬性數據進行采集、處理、管理、查詢、分析、應用和維護更新的空間信息系統,是土地管理的現代化工具,是土地規劃和管理定量化、科學化的方法、手段。但是,在土地信息系統的建設過程中,還存在許多問題,給土地信息系統的建設及發揮帶來一定困難。這里僅對土地信息系統建設中的數據質量問題進行探討。
二、對LIS數據質量的認識
數據是一種未經加工的原始資料,是客觀對象的表示,它可以是數字、文字、符號、圖像,數據是信息的具體表達形式。一個LIS系統包括空間數據、屬性數據、空間數據之間的關系以及空間數據與屬性數據之間的關聯。
人們往往以為計算機為基礎的信息系統的數據質量是可靠的,很少懷疑利用信息系統產生的分析結果在數據質量方面會有問題,但事實遠非如此。在某些情況下,由于多種原因,計算機分析的結果甚至會比手工分析的誤差更大。這里除軟件、硬件的質量問題,計算方法上的問題,以及分類、編碼、輸入、操作的明顯疏忽外,數據本身的質量是重要的原因。
眾所周知,數據是LIS的“血液”,是組成系統的重要元素。數據質量的好壞是土地信息系統成功與否的關鍵所在;數據質量的高低優劣,都直接影響到土地信息系統的經濟效益和社會效益,決定了系統應用價值的大小;數據的可靠,質量的好壞將直接影響到整個系統的成敗。系統如果不能提供正確、可靠的信息,這個系統也就失去了存在的價值。
數據質量的好壞是一個相對概念,并具有一定的針對性。衡量其好壞主要有以下幾個指標:誤差、數據的準確度、數據的精度和不確定性[1]。數據質量是數據整體性能的綜合體現。
統而言之,數據的質量問題主要表現在兩個方面:一是數據是否及時反映了現實世界;二是數據是否保持了一致性和完整性。
土地信息系統的數據量大,數據來源廣,數據采集的任務重,在數據庫建立過程中會出現許多人為和系統的誤差,甚至還有可能產生數據錯誤,最后采集的數據無法準確反映規劃和管理的實際狀況,建立在此數據庫基礎上的系統往往也就達不到管理自動化輔助決策的目的,而只不過是“看看而已”的一種“擺設”罷了。
數據庫(包括空間數據庫和非空間數據庫)是土地信息系統最基本、最重要的組成部分,也是投資比重最大的部分。數據質量的好壞,直接影響系統的功能和應用。不僅要根據技術規程衡量數據質量,還要從數據使用角度分析數據質量問題。數據質量通常是指數據的可靠性和精度,它主要用數據的誤差來度量的。現就土地信息系統建立過程中的數據質量問題作進一步的探討。
三、數據源質量的問題
土地信息系統的數據源指建庫中所需要的各種數據類型的來源。它是土地信息系統最基本、最重要的組成部份。土地信息系統的數據源多種多樣,主要包括有:地圖,地圖是系統最主要的數據源,因為地圖是地理數據的傳統描述形式,是具有共同參考坐標系統的點、線、面的二維平面形式的表示,內容豐富,圖上實體間的空間關系直觀,而且實體的類別和屬性可以用各種不同的符號加以識別和表示。土地信息系統其圖形數據大部分都來自地圖,土地信息系統的屬性數據主要有地籍圖、宗地圖、土地詳查圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖、專題圖、乃至地形圖等各種圖件的矢量化地圖數據。二是遙感影像數據,遙感影像數據是一個極其重要的信息源。通過遙感影像可以快速、準確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息,航天遙感影像還可以取得周期性的資料,這些都為土地信息系統提供了豐富的信息。三是統計數據,包括土地的分類、面積、權屬、分布及質量、等級狀況、利用狀況、非法占地等統計資料。四是實測數據,包括GPS點位數據、地籍測量數據等。五是數字數據,包括數字圖形數據和屬性數據。數字數據主要有地籍號、檔案卷宗號、地類號、圖號、手簿號、宗地界址點點號及坐標控制點坐標,宗地面積,面積中誤差、年代、日期等等。屬性數據包括圖形、圖像以外的各種文字、數字信息。其中文字信息主要是與宗地檔案,文件檔案組成相關的各種檢索和查詢信息(如:土地權利人姓名或單位各稱、土地座落,文件檔案的標題、發文機關、公文字號等等),以及土地登記、地籍調查、權屬審核、登記發證各辦公流程中的各種鍵盤輸入信息。六是各種立法文件和文字檔案,主要有地籍檔案、文件檔案等具有法律效力或需要經常查閱的原始文件材料,它們是土地信息的重要組成部分,在土地的規劃管理中起著很大的作用。
數據源質量問題指數據的采集和錄入中可能產生的誤差,建庫所需的各種類型的數據的可靠性和精度。
從土地信息系統建立的過程來看,它的主要因素有:各種測量數據,地圖和遙感數據等的誤差;調查和統計造成的屬性數據誤差,以及文檔數據的錯誤等,數字化前的預處理、手扶踀自動化的分辨率和矢量化精度。
1、遙感數據
地理信息系統、遙感和計算機輔助制圖是現代地理學的重要技術手段。遙感作為一種獲取和更新空間數據的強有力手段,能及時地提供準確、綜合和大范圍進行動態監測的各種資源與環境的信息,因此遙感數據是土地信息系統的一個重要數據源。
所謂遙感(RemoteSensing)就是遙遠感知的意思,也就是不直接接觸目標物和現象,在距離地物幾公里到幾百里、甚至上千里的飛機、飛船、衛星上,使用光學或電子儀器接受地面物體或發射的電磁波信號,并從圖像膠片或數據磁帶形式記錄下來,傳送到地面,經過信息處理,判讀分析和野外實地驗證,最終服務于有關部門的規劃決策[2]。土地管理部門可以運用遙感技術快速獲取現狀空間的信息。
盡管遙感技術有很多好處,但因其自身特性,獲取的遙感數據可能存在一些誤差。如:不同的高度引起的問題,由于傳感器的結構及穩定性產生的問題,對信號進行數字化產生的誤差。傳感器在航線、航向上出現的誤差,大氣輻射產生的誤差,地形和地貌等因素產生的誤差等等。在遙感資料的獲取時,有些誤差是可以控制的,有些則不可控。因此必須對原始數據進行預處理,包括利用地面控制對原始數據進行幾何校正,圖像增強和分類。對獲取的遙感數據進行光譜校正,特征提取,自動識別分類、自動成圖等處理[3]。
2、測量數據
各種原始的測量數據是土地信息系統的主要來源之一。包括宗地的權屬界線、位置、形狀、數量、面積、各級行政界線、地形圖測量等。由于人和環境的因素,測量數據不可避免地受到人為誤差(對中、讀數、平分等誤差)、儀器、環境的影響。來源于地面測量的數字數據中含有控制測量和碎部測量誤差。其中控制點誤差又受控制網的參考基準、網形和觀測精度以及觀測費用等因素的影響。碎部點誤差除了繼承了控制點的誤差外,還受自身觀測方法,觀測精度和地界的人為判斷,以及地物地貌的取舍等因素的影響。當然原始數據誤差受觀測儀器、觀測者和外界環境三種因素影響。除此之外,還有測量數據的實時性以及數據老化,采集數據的密度不合理,或概括取舍不合理,選取測量規范標準不一致或精度等級不一致造成測量數據的不一致的影響。
地籍要素是構建土地信息系統極為關鍵的一步,其測量數據的精度高低決定了系統功能能否得到正確和充分發揮。
從地籍測量成果的有效性和土地管理的可能性來考慮,為了保證各權屬單元之間的界線清晰,邊界無爭議,并且雙方都能接受而不損害他人和國家的利益,地籍測量要達到一定精度。因此,必須要有相應的數據采集方法作為保證。地籍要素的采集方法目前主要有兩種,一種是傳統的模擬式外業測圖方法,另一種是野外全數字化數據采集方法。傳統方法的主要作法是在地籍控制測量的基礎上,用解析法測量出權屬界址點坐標,以控制點或以界址點為基礎施測成地籍圖,要形成入庫數據信息,則要通過對原圖數字化來實現。用傳統數據采集方法形成地籍要素數字信息其誤差影響因素較多,主要誤差來源為:測站點誤差m1,量距誤差m2,在測圖板上描繪方向線誤差為m3,刺點誤差m4,數字化儀采點誤差m5等。按有關專著論述,一般情況下,m1≈±0.12mm,m2≈±0.2,m3≈±0.1mm,m4≈±0.14mm,這四項誤差為野外采集誤差。數字化m5的影響因素比較復雜,誤差產生首先與圖形要素有關,要素本身的復雜程度對數字化精度有顯著影響,數字化儀本身的精度更應引起重視。正常情況下,用常規數字化儀進行數字化時,精度一般可達到±0.13mm。綜合上述得,地籍要素采集精度m采為:
m采=±
=±
=±0.02mm
按1:500比例尺來考慮,實地誤差將達到±10cm,由此可見,按傳統方法施測,則擬入庫的地籍要素信息很難達到規定的±5cm的精度標準[4]。
采用野外全數字化方法,界址點野外數據采集一般采用直接測定坐標法,即將全站儀或測距儀置于測站點上,對界址點上的移動棱鏡進行水平角和距離測定,電子手薄記錄計算。此種方法的主要誤差來源為水平角測角誤差mβ和測距誤差mD,測角中誤差角保守為±5″,測距誤差主要來自移動棱鏡偏離界址點位置誤差,其偏離值按2cm考慮。測距平均邊長取100m,按點位誤差精度估算公式m2=來計算,則m≈±2cm,即便考慮測站誤差和其他偶然的聯合影響,點位精度也肯定在規定范圍內,所以地籍要素信息數據的野外全數字化有利于提高界址點精度,從而保證地籍數據的質量。
3、調查、統計、文檔數據問題
土地信息系統的建設過程中,涉及大量的調查統計數據,這些資料尚存在許多不足之處,為土地信息系統的建設帶來了一定困難。
建立土地信息系統,必須首先進行土地基本信息的搜集,開展地籍調查工作,核實宗地權屬,掌握土地利用狀況,獲得宗地位置、形狀及其面積的準確數據,為建庫奠定基礎。
現就地籍調查工作加以探討,眾所周知,權屬調查的工作之一是填寫地籍調查表。由于權屬調查技術性強,工作量大,參與人員多且水平不同等原因,填寫后的地籍調查表或多或少會出現下面一些問題。在填土地使用者名稱時,單位本應填寫全稱,可出現了類似這樣的情況:某林業局有3宗地,而在3份地籍調查表上出現了xx林業局、縣林業局、林業局等名稱。按這樣的名稱錄入建立信息系統,將導致不能正確地自動的歸戶。在填寫土地使用者性質時,本應該寫“全民”或“集體”或“個體”或“個人”,而出現了“國營”或“國有”或“私營”這樣的名詞。在填寫宗地四至時應說明權屬界線所經地物名稱及歸屬、位置、與誰接壤。但出現了東(南、西、北)至xx,而未填出接xx。且有的四至填寫錯誤,如兩宗地共用一堵墻時,則只能出現兩宗都至墻中,或一宗至墻內另一宗至墻外,但填出了兩宗都至墻外或墻內等情況。在填寫界址標示處的界址線位置時也有類似錯誤,有的表填寫字跡潦草,或使用簡化字,讓人難以辨認。有的內容還可以猜出,但戶主的姓名、調查員、勘丈員的簽名等內容實在難辯;有的表中該填的內容而未填,任意涂改。
共用宗的處理,一個地塊被幾個權屬單位共同使用,而其間又難以劃清權屬界線,這樣的地塊稱為共用宗[5]。不少縣(市)是這樣處理的:有多少土地使用者就填多少份地籍調查表,表上的內容按各分宗填寫。這樣做的好處是所填的內容詳細,調查表和土地登記申請書、審批表形成一一對應的關系。但其弊端也是顯而易見的,其一較大地增大了填表的工作量,其二增大了復雜程度,在填寫四至時,如遇一個土地使用者使用幾個地塊則不得不寫清幾個地塊的四至;為填清界址指標,又得設置內部界址點,增加了宗地草圖和地籍圖的負荷量,填表時如不小心還會造成表與表之間的相互矛盾。為了和地調表統一,有的在形成宗地界址點成果表時,除了有宗地界址點成果表外,還有分宗的界址點成果表。如果內部界址點是在紙圖上圖解的,則將該宗地的宗地界址點和內部界址點和計算機展點后,會出現界址線混亂的情況。在土地信息系統建庫時,這些內部點是不能當界址點錄入進庫的。如進庫則在面積統計時,這種內部界址點所圍成的區域的面積就被多統計了一次。
建立完備的信息系統,必須具備這樣的條件:大比例的地形圖或地籍圖;野外測量的界址點數據;宗地的屬性數據(土地登記申請書、地籍調查表、審批表等)。全省在進行大大規模的城鎮地籍時,由于受當時的條件限制,自動化程度低,各作業單位作業水平的不同,或多或少出現一些問題。在建庫時所發現的問題主要是界址點的坐標成果與地籍上的位置不吻合;相鄰宗的同一界址點坐標不同;界址邊長、宗地面積計算有誤。某些縣(市)為了進行土地登記,由于多方面的原因,在進行初始地籍調查時,只作權屬調查,不作規范的地籍測量。為了計算面積,用皮尺或鋼尺丈量界址邊長及相關尺寸,用幾何圖形法計算出宗地面積,而不測址點坐標和地籍圖。這樣做不利于信息化的管理。
4、圖形數字化
影響數據質量的因素是多方面的,有相當一部分來自于建庫過程中的數字化過程。建庫過程中的數據質量,包括數字化前的預處理,紙張變形、手扶跟蹤數字化精度或掃描數字化的分辨率和矢量化精度。
(1)數字化前的預處理
用于數字化作業的地形圖(工作底圖)一般采用聚酯薄膜圖,其變形一般小于0.2‰。采用紙質圖紙時,圖紙的尺寸隨濕度和溫度的變化而變化,溫度不變的情況下,溫度由0%增至25%,則紙的尺寸可能改變1.6%[6]。因為紙的膨脹率和收縮率不相同,即使溫度回到原來的大小,圖紙也不能恢復原來的尺寸。因此在數字化時要適當的比例因子,通過仿射變換進行幾何糾正,以減小工作底圖變形產生的位置誤差,達到相應的精度。
對不同種類和比例的工作底圖進行數字化時,應注意它的投影方式是否一致,比例是否匹配。對于不同投影方式應在數字化后及時變換為系統要求的投影方式。對于不同比例應將比例尺和精度記錄到元數據中,以便估記由此可能產生的誤差。
(2)跟蹤數字化
手扶跟蹤數字是一種自動化精度較低的數字化方式,其數字化精度也因操作員及其工作的疲勞程度而異,操作員的勞動強度較高。隨著大幅面掃描儀的成本不斷降低,掃描和矢量化技術不斷完善,這種數字化方式可能成為自動掃描數字化的一種補充。
手扶數字化是從地形圖輸入空間數據的最廣泛采用的輸入方法。把地形圖放置于數字化桌上,用手持設備,跟蹤每一個地圖特征、數字化設備精確量測鼠標的位置,產生數據形式的坐標數據。
影響跟蹤數字化數據質量的因素很多;主要有:數字化底圖中地理要素的寬度、密度和復雜程度對數字化結果的質量有著顯著影響。數字化儀的分辨率和精度對數字化數據質量有著直接的決定性的影響。《地形圖數字化規范》規定,數字化儀的分辨率不能小于每厘米394線(約1000dpi),精度不低于0.127mm(0.005英寸)。常見數字化儀在分辨率方面通常能滿足要求,而在精度方面卻有相當一部分不能達到要求。在選擇數字化儀時要特別注意其精度指標,以滿足LIS工程的需要。數字化操作員的技能與經驗不同而引入的人為因素誤差是不同的,由于操作員視力、操作習慣,熟練程度和疲勞程度的不同,最佳采樣點位值判斷,十字絲與目標點重合程度的判斷會有一定程度的差異,影響數字化的質量。操作方式(如曲線采點方式和采點數目)也會影響數字化數據的質量。
假定各種誤差影響符合誤差傳播規律,手扶跟蹤數字化的綜合精度應按下式求得:[7]
m數=±
其中:m數表示手扶跟蹤數字化的綜合精度;m定表示工作底圖定向誤差,m儀表示數字化儀精度,m人表示人為因素誤差。
(3)、掃描數字化
掃描數字化用高精度掃描儀將圖像等掃描并形成柵格數據文件進行處理,將之轉化矢量圖形數據。規范規定:圖形定位控制點掃描誤差不大于0.1mm,相對于工作底圖,矢量化后的掃描點誤差不大于0.15mm,線劃誤差不大于0.2mm。影響掃描數字化質量的因素除原圖質量外,還包括:掃描精度、定向精度、矢量化精度損失等。
①掃描儀的分辨率和精度
掃描儀的分辨率和精度對掃描數字化質量的影響是至關重要的。因此,要根據具體情況選擇適當的掃描儀。目前,大幅面掃描儀大致有,滾筒式(drum),平板式(flatebed),直進式(directfeed)3種。這些掃描儀能夠輸出一種或多種形式柵格數據文件(二值、灰度和彩色)。
滾筒式掃描儀精度較高價格較貴,能以較高的分辨率掃描AO或更大的圖紙。
平板式掃描儀與滾筒式一樣精度高、價格貴、分辨率很高,但一般幅面不會超過A1幅面。由于平板式掃描儀幅面小,掃描后多需進行拼接,從而增加了工作難度,引入了更多的誤差源。LIS工程一般不選用這種掃描儀。
直接式掃描儀精度較低,價格也較便宜。通常能夠滿足一般LIS工程的需要。
目前,需要的大幅面掃描儀品牌有:CONTEX、VIDER、ANATECH等。
在選擇掃描儀時,應注意其是否采用硬件消藍。光學分辨率代表了掃描儀的分辨率能力,而經銷商往往只是給出插值分辨。同時,應注意掃描儀的歪斜失真,歪斜失真的大小與掃描儀的走紙方式有關。
②柵格數據矢量化的精度損失
在土地信息系統中,柵格數據與矢量數據各具特點與適用性,為了在一個系統中可以兼容這兩種數據,以便有利于進一步分析處理,常常需要實現兩種結構的轉換。
柵格的矢量轉換處理的目的,是為了將柵格數據分析的結果,通過矢量繪圖裝置輸出,或者為了數據壓縮的需要,將大量的面狀柵格數據轉換為由少量數據表示的多邊形邊界,但是主要目的是為了能將自動掃描儀獲取的柵格數據加入矢量形式的數據庫。
在柵格數據矢量的過程中的細化、跟蹤等均可能引入一些誤差。復雜圖形全自動化矢量化效果極差,會產生眾多的交叉線,導致多邊形跟蹤錯誤。對此,應采用交互式矢量化方法。因此在選擇矢量化軟件時不應僅僅關心自動化程度(全自動矢量化軟件價格往往很高)。還要特別注意是否具有以下功能:智能去斑,裁剪,扭曲較正,比例控制,水平校正,光柵編輯和交互式矢量化等。
③掃描數字化方法誤差
掃描數字化的幾何分辨率是掃描數字化方法誤差中最重要的誤差源,減小這種誤差的唯一方法就是提高掃描儀的幾何分辨率。但是,隨著分辨率的提高,柵格數據量以平方級速度增長。這往往造成計算機存儲資源耗盡,數據處理時間平方級延長。以300dpi(約每mm12個點)的分辨率掃描時,獨立點間距離的相對精度為1.4/1000左右。全自動矢量化細化過程所產生的點位誤差為1~2個像素點,而交互跟蹤矢量化最大點位誤差可以控制在一個像素點。按300dpi計,每個像素點相當于圖上0.01mm。掃描數字化綜合精度可按下式計算:
M掃=±
其中:M掃表示掃描數字化的綜合精度;M定表示底圖定向誤差;M儀表示掃描儀精度;M矢表示矢量化誤差。這里,M定取±0.12mm,按300dpi計算M儀取±0.09mm,M矢取±0.1mm。則M掃=±0.180[8]。
四、數據處理質量
土地信息系統的數據庫建立后,其中已經包含了數據源和數據庫建庫所引入的誤差。數據庫中的多源數據,經過系統的各種分析處理后,在形成新的數據和最后產品的過程中還會產生新的數據質量問題。這些問題包括:幾何改正,坐標變換和比例變換,幾何數據的編輯、屬性數據的編輯、空間分析,數據格式的轉換等。
1、空間分析
空間分析是對分析空間數據的技術的通稱。從客觀上區分,可歸納為:空間的圖形數據的拓撲運算;非空間屬性數據的運算;空間和非空間屬性的聯合運算等[9]。空間分析賴以進行的基礎是空間數據庫,土地信息系統的空間數據分析,是實現土地資源信息系統的實際運用的重點途徑。
空間分析中的疊加分析是土地信息系統中十分常用的一種分析方法,是用戶經常用以提取數據的手段之一。通過同一地區不同內容的多幅地圖的疊加組合,產生新的圖形和屬性信息。在這個過程中往往產生拓撲匹配、位置和屬性方面的數據質量問題。由于疊加時多邊形的邊界可能不完全重合,從而產生若干無意義多邊形。對這些無意義多邊形進行處理的結果往往會改變界線的位置,疊加后形成的新的多邊形的屬性值也可能存在由于屬性組合帶來的誤差。
2、坐標變換
土地信息系統數據來源較多,各種數據輸入信息系統應便于系統對數據進行圖形顯示,疊加查詢,統計分析處理。LIS要實現這些功能,一個首要和基本的前提就是各種不同來源的數據在系統內必須在一致的地形圖坐標系下。但是,在實際的數據采集過程中,大量的數據坐標并不一定屬于系統用戶所要求的坐標系,原始數據為一種坐標系,系統要求的數據為另一種地圖坐標系,有的數據坐標根本沒有地理意義,對此情況,必須提供從一種地圖坐標系到另一中坐標系的坐標變換。
在具體的操作過程中,有可能產生新的誤差。在不同比例尺下對坐標數據的重新設立產生誤差,進行投影變換和/或基準面變換時產生的誤差。生產實踐中為提高數據質量,確保系統的數據精度和可靠性,通常用仿射變換和相似變換等模型來進行數據處理,以減小或消除誤差。
坐標變換的實質是建立兩個平面點之間的一一對應關系,現有一般GIS(LIS是GIS的專題)軟件大都提供了以下兩種模型實現坐標變換。
一是仿射變換:仿射變換也稱六參數變換,其變換公式為:[10]
x´=Ax+By+C(Ⅰ)
y´=Dx+Ey+F(Ⅱ)
其中,x´、y´為地圖輸出坐標系中的坐標點對;x、y為輸入坐標中的坐標點時;A,B,C,D,E,F為方程參數。參數在坐標系空間上的幾何意義為:A和A分別確定點(x,y)在輸出坐標中x方面和y方向上的縮放尺度。B和D確定旋轉角度,C和F分別確定在x方向和y方向上的水平移尺寸。
二是相似變換:當式(Ⅰ)、(Ⅱ)中的參數滿足條件A=E=Scos@,B=-D=Ssin@時,則得到四參數的相似變換公式:
x´=Ax+By+B(Ⅲ)
y´=-Bx+Ay+D(Ⅳ)
式中,x´、y´為輸出地圖坐標系中的坐標點對;x、y為輸入地圖坐標中的坐標點對;A、B、C、D為方程參數,相似變換實質上也是坐標系間的平移,旋轉和縮放尺度的變換,式中C和D分別為坐標在x軸和y軸上的平移大小,為縮放比例,@=arctg(B/A)為旋轉角度。
為了求出以上公式中的參數,建立兩種坐標之間的仿射(或相似)轉換關系,至少需要三個(或兩個)已知的控制點坐標。而實際上,應選擇多于三個(或兩個)控制點,方能按照最小二乘法原理進行平差,得出系數值,代入上述方程即建立輸入和輸出坐標系之間的仿射(或相似)變換數學模型。
可以看出,仿射變換和相似變換都為線性函數變換模型,可實現對原圖形的平移、旋轉和縮放,相比較而言,相似變換不能進行x軸、y軸不均勻縮放的變換,而仿射變換能保證更高的數據精度。
3、數據變換
(1)CAD向GIS的轉換
目前我國土地管理中存在一個較為普遍的問題是土地信息系統的構建與圖形數據采集較少作用一個整體來通盤考慮,地籍測繪大大超前于信息管理系統構建。中小城市這種問題表現得更為突出。為滿足土地確權發證,土地定級估價等需要,1995年前測繪的地籍圖等圖件因受技術條件的限制絕大部分是采用傳統白紙測圖方法完成的。隨著計算機技術的發展和在測繪工作中的普及應用,1995年之后數字地圖逐漸取代傳統測繪。但一個不容忽視的事實是,絕大多數測繪圖軟件是在AUTOCAD上進行二次開發完成的。有些甚至是采用低版本的CAD,有些測繪圖軟件雖然測的是數字圖,但只有非編碼的圖形文件,不保留信息,或者圖形編輯以后,返不成信息。這種數字圖說到底僅僅是從傳統的白紙圖過渡到計算機驅動繪制的白紙圖。本質上與傳統測繪沒有什么區別。有些雖然采用了較高版本的CAD基礎軟件二次開發成數字測圖軟件并采用了數字編碼技術,但由于較少考慮CAD與GIS的數據共享問題(土地信息系統屬于專題GIS)。在著手考慮構建土地信息系統時,遇到的突出問題則是如何充分,有效利用已有數字信息資料,并確保數據轉換質量。
對于傳統模擬圖或難以返成信息的所謂數字圖只能采用原圖數字化,形成數字信息后方可加以利用,但其精度丟失是不可避免的。
對于采用了編碼技術,也能返成信息的數字圖,其數字信息可以通過數據轉換來實現數據共享,但由于CAD與GIS圖形數據之間其數據格式,數據內容甚至數據概念都有很大差異,數據轉換時應注意以下三個方面:[11]①數據格式轉換。不同的軟件有不同的數據格式,有些可以通過通用數據格式如DXF實現轉換,但轉換過程中的數據丟失也的確令人煩惱。②數據元素轉換。CAD與GIS兩者之間的圖形元素不是一一對應關系,CAD圖形中的圖形元素種類要比GIS圖形文件中的圖形元素種類多,GIS中只有點、線、面三類基本圖形元素,而CAD中包括有點、線、面、注記、矩形等多種圖形元素,在具體轉換中,CAD的圖形元素哪些轉換成GIS的點,哪些元素轉換面面,什么元素需要轉換成GIS的屬性數據,什么元素則不需要轉換到GIS中去等。CAD與GIS圖形元素之間的對應關系,都需要認真細致地加以技術處理,使空間數據和屬性數據在輸入系統后正確地連接起來。③拓撲關系的形成。因為CAD的圖形元素之間沒有拓撲關系,實現CAD向GIS數據轉換的一個重要內容就是要將轉換后的圖形數據按照一定的技術要求經過編輯,在GIS環境下建立幾何元素的拓撲關系。
在實際轉換中,還會出現許多意想不到的技術問題,會影響數據轉換質量,有待進一步解決。
(2)矢量數據結構向柵格數據結構的轉換
土地信息系統的建設中,許多數據如行政邊界,交通干線,土地利用類型、土壤類型等都是用矢量數字化的方法輸入計算機或以矢量的方式存在計算機中,表現為點、線、多邊形數據。然而,矢量數據直接用于多種數據的復合分析等處理將比較復雜,特別是不同數據要在位置上一一配準,尋找交點并進行分析。相比之下利用柵格數據模式進行處理則容易得多。加之土地覆蓋的疊置復合分析更需要把其從矢量數據的形式轉變為柵格數據的形式。
矢量數據的基本坐標是直角坐標(x,y),其坐標原點一般取圖的左下角。網格數據的基本坐標是行和列(i,j),其坐標原點一般取圖的左上角。兩種數據變換時,令直角坐標x和y分別與行與列平行。由于矢量數據的基本要素是點、線、面,因而只要實現點、線、面的轉換,各種線劃圖形的變換問題基本上都可以解決[12]。
矢量數據變成柵格數據的原理與方法并不困難,但由于矢量數據的記錄方式各不相同,也會產生一些問題。如多邊形之間公共邊原來只有一條交界線,轉變成網格后成為有一定寬度的界線,產生了一定的近似性。特別是幾條線交叉處,一個網格元素中包括了相鄰的幾種類別,轉換時只能用其中的一種類別作為交叉點所在的元素的類別,這種誤差應在允許的范圍以內。而減小網格尺寸,雖提高了精度,但大大提高了數據的冗余量。
柵格數據結構需要大量的計算機內存來存貯和處理數據,才能達到與矢量數據結構相同的空間分辨率,而矢量結構在某些特定形式的處理中,如象多邊形疊置,空間均值處理等尚有大量的技術問題來解決。值得注意的是,無論采用哪種轉換方法,轉換的結果都會不同程度地引起原始信息的損失。
通過矢量數字化或掃描數字化所獲取的原始空間數據,都不能避免地存在錯誤或誤差。屬性數據在建庫時,也難免會存在錯誤。諸如:空間數據的不完整或重復,空間點、線、面數據的丟失或重復,區域中心點的遺漏,柵格數據矢量化時引起的斷線等,空間數據位置的不準確、線段過長或過短,線段的斷裂、相鄰多邊形結點的不重合及空間數據的變形等。因此,必須對圖形數據和屬性數據進行一定的編輯。
土地信息系統數據編輯是消耗時間的交互處理工作,對空間數據不完整或位置的誤差,主要是利用LIS圖形編輯功能,如刪除(目標、屬性、坐標),修改(平移、拷貝、連接、分裂、合并、裝飾)、插入等進行處理。對空間數據比例尺的不準確和變形,可以通過比例尺變換和糾正來處理。
在數據的編輯過程中,由可能產生一些新的問題。如:線段的相關與延伸出現的問題,圖形的平移與旋轉出現的問題,刪除“細部多邊形”時產生的誤差,數值計算與變化的誤差;文件的合并以及形成新文件的問題;屬性數據的重新定義和更新的問題。有的問題時可能避免的,有的問題則無法避免。因此,必須進行檢核。通過耐心細致的檢查,主要誤差都能從數據中尋找出來,并有效消除誤差。一般采用疊合比較法,目視檢查法和邏輯法。
疊合比較法是空間數字化正確與否的最佳檢核方法,按與原圖相同的比例尺把數字化的內容繪在透明材料上,此后與原圖疊合在一起,在透光桌上仔細的觀察和比較。一般。對于空間數據的比例尺不準確和空間數據的變形馬上就可以觀察出來,對于空間數據的位置不完整和不準確則須把遺漏、位置錯誤的地方明顯地標注出來。目視檢查指在屏幕上用目視檢查的方法,檢查一些明顯的數字化誤差與錯誤,包括線段過長或過短,多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等。
5、由計算機引起的問題
在計算機中,數據是由一定字長的編輯數碼表示的,由計算機字長可能引起一種誤差。這種誤差出現在各種數值運算和模型分析中,由這種誤差引起的問題很多[13],例如LIS空間數據庫中整數編碼對面積和周長計算的影響,比例尺變換和旋轉變換對拓撲關系的影響等。削弱誤差影響的主要方法有:改變數據在計算機中的表示方式,采用合適的算法等。
除了數據處理精度外,數據存儲精度也與計算機字長有關。16位的計算機在存儲低分辨率的柵格圖像時不會出現問題,但存儲高精度的控制點坐標或點位精度要求高的地理數據時,則不能勝任。
五、數據應用質量
土地信息數據在使用過程中往往出現一些質量問題,這些問題包括數據的完備程度,時間的有效性,拓撲關系的正確等。
1、數據的完備程度
數據的完備程度指地理數據在范圍、內容、及結構方面滿足所有要求的完整程度。包括數據范圍、空間實體類型、空間關系分類、屬性特征分類等方面的完整性。
一般來說,空間范圍越大,數據的完整性就越差。在土地信息系統的建庫過程中,數據不完整最簡單的例子是缺少數據。如計算機從GPS接收機傳輸位置數據時,由于軟件受干擾或其它因素的緣故,只記錄下經度而丟失緯度,以至造成數據不完整。另外由于GPS接收機無法收到四顆或更多的衛星信號而無法計算高程數據也會造成數據的不完整。又如某個應用項目需要1:5000的基礎底圖,但現在的地圖數據只覆蓋項目區的一部分,底圖數據便不完整。
在土地信息系統底建庫中,涉及大量的地籍檔案。地籍檔案來源于土管機關的地籍部門,數量大、形式多、浩繁、零亂,隨著時間地推移,以及人為和自然的各種因素地影響,有可能遭到損壞。如檔案老化,書寫材料低劣、地籍檔案變到污染,變色、蟲蛀等現象,進而影響到整個系統的質量。
2、數據的現勢性
數據的現勢指數據反映客觀現象目前狀況的程度。數據的現勢差,反映的客觀現象就可能不準確。不同現象的變化頻率是不同的。如地形的變化一般來說比人類建設要緩慢,地形可能會由于山崩、雪崩、泥石流、人工挖掘及填海等原因而在局部區域改變。但由于地圖制作周期較長,局部的變化往往不能及時地反映在地形圖上,對那些變化較快的地區,地形圖就失去了現勢性。城市地區土地覆蓋變化較快,這類地區土地覆蓋圖的現勢性就比發展較慢的農村地區會差些。地形圖上記錄著所用航空像片獲得的年代。若又用其他數據進行過修改(一般是較新的航空像片),也應記錄于上。
在土地信息系統建庫中,要求地籍信息和地籍圖必須具有現勢性。地籍信息變更比較頻繁,如土地利用類型,權屬或宗地的重劃,合并等。由于受自然因素和人為作用的影響,土地資源的數量、質量、分布和使用情況都處在經常變化之中。基于這一特點,土地管理部門提供的數據很難保證現勢性,這也是影響數據質量的一個重要方面。
3、拓撲關系
在LIS中,為了真實地反映地理實體,不僅要包括實體的位置、形狀、大小和屬性,還包括必須反映實體之間的相互關系,這些關系就是指它們之間的鄰接關系,關聯關系和包含關系,拓撲關系。拓撲關系的核心是建立點、線、面的關聯關系。通常有以下幾種空間關系:點-點關系、點-線關系、點-面關系、線-線關系、線-面關系、面-面關系。空間數據的拓撲關系,對數據處理和空間分析具有非常重要的意義[14]。
利用拓撲關系,可以確定一種空間實體相對于另一種空間實體的位置關系。利用拓撲關系,可以確定某縣有多少耕地,分析土地利用類型及對土地適宜性做出評價等。
在拓撲關系的建立中,拓撲過程中伴隨有數據所表達的空間特征的位置坐標的變化,拓撲關系的不正確等情況,導致空間分析的結果錯誤,給土地管理決策帶來一定的影響。
六、結論
數據是LIS最基本和最重要的組成部分,同時也是一個LIS項目中投資比重最大的一個部分。數據質量的好壞,會直接影響到LIS的系統功能和應用質量問題的三個方面(數據源的質量問題、數據處理質量問題、數據應用質量問題)著手,對LIS的數據質量問題進行了一定的歸納總結和初步的探討。眾所周知,LIS的數據質量是影響LIS的一個瓶頸環節,LIS數據量大、數據種類多、數據結構復雜。因此,在LIS的建設過程中,如何在數據采集與建庫中實施質量控制,保證數據質量對土地信息系統建設來說顯得尤為關鍵。
七、總結與體會
畢業論文的撰寫是一次再學習和鍛煉的機會,是對所學知識的一個融會貫通的過程。通過畢業論文的撰寫,我對所學的知識有了更深層次領悟和掌握,對自己所學的土地管理專業有了一個整體認識。畢業論文不僅是對所學知識的總結,也是運用所學知識探求新知的方法、手段。既是一次再學習的過程,也是一次深入學習的機會。同時,畢業論文寫作,為今后的學習工作奠定了一定的基礎。通過畢業論文的寫作,我真正懂得理論聯系實際的重要性。在撰寫畢業論文中,我運用所掌握的基本知識、方法和技能,研究探討了土地信息系統建立過程中數據質量的有關問題。通過畢業論文的撰寫,我進一步完善了自己的知識結構,學習了更多的知識。不僅如此,我對土地信息系統數據質量控制措施與方法方面有了更進一步的認識。
通過畢業論文的寫作,不僅強化了我的學習素質、研究素質和創業素質,而且培養了我的創新意識,激發了我探求新知的欲望。認真寫作畢業論文,不僅能進一步鞏固所學的理論知識,而且還能進一步提高自己的各項基本技能,實踐能力和解決問題的能力。
八、謝辭
在論文的寫作過程中,玉文龍老師給予了很大的支持和幫助,為論文的寫作提出了許多寶貴性的意見和建議;在他的指導下,這篇論文得以順利完成。在資料的搜集過程中,圖書館工作人員為我們提供了很大幫助,本組同學也給予了很多支持,在此表示衷心感謝。
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【關鍵詞】GIS;教學;實驗課程;土地資源管理專業;技能培養
隨著二十一世紀的到來,社會對土地規劃、資源建設的要求越來越高,掌握GIS技能已經是土地資源管理專業學生的必然要求,培養學生的GIS技能也已經成為土地資源管理專業教學的重要任務。土地資源管理是一門綜合性學科,其理論性和實踐性都較強。在教學過程中,我們不僅要做好理論教學工作,還要關注實踐領域,提高學生的GIS技能,使學生能夠熟練地掌握這門現代化技術,從而更好地應用到土地資源管理業務中。
1土地資源管理專業引入GIS課程的必要性
1.1土地資源管理專業的綜合性特點
土地資源管理專業是眾多學科的集成體,涉及的知識范圍比較廣,要想提高土地資源管理專業的教學質量,我們必須重視學生的理論能力和實踐能力,培養復合型人才,使學生掌握測量、制圖等專業技能。隨著信息技術和網絡技術的發展,該專業也呈現出“信息化”的特點,在土地資源規劃和建設方面,越來越重視GIS技術手段的應用,可以說GIS為土地資源管理專業提供了一個網絡平臺。基于信息大環境的影響,教學育人工作也應當順應時代潮流,符合時代要求,適應時代的變遷,重視GIS課程的引進和發展。
1.2GIS課程的應用性特點
GIS是土地資源管理專業的基礎性課程,也是技術性課程,它在土地資源管理中的應用范圍非常廣泛。除此之外,GIS還應用于其他行業領域,可見GIS是一種應用性很強的現代化技術。總之,人類社會上一切與處理、分析空間數據相關的學科,都在試圖找到一種能夠收集、加工、整理、存儲、檢索和顯示輸出多種多樣數據的工具,這些數據都產生于人類的生產生活和各種實踐活動,而這種工具的歸結點就是GIS。盡管GIS應用前景較好,但是當前我國的人才輸送還滿足不了GIS的發展需求,因此在土地資源管理專業培養學生的GIS技能,不僅可以促進該專業的發展,而且還可以滿足GIS對社會人才的需求。
1.3GIS實驗教材的不適用性
當前GIS實驗教材的設計和編寫都是針對GIS專業的,對于其它專業則沒有通用的教材。專門的GIS實驗教材無論在教材內容還是實驗設計,都無法較好地適應于土地資源管理專業,因此采用當前的GIS教材會有一些弊端,也會影響到該專業人才的培養工作。為了增強GIS實驗教材與所用專業的契合度,我們要從專業的實際情況出發,根據專業內容編寫實驗項目,結合學生的學習特點,不斷完善教材的設計體系,從而使GIS實驗教材更好地滿足專業的發展要求,促進實踐教學工作的進展。
2GIS技術在土地資源管理專業中的具體應用
2.1GIS技術在地籍管理中的應用
在土地管理過程中,土地調查是一項重要的任務,也是進行管理的首要工作,通過土地調查我們可以得到相關土地資源信息,從而為后續的工作提供所需的資料。這項工作是離不開GIS的,需要GIS技術的極大支撐,主要表現在:GIS可以采集和輸入相關數據,建立地籍庫,并且還可以對數據及時進行更新。但是在地籍庫的管理方面還需要進一步優化,例如:如何使地籍庫的錄取工作標準化和規范化等。我們應當對其加強管理,以便給后續的管理工作提供相關資料。
2.2GIS技術在調查土地利用情況中的應用
土地利用現狀分析是土地資源管理中的一項實時性工作,為了明確土地利用情況,我們需要對土地的數量、質量、分布情況、應用情況及其變化情況有一定的了解和掌握。此階段,GIS的應用主要體現在以下幾個方面:通過GIS來對土地利用情況進行記錄、統計和分析,并對數據進行轉換,測定田坎系數,調繪成果轉繪以及繪制相關圖表,最后對圖表信息和數據信息進行統一管理,輸出關鍵情報,從而了解目前的土地利用現狀,實現調查的目的,為土地管理奠定良好的基礎,做出可靠地決策。
2.3GIS技術在土地資源規劃中的應用
土地資源規劃工作是土地管理工作中的核心內容,要想做好規劃工作,達到規劃后的利用目的,必須對土地的所有情況有一個宏觀的把握,了解土地管理的所有信息,只有做到全面詳細,才有可能不出任何規劃錯誤。除此之外,還應結合土地管理的客觀規律,在遵循客觀規律的基礎上發揮相關人員的主觀能動性,合理科學地對土地資源進行規劃。GIS在土地資源規劃中的作用主要體現在:利用GIS綜合分析土地情況后,進一步對土地資源制定大體的規劃方案,并對土地資源的利用情況進行評估研究,建立空間預測模型,從而滿足規劃管理工作的需求,提供規劃方案所需要的數據,保證數據的精準性和科學性。不僅如此,還可以進一步建立數據庫,通過數據庫來輸入和分析數據,對規劃對象進行GIS專題圖疊加分析,進而提供多種規劃方案,以便做出科學的規劃決策。
2.4GIS技術在土地整治中的應用
GIS在土地整治中的應用主要體現在兩個方面:一方面,我們可以利用GIS來構建土地整理專門使用的電子圖件,明確并建立數據之間的相關關系,以便對這些空間數據進行更科學的管理。另一方面,我們也可以利用GIS來對原始數據單元進行分析統計,進而繪制相關圖表和地圖,例如土地利用現狀分析圖、土地資源管理規劃圖以及利用潛力分析圖等,以便精確地了解土地整治的情況,在此基礎上,定義地圖關鍵要素,順利進行圖形變換。
2.5GIS技術在土地地價評估中的應用
空間數據的收集和處理工作是土地地價評估中一項重要的任務,而要做好此項工作,離不開GIS技術的輔助和支撐。LPS系統是地價評估中的應用系統,GIS能夠把圖形數據和屬性數據連接起來,從而實現了空間數據疊加分析,再加上評估模型作用的發揮,最終使得土地地價評估工作順利進行。因此,如何把LPS系統和GIS技術較好地結合起來關系著地價評估工作的成敗,是土地地價評估工作的關鍵要素。通過兩者的結合,不僅可以對土地地價進行客觀合理的評估,而且還能夠大大節省用戶的評估時間,加快其工作效率。
3土地資源管理專業人才GIS技能培養的措施
3.1加大設備投入,滿足教學要求
GIS課程的學習離不開實驗教學,當前有些院校為了滿足實驗教學要求,已經購置了相關設備,并建立了實驗室,以供科學研究。但是仍有部分院校儀器缺乏,實驗條件不達標,影響了GIS的實驗教學,而教學工作直接與學生的GIS技能培養相聯系,因此GIS實驗教學不到位,學生所掌握的技能也自然達不到要求。為此,各院校應當加大對GIS軟件相關設備的投入,使用科研經費購入實驗設備器材,如掃描儀、正版的GIS軟件、中地公司國土系列軟件等。以前的學生可能只在教室里通過PPT來認識相關的GIS實驗設備,從來沒有親自利用儀器進行實驗,對各種輸入、輸出設備的標識也沒有切身體會過,通過增置實驗設備,建立實驗室,學生能夠很好地認識各種GIS設備標識,掌握設備標準參數,從而使學生更好地掌握GIS技能,對知識有更好地運用能力。
3.2完善GIS教學體系,使其系統化
從教學的角度來說,培養學生的GIS技能是土地資源管理專業的核心教學任務和重點教學工作;從學生的角度來說,掌握GIS技能是學生就業的重大優勢,是學生的核心競爭能力。而這兩者之間關系密切,做好教學工作能夠為培養學生的GIS技能奠定良好的基礎,因此我們必須強調教學工作,不斷完善GIS教學體系,實現GIS教學體系的系統化和專業化,為此,我們需要從理論教學和實踐教學兩個角度來提高教學水平和質量。一方面,開設地理信息系統課程,并設置合理的理論課時數,夯實學生的地理信息系統理論基礎,注重基礎,例如開設數據庫原理與應用課程、VisualC++程序設計課程、CAD軟件課程、制圖課程等。同時,實踐教學內容也不容忽視,通常來說,理論課程和實驗課程各為24小時,堅持理論和實踐相結合,最后外加一周的實習課程,盡可能早地聯系相關企業和機構,為學生搭建實習平臺,提供實習機會,使學生在實踐過程中全方位地掌握GIS基礎知識和技能。
3.3合理設計實驗項目,優化其內容
設計合理的實驗項目關系著GIS實驗教學的質量,因此我們結合本專業特色和學生特點,科學設計實驗項目,不斷調整實驗內容,使其符合當前實際領域的要求,避免教學工作與實際現狀相脫節的情況發生,為此我們需要從以下兩個方面加以保證。首先,明確GIS實驗課程內容。在內容構建時,要著重突出數據收集、整理、加工、圖形變換、輸出等項目的設計,培養學生這些基礎實踐能力;在實習過程中,應當注意培養學生的專項能力,例如影像地圖制作能力等,熟練掌握GIS的各個操作環節。其次,構建以GIS為核心的專業教學實踐內容。土地資源管理教學一般使用土地利用數據庫,為了培養學生的GIS技能,我們應當結合課程大綱,找到與GIS相關的教學內容,在進行實驗教學時盡可能地以GIS技術的運用為核心來設計實驗項目,實現土地資源管理專業課程和GIS技術課程的無縫結合,在項目中充分運用GIS軟件和GIS技術,提高學生的綜合應用能力。
3.4提高教師GIS技能,增強師資力量
理論教學和實踐教學都是土地資源管理專業的重要工作,注重產學研一體化,這就要求無論是在理論教學領域還是在實踐教學領域,教師們都要重視對學生GIS知識的鞏固和GIS技能的培養,使學生能夠掌握GIS應用的各個操作環節。對于沒有GIS專業背景的教師而言,學校應當鼓勵教師進修,不斷學習,增強自身GIS專業知識與技能。除此之外,學校還要加大技術培訓投入,定期舉辦講座,或者借助網上資源平臺,使教師可以自主進行學習,并對自己的能力進行科學評估。因此,教師也應當擁有一定的GIS技能,確保自身就是土地資源管理專業的復合型人才,以便更好地引導和幫助學生應用GIS技術。
4結語
為了培養土地資源管理專業人才的GIS技能,我們要首先要認識到土地資源管理專業應用GIS技術的必要性,同時還要明確GIS技術在土地資源管理中的具體應用情況,最后還要加大設備投入,不斷完善GIS教學體系,合理設計實驗項目,調整優化實驗內容,注重教師GIS技能的提高,增強師資力量,從而使學生能夠運用GIS技術解決土地資源管理問題,提高學生的GIS技能。
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