[科普中国]-地理信息系统实验室

简介

地理信息系统从20世纪60年代初开始兴起，现在已成为集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学和管理科学等多学科为一体的新兴边缘科学，成为地学空间信息分析的基本手段与工具，目前地理信息系统已广泛应用于社会生活的各个领域。地理信息的研究，教学也受到越来越广泛的重视。

开办地理信息系统专业，必须有地理信息系统实验室，最主要的原因是地理信息系统专业教育具有很强的实践性，各种地理信息系统功能的实现必须经过实验才能够真正地理解和掌握，这也是地理信息系统专业的显著特点。现在很多学校都有机房，只要添加一些外围设备，如工程扫描仪，数字化仪，绘图仪和相应的地理信息系统软件就可以把普通的计算机机房改造为地理信息系统实验室，再加上高校对教师、科研人才、实验室管理人才等的引进，因此建立地理信息系统实验室的条件大多学校都基本具备了1。

意义完善学生的知识结构通过地理信息系统课程的学习和地理信息系统实验课的进行，学生可以从总体上对 地理信息系统有一个较为全面的认识，并掌握初步的 地理信息系统应用方法，从而使学生掌握这一先进的技术，完善知识结构。

增强学生在就业市场的竞争力随着高校教育体制改革的深入，人才逐步走入市场，参与到政府的城市规划、国土改造和利用、环境保护等决策中。地理信息系统的未来在很大程度上取决于成功的培训和教育，现在许多大学里如建筑、市政工程、林业、地理、城市规划等专业已增加了 地理信息系统专业，当前在涉及空间领域的测绘、地质、环境保护、城市规划等行业对相当重视。因此培养学生具有一定的地理信息系统基础知识和应用能力，对于他们今后的工作大有帮助，而应用能力的培养主要是在实验室完成的。

教学内容改革的需要把最新的应用技术课程引进课堂，是教学内容改革的重要方面。GIS作为一门新兴学科，是“3S”课程（GIS 地理信息系统、RS遥感、GPS 全球定位系统）的龙头老大，不仅具有广泛的应用前景，还可对传统专业课程进行改造，促进学科的发展。地理信息系统实验室的建立也是对传统的地理实验手段的改造，变传统的各自孤立的基础实验为计算机软、硬件支持下的采集、存储、管理、检索和综合分析各种空间信息的综合性实验，更快速、更高效、更实用，可以使实验课开创出一片新天地。

实施方案设施建设地理信息系统是在计算机软硬件技术支持下采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息，以多种形式输出数据或图形的计算机系统。它的外观表现是计算机系统，内涵是由一些计算机程序和各种地学信息数据组织而成的现实空间信息模型。因此，地理信息系统实验室建立需要计算机的软硬件支持，而且地理信息系统计算机的配置要高于普通办公用途的计算机，为培养学生的应用能力要做到一人一机。现在的应用软件有美国 ESRI 公司的ARC/INFO、ARCVIWE、MGE、MAPINFO 及国产的 MAPGIS等。

实验内容随着地理信息系统学科的发展，在安排地理信息系统课程时，实验的设置中应充分考虑到开放性的题目，可以为学生设计一些自己收集数据、自己规划的实验题目，比如对于家在城市的学生让他们搞城市规划，对于家在乡村的同学让他们搞资源调查、土地管理、乡土规划等方面的实习，做到因材施教、因地制宜地培养学生的智能。

可持续发展打好基础，循序渐进由于 GIS所处理和表达的数据对象是空间数据，而空间数据有几何图形和属性特征，图形数据一般采用专用格式进行表达和存储，而属性数据大多采用商品化 RDMS（关系型数据库管理系统）进行管理，这就要求学生在学习这门课程之前，应预先学习基础理论（高等数学、数理统计方法）、掌握多种数据的采集手段（如计算机地图制图、专题制图、制图综合等）、学习软件知识（如软件设计基础、程序设计语言等）及数据结构和数据库等基础知识。因此在安排教学计划时，应充分考虑这些要求，同时考虑到这些课程的难度，循序渐进，实现地理信息系统的可持续发展，否则很难达到预期的效果，影响实验室的发展。

理论与实践相结合具有一定地学知识的学生可以在地理信息系统支持下提取现实空间模型的不同侧面，不同层次的空间和时间特征，快速地模拟自然过程的演变或思维过程的结果，取得预测或“实验”的结果，选择优化方案，而这种快速的信息模拟对于现有的 GIS来说几乎是没有什么代价的，并且能够避免错误决策带来的损失。学生掌握这门技术科学要经历一个学习—实践—再学习—再实践的过程，才能逐渐掌握其中的规律。这种穿插式学习符合学生的认知过程，有利于学生理论与实践相结合。

资源共享，提高实验室使用率实验室利用的时候应该统一规划，各专业穿插使用实验室，可以避免实验室的重复建设，达到资源共享，优化配置，提高实验室的使用率。

积极应用远程网络教育资源GIS技术的飞速发展要求专业人员必须不断地更新和拓宽自己的专业知识，才能保持专业上的技术优势，这种知识的更新和拓宽不仅是学生在学校学习期间需要进行的，而且应该是终身的，全球互联网上的 GIS 教育为学生在校期间，尤其是毕业后的自我教育提供了一种重要的学习方式，所以为学生提供网络的服务，这也是 GIS实验室发展中的一个重要问题。

地理信息系统实验室的建设是一个系统工程，只有在计算机的软硬件的支持下，教师和技术人员不断更新自己的知识结构，提高自己的 GIS技术应用水平，形成教师及技术人员的良好梯队，发挥团队精神，才能培养合格的有专业特长、综合素质高的人才2。

涉密问题高校地理信息系统实验室不可避免地要涉及到国家空间地理信息数据资料，包括纸制地形图、数字化地理信息数据库、电子地图和规划、资源等社会经济资料，其中1：50000、1：10000等比例尺地形图，按照《测绘管理工作国家秘密范围的规定》(国测办字[2003]17号)，属于国家“机密”、“秘密”资料，部分数字化资料甚至属于“绝密”。所以高校地理信息系统实验室也是涉密部门，而且是重要的涉密部门。

尽管不像专门的测绘机构和职能部门那样涉及和保存大量涉密的国家地理信息资料，但由于在教学、科研和服务社会的过程中不可避免要接触、使用大量地形图等涉密地理信息，因此，加强高校地理信息系统实验室安全保密管理十分重要。

然而，由于种种原因，高校地理信息系统实验室的保密问题尚未得到足够重视，泄密隐患十分突出。高校实验室地理信息泄密途径主要有互联网传播、移动存储介质使用不当和纸质资料的借阅和丢失等，其中互联网传播、移动存储介质使用不当是其中最突出的问题和隐患。

从目前看，为便于学生查阅资料和信息交流，高校地理信息系统实验室计算机大多与网络连接，计算机之间互联互通。这一方面为教学、科研提供了方便，但也因此埋下了巨大的泄密隐患：由于黑客和木马植入技术的不断发展和演化，一般计算机杀毒软件难以提供绝对安全的防范措施，被植入木马的计算机将存在被黑客远程控制和信息调用的可能，上网计算机内部储存的信息，甚至删除的信息都将暴露在黑客面前，从而埋下泄密隐患。同时，随着U盘等移动设备的广泛应用，学生和教师使用计算机的同时，也极为频繁地使用移动介质对计算机内地理信息进行拷贝、转移、储存，当这些移动介质在其他计算机或上网计算机上插用时，完全有可能将地理信息暴露给其他用户或黑客，这也造成了地理信息泄密的可能。

高校地理信息系统实验室涉密方面多、泄密隐患大，保密管理工作任重而道远。加强高校地理信息系统实验室保密工作，不仅对实验室建设具有十分重要的意义，而且对于保守国家秘密，确保国家基础、重要地理信息安全作用巨大。从人员、设备两方面人手，从涉密信息的保存、使用两个环节加强管理，通过建立健全保密制度并狠抓落实，加强宣传教育，提高保密意识和责任意识，严格遵守“专人、专用”、“涉密不上网，上网不涉密”等基本保密制度，是提高高校地理信息系统实验室保密水平的重要途径和最为有效的办法3。