土地資源管理導向的GPS教學體系改革研究

侯光輝 何繼新(天津城市建設學院,河北天津 300384)

土地資源管理導向的GPS教學體系改革研究

侯光輝 何繼新
(天津城市建設學院,河北天津 300384)

當前,我國土地資源管理專業GPS教學呈現出顯著的“測繪化”傾向,GPS在土地資源各業務領域應用的教學安排極為薄弱,阻礙了其在土地管理實踐中的應用。如何以土地資源規劃和管理為導向安排GPS教學,是土地資源管理學科建設的基礎性內容。本文認為土地資源管理專業GPS教育應強調實用性,具體包括: GPS與土地利用調查和動態監測、GPS與地籍測量、GPS與土地利用規劃和城市規劃、GPS與土地整理等,并以此為依據重構了土地資源管理導向的GPS教學體系。

GPS教學體系;土地資源管理

目前,國內開設土地資源管理專業(簡稱土管專業)的高校GPS教學普遍存在以下特點:一是對以GPS為代表的技術應用能力重視程度不一,二是GPS教學體系沿襲測繪類專業,表現出嚴重的“測繪化”傾向,三是GPS在土地資源管理各業務領域的應用教學極為薄弱。本文針對我國土管專業GPS教學的缺陷,從土管學科的屬性和要求出發,在分析GPS在土地資源管理各業務領域現實應用的基礎上,提出面向土地資源管理的GPS教學理論體系內容。

一、國內院校土地資源管理專業GPS教學的地位、體系與缺陷

1、國內土管專業GPS教學的地位

縱覽國內開辦土管專業的大學,總體可分為4類:測繪與信息技術背景(如武漢大學、長安大學、同濟大學、中國礦業大學、中國地質大學等),農業經濟與土壤農化背景(如中國農業大學、西北農林科技大學、南京農業大學、浙江大學、東北農業大學、華中農業大學等),地理學背景(如北京師范大學、南京師范大學、北京大學、中山大學等),經濟管理學背景(如中國人民大學等)。受學科背景、教學條件等基礎條件的影響,國內院校土管專業在目標定位、培養方式、教學模式方面存在明顯差異,各具特色,因此造成技術類課程的教學地位也不同。

資料顯示,一般來說依托測繪學科的工學院校,普遍將以GPS為重要內容的“3S”應用能力作為土管專業學生的核心競爭力之一。其一般作為專業必修課,課程學時較多,并配置實踐環節。而經濟管理類、地理類、師范類和農林類高校普遍較為忽略技術能力,或僅將其作為補充。地理類、師范類和農林類高校有的雖作為必修課程開設,但課時較少,有的將其作為選修課程,并且一般未予配置實踐環節,經管類院校甚至未開設。

2、土管專業GPS教學的體系

教學體系從構成看由教學目標、教學內容、考核體系等組成。其中,教學內容是教學體系中最具實質性的因素,它主要體現在課程大綱、授課方案和教材之中。由于非測繪背景高校普遍輕視GPS教學,本文重點考察了測繪與信息背景的高校。從獲得若干高校土管專業GPS教學課程大綱和授課方案看,教學安排一般按照“GPS系統組成及其原理-GPS定位的數學基礎-GPS定位的基本原理與模式-GPS測繪設計與實施-GPS數據處理-GPS在其他領域的應用”進行。這種結構安排是一種“測繪導向”而非“土地資源管理導向”,即以服務測繪相關專業為宗旨,但對規劃、管理、經濟、法律和技術等多學科綜合交叉的土管專業而言,卻顯得“張冠李戴”。

選用教材一定程度也反映教學體系安排,從目前國內出版的GPS教材來看,絕大多數圍繞GPS測繪展開,其編者多為測繪學科的學者。較為知名的有李征航的《GPS測量與數據處理》、徐紹銓的《GPS測量原理及應用》、劉基余的《GPS衛星導航定位原理與方法》、李天文的《GPS原理及應用》、魏二虎的《GPS測量操作與數據處理》、張勤的《GPS測量原理與應用》等。這些教材基本上按照:系統構成——系統工作原理——系統定位導航原理——系統在測繪中的應用——系統在其他領域的應用安排篇章結構。

3、土管專業GPS教學的缺陷

據以上討論,無論理論還是實踐環節,土管專業的GPS教學呈現明顯的“測繪化”,即教學體系與測繪類呈現嚴重的趨同化現象。實際上,由于歷史原因,各高校(無論學科背景、辦學層次)普遍存在著教學體系的“搭便車”現象,即因循測繪類專業GPS教學體系,教學目標、授課內容、實踐環節甚至考核內容呈現嚴重的同質性。

另一方面,由于上述原因,GPS在土地資源各業務領域的教學內容非常薄弱。這種偏向于GPS測繪的缺陷對于土地資源管理學科GPS教學極為不利,沿用上述教學安排充其量只能培養合格的“GPS測繪人才”,而非優秀的“GPS土地資源管理人才”。

二、土地資源學科對GPS教學的要求

從學科內涵看,土地資源管理學科依靠經濟、法律、行政、技術等手段實現人地關系和諧、土地優化配置、土地可持續利用的目標。從學科構成看,土地資源管理學科的理論和實踐基礎分為5個方面:土地經濟理論、土地規劃管理理論、土地法律理論、公共政策理論、土地資源技術與工程理論。

作為一門獲取空間信息的應用技術,GPS技術在土地資源管理領域具有重要的工具價值,是日常土地資源管理的有力工具和土地利用規劃的重要決策依據。因此,土地資源學科內在地要求GPS教學承擔培養學生在掌握GPS基本工作和原理及操作技能的基礎上,能夠熟練地應用在土地資源管理各業務領域,而不僅僅將其作為一門測繪技術。從這個角度講,我國目前土管專業GPS教學的確不能勝任土地資源學科的要求,因而很大程度上限制了GPS在土地資源管理規劃領域的應用。

三、GPS技術在土地資源管理領域的應用

GPS主要用于土地管理中的土地測繪工作,其優勢在于高效率地提供精確的土地空間信息。

1、土地利用調查和動態監測

根據近年來的研究結果,較于傳統方法,應用動態GPS接收機進行土地利用調查(包括現狀調查與變更調查)和動態監測,具有如下優勢:一是省時省工,成倍地提高土地利用調查速度,且精度和可靠性得到極大的改善;二是適用于各種復雜變更情況,實現了動態監測的實時性和數值化,保證了土地利用數據的現勢性。

利用GPS進行土地利用調查和動態監測,常采用GPS差分定位(包括實時動態差分和后處理差分)和手持式GPS接收機定位方法進行,不同方式適用于不同的用途、精度和條件。在地域相對空曠、精度要求在1m以內,圖件比例尺在1:2 000至1:10 000的土地利用變更調查中GPS技術大有可為。應用中等精度、體積小、重量輕、價格適中、具有中文菜單提示的GPS-PDA產品進行土地利用變更調查,是土地利用變更調查未來發展的趨勢。該技術具有工作效率高、測量精度高、費用低的特點,是實現我國國土資源管理數字化的基礎之一。

2、地籍測繪

地籍測繪是土地管理工作的重要基礎,它是以地籍調查為依據,以測量技術為手段,從控制到碎部,精確測出各類土地的位置與大小、境界、權屬界址點的坐標與宗地面積以及地籍圖的專業測繪工作。GPS用于地籍測量主要包括三個方面:GPS地籍控制網測量、GPS地籍圖測繪(GPS地籍細部測量)和GPS建設用地勘測定界。

GPS地籍控制網測量是進行地籍圖測繪、建設用地勘測定界和其他測繪工作的基礎和前提。應用GPS進行地籍控制測量,GPS網狀結構對GPS網精度的影響也很小,較其他方法效率好、精度高。地籍細部測量是測定每宗土地的權屬界址點、線、位置、形狀、數量等。建設用地勘測定界工作,是指對采用征用、劃撥、出讓等方式提供用地的各類建設項目及農用地轉用時,實地界定用地范圍、測定界址位置、確認地類和權屬、計算用地面積以供國土資源管理部門審查報批建設項目用地的事務性、技術性工作。GPSRTK,對于高精度的地塊邊界定位和大比例尺測圖非常適用,因此能夠滿足上述需要。

3、土地利用規劃和城市規劃

規劃的基礎是掌握現狀,利用靜態和準靜態GPS控制測量建立基準控制網,基準網建立之后,可在各基準站上長期固定安置GPS信號接收機,作為永久型基準站,然后利用多臺流動站進行組合作業,從而大大提高工作效率,為城市規劃和土地利用規劃提供現狀圖和更新圖。在一些有條件的城市和地區,例如深圳、天津,VRS(虛擬參考站)網絡的建立,不僅大大減少了GPS測繪的成本,極大地提高了測繪效率,而且對于建立數字城市和數字國家也具有重要意義。

4、土地整理測繪

土地整理測繪是土地整理的各個階段土地測繪工作的總稱,包括項目區地形圖測繪、土地利用現狀圖測繪、規劃圖放樣、農田土地平整測繪等內容。其中地形圖測繪、土地利用現狀圖測繪是獲取和表達土地整理項目區位置、形狀、數量和利用狀況等地籍信息要素,提供土地整理現狀圖和土地整理規劃設計底圖的專題地籍測繪。實踐和研究表明,GPS-RTK技術對于比例尺為1:10 000、1:5 000或1:2 000的地籍圖測繪,碎部點(地類邊界、電力通訊等基礎設施、陡坎、行政界線、權屬界線、控制點、獨立地物及其他要素)測量、規劃點放樣,精度完全符合要求,效率大幅提高。在農田土地平整測繪方面,也能夠代替人工水準儀方法。

總之,GPS測繪具有速度快、精度高、限制少、效率高、費用少、通用性強等特點,尤其是動態RTK技術的發展,為土地資源的動態監測、變更調查和土地數據的管理提供了實時、準確的保證。隨著GPS技術的不斷發展,特別是GPS、GIS、RS的有機結合,GPS技術將在土地資源管理領域發揮重大作用,并產生巨大的經濟效益和社會效益。

四、面向土地資源管理的GPS教學體系重構

1、GPS教學體系重構的指導思路與基本原則

土地資源管理專業GPS教學體系的重構,需要綜合考慮GPS理論基礎、GPS測繪和GPS在土地資源規劃管理中應用之間的關系。土地資源管理專業GPS教學必然要以GPS基礎理論(包括基本概念、定位原理、誤差理論等)和GPS測繪(包括GPS網設計及實施、靜態定位、動態定位和測后數據處理等)為基礎,以GPS在土地資源管理、規劃和利用中的應用為核心,以GPS在其他相關領域的應用為補充構建“三位一體”的教學體系。

土管專業理論與實踐并重的學科屬性和GPS學科強調應用能力的特性,要求土管專業GPS教學體系的重構必須遵守如下基本原則:

(1)GPS教學體系的安排以服務于土地規劃管理和土地利用為根本出發點。

(2)GPS教學體系的設置以理論基礎與實踐應用并重為基本內容。

(3)GPS教學體系要安排好GPS定位的復雜原理、GPS測繪、GPS在土地資源利用規劃管理中的應用之間的關系。

(4)不同學科背景的土地資源管理專業GPS教學應有所側重。

2、土管專業GPS教學課程內容體系及基本要求

根據以上指導思想和基本原則,筆者首次提出以理論篇、實務篇和拓展篇為支撐的土地資源管理科學GPS教學內容體系。

其中,理論篇以GPS基礎與GPS測繪為主要內容,包括:GPS與其他衛星定位系統、GPS的數學基礎:坐標系統與時間系統、GPS衛星信號構成與衛星軌道、GPS定位的基本原理與工作模式和GPS誤差理論與數據的測后處理等。這一部分旨在使學生掌握GPS定位的基本原理、熟悉GPS測繪的方案設計、操作模式和測后數據處理,了解GPS在測繪各分領域的運用。

實務篇以GPS在土地管理各領域應用為主要內容,包括:GPS土地測繪的一般過程、GPS與土地利用調查和動態監測、GPS與地籍測繪、GPS與土地利用規劃和城市規劃、GPS與土地整理等。該部分旨在使學生熟悉GPS土地測繪的一般過程,掌握GPS控制網測量、GPS碎部點測繪、GPS測圖、GPS規劃點放樣等基本技能,并熟練應用于各業務領域工作。

拓展篇以拓展性GPS應用為主要內容,包括:GPS與農業、GPS與林業、GPS與軍事、GPS與智能交通和現代物流等。該部分旨在幫助學生了解GPS在其他領域的應用,拓寬知識面,增進學習興趣。

五、結語

土管專業GPS教學所顯現的“測繪化”傾向,目前還未引起足夠的重視,逐步去“測繪化”未來應作為該課程改革的主要方向。去“測繪化”不等于完全摒棄GPS測繪,而是以此為基礎重點突出其在土管各業務領域的應用,體現一種直接的“應用需求”。面向土地資源管理的GPS教學內容體系的合理內核,尤其是實務篇內容的不斷完善和充實,是未來需著重研究的問題。

[1]趙華甫,袁春,吳克寧等.土地資源管理特色專業人才培養目標和建設重點[J].中國地質教育.2009 (12):62-64

[2]廖志平,丁松年.GPS在土地測繪中的應用及前景[J].西部探礦工程,2003(11):8-9

[3]馮寶紅,鄭小元,王慶等.GPS-PDA在土地變更調查中的應用研究[J].測控技術,2003,22(8):23-25

[4]陳朝暉.GPS技術在土地測繪地籍控制測量的應用[J].河北農業科學,2008,12(3):149-150

[5]詹長根.現代地籍技術(第三講)GPS技術在地籍中的應用[J].測繪信息工程,2004(7):34～36

[6]李天文.GPS原理及應用[M].北京:科學出版社,2003:124-126

[7]張奇,胡石元,施秧秧等.GPS-RTK技術在土地整理測繪中的應用探討[J].測繪與空間地理信息, 2008(4):20-22

[8]李益農,許迪,李福祥等.GPS在農田土地平整地形測量中應用的初步研究[J].農業工程學報,2005 (1):66-70

G521.9

A

1008-7508(2012)07-0022-03

天津城市建設學院教改項目《土地資源管理專業GPS教學體系改革研究(項目編號:JG-0909)》、天津市教育“十二五”規劃課題《高校投資社會資本的導入模式與高校成長價值研究》(項目編號:HEYP6016)研究成果。

2012-04-25

侯光輝(1978～),河南焦作人,天津城市建設學院講師,碩士,主要研究方向為3S應用、土地政策與制度等;何繼新(1972～),吉林市人,天津城市建設學院副教授,管理學博士。