GIS專 業 《地 圖 學》教 學 研 究

陳華軍 蔡永香 劉學鋒

（長江大學 地球科學學院 地理信息系，湖北 荊州 434023）

GIS專 業 《地 圖 學》教 學 研 究

陳華軍 蔡永香 劉學鋒

（長江大學 地球科學學院 地理信息系，湖北 荊州 434023）

《地圖學》是GIS專業一門重要的核心課程，是GIS技術的基礎。本文介紹了《地圖學》和GIS技術之間的關系，并以長江大學的GIS專業《地圖學》教學為例，詳細介紹了地圖學教育中的教材選擇、教學內容選取及實驗設置，探討了如何加強新時代《地圖學》課程的建設。

GIS專業 《地圖學》 GIS技術 地圖學教育

一、引言

地理信息系統（GIS）是采集、存儲、管理、分析和描述地理信息的空間信息系統。GIS誕生于20世紀60年代，隨著人們對資源、環境和災害防治等問題的日益關注，其在短短五十年的時間里得到蓬勃發展，從一開始僅在地學領域應用到現今幾乎深入社會生活的各個領域。GIS的迅速發展，帶動了大量相關人才的需求，對GIS教育提出了更高的要求［1］。

GIS涉及計算機、測繪、管理等多學科，從理論和技術方法上，可分為數據采集、數據加工處理和應用等多個分支，《地圖學》是其最重要的理論與方法支撐。GIS是《地圖學》在計算機技術支持下發展的產物，《地圖學》與GIS一樣，都以空間地理信息為操作和表現對象，其相關理論、原理和技術方法等在GIS中的地理信息加工處理、可視化表達、分析應用等方面都得到充分體現［2］。

《地圖學》是使用圖形及符號模型系統再現客觀實體，反映和研究自然與社會現象的空間分布、變化、組合和相互聯系及其空間變化規律的科學。地圖是一種特定而又十分重要的空間信息描述及計算機表示信息系統數據的基礎與來源，為以采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間和地理分布的數字地球系統提供最基礎與真實的圖形和相關屬性數據。因為地球是人類賴以生存的基礎，所以《地圖學》是與人類的生存、發展和進步密切關聯的一門信息技術學科。知識經濟時代，知識的更新日益加快，《地圖學》的基本理論和應用技術也飛速發展［3］。

《地圖學》既是一門具有悠久歷史的傳統科學，又是一門隨現代信息科學技術發展而迅速發展的學科。如何在教學中幫助學生牢固地掌握本學科的基礎知識，以適應科學技術的快速發展變化，一直是《地圖學》教育領域中最關注的問題。在整個世界都已經信息化的今天，不同專業的學生學好《地圖學》是非常重要的。下面筆者以GIS專業為例，談一談《地圖學》教學。

長江大學是一所湖北省重點支持的綜合性大學。GIS專業培養適應我國社會主義現代化建設需要，具備地理信息系統與地圖學的基本知識、基本理論、基本技能，熟練應用計算機的能力，具有創業精神和創新能力的高級專門人才。根據本專業人才培養的目標，《地圖學》作為本專業的專業基礎課程之一，對于實現上述專業培養目標具有舉足輕重的作用。通過對本門課程的學習，學生掌握地圖學的基本知識、基本理論和地圖各要素的表示方法，理解并掌握普通地圖（特別是地形圖）的閱讀及量算，專題地圖的編制、分析及應用，了解現代地圖制圖的新技術、新方法，為后續《地理信息系統原理》、《地圖編繪與設計》、《地圖分析》、《電子地圖學》等課程的學習打下良好的基礎。

二、精選優秀教材

由于《地圖學》課程理論較深，涉及知識面廣，學習該門課程要求基礎知識較豐富，而該課程學時數又相對較少，因此教師針對專業特點，選擇合適的教材并合理安排教學內容顯得十分重要。目前有關《地圖學》的教材版本很多，側重點各有不同。按照長江大學教材選用管理規定，優先選用教育部推薦教材和國內具有影響力的優秀教材。2001-2006年，我們選用蔡孟裔等編著的由高等教育出版社于2000年出版的 《新編地圖學教程》（面向21世紀課程教材）；2007-2009，年我們選用由武漢大學出版社于2004年出版的祝國瑞主編的《地圖學》（高等學校測繪工程專業核心教材）；根據我校GIS專業培養計劃的修改，最近幾年我們選用由科學出版社于2006年出版的王家耀等編著的 《地圖學原理與方法》（21世紀高等院校教材）。這本書系統、完整地介紹了地圖學的原理和方法，包括地圖和地圖學的基本特征、定義、基本內容、學科體系、發展歷史與趨勢，地圖的數學基礎，地圖內容表示方法與制圖綜合，現代地圖制圖的技術方法，地圖分析與應用等［4］。這本書強調原理與方法相結合、理論與實際相結合、經典與現代相結合，內容的可讀性、客觀性很強。經過試用，本書十分符合制訂的教學計劃，教學效果良好。

一本教材肯定不可能達到最理想的教學效果，為了彌補教材的局限性，我們在教學過程中采用了由武漢大學出版社于2004年出版的祝國瑞主編的《地圖學》作為主要參考教材。該書系統地介紹了地圖學領域的理論、技術和方法，包括地圖的基本知識、地圖投影、地圖數據、地圖符號設計、圖形設計、制圖綜合、制圖數學模型、地圖編輯設計、地圖制圖工藝、地圖出版印刷及地圖分析應用等［5］，是一本為測繪工程專業編寫的核心教材。該教材在某些知識的講解上具有獨到之處，十分適合作為補充教材。

三、教學內容安排

如何在選定教材的基礎上做好教學內容的安排是十分重要的一件事。《地圖學》的教學內容主要包括理論地圖學、地圖制圖學和應用地圖學三部分。針對GIS專業的特點，應將教學目標與新技術的進步結合起來，以現代的內容對傳統的內容加以拓寬及調整刪減，將新內容、新技術與傳統內容有機結合，把傳統內容轉化到現代內容中。

在長期的教學過程中,我們總結以前的經驗，對《地圖學》課程內容采用模塊化的組織方法，共劃分為六大知識模塊。每個模塊具有相對的獨立性。知識點是教材的重點或難點，也是教學大綱要求理解、應用的知識單元，根據知識單元的多少與掌握的難易程度，確定相應的授課學時。下面對各知識模塊做詳細說明。

知識模塊一：地圖與地圖學的基礎知識，這一模塊的講授共用八學時。主要知識點包括：地圖的概念、地圖的類型、地圖的基本內容、地圖的分幅與編號、地圖的基本功能能和用途、地圖學的歷史與發展、地圖學的學科體系構成、地圖學與其他學科的聯系、地圖學的發展趨勢等。

知識模塊二：地圖數學基礎，這一模塊的講授共用八學時。主要知識點包括：地球體的自然表面、物理表面、數學表面的概念及它們之間的關系、地球坐標系與大地定位、地圖投影的基本概念、比例尺的概念、變形橢圓的概念、投影變形的基本公式、地圖投影的分類、幾類常見的地圖投影的特點、地圖投影的應用與變換等。

知識模塊三：地圖內容要素的表示方法，這一模塊的講授共用十八學時。主要知識點包括：地圖數據、地圖符號的分類、基本圖形變量、地圖符號設計、地圖圖形設計、地圖色彩設計、地圖注記、普通地圖內容表示方法、專題地圖內容的表示方法等。

知識模塊四：制圖綜合，這一模塊的講授共用四學時。主要知識點包括：制圖綜合的基本概念、影響制圖綜合的基本因素、制圖綜合方法、制圖綜合的基本規律、地圖要素的制圖綜合、制圖數學模型等。

知識模塊五：現代地圖制圖技術，這一模塊的講授共用四學時。主要知識點包括：數字地圖的概念、分類與產品、數字地圖的數據結構、地圖數據庫、地形圖數據庫與數據生產、多媒體電子地圖與互聯網地圖、遙感制圖等。

知識模塊六：地圖分析與應用，這一模塊的講授共用六學時。主要知識點包括：地圖分析方法、地形圖的野外應用、地圖的專題應用等。

制圖綜合和地圖分析與應用兩個模塊所安排學時不多，是因為在教完《地圖學》后，我們還安排有《地圖編繪與設計》和《地圖分析與應用》兩門專業課，作為對地圖學所講內容的重要補充，以提高學生在《地圖學》領域的知識水平。

四、實踐教學設置

地圖學課程是地理信息、測繪和遙感等專業的重要專業基礎課程，它的教學內容緊湊、理論知識集成度高、實踐操作性強。為了培養學生的地理學綜合分析能力，全面提高學生素質，本課程安排了八學時的實驗和為期兩周的課程設計實習，實驗安排在理論教學中穿插進行，課程設計安排在理論教學結束后集中實習。

地圖學實驗的主要目的是鞏固相關理論知識，培養學生的動手能力。具體內容如下：

地圖投影：通過繪制某區域的經緯網與方里網，加深有關高斯－克呂格投影的知識；根據經緯網的特點判斷各地圖投影的性質。

地圖符號的設計與使用：通過設計制作柵格、矢量的點狀符號，設計制作線狀、面狀符號，學會常見繪圖軟件中地圖符號的設計方法，并利用多種方法設計不同類型的符號。

地圖矢量化：基于屏幕矢量化普通地圖的部分要素，通過對地圖部分要素的矢量化，了解從紙質圖形轉化為計算機數字圖形的基本過程，掌握數字地圖制圖軟件中地圖數據數字化輸入的處理方法。

設計制作專題地圖：基于ArcGIS或Mapinfo軟件，設計制作表示面裝地理信息的各種專題地圖。通過專題地圖的設計與制作，掌握表示面狀地理信息的主要方法，學會在制圖軟件支持下獨立地開展專題地圖設計與制作。

課程設計內容包括：編制各種類型的專題地圖，對全國人口分布、構成及演變進行分析；設計和編繪一幅電子地圖。課程設計主要是結合實例，對地圖學基本理論和方法進行綜合運用。

上述實踐教學，提高了本科生解決問題和綜合分析的能力，使學生對地圖學知識的掌握提到了一個新的高度。

五、結語

近幾年，隨著地圖學的理論、方法和技術迅速發展，《地圖學》的課程內容和教學方法需要不斷改革與更新。筆者在分析地圖學與GIS之間關系的基礎之上，主要介紹了長江大學GIS專業《地圖學》課程所涉及的教材的使用、教學內容的安排、實踐的設置等內容，以供相關專業的《地圖學》課程教學參考。在長期的教學與研究實踐中，筆者感到在當今信息化的時代，地圖在地理信息的傳輸與應用中發揮著越來越重的作用。計算機技術與地圖制圖軟件技術的快速發展，使得地圖制作的方法和手段越來越簡便，但是要制作出好的地圖，地圖學的基本理論和方法仍顯得尤為重要［1］，因此在地圖學的教學中，一定要緊抓地圖學的基礎理論與方法，做到讓學生精通基礎，掌握應用、了解發展，培養出適應社會發展、符合用人單位需求的優秀學生，為祖國的建設作貢獻。

［1］徐京華.GIS時代的高校特色地圖學教育［J］.北京:測繪通報，2010（8）:70-73.

［2］張宏敏，倪紅梅.高等院校不同專業地圖學課程教學改革探討［J］.平頂山:河南城建學院學報，2009（4）:78-79.

［3］田雨.地圖學課程實驗教學設計與實踐［J］.天津:實驗室科學，2008（5）:39-42.

［4］王家耀.地圖學原理與方法［M］.北京:科學出版社，2006.

［5］祝國瑞.地圖學［M］.武漢:武漢大學出版社，2004.

湖北省教學研究項目（2012257）。