測繪工程專業的計算機實踐能力培養模式探索

李軍+閻躍觀+袁德寶

（中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083）

摘要：測繪領域進入信息化時代后，提高測繪專業學生的計算機實踐技能迫在眉睫。本文從數據量、時效性、學科交叉和自動化程度四個方面分析了測繪專業學生計算機實踐能力培養的必要性，在此基礎上探討了面向測繪工程專業的計算機實踐能力的具體內涵，并針對測繪領域的特點與需求，提出了幾點改革計算機實踐能力培養模式的建議，以滿足信息化測繪的要求。

關鍵詞：測繪工程；計算機技能；實踐能力；培養模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0126-02

近幾十年來，計算機、通信等各種技術得到快速發展，測繪學科也隨之發生了質的變化，由傳統的手工模式進入了信息化測繪時代[1]。信息化測繪技術是在對地觀測、計算機和現代通信技術等支撐下的有關地理空間數據的獲取、處理、管理、更新、共享和應用的技術集合[2-3]。與傳統模擬測繪和數字測繪相比，信息化測繪強調信息共享性，以及服務的網絡化、智能化，而計算機技術是實現信息化測繪的重要基礎。為了滿足信息化測繪對測繪工作者計算機技能的要求，提高測繪專業學生的計算機實踐技能已成為迫在眉睫的任務。盡管各高校已經認識到計算機實踐能力對測繪專業的重要性，并對課程的教學方法進行了研究[4-5]，但大多數高校僅停留在通過在培養方案中增加計算機類課程的層面，簡單在培養方案中融入計算機課程，并不能從根本層面鍛煉和提升學生運用計算機解決專業問題的能力，導致學生的實踐能力與社會實際需求脫節。為此，本論文旨在從信息化測繪對計算機實踐技能的需求、計算機類課程教學存在的問題等多個角度，探討研究新形勢下測繪專業學生計算機實踐能力培養的必要性、內涵和模式，使學生更好地適應信息化測繪的需要。

一、計算機實踐能力培養的必要性

信息化時代下，測繪從數據采集、管理到分析顯示整個環節都產生了較大的變化，人們對測繪工作也提出了新的要求，主要呈現以下幾方面特點：

1.數據量巨大：傳統的測繪數據采集儀器隨著技術進步，其性能和方式在不斷提高，如綜合運用光機電技術形成的測量機器人應用于大型構筑物的變形監測中。此外新型數據采集傳感器不斷涌現，為測繪提供了新的數據源，如衛星遙感成像傳感器、三維激光掃描儀、手機等。這些傳感器不僅采集速度快，而且部分傳感器處于持續監測狀態，積累大量的信息。海量的空間數據管理靠人力難以實現，而計算機比較擅長執行具有高度程序化的工作，適合于處理海量測繪數據。

2.時效性高：由于技術手段的進步，測繪已經應用于許多動態監測領域，包括自然災害監測、衛星精密定位與定軌、大規模車輛監控等。這些領域對數據采集及更新頻率要求非常高，例如滑坡監測與預警是指通過測量機器人實時觀測監測點位置動態，分析滑坡發生風險。各類動態監測都要求數據的分析具有高時效性，否則難以達到預定目標或因未能及時監測而導致重大損失。計算機在此方面具有很好的優勢，能實時處理數據并分析結果。

3.多領域交叉：當前測繪已經廣泛應用于各行各業，一方面為各種應用提供了基礎地理信息，另一方面空間分析方法逐漸成為一種補充分析手段。測繪的應用已經不再局限于單一領域，逐漸呈現出多領域交叉的特點。如氣象監測中，在數據層面既涉及氣象專有數據（云量、溫度、風向等），又涉及測繪數據（DEM、行政區域等），而在模型層面，氣象模型和空間分析模型結合使用。無論是數據還是模型層面，專業領域與測繪領域的結合必須依賴計算機。

4.自動化程度高：當今的許多重大工程和應用都是一個復雜系統工程，涉及到方方面面的問題，具有環節多、準確度高、工作量大等特點，如果全部靠人力參與，會導致經濟成本過高，而且由于人的感官及身體條件限制，無法保證準確性和穩定性，進而帶來工程問題。因此大部分工程或應用都對自動化程度要求較高，使得計算機的參與不可避免。

當前測繪的上述幾方面特點使得測繪行業從業者必須掌握一定的計算機實踐水平，進一步增強了高等院校培養測繪專業學生的計算機實踐能力的必要性。

二、計算機實踐能力的內涵

計算機實踐能力是指利用計算機解決實際問題的能力，而對測繪專業高等教育來說，它包含更具有針對性的內涵：

1.掌握計算機基礎操作知識，熟練運用辦公軟件制作各類文檔和數據圖表，熟悉計算機網絡通信知識和技術，理解計算機操作系統的基礎理論。

2.掌握測繪相關專業軟件的操作，能夠理解和處理主流的數據類型，包括GPS定位數據、GIS矢量數據、遙感影像、三維激光掃描數據等。懂得基本的專業數據分析知識，如坡度坡向計算、影像校正等。

3.掌握一定的程序開發基礎，至少掌握一種程序開發語言，在面對一些定制或特殊的數據處理和分析過程時，能夠獨立利用編程方法解決。

4.建立運用計算機解決測繪專業問題的思維方式，針對待解決的復雜的理論或應用問題，能夠先從概念層面將其抽象成數學問題，再在執行層面設計成計算機處理流程。

三、計算機實踐能力的培養模式

1.理論課程與上機實踐相結合。在開設測繪專業課程時，注重理論知識講授與上機實踐相結合。對所有專業課程，除了傳授理論知識外，盡可能設置一定比例的課時讓學生參與上機實踐。選擇課程中具有代表性但計算過程復雜的知識點，編制程序設計任務庫，使學生獨立地運用編程平臺和開發語言實現指定功能。同時從軟件工程的角度講解如何利用程序設計解決專業問題，講授內容包括以下環節：問題的數學建模、功能分解、數據結構建立、代碼編寫等。

2.建立適應測繪專業的全面計算機課程體系。根據測繪專業的學科特點及行業需求，制定合適的計算機課程體系，涉及應用計算機基本操作和高級編程設計等多層次內容，如編程語言、數據結構、數據庫、網絡通信。可參考的課程為：《面向對象的程序設計》、《數據結構》、《數據庫原理與應用》、《數字圖像處理》、《GIS軟件設計與實現》。通過課程的講授，使測繪專業學生掌握通用的計算機實踐操作能力。

3.設置綜合課程設計。當前學生經過計算機類課程的學習后，基本能掌握軟件的使用與程序設計技能，但通過總結學生反饋發現，大多缺乏應用計算機解決綜合性專業問題的經驗。為進一步強化學生的計算機綜合應用水平與團隊協作能力，設置基于分組協作式教學的綜合實踐課程設計，圍繞測繪各環節，設計適合于實踐能力鍛煉的程序設計任務，分組完成綜合程序設計，鍛煉學生在團隊協作中提出問題、分析問題、解決問題的能力。

4.鼓勵學生參與科研創新訓練活動。在正常的專業培養體系外，鼓勵學生參與相關的科研創新訓練活動。學校內部各機構常組織一些大學生課余科研活動，例如作者所在單位提供了科研創新訓練項目平臺，學生可以自由組隊申請，在指導老師的指導下開展科研活動，能較好地鍛煉學生的計算機實踐能力。此外，也可以鼓勵學生報名參加國家級或省市等組織的硬件設計、軟件開發大賽等，既能提供相應的活動條件，又營造了學習的氛圍和壓力，有效促進學生能力的培養。

四、結論

本文針對信息化時代對測繪工作者的知識結構與技能水平的要求，分析了測繪專業學生的計算機實踐能力培養的必要性，探討了其具體內涵，并提出了幾點改革與完善計算機實踐能力培養的建議，有利于更全面理解與實施培養學生應用計算機解決專業知識的能力。

參考文獻：

[1]寧津生，楊凱.從數字化測繪到信息化測繪的測繪科學新進展[J].測繪科學，2007，32（2）：5-11.

[2]楊可明，史鋼強，魏華鋒，等.面向就業需求的信息化測繪技能訓練模式研究[J].煤炭高等教育，2014，32（5）：106-109.

[3]孫文彬，蔣金豹，袁德寶.信息化測繪背景下的計算機類課程教學方法改革與探索[J].測繪通報，2014，（7）：131-133.

[4]杜培軍，張書畢.高校測量工程專業計算課程設置探討[J].測繪通報，1998，（8）：40-42.

[5]張恒璟，王崇倡，王佩賢.以應用創新型人才培養為目標的“測量程序設計”教學改革研究[J].測繪通報，2012，（6）：101-103.