試論地理國情監測專業的人才培養和學科體系

陳江平，單 杰，秦 昆

(武漢大學遙感信息工程學院，湖北 武漢 430079)

試論地理國情監測專業的人才培養和學科體系

陳江平，單 杰，秦 昆

(武漢大學遙感信息工程學院，湖北 武漢 430079)

地理國情監測是我國提出的一項國家戰略，已經成為我國測繪地理信息事業今后20年發展的重要內容，是測繪地理信息部門未來的重要職責。人才是地理國情監測的第一資源，培養地理國情監測的優秀人才是地理國情監測的基礎性工作。本文在對地理國情監測的基礎理論和支撐技術進行分析的基礎上，從地理國情監測工作的需求出發，立足于科學發展和學科前沿，對地理國情監測的學科體系和人才培養進行了分析和探討。

地理國情監測；測繪；地理；學科體系；人才培養

“構建數字中國、監測地理國情、發展壯大產業、建設測繪強國”是我國測繪地理信息事業今后20年的發展思路，地理國情監測是其中的重要內容。人才是地理國情監測的第一資源，培養地理國情監測人才是一項長期的基礎性工作。為了盡快培養出高質量的地理國情監測人才，2012年2月國家教育部正式批準了武漢大學關于開設地理國情監測本科專業的申請。2012年8月，武漢大學遙感信息工程學院面向全國招收了第一批地理國情監測專業的本科生。如何構建地理國情監測的學科體系，培養優秀的地理國情監測人才成為迫切需要解決的問題。本文將從人才培養的角度探討地理國情監測的學科體系，為地理國情監測的人才培養方案的制定和實施提供依據。

1 人才培養的迫切需求

地理國情監測于2010年12月在我國首次被正式提出，成為一項國家戰略任務。國家領導人多次強調認識和掌握我國國情的重要性，時任國務院副總理李克強在對全國測繪局長會議的批示中，要求“加強基礎測繪和地理國情監測，著力開發利用地理信息資源”。國土資源部于2011年提出了“構建數字中國、監測地理國情、發展壯大產業、建設測繪強國”的總體戰略思想。時任國土資源部副部長、國家測繪地理信息局局長徐德明指出：監測地理國情是新時期經濟社會發展對測繪工作的新需求、新要求，是測繪部門主動服務科學發展的重要職責和戰略任務。國家測繪地理信息局制定了相應的地理國情監測發展戰略和規劃。中國測繪研究院、國家基礎地理信息中心、武漢大學等科研院所和高校討論了地理國情監測的技術方案。地理國情監測的重要性、必要性、迫切性在全國測繪地理和相關行業部門形成了共識，由規劃逐步走向全面實施。

地理國情監測是國土資源部、環境保護部、農業部、水利部、國家林業局、國家氣象局、國家海洋局和國家地震局等多部委日常的、長期的、持續的基礎性工作，也是非利益相關的測繪部門的一項重要工作。各部門可以從不同專業視角對地理國情監測結果進行相互校核和補充，使得地理國情的信息更加客觀和真實。地理國情監測是多部門的共同需求，具有跨行業、跨部門、跨學科的特點，急需培養一大批掌握地理國情監測理論、方法與技術的交叉復合型人才。目前，我國從事地理國情監測的人員來源于不同的專業領域，不能滿足地理國情監測對交叉復合型人才的需求。同時，開展地理國情監測工作還需要產學研單位間的密切合作，相關科研機構和產業部門也急需地理國情監測人才。

隨著人類對認識世界、了解世界、監測世界、改變世界的需求的日益迫切，以及計算機科學、測繪學、地理學等學科的發展，目前世界各國已經突破了傳統的時空界限、物流、信息流、知識流，實現了全球的流通，信息化發展之快遠遠超過了人們的想象，因此應盡可能地綜合各種技術手段，充分利用信息時代帶來的海量數據，進行地理國情的實時動態監測、綜合分析、時空數據挖掘等。但是信息時代也給我們帶來了新的問題，如如何高效地存儲、訪問、處理、分析海量數據，傳統的信息科學技術已不能滿足其要求。一個綜合地理學、測繪、遙感、計算機等多學科的地理國情監測學科應運而生。我們急需設立地理國情監測專業，將涉及地理國情的眾多學科和關鍵技術綜合在一起，集成物聯網、云計算等先進技術，并不斷創新，加快數字中國建設，夯實地理信息支撐，促進我國經濟發展。

地理國情監測本科專業的設立，填補了系統培養我國地理國情監測領域專門人才的空白。作為一個新建學科，地理國情監測專業的建設和發展沒有成功的先例可循，沒有成熟的模式可供借鑒，同時又涉及眾多學科和行業領域的新發展、新需求。研究、探討地理國情監測專業的學科體系建設是目前急需解決的問題，也是一件具有重要意義的事情。

2 地理國情監測的學科特點

地理國情監測本科專業旨在面向國家經濟建設和社會、文化及教育發展需要，培養德智體全面發展，掌握本專業扎實的基礎理論知識、現代測繪技術、人文社會科學調查技術，具有地理國情動態獲取、集成處理、綜合分析和評估能力的交叉復合型人才[1]。地理國情監測學科具有綜合性、交叉性等特點。

(1) 地理國情監測學科的綜合性：地理國情監測具有時空連續性和綜合性，地理國情監測學科的知識體系時空跨度很大，包括：系列的綜合的空、天、地地理國情監測數據獲取技術；獲取大規模、長時間、瞬時地理現象的變化演變技術；采用綜合的空間分析方法對數據進行分析和建模的技術等。

(2) 地理國情監測學科的交叉性：盡管地理國情監測的相關工作已經開展多年，但其作為一個新興交叉學科，卻是隨著地理國情監測專業的開設，才正式有了雛形。多年來，測繪學、地理學、信息科學、空間統計學等相關學科的發展，以及國家加強地理國情監測戰略的提出，為地理國情監測專業的建立提供了必要的客觀條件和理論基礎。但是作為一個獨立的學科，必須建立起自己的學科體系。科學地總結和概括地理國情監測的基礎理論、方法、技術和應用，完善人類關于地表時空演變表達、分析與預測的知識體系，這是地理國情監測專業發展的客觀要求。

地理國情監測專業在教育部頒布的專業目錄上隸屬于測繪類。測繪調查是獲取地理國情的基本手段和方法，測繪學及其相關學科的理論是地理國情監測的重要基礎理論。但是，地理國情監測專業所涉及的知識領域已遠超出傳統測繪學科的覆蓋范圍，更準確地說，地理國情監測是一個多學科交叉融合的綜合性學科。

地理國情監測專業具有學科交叉性。地理國情監測工作涉及國土、規劃、測繪、氣象、環境、農業、林業、海洋等眾多部門，需要各部門通力合作、相互配合才能完成。而地理國情監測專業也涉及地理學、測繪學、環境科學、大氣科學、計算機科學、信息學、管理學等眾多學科領域，這些學科為地理國情監測提供了必要的基礎知識和技術支撐，地理國情監測學科的發展又將促進這些相關學科更好的發展。地理國情監測主要利用空天地一體化遙感技術和全球衛星導航定位技術等測繪方法獲取基礎數據。利用空間統計學相關知識對測繪得到的基礎數據和社會經濟、人文數據從空間和時間關系上進行統計分析。在已有的統計數據的基礎上，構建科學的評價指標體系，應用合理的評價方法，對各種專業地理要素進行預測，并建立相關的預警機制。由于地理國情監測涉及的范圍較廣，還需結合地理學、環境科學、大氣科學等知識進行更進一步的分析處理。同時，地理信息科學為地理國情監測提供了技術支持，如對海量的基礎數據和成果數據進行存儲，利用網格GIS技術實現數據的統一管理，利用數據共享技術為各部門提供可靠準確權威的地理國情信息等。

地理國情監測專業具有學科綜合性，需要融合各方面的信息，綜合評價、認真分析，最終作出科學合理的推斷和決策，以服務于經濟建設和大眾生活。地理國情監測專業不是各交叉學科知識的簡單疊加，而是要站在一定的高度，綜合利用各學科的基礎知識，運用系統科學的原理，從大處著眼，統領全局，將各交叉學科的知識有機融合，使之成為一個有機的統一體。

綜上所述，地理國情監測專業高度綜合性、交叉性的特點，要求地理國情監測專業不是培養僅具某一方面才能的專才，而是旨在培養具有扎實的理論知識和人文素養、掌握現代測繪技術、具備地理國情動態獲取、集成處理、綜合分析和評估能力的跨學科復合型人才。

3 地理國情監測的學科體系結構

學科是按照學問的性質而劃分的門類，是一系列知識組成的有機整體,它有自己專門的研究對象和研究方法。學科體系就是按照學問的性質而劃分的一系列有相互關系和聯系的知識組成的一個有特定功能的有機整體。學科體系結構是學科的總體架構或框架，它描述了學科內的基本實體，以及這些實體之間的各種復雜聯系[2]。專業是在一定學科知識體系的基礎上構成的，離開了學科知識體系，專業也就喪失了其存在的合理性依據。在一個學科，可以組成若干專業；在不同學科之間也可以組成跨學科專業。地理國情監測作為一個專業即屬于后者，因此，它涉及多個學科。地理國情監測專業的學科體系結構就是該專業的總體結構或框架，地理國情監測專業內的基本實體,即地理國情監測專業的背景知識、基礎理論知識、核心技術知識,以及這些知識之間的聯系。學科體系體現到高等教育中則是知識體系和課程體系。

國外一直都比較重視地理國情調查與監測工作[3]，一般由測繪部門、地質調查局負責，或依托一些大學負責。如美國國家地質調查局的一項職責就是負責地質、資源和地理監測；美國加利福尼亞州的地理調查是由加州州立大學地理系負責。英國由英國地質調查局負責，英國地質調查局不僅是一個調查研究機構，同時也是提供信息和知識的機構。國外的大學目前還沒有直接開設“地理國情調查與監測”的本科專業，但是開設了一些相關的專業，如美國田納西大學、密西西比州立大學、匹茲堡大學等多所大學都在一些專業中授予了地理/土地調查信息管理學位；或在地理、地質、環境等綜合性學科的培養方案中要求掌握一定的地理調查的科學知識與能力。

國外的一些相關機構和學校會定期舉辦一些地質、地理調查相關的培訓課程。如英國地質調查局開設的野外地質調查的培訓課程；美國地質調查局為人們提供了了解自然資源、地質、地理空間數據的網上資源與課程，可起到教育、教學和研究的作用。

3.1 知識體系

地理國情監測的知識體系由地理國情監測基礎理論、地理國情監測支撐技術和地理國情監測背景知識3部分組成。其中，地理國情監測基礎理論是地理國情支撐技術和背景知識的基礎。地理國情監測支撐技術是建立在基礎理論之上的地理國情監測的數據獲取、存儲管理、綜合分析、結果可視化和共享發布的系列方法。而背景知識是對基礎理論和支撐技術的應用領域的綜合與發展。

3.1.1 地理國情監測的基礎理論

地理學、測繪學、遙感科學、地理信息科學、空間統計學等領域的基本理論和方法是地理國情監測基本理論的組成部分。地理學由地理基本要素、地理學基本概念、公理等組成。地理學的一些基本公理如集群公理、勢能擴散公理、距離衰減公理、序動公理、時空對偶公理，以及地理學基本理論如地理環境整體性理論、地理系統理論等都是地理國情監測學科的基本理論。測繪學的基礎理論中的地理信息時空基準等都是由地理國情監測的基本理論組成的。遙感是地理國情監測重要的數據獲取手段之一，遙感科學的基礎理論如光譜理論、電磁波理論等也是地理國情監測的基礎理論組成。地理信息科學的技術理論包括：關系數據庫理論、面向對象理論、地理空間數據結構與數據模型理論、地理信息共享技術理論、分布式地理信息系統、遠距離計算、互操作理論、數據及系統的標準化與規范化理論等，都是地理國情監測的基礎理論。

按照地理國情監測數據的獲取、存儲關聯、分析和發布的流程，地理國情監測的基礎理論包括：①地理國情監測數據獲取的相關基礎理論，包括空天地一體化地理國情監測數據獲取理論、無線傳感網基礎理論、地理國情監測數據處理的基礎理論等；②地理國情變化監測的基礎理論；③地理國情監測數據組織與存儲管理的基礎理論；④地理國情監測綜合分析的基礎理論；⑤地理國情質量控制理論；⑥地理國情監測系統理論等。

3.1.2 地理國情監測支撐技術

地理國情監測的支撐技術包括：①空天地一體化數據獲取技術；②多時相、多尺度、多源數據動態變化監測技術；③地理國情時空數據動態更新與一致性維護技術；④地理國情動態監測的空間統計和時空過程分析技術與預警技術；⑤地理國情監測高性能計算技術；⑥地理國情監測數據共享與系統的集成和互操作技術；⑦地理國情的質量控制技術等[4-5]，如圖1所示。

圖1 地理國情監測理論體系框架

3.1.3 地理國情監測背景知識

地理國情監測以土地、環境、農情、水利、林業、地震、氣象、災害、水文、海洋、礦產、社會、公共衛生等領域相關知識為背景，為地理國情監測在各個行業領域的應用打下基礎。

3.1.4 地理國情監測的其他輔助知識

地理國情監測的其他輔助知識包括：計算機技術、網絡技術、數據庫技術等，這些技術是地理國情監測必須需要的技術手段。

綜上所述，地理國情監測專業的人才應該掌握的知識體系包括背景知識、基礎理論、核心技術和其他輔助技術4個方面，如圖2所示。

3.2 課程體系

在對地理國情監測研究對象和研究領域、基礎理論和支撐技術、人才培養目標、專業人才的知識體系的分析基礎上，制定了地理國情監測專業的課程體系，如圖3所示。

圖2 地理國情監測專業人才的知識體系

圖3 地理國情監測專業的課程體系

地理國情監測的專業主干核心課程包括：地理國情概論、地理國情監測原理與方法、地理調查方法與編碼、地理數據分析與建模、數字傳感器網絡技術、土地覆蓋與利用、變化檢測與分析、地理國情可視化與地理模擬、地理國情報告與發布、標準化原理、時空數據庫。

其中，地理國情監測原理與方法課程按地理國情監測數據獲取、存儲管理、分析、可視化、發布的流程對地理國情監測的原理與方法進行介紹；地理調查方法與編碼課程主要介紹地理國情監測中經濟社會數據的調查方法，包括調查問卷的制定和地理編碼的系列方法；地理數據分析與建模課程主要介紹地理國情的綜合分析方法與原理，以及對連續變化的時空過程的建模與預測；數字傳感器網絡技術課程主要介紹地理國情數據獲取中傳感網的組網原理與技術；地理變化檢測與分析課程主要介紹地理國情變化監測的原理、方法、模型和過程，發現變化并分析變化的規律；地理模擬與可視化課程主要介紹地理國情信息、地理國情綜合分析結果的可視化原理與方法；地理國情報告與發布課程主要介紹地理國情的綜合分析后所得結果的報告撰寫與發布的原理、步驟和標準；空間數據庫課程主要介紹地理國情時空數據的數據庫存儲技術與數據管理方法。

4 地理國情監測與相關專業的關系

地理國情監測專業涉及的知識領域非常廣泛，因而與很多專業都存在著千絲萬縷的聯系，與其關系最密切的主要有：地理科學專業、測繪工程專業、遙感科學與技術專業和地理信息系統專業。

4.1 地理國情監測與地理科學

地理科學專業屬于理學，注重于培養掌握地理科學的基本理論、基本知識和基本實驗技能的專業人才。地理科學中的自然地理學、地質與地貌學、經濟地理學與區域規劃、人文地理學等是地理國情監測專業的理論基礎之一。地理國情是指那些與地理相關的自然和人文要素的國情，是從時空過程的角度反映一個國家自然、經濟和人文的狀況[6]，如國土疆域概況、地理區域特征、地形地貌特征、地表覆蓋與土地利用、行政區域分界、水資源分布等。因此，地理國情監測的對象包含地理學的研究對象，地理學的基本理論和基礎知識是地理國情監測專業的背景和基礎知識，脫離地理科學的背景來討論地理國情監測是不可取的。

4.2 地理國情監測與測繪工程

測繪工程專業主要培養掌握基礎測繪技術的專業人才[7]。基礎測繪主要提供單一、離散的地理信息，是地理國情監測的基礎。地理國情監測不是基礎測繪，而是基礎測繪的延展[8]。測繪工程專業側重于前端的自然地理數據獲取和管理，地理國情監測專業側重于自然地理數據和人文地理數據的綜合分析。地理國情監測專業脫胎于測繪學，是測繪科學的延伸，也是測繪科學與其他學科的綜合交叉。傳統的測繪科學主要側重于單一的基礎測繪，而地理國情監測則更關注各行各業的專題測繪和調查；傳統測繪科學生產單一的、標準的、規范的地形圖產品，而地理國情監測則生產各式各樣的、按需定制的、非規范的專題圖產品；傳統的測繪科學偏重于技術本身的進步和開發，而地理國情監測側重于多個技術的集成；傳統的測繪科學強調學生的底層開發能力，而地理國情監測則注重學生的數據集成、分析、解釋和表達能力；從這個意義上講，傳統測繪教育強調和培養的是數據獲取員，而地理國情監測教育需著力培養數據分析師。

4.3 地理國情監測與遙感科學與技術

遙感科學與技術專業主要培養掌握利用空、天、地對地觀測技術，獲取地理國情方面的自然資源的制圖信息和動態監測信息的專業人才。遙感是地理國情監測前期獲取地表覆蓋信息的重要技術手段之一[9]，是地理國情監測是遙感的重要應用領域。

遙感科學與技術專業側重于遙感數據的獲取、處理和分析技術，地理國情監測專業側重于遙感數據的統計分析、行業解讀與增值利用。

4.4 地理國情監測與地理信息系統

地理信息系統專業主要培養掌握地理信息獲取、處理、分析和利用的人才。地理信息系統是地理國情監測的技術組成，地理國情監測是地理信息系統的重要應用領域。地理信息系統專業主要培養掌握地理信息獲取、處理、分析和利用的人才，側重于學生計算機方面的系統架構分析、編程、構建能力的培養。地理國情監測則處于整個空間信息的獲取、處理、存儲、分析應用的后端，側重于培養學生對地理國情信息的綜合分析與解讀，學生不必是系統開發的專家，但必須有一定的行業背景知識，會分析數據、解讀數據。二者的主要區別體現在3個方面：①在學科領域方面，地理信息系統所涉及的學科有地理學、計算機科學等，地理國情監測專業涉及的學科范圍更廣泛一些，還包括傳感器和傳感網技術、通信技術、社會管理科學、統計科學等，尤其是相關行業和專業的一般背景知識；②二者的主要支撐技術不同，地理信息系統的主要支撐技術有：測繪技術、遙感技術、GNSS技術，以及計算機技術和信息網絡技術等，地理國情監測除了地理信息系統的這些支撐技術以外，還包括現代測繪技術、物聯網技術和通信技術等，綜合交叉形成了空天地一體化的地理國情監測動態數據獲取技術，高性能計算技術、地理國情質量控制技術、多時相多尺度多源動態變化檢測技術、地理國情時空統計分析與預警技術等也是地理國情監測主要支撐技術；③從應用領域的角度來說，地理信息系統和地理國情的監測領域都很廣泛[10]，包括國土、環境、農情、森林與濕地、地震、水文、海洋、礦產、生態、公共衛生、氣象、國防等，深入到人們生活的方方面面[5]，地理信息系統側重于各個應用領域的空間數據獲取、存儲、查詢等前端工作，而地理國情監測則包括更為廣泛的信息，側重于后端的信息統計分析和輔助決策。

5 結論與展望

地理國情監測專業是順應國家戰略需要開設的新專業，是一個多學科、多領域交叉融合、高度綜合的新型學科，是傳統測繪學科體系的發展和應用延伸。目前，有關地理國情監測學科建設的工作還處于研究和探討階段，尚沒有形成完全統一的認識。因此，研究和建立地理國情監測專業的學科體系顯得十分緊迫且必要。本文重點探討了地理國情監測專業的學科體系結構，并就地理國情監測學科與部分相關學科的關系作了一定的闡述。

地理國情監測專業就像一個新生的生命，它的健康成長需要每一位學科建設的參與者共同探索和完善。希望廣大同仁和業內學者獻計獻策，將地理國情監測專業更好地發展下去。

致謝：本文凝聚了武漢大學遙感信息工程學院眾多老師兩年多從事地理國情監測專業申請、論證、培養方案撰寫和修訂的成果，這些前期的文檔和工作是本文的堅實基礎，在此對參與這些工作的專家、領導和老師表示誠摯的感謝。

[1] 吳見，周亮廣.地理科學專業地理國情監測人才培養體系的構建與探索[J].測繪通報，2016(8)：139-142.

[2] 劉洪星, 徐東平. 學科體系結構及其概念建模[J]. 高教發展與評估, 2005,21(5):58-60.

[3] 喬朝飛. 國外地理國情監測概況與啟示 [J]. 測繪通報, 2011(11): 81-83.

[4] 李德仁, 眭海剛, 單杰. 論地理國情監測的技術支撐[J]. 武漢大學學報(信息科學版), 2012, 37(5):505-512.

[5] 史文中, 秦昆, 陳江平,等.可靠性地理國情動態監測的理論與關鍵技術探討[J].科學通報, 2012,57(24): 2239-2248.

[6] 中國測繪宣傳中心.地理國情監測研究和探索[M]. 北京：測繪繪版社，2011.

[7] 張勤, 樊文鋒. 測繪與地理國情監測[J]. 測繪通報, 2012 (11): 78-80.

[8] 畢凱, 桂德竹. 淺談地理國情監測與基礎測繪[J]. 遙感信息, 2014 (4): 10-15.

[9] 程滔, 周旭, 劉若梅. 面向地理國情監測的地表覆蓋信息提取方法[J]. 測繪通報, 2013 (8): 84-86.

[10] 陳俊勇. 地理國情監測的學習札記[J]. 測繪學報, 2012, 41(5): 633-635.

On the Training and Curriculum System for the National Geographic Conditions Monitoring College Major

CHEN Jiangping,SHAN Jie,QIN Kun

(School of Remote Sensing and Information engineering, Wuhan University, Wuhan 430079,China)

The national geographic conditions monitoring is proposed as a national strategy in China， due to its becoming the important content of China’s surveying, mapping and geoinformation career in the next two decades, as well as the future development and key responsibility of surveying and mapping industry. Talents are the primary resource, and it is fundamental to cultivate professional talents for national geographic conditions monitoring. The basic theory and supporting technology for the national geographic conditions monitoring are discussed. Standing on scientific development and subject frontier, the curriculum building and personnel training are analyzed and discussed to satisfy the actual requirements of the national geographic conditions monitoring.

national geographic conditions monitoring; surveying and mapping; geography; curriculum system; personnel training

陳江平，單杰，秦昆.試論地理國情監測專業的人才培養和學科體系[J].測繪通報，2017(4)：139-144.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0139.

2016-03-30;

2016-09-30

國家自然科學基金(41331175)

陳江平(1975—)，女，博士，副教授，主要研究方向為地理國情監測。E-mail：chen_jp@whu.edu.cn

G64

A

0494-0911(2017)04-0139-06