面向規劃學科需求的GIS多層次實踐教學體系設計研究

摘? 要：新時代國土空間規劃背景下GIS的作用日益重要，成為城鄉規劃專業必不可少的技術課程。面向規劃學科需求的GIS多層次實踐教學成為目前日益被關注的課題。本文結合濱州學院城鄉規劃專業GIS課程的教學實踐，梳理了國土規劃背景下GIS實踐教學的內容體系和教學安排，旨在提升GIS在城鄉規劃中的實用性，最大限度地發揮GIS這一技術手段的最大效益。

關鍵詞：城鄉規劃? GIS課程? 教學體系? 設計研究

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（b）-0156-04

Abstract： Under the background of land space planning in the new era， GIS plays an increasingly important role and becomes an indispensable technical course for urban and rural planning majors. GIS multi-level practical teaching oriented to the needs of planning discipline has become an increasingly concerned subject. Based on the teaching practice of GIS in urban and rural planning major of binzhou university， this paper summarizes the content system and teaching arrangement of GIS practice teaching under the background of land planning， aiming to improve the practicability of GIS in urban and rural planning and maximize the benefits of GIS as a technical means.

Key Words： Urban and rural planning; GIS; Teaching system; Design research

當前我國社會經濟快速發展并取得了巨大的成就，城鎮化建設取得了舉世矚目的成績。與此同時，城鎮化進程中的各種社會問題也逐漸顯現，擴張型、粗放式、唯GDP增長論的發展方式造成生態系統退化、環境污染加重、資源能源短缺趨緊的嚴峻局面，重視生態文明建設顯得尤為重要。城市規劃作為指導城市健康有序發展的引領性學科，就需要以一種更加全面、更為統籌、更為合理的思想對現存的問題做出積極響應。因此，作為生態文明建設的關鍵舉措而提出國土空間規劃應運而生。然而，基于建筑學背景下城市規劃更多地定位于技術工程領域，更多地關注解決城市增量規劃的問題，更多地采用GIS技術運用輔助規劃設計、工程選址、城市管理等方面[1]。但是如何基于國土空間規劃背景，針對城鄉規劃專業的特點以及規劃專業學生GIS技能的掌握要求而合理安排GIS課程體系，仍是目前被高校廣泛探討的課題。

1? 規劃類專業GIS課程教育的任務剖析

1.1 現存挑戰

興起于20世紀60年代的地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是整合多門學科、技術（主要包括地理學、空間信息學、測繪學、計算機技術等學科），涉及不同領域（資源管理、環境監測、城市規劃、區域規劃等領域）的綜合性學科，對社會可持續發展提供有效輔助決策支持的技術手段[2]。該課程注重學生綜合應用分析能力的培養，注重學生的地理信息空間分析和空間數據處理能力提升，作為新時代新形勢下城鄉規劃專業的極為重要的技術支持，其在規劃行業的應用范圍十分廣泛。但目前規劃類專業GIS課程建設也存在一系列挑戰與問題。

1.1.1 學生相應的知識基礎薄弱

通過對我校城鄉規劃專業學生調查發現，2/3以上的學生對GIS的了解只限于高中地理課中的簡單的介紹，僅了解GIS作為一種地理空間數據的處理工具，而沒有真正使用過GIS軟件、沒有進行過相應的矢量化處理、空間分析運用。GIS作為一門綜合性較強的課程，除了較為廣泛的理論知識以外，其更注重軟件的實操與應用，尤其是針對城鄉規劃專業的需求。

1.1.2 針對城鄉規劃的GIS教材較少

目前，本科教育中的GIS教材主要有以高教出版社《地理信息系統概論》為代表的理論型教材和以科學出版社《ArcGIS地理信息空間分享實驗教程》為代表的實驗型教材[3]。理論型教材更為注重地圖學、空間數據庫構建、地理信息原理等理論型知識的講解，實驗型教材偏重于軟件的實際操作，但操作步驟過于復雜，缺乏國土空間背景下如何利用GIS解決城市發展面臨問題的規劃案例。基于此，國內部分專家學者也嘗試根據城鄉規劃的培養目標和學科特點，探討GIS課程在城鄉規劃專業體系中的設置，也開始組織編寫輔助城城鄉規劃專業的GIS學習教程，立足于城鄉規劃專業學生知識特點及未來學科發展趨勢，選擇關鍵性理論知識，大量配套相應的實踐練習，增加GIS在國土空間規劃、雙評價、三線劃定、公共設施選址等領域的應用[4-6]。

1.1.3 實驗教學模式較為單一

GIS實驗多針對單一目標來設計，對實驗前后連續性考慮較少，多為單個知識點、單個軟件操作的教學，大多是機械模仿和重復過程，缺乏貫穿所有知識點的綜合案例，導致教學課堂效果一般，師生互動不足，學生創造性和分析能力無法得到鍛煉，缺乏積極主動的思考。

1.2 教學目標

城鄉規劃專業GIS課程教學主旨為培養學生的空間數據處理、分析、可視化表達的能力而順應新時代國土空間規劃實踐需求。城鄉規劃專業GIS課程教學目標主要如下。

1.2.1 利用GIS做好規劃基礎現狀調查

對應城鄉規劃專業而言，現狀調研極其重要，它有利于幫助我們找出規劃區域內潛在問題，為規劃指明方向。利用GIS強大的空間分析功能，對社會、經濟和地理空間數據等基礎資料進行理性分析和圖紙表現，進而對城市空間聯系強度、土地利用變化趨勢、城市未來發展方向和城市人口變化空間趨勢進行可視化分析[7]。

1.2.2 利用GIS做好“雙評價”工作

“雙評價”（資源環境承載力評價和國土開發適宜性評價）作為國土空間規劃的基礎性工作，對于開展國土空間用途管制提供基礎數據支撐。通過GIS軟件的單因素和多因素加權疊加分析，發揮GIS在規劃空間管控中的應用。

1.2.3 利用GIS為城市規劃布局提供數據支撐

GIS的核心方法是空間分析，通過聚類分析及核密度分析對城市空間特征和規律、空間分布格局、評估和優化設施配置等方面發揮著重要作用。同時運用GIS軟件的最鄰近距離分析、交通網絡拓撲關系，可對城市學校、公園、共享單車停靠點、公交站等城市公共設施和基礎設施的布局規劃提供優化模擬。

2? 規劃類專業GIS課程教學體系的主要內容及教學安排

2.1 教學內容體系

國土空間規劃更為強調“反規劃”理論思維，即樹立底線思維，強調在有限的規劃區域內更好地處理保護與發展的關系，完成高質量建設需求[8]。針對于傳統城市規劃專業的學生而言，他們更為擅長處理增量式規劃，對存量式、內部挖潛式規劃較為陌生，空間分析能力也較為薄弱，這也是規劃類專業開展GIS課程教學存在的挑戰與意義所在。根據城市規劃專業培養方案及目標，構建適合學科發展與實際需求的多層次實踐教學內容體系，按照循序漸進的原則，逐步培養學生空間分析能力，強化訓練學生科研素質水平。

2.1.1 理論教學內容設計

理論教學主要讓學生對GIS基本概念和理論有一定的初步了解，熟悉什么是GIS、其主要功能是什么、有什么特點、發展歷程與現狀、GIS在城市規劃中的應用及其未來發展愿景（見表1）。在理論教學中結合相關案例，重點突出GIS空間分析功能的講解，增強學生對理論知識點的認知度。

2.1.2 實驗教學內容設計

規劃類專業GIS課程更為強調其實用性。通過GIS上機實驗課程，讓學生們了解并掌握GIS軟件的制圖與編輯等基本操作，通過上機實踐切實讓學生了解GIS軟件的功能。GIS實驗教學內容主要包括GIS軟件的應用概述、如何構建及管理規劃數據庫、矢量空間數據處理及分析、規劃專題地圖制作和地圖打印、影像數據處理及柵格數據處理分析、現狀容積率統計、地形地貌數據分析、城市三維場景的構建、城市用地適應性評價、生態敏感性評價、城市交通網絡模擬和交通分析、城市規劃綜合案例分析等12部分內容（見表2）。

2.2 教學安排

針對城市規劃專業的學科背景及其人才培養方案要求，GIS課程應開設于大三上學期，經過兩個學年的規劃專業知識的學習，學生對城鄉規劃已有了基本的認知，相應的理論知識架構已形成，CAD、PS、SU、AI等專業繪圖軟件也能夠熟練使用;同時城鄉總體規劃、控制性詳細規劃等規劃專業核心課程也將在大三下學期開設，相應的城鄉總體規劃課程設計、控制性詳細規劃課程設計、城市設計課程設計實踐項目也會同步進行。在這基礎上，開設GIS課程更能有針對性為下一步的城市總體規劃、控制性詳細規劃課程設計提供幫助，利于學生對GIS軟件的實操掌握。

規劃類專業GIS課程教學安排主要分為理論和實踐兩大部分（學時比例為1：2），整體而言該課程更為注重軟件的實際運用。GIS理論教學部分主要包括GIS課程介紹;熟悉GIS基本功能和功能、新時代背景下空間規劃對GIS的需求、矢量化數據采集處理、規劃矢量化底圖繪制、地理空間數據庫制作、網格數據空間分析（疊加分析、緩沖分析、聚類分析及核密度分析等等）、規劃專題地圖制作、規劃方案模擬對比等內容;而實驗教學主要包括參照如何構建及管理規劃數據庫、矢量空間數據處理及分析、規劃專題地圖制作和地圖打印、影像數據處理及柵格數據處理分析、現狀容積率統計、地形地貌數據分析、城市三維場景的構建、城市用地適應性評價、生態敏感性評價、城市交通網絡模擬和交通分析等內容（見表3）。

3? 結語

新時代背景下隨著國土空間規劃的推行，作為國土空間管控基礎的“雙評價”的基礎技術支撐，GIS對城市規劃專業的作用日益重要，熟練運用并掌握GIS技術有利于城鄉規劃學生解決實際的規劃問題，對于專業技能、方案設計水平有很大的幫助，在今后的工作和學習生涯中有一定的競爭力。

針對規劃類本科教學，適應時代發展需求，積極改變新的教學手段和方法，構建面向國土空間背景下的城鄉規劃專業的GIS多層次實踐教學體系，對于培養符合時代發展需求的規劃專業復合型人才具有十分重要的意義。然而，隨著時代的發展、技術的不斷進步，規劃類專業GIS實踐課程的建設與完善也必將是一個長期而復雜的過程，在現有的教學體系框架下不斷完善教學內容，建立城鄉規劃類 GIS 應用案例庫、項目庫及實踐教材是下一步研究亟待解決的問題。

參考文獻

[1] 王群，蘭新.基于GIS的規劃實施評估方法研究[J].城市勘測，2020（2）：36-39.

[2] 付暉，付廣，李婉萍.高校風景園林專業GIS應用需求及教學體系設計研究[J].測繪與空間地理信息，2016，39（12）：19-21.

[3] 秦靜.面向旅游類專業的GIS多層次實踐教學課程建設[J].教育現代化，2019，6（58）：67-69.

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[6] 沈體壯.參與式GIS在國土空間規劃中的應用研究[D].荊州：長江大學，2015.

[7] 肖揚.基于ArcGIS軟件的地理信息實驗課程改革[J].科技創新導報，2020，17（13）：202-203.

[8] 馬文亞.基于鄉村振興戰略導向下的地方院校鄉村規劃教學研究[J].高教學刊，2019（22）：56-58.