面向人工智能時代的測繪工程專業新工科培養方案研究

關鍵詞：測繪工程；新工科；培養方案；人工智能；實施策略

中圖分類號：G640" " 文獻標志碼：A" " " 文章編號：2096-000X（2025）18-0012-05

Abstract： This study first conducts an in-depth analysis of the series of challenges and problems encountered by the training program of surveying and mapping engineering in the context of new engineering disciplines. Furthermore， this article elaborates on the urgency and importance of the integration of artificial intelligence technology and surveying and mapping engineering， revealing the key role of this interdisciplinary integration in promoting industry progress and technological innovation. On this basis， the article utilizes advanced concepts and methods of artificial intelligence technology to propose a series of suggestions and implementation strategies for the optimization and adjustment of the new engineering training program and the innovation of the discipline system in the field of surveying and mapping engineering. The ultimate goal of this study is to cultivate high-quality composite new engineering talents with excellent engineering practice ability， outstanding innovative spirit， and international competitiveness， in order to adapt to the diverse needs of future social development..

Keywords： surveying and mapping engineering; new engineering; cultivation programs; artificial intelligence; policies of implementation

隨著人工智能技術的飛速發展[1]，測繪工程專業的內涵已經從傳統的利用測繪儀器對自然地理要素或地球表面人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性進行測定、采集并繪制成圖的測繪學，轉變為利用計算機硬件和軟件對地球衛星、機載傳感器及地面測繪儀器獲取的空間信息進行數據處理和應用的地理空間信息技術，智能化、自動化、數字化和可視化已經成為測繪領域的發展特點[2]。這一技術的革新不僅為測繪工程帶來了新的工具和方法，也對從業人員的知識結構和技能提出了更高的要求。

同時，在這一過程中，空間技術、計算機技術、遙感技術等關鍵技術對我國測繪科學的發展起到了至關重要的推動作用。在此背景下，人才成為推動科技進步的根本力量，高等教育機構肩負著培養具備高水平、高質量的測繪專業人才的重要使命，這也是適應人工智能時代需求，推進測繪工程專業新工科建設[3]的核心目標。為此，高校必須深化教學改革，強化實踐能力培養，加強與行業的對接，以確保教育培養的人才能夠滿足未來測繪領域的復雜要求。

本研究旨在深入剖析人工智能時代背景下，針對安徽建筑大學測繪工程專業的新工科教育培養方案的構建與優化。文章首先深究當前測繪工程專業新工科教育模式存在的問題和不足之處。隨后將闡述人工智能技術的快速發展態勢，以及這一趨勢對測繪工程專業所帶來的歷史性機遇與前所未有的挑戰。在此基礎上，本文將探討將人工智能技術與測繪工程學科深度融合的重要性，目標是為測繪工程專業新工科培養方案的改進提供一系列切實可行的思路和策略，以期構建一個更加開放、創新和實踐導向的學習環境。這樣的環境不僅能夠激發學生的學習潛能，還能夠培養他們成為具備國際視野、創新精神和終身學習能力的新一代測繪工程師，滿足未來社會發展的復雜需求。

一" 測繪工程專業新工科培養方案存在的主要問題

當前測繪工程專業新工科培養方案[4]可能存在課程體系更新滯后、實踐教學與產業脫節、創新能力與跨學科能力培養不足和國際競爭力不強的問題，這顯然和新工科提出的需要工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才存在較大差距[5]。

（一）" 課程內容滯后

當前測繪工程專業新工科培養方案可能存在課程內容滯后的問題。隨著科技的快速發展，尤其是在人工智能、大數據、云計算等領域的迅猛進步，測繪工程專業的課程內容需要與時俱進，以適應新技術的應用和行業發展的需求。

首先，現有的課程內容往往集中于傳統測繪理論與技術，沒有充分整合人工智能、大數據分析、云計算等新興技術，導致學生的知識體系與當前技術發展趨勢不同步。其次，由表1可以看出，很多學校缺乏針對性的智能測繪技術應用課程，如自動駕駛地圖制作、無人機遙感數據處理、三維激光掃描數據處理等前沿領域，使得學生在畢業后面對高技術要求的工作崗位時顯得力不從心。

（二） 實踐教學與產業脫節

實踐教學是工程教育的核心組成部分，對于培養學生將理論知識轉化為解決實際問題的能力至關重要。如果實踐教學內容未能與當前產業發展的步伐保持同步，那么學生在進入職場后可能會面臨競爭力和適應力上的挑戰。從表2可以看出，實踐教學環節在引入現代智能測繪工具和平臺方面存在滯后的現象，導致學生缺乏對先進設備和儀器的實際操作經驗，難以順應智能化工作環境的需求。

鑒于此，實踐教學的內容和方法必須與產業界的最新發展趨勢緊密結合，這不僅能夠確保學生掌握前沿技術和工具，還能增強他們的職業競爭力，為未來的職業生涯打下堅實的基礎。

（三）" 創新能力和跨學科能力培養不足

新工科教育的核心在于強調跨學科的融合及創新能力的培育。這不僅要求學生掌握扎實的專業知識，更需具備解決復雜問題的能力，并能在不同學科間進行知識的綜合與應用。然而，在當前國內多數地方院校中，測繪工程專業的培養模式往往偏重于單一學科技能的訓練，而忽略了跨學科能力的培養和創新思維的激發，這無疑限制了學生在面對復雜問題時的解決能力。

（四）" 國際競爭力不強

在全球化背景下，國際競爭力已成為衡量工程教育質量[6]的重要指標之一。這一指標不僅涉及專業知識和技能的國際化水平，還包括語言能力、跨文化溝通能力及全球視野的培養。對于測繪工程專業而言，現有的培養方案可能尚未充分融入國際化教育資源和提供充足的國際交流機會，這在一定程度上限制了學生在全球環境中的競爭潛力，進而影響了畢業生在國際舞臺上的競爭力表現，因此，為了提升學生的國際競爭力，必須對現有培養方案進行審視和調整，以確保能夠適應全球化趨勢下對高素質工程技術人才的需求。

二" 人工智能發展現狀及測繪工程專業面臨的機遇與挑戰

人工智能（Artificial Intelligence，AI）的概念最早于1956年在達特茅斯會議（Dartmouth Conference）上被提出[7]。自那時起，眾多研究者不斷深化和拓展其原理與理論，使得人工智能的定義和應用領域得到了顯著擴展。作為一門極具挑戰性的交叉學科，人工智能不僅植根于計算機科學，還涵蓋了心理學、哲學等多個領域。它專注于研究知識的表征、自動化程序設計、自然語言處理、自動推理及搜索算法等關鍵技術。

近年來，人工智能技術經歷了飛速的發展，并在醫療診斷、智能家居、自動駕駛、面部識別、機器翻譯和智能網聯汽車等多個領域實現了廣泛應用。特別是2016年，人工智能機器人（AlphaGo）[8]以4∶1的總比分戰勝了世界圍棋九段高手李世石，這一事件對各行各業產生了深遠的影響。此外，2022年橫空出世的聊天機器人ChatGPT（Chat Generative Pre-trained Transformer）[9]以其能夠進行類似人類的交流能力而引起廣泛關注。該模型不僅能夠編寫視頻腳本、翻譯、編寫代碼，甚至還能向人類一樣審閱學術論文、撰寫學術論文等復雜的任務，這標志著人工智能在復雜任務處理上的巨大潛力。

測繪工程專業與科技發展緊密相連。在20世紀90年代以前，我國測繪行業主要采用模擬測繪方式，利用光學儀器獲取數據，并依賴人工進行數據處理。到了20世紀90年代，我國進入信息測繪時代，開始使用電子儀器獲取數據，這極大地提高了數據采集的精度和效率，也縮短了生產周期。進入21世紀初，我國進一步發展到地理信息服務階段，測繪產品呈現多元化趨勢，同時結合3S技術，為用戶提供高效、全面的地理信息綜合服務。隨著大數據技術的興起，我國測繪領域展現出明顯的智能化特征。測繪地理信息技術開始融合大數據、云計算、深度學習等前沿科技，以實現高效的數據采集、處理和知識服務。“人工智能+測繪”已成為測繪領域發展的大勢所趨。

對于測繪工程專業而言，這一趨勢既是機遇也是挑戰。機遇在于，人工智能技術能夠極大提升數據處理效率和精度，拓展測繪產品和服務的應用領域，滿足市場對高技術測繪人才的增長需求。挑戰則在于，如何快速適應技術變革，更新教育培養方案，培養學生的人工智能相關知識和技能，以及如何將傳統測繪與人工智能技術有效結合，創新服務模式[10]。

2017年7月8日，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》[11]，其中提出8項關鍵共性技術與測繪行業密切相關，包括知識計算引擎與知識服務技術、跨媒體分析推理技術、群體智能關鍵技術、混合增強智能新架構和新技術、自主無人系統的智能技術、虛擬現實智能建模技術、智能計算芯片與系統和自然語言處理技術，這為我國測繪領域的智能化升級指明了方向。

因此，測繪工程專業需要緊跟時代步伐，整合計算機技術和人工智能知識，不斷優化課程設置和教學方法，加強實踐環節，以培養具備跨學科知識和創新能力的高素質工程技術人才，從而抓住人工智能時代帶來的機遇，應對挑戰。

三" 面向人工智能時代的測繪工程專業新工科培養方案修訂策略

分析了當前測繪工程專業新工科培養方案存在的問題，我們應抓住人工智能時代帶來的機遇，利用并結合人工智能等新一代信息技術對測繪工程專業進行升級改造。以安徽建筑大學測繪工程專業為例，為測繪工程專業新工科培養方案修訂提供新思路。

（一）" 豐富課程內容

為了更好地改造測繪工程專業、建設新工科使其轉型升級順應時代發展和產業需求，課程體系是專業培養方案的核心，課程的設置決定著人才培養的質量和方向。安徽建筑大學測繪工程專業修訂的2023版培養方案的課程設置見表3和表4。

可以看出，安徽建筑大學測繪工程專業計劃培養具有人文素養、職業道德、社會責任感，德智體美勞全面發展的能夠勝任基礎測繪、城鄉建設、國土空間等領域測繪項目的設計、生產、研發及管理工作的應用型和創新型高級工程技術人才，符合教育部高等教育司指出的深化新工科建設要求，巧妙抓住了人工智能時代的機遇，培養順應產業發展的高素質復合型人才。

為了抓住人工智能時代的機遇和更好的教學，學校開設的部分專業課程中結合了人工智能技術，如圖1所示。

此外，還增添了最前沿的實景三維技術與應用、數據結構與測繪程序設計、網絡地理信息系統、GIS軟件應用與開發、BIM與虛擬現實技術、數據挖掘與機器學習等一系列新一代信息技術課程。這些課程利用人工智能技術進行數據處理和數據模擬預測，旨在提供給學生最先進、最實用的專業知識。

為了確保課程內容能夠反映最新的技術發展和行業需求，專業會定期邀請行業專家參與課程設計，引入機器學習、圖像識別、大數據分析、人工智能、大數據和云計算等領域的基礎課程及這些技術在測繪領域的具體應用，以此提升學生的職業競爭力。專業還建立了與人工智能相關的實驗室和工作坊，配備了先進的軟硬件資源，讓學生能夠在實踐中學習和應用智能測繪技術。同時也鼓勵教師參與相關研究和技術開發，將最新的研究成果和實踐經驗帶入課堂。學校與行業緊密合作，通過這些方式能夠及時了解行業動態，調整教學內容，以滿足行業發展的需求。

（二）" 優化實踐教學

根據當前學校新修訂測繪工程專業的培養大綱，實踐教學內容借助于人工智能技術得到了全面優化，主要包括以下專業實踐課程。

1）數字地形測繪實習：該環節使用了虛擬仿真技術，利用虛擬仿真軟件讓學生在風險較低的情況下進行實踐操作，熟悉操作流程和設備的使用，隨后讓學生自主完成野外數據采集和內業的數據處理及地圖編制工作，其中野外數據采集可以引入自動化測量系統，數據處理工作可以引入智能數據處理工具等提高作業效率和準確性。

2）遙感應用實習：此部分著重于培養學生運用遙感技術進行地表信息提取與分析的實操技能，引用圖像自動識別等圖像智能處理工具加強學生的計算機技術素養。

3）課程設計（誤差理論與測量平差基礎）：通過這一課程設計，學生將深入學習誤差理論，并能夠熟練進行測量數據的平差處理，學生可以通過熱門算法和自行編程的方式來有目的性地平差處理測量數據。

4）GIS應用實習：本實習環節致力于提升學生在地理信息系統領域的應用能力，包括空間數據管理、分析和可視化等方面，同時使用實際可視化項目案例來解剖學習熟悉各種信息技術，包括數據采集、編程開發、可視化和項目上線等一系列作業流程。

5）大地測量與GNSS實習：該實習環節專注于全球導航衛星系統（GNSS）的應用，使學生能夠進行高精度的地面定位和測量工作。同時教授學生使用機器學習算法對測繪數據進行分析，提高數據的處理能力和預測精度。

同時像實景三維技術、LiDAR原理與應用等一些學科在授課時也會有相應的儀器認識學習和實踐環節，大大激發了學生的學習興趣和教學效果。本專業實踐教學內容均以培養學生的實際工作能力為核心，確保學生畢業后能夠滿足測繪工程行業的實際需求和未來發展。

（三）" 強調創新能力和跨學科能力

在人工智能時代背景下，測繪工程專業新工科建設特別強調創新能力和跨學科能力的培養。創新能力是指學生能夠運用所學知識，結合現代科技發展，進行原創性思考和問題解決的能力。跨學科能力則要求學生具備在不同學科之間建立聯系、整合資源和知識以解決復雜問題的能力。為培養這些能力，培養方案中應包含以下幾個方面。

1）創新實踐項目：鼓勵學生參與科研項目或創新實驗，通過實際操作來提升獨立思考和解決實際問題的能力。

2）跨學科課程設計：設計與人工智能、數據科學、計算機科學等相關領域的交叉課程，促進學生在測繪工程專業知識的基礎上，理解和掌握其他學科的關鍵技術和方法。

3）團隊合作與項目管理：通過團隊項目，讓學生在實踐中學習如何協作、溝通和管理，這對于解決復雜的跨學科問題至關重要。

4）創新思維訓練：定期舉辦研討會、工作坊和講座，邀請行業專家和學者分享最新的研究成果和行業趨勢，激發學生的創新思維。

通過上述措施，測繪工程專業的學生將能夠在人工智能時代中脫穎而出，不僅具備專業技術能力，還能夠在多學科交叉的環境中發揮創新思維，成為引領行業發展的高素質工程技術人才。

例如，安徽建筑大學測繪工程專業的遙感原理與應用課程中，教師鼓勵學生自行編輯代碼或者設計小軟件來對遙感影像進行針對性的識別和分析數據，一方面鞏固了課本上的基礎知識，另一方面又可以學習到各種圖像識別及處理算法，并可以原創性地自主改進算法來提高學習興趣和創新能力，更甚至可以提出算法新思路，這不僅可以提高教學的質量，也能讓學生們自覺地鉆研學習、整合知識并掌握其他學科的關鍵技術。

（四）" 加強國際交流

學校和教師鼓勵學生自主上網學習其他國家的先進測繪知識并關注國內外人工智能發展動態，同時積極倡導加強國際交流，包括以下措施。

1）全球協作網絡：建立基于云平臺的全球協作網絡，連接國內外高校和研究機構，便于學生和教師進行跨國界的研究和合作。

2）在線國際實習：通過在線平臺和遠程控制技術，讓學生參與國際項目，進行跨文化和跨地域的合作實習。

3）智能文獻管理：使用人工智能文獻管理工具，幫助學生快速檢索和整理國際上的最新研究成果，促進知識的更新和交流。

4）國際學術會議：定期參加國際學術會議和研討會，如IEEE地球科學與遙感會議（IGARSS）等，分享研究成果，拓寬交流網絡。

5）多語種課程和教材：開發多語種的課程和教材，提高學生的外語能力，為國際交流打下語言基礎。

6）國際專家講座：定期邀請國際知名專家進行線上或線下講座，分享最新的測繪技術和行業趨勢，以及人工智能技術在測繪領域的應用。

7）智能翻譯工具：使用智能翻譯工具，如實時語音翻譯應用，降低語言障礙，促進國際交流。

8）國際競賽和挑戰：鼓勵學生參加國際測繪和GIS相關的競賽和挑戰，如Kaggle數據科學競賽，提升實戰能力和國際競爭力。

四" 結束語

隨著人工智能技術的飛速發展，測繪工程專業作為傳統工科的重要分支，正面臨著前所未有的轉型升級機遇與挑戰。在這個新的歷史時期，如何將這門古老的學科與現代技術完美融合，激發新的學術活力和行業創新，是廣大業內教育工作者和學術研究者必須深入思考的課題。

為了應對這一挑戰，必須深入研讀教育部頒布的相關指導文件，吸取國內外教育改革的寶貴經驗，并結合院校的特色和優勢，從實際出發，廣泛征集各方意見，通過深入交流與探討，積極識別并解決教育教學過程中存在的問題。

本專業修訂培養方案的核心目標是制定一套既符合國家教育發展戰略，又貼合地方院校特色的測繪工程專業人才培養方案。這一方案應當能夠緊跟時代的步伐，培養出具備前瞻性思維、創新能力和國際視野的高素質專業人才，以滿足未來社會發展的復雜需求。通過不斷的探索與實踐，本研究期望能夠為國內高等院校測繪類專業人才培養模式的改革提供有益的參考與啟示。

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