GIS专业《地图学》教学研究

　　一、引言

　　地理信息系统（GIS）是采集、存储、管理、分析和描述地理信息的空间信息系统。GIS诞生于20世纪60年代，随着人们对资源、环境和灾害防治等问题的日益关注，其在短短五十年的时间里得到蓬勃发展，从一开始仅在地学领域应用到现今几乎深入社会生活的各个领域。GIS的迅速发展，带动了大量相关人才的需求，对GIS教育提出了更高的要求[1]。

　　GIS涉及计算机、测绘、管理等多学科，从理论和技术方法上，可分为数据采集、数据加工处理和应用等多个分支，《地图学》是其最重要的理论与方法支撑。GIS是《地图学》在计算机技术支持下发展的产物，《地图学》与GIS一样，都以空间地理信息为操作和表现对象，其相关理论、原理和技术方法等在GIS中的地理信息加工处理、可视化表达、分析应用等方面都得到充分体现[2]。

　　《地图学》是使用图形及符号模型系统再现客观实体，反映和研究自然与社会现象的空间分布、变化、组合和相互联系及其空间变化规律的科学。地图是一种特定而又十分重要的空间信息描述及计算机表示信息系统数据的基础与来源，为以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布的数字地球系统提供最基础与真实的图形和相关属性数据。因为地球是人类赖以生存的基础，所以《地图学》是与人类的生存、发展和进步密切关联的一门信息技术学科。知识经济时代，知识的更新日益加快，《地图学》的基本理论和应用技术也飞速发展[3]。

　　《地图学》既是一门具有悠久历史的传统科学，又是一门随现代信息科学技术发展而迅速发展的学科。如何在教学中帮助学生牢固地掌握本学科的基础知识，以适应科学技术的快速发展变化，一直是《地图学》教育领域中最关注的问题。在整个世界都已经信息化的今天，不同专业的学生学好《地图学》是非常重要的。下面笔者以GIS专业为例，谈一谈《地图学》教学。

　　长江大学是一所湖北省重点支持的综合性大学。GIS专业培养适应我国社会主义现代化建设需要，具备地理信息系统与地图学的基本知识、基本理论、基本技能，熟练应用计算机的能力，具有创业精神和创新能力的高级专门人才。根据本专业人才培养的目标，《地图学》作为本专业的专业基础课程之一，对于实现上述专业培养目标具有举足轻重的作用。通过对本门课程的学习，学生掌握地图学的基本知识、基本理论和地图各要素的表示方法，理解并掌握普通地图（特别是地形图）的阅读及量算，专题地图的编制、分析及应用，了解现代地图制图的新技术、新方法，为后续《地理信息系统原理》、《地图编绘与设计》、《地图分析》、《电子地图学》等课程的学习打下良好的基础。

　　二、精选优秀教材

　　由于《地图学》课程理论较深，涉及知识面广，学习该门课程要求基础知识较丰富，而该课程学时数又相对较少，因此教师针对专业特点，选择合适的教材并合理安排教学内容显得十分重要。目前有关《地图学》的教材版本很多，侧重点各有不同。按照长江大学教材选用管理规定，优先选用教育部推荐教材和国内具有影响力的优秀教材。2001-2006年，我们选用蔡孟裔等编著的由高等教育出版社于2000年出版的《新编地图学教程》（面向21世纪课程教材）；2007-2009，年我们选用由武汉大学出版社于2004年出版的祝国瑞主编的《地图学》（高等学校测绘工程专业核心教材）；根据我校GIS专业培养计划的修改，最近几年我们选用由科学出版社于2006年出版的王家耀等编著的《地图学原理与方法》（21世纪高等院校教材）。这本书系统、完整地介绍了地图学的原理和方法，包括地图和地图学的基本特征、定义、基本内容、学科体系、发展历史与趋势，地图的数学基础，地图内容表示方法与制图综合，现代地图制图的技术方法，地图分析与应用等[4]。这本书强调原理与方法相结合、理论与实际相结合、经典与现代相结合，内容的可读性、客观性很强。经过试用，本书十分符合制订的教学计划，教学效果良好。

　　一本教材肯定不可能达到最理想的教学效果，为了弥补教材的局限性，我们在教学过程中采用了由武汉大学出版社于2004年出版的祝国瑞主编的《地图学》作为主要参考教材。该书系统地介绍了地图学领域的理论、技术和方法，包括地图的基本知识、地图投影、地图数据、地图符号设计、图形设计、制图综合、制图数学模型、地图编辑设计、地图制图工艺、地图出版印刷及地图分析应用等[5]，是一本为测绘工程专业编写的核心教材。该教材在某些知识的讲解上具有独到之处，十分适合作为补充教材。

　　三、教学内容安排

　　如何在选定教材的基础上做好教学内容的安排是十分重要的一件事。《地图学》的教学内容主要包括理论地图学、地图制图学和应用地图学三部分。针对GIS专业的特点，应将教学目标与新技术的进步结合起来，以现代的内容对传统的内容加以拓宽及调整删减，将新内容、新技术与传统内容有机结合，把传统内容转化到现代内容中。

　　在长期的教学过程中，我们总结以前的经验，对《地图学》课程内容采用模块化的组织方法，共划分为六大知识模块。每个模块具有相对的独立性。知识点是教材的重点或难点，也是教学大纲要求理解、应用的知识单元，根据知识单元的多少与掌握的难易程度，确定相应的授课学时。下面对各知识模块做详细说明。

　　知识模块一：地图与地图学的基础知识，这一模块的讲授共用八学时。主要知识点包括：地图的概念、地图的类型、地图的基本内容、地图的分幅与编号、地图的基本功能能和用途、地图学的历史与发展、地图学的学科体系构成、地图学与其他学科的联系、地图学的发展趋势等。 　　知识模块二：地图数学基础，这一模块的讲授共用八学时。主要知识点包括：地球体的自然表面、物理表面、数学表面的概念及它们之间的关系、地球坐标系与大地定位、地图投影的基本概念、比例尺的概念、变形椭圆的概念、投影变形的基本公式、地图投影的分类、几类常见的地图投影的特点、地图投影的应用与变换等。

　　知识模块三：地图内容要素的表示方法，这一模块的讲授共用十八学时。主要知识点包括：地图数据、地图符号的分类、基本图形变量、地图符号设计、地图图形设计、地图色彩设计、地图注记、普通地图内容表示方法、专题地图内容的表示方法等。

　　知识模块四：制图综合，这一模块的讲授共用四学时。主要知识点包括：制图综合的基本概念、影响制图综合的基本因素、制图综合方法、制图综合的基本规律、地图要素的制图综合、制图数学模型等。

　　知识模块五：现代地图制图技术，这一模块的讲授共用四学时。主要知识点包括：数字地图的概念、分类与产品、数字地图的数据结构、地图数据库、地形图数据库与数据生产、多媒体电子地图与互联网地图、遥感制图等。

　　知识模块六：地图分析与应用，这一模块的讲授共用六学时。主要知识点包括：地图分析方法、地形图的野外应用、地图的专题应用等。

　　制图综合和地图分析与应用两个模块所安排学时不多，是因为在教完《地图学》后，我们还安排有《地图编绘与设计》和《地图分析与应用》两门专业课，作为对地图学所讲内容的重要补充，以提高学生在《地图学》领域的知识水平。

　　四、实践教学设置

　　地图学课程是地理信息、测绘和遥感等专业的重要专业基础课程，它的教学内容紧凑、理论知识集成度高、实践操作性强。为了培养学生的地理学综合分析能力，全面提高学生素质，本课程安排了八学时的实验和为期两周的课程设计实习，实验安排在理论教学中穿插进行，课程设计安排在理论教学结束后集中实习。

　　地图学实验的主要目的是巩固相关理论知识，培养学生的动手能力。具体内容如下：

　　地图投影：通过绘制某区域的经纬网与方里网，加深有关高斯-克吕格投影的知识；根据经纬网的特点判断各地图投影的性质。

　　地图符号的设计与使用：通过设计制作栅格、矢量的点状符号，设计制作线状、面状符号，学会常见绘图软件中地图符号的设计方法，并利用多种方法设计不同类型的符号。

　　地图矢量化：基于屏幕矢量化普通地图的部分要素，通过对地图部分要素的矢量化，了解从纸质图形转化为计算机数字图形的基本过程，掌握数字地图制图软件中地图数据数字化输入的处理方法。

　　设计制作专题地图：基于ArcGIS或Mapinfo软件，设计制作表示面装地理信息的各种专题地图。通过专题地图的设计与制作，掌握表示面状地理信息的主要方法，学会在制图软件支持下独立地开展专题地图设计与制作。

　　课程设计内容包括：编制各种类型的专题地图，对全国人口分布、构成及演变进行分析；设计和编绘一幅电子地图。课程设计主要是结合实例，对地图学基本理论和方法进行综合运用。

　　上述实践教学，提高了本科生解决问题和综合分析的能力，使学生对地图学知识的掌握提到了一个新的高度。

　　五、结语

　　近几年，随着地图学的理论、方法和技术迅速发展，《地图学》的课程内容和教学方法需要不断改革与更新。笔者在分析地图学与GIS之间关系的基础之上，主要介绍了长江大学GIS专业《地图学》课程所涉及的教材的使用、教学内容的安排、实践的设置等内容，以供相关专业的《地图学》课程教学参考。在长期的教学与研究实践中，笔者感到在当今信息化的时代，地图在地理信息的传输与应用中发挥着越来越重的作用。计算机技术与地图制图软件技术的快速发展，使得地图制作的方法和手段越来越简便，但是要制作出好的地图，地图学的基本理论和方法仍显得尤为重要[1]，因此在地图学的教学中，一定要紧抓地图学的基础理论与方法，做到让学生精通基础，掌握应用、了解发展，培养出适应社会发展、符合用人单位需求的优秀学生，为祖国的建设作贡献。

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