侯光辉 何继新(天津城市建设学院,河北天津 300384)

土地资源管理导向的GPS教学体系改革研究

侯光辉 何继新
(天津城市建设学院,河北天津 300384)

当前,我国土地资源管理专业GPS教学呈现出显著的“测绘化”倾向,GPS在土地资源各业务领域应用的教学安排极为薄弱,阻碍了其在土地管理实践中的应用。如何以土地资源规划和管理为导向安排GPS教学,是土地资源管理学科建设的基础性内容。本文认为土地资源管理专业GPS教育应强调实用性,具体包括: GPS与土地利用调查和动态监测、GPS与地籍测量、GPS与土地利用规划和城市规划、GPS与土地整理等,并以此为依据重构了土地资源管理导向的GPS教学体系。

GPS教学体系;土地资源管理

目前,国内开设土地资源管理专业(简称土管专业)的高校GPS教学普遍存在以下特点:一是对以GPS为代表的技术应用能力重视程度不一,二是GPS教学体系沿袭测绘类专业,表现出严重的“测绘化”倾向,三是GPS在土地资源管理各业务领域的应用教学极为薄弱。本文针对我国土管专业GPS教学的缺陷,从土管学科的属性和要求出发,在分析GPS在土地资源管理各业务领域现实应用的基础上,提出面向土地资源管理的GPS教学理论体系内容。

一、国内院校土地资源管理专业GPS教学的地位、体系与缺陷

1、国内土管专业GPS教学的地位

纵览国内开办土管专业的大学,总体可分为4类:测绘与信息技术背景(如武汉大学、长安大学、同济大学、中国矿业大学、中国地质大学等),农业经济与土壤农化背景(如中国农业大学、西北农林科技大学、南京农业大学、浙江大学、东北农业大学、华中农业大学等),地理学背景(如北京师范大学、南京师范大学、北京大学、中山大学等),经济管理学背景(如中国人民大学等)。受学科背景、教学条件等基础条件的影响,国内院校土管专业在目标定位、培养方式、教学模式方面存在明显差异,各具特色,因此造成技术类课程的教学地位也不同。

资料显示,一般来说依托测绘学科的工学院校,普遍将以GPS为重要内容的“3S”应用能力作为土管专业学生的核心竞争力之一。其一般作为专业必修课,课程学时较多,并配置实践环节。而经济管理类、地理类、师范类和农林类高校普遍较为忽略技术能力,或仅将其作为补充。地理类、师范类和农林类高校有的虽作为必修课程开设,但课时较少,有的将其作为选修课程,并且一般未予配置实践环节,经管类院校甚至未开设。

2、土管专业GPS教学的体系

教学体系从构成看由教学目标、教学内容、考核体系等组成。其中,教学内容是教学体系中最具实质性的因素,它主要体现在课程大纲、授课方案和教材之中。由于非测绘背景高校普遍轻视GPS教学,本文重点考察了测绘与信息背景的高校。从获得若干高校土管专业GPS教学课程大纲和授课方案看,教学安排一般按照“GPS系统组成及其原理-GPS定位的数学基础-GPS定位的基本原理与模式-GPS测绘设计与实施-GPS数据处理-GPS在其他领域的应用”进行。这种结构安排是一种“测绘导向”而非“土地资源管理导向”,即以服务测绘相关专业为宗旨,但对规划、管理、经济、法律和技术等多学科综合交叉的土管专业而言,却显得“张冠李戴”。

选用教材一定程度也反映教学体系安排,从目前国内出版的GPS教材来看,绝大多数围绕GPS测绘展开,其编者多为测绘学科的学者。较为知名的有李征航的《GPS测量与数据处理》、徐绍铨的《GPS测量原理及应用》、刘基余的《GPS卫星导航定位原理与方法》、李天文的《GPS原理及应用》、魏二虎的《GPS测量操作与数据处理》、张勤的《GPS测量原理与应用》等。这些教材基本上按照:系统构成——系统工作原理——系统定位导航原理——系统在测绘中的应用——系统在其他领域的应用安排篇章结构。

3、土管专业GPS教学的缺陷

据以上讨论,无论理论还是实践环节,土管专业的GPS教学呈现明显的“测绘化”,即教学体系与测绘类呈现严重的趋同化现象。实际上,由于历史原因,各高校(无论学科背景、办学层次)普遍存在着教学体系的“搭便车”现象,即因循测绘类专业GPS教学体系,教学目标、授课内容、实践环节甚至考核内容呈现严重的同质性。

另一方面,由于上述原因,GPS在土地资源各业务领域的教学内容非常薄弱。这种偏向于GPS测绘的缺陷对于土地资源管理学科GPS教学极为不利,沿用上述教学安排充其量只能培养合格的“GPS测绘人才”,而非优秀的“GPS土地资源管理人才”。

二、土地资源学科对GPS教学的要求

从学科内涵看,土地资源管理学科依靠经济、法律、行政、技术等手段实现人地关系和谐、土地优化配置、土地可持续利用的目标。从学科构成看,土地资源管理学科的理论和实践基础分为5个方面:土地经济理论、土地规划管理理论、土地法律理论、公共政策理论、土地资源技术与工程理论。

作为一门获取空间信息的应用技术,GPS技术在土地资源管理领域具有重要的工具价值,是日常土地资源管理的有力工具和土地利用规划的重要决策依据。因此,土地资源学科内在地要求GPS教学承担培养学生在掌握GPS基本工作和原理及操作技能的基础上,能够熟练地应用在土地资源管理各业务领域,而不仅仅将其作为一门测绘技术。从这个角度讲,我国目前土管专业GPS教学的确不能胜任土地资源学科的要求,因而很大程度上限制了GPS在土地资源管理规划领域的应用。

三、GPS技术在土地资源管理领域的应用

GPS主要用于土地管理中的土地测绘工作,其优势在于高效率地提供精确的土地空间信息。

1、土地利用调查和动态监测

根据近年来的研究结果,较于传统方法,应用动态GPS接收机进行土地利用调查(包括现状调查与变更调查)和动态监测,具有如下优势:一是省时省工,成倍地提高土地利用调查速度,且精度和可靠性得到极大的改善;二是适用于各种复杂变更情况,实现了动态监测的实时性和数值化,保证了土地利用数据的现势性。

利用GPS进行土地利用调查和动态监测,常采用GPS差分定位(包括实时动态差分和后处理差分)和手持式GPS接收机定位方法进行,不同方式适用于不同的用途、精度和条件。在地域相对空旷、精度要求在1m以内,图件比例尺在1:2 000至1:10 000的土地利用变更调查中GPS技术大有可为。应用中等精度、体积小、重量轻、价格适中、具有中文菜单提示的GPS-PDA产品进行土地利用变更调查,是土地利用变更调查未来发展的趋势。该技术具有工作效率高、测量精度高、费用低的特点,是实现我国国土资源管理数字化的基础之一。

2、地籍测绘

地籍测绘是土地管理工作的重要基础,它是以地籍调查为依据,以测量技术为手段,从控制到碎部,精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图的专业测绘工作。GPS用于地籍测量主要包括三个方面:GPS地籍控制网测量、GPS地籍图测绘(GPS地籍细部测量)和GPS建设用地勘测定界。

GPS地籍控制网测量是进行地籍图测绘、建设用地勘测定界和其他测绘工作的基础和前提。应用GPS进行地籍控制测量,GPS网状结构对GPS网精度的影响也很小,较其他方法效率好、精度高。地籍细部测量是测定每宗土地的权属界址点、线、位置、形状、数量等。建设用地勘测定界工作,是指对采用征用、划拨、出让等方式提供用地的各类建设项目及农用地转用时,实地界定用地范围、测定界址位置、确认地类和权属、计算用地面积以供国土资源管理部门审查报批建设项目用地的事务性、技术性工作。GPSRTK,对于高精度的地块边界定位和大比例尺测图非常适用,因此能够满足上述需要。

3、土地利用规划和城市规划

规划的基础是掌握现状,利用静态和准静态GPS控制测量建立基准控制网,基准网建立之后,可在各基准站上长期固定安置GPS信号接收机,作为永久型基准站,然后利用多台流动站进行组合作业,从而大大提高工作效率,为城市规划和土地利用规划提供现状图和更新图。在一些有条件的城市和地区,例如深圳、天津,VRS(虚拟参考站)网络的建立,不仅大大减少了GPS测绘的成本,极大地提高了测绘效率,而且对于建立数字城市和数字国家也具有重要意义。

4、土地整理测绘

土地整理测绘是土地整理的各个阶段土地测绘工作的总称,包括项目区地形图测绘、土地利用现状图测绘、规划图放样、农田土地平整测绘等内容。其中地形图测绘、土地利用现状图测绘是获取和表达土地整理项目区位置、形状、数量和利用状况等地籍信息要素,提供土地整理现状图和土地整理规划设计底图的专题地籍测绘。实践和研究表明,GPS-RTK技术对于比例尺为1:10 000、1:5 000或1:2 000的地籍图测绘,碎部点(地类边界、电力通讯等基础设施、陡坎、行政界线、权属界线、控制点、独立地物及其他要素)测量、规划点放样,精度完全符合要求,效率大幅提高。在农田土地平整测绘方面,也能够代替人工水准仪方法。

总之,GPS测绘具有速度快、精度高、限制少、效率高、费用少、通用性强等特点,尤其是动态RTK技术的发展,为土地资源的动态监测、变更调查和土地数据的管理提供了实时、准确的保证。随着GPS技术的不断发展,特别是GPS、GIS、RS的有机结合,GPS技术将在土地资源管理领域发挥重大作用,并产生巨大的经济效益和社会效益。

四、面向土地资源管理的GPS教学体系重构

1、GPS教学体系重构的指导思路与基本原则

土地资源管理专业GPS教学体系的重构,需要综合考虑GPS理论基础、GPS测绘和GPS在土地资源规划管理中应用之间的关系。土地资源管理专业GPS教学必然要以GPS基础理论(包括基本概念、定位原理、误差理论等)和GPS测绘(包括GPS网设计及实施、静态定位、动态定位和测后数据处理等)为基础,以GPS在土地资源管理、规划和利用中的应用为核心,以GPS在其他相关领域的应用为补充构建“三位一体”的教学体系。

土管专业理论与实践并重的学科属性和GPS学科强调应用能力的特性,要求土管专业GPS教学体系的重构必须遵守如下基本原则:

(1)GPS教学体系的安排以服务于土地规划管理和土地利用为根本出发点。

(2)GPS教学体系的设置以理论基础与实践应用并重为基本内容。

(3)GPS教学体系要安排好GPS定位的复杂原理、GPS测绘、GPS在土地资源利用规划管理中的应用之间的关系。

(4)不同学科背景的土地资源管理专业GPS教学应有所侧重。

2、土管专业GPS教学课程内容体系及基本要求

根据以上指导思想和基本原则,笔者首次提出以理论篇、实务篇和拓展篇为支撑的土地资源管理科学GPS教学内容体系。

其中,理论篇以GPS基础与GPS测绘为主要内容,包括:GPS与其他卫星定位系统、GPS的数学基础:坐标系统与时间系统、GPS卫星信号构成与卫星轨道、GPS定位的基本原理与工作模式和GPS误差理论与数据的测后处理等。这一部分旨在使学生掌握GPS定位的基本原理、熟悉GPS测绘的方案设计、操作模式和测后数据处理,了解GPS在测绘各分领域的运用。

实务篇以GPS在土地管理各领域应用为主要内容,包括:GPS土地测绘的一般过程、GPS与土地利用调查和动态监测、GPS与地籍测绘、GPS与土地利用规划和城市规划、GPS与土地整理等。该部分旨在使学生熟悉GPS土地测绘的一般过程,掌握GPS控制网测量、GPS碎部点测绘、GPS测图、GPS规划点放样等基本技能,并熟练应用于各业务领域工作。

拓展篇以拓展性GPS应用为主要内容,包括:GPS与农业、GPS与林业、GPS与军事、GPS与智能交通和现代物流等。该部分旨在帮助学生了解GPS在其他领域的应用,拓宽知识面,增进学习兴趣。

五、结语

土管专业GPS教学所显现的“测绘化”倾向,目前还未引起足够的重视,逐步去“测绘化”未来应作为该课程改革的主要方向。去“测绘化”不等于完全摒弃GPS测绘,而是以此为基础重点突出其在土管各业务领域的应用,体现一种直接的“应用需求”。面向土地资源管理的GPS教学内容体系的合理内核,尤其是实务篇内容的不断完善和充实,是未来需着重研究的问题。

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G521.9

A

1008-7508(2012)07-0022-03

天津城市建设学院教改项目《土地资源管理专业GPS教学体系改革研究(项目编号:JG-0909)》、天津市教育“十二五”规划课题《高校投资社会资本的导入模式与高校成长价值研究》(项目编号:HEYP6016)研究成果。

2012-04-25

侯光辉(1978～),河南焦作人,天津城市建设学院讲师,硕士,主要研究方向为3S应用、土地政策与制度等;何继新(1972～),吉林市人,天津城市建设学院副教授,管理学博士。