地理教育中GIS人才培养层次与软件选型

 

华东师范大学地理系  叶  雷  张  超

   

 

      一、普及GIS教育的必要性与面临的问题

    自戈尔提出“数字地球”的概念以来，GIS产业直以上升趋势不断发展，GIS专业人员的需求有增无减。在中国刚起步几年的GIS产业化过程中，已经有国产GIS软件进入国外的市场。GIS产业化的良好前景也为普及GIS教育奠定了市场基础，也为发展中国GIS教育带来了前所未有的机遇。

    在人—地关系的协调与可持续发展中，GIS作为一个强有力的工具与研究手段，应该经历认识叶模拟、预测斗仿真斗交流的过程。目前我国的GIS研究与应用大多还只局限于前认识叫模拟、预测，其中最重要的一个制约因素是GIS的从业人员远远少于国外，还存在严重的人才外流现象。以人—地协调与可持续发展研究为目标的教育科研系统自身也迫切需要普及GIS教育，使更多的研究人员掌握、使用 CIS，加快我国科技振兴。

    因此，GIS教育不能单单依靠高等教育体系，它必须走向社会，走向大众。国内外的商业化GIS厂商对这一需求的反应非常敏锐，已经推出各种各样的GIS培训班。这样做有效地扩大了GIS的应用面与影响力，国内不少的行业中已经达成这样一个共识：只有将GIS应用到工作中，才能解决空间信息的可视化问题，方便管理与决策，提升管理的档次。目前由于缺乏统一的指导思想，这样的培训班更多的是学习一些商业化GIS软件操作与简单的二次开发方法，同时各厂商的培训教师会或多或少地夸大自身品牌的GIS功能，以期达到广告效应，占领更大的市场。

    普及中国GIS教育的一个直接的问题就是软件的选型。国家目前也希望通过标准与技术规范的建立，来实现各类GIS软件的信息共享。但这样的标准与规范，实际上是应用中的对GIS软件选型研究的实例化，并不能解决人才培养的根本问题。

    二、关于GIS专业人员培养层次的思考

    以社会的需求来引导人才的培养，这是教育产业化的宗旨与核心。由于社会对GIS专业人员的需求并不完全相同，所以必然需要培养不同层次的 GIS专业人员，建立起从GIS操作员→GIS程序员 (维护工程师)→GIS网络工程师→GIS系统分析员的四层金字塔型培养层次。

    GIS操作员。他们的工作职责应该是通过操作、使用GIS软件(含二次开发后的软件)，处理大量的空间信息与基础数据，有效地完成工作中对 GIS可视化的要求。这类人员的培养目标，首先应该定位在通过学习与实验GIS软件说明书与相关文档，熟悉与掌握GIS软件安装与图形化界面的操作，了解栅格、矢量数据结构，掌握不同数据格式的转换、GIS软件中的空间分析功能与借助其它工具对图形、图像的处理，能在图形化界面下完成各种对 GIS系统的操作，并了解简单的故障处理，达到对 GIS软件的应用。这一层次的人员是构成整个人才体系的基础，社会需求量最大。目前各家商业化 GIS软件厂商所开设的培训班，都可以达到对本软件平台的操作员培训，所以通常的社会培训应该是实现GIS操作员人才培养的主要手段，也是非计算机类开设GIS专业本科课程(如在地理类、测绘类等)所培养人才的主要目标，其次是能够使用GIS软件来辅助处理本专业任务。

    GIS程序员(维护工程师)。他们的工作职责应该是能够运用各类计算机高级语言及GIS中的开发工具对实际使用的系统进行编程与二次开发。这类人员的培养目标，除应达到GIS操作人员的要求外，还应熟悉至少一种常用的大型GIS软件的二次开发过程，掌握G1S中的空间数据结构与空间分析算法，掌握地理学中的数学模型与基本的计量地理学知识，了解面向对象编程技术。这一层次的人员将成为各种GIS应用系统的工程实现人员，他们能根据用户需求分析的结果进行系统设计与代码编写、调试，能够进行系统集成与日后的维护、升级。这一层次的人员将组成整个GIS产业服务体系的主体，通过简单培训是不可能培养出这样的专业人才，需要在高等教育体系中的硕士专业建设中予以大力支持，尤其在GIS专业方向的硕士培养中应充分加以体现。

    GIS网络工程师。他们的工作职责是能够带领一批GIS程序员建立与维护一个分布式、具有创新性的GIS应用环境。这类人员的培养目标除包括 GIS程序员的全部内容外，还应熟悉与掌握多种GIS软件平台的操作、维护与二次开发，了解微软平台与 UNIX系列平台中的硬件支持、文件与系统管理、内核管理、用户管理、网络设置、网络服务配置、网络安全的全部内容，除掌握一般计算机语言与GIS软件的二次开发与集成外，还应掌握Web GIS建设与维护的全部内容，能够根据用户需求进行CIS平台选型或进行创新性的跨平台系统设计，掌握软件工程与项目管理，能够组织GIS程序员与计算机程序员共同进行GIS应用软件工程的建设与维护、升级。对GIS网络工程师的要求，远远高于IT产业的系统开发员与项目经理的水平，不仅要有丰富的GIS应用系统设计开发经验、坚实的计算机网络工程师基础，还需要在两个领域的结合部做大量的创新性工作。所以这类人员的培养应主要通过高等教育体系中GIS专业博士研究生的培养来实现。该层次的 GIS人才应该从事GIS系统的开发、分析与建设中的管理，并能指导、协助GIS程序员与计算机程序员创造性地解决GIS工程建设中的问题，他们应该是 GIS产业化中的领导者。

    GIS系统分析员。这一层次的人员是整个GIS人才培养体系中的金字塔顶端，他们的职责与任务应该是研究、开发、完善、设计新型的更符合人—地关系认知领域的全新的GIS系统。他们的定位除应具备GIS网络工程师所具备的全部知识与经验外，还应该对各种GIS软件的内核有相应的研究，并能创新性地开发新的系统软件与内核，能够修正各种 CIS软件中的Bug，指导、协助其它GIS层次的人员工作，帮助解决他们遇到的困难与问题，并能为今后的GIS软件与产业发展提出建设性意见与建议。

    三、ESRI系列CIS软件与Free GIS

    目前．已经有154种GIS类“Free Soft(免费共享软件)”(根据http：//www．freegis．org统计)。在 Free GIS中，景著名的是由美国陆军结构工程研究实验室1982年研制，1995年正式推出的GRASS CIS软件，到目前为止，试软件已经在全球30个国家和地区建立了镜像站点以提供软件与内核代码的下载，并提供相关技术文档与开发实例。它的使用范围几乎覆盖全球，并在欧美等发达国家得到了广泛的研究与使用，NASA、NOAA等国际著名的政府机构也开始用它来逐渐替代商业化GIS软件。

    Free GIS是建立在GNU软件(基于自由软件的软件体系计划)的基础上，尤其是Linux操作系统上开发研制的GIS平台，它完全遵循GNU规范，保证代码开放与用户的无限复制权与开发、重写等权利。而商业GIS软件对以上的核心内容完全保密，而且各自为政，互不兼容。许多在商业化GIS软件中， ESRI的Arc GIS系列产品功能最强大，经过三十多年的发展，其数据结构已成为GIS行业中事实上的数据结构标准。

    从种类上来讲，商业GIS软件目前在中国市场上能占一定份额的不超过20种，远远少于已面世的 Free  GIS。商业化GIS软件的代表ArcGIS与Free GIS软件的代表GRASS相比，ArcGIS在灵活性、操作、数据库支持、培训与服务等指标中充分展示了商业化CIS的优越性；但在价格、模型支持、数据格式与标准支持等指标中GRASS占优势；从GIS平台的功能性等考察基本相当；从二次开发角度讲目前 Arc GIS因其良好的售后服务占据了主动。

    四、对中国地理教育中GIS软件选型与发展研究的建议

    对中国GIS教育普及过程而言，当以培养GIS操作员与GIS程序员为目标时，采用商业化GIS软件是一个快捷、有效的途径；但对于GIS网络工程师与GIS系统分析员等高层次GIS人才的培养，Free GIS将成为我们最好的选择。

    教育需要创新，地理教育也需要创新，GIS手段的应用与推广就是一项创新。面对中国进入WTO的机遇与挑战，面对越来越严格的知识产权限制，我们应该学会逐渐摆脱对商业GIS软件的依赖性，走一条自主创业的路。为此，本文将针对中国地理教育中GIS软件选型提出以下的建议：

    1．统一思想，明确GIS软件人才培养的层次化体系结构，在中国的高师院校中建立相应的研究生培养试点课程体系，开展相关课程体系的创新性研究与探索；

    2．依托国内几所重点高师院校，展开对国外 Free GIS软件相关文档，尤其是广泛使用的GRASS GIS的汉化翻译与研究、消化工作，以最短的时间出版一系列的教材与参考书；

   3．依托几所重点大学，建立GIS软件跟踪网，继续跟踪研究国内外IT动态与先进的商业化GIS软件，适时进行对比测评，及时指导调整较低层次 (GIS操作员、GIS程序员)的专业人员的教育方向；

  4．依托重点高师院校，将Free  GIS列为今后几年的研究重点，用半年到一年时间开设GRASS GIS的分类专业课程与培训班，坚持开放代码、坚持自由软件与知识共享，通过培训、专题网站等不同形式，在全国高校GIS专业中全面展开合作；并通过使用 GRASS GIS，适时组织力量制作一批GIS软件教育课件，逐步建立起GRASS GIS本地化的教育、培训、研究、发展体系．并争取得到国家相关部委的认证支持；

    5．依托GIS专业研究生教育，开展与欧美大学、政府机构、软件组织的Free GIS领域的跨国交流与合作，参与国际联合开发项目，从承接代码汉化工作开始，逐步进入内核研发，使中国人在GIS软件研究领域占有一席之地；

    6．充分利用Free GIS的价格优势，在全国建立起培训教育体系后，将GIS教育扩展到中、小学，使 GIS真正成为素质教育的有机组成部分；

    7争取政府支持，在条件成熟时利用研究成果完成几个示范性项目，为Free GIS的产业化摸索出一条中国特色的道路。