地理信息技術的應用筆記精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇地理信息技術的應用筆記，期待它們能激發您的靈感。

篇1

摘要將多媒體技術應用于地理信息系統中的關鍵問題是：如何有效地管理多媒體數據和空間數據；其次，在區域分析過程中，怎樣實現多媒體播放功能.指出用擴充的關系數據模型作為多媒體數據模型較適宜；多媒體功能的實現則取決于多媒體數據的格式是否為RIFF格式以及對多媒體數據的應用要求.最后展示了多媒體技術在地理信息系統中的應用前景.

關鍵詞多媒體技術，地理信息系統，空間數據，屬性數據，區域分析，數據模型.

現今由于多媒體技術的迅速崛起和高速發展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術.如果將多媒體技術應用于地理信息系統(geographicinformationsystem，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現能力，擴大GIS的應用領域.那么怎樣將多媒體技術應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計：其一是怎樣將多媒體數據溶于GIS數據庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現多媒體的播放功能.以下就這兩個內容及其應用前景談談我們的看法.

1多媒體數據的有效管理

通常，應用軟件中的多媒體數據有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數字化到數據庫當中，播放時從數據庫中取數據；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數據庫又分為空間數據庫和屬性數據庫，即我們可根據媒體數據的特性或應用軟件的要求將多媒體數據分別溶于空間數據庫和屬性數據庫中.

1.1GIS數據庫中多媒體數據的管理

1.1.1GIS空間數據庫中多媒體數據的管理目前，多數GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態GIS(temporalGIS).時態GIS的組織核心是時空數據庫，即設計一個合理的時空數據模型是建立時態GIS的關鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態GIS產品的時空數據模型，一但時空數據模型的研究有所突破，不僅能解決時態GIS的應用問題，還將解決空間數據庫中動畫數據的管理問題，即可通過使用動畫技術來實現在屏幕上動態播放時空過程.如動態顯示衛星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.

有關時空數據模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區域中每個狀態的全部信息，而只存貯某個時間的數據狀態(稱為基態)以及相對于基態或鄰近狀態的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數據.

要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態變化量的差文件.

關于建索引的問題，筆者認為：基態，亦a,b,c,d分別表示時態GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示時態在GIS某個時期的n+1個時態，其中tn為基態，即“現在”時態一次數據狀態——“現在”時態總是變化的，每產生一個新的現在時態，就應生成一個現在時態與前一次時態的差文件，同時根據現在時態所處的時間位置來決定是否產生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數倍時，就需產生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數正好比新建的索引差文件個數少一個.

關于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態的目標信息進行異或而產生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態有而后一時態無的目標信息；另一類是前一時態無而后一時態有的目標信息.為了能根據差文件快速、連續地由一個狀態到過去另一狀態或最近另一狀態進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區分.(2)兩個狀態之間目標變化應是有對應關系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數據庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關系予以標明.

1.1.2GIS屬性數據庫中多媒體數據的管理有些G

IS的應用中，認為多媒體數據是一種特殊的專題屬性數據.怎樣選擇多媒體數據的數據模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數據的聯系，是多媒體技術在GIS應用中的關鍵所在.

目前，多數GIS屬性數據庫使用的是關系模型.為能將關系模型應用于多媒體數據管理系統中，就必須對現有的關系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數據，也能處理非格式化數據.楊學良［2］就這個問題提出了3種技術策略：將多媒體數據文件名作為關系中元組某列(或屬性)；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數據以及非格式化數據的引用項，而非格式化數據單獨存貯.

對比這3種技術策略，第一種技術策略方法簡單、容易實現，適宜于對多媒體數據進行播放.第二、三種技術策略雖然能夠實現并發控制和恢復，以及實現對多媒體數據進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術策略將每個元組所對應的空間目標的專業屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業屬性的一些應用的實現.為此，我們認為，在第一種技術策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數據的文件信息和數據流信息，當我們需要對多媒體數據文件進行特殊應用時，可根據文件信息和數據流信息對多媒體數據文件進行操作.

1.2GIS區域分析中多媒體數據的生成

多媒體數據生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統計、分析運算，邊生成結果數據——多媒體數據.

1.2.1空間分析中多媒體數據的生成空間分析是一組分析結果依賴于所分析對象的位置信息技術［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區分析和網絡分析等.

為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結果，我們可用虛擬現實技術來實現.所謂虛擬現實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統，即構成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境，使用者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術來觀察地形分析或網絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態旋轉.此時以動畫形式顯示的媒體數據隨使用者的操作產生并顯示.

1.2.2統計分析中多媒體數據的生成統計分析就是用數理統計方法開展區域分析.數理統計方法主要有：統計特征值、研究兩種或多種地理現象之間的相關分析，通過一組實際觀測數據分析系統變量之間因果關系的回歸分析，以及主成分分析等.

為了更加形象化，我們可以將數理統計結果以直方圖、曲線、曲面或區劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統的感染力，而表現這些現象的媒體數據是在統計分析之后由系統自動生成并播放的.

2GIS應用系統中多媒體功能的實現

在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現，首先是受GIS應用軟件自身開發平臺的限制.多數情況下，GIS應用軟件的多媒體開發平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結合.一旦多媒體開發環境確定下來，那么怎樣實現區域分析中多媒體功能

2.1空間數據庫中多媒體數據的播放

由前所述，空間數據庫中存貯的多是各期間的時空數據，這些數據的結構與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以應用程序不能直接調用MCI函數和API函數，必須根據時態GIS的空間數據庫結構，設計一個相應的動畫播放程序來實現動態顯示功能.

下面簡述動態顯示時態GIS中ti～tj狀態的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現在時態).(1)由基態開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態信息.(2)顯示ti狀態信息.(3)根據ti差文件，擦除ti狀態有而ti+1狀態無的信息，顯示ti狀態無而ti+1狀態有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(3)；否則結束.

字4

如果用上述算法來實現動態顯示時空過程，還有很多細節需要設計.首先，在(1)步驟，從基態開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態差文件，就需根據差文件來生成該狀態信息，直到ti狀態處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術，擦除前一狀態信息實質為恢復該處顯示內容，而顯示后一狀態信息之前，需保存后一處信息內容，再予以顯示新狀態信息.

性數據庫中多媒體數據的應用

一般來說，多媒體數據主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數據進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數或API函數按屬性數據庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數據文件格式RIFF，根據多媒體數據的文件信息和數據流信息，通過調用多媒體文件輸入/輸出函數來實現多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.

3多媒體技術在GIS中的應用前景

(1)實現資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數據信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內容及表現手段.比如有關地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統.GIS和多媒體技術合為一體的這類系統會比以往的信息系統更具有表現力.比如房地產公司的銷售系統，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環境及內部結構，而且可以動態地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產生身臨其境的感覺.總之，將多媒體技術和GIS技術相結合，是計算機應用領域的一個發展方向，它會改變人們的工作、生活、思維方式，推動信息社會的前進.

參考文獻

1張祖勛.時態GIS數據結構的研討.測繪通報，1996,(1):19～21

2楊學良.多媒體計算機技術及其應用.北京：電子工業出版社，1995.138～139

篇2

【關鍵詞】 泛在學習；戶外地理教學；探究學習；教育云；基于問題的學習

【中圖分類號】 G434 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009—458x（2013）02—0080—06

一、引言

近年來，計算機技術、網絡技術和通訊技術的飛速發展給教育領域帶來了深遠的影響。網絡學習的廣泛應用，移動學習、Web2.0 等新技術的興起，使得學習方式從數字化學習（E-Learning）、移動學習（M-Learning）發展到泛在學習（U-Learning）[1]。泛在學習是指任何人在日常生活中根據需要利用網絡服務在任何時間、任何地點、任何環境中進行的學習[2][3]。由于泛在學習把學習的靈活性和開放性融入人們的日常生活中，它正改變著傳統的遠程教育模式，使學習者擺脫學習場所、環境與模式的限制，其理論基礎、方法與資源建設[4]等引起了國內外學者的廣泛關注。

戶外教學是實現地理教育的一種有效教學方法，讓學生運用地理知識來理解地理現象、培養學生的地理素養和地理技能[5]。由于戶外教學活動中師生比例低、學生的學習動機難以持續、學生之間協作性較弱等問題，當前在中小學較難組織和開展有效的戶外地理教學。以智能手機、平板電腦和掌上電腦（PDA）為終端的移動地理信息系統，因整合了遙感技術、全球定位技術、網絡通信技術等數據采集能力，可形象、直觀地獲取與展現地理信息。將其應用于戶外地理探究教學，可實時顯示與反映學生所處的環境特征，有利于提高學生的空間認知與推理能力。應用基于問題的學習（Problem-Based Learning，PBL）來組織戶外教學活動，可以協助學生在真實的戶外環境下，培養解決問題的技能和自主學習的能力。

本文在研究泛在學習系統架構的基礎上，針對戶外地理教學與學習的應用需求，結合校園教育云平臺、基于Android以及iOS平臺等智能終端，架設泛在學習的軟、硬件架構，并使用GPS定位服務、地理信息系統等技術，開發了基于問題學習的地理戶外探究學習資源。

二、泛在學習的相關研究及技術方案

1. 泛在學習的研究現狀

美國哈佛大學的“支持泛在學習的手持設備”項目、麻省理工學院的“手持式增強現實模擬項目”和“泛在學習游戲項目”，旨在探索無線手持設備如何增強大學里的學習和教學，來實現泛在學習的學習環 境[6]。韓國從2004年開始確立U-Korea總體政策規劃，旨在構建校園范圍和大范圍的泛在學習環境[7]。日本德島大學開發的JAMIOLAS系統，是可以在個人計算機上使用的情境感知語言學習支持系統[8]。這些項目探索了泛在學習的具體內容和學習形式。

在我國，關于泛在學習理論的研究也逐步展開，陸續召開了各種關于泛在學習的專題會議。在理論研究的同時，也開始了泛在學習平臺的設計與環境的建設。楊孝堂依據學習方式和學習的資源基礎將泛在學習的模式分為三類：非正式資源學習、準正式主題學習和正式的課程學習[9]。劉婷等提出基于位置感知的泛在學習模式，通過定位用戶進入區域，主動對用戶提出服務邀請，并根據學習者的位置變化，提供新環境中的服務內容[10]。楊現民等在綜合分析當前e-Learning領域的資源進化現狀的基礎上，提出了泛在學習資源的進化模型[11]。

縱觀國內外研究現狀，大多圍繞泛在學習模式等普遍性特征，并未考慮與現有的學科知識與學習資源特別是云資源的結合。相對于系統與模型構建、學習資源構建來說，教學資源建設的研究沒有引起研究人員的重視。

2. 泛在學習的技術實現方案

針對泛在學習的服務架構，劉婷等提出由客戶端、網絡環境、服務器端和數據庫組成的基于位置感知的泛在學習環境架構，給出了一般性的泛在學習系統組織方法，基于PDA終端使用GPS進行位置獲得[12]。王世慶基于Struts、Spring和Hibernate框架，采用Microsoft SQL Server數據庫，Web客戶端和Android智能手機終端，設計與實現了基于移動終端的泛在學習研究，主要功能包括用戶管理、學習資源管理、生成性數據管理等，建立了一般性課程知識的學習環境，偏重于系統的知識管理與針對個人的記錄管理[13]。葉海智等基于GPS定位和RFID標簽探測技術構建了個性化知識感知地圖系統，使用PDA構建訪問客戶端，服務器端的數據庫主要采用SQL Server 2000來存儲和管理所有學習者的特征、行為、信息和學習者周圍環境對象，客戶端通過登錄網頁形式進行訪問[14]。然而這些系統一方面客戶端的交互性受到產品設備的限制，滯后于當前觸屏性的交互與反饋，另一方面所提供的地圖服務功能有限，只提供基礎的定位功能。

3. 基于位置服務的技術方案與架構

基于位置的服務（Location Based Service，LBS），是通過電信移動運營商的無線通訊網絡（如GSM網、CDMA網）或外部定位方式（如GPS）獲取移動終端用戶的位置信息，在地理信息系統（Geographic Information System，GIS）平臺的支持下，為用戶提供相應服務的一種增值業務[15]。它是定位技術、移動通訊技術、GIS 技術和互聯網技術相結合的產物。LBS技術的核心包括空間位置信息獲取模塊、空間數據網絡傳輸模塊以及地理信息應用服務模塊三個方面。

胡加艷等采用Zigbee無線網絡與GPS實現室內外定位模塊；地理信息模塊則采用ArcEngine對嵌入式GIS 平臺進行二次開發；使用校園網信息亭、手機或PDA為終端，構建了一個校園LBS服務[16]。任維政等側重于GIS服務功能的研究與應用，在對網格GIS的整體結構與功能進行研究的基礎上，針對數字校園LBS的特點，提出了基于網格GIS的數字校園LBS體系結構模型。移動終端采用裝有Windows Pocket PC系統的PDA，配有GPS定位模塊和Zigbee通訊模塊[17]。

以上校園LBS系統，受Zigbee的接口要求、移動終端類型單一、GIS的架構復雜以及授權的限制，開發強度與難度高、周期長、成本大，在滿足提供基礎地理信息服務的條件下，并不適合于教學應用，特別是戶外教學的應用。

姜文周等利用Android客戶端，根據校園區域里的用戶興趣，為研究對象建立了用戶興趣模型庫，并據此提出了一種個性化Google Map封裝方案，實現了校園環境的LBS的個性化服務[18]，提出使用成熟的谷歌地圖服務以及應用智能手機進行地圖訪問，然而并未結合具體的教學應用，只是針對普通大眾的地圖查詢與導航。

筆者立足于地理認知教育與戶外探索學習的實際情況，針對地理教學中地理位置與地圖識圖的需求，借助GPS定位服務和Google Maps API地圖服務功能，利用智能手機或平板電腦等終端設備，通過GPRS、3G、Wifi或寬帶網絡，訪問位于校園教育云的學習資源，建立泛在學習模式下地理學習的新方案。

三、泛在學習環境的系統架構設計

（一）系統架構設計

泛在學習環境的系統架構包括：學習終端、校園教育云服務與學習資源三個部分，如圖1所示。

1. 學習終端

學習終端是利用現有基于Android或iOS系統的手機與平板電腦，借助其普遍集成的GPS定位模塊記錄用戶的位置變化信息，基于Google Maps API開發Android或iOS的客戶應用程序，通過無線網絡、GPRS、3G等訪問校園的教育云服務平臺，將適當的學習資源及時地傳送給用戶。

2. 校園教育云服務

借助于校園云硬件資源與網絡資源，將地理學習資源以服務的方式進行。利用校園云平臺的存儲陣列存儲應用資源和用戶數據；通過校園云平臺的服務器以及網絡解析服務，實現對校園網絡以及公共網絡的應用。將應用搭建在校園教育云平臺下，可有效降低開發費用與周期。

3. 學習資源

學習資源主要采用SOA軟件架構，將地理信息技術和數據庫技術進行服務封裝，用于構建中學地理教學的應用平臺。建立內容服務解析服務器，完成對來自校園教育云端請求的解析，根據服務的類型轉換成具體的功能請求。針對戶外教學的內容要求，建立課件和知識點庫；根據知識內容，建立問題庫與測試習題庫；應用GIS地圖服務器，建立地物影像圖的管理；建立用戶個人檔案庫，詳細記錄學習進度以及系統參數，用于用戶登錄后自動加載環境設置。

（二）系統功能模塊設計

充分考慮移動終端的特性及探究學習的需要，遵循“高內聚，低耦合”的原則，將系統進一步細分成多個模塊，并用接口詳細定義各模塊之間的關系，通過虛接口為新模塊擴充預留了接口，圖2表示該系統的功能結構。

1. 定位與基于位置搜索模塊

借助于Google Maps API，在Android以及iOS平臺上定制地圖應用，實現地圖縮放、路徑規劃等功能。通過定位服務，可以獲取終端設備所在的經緯度坐標，并根據學習主題為學生提供該處所需的地理圖層和學習內容。例如，通過路徑導航功能可確認探究活動起始地到目的地之間的最短路徑，圖3表示了為某次戶外探究學習規劃的路徑，起始點為該校學生在校園門口搭乘大巴時的位置，以氣泡表示的目標地點為終點。單擊地圖上的標志可查看該點所對應的名稱、經緯度坐標等信息。

2. 知識點學習模塊

多媒體信息更直觀、生動，并能吸引學生的注意力與興趣。Android以及iOS系統中已有集成圖片、音頻和視頻等多媒體應用的成熟機制。設計學習活動模塊時，以游戲或題目方式，使用圖、形、音相結合的資源，達到引導學生學習的目的。同時，學生在學習過程中或學習結束時，按照學習要求將成果上傳到服務器端的個人空間。

3. GIS圖層顯示與管理模塊

學習過程中用戶根據學習要求通過無線網絡向服務器提交業務請求，并從數據庫中提取屬性數據，用隱藏標簽的方法將該數據傳到用戶界面。最后，通過Google Maps API向Google Maps服務器發送請求，將相關信息（如地圖數據、學習專題數據）疊加顯示在Google地圖上。擁有教師權限的用戶，可通過圖層管理功能，實現對圖層的新增、修改、查詢等操作。此外，該模塊還能記錄用戶在地圖上書寫的筆記等信息。

4. 數據庫模塊

數據庫中存儲著地圖數據、教學資料、用戶的個人信息以及試題庫。學生在學習過程中拍攝的照片、手繪的草圖、個人學習記錄和測試題的完成情況，均將上傳到其個人空間中。教師通過檢查學生的學習記錄進行教學評估。在設計試題庫中的題目時，應考慮戶外教學的特點，針對實際的學習情境進行設計。學生答題后，系統會立即給予反饋，以加強學習的效果。測試題的類型應以選擇題和識圖填空題為主。如：

題目1：請說出下面哪一項不屬于聽濤區中的寓言雕塑：（ ）

A.鷸蚌相爭；B.刻舟求劍； C. 盲人摸象；D. 掩耳盜鈴

四、基于移動GIS的戶外地理

教學系統的教學活動設計

戶外地理探究教學可令學生利用各種感官直接感知地理事物從而獲得地理知識和技能的能力[19]。建構主義認為，興趣是建構新知識的原動力。通過戶外探究學習，學生得到實際驗證、切身操作的機會，為創設探究環境提供了條件，也調動起學習興趣和探究欲望[20]。戶外探究學習更強調學生的參與性，改變以往被動接受的學習方式，盡可能讓學生親自操作儀器設備或程序，記錄觀察得到的數據，分析研究獲取的信息，主動探討并得出結論。在戶外探究教學過程中，老師需要及時地響應學生的反饋，學生們提出的每一個“疑問”或許就是一個“新發現”，這些問題將有助于建構正確的地理概念和原理。系統以“武漢東湖風景區自然人文景觀的學習”為例，結合九年一貫能力指標設計課程內容，具體設計方案如表1。

1. 創設問題情境階段

智能設備終端，通過GPS定位功能，確定學習者當前所在位置，通過位置相關推送技術，系統為學生提供學習材料，引導學習者進入問題情境，如圖4（a）所示。

2. 明確問題所在階段

在此階段，通過設計相關任務，引導學生學習，以提出問題的形式要求學生答題。答題方式可分為：書寫答題、拍照答題、畫圖答題以及利用GPS定位答題等。答題過程中所生成的答題內容均記錄在系統數據庫中，一方面作為學生整個學習活動的過程資料，用于學習反思和分享；另一方面供教師作為評價依據。圖4（b）為利用GPS尋找寶藏所在地。

3. 生成問題解決途徑階段

學生在自主學習及基于問題解決的答題過程中，遇到不清楚的問題，可點擊幫助，進入任務提示頁面，系統將給出任務的內容、操作步驟等提示，協助其完成學習任務。圖4（c）即為學習任務詳情和如何完成任務的提示頁面。

4. 展示成果階段

在進行了一定的學習后，學生們可以利用教學系統展示其學習成果。圖4（d）為某同學在回答某個問題時，使用手繪功能繪制的所在地周邊地理環境的圖片。系統將圖片存儲在后臺中，可通過共享功能實時與其他同學共享學習成果。

5. 結果驗證階段

基于問題解決的學習任務完成后，采用測驗題的方式，檢查自我學習成效。系統以填空題或選擇題方式預先設置與教學活動內容相關的題目，如圖4（e）（f）所示。學生答題后，系統將評判學生的答題情況，并將最終記錄作為學生的學習活動成績。

五、教學應用評價

戶外地理探究教學讓學生成為學習的主動者，培養學生的觀察能力、分析和解決實際問題的能力。根據上述教學目標，為了檢驗該教學軟件的有效性，筆者進行了評價，步驟如下：

1. 選擇被試對象

選定武漢市某中學八年級兩個班級的學生為研究對象，為了盡可能地排除學生能力水平差異對評價結果的影響，特意選擇了認知水平相當的兩個平行班作為調研群體，使教學實驗的誤差降到最低。A班55人，作為控制組，實施傳統戶外地理教學活動；B班54人，作為實驗組，使用筆者設計的GeoOutsideExplorer戶外地理教學系統開展教學活動。

2. 實驗過程

為了考察教學前后兩個班級學生對于武漢東湖風景區自然人文景觀知識的認知程度，筆者共進行了前測和后測兩次測驗。前測用于考察學習者對學習內容掌握能力的初始狀態，后測在前測的基礎上，考察兩個班級經過不同教學方式之后的狀態。測試題目由3位地理教師共同擬定，前測和后測均包含30道題，涉及的知識點如下：運用地圖辨別方向，量算距離；繪制局部簡易地形圖；識別地形圖上等高線的山峰、山脊、山谷；在地圖上標出某景點的名稱并加以介紹；辨識景區不同的植被類型；設計景區出游方案。每個知識點平均考察5道題，確保能真實地反映學生的實際水平。

3. 實驗結果

為了探討不同教學方式對于地理學習成效的影響，分析A班與B班的學習成效。以教學方式為自變量，后測成績為因變量，前測成績為共變量，進行獨立樣本單因子共變量分析。其中，統計的前測成績與后測成績的平均值與標準差如表2所示。經同質性測驗后，以α=0.05為顯著水準進行共變量分析，結果如表3所示，其中包括后測成績的組間平方和SSB、組內平方和SSW、組間自由度df、組內自由度df、組間調整均方MSB、組內調整均方MSW，以及標準F值。

由表3得知，排除共變量（前測成績）對因變量（后測成績）的影響后，自變量（教學方式）對因變量的實驗處理效果顯著，標準F值為13.40（其中p

4. 討論與結果分析

根據實驗對比結果可以發現，傳統方法與本文的學習方法在地理學習成效上有著較大的差異。采用戶外地理學習資源的學習者，其學習成績優于采用傳統戶外地理教學的學習者。探究其原因發現，使用泛在學習資源的學生，在真實環境中，通過系統與場景進行互動，將書本上抽象、平面的知識與實際地理現象和立體地理環境相結合，理論聯系實際，能更準確地掌握學習內容。而傳統戶外教學方式，教師在開放式空間中進行教學引導時，難以控制學生的學習狀況，而且學生易受外在因素的影響而失去專注力。因此，使用基于泛在學習的戶外地理教學系統，增強學生興趣，提升學生專注性，提高學習成績，能有效降低或消除傳統戶外教學的缺點。

六、展望與結語

篇3

[關鍵詞] 食品安全； 科學監管； 預警體系； 信息化； 數字監管

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 01. 044

[中圖分類號] C931.2； TS207.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）01- 0074- 03

近年來，層出不窮的食品安全事件嚴重威脅著消費者的生命健康，損害了食品市場的正常秩序，給整個社會的食品消費安全帶來了巨大的隱患，如“2011年的塑化劑和瘦肉精”、 “2010年的地溝油和毒豇豆”“2008年的三鹿奶粉”、“2006年的蘇丹紅鴨蛋”、“2005年的甲醛啤酒”、“2004年的阜陽劣質奶粉”、“ 2003年金華農藥毒火腿”。這些事件警示著人們，食品存在嚴重的安全隱患，現有食品安全監管的有效性值得重新審視和探討。以河北省質監系統肩負的食品生產環節為研究對象，探討通過創新監管模式，完善監管手段，構建行之有效的監管機制和科學高效的食品安全預警防范體系，在食品生產環節充分行使職權，實現對食品生產環節的全局掌控，有效降低食品質量安全風險，提高監管的針對性和有效性，切實保障食品安全，成為擺在我們面前不可回避的嚴峻課題。

1 建設先進的食品安全檢測及預警體系是實現科學監管的基礎

質監部門有別于其他的執法機關，就在于它是一個“以技術執法，憑數據說話”的部門。若基礎不清，數據不準，或者搞一堆不能說清問題的“死數據”，導致監管部門不能動態地說清食品安全狀況，就無法實現科學監管。準確可靠的數據是我們實現科學監管最基礎，最基本的支撐力量，也是我們制定法律法規、條例制度、政策標準、規劃計劃和綜合決策的依據。

2009年河北省質監局以戰略的眼光和高度適時啟動并完成了河北省質監系統食品安全檢驗檢測體系重點實驗室建設，通過近兩年的建設，基本形成了以省食品檢驗院為龍頭，以10個市級食品檢測中心為骨干，以32個縣級食品檢測中心為補充的全省食品檢驗新格局。全省的食品檢驗水平得到前所未有的統一規范和提高。但是我們也清楚地看到，長期以來，全省食品檢驗機構欠賬較多，各自為戰，畫地為牢。工作上存在著管理缺位、體制不順、反應不靈、信息不暢、數據不準、能力不足、資金匱乏、隊伍素質不高等問題，困擾著食品檢測正常的開展。改變食品檢測工作嚴重滯后的狀況，必須緊緊抓住當前國家重視食品安全的歷史性機遇，全面提升食品安全檢測的整體能力，加強食品檢測技術執法和技術監督，提高食品檢測制度化、規范化、信息化和現代化水平，切實為食品安全監管提供強有力的技術支撐，形成主動、事前、預防、積極的食品安全監管工作新格局。

1.1 創新食品檢測管理體制

先進的食品安全檢測和預警體系，是為順利完成食品安全定期檢驗、專項監督性檢驗、食品安全事故應急檢驗和重大食品安全問題專項調查性檢驗任務而建立的一套先進的，完整的和符合河北實際的食品檢測的法規制度、業務管理、技術裝備、技術標準和人才保障體系。河北省應著力建設適應“質量是基礎，安全是底線”和食品安全監管所需要的現代化食品安全檢測和預警體系，必須創新和理順食品檢測管理體制和運行機制，構建科學的食品檢測管理體系。

（1） 理順河北省食品檢測的統一監督管理關系，加強質監系統內部的食品檢測管理。研究制定食品檢測事業發展戰略，擬訂食品檢測管理法律法規、方針政策、規劃計劃，理順省局和地方、質監與其他部門之間的檢測關系，研究解決食品檢測事業發展人、財、物保障問題等。

（2） 省局授權省食品檢驗院履行食品檢測技術管理職能，提高檢測技術支撐和技術抓“總”的能力和水平，加強對市、縣食品重點實驗室和相關省級站食品檢測工作的技術指導，加強食品安全預警和食品安全應急檢測能力，科學評價全省的食品安全質量狀況，真正成為全省食品檢測的技術中心、數據中心、全省檢測網中心和培訓中心，成為全省頂尖的食品檢測權威機構。

（3） 為了強化食品檢測工作上級對下級的監督和管理，保障食品檢測數據的準確性、代表性和及時性，可以實行食品檢驗機構在業務上的垂直管理，如省食品檢驗院對市、縣食品重點實驗室和相關省級站實行以省食品院管理為主的雙重管理體制，甚至可以實行食品檢驗機構省以下垂直管理的模式。

1.2 建設和完善食品安全檢測網絡

實踐證明，食品安全檢測網絡是實施食品檢測的有效組織形式和載體。目前，河北省的食品安全檢測網絡的三級構架已經初步形成，但還存在一些明顯不足。

（1） 食品安全檢測網絡還不健全。①現有的縣級食品檢測中心還需要認真優化梳理，更新調整，明確檢測項目和覆蓋區域；②重點監管行業和重點大型企業的食品檢測實驗室尚未納入食品檢測網絡運行；③我們建設的三級食品檢測網絡只局限于質監系統內部，尚未建立各有關部門所屬食品檢測實驗室參加的真正意義上的河北省食品安全檢測網絡。

（2） 食品安全檢測經費嚴重不足。《食品安全法》規定，縣級以上質監等部門在執法工作中應當對食品進行定期或者不定期的抽樣檢驗，應當購買抽取的樣品，不收取檢驗費和其他任何費用。為落實《食品安全法》這一規定，各地質監部門一方面采取有效措施解決檢驗經費問題，一方面爭取地方政府的大力支持。但是目前食品檢驗經費的保障基本都沒有納入各級政府的常態化年度財政預算支出范圍。

（3） 為了建設先進的食品安全檢測預警體系，食品安全檢測網絡的重點建設任務應著力于優化調整和補充完善省內各級各類食品檢測機構，滿足食品安全監管的需要，同時為掌握我省的食品質量安全狀況及其變化、了解潛在性風險因子、對突發食品安全事件進行有效預警與應急檢測作準備。

1.3 大力加強食品安全檢測能力建設

加強食品安全檢測技術裝備能力建設，是建設先進的食品安全檢測預警體系的重要基礎和實現食品安全監管目標的重要手段。本著“強化省級、配強市級、加強縣級”的原則，通過加快實施食品安全檢測能力建設規劃，盡快啟動“十二五”食品安全檢測能力建設規劃，全面加強和完善河北省食品安全檢測網絡保障性檢測和超前預警性檢測能力，需要重點形成以下與體系建設目標相適應的技術裝備能力： ①加強我省43個重點實驗室食品安全檢測技術裝備的保障性能力建設，提升說清我省食品安全狀況的能力；②對重點監管行業和重點大型企業的食品檢測實驗室提出確實能實現“出廠檢驗”的技術裝備要求，提升企業自身的檢測能力；③全面提升與食品相關的省級站的能力建設要求；④加強食品安全預警和食品突發事件應急監測技術裝備能力，提升食品安全預警和應急檢測響應能力；⑤加強快速檢測技術裝備能力建設，提升快速檢測在食品安全檢測和監管中的應用；⑥加強食品安全檢測與統計信息技術裝備能力建設，提升食品安全檢測的信息化能力水平等。

1.4 強化人才培養與隊伍建設

食品安全檢測人才與隊伍是決定能否建成先進的食品安全檢測及預警體系，真正發揮食品安全檢測及預警體系作用的關鍵所在。建設先進的食品安全檢測及預警體系，必須率先大力加強食品安全檢測人才培養與隊伍建設，以準確定位、合理投入為基礎，改革創新檢測人才管理體制和用人機制，調整和優化人才結構，重點培養骨干人才，形成一支人員數量充足、結構合理、技術精湛、精神奮發的專業化食品安全檢測隊伍。

1.5 全面加強食品安全檢測數據質量監督與管理

食品安全檢測數據質量是食品檢測工作的生命線。數據可靠是先進的食品安全檢測及預警體系的基本要求，為了實現先進的食品安全檢測及預警體系建設目標，必須全面加強檢測數據的質量監督與管理。

2 信息化建設是實現食品安全科學監管的有效手段

食品企業多，監管人員少是河北省的現狀，這一現狀在短期內無法改變。目前，國家和省政府不會給予質監系統更多的資源和政策上的傾斜，但社會與公眾對食品安全的要求越來越高，對食品安全問題高度敏感，基本上是處于“零容忍”的狀態。這些使得質監系統只能迎難而上，努力探索利用先進的科技手段來實現對食品企業的“強制性”監管，讓企業的生產狀態真正處于質監系統的“全程監控”之下，同時讓食品安全監管人員和檢測人員在網格內也真正做到“盡職盡責”，只有這樣才能把發生食品安全風險的機會降到最低。

信息技術的迅猛發展，為在全省構建科學的食品安全“數字監管”系統，有效提升食品安全監管水平和長效工作機制提供了可能。

2.1 食品安全“數字監管”系統的建設基礎和功能

食品安全“數字監管”系統基于利用國內先進的計算機網絡技術、數據庫技術、視頻技術、通訊技術和信息管理技術等集成的軟硬件產品而開發設計，借助數據和視頻的遠程傳輸實現對食品企業、食品檢測實驗室、基層監管工作的實時監控，同時能對采集的各種數據進行實時動態匯總和分析，真正實現既能說清我省的食品安全（生產、檢測、監管）狀況，又能實現食品安全風險超前預警的功能。具體地說食品安全“數字監管”系統應實現以下功能：

（1） 在局食品安全“數字監管”中心或任意一間辦公室，都可隨時隨地對食品安全監管工作進行遠程監控和指揮。

（2） 運用河北省地理信息系統（GIS）平臺和GPS全球衛星定位系統，全面掌控我省（市、縣）食品企業、檢測機構、基層監管局等的布局和其他信息。

（3） 可對食品企業的生產線、原料庫、成品庫、實驗室等關鍵部位實現遠程視頻監控功能。

（4） 可對食品企業的基本信息、生產設備、檢測儀器、質管人員、原材料、包裝材料、添加劑、生產報表、產品（成品）信息、日常巡查、監督抽查、不合格品、委托檢測、行政處罰和生產許可等企業的信息實時進行動態數據查詢的功能。

（5） 可對食品企業實驗室重點儀器的使用情況和進出廠檢驗數據進行專項查詢功能。

（6） 可對食品檢驗機構的實驗室設備和數據進行實時查詢的功能。

（7） 可對基層食品安全監管人員對食品企業的日常監管狀況進行查詢和指導的功能。

（8） 可對采集的各種數據進行存儲并能按照各種條件要求進行匯總、報表、分析和預警的功能。

（9） 可對突發性食品安全事件進行應急指揮和決策處理的功能。

2.2 食品安全“數字監管”系統的組成

食品安全“數字監管”系統一般由兩部分組成：

2.2.1 設在在各級質監局的食品安全“數字監管”中心

主要是通過網絡訪問服務器，實現對食品企業、食品檢測機構、基層監管局的實時監控和數據采集，可對被監控服務器上自動保存的數據資料、視頻資料等數據進行調用、查詢、匯總、預警和指揮。監管中心一般設有獨立辦公室和人員，并配備安裝監控系統專用軟件的計算機組、服務器、監控液晶大屏幕等組成。監管中心必要時可配備機動的食品安全快速檢測車和專用筆記本電腦，使食品安全監管人員隨時隨地通過密鑰無線上網以掌控食品安全的動態和隨時處置食品安全突發事件。“數字監管”中心專用軟件基于河北省的電子地圖（GIS）綜合平臺，配合使用GPS全球衛星定位系統，開發為質監局（省、市、縣）三級版本和企業使用版本，設置不同的使用權限，實現自上而下的逐級監督，中心監控軟件應開發出以下子系統。

（1） 食品企業基本信息管理系統

（2） 食品安全生產遠程視頻監控系統

（3） 食品企業實驗室監督管理系統

（4） 食品檢驗機構實驗室監督管理系統

（5） 食品企業日常監管信息動態查詢和指揮系統

（6） 食品安全數據分析和預警系統

（7） 食品安全事故應急指揮和決策系統

（8） 食品安全事故信息舉報系統

（9） 食品安全風險因子數據庫

2.2.2 安裝在終端的數據采集和監控等硬件設備

主要實現對食品企業關鍵部位（生產關鍵控制點、實驗室、原料庫、成品庫）、檢測機構、基層監管數據庫等進行實時數據和視頻圖像的采集。一般有視頻攝像頭、實驗室數據采集終端、數據和視頻服務器等。

2.3 食品安全“數字監管”系統的特點和優勢

食品安全“數字監管”系統符合國家質檢總局實施的“科技興檢”戰略，是省局提出的質檢機構和信息化同步提升強有力的抓手。該系統的建設是省局實現食品安全網格化監管長效工作機制的深入探索和必要補充。食品安全“數字監管”系統的建成勢必對某些企業的生產行為起到明顯的警戒作用，有利于企業自律和更加自覺地落實食品安全主體責任，同時對食品檢驗機構和基層食品安全監管人員的“勤政盡責”起到督促作用。系統的應用將為食品安全突發事件和重大事故應急預警、處置和分析提供強有力的支撐。食品安全“數字監管”系統是一項“惠企”工程，也是一項“惠民”工程，更是一項“看得見、摸得著”的政府工程，該系統的建成和應用將開創并引領全省食品安全監管工作走上一個新臺階。

3 對構建食品安全科學監管體系的其他思考

（1） 河北省食品安全檢測及預警體系和河北省食品安全“數字監管”系統的建設是實現我省食品安全科學監管的基礎和手段，是新形勢下保障全省生產環節食品安全的兩把金鑰匙。體系和系統的建設可能會觸及到方方面面的利益，做好項目的前期調研、評估、經費預算和動員部署尤為重要。可先在重點區域或對重點產品進行試點，積累經驗，待條件成熟后再在全省推廣。項目的建設也可分期安排工程，先易后難，逐步完善，最終建成一個覆蓋全省，三級（省、市、縣）聯動的食品安全監管體系。

（2） 在建設過程中，可根據企業規模、食品種類、風險程度和控制能力等綜合因素對我省食品企業進行分級監管，全省食品企業可分為三級即省控企業、市控企業和縣控企業。這樣既能引導我們省、市兩級的監管力量靠前監管，又能補充和帶動基層監管力量，同時讓他們既成為規章制度的制定者，也成為規章制度的執行者，使得體系和系統的建設更具有實用性和可操作性。

（3） 在河北省食品安全檢測及預警體系和河北省食品安全“數字監管”系統建設和運行過程中，可以探索監管和檢驗工作的一體化運作，既可以解決當前食品安全監管力量不足的問題，又能把監管和檢驗融為一體，起到相互補充和促進的作用，真正實現食品安全科學監管的強大合力。