陕西普通高等学校教学成果奖

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1、 陕西普通高等学校教学成果奖 申 请 书 成果完成学校 西北大学 成果完成人 陈正江 汤国安 张兴国 杨勤科 任晓东 成 果 名 称 “GIS设计与开发”课程与教材建设 申请等级 特 等 成果科类 理学（07） 申 请 时 间 2012 年 12 月 陕西省教育厅 制一、 成果简介成果曾获奖励情 况获奖时间获奖种类获奖等级奖金数额（元）授奖部门成果起止时 间起始：2000年 5月 完成：2012年 12月 主题词GIS；GIS基础软件系统，DigMap；教学软件开发；实践教学；教材； 成果内容概述西北大学“地理信息系统”（简称GIS）专业是国内最早开办的该本科专业之一。专业设立之初，没有任何G

2、IS软件，学生甚至摸不着计算机，GIS教学基本上是“纸上谈兵”！申请人从1994年开始，从教学生数字化地图开始，通过十几年的艰苦努力，不断积累创新，从底层源代码、数据库开始，逐步开发成功了一套具有完全知识产权、功能完整、在许多方面都具有独到创新的GIS基础软件“DigMap”和一系列的GIS组件。该软件系统曾获国内著名GIS软件专家、中国科学院地理信息产业中心主任钟耳顺先生的高度评价，认为：“该软件系统是（当时）国内少有的、具有潜力的软件之一，在全国高校中具有领先地位”、且“已具备了产业化的前景”。但多年来，申请人主要还是将该软件系统应用于自己的GIS教学事业。因为数据模型、数据组织、分析算法

3、等均从底层做起，从而使该软件系统具有完全的“开放性”和“可解剖性”，十分适合于“教”、“学”双方深入GIS技术的深层探讨，并摆脱GIS教学只限于国内外几家GIS软件厂家的“黑匣子”束缚。以该GIS基础软件系统为实践教学的重要手段之一，申请人曾带领本专业以突出“实践教学”为核心的专业建设，先后申请到西北大学和陕西省的“精品课程”、“地理信息系统特色专业建设”立项，取得了良好的业绩。“GIS设计与开发”是“地理信息系统”本科生和硕士研究生的核心课程之一。主要教学地理信息系统的设计与实现技术，是以实践动手能力培养为重点的新学科。在与该课程有关的各课程教学中，我们均以该软件系统“现身说法”，努力培养、

4、提高学生的动手能力，启发学生的实践探索，并在此基础上扩充系统的原有功能，取的了良好的教学效果。这种以自行设计和自行开发的开放性、可解剖的GIS基础软件系统为核心、深入GIS底层知识的教学方法，在国内其它院校中是没有的。它创新了“实践教学”的全方位途径，并使得本校在该领域已处于明显的优势地位。 其次，DigMap及其组件化开发平台本身已形成一个功能完整的GIS基础软件系统，其也在科研、信息化工程、应用系统开发等方面也获得了成功的应用。该软件系统并获“西安市2007年科学技术奖”。另外，申请人作为第一作者，分别与2005年、2012年在科学出版社两次出版了“地理信息系统设计与开发”的专门教材（是当

5、时国内最早出现该内容的教材之一）。而教材中的相当部分，就是以自行开发的GIS基础软件系统DigMap及其组件化开发平台为例的特别内容。拒不完全统计，该教材已曾被或正在被国内几十所大专院校所采用，已经在国内形成较大影响。二、成果内容1基本内容 围绕“实践教学”开发了一套开放的、可解剖的、可深入底层知识进行GIS教学的、功能完整的GIS软件和GIS组件西北大学“GIS设计与开发课程与教材建设”是西北大学“地理信息系统陕西省特色专业建设”教学质量工程项目的重点内容,依据该课程实践性强的特点，在课程教学中探索“实践教学”的侧重点和具体方法。在深入推动实践教学改革和大量基础工作的基础上，结合科研课题和长

6、期积累，申请人设计、开发了一整套设计新颖、功能全面、开放性强的GIS平台软件系统“DigMap”和一系列用于二次开发的GIS组件（成果并获2007年西安市科学技术奖），提出了“面向区域的GIS控件”的新概念并在实践中予以成功实现。这样一套从底层做起，具有完全知识产权的、开放性、可解剖的软件系统，从整体构思、数据模型、算法设计、实践应用等各方面，均为学习者提供了一个难得的实践教材。也为学生提供了一个可以进行学习验证、想象力发挥，新技术探索的实验平台。譬如，本系统具有的选择区透明显示技术、在地图上动态显示“移动目标”和“流动目标”的技术，空间数据库坐标平移技术等，就是在教师与学生的交流互动，或近乎

7、“不经意”的设想启发下开发完成的。而这其中一些功能，至今尚未见到任何同类软件所具有。 两度出版了在国内有较大影响的课程教材，且均涉及实践创新内容以申请人作为第一完成人，于2005年2月在科学出版社出版了本课程的专门教材“地理信息系统设计与开发”（第一版），是国内最早出现该题材的GIS教材之一。该教材在对GIS设计与开发基本知识、基本理论介绍的基础上，重点介绍了GIS应用系统开发的基本技术、几种流行的软件工具和开发方法。特别在第6、7、8章，则以申请人自行开发的GIS基本系统DigMap为例，详细阐述了GIS基础软件的基础知识、数据模型、数据组织和功能设计，并提出和阐述了GIS控件和“面向区域”

8、GIS控件（具体见随后的“创新点”介绍）的新概念及其实现与应用实例。计算机软、硬件技术带动下的信息技术的快速发展也使得本学科的技术发展一再地超出了人们的估计。“地理信息系统设计与开发”（第二版）是适应GIS技术的新发展，对第一版内容进行较大调整的基础上编写完成的。内容删减了第一版中已过时的开发技术与开发方法，而对新的、流行的开发工具“基于组件的开发”方法则给予重点介绍，并增加了对ESRI（美国环境系统研究所）的Arcobjects、Arc Engine的开发介绍。同样，“开发GIS基础软件系统以DigMap为例”仍然是本教材的重要内容，并包含了对软件系统重要更新的介绍。两部教材均以理论-实践相

9、结合，程序代码均经过严格的上机检验。所以，出版以后受到各方读者的热忱欢迎。 开发了一套教学示范的标准程序结合讲授、学习各种流行GIS的设计和开发方法，申请人先后为MapX、MapObjects、SuperMap、ArcEnging及自行开发的GIS组件Dig_sx、Dig_China、Dig_MapL等开发了一套完整的教学示范和标准程序。这一套程序，系统地，全面、完整地集成了各软件系统的主要功能和技术特色，为课程实践教学提供了强有力的支撑。2创新点 开发了一套开放的、可解剖的、并可深度介入专业教学的GIS基础软件和GIS组件，为“实践教学”创建了一个优秀的实验平台 GIS技术的广泛应用和GIS

10、软件的商业化使GIS底层技术具有相当的封闭性，优秀的GIS基础软件虽然功能强大，但它对用户却始终是一个“讳莫如深”的“黑匣子”。而有关GIS的核心技术对任何GIS软件开发商来讲都是其最高的商业秘密。这就使得GIS专业的学习者只能适应基础软件商家的“规定”去“适应”这一行业的“规范”。而要想驾驭这一技术的发展，就像我们必须适应“微软”操作系统的所有规则和使用法则一样，并不那样容易。但另一方面，GIS基础软件系统是一个庞大的软件与数据库系统，一般的学习者没有时间、没有精力，也或者没有能力从基础做起去搭建这样一个实验平台。而以自行开发的、开放的、和可解剖的GIS基础软件介入教学，从根本上克服了这样的

11、限制，以至于可深入GIS技术深层探讨和研究，这无疑提高了本校GIS课程教学的深度和层次，也是国内其它大专院校的GIS相关课程教学中所没有并具有深远意义的。本教学软件开发的过程本身，就是一个由教师主导，教师与学生 “教”与“学”的互动过程。这无论从“教”，还是“学”的角度，都是一个值得探索的创新。进一步，所开发的“面向区域GIS组件”本身也是一种理论与技术创新（属专业技术领域的创新，在此不作赘述，有需要了解者可参看附件中的论文-“面向区域的GIS控件的设计与使用”）。3成果应用情况 一、“DigMap” GIS平台系统及其系列化组件的应用情况如前述及，“DigMap” 本身就是一个基本功能完整的

12、GIS基础平台软件系统，并得到过国内著名GIS软件专家的高度评价。只是申请人还没有机会对其产业化，而将其主要应用自己的GIS教学事业。其应用情况大致如下： 用于本院（系）的本科生与研究生GIS教学据不完全统计，这一系列软件系统，除了写进教材，大量作为课堂讲授的部分内容外，还曾作为20余名本科生、6-7名硕士研究生的毕业论文和学位论文的探索与研究内容，有力地支撑了本校本专业的GIS专业教学； 用于科研项目。DigMap的系列GIS组件及其先期产品，还先后被用于： “陕西省生态环境数据库系统”（国家环境保护总局暨陕西省人民政府重大科技项目子课题）（见附件中证明材料、相关论文和系统屏幕截图）； “陕

13、西省人口地理信息系统功能模式与数据基础探讨”（陕西省第五次全国人口普查重点研究课题）（附件中获奖证书、相关论文和屏幕截图）； 参与国家973项目“中国西部生态环境演变与调控对策”专题研究“干旱区水土开发与工程行为生态环境响应模型”研究。 与企业合作，进一步研发或用作工程项目 与“上海亿为科技有限公司”合作，作为共同研发有关科研项目的“原型产品”（见附件中合同）； 被“西安西大国林资源环境信息工程有限公司”用于“长庆通讯网静态数据库及动态集中监控系统”等工程项目（见附件中有关证明）。二、“地理信息系统设计与开发”教材应用情况：“地理信息系统设计与开发”教材（第一版），科学出版社2005年2月先后

14、印刷五次8000余册。第二版于今年6月份出版。据科学出版社返回来的信息，大概有以下学校曾经或正在使用本书作为教材：兰州大学、成都信息工程学院、湖南科技大学、衡阳师范学院、新疆大学、宿迁学院、西南大学、钦州学院、河南理工大学、平顶山工程学院、咸阳师范学院、陕西科技大学、甘肃农业大学、新疆农业大学、许昌学院、广州大学、郑州轻工业学院、济南大学、西华师范大学、山西师范大学、中国地质大学长城学院、乐山成都理工大学工程技术学院、天水林业学院（以上材料均来自“科学出版社”的返回信息）。另据申请人所知，还有信阳师范学院、解放军装备学院（重庆）等院校。三、主要完成人情况第(1)完成人姓名陈正江性 别男出生年月1948-12最后学历大学本科参加工作时间1982高校教龄18专业技术职称教授/博导现任党政 职 务工作单位西北大学城市与环境学院联系电话15191814905现从事工作及专长教师，地理信息系统电子信箱通讯地址西北大学城市与环境学院邮政编码710127何时何地受何奖励省部级科学技术或科技进步奖3项，省级教学成果奖2项主要贡献1、陕西省“地理信息系统”精品课程建设项目主持人；2、陕西省“地理信息系