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云环境下WebGIS实验教学模式改革初探

范文

鲁立江张振国李新伟刘吉凯

摘要：WebGIS是GIS的网络化，是地理信息系统与网络技术相结合的产物。WebGIS是地理信息科学（GIS）專业本科生的一门重要的实践课程，传统环境下WebGIS实验教学取得了一定的成果，但其在数据处理、服务发布、团队协作方面仍然存在一些困难和不足，无法达到预期的教学目标。本文总结了传统环境下WebGIS实验教学中存在的困难，探讨了云环境下WebGIS实验教学的改革方案，阐述了云环境下WebGIS实验教学的具体内容和优点。

关键词：WebGIS;实验教学;云环境

中图分类号：TP311? ? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）26-0158-02

GIS是在计算机软件、硬件支持下，对空间数据进行采集、存储、管理、分析和显示的系统。WebGIS（网络地理信息系统）是指工作在Web网上的GIS，是传统的GIS在网络上的延伸和发展，具有传统GIS的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS基本功能，同时也是Internet 上地理信息发布、共享和交流协作的基础[1]。在互联网迅猛发展的今天，Web服务正在进入千家万户，它使用户不用具备太多专业知识，给普通用户使用GIS功能提供了极大的便利。

1 WebGIS实验教学现状

目前，GIS专业培养的学生主要从事两方面的工作：①理论研究;②应用研究[2]。应用研究主要包括软件应用和软件开发。除少数人可从事理论研究及相关工作，绝大部分GIS专业毕业生从事软件应用及开发。而随着互联网的快速发展，WebGIS开发及其相关工作所需人才越来越多，如何培养符合用人单位需要的WebGIS开发人才，是各高校需要认真思考的问题。

（1）单机操作

每个学生在实验课上的操作，包括软件的安装配置、数据处理和服务发布等都在一台机器上完成，不同学生之间可在组内交流意见，组与组之间缺少沟通、交流。

（2）资源循环利用性差

上课期间所处理的数据一般存储于每台机器上，因为实验室机器被不同专业、年级的学生使用，数据及服务经常出现丢失和损坏，发布的地图服务经常出现无法启动的现象，资源循环利用性较差。

（3）交互性差

由于数据及服务的使用在单机上，不同机器间数据和服务的相互交流存在困难，只能针对特定数据、特定服务进行讨论和修改，各组之间、各机器之间交互性较差。

2 云环境下WebGIS实验教学模式

2.1传统环境和云环境的区别

传统教学环境在使用方式、处理方式和共享方式上都存在一定的不足，云环境则出现了较大改观，云环境比传统环境的优势主要包括以下几个方面[5-6]：

（1）便捷自助服务：不需要人与人之间复杂的协商程序，使用者可根据需求获取服务器的存储空间和资源[7]。

（2）良好的兼容性：云环境对使用者所使用的设置没有严格要求，可以兼容平板电脑、笔记本电脑、工作站、手机等硬件[8-9]。

（3）资源池化：汇集服务商的运算资源，以多租户模式，服务于多个客户，并根据客户需求，自动分配或重新分配不同的实体及虚拟资源[10]。

（4）服务可量化：云计算通过计量功能自动控制和优化资源使用，如存储、处理器、带宽以及活跃用户数等。资源利用状况能够被监视、控制和报告，透明地向服务商和消费者提供所使用服务的情况[11- 12]。

2.2云环境下Web实验教学改革方案

在云环境下进行WebGIS实验教学，可充分利用云环境的优势，使WebGIS教学过程高效、简便。在云环境下学生操作主要步骤和流程如下（图1）。

（1）数据在线处理

首先在云服务器上安装数据处理软件，使云服务器具有数据处理能力，服务器的这种数据处理能力具有良好的共享性。每个学生可利用云服务器的数据处理能力处理各自的数据，处理结果可存储在云端，无论在何地、何时，都可实时查看数据情况和处理结果。

（2）地图服务云端发布

在服务器上安装地图发布软件，使云服务器具备地图发布及管理功能。将之前处理好的空间数据发布成网络服务，由于云服务器的共享性好，发布的地图服务可供所有用户使用，这样所有学生发布的地图服务人人可访问。

（3）地图服务调用与调试

所有学生发布的服务是对外共享的，后期所有学生发布的服务可相互调用与调试。

3 安徽科技学院地理信息科学专业WebGIS实验教学改革的成效

近年来，安徽科技学院地理信息科学专业结合WebGIS传统教学中的实际情况，逐步改革WebGIS实验教学设备及其网络架构，同时更新教学方式、方法。在最新的专业人才培养方案中，也对WebGIS课程结构做出了相应的调整，WebGIS课程实验教学取得了一定的成效。主要表现在以下几个方面（表2）。

（1）教学实验视觉效果好，提高了学生兴趣

传统教学环境下，数据的存储、处理及地图服务的发布及调用均是分割开的，数据的可视化需若干环节的相互配合且在调试过程中较易出现问题，这使得学生在实验过程中体验较差，实验结果无法流畅的体现。将云环境与WebGIS实验教学相结合，数据的各处理环节具有相同的配置环境，同时数据的展示过程更加简化，学生可实时查看地图服务的具体信息，极大的提高了学生的操作兴趣。

（2）提高了数据重用性，加强了团队协作

传统教学环境下，由于实验机器在硬件配置和参数设置方面的差异，相同数据在不同机器、不同配置下的可视化效果具有差异性。另外，由于数据的丢失、损坏等问题的出现，使数据的重用性较差。在云环境下，数据一经上传，在不进行针对性删除时其在服务器上是固定的，这些固定的数据可供所有使用者使用，具有良好的共享性。传统环境下团队协作多在单机上实现，并且实现的效果并不能快速、有效的分享到所有团队成员。但在云环境下，无论是发布的地图服务还是空间数据，所有成员可实时查看与调试，即使在不同地点和不同时间，各团队成员都可实现无缝衔接。

（3）提高了教师讲解的系统性

传统环境下，教师在讲授WebGIS知识点及操作流程时，可通过多媒体共享自己的数据和案例。但是在解决学生的实际问题时，由于机器间存在配置差异，其共享性和可达性是较差的，解决的问题也缺少扩展性和全面性。在云环境下，所有服务可随时调用和调试，且所以数据和地图服务具备相同的环境配置，有利于问题的解决和学生的理解。

4 结束语

WebGIS课程涉及的理論和技术较多，是空间分析技术和计算机技术结合的产物，这也使得WebGIS相关理念和技术更新换代较快。在这种环境下，WebGIS传统实验教学方案存在不足和瓶颈，无法达到预期的教学目标。通过将WebGIS教学过程和“云”相结合，可有效提高教学效率和教学效果，便于学生理解和实施，也给教师讲解带来了极大的便利。

参考文献：

[1] 张书亮，闾国年，李秀梅.网络地理信息系统[M].北京：科学出版社，2005.

[2] 张佐帮，周廷刚，陈杰，等.云环境下WebGIS教学改革的研究初探[J].农业网络信息，2018（1）：58-61.

[3] 张维.基于Flex与ArcGISServer的WebGIS研究与实现[D].抚州：东华理工大学，2012.

[4] 史云松.基于ArcGIS Server的网络地图服务系统研究与实现[D].南京：南京林业大学，2012.

[5] 谢颖立.基于共享数据的WebGIS研究及其应用[D].北京：清华大学，2011.

[6] 周守勇.WebGIS的主要技术特点及发展趋势研究[J].房地产导刊，2014（17）：129.

[7] 张远.基于开源软件的WebGIS研究与实现[D].昆明：云南大学，2015.

[8] 杨英杰.基于开源技术的WebGIS系统构建与应用[D].西安：西安电子科技大学，2014.

[9] 龙云.基于HTML5的WebGIS研究[D].赣州：江西理工大学，2013.

[10] 胡玲.基于HTML5和GIService的WebGIS系统开发[D].长沙：长沙理工大学，2013.

[11] 周涛.WebGIS的实现技术及发展趋势[J].信阳师范学院学报（自然科学版），2003，16（1）：108-112.

[12] 赵园生. 基于云计算的存储服务器技术与趋势[J].电子技术与软件工程，2018，144（22）：184.

【通联编辑：唐一东】

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