摘要:信息化测绘时代，空间数据库理论与技术在测绘地理信息领域中的重要性日益突出。本文对测绘工程本科专业目前在数据库类课程的设置和教学中存在的一些问题进行了总结分析，并就数据库类课程的设置和教学内容给出了一些建议，以期在满足社会和行业快速发展的情况下，能够进一步实现课程教学目标，提高人才培养质量。
关键词:空间数据库;测绘工程;课程设置;教学内容
随着测绘空间数据采集技术和计算机技术的飞速发展，实时采集海量空间数据成为主流，测绘地理信息行业的外业工作所占比例大幅度降低，内业的数据处理和管理工作占比大幅增加，这使得空间数据库技术在测绘地理信息领域中的重要性日益突出。近年来测绘地理信息行业所从事的土地确权、不动产登记、国情普查、河长制、两区划定、草原清查和正在开展的国土三调等全国性的各类资源调查和监测项目最终都是以空间数据库的方式来提交并管理及应用各类成果，测绘地理信息行业内的作业软件如清华山维的EPS、南方测绘的IDATA等一体化建库作业平台的市场越来越大。测绘地理信息行业的快速发展对测绘工程专业学生的空间数据库技术的应用能力提出了更高的要求，需要更多具有较强空间数据库操作能力的实用性人才。面对这一变化趋势，进一步加强空间数据库技术在测绘工程专业人才培养中的地位和作用是适应信息测绘时代行业发展的迫切需要［1］。本文就测绘工程本科专业目前在数据库类课程教学中存在的一些问题进行了总结分析，并就如何进行课程设置和教学内容进行了探讨，以期能够实现数据库类课程在测绘工程专业中的人才培养目标，进一步提高人才培养质量，以适应社会和行业发展的迫切需要。
1测绘工程专业数据库课程教学目标
现代测绘科学研究的主要对象是空间信息，而信息测绘时代，空间信息的存储和处理就是依托数据库技术才得以实现的，因此，测绘工程专业学习数据库类课程的教学目标是:利用数据库及空间数据库技术，实现对空间信息的存储和管理［2］。也即对测绘工程专业人才培养而言，通过数据库类课程的学习，学生应该能理解并掌握数据库和空间数据库的基本知识、基本理论和基本方法;掌握数据库及空间数据库的关键技术、建库操作和设计方法等，尤其应注重学生掌握空间数据管理相关软件的应用和空间数据库的设计技巧与能力的培养，为其进一步从事测绘地理信息行业内相关的空间数据的处理、入库和管理等工作打下坚实基础。根据上述课程教学培养目标，需要依托“空间数据库”课程，帮助测绘工程专业学生掌握空间数据库的相关理论知识和实践技能，但“空间数据库”是一门综合性非常强的课程，课程内容包括多个专业方向和多门课程的知识，既有关系型数据库的基础理论和知识体系，如数据模型、数据库设计等内容，又包含地理信息科学中的空间数据模型、空间索引等内容，还涵盖部分数据结构等相关内容，多学科交叉融合的特点导致给测绘工程专业的本科学生直接开设“空间数据库”课程困难重重，还需要有基础性的前导课程方能实现课程设置的培养目标。涉及的前导课程主要有“程序设计语言”“数据库技术与应用”“数据结构”“地图学”“地理信息系统原理与应用”等。
2测绘工程专业数据库类课程教学中存在的问题
2．1现有课程设置不能满足对空间数据库进行管理的人才培养要求
目前，在国内多数院校的测绘工程专业的人才培养方案中，就数据库技术方面的课程设置来说，“空间数据库”课程大多数没有开设。这门课程一般是在地理信息科学专业中开设或者在测绘工程专业硕士阶段作为专业主干或选修课程开设，大多数的测绘工程本科院校中，一般只开设“数据库技术与应用”课程，且一般由计算机学院或计算机专业的教师讲授，讲授内容主要以数据库概述、数据模型和关系数据模型、SQL语言、数据库完整性、索引、视图、触发器、存储过程、数据库安全性和数据库设计等基础性内容为主，与国内多数大学的非计算机专业数据库课程讲授内容基本一致，课程内容只能作为“空间数据库”课程的先导性内容，课程服务测绘工程专业特征不明显，不能实现测绘工程专业对空间数据库技术在人才培养方面的要求和目标。笔者在“数据库技术与应用”的几个教学轮次中，努力尝试增设空间数据及空间数据模型的相关内容，以期能够与后续的地理信息系统等课程相衔接，但在实践中发现学生并不能很好地吸收掌握这部分知识。在测绘工程专业开设的“地理信息系统原理与应用”课程中只涉及空间数据库的几个简要内容，对于空间数据库技术的学习和应用方面不系统、不深入，也不能实现人才培养方面的要求和目标。这使得笔者开始探索数据库类相关课程的设置和教学内容的上下衔接等相关教学改革问题。
2．2忽视上下课程间的衔接
大多数院校测绘工程专业存在师资紧张的现状，所以开设的“数据库技术与应用”课程一般由计算机学院或计算机专业的教师进行讲授，存在忽视课程内容衔接的问题。例如，对课程中的数据库设计部分的内容常常一带而过或忽略不讲，但对于测绘工程专业学生而言，测绘工作者不仅是空间数据库的使用者，也是空间数据库的管理者和设计者，因此，空间数据库设计方法应是“空间数据库”课程教学的重点内容。而空间数据库设计与数据库设计的流程是一致的，同样都包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库运行与管理等环节，而且空间数据库的属性数据的存储同样需要规范化理论做指导并符合数据库设计的工作流程。因此，对“数据库技术与应用”课程中的数据库设计部分应该重点讲解并练习应用。再比如进行空间数据库设计所需的象形E－Ｒ模型设计方法完全是E－Ｒ模型设计方法的进一步扩展，这就需要学生在“数据库技术与应用”课程中完全理解并熟练掌握E－Ｒ模型设计方法。另外，课程中的SQL语言的学习和运用也是后期地理信息系统课程上进行空间数据查询要用到的工具，应该强化训练和应用。总之，目前课程在内容衔接方面存在被完全忽视的情况。
2．3学生学习动力不足，且弱化理论学习只重视实践
目前随着一批二本院校“应用型本科”的人才培养定位，再加上社会风气的过度浮躁，能“坐住板凳”的大学生越来越少，逐渐流行一种“轻理论重实践”的学习风气。学生只注重基本实践操作，比如学习数据库这门课程，以为学会了数据库和表的基本操作就够用了，老师在讲解必要的理论知识体系时，埋怨内容枯燥，不愿意学习。理论与实践需要结合，但理论又是高于实践的，试想没有理论的指导，这样的工程师与技师又有何分别?比如数据库理论知识体系中的关系模型代数运算就是数据库进行查询操作的底层实现原理;规范化理论也是关系数据库设计的理论指导。这方面存在的问题也与现在在校生普遍学习动力不足有很大关系。另一方面，当前数据库课程的主要教学方式是理论教学和实践教学分开讲授，这样也不利于学生有效地学习和理解理论知识和实践应用间的联系，不能深入认识理论知识对实践操作的深刻指导作用。
2．4测绘专业学生计算机能力偏低，课程学时压缩，不能满足人才培养实际需求
由于测绘工程专业开设计算机类的课程总体上非常有限，学生的计算机运用水平不高;此外，随着无人机测绘、三维激光扫描、倾斜摄影等新技术的不断涌现，测绘工程专业新课程不断增加，导致数据库相关课程教学学时出现了较大幅度的压缩，这给课程的深入系统学习带来了很大的困难。
2．5没有满足测绘专业需要的“空间数据库”教材和教学大纲
“空间数据库”本身就是一门发展时间相对较短、综合性非常强且仍在快速发展的交叉性课程，存在着教学内容很难统一、缺乏合适教材等问题。目前公开出版的“空间数据库”理论教材和实践教材屈指可数，市面可见的只有ShashiShekhar等著的SpatialDatabase，张新长等著的《地理信息系统数据库》，吴信才编著的《空间数据库》，郭际元等编著的《空间数据库》，崔铁军编著的《地理空间数据库原理》等几本教材，这些教材在内容的组织上相差甚大，且主要是为地理信息科学专业服务的，这就给测绘工程专业的“空间数据库”课程的教学内容组织带来相当大的难度［3］。因此，应顺应时代和行业发展的迫切需要，针对当前存在的各种问题，依据测绘工程专业本科人才培养中“空间数据库”课程的教学目标，出版一本专业难易程度适中的、理论体系完整并侧重实践应用的空间数据库教材，同时制定本专业适用的教学大纲，这些工作还需要同行们集思广益，共同探讨。
3测绘专业数据库类课程设置与教学内容的建议
空间数据库是数据库技术发展的新方向之一。对于测绘工程专业而言，空间数据库主要用于空间对象几何信息和属性数据的管理、显示、索引、检索等。但由于测绘工程专业开设计算机类课程较少，学生计算机运用水平较低，所以在数据库类课程的设置和教学内容上还是应该有别于地理信息科学专业，而更加侧重于实践应用。
3．1数据库类课程设置安排
考虑到课程教学目标，在测绘工程专业的人才培养方案中，数据库类课程应该设置成两门课程，一门是侧重基础的“数据库技术与应用”，可以在第三学期开设，学习完程序设计语言之后即可;另外一门就是针对社会和行业发展需求和实际应用的“空间数据库”课程，需要在“数据结构”“地图学”“地理信息系统原理与应用”这些先导课程之后，在第五或第六学期开设。
3．2数据库教学平台的选择
“数据库技术与应用”课程在讲授时对关系数据库平台的选择，若是作为非计算机专业，只是将数据库作为日常的数据管理工具，任何一种平台都是能够满足要求的，但是对测绘工程专业而言，考虑到数据库为后续课程的服务功能和人才培养目标，目前，常用的支持空间数据库实现的软件(模块)包括Geodatabase、ArcSDE、OracleSpa-tial、PostGIS/Postgresql［4］。目前基于ArcGIS平台的Geo-database空间数据模型是行业内应用最广泛的空间数据库存储模型和工具，通过空间数据引擎ArcSDE连接传统的关系数据库———SQLServer数据库对空间地理数据加以管理和处理，提供必要的空间关系运算和空间分析功能，是目前主流的空间数据库建库软件模式。因此，可以在“数据库技术与应用”课程中选择SQLServer2008版本及以上平台或者Oracle数据库平台作为学习的对象。
3．3数据库基础课程教学内容的确定
“数据库技术与应用”课程作为“空间数据库”的前导课程，应该侧重基础，依据课程内容以数据库平台软件的管理技术为主线，采用专题模块组织教学，以数据库基本理论、数据库表操作、SQL基础、数据库查询、数据库视图和索引、数据库设计、综合案例7个必修模块，存储过程、触发器、事务及数据库安全3个选修模块来组织教学。为了更好地服务测绘专业，并兼顾课程内容的接续性，提出以下几点设想:1)数据库基本理论:熟悉数据库概念，数据库的发展历程及发展现状，掌握数据库系统的组成、理解数据库的三级模式，掌握三大传统数据模型，掌握关系数据模型的相关概念，掌握E－Ｒ模型设计方法，这是本课程的基础理论内容，以便于后面能够理解空间数据库相应的概念、理论和方法。2)数据库表操作:掌握SQLServer2008软件平台的数据库及表的基本操作，如创建、增加、删除等操作。可以空间数据库的属性表作为操作案例贯穿本专题的始终。3)SQL基础和数据库查询:掌握SQL的基本语法规则;理解关系代数运算，掌握SQLServer2008软件平台的数据库查询操作，能够自主编写基本的SQL查询语句。为空间查询操作打好基础。4)数据库视图和索引、存储过程、触发器、事务及数据库安全。理解各部分的概念和操作，便于后期理解空间数据库整体的管理和运行机制。5)数据库设计及建立:理解规范化理论;掌握关系型数据库设计的过程;运用EＲ模型构建关系数据模型;数据字典设计等，为空间数据库的设计打下良好基础。
3．4空间数据库课程教学内容的确定
有了“数据库技术与应用”先导课程打下的坚实基础，“空间数据库”课程就能够紧紧围绕测绘工程专业的人才培养目标和课程教学目标来实施。目前，鉴于“空间数据库”课程教材的差异性较大，在课堂教学中，不必拘泥于某一本教材，在广泛查找以及收集整理各种类型教学资料基础上，对教学内容进行合理组织与定位，要注意与已学习课程如“数据库技术及应用”“地理信息系统原理和应用”等课程的交叉融合，注重原理与应用相结合，使学生对“空间数据库”理论知识体系和技术应用有较为全面的理解和掌握。“空间数据库”课程应该侧重应用，按照课程内容同样采用专题模块组织教学，空间数据库课程知识模块有空间数据库概述(概念、历史、与关系数据库的区别与联系等)、空间数据模型、空间数据存贮、空间索引、空间查询处理及优化、空间数据库设计方法、空间数据库应用、空间数据库软件操作等8个专题模块作为主讲内容［5］。依据学以致用的原则，各课程模块的教学基本要求如下:1)空间数据库概论:理解空间数据库概念;了解空间数据库的发展历程及发展现状;掌握空间数据库系统的组成，理解空间数据库与关系数据库的区别和联系，等等。2)空间数据库模型:掌握空间数据的各类模型，如基于场的模型，基于对象的模型和网络模型等，特别是面向对象的数据模型、Geodatabase数据模型、空间数据引擎(SDE)及OracleSpatial对象关系模型等。3)空间数据索引与空间查询语言:掌握格网索引、Ｒ树索引及四叉树索引等空间索引方法及不同平台的具体应用;了解空间查询语言，对象－关系SQL、空间操作计算以及查询优化。4)空间数据库设计及建立:掌握空间信息模型和空间数据库设计的过程，运用扩展的EＲ模型及UML构建面向对象数据模型。结合不同的专题进行空间数据库设计及建立的案例分析。5)依据具体的GIS平台，完成针对不同的专题进行数据的采集、编辑、拓扑检验、完整性约束及入库等整个过程。
3．5科学设置实践教学内容
“数据库技术及应用”与“空间数据库”课程的实践教学内容，可以科学设置，使其具有接续性，如“数据库技术及应用”课程中的关系数据库可以常用空间数据库的属性信息作为实验操作和建库资料，“空间数据库”的建立则可以统一指定区域的高精度影像图、数字地形图、其他规划图等图形数据和属性信息作为建库资料，使得两门课程的实验资源能够前后衔接起来，真正实现测绘工程专业人才培养要求的具备空间信息的存储与管理能力这一教学目标。在“数据库技术与应用”课程的实验项目以学习和掌握数据库基础软件平台为主要内容，围绕空间数据库的属性信息可以大致设置数据库和表建立、数据库表操作、数据库查询操作、数据库完整性和触发器、数据库设计(主要指概念模型和逻辑模型设计)、C#连接数据库等实验项目。“空间数据库”课程实验，结合具体实例逐步深入地理解并掌握相关软件操作和空间数据库的设计等内容，大致设置的实验模块项目见表1。
4结束语
信息化测绘时代，为了满足行业发展的需求，数据库类课程将在测绘工程专业的人才培养中发挥越来越大的作用，迫切需要进行课程体系、教学内容、教学方法、实践模式等诸多方面的改革研究。笔者通过近几年的教学与实践思考，结合行业发展趋势，在分析课程现状的基础上给出了个人的一点教学建议，当然，这仅是笔者根据本校及自身了解的一些实际情况得出的点滴拙见，若有不当之处，请各位同仁批评指正。同时由于空间数据库仍然是一门很年轻的学科，相关理论和技术正处于快速发展时期，因而，在实际教学过程中应以上述探讨为基础，根据学生的实际情况和相关技术发展做适当调整。同时，也希望业内同仁集思广益，共同探讨，为提高测绘工程专业人才培养质量而努力。
参考文献:
［1］刘小春，戚旭衍，朱晓青，等．测绘专业研究生数据库原理与应用课程教学改革［J］．信息与电脑，2011(8):213－214．
［2］吴正升，崔铁军，郭黎．空间数据库课程教学几点建议［J］．测绘科学，2009，34(增):238－240．
［3］闫金凤．GIS专业“空间数据库”教学内容研究与实践［J］．测绘工程，2010，19(6):75－78．
［4］董有福，李明峰．对“空间数据库”课程教学的思考［J］．矿山测量，2008，36(1):86－88．
［5］孙文彬，赵学胜，袁德宝，等．测绘专业“空间数据库”课程教学方法改革与探讨［J］．矿山测量，2014，42(3):53－55．