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美国大学地理信息系统专业GIS全解析

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10 月 11, 2023 #留学专业
近年来,国家信息化发展战略把地理信息系统专业(GIS)人才的需求推向了前所未有的高度,使得该专业成为为数不多的人才供不应求的热门专业之一。英国《Nature》也称它为21世纪最有统治力的技术之一。不过由于该专业主要应用于军事、国土、海洋、生态、人口、灾害应急等关系国家安危的领域,让很多学生都对其“望而生畏”,觉得离我们太遥远。事实上,随着移动互联网的兴起,地理信息系统专业正在变得越来越热门。 

地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。 (加测绘、应急、石油石化等国民经济各个领域。)

以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用。

◆ 资源配置 (Resource Configuration)

在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。

◆ 城市规划和管理 (Urban Planning and Management)

空间规划是GIS的一个重要应用领域,城市规划和管理是其中的主要内容。例如,在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。

◆ 资源管理 (Resource Management)

主要应用于农业和林业领域,解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。

◆ 应急响应 (Emergency Response)

解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时,如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

◆ 商业与市场 (Business and Marketing)

商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数,建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。

◆ 土地信息系统和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)

土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容,借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

◆ 生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling)

区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

◆ 地学研究与应用 (Application in GeoScience)

地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。

◆ 选址分析 (Site Selecting Analysis)

根据区域地理环境的特点,综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素,在区域范围内选择最佳位置,是GIS的一个典型应用领域,充分体现了GIS的空间分析功能。

◆ 网络分析 (Network System Analysis)

建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型,研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。

◆ 分布式地理信息应用 (Distributed Geographic Information Application)

随着网络和Internet技术的发展,运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型,其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享,以及远程空间导航等。

◆ 基础设施管理 (Facilities Management)

城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成,而且可以大大提高工作效率。

◆ 可视化应用 (Visualization Application)

以数字地形模型为基础,建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型,实现多角度浏览,可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。

地理信息系统在美国的研究方向

美国大学一般将地理信息系统硕士课程开设在地理系。2002年,美国大学地理信息科学协会(UCGIS)为地理信息系统划分了19个研究方向,这19个方向又可以归属于地理数据的收集、处理、分析与表达四个阶段。

在地理数据的获取和收集过程中,GIS主要研究地理数据的准确性和不确定性(Uncertainty in Geographic Information)。地理数据通常通过野外测量、数字化、遥感等手段获得,获取过程中不可避免地存在误差。该研究方向讨论的便是如何处理、减少这些误差,以及针对数据中存在的不确定性错误进行处理的方法和技术。数据的获取手段和表达处理方式日渐成熟,但数据的误差和不确定性却会永久存在,因此该研究 方向被视为GIS研究领域中富有永久生命力的方向之一。

随着中国地理信息数据库的建设和更新以及全球地理信息数据共享热潮的到来,地理信息的组织和管理过程是当前国内GIS领域研究的重点,在中国有着最为广泛 的实践和应用空间。其中较为热门的研究方向包括空间认知(Spatial Cognition)、海量数据库机构体系(Institutional Aspects of Spatial Data Infrastructure)、空间本体论(Spatial Ontologies)、空间决策支持系统(Spatial Decision Support System)、时空数据关系及建模(Space and Space/Time Analysis and Modeling)、GIS和RS技术的集成(Incorporating Remotely Sensed Data and Information in GIS )、时空数据语义研究(Geospatial Semantic Web)、空间数据共享以及互操作研究(Integration)等。

地理信息数据获取手段的不断丰富和提高使得地理信息数据量正在以惊人的速度增长,海量的地理数据正在等待GIS专家进行分析和利用,地理数据背后隐藏的巨 大潜力仍有待挖掘。鉴于此,国外目前的GIS研究热点集中在地理信息的分析和表达过程,其中最为热门的研究方向包括与网络结合的网络地理服务 (GeoWeb)、与计量地理有关的空间数据统计分析(Geo-computation)、空间数据挖掘(Geographic Data Mining and Knowledge Discovery)、应急反应中的数据获取和分析(Emergency Data Acquisition and Analysis)、空间信息可视化和虚拟地理环境(Visualization)、社会背景中GIS的表达以及GIS在公众信息传播中的研究(GIS and Society)等。

地理信息系统核心课程

GIS Algorithms and Data Structures

Cartography and Geographic Visualization

GIS Data Analysis

Cognitive Geography and Geographical Cognition

Database Design for Geographic Information Systems

Programming in Geographic Information Science

Advanced Research Methods in Geography

美国地理信息系统相关专业院校

University of California — Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校)

该校拥有全美研究水平最高、实验室最多、研究方向最全的地理系,同时也是GIS界大牛Michael F. Goodchild的大本营,科研经费充裕,NCGIA(National Center for Geographic Information Analysis美国国家地理信息分析中心)三校之一。研究方向主要侧重于地理建模、地理分析、遥感分析以及地理信息可视化。尽管该系对申请者的官方最低 要求只有GPA 3.25、GRE 1100、 TOEFL 80分,但从以往的录取结果来看,每年中国只有不超过两个本科生申请者能进入该地理系攻读MA/PhD学位。目前被成功录取的几位中国学生,均为武汉大学信息学部(前身为武汉测绘科技大学,中国第一所以测绘学科为主干的大学,在国际测绘领域享有很高声望)背景。

Penn State University(宾州州立大学)

该校地理系成立于1945年,目前有30名教授和副教授,27名硕士生以及50名博士生。 GIS Science 在宾州州立大学地理系下作为一个独立的方向单独存在。主要研究方向偏重GIS应用而非理论研究,例如GIS在人口/环境/土地利用/生态研究中的应用和表 达,并有针对地理建模、地理信息可视化等的研究。申请中同时接受和成绩,对于的总分最低要求为80分,同时口语部分需要达到19分。

Ohio State University(俄亥俄州立大学)

该校地理系的空间分析方法研究具有悠久的历史。目前主要研究方向还包括空间分析在城市规划、人文等方面的应用。此外土木和环境系下也有部分老师从事GIS 研究。该校与中国多所学校有研究合作项目,对中国学生的认可度较高,但近年来系里申请到的研究经费有所下降,因此奖学金获得的可能性降低。申请 Fellowship的截至日期较早,为11月30号,同时本科平均GPA要求达到3.7。语言成绩方面,该校同时接受和成绩,但对于申请者需要总分达到8.0。

SUNY-Buffalo(纽约州立大学水牛城分校)

虽然该校综合排名不高,但GIS相当出名,是NCGIA三校之一,学术会议比较多,研究方向覆盖GIS的诸多研究领域。另外,水牛城的地理系还是中国人聚 集的地方,有好几位做GIS的中国教授,硕士申请难度较小,但博士奖学金很难申请到。因为是州立学校的缘故,一年的学费和生活费的总和不超过20万元人民币。

Arizona State University(亚利桑那州立大学)

该校的地理科学学院拥有众多GIS大牛,空间分析和Geocomputation方向的研究尤其出色,科研经费充足。除M.A./Ph.D. in Geography外,该校还提供Masters of Advanced Study (M.A.S.) in Geographic Information Systems、Geographical Information Science Certificate等职业学位。申请者GRE成绩需达到总分1150,写作3.5以上。和成绩同时接受,需要达到80分或6.5分。

申请信息

作为理工研究型交叉学科,地理信息系统专业的竞争相对EE、CS等专业较小。适合有相关研究经历或兴趣的地理信息系统、计算机、数学、地理、遥感、测绘、城市规划、土地管理等专业的本科生申请。

地理信息系统中美就业分析:

中国地理信息系统专业就业趋势:

目前来看,地理信息系统专业的毕业生可以在城市建设、国土规划、市政建设、土地勘测、测绘等单位找到适合自己发挥专业技能的空间,当然还有各类高技术公司。学生工作后主要从事运用计算机技术和信息技术开发各种信息系统的工作,具体内容则依据工作单位类型的不同,开发各种地理信息系统并进行维护,应该说,这是一知识密集型的工作,要求学生掌握充分体现区域地理综合特征的地图编制理论技术,具有地图测绘、计算机制图与地图印、制、绘等方面扎实的基本功。同时,由于地理信息系统是一个快速发展的学科,因此,还要求学生有不断吸收本学科新理论和新技术的能力。因此,只要认真完成在校学习和教学实践的训练,毕业生走入工作岗位是完全可以胜任的。

美国地理信息系统专业就业趋势:

GIS的入门要求低,但发展方向比较多,提高的空间很大。

可以做GIS Application Development。这类职位主要是要求具有GIS的基本概念和知识。同时具有电脑开发的背景。这类工作的特点是:具有程序开发职位的薪水,但没有那么大的电脑新知识和技能更新的压力。主要工作是根据需要,在一些GIS软件的基础上进行二次开发(面向对象的开发环境)。只需要跟进所涉及的二次开发的GIS软件的更新就可以了。

建立模型,数据分析与管理:这需要与自己的专业背景相结合,掌握GIS 技术,将这种数据处理与分析的工具更好地运用到自己的专业工作中去。大多数的移民朋友都具有非常优秀的专业知识和工作背景,如果再加上GIS的背景,就会帮助移民朋友更容易地找到专业工作,并且容易成为具有良好发展前景的高级专业人才。

数据生成,编辑,转换,集成与管理。 这只需要具有基本的GIS的知识背景,电脑的基本操作能力,经过培训就能胜任了。Toronto有大量的数据处理公司,政府各部门也有大量的GIS数据需要处理与更新。 这种职位多,而且容易谋到。

一般具有电脑,建筑,土木,地质,地理,交通,测量,商业分析,销售,统计,机械,城市设计与规划,遥感,测量,制图以及有AUTOCAD经验的移民朋友在经过本课程的培训之后,均能快捷地找到专业工作。GIS是信息产业的重要组成部分。它是多学科交叉发展的产物,并随着信息产业的发展,不断完善更新。因此,适合具有不同学科背景的移民朋友涉足。

就业方向:联邦,省,市,县等各级政府部门,如自然资源部,环境部,交通部等等;数据处理公司,测量公司,商业分析行业,如银行,保险公司,房地产公司,Wal-mart,Canadian -Tire,Soya Bean,McDonald,TTC实时交通控制与管理等。