摘要
国土空间规划是主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等“多规合一”的空间规划。国土空间规划体系作为全过程全面融合GIS理论和技术的基础平台，为技术标准、基础研究、规划编制、信息平台建设等多个环节提供了有力支撑。在我国构建国土空间规划背景下，面对城乡规划GIS课程教学的“旧疾”与“新题”，“强基”是发挥GIS课程在国土空间规划体系中支撑作用的有效途径。城乡规划专业GIS课程必须进一步强化其在规划中的基础支撑作用，强化GIS基础理论与方法的教学。在教学内容、教学方法及教学组织上需主动革新、与时俱进，寻求与新时代国土空间规划体系相衔接的教学应变途径，不断强化学生的技术实操能力和基础创新意识，以期培养符合新时代国土空间规划体系需求的实用创新型人才。
2018年，自然资源部建立了主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等“多规合一”的国土空间规划体系并监督实施，是党中央、国务院关于自然资源工作的方针政策和决策部署。新时代国土空间规划体系不同于传统的各类各级空间规划，国土空间规划在“五级三类”总体框架及规划编制审批体系、实施监管体系、法规政策体系和技术标准体系上都进行了关键调
国土空间规划需要多学科交叉协力完
由此，笔者认为城乡规划专业首先要强化GIS课程的基础支撑作用；其次，GIS课程必须强化基础理论和方法的教学，在教学内容、教学方法和教学组织上注重实践教学转化；最后，强化学生对空间认知、分析和创新运用的基础能力。以上三大层级的“强基”应变，旨在探索符合新时代国土空间规划体系需求的人才培养创新模式。
GIS课程是城乡规划专业的核心技术基础课程之一。该课程集理论性与实践性于一体，融合地理学、地图学、遥感科学和计算机科学等学科，是用于采集、输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机平台系统，已经较为成熟应用于城乡规划学科，是城乡规划师必须掌握的空间分析工具。目前，国内高校设置城乡规划专业时，大多数已开通了GIS相关课程。开设GIS课程旨在培养学生掌握GIS基本理论、空间数据基本概念和空间数据分析方法，运用空间分析方法处理多源空间数据的基本能力。部分院校还通过实验课使学生能够运用ArcGIS等专业软件处理多源空间数据，以加深对所学GIS理论知识的理解。
新时代国土空间规划体系下，城乡规划教育仍存在着自身的“旧疾”与需要面对“新题
国内城乡规划专业大多数以建筑学为基础，核心课程设置更重视城市物质形体、色彩、构图等物质空间设计思维的培养。而GIS课程在专业课程体系中相对孤立，空间逻辑串联与组织能力弱，难以让学生真正实现知识的融会贯通。
前期基础教学活动安排针对设计类软件技能训练较强，对空间数据基本概念以及空间分析理论与模型理解薄弱，导致学生在后期的GIS相关理论学习积极性不高。不仅如此，GIS实验教学环节主要是以“教师示范-学生模仿-教师总结”的模式进行，学生未能充分发挥主观能动性，导致学生的GIS基础动手能力较弱。
新时代国土空间规划体系已全过程、全面融入GIS基础平台，城乡规划专业GIS课程教学的重要性愈加凸显。针对传统城乡规划GIS课程教学存在的前述“旧疾”，提升当前GIS课程对城乡规划教育的支撑能力则是急需解决的“新题”。具体而言，对课程教学整体目标、最终学习效果和学生技能提升等都提出了新要求，主要表现在系统逻辑、数据基础、模型方法、前沿方向四个方面。
以往城乡规划基本上依赖于CAD（计算机辅助设计， Computer Aided Design）制图，新时代国土空间总体规划编制已从CAD时代过渡到GIS工具时代，在国土空间总体规划、详细规划、专项规划等“五级三类”中均有大量运用。因此，国土空间规划需全面掌握GIS系统的组织逻辑。
以全国第三次土地调查数据作为国土空间规划的空间“底数底图”，需统一自然资源调查现状和规划分类技术标准，充分认知地理空间多源异构的数据环境，做到全域全要素的资源规划和管控。
一方面，以资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价作为规划前提，分析国土空间自然地理格局，突出问题和目标导向、体现问题诊断功能；另一方面，构建城乡生活圈识别和规划方法，优化公共服务设施空间配置等，都需对现行土地利用总体规划和城市总体规划实施情况的规模、速度、质量、效应、结构、安全绩效等进行评估，均需要GIS空间分析方法作为有力支撑。
GIS课程的理论性和实践性强，教学效果成为提高学生专业水平的关键因素之一。除了要强化GIS课程的作用和地位
| 教学板块 | 教学内容 | 实验演练 | 技术操作 | 实验 类型 | 教学方法 |
|---|---|---|---|---|---|
| GIS概论 |
3S概念 GIS发展与现状 应用领域与案例 |
软件安装 界面熟悉 | ArcMap | 验证性 |
案例法 话题梳理法 |
| 空间数据 |
矢量数据 栅格数据 数字高程模型 多源数据转换 |
数据编辑 数据转换 制图基础 |
ArcMap ArcCatalog | 验证性 |
讨论法 直观演示法 微助教测试法 |
| 坐标系统 |
地理坐标 投影坐标 投影变换 国土空间规划坐标系统 | 坐标系统转换 |
ArcCatalog ArcToolbox | 验证性 |
讨论法 归纳分析法 直观演示法 |
| 空间分析 |
空间查询 空间量算 空间插值 空间叠置 地形分析 缓冲区分析 网络分析 |
热力图分析 地块容积率计算 三维地形分析 交通网络分析 |
ArcMap ArcScene ArcGlobe ArcToolbox |
综合性 设计性 |
案例法 启发探究法 任务驱动法 直观演示法 自主学习法 反馈交流法 |
| GIS在国土空间规划中主要应用 |
双评估 双评价 三区三线划定 |
生态保护重要性评价 农业生产适宜性评价 城镇开发适宜性评价 三区三线划定 |
ArcMap ArcScene ArcGlobe ArcToolbox |
综合性 设计性 |
案例法 启发探究法 任务驱动法 直观演示法 自主学习法 反馈交流法 |
| 课程设计 | 自主选题 | 自主设计 | 全部 | 设计性 |
头脑风暴法 自主学习法 翻转课堂法 |
城乡规划专业GIS课程的概论教学主要围绕“GIS是什么”展开，其中基础知识讲授阶段，通过时下最关注的地图或空间来分析和梳理相关话题（如“新冠疫情动态地图”“美国选举地图”“苏伊士运河大拥堵”等），引入GIS入门知识、介绍GIS基本概念、构成、特点、发展历史、现状，以及在城市研究和国土空间规划中的作用等。结合学生自身接触到的GIS应用经历和教师讲解实际应用案例的方式，激发学生对这门课程的学习兴趣，并且让学生充分认识到什么是GIS。
空间数据是GIS应用系统最为基础的组成部分，空间数据是GIS的操作对象。国土空间规划中需要处理的资源数据具有多样化、异构性等特点，厘清常见的不同类型、不同尺度数据之间的复杂关系，对于城乡规划专业学生来说尤为重要。
理论教学部分主要给学生讲解国土空间规划中常用到的数据基本概念和类型、数据空间分辨率、数据共性与区别、数据优势和劣势、数据之间转换（表格/文本转矢量、线状矢量转面状矢量、现状矢量转点状矢量等）等内容，引导学生在不同空间尺度下，讨论同类空间要素在ArcGIS平台中表现形式和存储类型。如长江在全国尺度或武汉市尺度存储为线状矢量还是面状矢量、华中科技大学在全国尺度或武汉市尺度存储为点状矢量还是面状矢量、不同数据存储形式可以作何种用途、平日所见/所用数据可以转为哪种数据类型等开放性问题。将讨论结果进行分享，使学生能更好掌握国土空间规划体系下全要素数据分类和对大数据时代多源数据环境的认知。此外，还可通过微助教网络平台进行随堂测试，以了解学生们实际掌握程度，便于在实验演练环节更有针对性地让学生掌握重难点内容。
首先，通过直观演示法引导学生使用ArcMap来加载不同类型的空间基础数据和国土空间自然资源类数据，并进行浏览、空间和属性查询等（
| 数据尺度 | 数据类型 | 存储格式 | 数据内容 | 坐标系统 |
|---|---|---|---|---|
| 国家/省级 | 面状矢量 | shapefile | 行政区域（国家、省、市县）、土壤 | CGCS2000 |
| 线状矢量 | shapefile | 行政边界线、道路、河流 | CGCS2000 | |
| 点状矢量 | shapefile | 火车站点、机场、景点 | CGCS2000 | |
| 栅格 | tiff | 遥感土地利用、Landsat遥感影像 | WGS84 | |
| 表格 | excel | 城市统计年鉴、城市人口 | ||
| 市县级 | 面状矢量 | shapefile | 行政区划（街道、乡镇）、建筑 | 城市地方坐标系 |
| 线状矢量 | shapefile | 轨道交通线、路网、等高线 | 城市地方坐标系 | |
| 点状矢量 | shapefile | 公交站点、地铁站点、高程点 | 城市地方坐标系 | |
| CAD矢量 | dwg | 土地利用现状 | 城市地方坐标系 | |
| 栅格 | tiff | 百度热力图、城市热岛 | WGS84 | |
| 文本/表格 | excel/txt | 兴趣点POI | ||
| 符号 | style | 三调符号库 |
新一轮国土空间规划要求统一数据基础，构建统一基础信息平台和强调数据坐标系统的一致性。城乡规划专业学生经常使用CAD软件来弱化地理坐标系统概念，在使用GIS时进行空间分析时会因数据不匹配而感到迷惘，因此需加强学生对地图坐标系统知识的理解。首先，在理论教学环节可以抛出一些问题，如凹凸不平的地球如何规则近似表达、地球的中心在哪里、如何将球面转换为平面等，让学生分组自由讨论和发言。其次，教师从椭球体、大地基准面、高斯投影等基础知识入手，逐步讲解平面坐标系统、地理坐标系统、投影坐标系统的概念、转换方式及应用，并以不同坐标系下“中国版图的形状有何不同”“哪种坐标系下可以量算距离和计算面积”等为例，进一步夯实学生们对不同坐标系统的理解。最后，通过让每个学生对所讲内容进行归纳总结，完成对CGCS2000坐标系与其他坐标系之间对比分析。
空间分析是GIS的核心和灵魂，是城乡规划专业GIS课程教学的重中之重。此部分的理论教学课时相对较长，主要围绕空间分析概述、空间查询、空间量算、空间插值、空间叠置、地形分析、缓冲区分析，以及网络分析的原理和逻辑等展开，以更好地服务于国土空间规划。GIS空间分析强调分析数据、分析方法和分析结果的可视化表达，在课堂上可引入与空间分析相关的视频、图片、网站等来辅助加深学生的理解，使抽象的空间分析方法和思维过程能够具体形象地展现出来。结合最新热点话题，如“唐人街探案3”中的空间分析案例，根据已知线索初步锁定犯罪嫌疑地点，就涉及到的数据空间化操作和图层叠置、识别犯罪活动潜在区域涉及到的缓冲区、确定犯罪活动路径涉及到的GIS网络等进行分析。通过实际案例教学，不仅能够强化学生对空间分析问题剖析和逐层分解的能力，还能快速激发学生的学习兴趣。
规划实施评估和灾害风险评估（“双评估”）、资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价（“双评价”）是国土空间总体规划编制前的重要研究基础。“双评估”和“双评价”涉及社会经济、自然条件、工程设施、资源环境、规划建设等单因子分析、多因子集成评价和趋势模拟，全面融合多源异构数据整理、坐标系统转换，以及空间分析、指标计算等教学模块。因此，在教学过程中，结合自然资源部和省级指南，深入讲授“双评估”和“双评价”的逻辑内涵，进一步将麦克哈格生态主义规划方法中的“千层饼模式”引入课堂，如以城镇空间开发适宜性评价为例，讲解“每层饼”中的数据组织、数据转换、空间分析技术，以及“多层饼”的集成方法等，引导学生就构建的思维导图进行单因子分层分析和多因子叠加技术分析，促进学生将已学知识点融会贯通，增强学生分析问题和解决问题的能力。
在国土空间规划中，需划定城镇空间、农业空间、生态空间三类空间，以及分别对应的城镇开发边界、永久基本农田保护红线、生态保护红线三条控制线。“三区”突出主导功能划分，“三线”则侧重边界的刚性管控。重点讲解如何结合前期“双评价”结果，以及部委和省里发布的生态保护红线划定指南、城镇开发边界划定指南、基本农田划定技术规程等，指出“三区三线”的理论逻辑和实现方法。在已讲授的数据处理和分析方法的基础之上，“三线”划定还需补充讲解多边形边界的整体性和连续性处理、图斑聚合处理等理论和实现方法，致使最终划定的“三线”符合规范。
“双评估”“双评价”“三区三线”划定等模块有别于传统城乡规划编制。实验演练环节作为城乡规划本科生较难掌握的部
图1 城乡规划专业GIS教学的“强基”教学组织结构
本文从我国当前城乡规划专业GIS课程教学的现状出发，分析了国土空间规划体系对GIS工具和技术的应用需求，在此基础上进行了高校城乡规划专业GIS课程教学的“强基”应变思考。国土空间规划体系下GIS课程的基础支撑作用需进一步提升，突出城乡规划学科的培养目标和专业特点，以“理论、演示、设计、实践”的教学方法，注重逻辑梳理和实践教学，密切联系实际，培养学生创造性获取知识的能力和综合运用知识的基本能力。从课程设计作业的效果来看，学生具备了对空间数据操作的基本能力，其中也不乏一些学生，能够自主拓展技术去体验更加丰富的GIS空间数据分析手段和方法。
参考文献
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