物联网专业开设《3S原理与应用》课程势在必行

【摘要】地理信息系统、全球定位系统和遥感技术（3S技术）与物联网发展密不可分，其中，卫星导航定位系统、遥感为物联网感知提供重要手段，而地理信息系统为空间信息处理提供平台支撑，能与物联网进行无缝集成。在高等院校物联网专业开设《3S原理与应用》课程顺应社会发展的需要，能完善学生的知识体系结构，提升毕业生的实践能力和竞争实力，促进物联网专业和3S技术的共同发展。

【关键词】3S原理与应用高等教育课程物联网

1引言：物联网专业开设《3S原理与应用》课程的意义

物联网（Internet of things， IOT）的概念是在1999年提出的。2005年国际电信联盟将物联网定义为：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、空间定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。物联网就是“物物相连的互联网”，其核心是RFID技术、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线通信技术和宽带网络。

空间定位技术作为物联网的核心技术之一，可以实现目标的识别、定位、跟踪、监控和管理。现有的高精度GPS定位技术可以为物联网提供厘米级精度的动态实时定位服务，这将极大地提高物联网位置服务质量，并由此可带来巨大的经济效益和社会效益。

地理信息系统（GIS）是以计算机为基础，对地理空间位置等信息进行采集、存储、管理、分析、可视化与应用的软件工具[2]。物物相连的网络必须要有相关空间信息处理平台的支撑，尤其是对于大规模的、复杂的、现实的物联网而言，地理信息系统技术将是一种不可或缺的支撑技术，它能让物联网更加好用、更加有序、更加智慧。

遥感（RS）技术本身属于传感技术，虽然不是物联网中的主要传感方式和手段，但对于一些特定的物联网应用，如精细农业、环保监测、重要设施状态监测等，遥感所具有的的速度快、覆盖面广、成本低等优势，将发挥十分重要的作用。而随着高分辨率遥感技术的发展以及解译水平的提高，航空航天遥感技术在物联网时代也将发挥越来越重要的作用[3]。

综上所述，3S（GPS、GIS和RS）技术与物联网密不可分。但纵观国内物联网专业的课程体系，少有高校设置了以上相关课程。此外，随着高校教育制度的改革和学分制的实行，很多课程的学时都较以前少了很多。因此，单独开设《GPS原理与应用》、《地理信息系统》和《遥感原理与应用》几门课程存在较大的实际困难。鉴于此，可在物联网专业开设《3S原理与应用》课程，该课程将以上几门课程综合成一门课程来教学，适应了当前高校课程学时减少的背景。此举顺应物联网专业发展的需要，能够完善学生的知识体系，提升毕业生的个人实力，具有非常重大的现实意义。

2 开设《3S原理与应用》课程的基本条件

《3S原理与应用》是一门应用性和实践性都很强的课程。要学习好3S（地理信息系统、全球定位系统和遥感）的基础理论并不困难，学生有较好的物理、数学基础知识就可以理解，而我国高校的理工科专业也基本都开设了这些课程。应用方面，要求学生具有较好的计算机操作能力和较强的实践动手能力，再具备3S相关软件和计算机硬件，就可以学习3S技术的实际操作和应用技术，这一教学条件物联网专业也能满足。换言之，国内高校的物联网专业具备了开设《3S原理与应用》课程的基本条件。

3 开设《3S原理与应用》课程的方式

开设《3S原理与应用》课程，效果最好的无疑是独立开课。课程教学以课堂讲授和上机操作相结合的方式进行。具体实施过程中，教材可以选用刘祖文编写的《3S原理与应用》。这部著作属于高等学校规划教材，内容主要涉及地理信息系统、遥感、全球定位系统中的基本数学模型、原理以及应用。

讲授过程中，第一章可以安排两个课时，首先概要讲解本课程的内容，然后介绍3S技术的基本概念、发展、基本组成和应用。而第二章《空间信息技术基础》的内容在教材中属于理论基础知识，介绍了时间与空间参考系统、地图投影和大气构造，这部分内容课时安排较为灵活，一般四个课时就可以让学生基本理解参考系统和地图投影，若要深入理解则可适当增加课时。第三～六章为GPS部分，介绍了GPS的构成、定位原理、定位方法和GPS定位测量，其中GPS定位测量需要结合实际操作来教学，有条件的学校可安排两课时的实验教学。这部分内容总计安排十二个课时，具体的课时分布教师可结合实际情况设置。第七～十章为RS部分，围绕遥感基础、遥感数据获取、数字图像处理和图像解译与应用来教学，教学过程中可从具体的应用案例（如：精细农业）出发，对遥感和物联网的结合点进行深入讲解，提高学生对课程的兴趣。该部分也需要安排上机实习，通过对常用遥感软件和遥感数据的使用，提高学生的实际操作能力，总计可投入十个课时。第十一～十四章为GIS部分，主要介绍GIS的体系、空间数据表达与获取、空间数据结构和空间查询与空间分析，该部分也应结合物联网专业特点进行教学，并安排上机实习，建议投入十二个课时。以上三个部分的上机实习都是分别进行的，实际工作中，很多项目和工作都涉及到3S技术的综合应用。因此，在教学时，还应将GPS的操作应用部分、GIS的应用与设计、遥感影像的分析与处理部分有机地结合在一起来设计实验项目，这对于提高教学质量、培养学生的学习兴趣具有重要作用。这部分可作为课程综合实习，投入八个左右课时。

综上，独立开设《3S原理与应用》课程，需要48个课时，如果条件允许，还应该设置更多的实验课时，或者根据专业方向的需要增加特定环节的课时。

4 结束语

在高等院校物联网专业开设《3S原理与应用》课程顺应社会发展的需要，能完善学生的知识体系结构，提升毕业生的实践能力和竞争实力，促进物联网专业和3S技术的共同发展。对高等院校本身而言，开设《3S原理与应用》课程，还可以造就一批熟悉3S技术的教师，促进已有研究方向与3S技术的结合，产生新的科研成果。

参考文献

[1]桂小林. 物联网技术专业课程体系探索[J]. 计算机教育， 2010， （16）： 1- 3， 9.

[2]乔彦友， 李广文， 常原飞， 等. 基于GIS和物联网技术的基础设施管理信息系统[J]. 地理信息世界， 2010， （5）： 17- 21.

[3]徐永清， 刘利. 测绘地理信息与智慧中国建设[J]. 测绘地理信息发展动态， 2013， （1）： 2-6.