一、引言

隨著云計算、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等先進的信息化技術(shù)不斷發(fā)展，由數(shù)字化校園向智慧校園的過渡已成為教育信息化發(fā)展的必然趨勢[1]。近年來，校園暴力毆打、性侵、火災(zāi)、拐騙等惡性事件層出不窮，學(xué)生失蹤、被綁架等安全問題屢見報端，多名兒童涉嫌被倒賣器官等原因?qū)е路钦Ｋ劳?，成千上萬的家庭蒙受不可承受的傷害。為了提高校園場所和師生人身安全，便于校方和家長實時了解學(xué)生狀態(tài)，優(yōu)化校園管理，建設(shè)智慧校園刻不容緩。

應(yīng)用了北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星的航天信息技術(shù)為智慧校園建設(shè)提供了很好的技術(shù)保障。若把以定位、監(jiān)控、通信、計算機網(wǎng)絡(luò)為代表的航天信息技術(shù)運用到智慧校園建設(shè)和校園管理工作中，將會調(diào)動各方面力量，擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，提高系統(tǒng)整體性能，將會提升信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性，實現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)化辦公、信息化管理，優(yōu)化校園內(nèi)信息流和業(yè)務(wù)流，整合校園內(nèi)信息化資源，增加網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)項目，提高工作效率和校園管理水平，推進校園法制化、科學(xué)化、社會化、信息化和現(xiàn)代化建設(shè)[2]。

2010年，浙江大學(xué)提出“智慧校園”的概念，涵蓋了無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。簡言之，智慧校園是一個安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能的校園。2015年，教育部、公安部聯(lián)合提出建設(shè)校園安防標(biāo)準(zhǔn)化體系，實現(xiàn)公安聯(lián)網(wǎng)；設(shè)立校警崗位實現(xiàn)一鍵報警；完善電子巡更制度，建立考核督導(dǎo)體系，定期進行應(yīng)急疏散演練；嚴格落實行政、刑事責(zé)任等一系列舉措。然而，目前在智慧校園建設(shè)和校園管理中仍然存在諸如門禁管理費時擁堵、學(xué)生管理有盲點、學(xué)生安全設(shè)施不足、學(xué)生帶手機影響課堂秩序、學(xué)生上（放）學(xué)途中監(jiān)管空白、學(xué)生安全責(zé)任難以界定等一系列問題。

針對上述問題，本文提出以衛(wèi)星遙感、數(shù)據(jù)服務(wù)、北斗導(dǎo)航定位位置服務(wù)等航天信息技術(shù)為基礎(chǔ)，建設(shè)智慧校園的構(gòu)想：構(gòu)想建立學(xué)生安全位置服務(wù)平臺、家校互動服務(wù)平臺和學(xué)校服務(wù)平臺，實現(xiàn)學(xué)生位置查詢、電子簽到、SOS緊急求救等功能，優(yōu)化校園管理，便于家長實時掌握學(xué)生狀態(tài)。旨在為學(xué)生提供更為安全的學(xué)習(xí)環(huán)境，為家長提供更為有效監(jiān)控手段，提高校園管理水平，推動校園法制化、科學(xué)化、社會化、信息化和現(xiàn)代化。

二、兩種典型的航天信息技術(shù)

1.衛(wèi)星遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是指用一些間接的手段去獲得目標(biāo)狀態(tài)和特征的方法。遙感衛(wèi)星對地面進行觀測的工作原理，是指利用遙感衛(wèi)星的成像載荷，對大地上產(chǎn)生不同波譜的各類物體進行成像，并存儲、傳輸、運算并進行判斷和識別，感知目標(biāo)的某些特性并加以分析，從中獲取重要信息，為航海、農(nóng)業(yè)、氣象、資源、環(huán)境、行星科學(xué)等各類領(lǐng)域提供服務(wù)。

地理信息系統(tǒng)又被稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”，簡稱GIS，是結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)，借助于計算機的軟硬件系統(tǒng)，對地球表層及大氣層空間中的和地理分布相關(guān)的數(shù)據(jù)進行收集、抽樣、濾波、存儲、運算、分析、展示的信息管理系統(tǒng)。

經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展，遙感技術(shù)已在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2.衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是自主運行的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一，是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，組網(wǎng)建設(shè)形成能夠覆蓋全球的北斗導(dǎo)航星座，為全球用戶提供定位、測試、授時、短信報文通信等功能。星座向用戶提供開放的位置服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放的服務(wù)將向用戶提供免費的授時、定位和測速服務(wù)，授權(quán)服務(wù)將向授權(quán)用戶提供更穩(wěn)定、更高精度、更安全的導(dǎo)航定位服務(wù)信息。

基于位置的服務(wù)（LBS）將衛(wèi)星定位系統(tǒng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)有機地結(jié)合在一起，通過定位技術(shù)來獲取移動終端的位置信息（例如緯度經(jīng)度坐標(biāo)），從而為終端用戶提供各類位置相關(guān)的服務(wù)；通信服務(wù)是通過用戶或他人提供其相關(guān)位置，在移動通信和衛(wèi)星定位技術(shù)整合基礎(chǔ)上獲得相關(guān)移動的位置信息。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擁有著導(dǎo)航和通信相結(jié)合的自身特點。

近年來，越來越多的學(xué)校建成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字校園，智慧校園在此基礎(chǔ)上應(yīng)運而生。智慧校園將學(xué)校內(nèi)的資源統(tǒng)一起來，為師生的學(xué)習(xí)和生活提供了更加方便和現(xiàn)代化的環(huán)境。北斗導(dǎo)航定位功能目前主要應(yīng)用于虛擬校園、課程助手、活動助手、電子圍欄及一鍵求助等五個方面[3]。傳統(tǒng)的地圖對學(xué)校的地理環(huán)境描述和路線規(guī)劃中，經(jīng)常會出現(xiàn)定位不準(zhǔn)確的問題，結(jié)合北斗系統(tǒng)進行信息的精確采集，建立專門的校園地圖[4]。針對由于建筑物遮擋等問題而出現(xiàn)的信號較弱的情況，學(xué)?？梢杂镁W(wǎng)絡(luò)全覆蓋的方式來解決，使之更加準(zhǔn)確有效[5]。

三、基于航天信息技術(shù)的智慧校園構(gòu)想

基于衛(wèi)星遙感、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位等航天信息技術(shù)，本文提出智慧校園總體構(gòu)想如圖1所示，主要包括學(xué)生安全位置服務(wù)平臺、家校互動服務(wù)平臺和學(xué)校服務(wù)平臺。

1.學(xué)生安全位置服務(wù)平臺

圖1 智慧校園總體構(gòu)想

對學(xué)生來說，安全位置服務(wù)具有校內(nèi)外一體的安全支持功能，同時，移動客戶端（APP）平臺能夠?qū)πＭ庵攸c地區(qū)實現(xiàn)熱點覆蓋、實時監(jiān)護、學(xué)生位置查詢，能有效地保障學(xué)生安全、健康地成長，具備以下功能[6]：

1）實時定位。當(dāng)家長或班主任想知道學(xué)生的具體位置時，通過APP即可獲得學(xué)生當(dāng)前位置。系統(tǒng)采用北斗優(yōu)先、GPS輔助、基站、WiFi四重方式精準(zhǔn)獲取學(xué)生的位置[7]。

2）電子簽到。學(xué)生安全位置服務(wù)平臺采用了長距離射頻識別（RFID）技術(shù)，保證了學(xué)生出入校門的識別率并避免了門禁系統(tǒng)擁塞、耗時等問題。通過手機APP的短信提醒功能，家長可以明確地了解到學(xué)生進出校園的時間。若校方在管理中有需求還可以增加部署寄宿制學(xué)生進出宿舍樓信息，甚至部署學(xué)生是否到家信息提醒以便于高年級學(xué)生出行平安。

3）一鍵通話。學(xué)生攜帶的航天智慧校園卡上可以綁定并授權(quán)的指定監(jiān)護人的手機號碼，學(xué)生按航天智慧校園卡上的相應(yīng)按鈕即可與對應(yīng)的預(yù)設(shè)號碼實現(xiàn)親情通話。

4）電子圍欄。家長可以設(shè)定多個許可或禁止學(xué)生活動的范圍，學(xué)生進出該區(qū)域都會報警并發(fā)送信息到手機APP。

5）SOS緊急求助。當(dāng)學(xué)生遇到突發(fā)事件的時候，學(xué)生只需緊急按住航天智慧校園卡上的任意鍵5s，家長就可以收到學(xué)生的求助信息，并循環(huán)撥打預(yù)設(shè)號碼直至親友接聽，并能提供短信方式發(fā)送到注冊手機，基本描述持有者位置信息。

6）學(xué)生身份識別。航天智慧校園卡的終端上可附學(xué)生照片、學(xué)校名稱、姓名、學(xué)籍號、出生年月和有效期等相關(guān)信息。

2．家校互動服務(wù)平臺

家校互動服務(wù)平臺通過實現(xiàn)對學(xué)校教學(xué)資源的有效整合和優(yōu)化，使學(xué)校的教學(xué)與管理工作再上一個新的臺階。家校互動服務(wù)平臺作為家長和學(xué)校雙方溝通的橋梁，填補了學(xué)校和家長之間溝通的鴻溝，為學(xué)生帶來無微不至的關(guān)懷，給學(xué)校管理者、班主任老師和家長之間提供便利、有效的溝通通道，真正實現(xiàn)社會、學(xué)校、家庭三方共存的和諧教育格局。

通過家?；臃?wù)平臺，家長可以及時了解學(xué)生的表現(xiàn)情況，教師能夠?qū)W(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)情況、考勤打卡、獎懲情況、學(xué)習(xí)成績和日常通知等信息推送給家長；家長和班主任可以使用平臺進行及時溝通，方便快捷地掌握學(xué)生在校的基本狀況。老師的課程內(nèi)容也及時同步在官網(wǎng)，幫助家長實時瀏覽課程信息，指導(dǎo)學(xué)生功課。

（1）定位查詢

家長和老師可通過定位查詢功能，實時掌握學(xué)生位置，了解學(xué)生最新動態(tài)。

（2）學(xué)生信息查詢

1）學(xué)習(xí)成績通知。平臺可以在第一時間將考試成績推送至學(xué)生家長；在期中、期末等重要考試前及時推送信息，使得家長能夠及時監(jiān)督、鼓勵學(xué)生復(fù)習(xí)功課，同時，也能實時了解到學(xué)生成績的變化狀況。家長可通過孩子學(xué)號通過手機APP查詢學(xué)生考勤、每日作業(yè)、歷史成績、歷史評語等信息。

2）學(xué)生表現(xiàn)通知。平臺除了向家長推送學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況外，還將學(xué)生的課內(nèi)外紀(jì)律、為人處世、功過獎懲等通過手機APP推送給家長，幫助家長一起關(guān)注學(xué)生的成長，促進學(xué)生德智體美勞的全面發(fā)展。

3）會議活動通知。學(xué)校可以通過平臺及時地將家長會、班級活動的主題、時間、內(nèi)容、參與人員、注意事項等推送給家長，使他們提前做好準(zhǔn)備工作。

4）收費信息通知。學(xué)校通過手機APP平臺，可以將具體的收費信息通知到家長，使得家長清楚各項收費內(nèi)容，也避免了學(xué)生以各種收費理由向家長胡亂要錢。

5）意外缺勤通知。針對學(xué)生意外的缺課情況，家長可以使用手機APP平臺，實時將缺課原因發(fā)送至老師和學(xué)校相關(guān)管理人員，減少或避免學(xué)生與學(xué)校之間的考勤錯誤的概率[8]。

3．學(xué)校服務(wù)平臺

對學(xué)校來說，航天智慧校園管理平臺大量應(yīng)用了WiFi熱點覆蓋、電子圍欄、實時定位、自動門禁識別以及校園信息化平臺等高新技術(shù)，學(xué)校由傳統(tǒng)的教學(xué)管理向科技化教學(xué)管理發(fā)展，節(jié)約了大量人力物力，提高了學(xué)生安全、考勤管理以及教學(xué)管理的水平。

1）學(xué)校門戶。門戶首頁包含學(xué)校歷史、師資力量、升學(xué)情況、校園環(huán)境、校園活動、校內(nèi)新聞、開放校園和學(xué)校排名等。

2）校園管理。依托北斗導(dǎo)航位置服務(wù)，運用各子系統(tǒng)對學(xué)校人、車、物、財、資源等進行高效協(xié)同管理，實現(xiàn)互聯(lián)互通[9]。

3）智能管理。每個學(xué)校都有獨立的管理帳號對本校師生進行管理，學(xué)?？蓪W(xué)校信息、師生信息、班級年級管理、學(xué)生考勤管理、學(xué)生卡信息、SOS報警管理等進行添加刪改等編輯，教務(wù)處可對考試成績等各類信息進行管理。

4）校車管理。從校園延伸到校車，實現(xiàn)對學(xué)生從離家到校過程進行全程跟蹤，并對校車的車速、位置、行駛方向等進行實時監(jiān)控。

5）教師大數(shù)據(jù)分析。通過對班級成績、學(xué)生評價、教師考勤等數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，對教師教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)方案改進、教師能力進行全方位考評，便于師資力量整體提升[10]。

6）學(xué)生大數(shù)據(jù)分析。通過對學(xué)生日常行為習(xí)慣、考試成績等數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)遲到早退管理、薄弱知識點分析、個性化課程定制、綜合素質(zhì)分析、學(xué)生成績預(yù)測、問題學(xué)生分析預(yù)警等功能[11]。

四、結(jié)論

本文基于衛(wèi)星遙感和北斗導(dǎo)航位置服務(wù)等航天信息技術(shù)，設(shè)計了具有學(xué)生安全位置服務(wù)平臺、家?；臃?wù)平臺和學(xué)校服務(wù)平臺的智慧校園管理系統(tǒng)。讓校方、家長可以通過航天智慧校園APP實時掌握學(xué)生的位置信息和即時動態(tài)，同時實現(xiàn)學(xué)生信息查詢、學(xué)校信息通知、家?；拥裙δ?。該系統(tǒng)運用了先進的航天信息技術(shù)，建設(shè)易于迭代的、可擴展的、技術(shù)領(lǐng)先的智慧化校園，解決了學(xué)生安全的部分問題，加強了學(xué)校與家長之間的互動，實現(xiàn)學(xué)校各類資源的整合和配置優(yōu)化，將提高學(xué)校的精細化運營和管理治學(xué)水平，使校園信息化應(yīng)用達到更高的層次。