天基信息支援学科建设探析

［摘 要］学科是大学进行人才培养、科学研究和社会服务的基本单元，而新兴学科建设则是大学满足人类社会发展需求的应有之责。随着航天事业的快速发展和信息时代的不断推进，针对天基信息系统建设与应用人才培养的迫切需求，天基信息支援学科应运而生。文章以天基信息支援学科建设为例，深入探讨其产生背景及学科属性，明确该学科建设的定位；同时，以建设一流学科为目标，探讨天基信息支援学科建设的理念和基本原则，以期为该学科的体系设计及建设提供参考。

［关键词］天基信息支援；应用学科；学科建设；体系设计

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）24-0028-05

天基信息系统是人类进入太空的基础设施，它通过星间和星地链路，将位于不同轨道、具有不同种类和性能的卫星、航天器以及地面设施连接起来，形成一个综合信息系统。该系统遵循最大有效综合利用天基信息资源的原则，以通信卫星及导航、遥感等应用卫星为枢纽和主体，通过集中与分布相结合的方式实现互联互通及信息交换。它能够安全、可靠、实时、不间断地智能化获取、传输、融合、处理和分发多源信息，并具备一定的自主运行管理和网络重构能力[1]。天基信息系统不受国界和地理条件的限制，具有广泛的覆盖范围以及良好的时效性，能够全天时、全天候、全空域地提供和获取信息。随着信息化的不断发展，天基信息系统在国防军事、太空探索等领域的应用日益广泛。依托天基信息系统，可以构建更高层次的天基综合信息网。天基综合信息网是国家信息网和国防信息网的重要组成部分，在整个信息网中将起到太空骨干网和接入网的双重作用[2]。天基信息实时系统可以支撑国家战略需求、提升国家空间竞争力、推动形成经济发展新动能[3]。

一、天基信息支援学科建设的背景及其面临的问题

在航天事业蓬勃发展的时代背景下，针对天基信息系统建设及天基综合信息网应用的需求[4]，天基信息支援学科应运而生。然而，在天基信息支援学科的建设与发展过程中，面临着三个主要问题：

一是学科功能定位尚不明确。新兴学科的功能定位对其发展方向、建设重点及组织模式创新至关重要。托尼·比彻（Tony Becher）等在其著作《学术部落及其领地：知识探索与学科文化》中，将学科广义上分为“纯硬科学”“纯软科学”“应用硬科学”和“应用软科学”。那么，将天基信息支援学科定位为面向天基信息系统的应用型科学是否恰当？它具体涉及哪些专业方向？这些都是亟待研究和明确的问题。

二是对学科主体与客体的分析不足。从天基信息支援学科建设的现状来看，存在建设主体不明确、对客体认识薄弱以及过度依赖传统建设路径等问题。天基信息支援学科建设的主体，主要是指从事该学科研究的专兼职人员。然而，目前尚缺乏专门从事天基信息支援学科建设研究的人员。天基信息支援学科建设的客体主要是指在天基信息支援学科建设与发展过程中所涌现出的各种现象及所面临的问题。随着天基信息系统的快速发展，天基信息支援学科建设的研究对象已经发生了变化，越来越多的学者开始关注并研究“现实”问题，但许多研究仅停留于“感性认识”层面，缺乏深层次的“理性认识”。

三是建设原则与理念尚不清晰。学科建设既是一个理论议题，又是一个实践挑战。先进的理念和模式为学科建设奠定了坚实的理论基础，并为其实践活动提供了有力的保障。作为新兴学科，天基信息支援学科需要一套科学且完备的建设理论来指引其发展方向，并在建设过程中严格遵守科学合理的原则，以有效应对社会发展的迫切需求。

二、天基信息支援学科的定位

学科建设是一项复杂的系统工程，涉及领域广泛。在天基信息支援这一新兴学科的建设过程中，明确其定位至关重要[5]。学科建设应当从国家发展的宏观背景出发，紧密围绕学校的整体定位，寻求并确立自身的准确定位[6]。基于社会对天基信息支援日益增长的需求，高等院校应当积极主动地承担起推动天基信息支援学科建设的重任。

（一）天基信息支援学科基本属性与内涵

天基信息系统是信息技术和航天技术快速发展催生的，依托太空平台进行信息采集、传输、处理及应用的新型系统。天基信息支援学科融合了天基通信、导航、遥感及测绘等多个专业领域的技术。从学科建设的角度看，天基信息支援学科是一个贴合社会发展需求，特别是国防与军事领域需求的应用型学科。它聚焦于天基信息获取、卫星导航、卫星通信以及天基测绘等领域的理论与前沿技术研究。

（二）天基信息支援学科在学科体系中的定位

天基信息支援学科主要以信息与通信工程为支撑学科，同时涵盖计算机科学与技术、航空宇航科学与技术、遥感科学与技术以及电子信息等多个相关学科。此外，数学、物理学、系统科学、天文学以及人文社科等是天基信息支援的基础支撑学科。天基信息支援的建设与发展离不开这些支撑学科，因此在学科建设规划过程中应予以充分考虑和合理布局。天基信息支援学科体系框架如图1所示。

（三）天基信息支援学科建设的目标

随着人类走出地球、迈向太空的步伐逐步加快，天基信息系统的建设与应用愈发重要。在此背景下，天基信息支援学科的建设目标和定位应紧密围绕高等院校在科学研究、服务社会及人才培养方面的基本任务来明确。具体而言，可从以下三个方面进行考虑：

第一，推动天基信息系统核心技术取得发展突破，以天基通信技术体制的革新、导航与遥感新技术的创新及验证，以及星上处理技术的提升等基础和关键核心技术作为发展的基础目标。

第二，加强天基信息服务能力的发展与提升。天基综合信息网的构建及其与地面网络的融合，将促进实时的、基于天基系统的信息分享与信息服务能力的提升。

第三，构建并优化天基信息专业人才培养体系，旨在面向天基信息系统应用的实际需求，建立完善的天基信息支援学科教育体系，培养具备专业知识和实践能力的天基信息专业人才。

三、天基信息支援学科的专业设置

天基信息支援作为一门新兴学科，其建设与发展离不开相关专业的支撑。因此，厘清学科建设与其支撑专业建设之间的关系，是做好学科建设工作的基础。学科建设与专业建设并非此消彼长的关系，而是应当相互促进、协调发展[7]。在我国当前的高等教育体制中，本科教育遵循按专业划分的培养思路，而研究生教育则遵循按学科划分的培养思路，这符合教育发展的客观规律。然而，这并不意味着仅研究生教育与学科建设紧密相关。实际上，本科阶段的专业教育同样亟须加强与学科建设的紧密联系[8]。

学科建设为专业建设与发展提供了坚实的知识体系支撑，是推动专业发展的重要基石。天基信息支援学科的专业方向设置应以学科定位为基础，紧密贴合国家与社会的发展需求。目前，天基信息支援学科主要由天基通信、卫星导航、卫星遥感和天基测绘这四个专业领域构成（见图2）。

天基通信是天基信息支援学科体系中的核心专业方向，主要负责基于天基信息系统的信息共享与分发任务，在整个学科体系中占据基础性的地位。卫星导航技术能够提供精准的定位、测速及定时服务，随着技术的不断进步，其导航精度不断提升，覆盖范围也日益扩大。当前，卫星导航与5G、大数据等前沿技术的深度融合，进一步拓宽了其应用领域。卫星遥感与天基测绘技术利用卫星平台，对地球表面进行远距离观测，广泛应用于资源勘测、环境监测和防灾减灾等多个领域。

近年来，人工智能与大数据技术的迅猛发展，对天基通信、卫星导航、卫星遥感和天基测绘等专业方向产生了深远影响。天基信息支援正朝着多源数据智能化处理及通信、导航、遥感与测绘一体化融合的方向不断发展。

四、天基信息支援学科建设的理念

学科建设不仅要适应科学技术的快速发展，满足国家经济与社会发展的需求，而且要结合自身的实际情况进行科学定位，确立符合自身特色的学科建设理念[9]。从世界大学与学科建设的发展历史来看，大学学科建设经历了从19世纪中德国大学“学以致学”的信条，到20世纪以来美国大学“学以致用”的理念的转变[5]。

19世纪的德国高等教育独树一帜，以洪堡建立柏林大学为分界点，学科开始从大学边缘走向中心，自此大学与学科建设步入了共同发展的新阶段。“学以致学”成为大学的信条，以数学、物理为基础的哲学成为大学的主干学科。彼时，大学教育的目的在于培养人的心智，而非单纯追求实用性。本文认为，德国大学学科建设的历史为人类留下了两大主要经验：一是通过培养人的心智促进了创新，二是其提倡的科学研究方法和政策为现代大学的基础学科奠定了坚实的基础。1862年美国《莫雷尔法案》的实施，不仅推动了农学学科的发展，而且催生了机械工程、电力工程、冶金工程等实用学科。同时，法学、医学、商学、新闻学、教育学等学科也在大学中获得了院系建制，应用学科的地位不断提升，社会需求成为推动大学学科建设的重要动力[10]。

中华人民共和国成立初期，特别是1952年院系调整后，学科与专业的设置遵循“学以致用”的理念，紧密贴合了工农业生产的实际需求，极大地促进了应用学科的发展。然而，这一时期的院系调整也暴露出一些问题，即将文科、理科、工科进行了人为的划分，且专业划分过窄、过细。这种过度细化的专业划分，随着时代的变迁和学科间的交叉融合，逐渐成为制约学科尤其是交叉学科发展的瓶颈，同时也导致了学科发展根基不牢、后续动力不足的问题。

从全球大学历史发展的角度来看，“致学”理念更侧重于人的全面发展，而“致用”理念则更强调满足社会的需求。在现代大学的建设与发展过程中，应当秉持“学用融合”的理念。无论是综合性大学，还是理工类、医学类、农学类等专门性大学，都需加强文理基础学科的建设。文理基础学科是大学持续发展的基石，应当遵循“致学”理念，以培养基础研究领域的创新人才，并推动基础科学新理论的发展。而拥有深厚的基础理论，正是工科、医科、农科等应用学科得以稳定发展的坚实支撑和动力源泉。

天基信息支援学科属于典型的综合应用型新兴学科，其建设理念不仅应坚持“致用”，而且要强调“融合”。第一，天基信息支援学科的产生以国防和军事应用为背景，为天基信息支援领域的发展注入了强大的动力。坚持“致用”理念，即要紧密围绕社会对天基信息支援的迫切需求，遵循目标导向原则，科学合理地配置科研所需的人力、财力和物力资源。第二，天基信息支援学科的综合性强，其支撑专业涵盖天基通信、卫星导航、卫星遥感和天基测绘等多个领域，这些学科专业之间存在显著的交叉性和相互支撑的关系[11]。因此，促进天基信息系统应用学科或专业的融合发展成为一种必然趋势。

五、天基信息支援学科建设应把握的四个原则

天基信息支援学科的建设是一个系统且长期的过程，需精准把握融合性、协同性、发展性以及组织性等关键原则。

（一）天基信息支援学科建设要体现融合性

天基信息支援是一门典型的综合应用型学科，涵盖了天基通信、卫星导航、卫星遥感和天基测绘等研究方向。这些研究方向以天基通信技术为基础，面向全球精确定位与授时、对地观测与测绘等信息支援领域的实际应用。无论是用于定位与授时的导航信号，还是地面观测与测绘所得的数据，都需要经过处理，并借助通信技术传输至用户终端。在整个信息支援的过程中，通信、导航、测绘以及遥感技术实现了深度融合与相互支撑。

（二）天基信息支援学科建设要注重协同性

结合前文所述，基础学科的研究是应用型学科发展的深厚土壤。天基信息支援作为一门跨学科综合应用的新兴学科，其发展前景十分广阔。若科学研究仅局限于应用层面的探索，虽能在短期内快速取得一些应用成果，但从长远来看，可能会因缺乏坚实的理论基础而制约其后续发展。协同性原则是天基信息支援学科“学用融合”建设理念的直接体现。

（三）天基信息支援学科建设要立足发展性

天基信息支援学科的人才培养机制应全面覆盖本科、硕士、博士各个阶段的全周期系统设计。当前，我国大学本科教育已逐步转向实施“宽口径、厚基础”的培养模式[12]。而硕士生与博士生则是推动学科在科学研究前沿不断前进的生力军。针对天基信息支援这一新兴的应用学科，高等院校应当构建包括本科、硕士、博士阶段在内的系统性培养体系。除了加强相关基础知识体系的构建，高等院校还可以设立面向天基信息支援领域的专修班或特色课程，以激发有志青年学生的科研热情。条件建设是新兴学科发展的基石，天基信息支援领域的科研与教学活动离不开坚实的条件建设支撑。教学与科研条件的建设不仅要满足当前的实际需求，而且要具备一定的前瞻性和可持续发展性，以确保能够取得最大化的效益。