Education 4.0 Teaching Geomatics in the AI Era

人工智能時代的地理資訊教學

人工智能正持斷重塑全球專業領域，香港理工大學土地測量及地理資訊學系(LSGI)在系主任陳武教授的帶領下，正以審慎及積極的態度將人工智能融入學系的教學與研究。LSGI學系聚焦各類型空間數據，涵蓋實地測量、攝影測量、遙感測量、地理資訊系統等，並視人工智能為數據採集、分析與教學的自然演進。

LSGI學系採用人工智能的原因，並非單純追求最新科技，而是意識到新一代地理資訊學專業人員，必須熟練地掌握人工智能，與使用實地測量儀器和空間分析技巧同樣重要。

建立道德基礎

早在課堂引入任何人工智能工具之前，LSGI學系已制訂了一套使用人工智能的明確框架，基於空間數據存在敏感性，必須以符合道德和安全的方式處理，並完全遵守相關數據管理政策與法規。在學術誠信方面，該學系的立場同樣鮮明。學生若於作業中使用了人工智能，必須清楚註明和標示。人工智能的定位僅為輔助工具，適用於協助初步構思，而非取代批判性思考和地理空間數據分析。

該學系最近對其33個學科進行的內部調查顯示，當中18個學科已在不同程度上融入了人工智能工具，反映了該學系的課程對人工智能已有實質的投入與應用。

GeoDataGPT：開放香港的空間數據

該學系的重要人工智能計劃之一，是協助香港應對發展智慧城市過程中所面對的挑戰。政府於2022年12月推出的「空間數據共享平台」（Common Spatial Data Infrastructure，簡稱CSDI），目標是在一個平台上整合公營部門的空間數據，包括運輸、土地使用、水務管理等範疇，以支援智慧城市的規劃與治理。

然而在實際運作中存在多種限制，以致平台的營運潛力未能完全展現。數據驗證過程仍在進行，各部門之間各自使用不同的資料格式甚或紙本記錄，令資料相容性有限；加上非專業的公眾用戶在搜尋、下載和處理數據時或會面對挑戰，因此，平台雖已建立，但數據可用程度仍有待改善。

對此，LSGI學系開發了「GeoDataGPT」系統，能將普通語言查詢轉換成可執行的地理空間工作流程。學生或研究人員無需擁有精密專業知識或編程技能，也不用耗時在複雜的數據中搜尋，只需要簡單問：「香港18區的道路網絡密度是多少？」即可獲得清晰的文字報告及相關影像。無需下載或編碼，亦無需技術培訓。GeoDataGPT帶來了真正的範式轉移，使空間數據治理更普及、智能和實用。

SDS AI-Tutor：全天候地理資訊知識智能指導

在GeoDataGPT的基礎上，LSGI學系與電子計算學系合作，聯手開發了「空間數據科學人工智能導師」（Spatial Data Science AI-Tutor）。這個以大語言模型驅動的教育平台，將地理空間知識和GeoDataGPT與地理資訊學教育結合，使空間數據科學的教學更互動、準確可靠、個人化且更具成效。

平台的知識源自地理資訊學的教科書、學術刊物、考試卷及講義，內容橫跨全球衞星導航系統、遙感測量、地理信息系統、雷射探測與測距等領域。平台採用「檢索增強生成」框架，確保生成的回應均以經過驗證的信息為依據，同時無縫融入地理資訊學的演算法和模型，讓師生能運用CSDI數據進行模型開發、模擬與比較，而現有的多數大語言模型均不設這些功能。由於具備獨特優勢，這名虛擬導師能即時為學生提供準確的地理資訊學知識與空間分析支援。

IntelliPBL：為管理小組項目設立新框架

長久以來，小組項目都是學與教中最具挑戰的範疇之一，雖然專題形式的學習十分重要，但常伴隨多種問題，例如組內協作不均、拖延、回饋有限，還會加重導師工作負擔。有見及此，LSGI學系推出了「IntelliPBL」以解決這些問題。其「人工智能小組分配引擎」可按學生的性格和能力數據均衡分組；「進度追蹤與預警系統」監測小組的進度、預測風險，並適時發出提醒；至於「自然語言處理反饋引擎」可自動生成回饋並輔助評分，減輕導師的壓力，同時提升學生回饋的質量及保持一致。 

培育未來地理資訊學專才

凡此種種，可見LSGI學系並非被動地回應人工智能的興起，而是積極地在地理資訊學的教育和研究中，建立負責任和有意義地運用人工智能的方式。他們將創新結合道德、接觸面和教育目的，不僅裝備學生掌握當下科技，更培育他們引領未來的空間數據領域發展。

本文為理大「教育4.0」倡議系列之一，闡述理大如何回應人工智能的高速發展，以及日新月異的教育環境。理大透過「教育4.0」為學與教帶來革新，旨在將人工智能和智慧科技，與以學生為本的教學模式結合，以促進創新、推動教育科技在學與教中的廣泛應用，裝備學生迎接未來。