ＧＩＳ技術及其在中學地理教學中的應用

有位專家這樣說：“文字是地理學的第一語言，地圖是地理學的第二語言，地理信息系統是地理學的第三語言。”這充分體現出 GIS 技術的重要性與價值所在。地理信息系統是“大管家”，為3S（GIS、遙感系統RS、全球定位系統GPS）技術的核心，這要求中學教師不僅要學習什么是GIS技術，更需要用GIS技術進行中學地理教學。

一、 GIS的基本概念

國內外學者對GIS的定義不盡相同，但都認為GIS是以地理空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，即采集編輯、存儲管理、處理分析、傳輸地理數據，以多種形式輸出數據和圖形產品，為地理研究和決策服務的計算機技術系統。目前，GIS廣泛應用于國民經濟的各行各業，如環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。因此，從GIS的功能上看，主要面向對象并非地理教學，但GIS的某些方面的功能卻值得借鑒，這主要是GIS的應用領域所決定的。

二、 GIS 技術應用在中學地理教學中的必要性

傳統教學以地理掛圖和幻燈片等作為輔助工具，因而教學效果不甚理想。將信息技術引入地理教學，將信息技術中的高端技術用于地理教學，是地理教學發展的必然。GIS技術可將復雜的自然景觀、地理現象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態的、直觀的方法方式表現出來，可實現從感官、計量和邏輯上對顯示空間進行模擬，對各類信息變化進行仿真，模擬自然過程的演變等，這是其他教育技術所不能實現的。

三、 教學內容上適度引入GIS，體現時代氣息

學生在分析自然、農業、工業、人口和城市等這些地理事物的空間分布特征、時間變化規律時，可以適當接受現代地理信息系統的有關知識，下面以地貌演變、森林損害、安全生產監察部門等教學內容為例進行應用分析。

使用GIS技術模擬巖石受力及相關地貌的形成過程與結果，如巖石受到強大壓力和張力時會發生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現象，相對上升一側地貌表現為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現為裂谷或低地。受內力作用，巖石在水平方向上受擠壓導致褶皺；受外力作用，背斜中心巖石易被侵蝕形成谷地，向斜中心巖石堅固不易被侵蝕形成山，形象地展示了“背斜成谷，向斜成山”的過程。

下面是一個森林損害的討論題：GIS要確定某地區森林損害情況及趨勢，該用什么圖層？至少需要幾個圖層來進行分析？先讓學生討論5分鐘，讓學生分組回答后，接著在TOPMAP顯示如圖1所示圖片層：

圖1表示早期的森林分布情況，線框部分表示損害的情況，圖2表示后期的森林分布情況，線框部分主要有兩部分：分別是原先損害的情況，以及后來損害的區域，利用圖層交集取反菜單即能求出后來森林損害的區域，再利用求區域面積工具求出后來損害的面積，當然從圖中很清楚地標明了森林損害發展的趨勢。另外，利用此方法，能解決水災受淹面積及水災蔓延的方向，為當地有關部門的決策提供重大依據。

在GIS的最優路徑查詢中可設置這樣一個案例：學校門口發生一起重大火災，119指揮中心為使消防車能以最快的速度到達出事地點，必須求出最近距離，GIS的各種軟件都提供了最優路徑的查詢，極為方便。通過這樣具體的案例教學，極大地調動了學生的積極性，學生的參與性也很高。

在安全生產方面多突發性的事故。為此我設計了這樣一個討論題：GIS在研究“危險評估與擴散影響分析”方面有哪些作用？學生分析后教師總結如下：它模擬危險品在自然中受到風力、溫度等因素的影響，預測不同時間危險擴散范圍及受災區域，應用GIS的空間分析功能，獲取該區域內人員、單位、經濟活動信息來估算災害情況。

四、 地理信息系統引入中學地理教學的方法

首先要確定使用的軟件，可以選用的平臺有MapInfo GIS，ArcView GIS等，我們國產的有SUPERMAP，TOPMAP ACTIVEX，這些軟件數據管理和分析功能都較強。筆者認為MapInfo GIS和TOPMAP ACTIVEX操作性較好。其次是具體的操作過程：

1. 課程內容：這是教學設計的核心，它規定了需要解決的問題。

2. 數據收集：地圖數據是GIS的基礎空間數據，屬性數據是與具體教學內容相關的數據。數據收集過程的關鍵是數據來源，因特網是信息社會最大的數據源，大量的人口、社會經濟等數據和數字地圖數據可通過網絡獲取。

3. 數據庫建立：為了用GIS進行數據分析，必須對所收集的數據建立數據庫。其中的關鍵是建立空間地圖數據和屬性數據之間的關聯。

4. GIS分析：這是利用GIS的數據分析功能研究地理問題的過程。GIS軟件提供的分析功能包括查詢分析、疊加分析、緩沖區分析等。其中查詢分析就是GIS最基本的功能。疊加分析將不同要素特征的圖層疊加，可分析地理要素間的影響關系。例如，將人口密度分布與地形疊加即可觀察自然條件對人口分布的影響。緩沖區分析是對地理現象或事件等影響范圍的分析操作。例如，確定水源地10 km范圍的保護區，分析長江干流兩岸10 km范圍內的人口總量等都屬于緩沖區分析。

5. 可視化與圖表表達：GIS的分析結果最終需要通過地圖可視化（2維，或3維）表達，并可附以統計圖表等，形成專題地圖，對于學生對地理知識的理解有相當大的作用。

需要說明的是，GIS引入中學地理教學要有兩個前提：一是硬件設備要達到運行GIS相關軟件的要求；二是師生的計算機軟件應用水平。這兩項有一定的基礎就為GIS進入課堂提供了可能性。

GIS引入中學地理教學是具有前沿性的嘗試。隨著 GIS在我國各個領域應用的逐步擴大，也必將推動中學地理教學的改革與發展。

（浙江省浦江縣中學）