基于Ｇｏｏｇｌｅ　Ｅａｒｔｈ的地理多媒體教學平臺的設計和實現

張雪松　張繼峰　李水祥　景高了

摘 要：Google Earth是專業RS與GIS技術走向大眾化的代表，其操作簡便、地理信息豐富，不僅可為開發其它地理多媒體教學平臺提供豐富的素材，而且本身也可以作為地理多媒體的展示平臺，把眾多資源素材有效集成到虛擬地球上。本文設計了基于Google Earth地理多媒體教學平臺的框架，并以實例給出了其實現過程。研究結果表明，與傳統的地理教學多媒體平臺相比，Google Earth具有顯著的地理特色，有利于學生建立地理空間概念，培養地理思維。

關鍵詞：Google Earth；地理教學；多媒體；KML

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8454（2009）08-0079-04

隨著計算機技術的不斷發展，專業遙感（RS）與地理信息系統（GIS）技術逐漸走進人們的日常生活。Google Earth 就是這一變化的典型代表，它除了包含覆蓋全球的影像數據外，還包括了道路網、三維建筑等大量其它專題地理信息。[1]通過簡易的操作界面，用戶可以足不出戶游覽全球范圍的風光。這些信息也為地理教學提供了豐富的教學素材，用于地理多媒體教學平臺的設計開發。這顯然對增加地理課堂教學的趣味性，豐富輔助地理教學的手段有著重要的意義與應用價值。

一、Google Earth簡介

2005年6月著名的搜索引擎公司Google推出了Google Earth，它是一款虛擬地球的軟件，以三維地球的形式把大量的衛星照片、航拍照片和3D圖像組織在一起,實現從全新的角度來瀏覽地球，就像一個立體的地球儀，通過鼠標轉動地球縮放視野，大到海陸山川的分布，小到城市街道上的汽車都可以盡收眼底。Google Earth提供的衛星影像分辨率是有區別的, 農村地區的分辨率是幾十米，世界知名城市如北京、東京的影像分辨率則達到了2米,美國主要城市和英國、加拿大部分城市的分辨率更高達0.5米。目前提供高清晰度影像的城市集中在北美和歐洲,不過幾乎所有的中國省會城市和地級市都提供了清晰的衛星照片。[2]

Google Earth的功能非常豐富，例如，與地理教學相關的功能有：①強大的地點搜索功能，能夠檢索并在3D視窗中切換到要查詢的位置；②顯示三維地形，可以瀏覽許多重要山脈的3D模擬地形，如美國大峽谷、珠穆朗瑪峰等；③可以顯示全球的經緯網，從而使得經緯網的概念變得淺顯易懂, 有利于中學生掌握經緯網的本質與規律；[4] ④顯示陽光功能，可以用它觀看晝夜交替、極晝極夜現象以及虛擬的日出日落現象；⑤提供了星際模式，可以瀏覽星空圖，觀看月相變化以及各個星座；⑥分層顯示，地理信息被分為各個層次，如國界、河流、道路等與地理教學密切相關的內容，以及賓館、學校、機場等與日常生活相關的信息，只要選中這一層，相關的信息便會呈現在顯示區。[5]

二、基于Google Earth的地理多媒體教學平臺的開發

中學地理知識包羅萬象,如果單靠教師傳統的三板教學，一方面展現的地理信息有限，不能滿足學生的知識需求；另一方面，難以將一些理論性較強的知識闡述清楚。這就需要利用現在的科技手段，大膽地將多媒體技術引入中學地理教學。傳統的多媒體教學平臺，如PPT、Authorware、Flash等，雖然也可以把多媒體教學素材集成在一起，但它們都難以展現地理學科自己的特色。與此相比，Google Earth最大的特點在于它是基于位置服務的平臺，具有顯著的地理特色，利于學生建立地理空間概念，培養地理思維。Google Earth 具有開放性，其提供的Google Earth API 適用于不同水平的開發者，基本上不需要專業的地圖知識與計算機軟件技術，采用的標準是已公布的GIS標準。既可直接在影像上加載點位注記與影像標記等，也可以讀檔的方式加載這些數據。因而，可自行編寫或修改文件，把自定義的數據加載到 Google Earth 中，與衛星影像疊加進行三維數據展示。[6]

1.在Google Earth環境中創建KML文件

KML(Keyhole Markup Language) 是一種XML語法格式的語言，用于保存諸如點、線、圖像、多邊形或3D 模型等特定的地理信息，可被Google Earth、Google Maps 或微軟的Virtual Earth 打開。用戶可以使用KML文件與其他使用者一起分享Google Earth 或Google Maps 創建的對象。KML2.0 版本提供了豐富的用戶自定義的功能。[7] Google Earth客戶端就是一個很好的撰寫KML文件的工具，用戶按照自己的要求組織需要的數據，并保存成一個獨立的文件即可。客戶端能創建和保存幾乎所有的標簽，而不需要了解具體的KML語言標簽及KML語法。

右擊地標面板（Places）中的地標文件夾，“Add”選項下有的選項如圖1所示。通過Add做好各種地物標記后，就可以用KML格式保存單個標記或整個文件夾，一個簡單的KML文件就這樣生成了。下面主要介紹Folder（文件夾）、Placemark（地標或點）、Path（路徑或線）、Polygon（區域或面）、Photo（照片）和Image Overlay（覆蓋圖）元素等幾個常用地物注記的創建。

（1）制作文件夾（Folder）

同一類別的素材放在一個文件夾中，多級文件夾相當于多級目錄，能夠有序合理地把各類素材組織在一起，形成地理多媒體教學平臺的內容框架。選擇“Add”→ “Folder”即可添加文件夾。文件夾屬性標簽設置與地標的大同小異，可以參考地標的屬性標簽。

（2）制作地標（Placemark）

地標在地理多媒體教學平臺中發揮著重要的作用，所有關于地點的地理信息都以地標的形式呈現。將視圖定位到要標注的地方，并將視圖縮放到合適的大小，有兩種方式標注地標：選擇菜單“Add”—>“Placemark”； 單擊工具欄中“圖釘”樣的圖標 。在“Places”面板中，右擊某個地標或目錄，然后在菜單中選Properties，便會彈出地標的編輯框，可以對地標的各個屬性標簽進行設置或修改。地標屬性內容與具體含義是：①Latitude ，Longitude：地標的經緯度；②Name：地標的名稱；③Description：地標描述，支持使用HTML書寫；④Style, Color：地標圖標的顏色、大小和透明度；⑤View：地標位置；⑥Altitude：在視圖里查看地形時，可以將地標圖標顯示在空中，該選項就是用來設置顯示的高度，勾選“Extend to ground”則會顯示一條與地面垂直的線。[3]

（3）創建線（Path）和面

（Polygon）

線和面用于表現地理多媒體教學平臺中與路徑和區域分布有關的信息，例如，在講洋流時可以把洋流作為線元素添加到地球上，并為不同的洋流添加描述。同樣，在講自然地理分區時，可以將每個區域做成一個面標記，并添加相應的描述信息。

在Google Earth 的3D 視窗里可以繪制各種形狀的曲線和多邊形，然后保存在“Places”面板里，其圖形的屬性與地標相同，曲線創建后還可以“漫游”，也可以在創建后像編輯地標或目錄一樣再進行編輯。創建曲線或多邊形的步驟如下：首先在3D 視窗中選定圖形的位置，然后選擇菜單“Add”→“Path”或者“Add”→“Polygon”。之后，創建曲線或多邊形的對話框便會出現，鼠標指針會變成一個白色的十字方框。這時可拖動鼠標在地球上畫出圖形，再在編輯框中填入屬性。

（4）添加照片（Photo）和覆蓋圖（Image Overlay）

在Google Earth 里，添加照片和覆蓋圖是地理多媒體教學平臺利用外部圖像資源的兩種方式。添加覆蓋圖的具體方法是：使用自定義的圖像或Google SketchUp 3D 模型來覆蓋地球視圖，這些圖像往往可提供一些額外的信息。例如，用一張氣象衛星圖來持續更新并反映當地的氣象狀況，也可以繪制一張詳細的旅行路線圖貼在地球上。添加照片跟添加覆蓋圖有點相似，二者的最大區別是覆蓋圖添加進去后要經過投影變形覆蓋在地球表面，比添加照片要復雜。[8]

添加覆蓋圖的操作如下：首先在3D 視圖上找到創建覆蓋圖的位置，并縮放至適當的高度。選擇菜單“Add”→“Image Overlay”，會彈出覆蓋圖的編輯框，它有幾個新標簽：① Link：覆蓋圖的存儲路徑或URL；② Transparency：圖片透明度；③ Refresh：覆蓋圖的刷新類型和頻率；④ Location：覆蓋圖位置。 添加照片與添加覆蓋圖類似，選擇“Add”→“Photo”即可，它的屬性標簽與覆蓋圖相比，沒有Altitude、Refresh和Location標簽，但有一個獨特的Photo標簽。

2.多媒體資源的集成

制作一個關于某主題的基于Google Earth的地理多媒體教學平臺，實際上就是開發一個關于該主題的KML文件，把各種地理多媒體資源有序地組織在一起，通過Google Earth基于空間位置的3D顯示界面展示出來。地理多媒體資源主要包括文字、圖片、表格、視頻音頻等，這些多媒體資源的導入及組織結構如圖2所示。

（1）文本及表格信息的導入

Google Earth標記的“描述”（Description）標簽支持絕大部分的HTML語言，因此可以把文字及表格信息轉化成HTML代碼放在標記的“描述”（Description）框中。獲取HTML代碼的方法主要有3種：①熟悉HTML語言的使用者可以直接在“描述”（Description）框中編寫簡單的HTML代碼。②在Word中編輯好文字和表格，另存為HTML格式的文件，然后用記事本打開該文件，把代碼復制到“描述”（Description）框中。③用Dreamweaver或Frontpage等軟件編輯好文字表格，然后把HTML代碼復制到“描述”（Description）框中。

（2）圖像信息的導入

圖像信息根據用途選用不同的導入方法。高清照片可以用添加照片（Photo）標記導入；對于需要通過投影變形貼在地球上的地圖等圖像信息可以用添加覆蓋圖（Image Overlay）導入；起到描述地物性質的圖像信息可以選擇把它放在各種標記的“描述”框中。第三種方法又可具體分為嵌入式和超級鏈接兩種方式。嵌入式的導入圖像使用語句。最重要的屬性是src，用于指向圖像的URL，可以是本地電腦上的也可以是遠程服務器上的圖像文件。用超級鏈接瀏覽圖像文件需要使用“…”語句，其中用href屬性指向圖像文件的URL。

（3）Flash格式的視頻音頻素材的集成

新版Google Earth4.3可以把Flash格式的動畫或視頻嵌入到Google Earth的標注的描述中。嵌入的方法是主要使用HTML語言的“embed”標簽，例如語句 “

2.創建地標文件

教學平臺中的重要的位置信息以地標的形式表現，例如本節目錄中的“著名的城市”、“著名自然景觀”及“著名人文景觀”幾個文件夾，如圖4所示。實際教學中，直接在目錄中雙擊某個地標虛擬地球就會旋轉到該地，并顯示相應的文字描述。

3.創建線（Path）和面（Polygon）文件

實例中美國的主要山脈及河流用創建的線（Path）標記表現，效果如圖5所示。可以縮放地球觀察山脈河流的整體走勢和具體細節，還可以對這些山脈及河流加上文字描述。實例中美國的工業和農業的分區用創建面（Polygon）標記表現，也可以相應地加上文字描述，效果如圖6所示。

4.添加照片（Photo）和覆蓋圖（Image Overlay）

實例中美國的自然資源分布圖和地形圖分布分別用添加照片和覆蓋圖的方法導入Google Earth中，可以用Google Earth的瀏覽工具對這些圖像信息進行瀏覽。

5.添加 Flash 格式素材

首先從網上獲取一個關于美國現代農業的視頻，用格式轉換工具轉化為“.swf”格式放在本地電腦的D盤中。新建一個地標，命名為“美國現代農業”并在描述框中輸入嵌入視頻的代碼。點擊確定按鈕完成設置，點擊地標看到的效果如圖7所示，點擊視頻的播放按鈕即可觀看此視頻。

四、 結語

地理課常常不受學生喜歡，許多文科生普遍覺得地理知識偏難。出現這種現象的根源一方面與中國的教育體制本身有關，另一方面也與地理知識抽象性較強，不易被感性思維較活躍的文科生所接受有關。多媒體技術可以將一些抽象的理論知識感性化，為學生提供視聽的多感官刺激，極大提高學生接受知識的效率。

因此，促進中學地理教育事業的發展，采用各種新型有效的輔助地理多媒體教學的手段是非常有必要的。Google Earth操作簡便、地理信息豐富，與傳統的輔助地理教學的多媒體平臺相比，其最大的特點在于它是基于位置服務的平臺,具有顯著的地理特色，利于學生建立地理空間概念，培養地理思維。隨著Google Earth本身的進一步完善，以及人們對它的了解進一步的深入，Google Earth必將成為輔助中學地理教學的一件利器。

參考文獻：

[1]Nourbakhsh Illah,Sargent Randy,Wright Anne,Cramer Kathryn,McClendon Brian,Jones Michael. Mapping disaster zones. Nature,2006,439:787-788.

[2]孔鴻濱.把世界放在我的桌面上—Google Earth及其應用[J].電腦視窗,2007,（11）:42-43.

[3]Google Earth英文官方網站.Google Earth User Guide [EB/OL].http://earth.google.com/intl/en/userguide/v4/, 2008-04-27.

[4]榮先海,雷體南.Google Earth在中學地理教學中的應用[J].中國教育信息化,2007,（9）:10-11.

[5]呂勝松.淺談Google Earth軟件在地理教學中的應用[J]. 中國現代教育裝備,2007,（7）:93-94.

[6]金永福,郭偉其. Google Earth 在海域使用現狀調查中的應用初探[J].海洋信息,2007,（1）:10-12.

[7]Chia Hung Chen,Jun Sing Jwoand ,Chih Chi Wang. Proposal for KML Designer with Web-Based Environment. Heidelberg：Springer Berlin，2004.

[8] Rubenking Janet. Journey to the Center Of Google Earth. PC Magazine. 2005,24(21):74-76.

（編輯：隗爽）