3S技術在傳統地理實習中的應用

摘 要：以地學高新技術應用為特色的地理學實驗教學，為傳統地理實習提供新的思路和實習模式。地理學領域中的3S技術是目前應用最為廣泛的高新技術，全球定位系統（GPS，Global Positioning System）能夠快速準確地提供導航定位服務，地理信息系統（GIS，Geographic Information System）則能夠高效管理分析地理信息，遙感技術（RS，Remote Sensing）則可以提供宏觀、綜合的遙感圖像來協助識別地物信息和地質地貌現象。通過3S技術（GPS，GIS，RS）的輔助教學，不僅能夠提高學生在野外實習中的效率，增強實習效果，而且提高了學生掌握地學高新技術深入應用的能力。

關鍵詞：3S技術 地質地貌識別 植被識別 旅游規劃管理

中圖分類號：G421 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0213-02

地理學是一門理論性和實踐性都很強的科學，突出特點是綜合性、區域性和實踐性。地理學與其他學科教學的一個重要區別就是需要野外實習。野外實習對于地理專業的學生來說，是一種有效愉快的學習方式，是通過實地考察實踐整合地理概念和理論的一個重要途徑，也是學生理解課堂地理知識的最好方法，野外經驗同時也是一個地理專業學生應該具備的基本素質。所以野外實習對于地理教學有著重要的作用，是連接課堂教學和非課堂教學的橋梁。因此，在野外實習的教學上，教師優化教學手段，不但可以調動學生學習積極性優化教學效果，更可以加強學生自主學習能力，豐富學生野外實習經驗。

傳統的地理實習是教師根據實習目的選擇合理的實習地點和路線，通過地形圖、羅盤等工具進行導航定位，到達指定觀察點進行學習講解。然而，這些傳統輔助工具存在一些不足，例如：高精度地形圖不易獲得，羅盤操作精度不高。在野外行進時，尤其在地形復雜的地區，空間定位和方位識別的準確性和快速性是決定野外實習效率的重要因素。與此同時，學生通常是在事先勘測的路線上進行實習，這就容易造成對實習區域地物信息、地質地貌現象的不完全認識。

空間信息技術的飛速發展，使現代地理學從常規的野外采樣觀測向“天—空—地”立體化動態監測方向發展。隨著3S技術的發展，3S技術一體化集成日趨成為發展的主流，在野外地理實習中發揮的作用越來越明顯。遙感技術由于其范圍廣、速度快、信息廣的特點，已經成為當今空間信息獲取和更新的一個重要手段和工具。GPS則有著精度高、操作簡便、提供三維坐標、觀測時間短、全天候作業等的特點，在定位及導航方面扮演了重要的作用。GIS作為3S技術的核心，可以對空間信息和屬性信息進行信息管理、定量分析、綜合評價以及輔助決策服務。3S技術宏觀、快速和準確的特點彌補了傳統工具在野外實習時的不足，對學生綜合理解掌握3S技術以及野外地理實習效果的提高都發揮了重要的作用。

1 遙感技術和GPS在地質地貌識別中的應用

衛星遙感圖像直觀、綜合、宏觀的特點，不僅在巖性識別上有著很重要的作用，在地質構造方面，也提供了大量的地質信息。經過計算機圖像處理技術的增強圖像，能夠突出這些地質形跡，客觀形象地反應了區域構造特征與差異，為分析地質構造開拓了一個嶄新的技術途徑。而GPS則可以對典型地質地貌觀測點進行快速、準確地導航定位，改善野外實習效果。GIS技術則可以實現各種專題圖的數字化，建立圖形和屬性相結合的數據庫，制作專題制圖，尤其是利用DEM高程數據，還能使各種專題制圖立體顯示，提供了多視角、多層面觀察分析地形地貌的新途徑。

本次以柳江盆地為例分析遙感技術在地質地貌實習中的應用。柳江盆地位于秦皇島市區之北的撫寧縣境內，屬石門寨鎮管轄。總面積約180 km2，盆地中心南距秦皇島市23 km。在柳江盆地范圍內，各時代地層的發育具有代表性且連續出露，巖石類型也較齊全，地質構造清晰直觀，外動力地質作用現象較多。

1.1 遙感技術識別巖性和地質構造

在巖石巖性的識別上，由于不同巖石的反射光譜有差別，在遙感影像上，不同類型巖石的色調往往也不相同。同時，在內外營力的共同作用下，巖石會組合成不同的形狀，這也是識別巖石類型的重要標志。沉積巖最大的特點就是成層性，膠結良好的沉積巖出露充分時，可在較大范圍內呈條帶狀延伸。在高分辨率的遙感影像上可以顯示出沉積巖的走向和傾向；巖漿巖多呈團塊狀和短的脈狀；變質巖是由巖漿巖和沉積巖變質而來，在遙感影像上的顯示特征與原始母巖的特征類似，由于經受過變質，其影像特征更為復雜。圖3可以看到不同的巖石在顏色、紋理上有明顯的差異，其中A處為沉積巖，B處為變質巖，C處為巖漿巖。

利用遙感影像除了識別大規模地質構造和實習地的巖石巖性，還可以識別一些地貌特征，比如河流的切割、山地河谷出口處、沖積-洪積扇的分布。如果僅僅通過傳統的野外實習方式，沒有遙感影像的輔助，很難從整體上對實習區的地質地貌特征有一個比較全面、正確的認識。

1.2 GPS進行空間定位

2 遙感技術在植被地理實習中的應用

由于受到植被內部組織結構、土壤水分等因素的影響，不同植被類型在遙感圖像上的像元亮度值就會呈現不同的范圍，加上不同植被類型在紋理信息、分布信息、面積信息等屬性各有不同。因此，借助于遙感影像可以直觀地識別霧靈山植被類型及其分布特點，進而幫助學生更直觀、精準地分析植被分布特點。例如，霧靈山氣候垂直變化明顯，形成了不同的溫度-濕度組合和植被類型，導致植被的垂直分布規律十分明顯。由于山體成東北-西南走向，山體陰陽坡差異也很突出。陽坡植被大致可以分為低中山松櫟林帶、中山針闊混交林帶、山地草甸帶三個帶。低中山地帶森林植被多遭破壞，占優勢的植被類型為中生和旱生中生落葉灌叢，中山針闊混交林帶主要分布著以云杉占優勢的針葉林，由于人為影響，針葉林呈散生狀態存在。山地草甸帶植物群落較多，垂直分布較為明顯。

3 GIS技術在旅游規劃管理中的應用

野外實習是旅游開發和規劃教學環節的重要組成部分。黃山地區旅游規劃實習主要旨在通過對黃山地區旅游景觀的構成、特征的分析和對主要旅游資源的調查評價進而學習掌握旅游開發規劃的基本技能。GIS技術在旅游管理的野外實習中的應用主要包括：旅游資源的開發和旅游線路的規劃設計。

旅游資源的調查涉及資源信息的獲取、匯總管理及分析制圖。由于旅游資源分布的廣域性決定了調查研究的覆蓋面廣，傳統的方法受到人力、物力及自然條件等制約，覆蓋面不足且精度低。一個地區是否具有開發的價值，受到很多因素的制約和影響，傳統的人工記錄管理資源數據的方式使得分析評價缺乏綜合性，而GIS恰恰彌補了這種不足。可以通過選取地理條件、景觀資源、交通便利性、周圍環境開發程度等各種重要制約作用的因子，利用GIS空間分析和疊加功能評價旅游開發適宜度。

在旅游線路的設計上，通過GIS的路徑分析功能，可以篩選出路徑合理的旅游資源進行組合，這種路線選擇方式避免了人為分析設計的主觀性，可以選擇出最優的旅游線路。圖5為以黃山風景區為例，選取所需旅游景點，得到的時間較短，費用較少，線路利用率較高的最佳路線。

4 結論

3S技術在野外地理實習中發揮了不可替代的作用，不僅提供了宏觀、清晰的影像信息，快速、準確的定位導航服務，而且能夠科學、定量地整合地理信息進行評估分析，大大提高了學生野外實習的效果。

參考文獻

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