Google Earth在林業(yè)遙感教學(xué)中的應(yīng)用

黎良財(cái)

【摘 要】Google Earth給林業(yè)遙感課程教學(xué)帶來了極大的便利，使教學(xué)過程中的很多抽象概念和需要空間想象能力的知識點(diǎn)得以直觀呈現(xiàn)，并能獲取大量的遙感影像數(shù)據(jù)；探索Google Earth的應(yīng)用，為學(xué)生營造遙感技術(shù)的真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生研究和解決問題的能力。

【關(guān)鍵詞】Google Earth 遙感 課程教學(xué) 林業(yè)

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）01C-0142-02

遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它由現(xiàn)代物理學(xué)、空間科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)方法和地球科學(xué)等眾多領(lǐng)域的知識交叉形成。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，遙感技術(shù)已經(jīng)形成對全球多分辨率、多角度、多時(shí)相、多領(lǐng)域的對地觀測體系，成為連續(xù)快速獲取地球環(huán)境與資源信息的最重要手段，已廣泛應(yīng)用于軍事、海洋、氣象、地質(zhì)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)和林業(yè)等領(lǐng)域。遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)、森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警、森林病蟲害監(jiān)測及森林災(zāi)害評估等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。林業(yè)遙感技術(shù)是我校林業(yè)技術(shù)、林業(yè)信息工程與管理等林科類專業(yè)的專業(yè)必修課，承擔(dān)著為林業(yè)行業(yè)培養(yǎng)從事“數(shù)字林業(yè)”建設(shè)人才的重任。在教學(xué)實(shí)踐中，遙感物理基礎(chǔ)部分經(jīng)常有一些比較抽象的概念和知識點(diǎn)，由于涉及到多學(xué)科知識，課堂上僅僅依靠教師的講授，學(xué)生還是難以理解和掌握，一些應(yīng)用的分析也缺乏簡單有效的載體。Google Earth具有免費(fèi)、開放、簡單易用的特點(diǎn)，筆者在林業(yè)遙感技術(shù)課程中引入Google Earth軟件，在理論和實(shí)踐多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)以Google Earth為輔助，取得了較好的效果。

一、Google Earth簡介

“數(shù)字地球”即用戶通過一定方式能夠方便地獲得有關(guān)地球的信息，其特點(diǎn)是嵌入海量地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多分辨率、三維對地球的描述，也就是“虛擬地球”。數(shù)字地球的概念提出后，許多國家和公司對此十分重視，一些數(shù)字地球的應(yīng)用模型開始涌現(xiàn)。其中用戶最多、影響最廣的是互聯(lián)網(wǎng)巨頭Google公司于2005年推出的Google Earth軟件，它提供免費(fèi)的在線地圖（遙感圖像）檢索服務(wù)。海量不同分辨率、不同傳感器的衛(wèi)星影像、航空相片和三維街景圖像在Google Earth軟件里以三維地球的形式有機(jī)組織在一起，全球地貌影像的有效分辨率至少為100m，通常為30m；而大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑物密集區(qū)會(huì)提供lm和0.6m左右的高分辨率影像；并可查詢?nèi)我獾攸c(diǎn)海拔高程，可生成三維視圖并能任意旋轉(zhuǎn)。基于該軟件，用戶可以從一個(gè)前所未有的視角來觀察地球：世界各地不同類型的地物景觀都可以通過鼠標(biāo)的控制進(jìn)行縮放和瀏覽，大到海陸山川地形地貌，小到城市街道房屋都可以一覽無余，同時(shí)還提供了與地球有關(guān)的大量屬性信息與實(shí)景照片，是全世界首款成功的商業(yè)數(shù)字地球模型軟件。

二、Google Earth在遙感理論教學(xué)中的運(yùn)用

遙感技術(shù)的理論基礎(chǔ)是電磁輻射、地物波譜、成像機(jī)理和影像特征等內(nèi)容，該部分是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，內(nèi)容抽象理論性強(qiáng)，學(xué)生理解有一定的難度，學(xué)習(xí)的過程中容易產(chǎn)生畏難情緒。以授課時(shí)講解遙感影像的光譜特征、空間特征和時(shí)間特征為例，光譜特征在影像上表現(xiàn)為地物的色調(diào)、顏色上的差異，可由Google Earth圖片展示的不同樹種、不同類型的森林與其它地物的區(qū)分來講解；空間特征在影像上表現(xiàn)為空間分辨率，可由Google Earth提供的不同視高的遙感影像或者城市和鄉(xiāng)村地區(qū)的不同分辨率遙感圖像進(jìn)行直觀的對照來講解。時(shí)間特征在影像上主要表現(xiàn)為季相和年份的差別，可通過Google Earth對比同一地區(qū)不同時(shí)期的遙感影像圖集來輔助理解。筆者在教學(xué)過程中充分利用了Google Earth軟件所提供的豐富的衛(wèi)星影像資源，將課程的知識點(diǎn)借助Google Earth軟件簡明、形象地表現(xiàn)出來，在教學(xué)中起到了很好的作用。

三、Google Earth在遙感影像獲取實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

在遙感教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常要用到不同分辨率的遙感圖像，而獲取遙感圖像的方式有購買和免費(fèi)下載；相比于購買，免費(fèi)下載能方便、快捷和經(jīng)濟(jì)地獲取指定區(qū)域的遙感圖像，是教學(xué)上常用的方式，Google Earth提供了全球?yàn)g覽和下載的通道。實(shí)踐教學(xué)時(shí)，要求每個(gè)同學(xué)下載自己家鄉(xiāng)所在縣城建成區(qū)的高分圖像。所用的Google Earth下載插件，是以截屏的方式來獲取影像。首先確定下載區(qū)域，根據(jù)目的地的范圍，用左上角和右下角兩個(gè)坐標(biāo)來框定區(qū)域；其次確定影像精度，可以從獲取影像的分辨率等級或影像圖的比例尺兩方面來決定，主要選用比例尺；接著確定重疊度，該參數(shù)對圖像拼接極為重要，尤其當(dāng)下載區(qū)域較大時(shí)，由于地球本身的曲率，截取到的影像圖也存在一定的變形，適當(dāng)?shù)闹丿B度能保證下載區(qū)域的完全覆蓋；最后是下載和拼接遙感圖像，下載的圖片按它所處的行列號的位置存儲(chǔ)，拼接時(shí)以裁剪相鄰兩幅圖像間的重疊范圍來進(jìn)行拼接，輸出為jpg格式文件。學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)，不僅克服了學(xué)習(xí)遙感的畏難情緒，看到自己拼接的遙感圖像，甚至還有一點(diǎn)點(diǎn)成就感，為他們進(jìn)行后續(xù)的廣泛深入的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

四、Google Earth在遙感影像判讀教學(xué)中的運(yùn)用

遙感影像的判讀是學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)基本技能。它是根據(jù)遙感影像上的判讀因子，結(jié)合地學(xué)知識，判斷出遙感影像上的地物是什么和有多少的工作。實(shí)踐教學(xué)時(shí)以學(xué)生熟悉的校園為例，首先運(yùn)行Google Earth，蔚藍(lán)色的地球呈現(xiàn)在屏幕中央，隨著地球的自轉(zhuǎn)，視角轉(zhuǎn)換到中國的上空，然后用鼠標(biāo)放大和移動(dòng)地球，廣西區(qū)和柳州市逐級呈現(xiàn)出來，進(jìn)而漫游到學(xué)院上空停止，學(xué)院的鳥瞰圖清晰地顯示出來。學(xué)生可以根據(jù)地物的形狀、大小、顏色、陰影及紋理等識別出橢圓形的綠色運(yùn)動(dòng)場，矩形立體的教學(xué)樓、圖書館，還能找到自己所住的宿舍樓。由于Google Earth軟件直觀又新奇，給人很強(qiáng)的真實(shí)感，學(xué)生們對此都有著濃厚的興趣，因此潛移默化地提高了教學(xué)的效果。

五、Google Earth在林業(yè)遙感案例教學(xué)中的運(yùn)用

我國森林資源多分布在山區(qū)，地域遼闊且交通不便，傳統(tǒng)的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)、森林資源管理等工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)難度高，遙感技術(shù)為解決上述問題提供了新的方法。隨著Google Earth數(shù)據(jù)的不斷更新，影像的分辨率有了很大的提高，在教學(xué)中筆者設(shè)計(jì)了借助Google Earth軟件來進(jìn)行森林面積的調(diào)查，進(jìn)行小班的區(qū)劃，對征占用林地進(jìn)行監(jiān)管，對火災(zāi)或自然災(zāi)害進(jìn)行損失評估等應(yīng)用案例。這些案例一方面使學(xué)生更加深入地體驗(yàn)了遙感技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用，另一方面也給學(xué)生架起了從課堂到應(yīng)用的橋梁，今后他們遇到相似的問題時(shí)能自然地使用遙感技術(shù)加以解決。

從Google Earth在林業(yè)遙感技術(shù)課程教學(xué)的應(yīng)用實(shí)踐來看，該工具為學(xué)生提供了一個(gè)從不同的角度了解地球全方位知識和圖像的平臺，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對理論知識的理解和掌握，拓展了學(xué)生思考問題、解決問題的途徑，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)了學(xué)生借助軟件平臺開展林業(yè)工作的能力，受到了學(xué)生的歡迎。

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