夜間燈光數(shù)據(jù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用

吳桂梅

一、夜間燈光數(shù)據(jù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用

1.GDP空間化的操作步驟

首先是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，在互聯(lián)網(wǎng)相應(yīng)網(wǎng)站和廣西統(tǒng)計(jì)年鑒中得到2013年DMSP夜間燈光數(shù)據(jù)、廣西的縣級(jí)和市級(jí)行政區(qū)界線、面的shp格式數(shù)據(jù)以及2013年廣西91個(gè)縣市區(qū)的GDP數(shù)據(jù)。利用Arcgis軟件平臺(tái)的區(qū)域分析功能得到每個(gè)縣市區(qū)的夜間燈光亮度值，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到excel表格和對(duì)應(yīng)的91個(gè)縣市區(qū)GDP進(jìn)行一元線性回歸，得到回歸方程的系數(shù)，再利用Arcgis的柵格計(jì)算器乘法功能得到廣西的1km*1km分辨率的GDP空間化圖像。如果追求更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以利用增強(qiáng)型植被指數(shù)（EVI）對(duì)DMSP夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行飽和校正，然后再進(jìn)行提取數(shù)據(jù)和GDP進(jìn)行線性擬合，最后再通過(guò)系數(shù)調(diào)整校正得到更準(zhǔn)確的GDP圖像。

2.GDP在空間上的分布的教學(xué)展示

根據(jù)上述步驟，就可以得到廣西GDP空間化的結(jié)果。根據(jù)廣西GDP空間化結(jié)果圖，可以在課堂上引導(dǎo)學(xué)生觀察哪個(gè)市的GDP最多，市轄區(qū)的GDP和縣級(jí)的GDP有什么差異，廣西的GDP在空間上的分布有什么規(guī)律？在地理教學(xué)中，特別是傳統(tǒng)人文地理教學(xué)中，GDP空間的分布、大小排名只是借助文字或者表格給學(xué)生展示，缺少地理空間上的識(shí)別教學(xué)，通過(guò)夜間燈光數(shù)據(jù)的GDP空間化成果，可以培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖能力和加深對(duì)GDP空間分布的理解，以廣西為例，在以夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)制作的廣西GDP空間化圖像中，引導(dǎo)學(xué)生觀察制作的廣西GDP空間化專題地圖的圖例、行政界線和行政區(qū)名稱，依據(jù)GDP空間化圖像中柵格的多寡來(lái)判斷GDP的排名依次如下：從市級(jí)行政區(qū)域而言，南寧市>柳州市>桂林市>玉林市>梧州>百色市>欽州市>貴港市>北海市>崇左市>來(lái)賓市>河池市>防城港市>賀州市；從縣市級(jí)行政區(qū)域而言，南寧市轄區(qū)>橫縣>武鳴縣>賓陽(yáng)縣>隆安縣>上林縣>馬山縣。這比簡(jiǎn)單的看表格中GDP數(shù)字更加直觀，更加容易理解。

3.地形對(duì)GDP的分布影響的教學(xué)展示

在GDP排名中，南寧市GDP第一，柳州市次之，桂林市排在第三，西北部的百色和河池的GDP最少。這樣的分布是受什么影響呢？在Arcgis平臺(tái)上將高程和廣西GDP空間化結(jié)果圖疊加，得到廣西高程與GDP空間化疊加圖，可以很明顯的看出地形對(duì)GDP的影響。之前的GDP大小排名只能做到“識(shí)圖”，也就是認(rèn)識(shí)地圖，通過(guò)疊加圖則能做到更深一步的“析圖”——解析和分析地圖。同樣以廣西為例，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別高程、GDP空間化圖例、行政界線和行政名稱，可以發(fā)現(xiàn)：從省級(jí)行政范圍而言：南寧市的GDP主要集中于海拔200m以下的南寧盆地，柳州市、桂林市、玉林市、梧州市、北海市等東南部城市GDP都分布于海拔200m以下的平坦地區(qū)，西北部山區(qū)的河池市、宜州市市區(qū)和百色市市區(qū)GDP都分布于海拔200m以下的平坦谷地，而河池市和百色市的縣級(jí)GDP幾乎都分布于平均海拔200-1000m的喀斯特山區(qū)。在教導(dǎo)學(xué)生“識(shí)圖”之后，就要引導(dǎo)學(xué)生思考為什么GDP都分布于海拔較為平坦的區(qū)域，這就是一個(gè)“析圖”的過(guò)程，通過(guò)不同地貌區(qū)域的GDP對(duì)比，可引導(dǎo)學(xué)生得到以下結(jié)論：相比平原地區(qū)，喀斯特山區(qū)典型的峰林、峰叢洼地地貌導(dǎo)致百色和河池市大部分地區(qū)耕地較少，平坦地方較少，對(duì)交通路線的建設(shè)，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展都受到極大的限制，這就是西北部山區(qū)的百色和河池GDP排名落后的重要原因之一；從縣級(jí)區(qū)域，南寧市內(nèi)的GDP排名是南寧市轄區(qū)GDP>橫縣GDP>武鳴縣GDP>賓陽(yáng)縣GDP>隆安縣GDP>上林縣GDP>馬山縣GDP，從疊加圖上可以發(fā)現(xiàn)，這和各個(gè)縣市級(jí)行政區(qū)域的平均海拔200m以下的土地面積有極大關(guān)聯(lián)。從圖上明顯看出，平坦區(qū)域土地面積大小排名如下：南寧市轄區(qū)所在的南寧盆地>武鳴縣盆地>賓陽(yáng)縣平原>上林縣丘陵>馬山縣喀斯特山區(qū)，同樣可以得到平原或者盆地地區(qū)的GDP>丘陵或者山區(qū)GDP。這些因素的分析，教師可以在課堂上結(jié)合廣西高程與GDP空間化疊加圖對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)、搶答或者擴(kuò)展其他教學(xué)活動(dòng)。

4.交通對(duì)GDP的分布影響的教學(xué)展示

除了可以展示地形對(duì)GDP分布的影響，還可以展示交通對(duì)GDP的影響分布。通過(guò)Arcgis將交通路線，主要是公路和鐵路疊加到廣西高程與GDP空間化圖像上，就得到高程、GDP空間化結(jié)果與交通路線疊加圖。從疊加圖上看，市轄區(qū)交通線路數(shù)量>縣級(jí)行政區(qū)交通線路數(shù)量，交通線路越多，交通越發(fā)達(dá)，這和之前展示的市轄區(qū)GDP>縣級(jí)GDP的趨勢(shì)是一樣的，說(shuō)明了交通對(duì)GDP的分布呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；從地級(jí)市范圍而言，交通路線排名如下：南寧市>柳州市>桂林市>玉林市>梧州市，這和GDP的排名分布也是一致的，可見(jiàn)交通對(duì)GDP的巨大推動(dòng)作用；從更大的區(qū)域而言，西北山區(qū)（河池市和百色市），雖然有公路和鐵路經(jīng)過(guò)，但是受到喀斯特峰林、峰叢等地貌的影響，大型交通路線對(duì)當(dāng)?shù)氐目h級(jí)行政單元資源、人口的輻射作用和經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用相對(duì)較弱，東南部較平坦，海拔較低，地形開(kāi)闊，有利于交通路線的輻射，有更多土地發(fā)展工農(nóng)業(yè)。最后得出結(jié)論：東南部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和西北部山區(qū)的相對(duì)落后，這些都是地形、交通路線等多種因素的綜合作用。地理教師可以參照以上這樣的案例講解在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的綜合思考的思維模式。

二、結(jié)論

經(jīng)過(guò)上文分析，可以得到以下結(jié)論：夜間燈光數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量小，信息量大，處理比較簡(jiǎn)單，適合中學(xué)地理教師發(fā)掘利用來(lái)進(jìn)行地理教學(xué)，特別是人文地理方面的教學(xué)。除了利用夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的GDP空間化以外，夜間燈光數(shù)據(jù)還可以進(jìn)行城市建設(shè)用地的提取、人口的空間化等地理要素的分析和處理，再結(jié)合高程、交通路線等數(shù)據(jù)的疊加可以激發(fā)學(xué)生對(duì)地理教學(xué)的興趣，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)地理這一門課相關(guān)內(nèi)容的理解。隨著地理教師教學(xué)水平以及電腦信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，不久的將來(lái)可以引入更多有助于教學(xué)的遙感數(shù)據(jù)，使地理教學(xué)更上一層樓。