等高線地形圖教學資源的開發與應用初探

杜娣 袁仁忠

【摘 要】本文以筆者學校附近的棲霞山為素材，簡述如何借助Google Earth、TCX Converter、Surfer等軟件實現大比例尺高程數據的獲取與棲霞山等高線地形圖的繪制過程，并探討了如何將所繪制的等高線地形圖應用于教學實踐。

【關鍵詞】等高線地形圖;圖實對比;教學應用

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）02、03-139-04

等高線地形圖是中學地理教學中常用的重要等值線圖。等高線地形圖的判讀對學生的抽象思維能力和空間想象能力要求較高，需要學生具備將立體地圖與平面地圖進行思維轉換的能力。對于初次正式學習地理的七年級學生來說，他們的空間思維和讀圖能力正處于起步階段。實際課堂教學中，筆者發現學生在判讀等高線地形圖時往往會出現畏難情緒，學習興趣不高，教學效果不佳。

《義務教育地理課程標準》（2011年版）強調，教師要積極利用地理信息資源和信息技術手段，優化和豐富地理教學活動，促進學生學習方式的轉變。然而有針對性的、典型的、學生熟悉區域的等高線地形圖相當欠缺，互聯網上幾乎沒有可直接用來教學的資源。如果教師能利用地理信息資源和信息技術手段獲得適配的教學資源，并應用于教學中，就能事半功倍地攻克地圖學習難點?；诖耍P者選擇學生熟悉的棲霞山為案例制作等高線地形圖，應用于等高線地形圖的教學。

筆者所在學校地處江蘇省南京市東郊的棲霞區，附近有中國佛教名山——棲霞山（32°9’N，118°57’E）。下面從軟件準備、制作原理、制作過程等方面，簡述如何獲取并生成棲霞山的等高線地形圖。

相關軟件準備

繪制等高線地形圖需要應用的軟件主要有Google Earth、TCX Converter、Surfer等。

（1）Google Earth：包含大量的地理信息資源，能夠獲取生成等高線地形圖所需的數據，如緯度、經度和海拔等。

（2）TCX Converter：TCX轉換器，解決GPS等設備和繪圖軟件之間的文件不兼容問題。對谷歌地球獲取采樣點，并將數據導入軟件TCX Converter中，轉換成該區域的經度、緯度及高程等數據。

（3）Surfer：繪制三維圖（等高線、Image Map、3D Surface）的軟件，是用來處理數據的首選軟件，能將區域三維坐標值轉化為等高線圖。可以輕松制作基面圖、等值線圖、地形地貌圖以及三維表面圖等，同時還具有圖形縮放、旋轉、分割等功能。

制作原理

等高線地形圖的繪制首先需要區域內各點的經度、緯度及高程等數據。借助Google Earth提取地形數據，利用TCX Converter生成可供Surfer使用的X、Y、Z坐標軸數據，即區域內地面各點經度值、緯度值、海拔值等。通過數據網格化處理X、Y、Z軸數據，最后利用Surfer插值和繪制圖件等功能，輕松制作等值線圖、地形地貌圖、三維表面圖等地圖。

制作過程

1.從Google Earth中提取生成等高線地形圖的原始數據

（1）保存路徑（圖1）

主要步驟：①【添加】路徑，路徑命名為“棲霞山等高線原始數據”;②在主窗口使用【路徑】工具覆蓋棲霞山區域，完成布點工作;③確定并【保存】路徑。

（2）導出包含制圖數據的“kml”文件

主要步驟：①側邊欄打開路徑文件“棲霞山等高線原始數據”;②選擇命令【將位置另存為】;③保存文件格式為*.kml，生成“棲霞山等高線原始數據.kml”文件。

2.利用TCX Converter 轉換數據

（1）生成經緯度數據（圖2）

①運行TCX Converter，執行命令【Importer】-【OPEN BESTAND】。

②導入“棲霞山等高線數據源.kml”文件，在【Traject Data】窗口，生成地表各點的經度（LONG）、緯度（LAT）、海拔（ALT）等地理數據（注意：這一步尚未能生成海拔數據）。

（2）生成海拔“ALT”數據

選擇右邊菜單欄【Track Aanpassen】-【Update Hoogte】命令，在【Traject Data】窗口“ALT”列，生成海拔（高程）數據。

（3）導出“csv”數據庫文件

執行命令【Exporteer】-【CSV Bestand】，導出棲霞山等高線數據源.csv文件。

（4）簡化數據

①新建Excel，【打開】“棲霞山等高線數據源.csv”文件。

②刪除第一行【標題欄】（非數據行），僅保留LAT（緯度）、LONG（經度）、ALT（海拔）三列數據。

③以原文件格式保存。

通過Excel簡化數據，注意A列表示區域內各點的緯度值，B列表示經度值，C列表示高程，在Sufer生成等高線地形圖的數值與坐標是一一對應關系）。

3.利用Surfer軟件，生成等高線地形圖

（1）生成Surfer網格化文件

①運行Surfer軟件，執行命令【Grid】-【Data】，打開“.csv”文件。

②在彈出的對話框中，注意地圖坐標與 Excel文件列號的對應關系（圖3），即X-經度（B列）、Y-緯度（A列）、Z-高程（C列），并按引導語生成“棲霞山等高線數據.grd”文件。

（2）生成等高線地形圖

執行命令【Map】-【New】-【Contour map】即可生成等高線地形圖（圖4）。

Surfer生成地圖的種類多種多樣。如執行命令【Map】-【New】-【3D Wireframe】生成立體網格地形圖;執行命令【Map】-【New】-【3D Surface】生成立體地形。

在生成的等高線地形圖基礎上還可進一步操作，獲得不同的效果。如執行命令【Map】-【Add】-【Scale Bar】，可添加比例尺;執行命令【Map】-【Add】-【Graticule】，可添加經緯網;執行命令【Map】-【Add】-【Profile】，可添加地形剖面圖。

利用Surfer軟件，還可以輕松制作基面圖、數據點位圖、分類數據圖、等值線圖、線框圖、地形地貌圖、趨勢圖以及三維表面圖等，同時還具有圖形縮放、旋轉、分割等功能，從而便于學生直觀地了解該地的地形等特點。

教學應用

《義務教育地理課程標準》（2011年版）實施建議要求教師要重視地理圖像的使用，通過繪制簡易地圖，幫助學生掌握閱讀地圖的基本方法?；诩亦l的山川繪制的等高線地形圖，筆者展開如下教學實踐。

1.巧借等高線地形圖，再識家鄉的山川

初中地理要求學生在閱讀地圖的基礎上，要學會在等高線地形圖上識別山峰、山脊、山谷，判斷山坡的陡緩等，在地形圖上識別五種主要的地形類型。對山谷和山脊的判別往往是學生學習的難點。根據教材定義“等高線的彎曲部分向低處凸出為山脊，等高線的彎曲部分向高處凸出為山谷”，學生對概念并不是很理解，對山脊和山谷對應的是“凹”還是“凸”也容易混淆，遇到此類相關問題時，學生往往靠記憶概念的方法進行思考，沒有真正形成讀圖技能。

山脊處雨水分流，通常是一座山的分水嶺。山谷是兩個山脊間的低凹部分，通常是集水部位，往往形成小溪或河流?？山柚鶶urfer，制作水流矢量圖，根據水流的方向來判別山谷或山脊。還可通過Surfer制作3D等高線模型圖，與平面等高線圖進行圖實對比，形象直觀地判斷山谷和山脊。如借助圖5，通過等高線地形圖和三維等高線模型圖，學生能找出該地形區域的山脊和山谷，如圖中AB段為山脊，便于對概念的理解。棲霞山有名景點紅葉谷，該地受山水的沖刷，呈現出一片崖溶奇石和濕地景觀，學生對此景點較為熟悉。在Google Earth中找到該景點所在地，結合等高線地形圖和三維等高線模型圖，進一步驗證山谷地形部位的地理特征。

根據所繪制的家鄉地形圖，如棲霞山、紫金山、牛首山等，能在具體的等高線地形圖上識別出山峰、山脊、山谷，判讀坡的陡緩，如紫金山的最高峰頭陀嶺，在等高線地形圖上就顯而易見，學生能根據等高線地形圖總結出山峰的等高線特點。學生還能在棲霞山的等高線地形圖上找到棲霞山景區的入口，并設計瀏覽路線，結合自己的見聞和經歷講解棲霞山的特色景點、草藥和佛教文化等，加深了對家鄉山川的認識和熱愛。

2.借助等高線地形圖，理解人地關系的微妙

等高線的疏密程度能說明地面坡度的陡峻與和緩的情況，而山體的坡度又對人類活動產生影響。棲霞山的西側多分布人文景點，登山路線大多選擇從南門進入，從西麓登山。棲霞山的東麓則分布多家水泥廠，旅游景點較少。學生通過觀察等高線地形圖并思考景點及工廠布局的自然因素，能夠根據等高線的特點說出棲霞山西側特別是西南側等高線稀疏，山坡坡度較緩，因此登山容易，也便于修建寺廟、亭臺、花園等觀賞景點。棲霞山也是多金屬礦產基地，有優質厚層灰巖，是地區眾多水泥廠的主要生產原料，在東麓修建水泥廠，避開景點，就地取材，依托長江便利水運的優勢，綜合條件優越。

教師創設野外露營活動的情境，為學生提供“紫金山等高線地形圖”，學生根據該圖找到陡緩坡、山脊山谷、方向等信息，尋找合適的露營地點，并共同探討做出這樣選擇的依據。學生能夠考慮到在山谷露營要注意到在夏季可能會遭遇山洪和泥石流等災害，提出在野外活動注意環境保護等觀點，逐步形成了人地協調觀。在完成合作任務的過程中，學生不僅加深了對地形圖判讀的理解，也增強了學習地理的興趣。

通過上述技術，教師能夠方便地選擇學生比較感興趣的、比較熟悉的地形單元來制作多種呈現形式的地形圖，將其與現實中的地形進行聯系，巧借三維地形圖引導學生探究生活中的地理知識，鼓勵學生大膽設疑，理解地理事物的空間差異和空間聯系，體驗解決地理問題的過程，逐步掌握分析和解決地理問題的方法。

地理教師學習并研究教學軟件的使用，不僅能提升教師的信息素養，通過其制作的與教學相適應的教具等教學成果，還能優化和豐富地理教學活動，促進學生學習方式的轉變，這也是激勵教師不斷學習、深入研究的動力。

參考文獻

中華人民共和國教育部. 義務教育地理課程標準[M]. 北京：北京師范大學出版社，2011.

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