LocaSpace Viewer應(yīng)用于區(qū)域地理環(huán)境研究的實(shí)踐與思考

陶佳

在教育信息化飛速發(fā)展的今天，5G的逐漸普及以及技術(shù)的更新迭代，使得地理信息技術(shù)運(yùn)用的廣度和深度不斷增強(qiáng)，其解決地理問題的技術(shù)性、可視性、快捷性等優(yōu)勢也在地理學(xué)科中日益凸顯。對(duì)地理信息技術(shù)的學(xué)習(xí)有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)區(qū)域的認(rèn)知，對(duì)具體問題進(jìn)行全面、系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)的分析，在此基礎(chǔ)上若能實(shí)際操作，可培養(yǎng)學(xué)生地理實(shí)踐能力，有助于學(xué)生人地協(xié)調(diào)觀的形成，是發(fā)展學(xué)生地理核心素養(yǎng)的有力落腳點(diǎn)。LocaSpace Viewer（以下簡稱LSV軟件）正是在這種背景下被廣泛地應(yīng)用到地理教學(xué)中，并發(fā)揮了其他軟件不可替代的作用。

一、LSV軟件應(yīng)用功能概述

LSV軟件中文名稱為圖新地球，是一款國產(chǎn)三維數(shù)字地球軟件，支持離線使用，具有集成各類地圖資源、三維視域?yàn)g覽、快速查詢地理信息等多種功能。在地理教學(xué)中，學(xué)生可運(yùn)用該軟件提供的多種功能，從大尺度、中尺度、小尺度范圍內(nèi)觀察地理現(xiàn)象，獲得不同尋常的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的深層次理解，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)從多視角、多尺度思考問題與總結(jié)地理事物空間分布規(guī)律的能力。這樣的教學(xué)體現(xiàn)了地理核心素養(yǎng)的基本理念。

LSV軟件主要具有6大優(yōu)勢：1.LSV軟件集成了眾多可供免費(fèi)下載的互聯(lián)網(wǎng)地圖資源，如天地圖、百度、高德等行政區(qū)劃分和道路地圖，還有全球地物分類、全球溫度、人口等專題地圖資源，瀏覽速度快且下載便捷。2.LSV軟件可免費(fèi)下載各種類型的互聯(lián)網(wǎng)地圖及三維地形數(shù)據(jù)，且下載速度快、數(shù)據(jù)無偏移、成圖無水印、下載次數(shù)無限制。3.LSV軟件支持多種格式的地形、影像、矢量數(shù)據(jù)的瀏覽和輸出。當(dāng)需要導(dǎo)入多種大型數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽時(shí)，LSV軟件也支持大批量數(shù)據(jù)的三維場景快速瀏覽，既包括一些自然地理事物，也包括一些人工設(shè)施，不僅加載速度快，而且場景精細(xì)，支持多種三維模型數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入。4.LSV軟件有多種類型的標(biāo)繪功能，能方便地標(biāo)注、繪制點(diǎn)、線、面等要素，并可另存為KML、shp等常見矢量格式。同時(shí)，支持多種空間的分析，包括通視分析、可視域分析、雷達(dá)分析、剖面分析等。5.LSV軟件能夠多視角多維度控制和修改瀏覽線路和飛行瀏覽速度。教師可提前設(shè)置好飛行路線，然后將沿經(jīng)的地理現(xiàn)象和地理事物錄制成視頻在課堂上播放，讓學(xué)生觀察并總結(jié)地物的分布規(guī)律與特點(diǎn)。6.夸張地形的功能能夠方便令地形數(shù)據(jù)的起伏效果放大或者縮小不同的倍數(shù)。這種功能在地理教學(xué)中應(yīng)用廣泛。

筆者將以教授《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書地理必修3（人教版）》第一章第二節(jié)“地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境中的應(yīng)用”為例，利用LSV為學(xué)生演示地理信息技術(shù)的應(yīng)用，需要用到軟件中的“在線地圖”“操作”“分析”“視圖”等主要模塊的功能。

二、基于LSV軟件學(xué)習(xí)RS技術(shù)

在導(dǎo)入部分，教師引導(dǎo)學(xué)生們從身邊出發(fā)，思考可以通過哪些方式方法了解學(xué)校校園整體面貌近些年發(fā)生的變化。學(xué)生通過討論和思考，基本可以說出以下幾種方法：查資料、拍照片、校園內(nèi)觀察等。教師進(jìn)一步追問：如果是通過查資料，需要查閱哪些資料？如果是拍照片，如何拍出學(xué)校全貌？如果是校內(nèi)觀察，如何將觀察的結(jié)果轉(zhuǎn)化成直觀可視的資料？通過一步步的引導(dǎo)，最后引出LSV軟件開始學(xué)習(xí)地理信息技術(shù)。

教師打開LSV軟件，在地名搜索框中輸入“無錫市青山高級(jí)中學(xué)”，學(xué)生們就能看見學(xué)校的遙感影像圖，LSV軟件獲取使用的地理信息技術(shù)是遙感技術(shù)，簡稱RS技術(shù)。遙感圖像很像是在高空給地面拍攝一張圖片，其原理相當(dāng)于在高空給底下目標(biāo)物拍照，拍照所使用的工具是傳感器（可搭載在無人機(jī)、飛機(jī)、熱氣球、衛(wèi)星上等）。拍攝的目標(biāo)發(fā)出電磁波段，其波段不同，最終獲得的圖像就會(huì)不同。教學(xué)中所獲取的校園遙感圖片跟照片類似，因?yàn)槲覀儷@取的是可見光遙感影像。

在LSV軟件“在線地圖”模塊，打開谷歌歷史影像，通過調(diào)節(jié)時(shí)間進(jìn)度條，可以快速觀察到相同區(qū)域自2004年至2018年的全景景觀，直觀、快速、方便地觀察出學(xué)校所在的整體面貌變化以及建校之后校園大單元結(jié)構(gòu)的變化。教師可以指導(dǎo)學(xué)生使用同樣的方法獲取到無錫十八灣地區(qū)遙感影像圖，學(xué)生從十八灣不同時(shí)期地圖的對(duì)比中可以分析出：該地區(qū)的土地利用類型的變化。該地區(qū)著名的藍(lán)藻現(xiàn)象出現(xiàn)的圖像特征，了解到遙感技術(shù)還可以運(yùn)用在生態(tài)環(huán)境問題的檢測。最后學(xué)生能體會(huì)到運(yùn)用遙感技術(shù)既直觀又節(jié)省時(shí)間、人力和財(cái)力的優(yōu)點(diǎn)。

三、基于LSV軟件學(xué)習(xí)GPS技術(shù)

日常生活中，我們能夠通過手機(jī)導(dǎo)航App查找自己想要去的地點(diǎn)，并通過導(dǎo)航的指引快速找到目標(biāo)地址，常見的是百度地圖和高德地圖。這個(gè)過程中所運(yùn)用到的技術(shù)就是全球定位系統(tǒng)，英文縮寫是GPS。如果在定位功能之外再加上導(dǎo)航功能，這類技術(shù)就被稱為全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)，英文縮寫是GNSS。LSV軟件中搜索“無錫市青山高級(jí)中學(xué)”的步驟，所用到的就是GPS。在5G日益普及的今天，地點(diǎn)位置信息越來越被重視，而地點(diǎn)位置信息主要依賴的技術(shù)就是定位技術(shù)。GPS由空間部分、用戶設(shè)備部分、地面控制部分組成，在全球任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，天上都至少有4顆衛(wèi)星為一個(gè)移動(dòng)的地點(diǎn)提供經(jīng)度、緯度、高程數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)速度四組數(shù)據(jù)，為用戶提供定位導(dǎo)航服務(wù)。

LSV軟件的搜索功能中，集合了天地圖、高德地圖等，也可任意選擇不同數(shù)據(jù)來源，輸入目標(biāo)地址，快速定位到目的地，這就是點(diǎn)位功能。導(dǎo)航的功能需要再輸入另一個(gè)地點(diǎn)位置（比如筆者的母校安徽宣城中學(xué)），綠色在線即為兩個(gè)地點(diǎn)的路徑。

四、基于LSV軟件學(xué)習(xí)GIS技術(shù)

在導(dǎo)航的過程中，我們發(fā)現(xiàn)出發(fā)點(diǎn)和終點(diǎn)之間的路徑是有很多條的，根據(jù)使用者自身的需求和習(xí)慣，如最短路徑、路況不堵塞的路徑等，最終的路徑選擇會(huì)有差別，那么這些不同的路徑是如何計(jì)算出來的呢？這就是GIS的功能之一。GIS中文全稱是地理信息系統(tǒng)，它是處理、分析思考地理問題的大腦，是地理信息3S技術(shù)之一。簡單來說，前面所提到的遙感技術(shù)所獲取的學(xué)校遙感影像圖，在實(shí)現(xiàn)遙感影像圖（信息源）到我們?nèi)粘Ｋ玫碾娮拥貓D（表達(dá)）的轉(zhuǎn)換時(shí)，所使用的技術(shù)就是GIS技術(shù)。

利用GIS技術(shù)制作電子地圖，可對(duì)目標(biāo)物添加屬性數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶點(diǎn)擊該目標(biāo)物時(shí)，計(jì)算機(jī)就能分析或者查詢它的各種信息。GIS功能非常強(qiáng)大，可以信息查詢、景點(diǎn)瀏覽、三維展示、距離和面積測量、模擬預(yù)測、標(biāo)記地圖等。比如，學(xué)校的面積多大？塑膠跑道直線跑道多長？是否可以將學(xué)校后面的惠山“立起來”呢？都可以通過GIS技術(shù)快速測量和實(shí)現(xiàn)。

在LSV軟件“編輯”功能模塊中，可以對(duì)底圖進(jìn)行添加地表繪制線、繪制面等操作，可以方便快捷地對(duì)目標(biāo)物定義、測量目標(biāo)線段長度、測量目標(biāo)地表面積（如圖1）；在視圖功能模塊中的使用地形夸張操作，可實(shí)現(xiàn)地形的三維展示。

在這節(jié)課中我們利用LSV軟件學(xué)習(xí)了遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等主要的地理信息技術(shù)，以地理信息為基礎(chǔ)，形成數(shù)字化的社區(qū)、城市，讓數(shù)字地球成為現(xiàn)實(shí)。人類也將利用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳播、交流、學(xué)習(xí)、工作等數(shù)字生存。LSV軟件除了在課堂上顯示的功能之外還有其他功能，比如它可以實(shí)現(xiàn)不同圖層的疊加，以便于更加方便地進(jìn)行空間分析（如圖2）。

五、反思

1.課程實(shí)踐的反思

大部分的教師（包括筆者）在教學(xué)地理信息技術(shù)時(shí)，方式是類似的：概念—原理—應(yīng)用。教師講解3S技術(shù)時(shí)，將它們分裂開來，講完一個(gè)技術(shù)，舉出應(yīng)用實(shí)例。這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是可以清楚地明晰每一個(gè)技術(shù)，缺點(diǎn)是不利于學(xué)生全面掌握。因?yàn)樵诘乩硇畔⒓夹g(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，3S技術(shù)是無法完全割裂開來使用的。因此，本節(jié)課的處理可以從綜合的角度出發(fā)，構(gòu)建合適的且盡可能真實(shí)的情境，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法，將如同散落珍珠的三種技術(shù)，用情境這根鏈子串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)認(rèn)知的完整性和綜合性。

筆者認(rèn)為，首先是深化學(xué)生地理學(xué)科核心素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。其次是加強(qiáng)教師教育教學(xué)理論學(xué)習(xí)。教學(xué)的設(shè)計(jì)、組織和實(shí)施是有一定的理論作為支撐的，脫離教育教學(xué)理論，教學(xué)活動(dòng)就缺乏靈活性。最后，提升教師對(duì)教學(xué)情境的設(shè)計(jì)和選擇能力。同一內(nèi)容，在不同的教學(xué)情境會(huì)達(dá)到不同的效果。筆者認(rèn)為應(yīng)以是否達(dá)成教學(xué)效果為標(biāo)準(zhǔn)。

2.技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)

地理信息技術(shù)是20世紀(jì)中葉依托計(jì)算機(jī)發(fā)展起來的，而地理教師是傳統(tǒng)地理師范專業(yè)出身，由于本部分內(nèi)容在地理師范教育中重視程度不高，因此對(duì)該知識(shí)的掌握不足，實(shí)踐操作能力較差，這極大限制了教師在教學(xué)過程中操作演示LSV軟件的可能性。此外，LSV軟件實(shí)驗(yàn)操作的版權(quán)問題、對(duì)設(shè)備硬件的要求程度，決定了當(dāng)前階段很少有達(dá)到條件的學(xué)校，進(jìn)而降低了學(xué)生上機(jī)操作可行性。

筆者認(rèn)為，未來可以從兩個(gè)方面進(jìn)行提升：一是通過專業(yè)培訓(xùn)和反復(fù)實(shí)踐提高教師對(duì)地理信息技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容的重視程度和實(shí)踐操作能力；二是盡可能完善輔助教學(xué)的軟硬件條件，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的操作同步性，以檢驗(yàn)和鞏固教學(xué)效果，同時(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。