運用北斗導航系統優化校園環境

〔摘 要〕 文章介紹了一個學生團隊運用北斗系統進行校園屋頂綠化、操場功能分區和垃圾分類集中處理中心的規劃，解決了學校存在的缺少綠蔭遮陽、人均操場使用面積不足、垃圾桶過多的問題。團隊成員運用北斗導航系統繪制規劃圖、制作模型和完成方案報告，實現了校園環境的優化。

〔關鍵詞〕 小學科學；北斗導航系統；校園環境；優化

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2025） 04 062-064

一、項目背景

2023年7月，合肥市淮合花園小學組織了“北斗杯”安徽省青少年空天科技體驗與創新大賽活動。為參賽做準備，團隊成員首先利用北斗設備遙感觀測整個校園并繪制成校園地圖。通過調查及學生集體討論，我們發現學校目前存在以下需要美化的地方：

一是學校缺少綠色植物遮陽。1～6月份，天氣炎熱，在四樓的學生很難在酷熱的天氣下集中注意力學習。由于學校電路老化，不能承擔較大的電力負荷，安裝空調不現實。

二是目前學校有1800多名學生、39個班級，學校有一塊3000平方米大的操場，人均體育活動面積僅有1.66平方米，顯然是捉襟見肘。由于沒有統一的規劃，經常導致班級不能很好地開展體育活動，跑步等體育活動開展得不充分。

三是通過北斗遙測發現，學校遍布垃圾桶，有31個之多。雖然方便學生隨手扔垃圾，但是由于垃圾桶數量較多，增加了保潔人員的工作量。垃圾桶集中擺放的地方容易滋生細菌和害蟲，垃圾并沒有做到分類處理。

二、改造方案描述

（一）“屋頂草原”

我們曾經參觀過合肥京東方醫院，那里的屋頂上都種植了各色植物，既能遮擋陽光，又很美觀，給我們留下了深刻的印象。讓屋頂花園煥發新生，防水與承重兩大難題不得不面對。而在其中，有一個既簡單又聰明的辦法，那就是利用地被植物巧妙織就一張“生態地毯”。近年來，景天科的佛甲草作為“綠毯”的選擇，已經受到了眾多人的青睞，它不僅經濟實惠，更是美觀大方。這種小草生命力旺盛得讓人驚嘆，粗放管理也能長得郁郁蔥蔥，覆蓋力超強，一眼望去，滿眼都是生機勃勃的綠色，觀賞效果非常好。

1.佛甲草小檔案。佛甲草，聽起來是不是像個神秘的小精靈？它又名野馬齒莧、垂盆草、狗牙草、臺灣景天、麻雀花、鐵指甲，是一種來自景天科的多年生草本植物。在自然狀態下，它的身高大約在10至20厘米之間，但人工栽培下，它也能昂首挺胸，長到40至50厘米高。小時候，它的莖筆直挺立；長大后，卻變得柔情似水，下垂成叢。葉子細細長長，像一根根綠色的線條，沒有葉柄，通常三四個葉子輪生在一起。最迷人的要數那小巧玲瓏的花朵了，聚傘花序傘狀，頂生著黃色的花瓣，像是給屋頂花園戴上了一個美麗的花環。

佛甲草的花期和果期分別在4至5月和6至7月，它的種子雖小，卻蘊含著強大的生命力。這種植物原產于熱帶、亞熱帶和暖溫帶地區，如今已經廣泛分布于世界各地。

2.佛甲草大揭秘。（1）生命力頑強，適應性超強。佛甲草可真是個了不起的小家伙！它有著超乎想象的生命力，哪怕在干旱的環境里也能頑強地生存下來。因此，在屋頂綠化等無土栽培的場景中，它可是個得力干將，能輕松替代傳統的隔熱層和防水保護層。只需在薄薄的30毫米生長基質上，它就能茁壯成長。更令人驚嘆的是，種植成活后，它幾乎不需要額外的水肥管理和養護，就像個省心省力的綠色小助手。而且，它還很少生病蟲害，真是個綠色健康的守護神。（2）粗放管理，養護簡便。佛甲草真是個不挑剔的“好孩子”！它對水肥的要求并不高，只要不是特別干旱的氣候，就不用太擔心它的生長。它喜歡溫暖濕潤的環境，土壤條件也不是問題，哪怕只有3厘米的土層也能快樂生長。更厲害的是，它還特別耐寒，就算經歷寒冷的冬天也不會受傷，一到春天又能煥發新生。而且，它還特別耐熱，盛夏的高溫也奈何不了它。另外，它還有一定的耐陰性，就算放在室內一個月也能保持良好的狀態。不過呢，它有個小缺點，就是怕澇，如果長時間泡在水里就容易爛根。所以，在屋頂種植佛甲草時，要注意排水。這樣一來，佛甲草不僅能美化環境，還能在夏天為我們帶來清涼，冬天則為我們保暖御寒（如圖1）。

3.佛甲草減少樓層溫度的研究日記。2023年10月5日，天氣晴，我們小組采用了熱成像裝置在同一位置分別對學校樓頂地磚和佛甲草覆蓋面進行測溫。

測量結果顯示，地磚覆蓋面平均溫度達40.4攝氏度，而佛甲草覆蓋面的平均溫度則為30.3攝氏度。由此我們可以得出結論：佛甲草覆蓋面能夠有效降低樓層的溫度。

（二）“小操場，大體育”

針對學校操場面積不大的困境，我們小組成員開動腦筋，展開大膽想象。我們設想把操場劃分為擁有固定體育項目的五個區域：一號區域專門用來跳高和踢足球；二號區域用來練習棒球和跳高；三號區域為跑道，項目為跑步和跳遠；四號區域學生可以練習攀巖；五號區域為瀝青區，項目為跳繩；六號區域為韻律、滾翻和武術。地方雖小，卻五臟俱全。

我們開發了體育活動預登記系統，即體育課的前一天，由體育教師掃碼登記第二天所要使用的場地，確保場地能夠得到充分利用（如表1）。體育教師根據場地區域的劃分來調整教學內容，各班級每天輪換一次活動區域，以此來保證每位學生每周都能在各個區域練習不同的內容，讓學生可以充分利用學校的“每一個角落”，來嘗試多種多樣的體育項目。例如：我們特別打造了攀巖墻，引進了攀巖的課程，就是為了將運動空間往上延伸，讓更多的學生可以參與不同的體育運動；加入了北斗測速裝置，能夠精確地測算出學生跑步的速度，為體質檢測提供了很大的便利（如圖2）。

（三）“垃圾分一分，校園美十分”

團隊成員擬在學校原來的垃圾集中點新建一座垃圾分類處理站，這樣校園里的垃圾桶就可以取消，能夠有效地減輕保潔人員的工作量，并使校園變得美觀和清潔。因為垃圾分類會有積分可以兌換獎品，所以學生參與積極性大大提高（如圖3）。

三、結論與展望

本作品對于校園一共做了3處美化，分別是“屋頂花園”、操場分區和垃圾分類集中處理。首先需要運用北斗設備對整個校園進行定位和測繪，繪制成一張校園整體圖，并標明方位，運用北斗測距功能計算比例尺。

“屋頂花園”的創作靈感來源于學校行健樓二樓的勞動教育基地，學校的勞動教育基地主要種植蔬菜，學生經過觀察發現有一些地方值得改進：第一，種植蔬菜需要大量的營養土，成本較高。第二，蔬菜種植耗水量較大，夏天每天都需要學生去澆水，如果大量種植，必然會增加樓層所承載的重量。第三，蔬菜換季較快，到了秋天葉子枯黃，需要清理。

因此，團隊計劃種植佛甲草草坪。佛甲草的優點很突出：四季常綠，耐旱，需要的土層少，經濟實惠，便于管理。由于樓層較高，后期維護需要借助小型無人機遙感拍攝草坪長勢情況、是否缺水、排水效果等。利用北斗系統能夠方便測算出草地面積，省時省力。據相關研究，草坪能降低地面溫度約10攝氏度。如果“屋頂草原”的計劃真的能夠實現的話，在四樓學習的學生就不會那么熱了。我們可以先在一個樓層種植一片草坪，進行觀察并記錄草坪生長情況，以及需不需要經常澆水、排水是否正常、能否有效降低樓層的溫度。通過實驗不斷完善計劃，最終大面積推廣。

對于操場分區及預約登記，國內有一些學校已經實行，我們利用騰訊文檔開發了一個預約二維碼，操作起來比較簡單。為了更加科學地進行功能分區，我們采用搭載北斗系統的小型無人機拍攝操場全景圖，并制作了操場功能分區的模型。在制作過程中，有學生提議可以在網上購買一個操場模型，但我們發現購買的模型不夠逼真，最終決定自己動手制作，學生創造性地運用圖釘來表示攀巖項目，非常醒目。目前合肥校園里面開設攀巖項目的還不多，我們覺得這個項目非常時尚，也很有意義，后期在落實的時候要注意活動安全。

垃圾分類集中處理中心是費恒煦同學頭腦風暴想出來的。我們運用北斗遙測技術發現學校竟然有31個垃圾桶，每天清理一遍將是很大的工作量。垃圾沒有進行分類，并且我們在垃圾桶下面發現了很多的蟲子。明確修建垃圾分類集中處理中心的計劃后，我們運用北斗遙測技術在校園里尋找合適的點。其必須滿足以下要求：學生倒垃圾比較方便；盡量不破壞綠地。最終我們在教學樓前面的水泥地面發現了合適的地方并繪制了垃圾分類集中處理中心圖，修建后只需要一位保潔人員在旁督促學生將分好類的垃圾倒入即可，能夠節約大量人力，且非常清潔，沒有異味和蟲子。

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