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基于Google Earth的土地资源管理专业实验实践教学研究

2012-08-30代富强吕志强

中国电力教育 2012年20期

代富强?吕志强

摘要:根据土地资源管理专业实验实践教学中存在的问题,结合Google Earth的空间查询、地标、图层管理、测量和绘制图形、三维显示等功能以及提供多时相遥感影像的特点,从土地利用现状调查、土地利用动态监测、土地利用规划和土地开发整理项目管理等方面入手,将Google Earth引入土地资源管理实验实践教学体系中,对激发学生的学习兴趣和提升学生的创新实践能力具有重要作用。

关键词:Google Earth;土地资源管理专业;实验实践教学

作者简介:代富强(1980-),男,四川都江堰人,重庆工商大学旅游与国土资源学院,讲师;吕志强(1978-),男,山东莱芜人,重庆工商大学旅游与国土资源学院,讲师。(重庆?400067)

基金项目:本文系重庆工商大学教育教学改革与研究项目(项目编号:11411)的研究成果。

中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0113-02

Google Earth(谷歌地球)是Google公司于2005年推出的全球地理信息系统搜索软件,采用宽带流技术,并把遥感影像和地理信息整合在一个三维的地球模型上,能实时地为用户提供数据。[1]Google Earth上的全球地貌影像的有效分辨率一般小于100米,视角海拔高度为15公里左右,在城市地区、著名风景名胜区、热点区域会提供分辨率达1米或0.5米左右的高精度影像,视角高度分别约为500米和350米。在我国提供高精度影像的城市多集中在中东部,另外还包括高速公路、港口码头、军事设施和水库大坝等。目前,Google Earth已经广泛应用到地理信息系统和遥感等相关课程的实验实践教学中,并取得很好的教学效果。[2-4]

高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才,发展科学技术文化,促进社会主义现代化建设。因此,正确认识实践教学在高等教育中的地位,寻求对学生进行实践创新能力培养的有效途径,成为当前土地资源管理专业实验实践教学研究的关键问题。土地资源管理又是操作性、实践性很强的专业,以培养高级应用型人才为目标,要求学生具备很强的实践和创新能力。[5]但是,目前财经类院校的土地资源管理专业大部分是在管理学背景下开设的新兴专业,普遍存在偏重理论教学、部分课程对实验实践教学不够重视、学生的实践创新能力差等问题。为此,近年来现代信息技术得到快速发展和应用的背景下,本研究拟利用Google Earth拓展土地资源管理专业实验实践教学方法和教学内容,培养学生融合传统GIS方法和现代空间信息技术进行土地信息系统高级建模、信息获取和应用系统开发的实践创新能力。

一、Google Earth的主要功能

Google Earth不仅具有一般地理信息系统的部分功能,还具有独特的功能,主要是使用Google Earth提供的虚拟地球进行位置和路线查询、制作和使用地标、图层管理、使用地图、测量距离和面积、绘制曲线和多边形等。

1.查找位置和路线

查找位置和路线是空间数据的检索与可视化表达,是Google Earth最常用的功能之一。在Google Earth中,用户可以直接在“前往”、“查找商家”、“路线”标签下的搜索框内输入如行政区划名称、邮政编码以及经纬度等位置信息,系统就会自动筛选出可能的查找对象或者路线,并在主界面中以地图的形式显示出来。

2.制作和使用地标

在Google Earth视图中的任意位置都可以创建地标,将视图定位到要标注的位置,并将视图缩放到最合适的大小,然后会自动弹出一个编辑地标的对话框,并在视图中间位置显示一个闪烁的黄色方框。用户可以设置地标的名称、颜色、大小、透明度和高程,将不同的地标进行分类整理到相应的目录中,并保存到两种类型的地标文件,即KMZ文件和KML文件。

3.图层管理

Google Earth在图层中提供了许多实用的地理信息,可以根据需要选择其中的一部分显示在当前3D视图中,包括地图、道路、地形甚至建筑物等资料。同时,可以查找视图中的特殊兴趣点,并保存到地标目录。部分图层还包含子图层,例如餐饮图层中包含很多不同类型餐厅的子图层。

4.使用地图

Google Earth的道路图层可显示当前3D视图中的道路信息,包括高速公路、国道、地方公路和街道等。地形图层可显示当前视图的三维高度数据,但是仅限于自然地貌,如山川、峡谷等,不适用于建筑。边界图层用来显示一个地区和另外一个地区之间的分界线及地区的名称。Google Earth 中的部分地理区域可显示简单的三维建筑模型,这些模型一般是由Google 或第三方组织、个人提供。

5.测量距离和面积

Google Earth提供了多个用于测量距离和估算面积的工具,例如直线、曲线、多边形和圆,测量结果包括距离、周长、半径、面积等。其中,直线是直接连接两个点的图形,测量结果是两点之间的直线距离;曲线是连接两个或多个点之间非闭合的图形,测量结果是所有连接点组成的曲线之间的距离;多边形是连接至少三个点之间的闭合图形,测量结果是该图形的周长和面积;圆的测量结果是该圆的周长、半径以及面积。

6.绘制曲线和多边形

在Google Earth的3D视图中可以自由绘制各种形状的曲线或多边形,然后可以像保存地标一样将绘制的图形保存在地标目录里。绘制的图形可以是任意形状、规则图形和混合方式,并可以在编辑框中填入图形的基本属性。

二、Google Earth在土地资源管理实验实践教学中的应用

1.土地利用现状调查

土地利用现状调查的任务是查清各种土地利用类型的面积即分布、土地的权属状况和利用现状。目前,对于一般的1:1万、1:2.5万、1:5万比例尺的土地资源调查主要采用遥感方法。Google Earth提供的免费遥感影像能覆盖我国全部地区,多数地区具有较高空间分辨率且时间较新的遥感影像。在土地利用现状调查的实验实践中,Google Earth提供的丰富数据资源可以作为土地利用现状外业雕绘底图,学生根据GPS确定调查底图的方位,并进行实地判读。同时,按照规定的《土地利用现状分类、含义和符号》表进行土地利用类型最小上图图斑,标绘地类界线和符号。对于土地权属界线,应由相邻单位共同签署确认。在野外调查图的基础上,室内利用GIS软件对地图进行数字化处理,最终形成土地利用现状调查的数字化成果。[6]

2.土地利用动态监测

土地利用动态监测是指运用遥感、土地调查等技术手段和计算机、监测仪等科学设备,以土地详查的数据和图件作为本底资料,对土地利用的动态变化进行全面系统地反映和分析的科学方法。土地利用动态监测主要基于“3S”技术展开,特别是遥感技术。与其他监测手段相比,遥感监测具有速度快、精度高、范围广等特点。Google Earth不但提供部分地区的高分辨率遥感影像,而且遥感影像会不定期进行更新(图1),这为土地利用动态监测提供了重要的数据来源。[7]在基于Google Earth的土地利用遥感监测实验实践教学中,学生可以利用Google Earth在部分地区的高分辨率遥感影像进行解译,掌握遥感图像的大气校正和几何精度校正方法,并结合实地验证,提高遥感解译的精度。这不仅可以丰富学生课外实验实践内容,也节省了大量实验材料的购置费用。在具体操作过程中,Google Earth提供了部分区域的0.6~2.0m高分辨率影像,学生可以直接根据遥感影像解译得到土地利用动态变化信息;对于部分地区空间分辨率较低的遥感影像,可以使用Google Earth的标签功能确定地块的具体位置,然后根据地块的经纬度坐标到实地进行目视验证。

3.土地利用规划

土地利用规划是以土地资源合理利用为核心,以最佳综合效益为目标,依据土地自然地理特点、社会经济条件和发展用地需求,在时间和空间上对研究区域内全部土地资源进行开发、利用、整治、保护所作出的具体部署和安排。无论是土地利用总体规划还是土地开发规划、土地复垦规划、土地保护规划、土地整理规划,其最终成果都要落实到土地利用的空间布局上。现有的土地利用规划图大部分是在二维平面地图上完成,对现状的表达存在一定的局限性。[6]Google Earth提供了道路、河流、地貌、地形等多种图层,并能够以三维视图显示出来,为土地利用规划的空间布局提供了一个三维的设计平台,更有利于科学合理地制订各类土地利用规划。在基于Google Earth的土地利用规划实验实践教学中,先采用土地利用规划的基本方法确定规划的初步设计方案,然后将土地利用规划空间布局图导入到Google Earth中,全面观察规划区土地利用现状及其周边自然环境条件,实现土地利用规划图的三维显示,为土地利用规划方案的最优决策提供参考依据。

4.土地开发整理项目管理

土地开发整理是指在一定区域内,按照土地利用总体规划、城市规划、土地开发整理专项规划确定的目标和用途,通过采取行政、经济、法律和工程技术等手段,对土地利用状况进行调查、改造、综合整治、提高土地集约利用率和产出率,改善生产、生活条件和生态环境的过程。Google Earth的地标功能、图层管理、定位功能等为土地开发整理项目管理提供了新的平台和技术方法。[8]在Google Earth的土地开发整理项目管理实验实践教学中,学生利用Google Earth的地标功能对土地开发项目区的位置进行标注,并以项目名称进行地标命名,进而实现项目定位查询和宏观把握项目分布。同时,根据土地开发整理项目的时间和批次,在Google Earth中对项目地标按时间和批次进行系统分类管理。基于Google Earth软件支持HTML超文本标示语言和Java语法,可以添加项目简介、项目区实地照片、地貌录象、项目资料库超级连接等,多方位展示项目信息。利用Google Earth中地图叠加功能,把项目区现状图叠加到Google Earth三维地理图上,通过调节透明度、放大缩小、改变视角、倾斜观察等,全面观察项目区及周边的地形地貌、土地利用现状,为项目的可行性研究可投资决策服务。

三、结语

实验实践教学作为高等教育的重要组成部分,是财经类院校土地资源管理专业的薄弱环节。针对土地资源管理专业实验实践教学存在的问题,应以培养学生实践创新能力为目标,转变教学理念。在土地资源管理专业教学中,特别是土地利用现状调查、土地利用动态监测、土地利用规划和土地开发整理项目管理的实验实践教学过程中,利用Google Earth结合课堂教学和实验实践,具有较好的教学效果。因此,Google Earth提供的强大功能和丰富的基础数据能够解决土地资源管理实验实践教学中的难点,达到激发学生学习兴趣和提高学生创新实践能力的目的。

参考文献:

[1]唐东跃,熊助国,王金丽.Google Earth及其应用展望[J].地理空间信息,2008,6(4):110-113.

[2]何执兼,林桂芸,陈晓翔,等.基于Google Earth的GIS教学改革试验[J].实验技术与管理,2008,25(1):112-115.

[3]郭广猛,杨杰.Google Earth在《遥感原理与方法》教学中的应用[J].南阳师范学院学报,2011,10(6):109-111.

[4]韩金荣,袁孝亭.Google Earth在美国地理教育中的应用及启示[J].中国电化教育,2009,(3):78-81.

[5]付梅臣,袁春,周伟,等.我校土地资源管理专业本科教育的现状与教育创新研究[J].中国地质教育,2005,(2):26-29.

[6]王时东.Google Earth在土地资源管理中的应用[J].浙江国土资源,

2011,(11):43-45.

[7]杨翼飞,唐诗华,文鸿雁.基于Google Earth的3S技术在桂林市土地更新中的应用[J].测绘通报,2008,(11):61-63.

[8]吴肖,彭璇,高宇.在Google Earth平台上的虚拟社区构建[J].地理空间信息,2010,(4):127-129.

(责任编辑:王祝萍)

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