Google Earth在林业遥感教学中的应用

黎良财

【摘 要】Google Earth给林业遥感课程教学带来了极大的便利，使教学过程中的很多抽象概念和需要空间想象能力的知识点得以直观呈现，并能获取大量的遥感影像数据；探索Google Earth的应用，为学生营造遥感技术的真实情境，激发学生的学习兴趣，培养学生研究和解决问题的能力。

【关键词】Google Earth 遥感 课程教学 林业

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）01C-0142-02

遥感是20世纪60年代发展起来的一门新兴学科，它由现代物理学、空间科学、计算机技术、数学方法和地球科学等众多领域的知识交叉形成。经过几十年的发展，遥感技术已经形成对全球多分辨率、多角度、多时相、多领域的对地观测体系，成为连续快速获取地球环境与资源信息的最重要手段，已广泛应用于军事、海洋、气象、地质、环保、农业和林业等领域。遥感技术在森林资源调查规划设计、森林资源动态监测、森林火灾监测预警、森林病虫害监测及森林灾害评估等方面具有广泛的应用前景。林业遥感技术是我校林业技术、林业信息工程与管理等林科类专业的专业必修课，承担着为林业行业培养从事“数字林业”建设人才的重任。在教学实践中，遥感物理基础部分经常有一些比较抽象的概念和知识点，由于涉及到多学科知识，课堂上仅仅依靠教师的讲授，学生还是难以理解和掌握，一些应用的分析也缺乏简单有效的载体。Google Earth具有免费、开放、简单易用的特点，笔者在林业遥感技术课程中引入Google Earth软件，在理论和实践多个教学环节以Google Earth为辅助，取得了较好的效果。

一、Google Earth简介

“数字地球”即用户通过一定方式能够方便地获得有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，也就是“虚拟地球”。数字地球的概念提出后，许多国家和公司对此十分重视，一些数字地球的应用模型开始涌现。其中用户最多、影响最广的是互联网巨头Google公司于2005年推出的Google Earth软件，它提供免费的在线地图（遥感图像）检索服务。海量不同分辨率、不同传感器的卫星影像、航空相片和三维街景图像在Google Earth软件里以三维地球的形式有机组织在一起，全球地貌影像的有效分辨率至少为100m，通常为30m；而大城市、著名风景区、建筑物密集区会提供lm和0.6m左右的高分辨率影像；并可查询任意地点海拔高程，可生成三维视图并能任意旋转。基于该软件，用户可以从一个前所未有的视角来观察地球：世界各地不同类型的地物景观都可以通过鼠标的控制进行缩放和浏览，大到海陆山川地形地貌，小到城市街道房屋都可以一览无余，同时还提供了与地球有关的大量属性信息与实景照片，是全世界首款成功的商业数字地球模型软件。

二、Google Earth在遥感理论教学中的运用

遥感技术的理论基础是电磁辐射、地物波谱、成像机理和影像特征等内容，该部分是教学的重点和难点，内容抽象理论性强，学生理解有一定的难度，学习的过程中容易产生畏难情绪。以授课时讲解遥感影像的光谱特征、空间特征和时间特征为例，光谱特征在影像上表现为地物的色调、颜色上的差异，可由Google Earth图片展示的不同树种、不同类型的森林与其它地物的区分来讲解；空间特征在影像上表现为空间分辨率，可由Google Earth提供的不同视高的遥感影像或者城市和乡村地区的不同分辨率遥感图像进行直观的对照来讲解。时间特征在影像上主要表现为季相和年份的差别，可通过Google Earth对比同一地区不同时期的遥感影像图集来辅助理解。笔者在教学过程中充分利用了Google Earth软件所提供的丰富的卫星影像资源，将课程的知识点借助Google Earth软件简明、形象地表现出来，在教学中起到了很好的作用。

三、Google Earth在遥感影像获取实验中的运用

在遥感教学中，学生经常要用到不同分辨率的遥感图像，而获取遥感图像的方式有购买和免费下载；相比于购买，免费下载能方便、快捷和经济地获取指定区域的遥感图像，是教学上常用的方式，Google Earth提供了全球浏览和下载的通道。实践教学时，要求每个同学下载自己家乡所在县城建成区的高分图像。所用的Google Earth下载插件，是以截屏的方式来获取影像。首先确定下载区域，根据目的地的范围，用左上角和右下角两个坐标来框定区域；其次确定影像精度，可以从获取影像的分辨率等级或影像图的比例尺两方面来决定，主要选用比例尺；接着确定重叠度，该参数对图像拼接极为重要，尤其当下载区域较大时，由于地球本身的曲率，截取到的影像图也存在一定的变形，适当的重叠度能保证下载区域的完全覆盖；最后是下载和拼接遥感图像，下载的图片按它所处的行列号的位置存储，拼接时以裁剪相邻两幅图像间的重叠范围来进行拼接，输出为jpg格式文件。学生通过该实验，不仅克服了学习遥感的畏难情绪，看到自己拼接的遥感图像，甚至还有一点点成就感，为他们进行后续的广泛深入的应用打下了基础。

四、Google Earth在遥感影像判读教学中的运用

遥感影像的判读是学生必须掌握的一项基本技能。它是根据遥感影像上的判读因子，结合地学知识，判断出遥感影像上的地物是什么和有多少的工作。实践教学时以学生熟悉的校园为例，首先运行Google Earth，蔚蓝色的地球呈现在屏幕中央，随着地球的自转，视角转换到中国的上空，然后用鼠标放大和移动地球，广西区和柳州市逐级呈现出来，进而漫游到学院上空停止，学院的鸟瞰图清晰地显示出来。学生可以根据地物的形状、大小、颜色、阴影及纹理等识别出椭圆形的绿色运动场，矩形立体的教学楼、图书馆，还能找到自己所住的宿舍楼。由于Google Earth软件直观又新奇，给人很强的真实感，学生们对此都有着浓厚的兴趣，因此潜移默化地提高了教学的效果。

五、Google Earth在林业遥感案例教学中的运用

我国森林资源多分布在山区，地域辽阔且交通不便，传统的林业调查规划设计、森林资源管理等工作费时费力，劳动强度大、作业难度高，遥感技术为解决上述问题提供了新的方法。随着Google Earth数据的不断更新，影像的分辨率有了很大的提高，在教学中笔者设计了借助Google Earth软件来进行森林面积的调查，进行小班的区划，对征占用林地进行监管，对火灾或自然灾害进行损失评估等应用案例。这些案例一方面使学生更加深入地体验了遥感技术在行业中的应用，另一方面也给学生架起了从课堂到应用的桥梁，今后他们遇到相似的问题时能自然地使用遥感技术加以解决。

从Google Earth在林业遥感技术课程教学的应用实践来看，该工具为学生提供了一个从不同的角度了解地球全方位知识和图像的平台，激发了学生的学习兴趣，加深了学生对理论知识的理解和掌握，拓展了学生思考问题、解决问题的途径，增强了学生的实践动手能力和综合应用能力，培养了学生借助软件平台开展林业工作的能力，受到了学生的欢迎。

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