基于ARCGIS软件的高中地理教学研究

陈璇

摘要：GIS技术辅助中学地理课堂教学对于学生区域认知、综合思维、地理实践力等学科素养的培养具有一定的辅助意义。本文以校园地理环境为课程资源，结合ArcGIS软件设计了校园景点参观路线规划设计案例，通过项目式教学来提高学生地理学习兴趣，培养学生分析问题、解决问题的能力。

关键词：中学地理，ArcGIS软件，项目式教学

一、引言

普通高中地理课程标准（2017年版）明确要求了解地理信息技术的应用，运用地理信息技术探究有关自然地理、人文地理的问题^[1]。地理信息系统（GIS）在计算机软、硬件系统支持下，可以对有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示，目前应用领域广泛^[2]，将GIS技术融合到中学地理课堂教学对学科素养的培养具有一定的辅助意义。本文以校园环境为课程资源，利用GIS中路径分析功能，设计了校园景点参观路线规划设计案例学习项目，根据设置的校园景点顺序，求取符合要求的最佳参观路线。

二、ArcGIS软件辅助下的教学设计过程初探

1、前期准备

首先对学生进行分组，综合考虑校园特色、道路距离等因素，分组讨论外来人员参观校园最佳路线要求，综合各组讨论结果选定校园景点参观路线要求为：①参观到所有景点②参观路线距离最短③路线起点从正大门开始。根据设定要求需要获取以下数据：①校园道路数据;②校园景点位置信息（经纬度坐标）。

2、数据获取

（1）校园景点位置信息

分小组收集木渎高级中学校园内景点经纬度坐标信息，整理至Excel表格，保存格式为Excel 97-2003工作簿。在ArcMap中，加载校园景点坐标表格数据，右击表格数据，选择Display XY Data，设置相关参数，并设置坐标系统为GCS_WGS_1984坐标系，建立表格与ArcGIS软件的表连接。右击刚导入进的点数据图层选择Data—Export Data，将校园内景点位置数据输出保存。

（2）校园矢量数据

首先引导学生以纸质地图、电子地图、实地考察等方式了解校园的景观格局和景点位置，让学生对于校园有个初步的宏观了解。再带领学生从地图资源网站上下载木渎高级中学的遥感地图，本次选择的底图是高德地图，确定其坐标系为WGS84，同时在区域内均匀地选取12个控制点，对木渎高级中学遥感地图进行坐标配准和几何校正，在此基础上矢量化的数据具有地理空间坐标信息，能够切实解决空间问题。

①影像配准与定义坐标系

在ArcMap中，加载木渎高级中学遥感影像图，并加载进Georeferencing工具条。单击Add Control point按钮，输入控制点的经纬度坐标，相同的方法，将12个控制点逐一添加进来。通过View Link Table工具，检查RMS（均方差），将偏差较大的控制点删除（精度控制在0.5以内）。单击Recity工具，完成配准，并将配准好的底图以tiff格式导出，将其定义为GCS_WGS_1984坐标系，并进行投影坐标转换。

②矢量化

在ArcCatalog中，选择New—Shapefile，输入名称（例如建筑物）、确定要素类型（例如面要素）和坐标系统（GCS_WGS_1984）。共建立了7个面状图层，分别为建筑物、湖泊、操场、看台、篮球场、足球场、绿化，2个线状图层（道路、河流），并加载到ArcMap中，单击Start Editing，选择要绘制的图层要素，绘制相应要素，双击结束，利用Editor工具条中工具调整各要素形状和大小，逐一绘制完成各要素图层。在ArcCatalog中，右击存储路径下拉菜单中选择New—File Geodatabase，命名为MDZX，并右击选择New—Feature Dataset，命名为Data，将已编辑好的数据导入进数据库保存，便于后续查询，调用。

3、路径分析

（1）道路数据处理

ArcToolbox中，选择Data Management Tools—Features—Split Line At Vertices，将道路线在折点处打断。Editor下拉列表中选择More Editing Tools—Advanced Editing，选择Planarize Lines，进一步将道路线打断，保证所有道路数据完全被打断处理，点击Stop Editing，保存處理后的道路数据。

（2）最佳路径查询

在ArcCatalog中，右键数据集Data，选择New—Network Dataset，设置相应名称，将打断后的道路数据选择为参与要素，将道路距离设置为网络数据集的计算成本，完成网络数据集的建立。在ArcMap中，加载校园景点图层数据及建筑物、道路、河流、湖泊、绿化等图层数据，在Network Analyst工具条中选择Network Analyst—New Route，新建一条路径。打开Network Analyst window，右击Stops，选择Load Locations，将校园景点设置为路线中的停留点。不同小组可以设定不同的游览顺序，例如我们将景点游览顺序设置为校训—校史馆—弘戈堂—上善若水—图书馆—学术交流中心—体育馆—高隐湖—义田—生物示范基地—培东示范基地—先天下之忧而忧，后天下之乐而乐—卧云书院—学范亭。根据设定的景点游览顺序求解距离最短的参观路线。在Network Analyst工具条中，选择Solve，得到最佳游览路线。

4、成果展示

将数据视图Data View切换为布局视图Layout View，选择要输出地图的大小，依次添加指北针、图例、比例尺等要素，根据需要调整各要素布局，达到自己要求后即可在菜单栏中选择File—Export Map，输出木渎高级中学校园景点最佳参观路线专题地图。每组根据制作的专题地图，小组讨论书写导游词，并派代表上台说明选定路线的理由，进行模拟导游展示，投票选定最优一组。

三、教学反思

1、通过本次课的学习，学生对于GIS技术有了一定的了解，在校园景点参观路线的规划设计过程中，学生空间思维、地理实践力、综合思维也有了明显的提升，能够从地理视角出发，综合分析解决问题。

2、GIS辅助中学地理课堂教学有较好的辅助作用，但是需要教师熟悉ArcGIS软件的常用操作，在课前也需要投入较多时间设计案例，搜集数据及处理数据，对一线任课教师要求较高，有一定操作难度。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准：2017年版[M]. 北京：人民教育出版社，2018.

[2] 汤国安，赵牡丹，等.地理信息系统[M].北京：科学出版社，2013：2.