北斗定位系统助力永安古城复现

北海市合浦县山口镇永安村原是一座历史悠久的古城。自汉朝以来，永安就是我国古代海上丝绸之路的重要通道以及北部湾沿岸各港口的货物集散地，地理位置十分重要。宋、元、明三朝持续把永安作为军队驻地。据文献记载，永安古城的城墙高10米、宽5米，东门外有东市。遗憾的是，在20世纪60年代永安古城城墙被拆除。现在，永安仍保留有7处古迹、9座古庙、8幢古建筑，整个建筑群布局合理、协调，是合浦县现存最古老的古建筑群，也是研究南方古建筑的重要实物资料。

自乡村振兴战略提出以来，永安村依托地理区位和文化古迹优势，成立村民合作社，大胆探索，大力发展旅游产业助力乡村振兴。山口中学的同学们也想尽自己的一份力，向游客展现永安古城的辉煌历史。但由于古城毁坏严重，很多古建筑只存在于老人的记忆中，于是同学们和指导老师决定一起探索如何在图纸上复现永安古城。

确定探究思路

在开展实践活动之前，同学们利用互联网学习了什么是导航、卫星如何实现定位、平面空间与立体空间的位置描述、如何用经纬度确定地球上的具体位置等知识。同时，同学们还通过查阅文献，了解永安古城的历史。

为了让同学们在实践中顺利掌握永安古城的建筑坐标，我给大家做了一场关于北斗定位的科普讲座。讲座主要围绕“北斗定位原理”来展开，详细讲解了“北斗伴侣”手机应用程序的使用方法。我还讲述了老一辈科学家不断探索的故事，带领同学们走近北斗人，了解我国北斗卫星导航系统建设中惊心动魄的故事，感受北斗研发团队共克时艰、改革创新的奋斗历程。

为了让同学们更深入地了解永安古城的历史，陈海老师则为大家开展了讲述永安古城历史的讲座，详细介绍了古城的地理位置和历史典故。

通过这两次讲座，同学们对复现永安古城在历史上的辉煌十分期待。

实地考察并计算数据

在我们几位指导老师的带领下，同学们来到永安古城考察。成员们分成采访组、定位组、航拍组、记录组等4个小组，每个小组成员自行分工合作。

到达永安村后，采访组先去永安村村委采访村干部，了解永安村的现状和规划。经过调查，同学们了解到，目前永安村下辖15个村民小组，2022年全村总户数1181户、总人口6153人，如若包含原籍外迁人口，基本达到一村万人；在村户数978户，常住人口2850人。在自然资源方面，永安村西面临海，海洋渔业资源丰富，海产品以大蚝、虾、蟹、鱼、螺等为主。古城西门下沿海滩涂中，有面积约80万平方米红树林，与农田隔堤相守。

村委干部向同学们介绍道，因时代的原因，现在只有村里的老人才知道永安古城的样貌。于是同学们来到村里，随机采访在路边闲聊的老人，试图还原永安古城曾经的样貌。

在热心老人三叔公的带领下，同学们沿着古城墙遗址穿梭在永安古城中，兴致勃勃地走过断壁残垣的东南西北城门、文衙门遗址、武衙门遗址、永安大井、练兵场等。三叔公不仅为同学们一一讲解永安古建筑的位置，还讲述了很多永安古城的历史传说。同学们边聆听，边记录，边定位经纬度。

由于历史发展和社会变迁，如今的永安村，一半古迹、一半新楼，一半传统、一半现代。现代文明与历史文化交相辉映，形成了别具一格的乡村景色。村内一幢幢漂亮的楼房掩映在绿树浓荫中，错落有致，相连成行，环境十分优美。

同学们定位好永安古城的四个城门位置、四个城墙转角位置的经纬度坐标和走向后，通过几何知识和地理知识，结合北斗定位系统，计算了同一经度上纬度每相差1秒所对应的实际距离。

首先，同学们使用了地球赤道周长除以360度（因为地球分为360度）来计算每度的距离，得到每度大约为111公里。然后，考虑到地球的曲率，他们使用余弦函数来调整这个值，以适应永安村所处的纬度即北纬21度36分4.64秒。调整后的每度距离的计算方式为111公里乘以纬度的余弦值［cos（21.6）］，计算结果为大约103.205公里。接着，同学们将每度的距离进一步细分，计算出每分（1度=60分）和每秒（1分=60秒）的距离。对于永安村所处的北纬21度36分4.64秒，他们发现每分的距离约为1.72公里，每秒的距离约为28.7米。

为了验证这个计算结果的精确性，同学们在地面上测量了正东西和正南北方向的5米、10米、15米、20米的距离，并记录了这些距离的初末位置经纬度坐标。通过计算这些坐标之间的纬度和经度差值，并将其转换为实际距离，他们发现北斗定位系统测得的距离与实际测量结果非常接近，误差在分米级别以内。这验证了北斗定位系统在测量永安古城墙长度方面的有效性。

最终，同学们根据这些精确测量的数据，按照1∶28.5的比例尺，将测算结果绘制成一幅详细的平面图。

回到学校后，结合定位测算数据和永安老人们的描述，同学们在美术老师韦小东的指导下，利用电脑软件画出永安古城的复原效果图。

活动总结

本次北斗助力永安古城纸上复现的实践活动是一次非常有意义的活动。通过活动，同学们了解了永安村的深厚历史底蕴，也体验了北斗导航系统定位在生活中的应用。同学们在活动采访了村委干部和永安村老人，锻炼了与人沟通和协调的能力；通过北斗定位与经纬度的测量，锻炼了科学探索的能力；利用经纬度的差值计算地面距离，锻炼了跨学科处理能力。本次实践活动，令同学们收获颇丰。

总结分享活动心得

同学们分小组对本次实践活动进行总结

陈明同学

在活动中，我学到了关于北斗卫星定位的知识，了解了永安古城在我国南方海防方面的重要性和古城曾经的繁华……如果能把永安古城的深厚文化底蕴好好开发，将对乡村振兴有极大的帮助。

聂斯贝同学

我很感激这次实践活动机会。我亲身体验了北斗定位系统的操作和应用，还参与了团队的合作与分工；我不仅学会如何和他人合作，而且克服了种种困难，解决了种种问题。这些帮助我培养了自信心和团队协作能力。

梁文萍同学

这次活动让我认识到了永安古城曾有的辉煌历史。参加活动后，我更加认识到自己作为青少年的责任和使命，我希望将来能够为家乡的发展做出贡献。

注：本项目为广西教育科学“十四五”规划2023年度专项课题《乡村学校青少年科技创新素养培养的实践研究》（课题编号2023ZJY1368）的阶段性研究成果，并获得北海市第39届青少年科技创新大赛初中生实践活动项目成果竞赛一等奖。