运用北斗导航系统优化校园环境

〔摘 要〕 文章介绍了一个学生团队运用北斗系统进行校园屋顶绿化、操场功能分区和垃圾分类集中处理中心的规划，解决了学校存在的缺少绿荫遮阳、人均操场使用面积不足、垃圾桶过多的问题。团队成员运用北斗导航系统绘制规划图、制作模型和完成方案报告，实现了校园环境的优化。

〔关键词〕 小学科学；北斗导航系统；校园环境；优化

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2025） 04 062-064

一、项目背景

2023年7月，合肥市淮合花园小学组织了“北斗杯”安徽省青少年空天科技体验与创新大赛活动。为参赛做准备，团队成员首先利用北斗设备遥感观测整个校园并绘制成校园地图。通过调查及学生集体讨论，我们发现学校目前存在以下需要美化的地方：

一是学校缺少绿色植物遮阳。1～6月份，天气炎热，在四楼的学生很难在酷热的天气下集中注意力学习。由于学校电路老化，不能承担较大的电力负荷，安装空调不现实。

二是目前学校有1800多名学生、39个班级，学校有一块3000平方米大的操场，人均体育活动面积仅有1.66平方米，显然是捉襟见肘。由于没有统一的规划，经常导致班级不能很好地开展体育活动，跑步等体育活动开展得不充分。

三是通过北斗遥测发现，学校遍布垃圾桶，有31个之多。虽然方便学生随手扔垃圾，但是由于垃圾桶数量较多，增加了保洁人员的工作量。垃圾桶集中摆放的地方容易滋生细菌和害虫，垃圾并没有做到分类处理。

二、改造方案描述

（一）“屋顶草原”

我们曾经参观过合肥京东方医院，那里的屋顶上都种植了各色植物，既能遮挡阳光，又很美观，给我们留下了深刻的印象。让屋顶花园焕发新生，防水与承重两大难题不得不面对。而在其中，有一个既简单又聪明的办法，那就是利用地被植物巧妙织就一张“生态地毯”。近年来，景天科的佛甲草作为“绿毯”的选择，已经受到了众多人的青睐，它不仅经济实惠，更是美观大方。这种小草生命力旺盛得让人惊叹，粗放管理也能长得郁郁葱葱，覆盖力超强，一眼望去，满眼都是生机勃勃的绿色，观赏效果非常好。

1.佛甲草小档案。佛甲草，听起来是不是像个神秘的小精灵？它又名野马齿苋、垂盆草、狗牙草、台湾景天、麻雀花、铁指甲，是一种来自景天科的多年生草本植物。在自然状态下，它的身高大约在10至20厘米之间，但人工栽培下，它也能昂首挺胸，长到40至50厘米高。小时候，它的茎笔直挺立；长大后，却变得柔情似水，下垂成丛。叶子细细长长，像一根根绿色的线条，没有叶柄，通常三四个叶子轮生在一起。最迷人的要数那小巧玲珑的花朵了，聚伞花序伞状，顶生着黄色的花瓣，像是给屋顶花园戴上了一个美丽的花环。

佛甲草的花期和果期分别在4至5月和6至7月，它的种子虽小，却蕴含着强大的生命力。这种植物原产于热带、亚热带和暖温带地区，如今已经广泛分布于世界各地。

2.佛甲草大揭秘。（1）生命力顽强，适应性超强。佛甲草可真是个了不起的小家伙！它有着超乎想象的生命力，哪怕在干旱的环境里也能顽强地生存下来。因此，在屋顶绿化等无土栽培的场景中，它可是个得力干将，能轻松替代传统的隔热层和防水保护层。只需在薄薄的30毫米生长基质上，它就能茁壮成长。更令人惊叹的是，种植成活后，它几乎不需要额外的水肥管理和养护，就像个省心省力的绿色小助手。而且，它还很少生病虫害，真是个绿色健康的守护神。（2）粗放管理，养护简便。佛甲草真是个不挑剔的“好孩子”！它对水肥的要求并不高，只要不是特别干旱的气候，就不用太担心它的生长。它喜欢温暖湿润的环境，土壤条件也不是问题，哪怕只有3厘米的土层也能快乐生长。更厉害的是，它还特别耐寒，就算经历寒冷的冬天也不会受伤，一到春天又能焕发新生。而且，它还特别耐热，盛夏的高温也奈何不了它。另外，它还有一定的耐阴性，就算放在室内一个月也能保持良好的状态。不过呢，它有个小缺点，就是怕涝，如果长时间泡在水里就容易烂根。所以，在屋顶种植佛甲草时，要注意排水。这样一来，佛甲草不仅能美化环境，还能在夏天为我们带来清凉，冬天则为我们保暖御寒（如图1）。

3.佛甲草减少楼层温度的研究日记。2023年10月5日，天气晴，我们小组采用了热成像装置在同一位置分别对学校楼顶地砖和佛甲草覆盖面进行测温。

测量结果显示，地砖覆盖面平均温度达40.4摄氏度，而佛甲草覆盖面的平均温度则为30.3摄氏度。由此我们可以得出结论：佛甲草覆盖面能够有效降低楼层的温度。

（二）“小操场，大体育”

针对学校操场面积不大的困境，我们小组成员开动脑筋，展开大胆想象。我们设想把操场划分为拥有固定体育项目的五个区域：一号区域专门用来跳高和踢足球；二号区域用来练习棒球和跳高；三号区域为跑道，项目为跑步和跳远；四号区域学生可以练习攀岩；五号区域为沥青区，项目为跳绳；六号区域为韵律、滚翻和武术。地方虽小，却五脏俱全。

我们开发了体育活动预登记系统，即体育课的前一天，由体育教师扫码登记第二天所要使用的场地，确保场地能够得到充分利用（如表1）。体育教师根据场地区域的划分来调整教学内容，各班级每天轮换一次活动区域，以此来保证每位学生每周都能在各个区域练习不同的内容，让学生可以充分利用学校的“每一个角落”，来尝试多种多样的体育项目。例如：我们特别打造了攀岩墙，引进了攀岩的课程，就是为了将运动空间往上延伸，让更多的学生可以参与不同的体育运动；加入了北斗测速装置，能够精确地测算出学生跑步的速度，为体质检测提供了很大的便利（如图2）。

（三）“垃圾分一分，校园美十分”

团队成员拟在学校原来的垃圾集中点新建一座垃圾分类处理站，这样校园里的垃圾桶就可以取消，能够有效地减轻保洁人员的工作量，并使校园变得美观和清洁。因为垃圾分类会有积分可以兑换奖品，所以学生参与积极性大大提高（如图3）。

三、结论与展望

本作品对于校园一共做了3处美化，分别是“屋顶花园”、操场分区和垃圾分类集中处理。首先需要运用北斗设备对整个校园进行定位和测绘，绘制成一张校园整体图，并标明方位，运用北斗测距功能计算比例尺。

“屋顶花园”的创作灵感来源于学校行健楼二楼的劳动教育基地，学校的劳动教育基地主要种植蔬菜，学生经过观察发现有一些地方值得改进：第一，种植蔬菜需要大量的营养土，成本较高。第二，蔬菜种植耗水量较大，夏天每天都需要学生去浇水，如果大量种植，必然会增加楼层所承载的重量。第三，蔬菜换季较快，到了秋天叶子枯黄，需要清理。

因此，团队计划种植佛甲草草坪。佛甲草的优点很突出：四季常绿，耐旱，需要的土层少，经济实惠，便于管理。由于楼层较高，后期维护需要借助小型无人机遥感拍摄草坪长势情况、是否缺水、排水效果等。利用北斗系统能够方便测算出草地面积，省时省力。据相关研究，草坪能降低地面温度约10摄氏度。如果“屋顶草原”的计划真的能够实现的话，在四楼学习的学生就不会那么热了。我们可以先在一个楼层种植一片草坪，进行观察并记录草坪生长情况，以及需不需要经常浇水、排水是否正常、能否有效降低楼层的温度。通过实验不断完善计划，最终大面积推广。

对于操场分区及预约登记，国内有一些学校已经实行，我们利用腾讯文档开发了一个预约二维码，操作起来比较简单。为了更加科学地进行功能分区，我们采用搭载北斗系统的小型无人机拍摄操场全景图，并制作了操场功能分区的模型。在制作过程中，有学生提议可以在网上购买一个操场模型，但我们发现购买的模型不够逼真，最终决定自己动手制作，学生创造性地运用图钉来表示攀岩项目，非常醒目。目前合肥校园里面开设攀岩项目的还不多，我们觉得这个项目非常时尚，也很有意义，后期在落实的时候要注意活动安全。

垃圾分类集中处理中心是费恒煦同学头脑风暴想出来的。我们运用北斗遥测技术发现学校竟然有31个垃圾桶，每天清理一遍将是很大的工作量。垃圾没有进行分类，并且我们在垃圾桶下面发现了很多的虫子。明确修建垃圾分类集中处理中心的计划后，我们运用北斗遥测技术在校园里寻找合适的点。其必须满足以下要求：学生倒垃圾比较方便；尽量不破坏绿地。最终我们在教学楼前面的水泥地面发现了合适的地方并绘制了垃圾分类集中处理中心图，修建后只需要一位保洁人员在旁督促学生将分好类的垃圾倒入即可，能够节约大量人力，且非常清洁，没有异味和虫子。

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