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本帖最后由 geonet 于 2015-6-29 20:24 编辑
如何将地理信息技术应用融入高中地理日常教学
http://geo.cersp.com/ztts/ztts/200710/3724.html
第一讲 第一课
老师们大家好，今天是新课程远程培训地理学科的专题五第一讲第一课。这一讲我们所谈论的是有关现代地理信息技术的一些问题，新的课程标准对地理信息技术应用提出了比较高的要求，不仅把地理信息技术作为学习地理的一个必修的模块之一的一部分，而且还设立了地理信息技术应用的选修模块，一些有兴趣的学生可以通过选修模块的学习来更多的了解地理信息技术在社会中的应用。此外课程标准还特别是把学生的信息素养的要求明确的写在了课程标准中，这就要求老师在讲授地理课、在进行地理教学的时候要把地理信息技术引入到课堂之中。
这一讲的教学中我们就将围绕地理信息技术的教学进行讨论。今天是这一讲的第一课，我们着重探讨的是地理信息技术中的遥感的技术。地理信息技术包括了遥感、地理信息系统和全球定位系统。在这三个词儿的英文的缩写中都有一个S，所以把它们合称为3S技术，也就是说这3S技术是地理信息技术的核心技术。
这节课我们先来谈的是遥感的技术。我们先来看一段有关遥感技术介绍的一个短片。
“假设你站在摩天大楼的顶部往下眺望，你可能会感到头晕，但是你对周围的东西能有更深的了解，因为你是在从远处获得信息，科学家把这称为遥感——不用实际到达某个地方就可以获得这个地方的有关信息。遥感是科学家用特殊摄像机和设备来给地球绘图的方法。现在科学家们依靠的是飞机和卫星。卫星能看见肉眼看不到的东西，因此它们就像一双犀利的重来不眨眼的眼睛一样鸟瞰着地球。过去他们专门用于军事方面，从事侦查、检测间谍等活动，现在在和平时期它们也是非常有用的，正如罗杰米歇尔所说：“他们能捕捉到世界大面积地区的情况。”卫星有如此有效部分的原因是他们能拍到很大的照片，能够一次看到180或240公里远的地方，所以用卫星来绘制地图是非常有效的。下面是他们的工作原理：一些卫星就像照相机一样，用他们的镜头捕捉地球上的发光点，光被转化成数字信息并传送回地面接收站，相反另外一些卫星依赖于雷达的帮助。雷达在接收和发送微波时具有一种敏锐的能力，能够记录下地球的地貌特征，可以想象雷达基本上是一种照相机，但它是利用微波来工作，不像其他照相机那样利用光线，它们能拍摄到海浪、能发现海面上的轮船、甚至轮船的摇摆情况。像雷达这种高级的遥感技术能够做很多工作，你用不着担心是白天还是黑夜，更不用担心是晴天还是阴天，你总能够得到你想要的照片，因为微波的波长比可见光波的波长要长，它们可以穿透云层发现下面隐藏的东西，大部分像石头、湖泊这样的物体，能给卫星反射回非常强的信号，这些物体在屏幕上显示为黑色，利用这些数据制成地图，就是另外一种工作了。
计算机接收到数据信息流，然后再把它们转化为可读的图象，地理和水文学家队伍会被请来，对这些图象进行释解，通过把某一部分地区突出和添加一些颜色，他们就能够将高处的光线和雷达图象转化成有实际内容的地图，卫星不会告诉你任何东西，你必须有专业知识，这就是我们的工作性质。把我们从卫星那里接收到的原始资料，转化成每天解决实际问题的具体方案，在接下来的几年里卫星仍然将会沿着地球的轨迹运行，这样他们能够随时拍摄到
具有相同特征的照片，因此科学家们能够监控到地球发生的变化，而且能够看到我们做出的决策是怎样影响陆地的。”
遥感的基本的原理和基本的判读方法。通过刚才这个短片，我们可以得出这样的结论：遥感实际上就是遥感的感知，其实这种思想起源很早，中国古话就有登高望远，唐朝的时候杜甫诗云：“会当凌绝顶，一览众山小。”苏轼也有诗说：“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”其实这就是非常朴素的要站得高才能一览全局的一个思想，只不过到现在随着技术的发达，我们要实现登高望远比古人就越来越容易了，我们可以放一个热气球上天去，我们也可以在飞机上装一个照相机，或者通过卫星的方式来探测地表，那么这样的一种技术方法和手段，实际上就是遥感。这种思想其实在古代就有，但是技术手段要到现代才能够实现，站得这么高要是能看，而且要想看清楚，这双眼睛要非常的敏锐才行。而这双眼睛实际上在咱们遥感的这些平台上都有，在遥感术语上我们把它称为“传感器”。传感器的作用就是要把我们地表反射的电磁波给它用影像的方式记录下来，最后再转换成我们人肉眼能看得到的一些图象。那么为什么地表反射的电磁波，它就能记录下来，我们就能识别地物呢？那是因为我们地表的那些不同的地物，它对电磁波的敏锐度不一样。就是有一些地物，比如说在可见光的范围内绿色的植物，那是因为他反射绿色的光波，所以我们看到它是绿色的；白色的物体是因为它反射白色的光，所以我们看到它是白色的；除了可见光以外，地表其实还反射很多我们肉眼不能察觉的那些波段范围，比如说红外、还有那些微波波段等等。那么那些地物传感器都会对它有反应。有一些地物它对红外就比较感兴趣一点，它反射的就多一些；有一些它可能对近红外敏感一点，反射就多一点；有一些它是集中在可见光波段范围内的；有一些是对微波的反射比较敏锐一点。我们就可以利用这样的特性，通过遥感手段来识别地物，我们的传感器就是利用了这样的一个原理。通过这样一双眼睛我们就能够把我们肉眼所观察不到的、我们人在现场感觉不到的一些地物和地表的一些规律性的运动能够很好的给它反应，并且能够解释出来，从某种程度上讲和照相有类似的地方。但是照相的底片只能感受的是不同颜色的可见光，就是感受电磁波的不同的波长。不同的地物它除了能够反射的可见光，还能够反射一些我们看不到的波段，比如微波或者是红外。然后就得用一种特殊的底片，或者说是特别的传感器，专门接收可见光以外的波段，并且能够识别不同的这种波段。这样就比照相机所能感受到的光范围广、宽，它就能够看到很多东西，能够表示出温度，还能表示出其他的这些问题。
这有一个图像来反应出不同的一个地物的一种反射。从这幅图像中我们可以看出来，蓝色的是水体，绿色的是绿色植被，黄色那根线代表的是这个裸旱地，这个横坐标是从0.4微米到这个2.6微米，这是电磁波的反射波长。可以看到这三种不同的地物在不同的波段上所反射电磁波的能力是不一样的，比如说水体，它在中红外反射的就比较强，如果是一个中红外的遥感图片的话，那么这一部分它的信号就比较强一点；如果绿色的植被是在近红外这一块，它的反射率比较强，如果是一个近红外波段的遥感照片的话，它的这块就会比较的明显。而这个裸旱地只是在0.8微米以下的这一块有非常微小的反射率，所以它就在各种波长里边它可能信号都比较弱，呈现黑色。就是同一种地物在不同的情况下也有可能是不一样的，比如说这幅图里所表现的是一个植被的状况。那健康的植物我们可以看它的反射率就比较高，而受到了伤害之后反射率就比较低，在不同的反射率状况下，我们就可以用来区分植物现在长势如何。这在农业中应用非常的广泛。在这一点上我们能够区别出农作物的长势、甚至推估计产量来，因为植物受到病虫害之后，它的植物含水量会下降，那么它的叶面对不同的波段的电磁波的反射情况就会产生不一样的结果，所以我们就可以利用这种差别，知道它是不是受到了伤害，同时知道农作物的长势，从而对它进行估产，甚至不一定是估自己国家的产量，如果也可以拿到别的国家卫星，那么估全球的产量、预测出粮价的走势都有可能。
作为一幅遥感图片来讲，我们有时候看到的会和我们真实看到的地物景观不完全一样，这是因为一般的遥感影像它和我们真实的肉眼，包括我们拿在地面上用照相机照下来的都不一样，比如说现在咱们看到的这一页的图片，左边肯定是我们用照相机拍下的一个真实场景，它是从侧面角度拍的腾冲县的一个远观的照片，那么右边就是一个彩红外的遥感卫星影像。我们可以看到如果用照片看跟我们平常肉眼看的很接近，我们能很清楚的知道哪儿是山、城区、道路、农田；那么到了卫星影像上，我们就需要进行一些判读，所以我们把这种就称为叫目视判读——我们利用肉眼来对它进行判别。我们可以看到卫星影像的左上角那部分是山地——本来是绿色的山地，在那个彩红外的遥感卫片里面，它变成了暗红色的；比如我们看到那个城区在这个彩红外照片里面就是灰色的；像那个农田在那里面变成了黄绿色的。在这里面我们就需要借助一些方法来对它进行判读。判读的方法有很多，简单的说一般我们就是从色调——也就是卫星影像上的那些颜色，还有形状——就是这些地物在卫星上的一些形状，还有它的一些纹理、图案、布局、质地。像这样的一些都可以辅助我们对它进行判断，还有阴影，这是很重要的一些判读的标志。比如说在腾冲县卫星影像上面，我们可以看到那个道路变成了白色的条带状的，那个黑色的带状物就是河流。我们可以借助形状和颜色就能对他进行判读。我们还可以借助这些方法对一些其他的地物进行判读。比如说我们要找到火山地貌的时候，火山口往往都是圆锥形的，我们可以借助于形状和它的阴影，就能清楚的看出来。在很多情况下我们还需要借助一些地貌学和地理学的知识背景，来进行理论上的推断，再结合遥感影像的实际来进行判读。比如说农田。一般情况下大部分的农田，尤其是在山区里面，它一般都是在河流的两侧或者是山坡上比较平缓的地段。如果我们在判读的时候把这些因素综合起来，就会使我们的判读比较容易，那么这些也都需要我们经常有兴趣拿一些遥感影像，结合一些实际对照来不断的锻炼一下自己。虽然我们利用遥感手段拍下来的那些影像和我们平时见到的这个地物的这种景观不完全一样，但是一些分布规律还应该是一致的，比如道路和河流它都应该是线状的，但是不规则的线状的弯弯曲曲的那个肯定就应该是河流，如果是比较笔直的这种线状的，那就是道路。还有就是比如说像这农田一般在冲击扇或者是在这些位置上，城市也多会在冲洪击扇上，我们平时所学的一些地理的分布知识，都能够作为我们判读的一些依据和方法，这样的话就能够更好的把它判读。那么如果是同样波段的，或者说同样的卫星照片，我们这张已经判断出来的一些，比如说红颜色的是植被，黄颜色的是田地，在相同类型的这种图片上是不是就可以去应用这种判读的标志，应该叫做是不是从这个角度也可以是这么来判读？那么我这里边还有一张照片也是刚才那个腾冲地区的，可以这个给老师们留一个作业，就是按照刚才王老师给我们提供的这些判读的依据，能不能在这一幅照片上您找一找哪些是森林、哪些是田地、哪些是公路、哪些是水体？特别是能不能发现这幅图上还有火山，看能够在什么地方把这座火山找到？
遥感图像在我们的日常生活和工作生产中应用的非常广泛。我这里有一幅非常有意思的一组图片，这两幅图片拍的是同一个地方，是一所大学的校园，右下角这个图片所描绘的是真彩色，就跟我们看到的照片是一样的，那么左上角是用红外来拍的，它把近红外反射的比较强这个区域变成了红的颜色，那么从右下角这幅图像里面我们可以看到周围的植被是绿的，特别请大家一块看体育场里边这一块草地也是绿颜色的，你分不出来这个草地是真的还是假的，但是在左上方我们用红外呈现的这幅图象中看的就非常清楚了，真的植被由于它对近红外的反射比较强，所以变成红色了，而体育场里面这块人造草坪还是绿颜色的，这样一下就区分出来是真草坪还是人造草坪了，就这种应用在平时的生产和生活中是非常广泛的。这也是遥感手段比我们肉眼系统要先进多的一个最基本的出发点，那就是它可以对多个波段性进行反应的结果。不同的地物，它具有不同的光谱特性，那么我们就可以利用不同的光谱特性，在我们的遥感平台上装载多个波段对它进行拍摄，拍摄不同的波段的反射的图像，甚至有时候我们还可以把这些不同的图象给它拼合起来，那就有一些非常有意思的应用，比如说我们在军用侦查卫星里面，我们经常要侦查敌人的时候，我们的那些坦克包括部队经常都是用一些跟周围植被比较接近的一些颜色，比如像迷彩服，那种如果是我们就用这种可见光来看，是看不出来的，都是一样的。但是如果我们用红外，就像大家所知道的“越是温度高的物体，反射的红外线越多。”那么我们在传感器上就可以把这些红外信息捕捉到，我们就可以利用这个差别，清楚的发现伪装的东西在哪。利用那种特征我们在军事上就有非常多的应用。其实这种应用，还在很多地方都有应用，比如说我们在高空卫星影像上，我们拍到的地表的植被比像是灌丛和森林它都是绿色的，很难区别，但是由于灌丛和森林它的含水量不一样，一般灌丛含水量低，
而森林里面尤其是那些阔叶林它的含水量是相当高的，不同的含水量对红外、近红外这些反射也是不一样的，我们可以利用这种差别，借助于这些红外波段的影像，就可以清楚的分辨出来哪个是灌丛、哪个是森林。还有就是咱们在海洋上经常要用到的观察赤潮，因为赤潮是一个灾害性的环境问题，尤其对海洋渔业和海洋环境都是一个很严重的威胁，那么我们需要对它进行预警预报，要观察赤潮的时候就需要尽早发现苗头，而在赤潮产生前，往往它跟周边的海水的颜色区别并不大，尤其是我国东海海面，它本来颜色就是就发黄，如果我们不借助一些非常好的手段，我们就很难尽早的发现，但是如果我们借助遥感这种手段，就是说利用一些多种波段的不同的影像，那我们就可以很快区分出来，就能够尽早对赤潮进行预报，并且采取相应的措施。这在军事上应该说是一个很大的用途，在这方面就是去伪存真，就是把那些伪装去掉。我们经常看一些比如解放战争或者抗日战争故事片的时候，解放军把树叶儿编一个圈儿戴到头上来做一个伪装，在当时的战争情况下，可能还能做到伪装，但是在现代这种遥感技术如此发达的今天的话，这些伪装恐怕都已经没有办法去隐蔽部队本身了，包括我记得海湾战争的时候，萨达姆做了很多充气的坦克，这些假的坦克去迷惑美国部队，但实际上如果用这种多波段遥感的话，都能够把它区分出来，并且能够看出是用不同的东西做成的。
遥感图像还可以监测灾害。从灾害的监测方面，我这还有两个遥感的图片，这两幅图片都是松花江哈尔滨河段的照片，这是一个很典型的应用方式。遥感手段在环境灾害检测和防治方面有着越来越重要的作用。同样在照片上不同的颜色反应出来的是不同的地物特征，和刚才的腾冲照片不同，那是一个红外的彩色的照片，因为植被在红外波段反射率比较强，所以植被都呈现了红色。在这两幅图上绿色植被就呈现的是绿色，这个真彩色的影像跟我们平时肉眼观察到的颜色是基本是接近的，灰色的那个区域正好就是哈尔滨市，然后发红一点的是一些裸露地，而蓝色和深蓝色的部分就应该是水体，我觉得从这个图像上能看出两个方面的问题：一个是1998年5月份的、一个是8月份的。5月份的图像明显红色的地方要多一些，而到了8月份的这个地方在陆地上大部分都成了绿色和黄色，从这个对比来看因为哈尔滨是我国东北地区纬度比较高，能够看出来在5月份的时候它的植被还长的不太好，而到了8月份植被的叶子各方面都长出来了水草丰美了；还有一个我觉得更突出，就是1998年是我国东北的一次大的洪水，在这也能看得非常清楚，因为在5月份窄窄的松花江的河道到了8月份却变得这么宽，成为汪洋一片，整个是被淹没了。
可能大家每天都看新闻联播，经常都会看到卫星云图，卫星云图实际上就是利用遥感的手段拍摄下来的影像，现在我们国家也有自主的气象卫星就是风云系列，现在是风云一号、风云二号、那么在今年7月份发射的是风云三号卫星，在卫星云图上我们可以识别很多灾害性的天气，并对它进行做出预报，比如说台风，台风眼儿在卫星云图上表现的特别明显，并且我们还可以借助于影像上其他的要素，对于台风的可能去向路径、它的破坏力大小进行预测预报。这样的预测预报就对地面要采取相应的防治措施是非常关键和非常重要的。
除了对台风进行识别，像暴雨天气也可以对它进行预报。同时像一些暴风雪、冰雹这些灾害性天气等等，都能够起到非常好的预报。这是水的这一方面，俗话说水火无情，火的这一方面也能够遥感，这是一张我国大兴安岭一次火灾的时候，所利用遥感的卫星作为监测的图片，在这幅图片上它的颜色也基本上是真彩色的，绿色的部分应该是森林，然后红色的不管是亮一点的红还是暗一点的红，都说明现在这片范围内是有森林大火的，其中明亮一点的红应该是正在燃烧的，而发暗红色的部分应该是已经烧过的，就是过火的森林。这个图象上还有一些不同的颜色，比如淡蓝色的就应该是森林中着火之后烟，而白色的应该是云，因为白色底下有一影儿，那是云彩所产生的暗影。在这幅图上就能非常明确从全局的角度看出火灾发生的范围，而且烟的方向还能标示出风现在的方向。对于森林灭火来讲能够起到很大的作用。那么除了在火灾的应用，洪水的监测外，还有环保的监测方面应用。像吉林市的化工厂泄漏事件，我们都是采用了遥感手段对污染带进行跟踪；那么其他方面像在海上有些油轮石油原油泄漏、还有一些危险化学品的泄漏都可以采用遥感手段，对它进行大面积宏观的整体的一个监控，那么其他的还有在地质方面比如说监测滑坡、泥石流。这样我们才能知道去采取相应的措施。还有在农业上面利用，比如说我们可以利用植被在含水量不同的时候反射的光谱不一样，那么我们对病虫害进行监测，从而为森林和农田的防治病虫害灾害来做一些非常有益的工作。总之就是现在在灾害的防治方面有非常积极的作用，同时在灾后的评估方面也有非常重要的作用。在国外很多保险行业都采用了遥感手段，对灾害造成的损失进行评估，那是利用遥感影像来实现的，就是既不能让灾害的损失扩大了，也不能让它缩小了，那么他就用遥感的影像来确认，确实你这块受灾了或者甚至受灾的程度，他都能够通过遥感影像判读出来，以此做到不漏赔不多赔。
作为一种大范围的环境变迁，遥感影像也能够起到很好的种监测作用。黄河是一条世界著名的含沙量非常高的河流，每年黄河三角洲和临近的海岸都会有很多的泥沙淤积。我们从这幅图上可以看出来，红色的部分表示的是在滩涂上开垦出来的农田，就是以植被为主的，蓝色的是一些晒盐的场，入海口这个灰色的部分是滩涂的荒地。那么从七七年和两千年这两幅图来对比，仅仅20多年的时间，黄河三角洲的生长是非常迅速的，从地质作用的角度来讲，这是一个外力作用的流水的沉积；从环境变迁来讲，有很大的一片海洋变成了陆地。
在研究环境变迁的时候，遥感是已经是成了一个不可或缺的手段，像湖泊的变迁、湿地的变迁，我们可以在遥感影像上面从宏观的范围解译出这个湖泊以前的水域面积，因为它都会在遥感影像上留下迹痕，那么和现在的水域的面积对比，就可以知道这个湖泊的演进过程，包括湿地、沼泽地的演进，我们都可以通过遥感手段来得到，还有像沙漠化，就是以前哪些地方曾经是绿地，现在已经被变成沙漠了，还有沙漠的整个扩展方向，都能在遥感影像上找到蛛丝马迹，从而为我们研究环境变迁提供非常好的作用。除了利用这些方法以外，还有就是把不同时像，也就是不同时间时刻点拍下来的影像做一些对比分析来观察人类活动对环境变迁的影响。现在国际上研究的土地利用和土地覆盖的变化的课题，正是充分利用遥感手段来研究我们人类对于整个环境的影响，并且做一个综合的评价，然后对人类的行为进行一次重新的评估，以纠正咱们自己的行为，以前的这种评估是一件非常庞大的工程，得人去做调研，做国土的调查，这是非常庞大的工作量。但是现在用遥感影像不论是从成本上还是从速度上是都有很大的改观，以前基本上没法做的事情，现在我们都可以很好的来做。
遥感图像在生产生活中有很多的应用，实际上遥感图像在中学的地理教学中也有非常广泛的应用，像北大附中翟磊老师谈到的他是怎样应用的一段例子。我还想给老师们在介绍一个唐山一中的张志光老师所做的一个教学设计：
“他所讲的是地理环境的地域差异这节课。他是利用了现在在网上可以提供的非常好的一个遥感的资料就是Google earth，用它来带着学生进行了一次地质的旅游，首先他以非洲的遥感图为例，把一些判读的标志给学生介绍出来了比如说在Google earth的遥感图像上，绿色一般代表的是森林，深褐色一般代表的是草原，而比较浅的这种颜色代表的是荒漠，然后根据这样的一种判读的标志，来分析整个的自然带是什么样的一个演变的过程，同时它也给学生提出了这样的要求，比如说旅行的目的是欣赏更多的自然景观，理解地理环境和地域差异，了解自然地理环境的地域分宜规律，同时进行了活动的分组，特别是运用这个Google earth软件和自然带的分布图，这是他给学生设计的两条路线，一条是这个欧非之旅也就是主要体现的应该是从两极向赤道的一个地域分宜规律的一个变化规律；还有一个是亚洲之旅，也就是说从沿海到内陆的一个地域分宜规律。在带领学生观察的时候其实也是读遥感图的基本的这些原则，比如说要寻找典型的地方地区也就是说气温和水分变化的这种趋势，还有远离人类深刻影响的地区，因为这里所要看的是一个自然带，所以不能有太多人类的活动，另外要避开多云的地区，这样看到的就是真实这种地物。那么在这样的过程之后，学生就非常自然的能够得出自然带从赤道向两极还有从沿海向内陆的分宜的一种规律。”
我在教学过程中有时候也会用到遥感图像：这组图片是在讲不同的国家城市化进程的一个差异，这是对比的是北京，左边这幅图像是1978年的北京，右边这幅图像是2000年的北京，老师们可以看出来，北京的城市范围非常明显，也就是说图象中呈灰白或者说灰褐色的这部分区域，在这20几年中扩展的速度是非常快的，也就是说像中国这样的发展中国家，在这20几年中是一个城市化速度非常快的一个过程。同时作为对比，巴黎的1987年和2001年的两张卫星遥感图像仍然是一样绿色的可能代表的是植被，然后灰色的代表的是城市，我们看到巴黎的这个城市范围在这十几年间并没有很明显的变化，这说明作为发达国家来讲，它的城市化基本上从一二百年前就开始了，现在这近十几年或者近十年，它的城市化扩展的这种趋势已经趋缓了，甚至出现的逆城市化这种现象。
所以从卫星种影像上能够得出这样的一种结论。
这组图老师们看到的实际上是不同地区的农业地域类型，左边这幅图是选自中国的江南，老师们可以看到这个地块都非常的小，而且有很多的房屋，说明人口密度是比较大的，从这里边我们可以看到水稻种植业的很多特点。而右边这幅图是美国的中部地区所拍摄的一幅卫星图片，我们可以看到大面积的耕地，非常小的一个一个居住地，换句话说人均耕地面积非常大，这也是形成商品农业的一个必须的条件：地广人稀。再有就可以看出机械化程度也是很高的。
这还可以给老师们来看一个国外对于遥感图像的教学案例，它的名称叫做哥本哈根图像的比较：
这位老师在进行教学设计的时候，首先给出了五幅不同的卫星遥感图像，应该说是不同的五个卫星所拍摄的图像，它的区别在什么地方呢？有的是分辨率很高，像这最后一幅是quick bird的拍摄的，也有的是分辨率比较低但是它表示的范围却很大……读这五幅图像，给学生一个表格去填，横的这一列就是这五个卫星的名称，竖着的填充的是你在这幅卫星的图片上能够分辨出什么东西。那么很明显那个分辨率比较低但是表示范围比较大的图像，可能能看出一个大陆或者一个国家；但是分辨率比较高的一些图像上你就能够分辨出哪是汽车甚至是自行车，可是就看不到一个整体大陆了。用这样的一个活动给学生说明像素的概念和分辨的率的概念，而且说明不同的这种像素的图片或者分辨率大小的这种照片它是有不同的用途的。它有不同的用途的时候我们要选择不同分辨率的照片。那么接下来就是每个组打印出一个真彩色的land star影像，在其上面覆盖一个透明的纸，因为学生都住在哥本哈根，根据他们对哥本哈根的了解，然后把城市区域中这几种类型画出来，哪是工业区、哪是住宅区、哪是中心商业区、哪是机场等等，实际上这里边就已经渗透了一个城市地域功能分区的感觉，能够从卫星影像中提取出一些有用的信息，并且他还建议学生用puick bird卫星图片再进行这种验证，这样也能够更加精确的得出这样一种结论。
以上这些例子都说明遥感图像在我们的地理教学中的应用是非常广泛的，讨论完之后请老师们思考这样两个问题：
一个是在学生学习遥感图的判读的过程中应该特别强调哪些判读要领的掌握。
第二个就是在我们刚才的这一课的讨论中出现了很多幅的遥感图片，请老师们任选其中一幅做一个简单的教学设计，看看这幅图片如何应用到地理的教学之中。
第一讲 第二课
老师们好，上节课我们讨论了有关遥感技术在社会生产生活和地理教学中的一些应用。作为地理信息技术的另外一个组成就是全球定位系统，也就是我们常说的GPS。它的原理和应用也非常重要。GPS是美国全球定位系统的一个简称，现在欧洲、俄罗斯、包括中国也都在研制类似的系统。全世界大约有4套这样的系统，严格意义上的称呼方法应该叫卫星定位系统。而美国的GPS是做的最早的、目前也是在军事和商业应用最广泛、相对最成熟的，所以现在大家都习惯用GPS来概括代称卫星定位系统。俄罗斯在这块做的工作也非常不错，比如俄罗斯的GLONASS系统，由于前苏联的解体，导致有一部分卫星发射没有正常运行，维护也受到了一定的阻碍，但这两年俄罗斯也加强了维护，并有进一步发展的决心，这就是俄罗斯的GLONASS系统。另外就是欧盟主导的伽利略系统，中国也参加了它的研发、使用和投资，但是伽利略系统现在还没有正式完全投入使用，准备2008年开始面向全球提供服务。2008年就是北京的奥运会，北京将会成为伽利略系统首批试运营的一个客户，享受来自于伽利略系统的一部分定位服务。中国也加强了卫星定位系统的研发。从2000年开始到今年2月份，我国已经累计发射了四颗北斗卫星，被称为北斗导航卫星定位系统。它是我们自主知识产权的一套系统，正因为有了这套系统，大概有20多颗卫星将会在三到五年内为中国包括东南亚和东亚提供精确的定位服务，包括通讯方面的服务；正因为有了这一套系统，我们在定位方面尤其是在国防和一些安全领域方面就不再会受制于人。有可能老师会问：既然有了一套美国的GPS系统，为什么各个国家还要研制自己的卫星定位系统？这主要是在国防上的一些考虑。美国的这套系统民用精度和军方精是不一样的。它开放给其他国家的精度就会低一点，我们只能看个大概，而美国却都能精确看到。所以我们还要有自主研发的卫星定位系统。
GPS的基本工作原理或者是它的一些基本的应用情况，我们一起来看一下这个短片。
“对某些人来说，全球定位系统会让他们感到不安；但对另外一些人来说，它则是一种安全感。有了全球定位卫星系统及GPS，我们就成为了网格里的一点，下面让空军上校亨特罗杰来帮助解释这种技术。
GPS代表全球定位系统，它是由24颗卫星组成的空间无线电导航系统。它能在20200公里的高空中运行，并把信号传送到用户那里，使用户24小时全天候的确定自己在地面的位置，这就是全球定位系统的工作情况。24颗卫星在与地球同步的轨道上运转，它们将经度、纬度和高度的数据发送给地面接受器。这些信号到达的时间根据每颗卫星的不同距离而各不相同，这些时间间隔有助于确定接受器的确切位置，而精度以厘米计算。只要信号接受清楚，无论我们身处何方都可以知道自己所处的具体位置。二十世纪七十年代军事人员研制出了全球定位系统，并把它用于导航。各种便携式接受器包括一个计算机芯片，这个芯片将信号解码，然后转变成信息。再传播到地球上指定的地点。由于有了这种技术，指挥官们就能跟踪到战场上各种飞机、坦克和战舰的位置；新的应用技术层出不穷，飞行过程中，飞行员用全球定位系统作为导航工具，乘客们也可以用来确定自己在空中的位置；城市中可以用这个系统来调派警车和其它应急交通工具；那些不喜欢看地图的人可以在车里装上全球定位系统接受器，根据它发出导航声音来驾驶汽车；在水上导航时比较复杂，全球定位系统要时刻在身边。正像船长安东尼玉诺所说的：“全球定位系统只需通过波的传播，就能使得船只的使用和打鱼更加有效，我们能够节省燃料因为我们不必绕弯，我们知道现在确切的位置，我们能捕到更多的鱼，因为我们能够再次准确的返回同一位置。”总的来说，在几年前只能是出色的水手才能做到从A点航驶到B点，但全球定位系统能使任何一个人在海面上更容易的做到这样的事情。渔民通过将具体地点输入全球定位系统，并把它储存在计算机里，他就能把鱼上钩的地方记录下来，然后这个系统帮助他找到返回原处的最短捷路径。”
目前GPS的应用领域越来越广泛，离我们的生活实际也越来越近，还有两个小的例子 说明GPS在我们身边的应用，我们一起来看一下。
“今年3月26日，湘潭的哥胡卫军交上了好财运，因为乘客开出了300元的高价要租他的车去邵东，他当然求之不得，但是跑长途冒风险。换作以往胡卫军肯定会一口拒绝，但因为车上装了GPS ，如果这个车发生抢劫的时候，它马上启动车里的报警装置。人们马上知道他的轨迹并及时通知公安部门，在他行进方向的之间一个地方进行堵截，并且控制汽车。
有了GPS壮胆，胡卫军载着乘客上路了，他还主动和乘客聊起了天，但这个陌生乘客的表情始终不太自然，并说没有身份证。趁乘客不注意胡卫军悄悄按下了GPS的手动报警按纽。
根据地图上GPS的精确定位，一个半小时之后邵阳警方抓获了这名乘客和五名吸毒人员。
京运高速公路客运的湘高速公司去年年底引进的一套EIGPS系统，其作用之一就是反超速，当司机行驶速度超过设定速度时，系统自动报警。司机的名字、车速、现在的位置全部都可以呈现。然后交警就可以对其进行罚款等处罚措施了。GPS系统装上高速客车虽然限制了司机们的自由，但对司机人身安全提供保障。”
GPS卫星定位系统最早是用于美国军方，当这项技术推广之后，短短的几年时间它就得到了长足发展。现在它已经延伸到了交通运输的各个领域，除了这些应用以外，实际上 GPS的应用非常广泛，比如国防科技，像导弹尤其是中远距离的洲际导弹必须要借助于卫星定位系统进行定位服务。如果我国的导弹依赖的是国外的定位服务系统，真正派上用场的时候，外国如果停止提供服务或者给我国提供错误的位置服务，后果不堪设想。所以从这个角度，我们必须要用自己的定位系统来为导弹导航。另外在各项的生活工作当中它的应用也是越来越广泛，比如说测绘，传统的很多测绘都是要利用很多测绘仪器到野外经过各种各样的纠正来完成。随着GPS的定位精度越来越高，我们就可以直接利用GPS，很快就可以把当前的地理位置准确的测量出来。例如测量珠峰高度就是用了很多GPS的工具。同时GPS在物流监控方面也做出很大贡献。 比如现在很多集装箱、很多货车上面都配制一个车载的GPS，它能随时准确的把当前货物的位置记录下来。通过一些通讯装置,比如说手机移动通讯发射到监控中心,监控中心就可以随时知道当前这个集装箱的位置。如果这个集装箱装的是一个货主委托的货物，自然我们就清楚地知道是哪一个货主的货物、当前运输到哪了，监控中心在可以通过其他的一些方法，比如说互联网、手机短信把它提供给货主。GPS同时可以监控货车、运钞车等。现在在一些企业里面，比如说我们曾经跟日本三菱公司做过一套系统。利用这套系统，三菱公司出租起重车就解决了两个问题：一个是公司确切知道车的位置和安全。第二个方面公司随时能够方便的为客户提供服务。也就是说系统能够很好的起到一个设备的保护和设备的维护。
刚才我们谈论的是有关GPS的应用，如何能够把GPS所反映出来的位置信息放到地图上？这就要用到地理信息系统。GPS应用都是地理信息系统来起作用，我们简称为GIS或者直接就念作GS，这就是地理信息系统的意思。
在日常生活中，我们应用到的地理信息系统最普遍的就是电子地图，先通过一个小的演示我们来介绍一下电子地图的应用。
“在路线复杂的城区里，如果患者突发疾病，如何才能争分夺秒绕过拥堵路段顺利到达最近的医院呢？如果120使用基于SuperMapGIS平台的急救指挥系统，电脑显示屏上就会标注病人的发病地点，系统会迅速推荐离呼救者最近的五家医院，指挥中心在第一时间里对急救医院进行调度，同时对出车情况进行管理和监控并可以打印出车单和行驶地。GIS与通信技术的结合多种选择可以用一张图来完成，例如基于SuperMap GIS 平台开发的云南电信号码百事通系统在原来114号码查询的数据基础上，新系统位置对名称、地址，诸如宾馆 餐饮 娱乐场所的类型进行精确或模糊查询，起始路线可以设置起点、终点，计算出最佳路径 显示在地图上并可以通过短信或语音方式。发送给用户；公交线路查询能够准确的了解某路车经过的站点。据预测2008年北京举办奥运会期间，将有100万辆汽车需要安装GPS卫星导航和检测系统，北京交通拥堵的困难问题将会得到一定程度的缓解。目前公众最熟悉的就是汽车卫星导航系统。车在导航中发挥作用的除了GPS，更离不开GIS的应用。”
GPS在后台起作用的本质就是地理信息系统，地理信息系统发挥得就是一个集成和管理服务的作用。地理信息系统首先是有一个软件技术作为支撑。以前我们国家最早的主要是靠引进国外的GIS软件来实现这些功能，比如说美国的ArcGIS Mapinfo。现在在我们国家也有大量的应用。到上个世纪90年代中后期以后，我们国家开始了地理信息系统软件技术的自主创新。目前非常成熟能够基本上能取代国外同类技术的软件，如中科院的、北京超图公司的SuperMap软件，都是一些非常不错这一类型的软件技术。通过这些软件我们就可以实现比如电子地图的展现方式，甚至把GPS接触到的点在地图上标绘下，它的轨迹过程给记录下来，实现它的查询、查找；我们还能够把真实的地物场景的过程转换进来，管理遥感影像，管理从外面采集的一些数据，并做一些分析、处理、输出各种地图。地理信息系统现在还能够进行扩展，就是说基于这些基础的地理信息地图软件做一些二次开发。通过这些二次开发，我们把它应用到更广泛的领域里面去，比如说政府、企业的信息化。
我们正好有一段这个小的介绍，能够看到GS二次开发的一个应用的案例，我们一起来看一下。
“这个是我们为内蒙包头市西城区开发的人口与地理信息系统，这个数据的比例尺是1：5000。首先我们可以来执行一个GIS最基础的操作——放大，放大到可以看到一个社区村委会，再放大可以看到某个房子。房子用不同颜色来表示，比如说蓝色代表居民楼；粉红代表居民楼带仓库；墨绿色是市场，再放大来看一下，我们点击每个房子就可以看到每个房子里面的详细信息，比如说这个蓝色的是一个居民楼，可以看到这个居民楼的建筑年份、它的单元、它的楼层和人口以及户数。在这几个居委会里面的各种资本的移动的情况，比如说集体资本、法人资本、个人资本或外商资本做一个汇总，得到一个不很直观的表格，这样可以利用GIS特殊的功能做一个统计，选择几个指标，我们可以从图上直接看到它在各个地区、各个居委会的资本情况，圆饼的大小代表他的资本总量的大小，不同的颜色代表不同的资本类型。”
可以介绍两个例子，一个是在政府的应用。目前政府城市管理是一个涉及到老百姓和老百姓日常生活跟政府都相关的一个非常重要的一个事物。在城市管理当中的近几年地理信息系统有了非常新的一些应用。比如从北京市开始推广的万民网格单元管理系统。他的管理方法就是把我们的城市打一个格子，每一个格子大概是接近100乘以100米一万平方米，所以故名万里单元网格，有了这样的一个格子之后，一些城管队员就可以进行分工，每个人大概管一个或者几个格子，这个格子里面的所有城市相关的一些设施，我们把他叫城市部件，这些都可以预先采集起来，存储到地理信息系统当中，那些城管队员出去执法的时候，手头都可以带一个GPS的设备，上面还置有照相、通信等功能，比如说发现一个井盖掉了之后，他就可以马上把这个信息发回到监督中心，监督中心根据他发回的位置和编码就能迅速的找到井盖的主人，并迅速通知其马上到现场去处理。这是在城管当中它有非常广的应用。用这种方法可以对城市道路、路灯、街头的小摊小贩、报刊亭、垃圾筒都可以管理，有一个名词叫数字城市，可以说数字城管就是数字城市的一部分，他是一个数字城市很重要的一个基础。
还有一个例子是在教育系统的管理中应用了GIS的一些思想和它的一些安排。我们一起来看一下这段的采访。
“在对区域教育资源进行统筹管理和有效利用的过程中，我们发现这样一个矛盾，一个是对一个区域来讲，教育资源的总体数量还是非常多的，但是就某一个单位、某一个部门是短缺的。实际上这里存在着对资源管理的一种方式核心问题。我们在东城区借用地理信息系统的管理思想，进行学习化的这种管理。通过数据库、地理信息系统对现有的各类教育资源特别是人力资源、课程资源和设备设施硬件资源进行有效的管理，特别是把资源管理到资源的数量以及资源的状态上，这样就能有效、充分的使资源的使用穿越学校的边界、穿越系统的边界。我们可以看一个案例，这是东城区的学区地图，在这个地图上每一个学校、每一个社区都在这里明显的标注出来。全东城区以街道行政区划为基础，划分五个学区，每一个学区里都保证有相对资源比较优势的学校，也有相对资源比较弱势的学校。比如说在这个系统当中点击171 中学，我们可以看到它在和平里学区，这里资源分为硬件资源、人力资源和课程资源。不同类型的学校可以在资源库当中寻找和查询自己所需要的这种短缺的资源。比如说171 中学，老师整个的队伍中并没有太多的骨干教师和特级教师。现在我进入人力资源这个库当中，我可以选择学校、选择学区、选择学科，比如说选择地理学科，我去查询在这个区域范围内，能够有条件作为人力资源，进行跨校共享和集体备课的这种地理老师就呈现在我们面前，这里地理教师现在一共是11个，每个老师的姓名、介绍和他所在的学校以及登陆的时间都有显示。对于每一位老师的特点和能提供共享服务的内容还可以进一步点进去。这些都是使这些资源特别是人力资源穿越学校的边界共享起来。我们通过这种系统，通过地理信息系统的思想真正把静态的资源盘活，使用资源的增量。
再有比较典型的像课程资源，它主要指得是校本课程也就是不同于国家课程和地方课程的有每个学校特色的课程。并不是所有的学校都能够非常丰富的把校本课程开得非常多。在这里也存在学校共享，有些学校的校本课程开发出来以后，仅是在每一周上一次课，老师和校本课程资源形成一个很大的浪费，如果把这种资源传递到网上去供教师选择。但并不可以直接使用，还要看这种资源的状态，这门校本课程在他原来学校每周二、每周五已经上了，老师只有利用周三或者周四的时间才能够引入这门校本课程。”
这个系统还可以为教育行政管理部门和每个学校的校长和老师提供动态的资源使用状态，这个动态的图表是时时更新的。现在显示的是在这个区域范围内东城区所有的学区、所有的单位硬件资源一共是376项、人力资源740项、课程资源1759项，其中资源授权的达成率达到了83.7%、满意率和好评率达到了98.49% 。我们可以通过柱状图和饼状图可以看出它们的变化，除了每种资源它的数量用柱状显示以外，申请资源的状态，也就是在现在在网上提交申请和提交搜索的不同类型的资源大约的比重也可以看出来，甚至看出资源共享达成的状态。通过这两个图我们既可以看到现在已经共享和实施的这些资源的比例，也可以看到需求的趋向。
地理信息系统现在在企业的管理当中也起了非常重要的作用。一方面它可以辅助这些企业管理他的设备设施比如说光缆，最近的地理信息系统在企业的客户服务当中也起了越来越重要的作用，因为现在的企业越来越重视服务，比如我们曾经给海尔集团客户服务系统加进了地理信息系统功能。借助这样的一个系统，一方面能够极大的提高服务效率，另外一方面能够节约服务成本。我们来看一个关于GS在企业用户相关行业用途的短片。
民用航空领域对航线变化的预警检测机制非常严格，因此飞行员在上机之前需要仔细翻阅大量资料，预知台风、军事演习、需要绕行的航线。中国民航采用SuperMap开发了航行情报发布系统之后，飞行员可以提前了解航线相关的情报，为安全飞行做好准备。曾经用手工做的时候，肯定会有一些人为的计算的或者测量的一些失误，用自动化设备直接录进去之后，系统就会产生非常准确的信息、数据，非常简单方便，这可能是利用了GIS平台可靠性。对于灾难来说，GIS曾针对2003年非典政府作出的决策、防范疫情蔓延显示出无法替代的价值。
以上讨论了GS在社会服务、生产生活中的一些应用，在中学地理课堂教学中GS也有非常广泛的应用。我们这里首先想介绍的是原汇文（音）中学的地理老师殷配红（音）老师在课堂上使用了GS系统辅助地理教学的课堂设计。
“地理信息技术在中学地理课堂教育当中的应用是一个值得探讨的领域，我选择了工业区位因素的选择这一课。作为一个案例来研究地理信息系统在中学教学当中的应用的一些方法和手段。我们在传统上讲授工业区位选择这一课的时候，大多数情况是教师选取一些例子给学生进行讲解，或者是把这些例子设计成一些问题情景，由学生来分析然后得到结论。如果要是把地理信息系统技术引入到中学地理教学当中，考虑到地理信息技术在展现地理知识的空间分布以及进行相关地理要素空间相关叠加分析这方面的优势，我们就设计了一个研究性学习为主要方式的这样的课例。首先我们就把全班同学分成若干组，每一组委派一项调查任务，比如说有的小组去进行食用油产地的调查；还有的可以做食用的糖类的生产地的这种分布；有的小组根据兴趣就选择服装加工、纺织厂和原料产地的调查、还有像家具、饮料以及果品加工这一类的各种产品。这些调查学生就深入到社会当中，进入到超市、农贸市场，在调查当中又结合需要去查阅一些文献统计年鉴，走访一些人获得了大量的知识。通过这些信息的分析整理，用地图的形式表现出来，大家可以看一下食用油品调查的这个小组总共在北京日常的日用品商店和超市调查了13个品种的食用油，主要按照原料、主要的消费类型就是花生油和大豆色拉油，每个类型尽量的收集所有能够见到的生产产地的产品，然后登陆它的生产产地以及产品的价格，最后进行了统计。我们也可以把它绘制成这个一个统计的图表，得出山东省是北京市场上最主要的油品生产地。如果用地理信息系统来展现，就可以看到这样的一幅地图，它就是用不同的图例绘制出了花生油和大豆色拉油的这种空间分布，它把统计资料当中获得的油料生产的信息也表现在地图上，三个图层叠加到一起以后，学生会发现北京市场上的食用油加工厂属于市场导向型的区位选择类型，山东的主要属于原料导向的市场类型。这个知识基本上印证了教材当中的一些基本的结论。另外就是还有的组的同学做的是食用糖的分布，首先他也是按照前面介绍的那个组的方法在市场上收集食用糖产地的地址、价格，然后去分析它的原料地、工厂、消费地这种空间关系，结果他得到的信息发现北京市场上消费的食用糖基本上都是北京产的，这样和我们教材上说的制糖业是原料导向的结论不符。带着这个问题学生就进一步的去扩大调查范围，去了解了我国制糖业的工业分布。还有甘蔗、甜菜产量的分布学生也做了一张全国分布地图，在这个图当中南蔗北糖的分布格局非常清晰，但是糖厂的分布是全国除了西部以外大部分省市都有分布，把原料产地和它的生产产地进行叠加分析的时候，发现大部分规模大的原料产地和它相伴的也是一些大的糖厂的分布产地，但是他也发现了很多特殊的地方。为什么会有这样的一个现象出现？学生深入了解，最后他发现两种类型：一种是从原料产地的糖厂运来粗糖，然后在北京的一些糖厂进行进一步的精炼加工，最后出品；第二种是由原料地的糖厂运来的糖，然后进行分装，最后打上北京的牌子。”
通过这个案例的学习，学生的学习过程和他的社会实践调查过程，不是一个简单的对课堂知识的一个印证，而是进行了一个扩展。通过在生活当中学习地理，学生发现一些新的知识，把思维引向深度，认识上获得了一个更大的飞跃。同时学生也认识到实际上工业区位的选择是一个非常复杂的过程，它受多种多样因素的影响。我们在进行工业区位选择的时候 是需要因时因地制宜的考虑、具体的选择。
王老师谈论他在日常的地理教学中应用过GS系统。
“今天呢给老师们展示的案例是研究自然环境对工农业生产布局的一个影响，我们以中国为例来说明这个问题，我所使用的软件是北京超图公司为中学地理开发的超级地图地理信息系统。首先我们要在这个素材里面选取一个中国整个的轮廓，我们把它放到地图窗口中，这时候我们可以看到这就是一个中国的空白图，利用风格设置把它的底色去掉，让它成为一个白色的底色。下面要把中国主要的商品粮的基地放到我们的图上去，老师们可以看到这就是九片主要的商品粮基地，在风格设置中我们把它变成一种树的阴影的形式，更有利于大家去观察它，同时我还要把中国的主要的工业基地放在这个图上。现在图上看到的浅蓝颜色的四片，就是辽中南、京津唐、沪宁杭和珠江三角洲的四个主要工业基地。同样我们利用风格设置，把它变成一种横向的并且是一个红色的阴影。以上我们用商品粮基地、中国的主要工业基地来代表中国的主要的工农业分布，下面我们要在这个图上附和上一些主要的气候和地形的特点。比如说把中国地势三级阶梯的界线、中国的400毫米等降水量线、季风区和非季风区的界限拖拽到这个图上来，通过风格设计把颜色和线条的粗细进行调整，我们可以非常清楚的看到中国的工农业分布和中国地势三级阶梯之间的关系、工农业分布和降水之间的关系、季风区和工农业分布的关系——这就可以显示出自然环境和工农业生产之间关系的这个问题。由此可见，地理信息系统对于中学地理教学来讲，是一个既方便又实用的软件或者是一个方法。”
这节课我们主要讨论的是有关GPS和地理信息系统的一些基本的功能以及在工作、生活，还有在地理课堂教学中的一些应用。课后请老师们思考两个问题：
第一个问题是在地理教学中哪些内容可以应用地理信息技术？怎样利用遥感技术或者是利用地理信息系统的技术来进行辅助教学？第二个问题如何让学生利用地理信息技术去学习地理？可以有哪些方法和途径？
第二讲 第一课
老师们大家好，在上一讲中我们讨论了有关地理信息技术的组成，也就是包括遥感技术、 全球定位系统还有地理信息系统。我们讨论了这些技术的基本的一个结构，还有它们在日常生活中以及在我们教学中的一些应用，那么我想在这一课中我们着重讨论的就是这些技术或者说这些技术的应用，我们如何传授给学生，也就是说如何去设计地理信息技术应用课的一些基本的方法。
咱们在专题一的时候曾经讨论过新课程标准的变化，在这些变化当中其中有一个重要的方面就是新添加了许多关于地理信息系统的内容，这个课标有什么变化我们先听一听课标组的专家段玉山老师对这个课标是怎么来看的：
在新课标中间引入地理信息技术，最主要的原因是因为这个技术目前对于地理学的影响从方法论上来说是一个非常大的改变。原来我们传统地理学是从点的观测开始的，我们出野外，带到野外看到某一个点的变化，然后再找一条它的路线调查，调查出来这个现象，然后再把它扩展到整个面上。那么这个信息技术来了以后，我们从遥感从空中来看地球，就变成了从面的观测然后慢慢再落实到点的具体的研究，所以它这个改变是对地理学相当大的改变。我们把这个思路要带到中学地理教育中间，这就是今天我们必须要引入的地理信息技术。以往传统的地理学的研究方式中都是从一个一个的点开始，我觉得在地质调查中特别明显。我们举过一个地质上的例子，就是我们学《中国地理》的时候都要去讲一条很重要的大的断裂带，叫做昙庐大断裂（音）。它从中国的最北边一直到最南边贯穿全国，这个断裂带在中国的地质构造上影响很大，当时我们前面的这些研究人员靠点的调查发现它用了很长的时间，然后它作为中国地理的经典的一个发现。那么今天当我们清晰得看到卫星图象上这个断裂带整个贯穿南北，如果要是我们反过来去调查的话，这就缩短了很多的研究进程。其实天气气侯也是这样的，测站都是一个一个的点，但是现在我们拿到卫星云图整个全都能看到也是一下子就可以控制天气形式，所以说这是对整个地理学的研究有着巨大的改变。
地理信息技术的出现必将影响到中学，影响到我们的地理教学中。就像刚才安老师说的，就是由于这种技术对地理学本身的一种影响，它也会影响到我们的地理教学，所以也是一个非改不可或者说必须加的一部分内容，但实际上就是我们通过跟实验区的老师进行交流，实验区的老师感觉就是在给学生传授信息技术的时候或者利用这个信息技术来上课的时候，他们还是有一些困惑。
上这种课，资料的来源还有包括软件、硬件配套，对于他们来讲，可能是一个非常困难的事情；对于稍微岁数大一点的老师，他们的背景知识相对较少，这是因为可能在上大学阶段或者是上研究生阶段，就没有太接触过关于地理信息技术，因为它是这几年发展起来的一件事情。这个是在高校的发展，地理信息技术的发展也是这些年发展得比较快，早期一般是在很重点的高校作为选修课开设的或者个别的高校像北京大学这可以作为必修课，但是在大部分的学校都是甚至不上或者作为讲座的形式开设，所以作为教师的培养这一块儿，稍微的年纪大一点的教师，他们确实是可能没有经过系统性的培养；资料的来源也是一个比较大的问题，因为不管是遥感的资料，还是地理信息系统里边的这种矢量化地图的这种获取，可能老师们也都缺乏一些途径。这也是我们下面要解决和议论的一些讨论的一些问题。
实际上老师们的问题恐怕还是更多的，集中在课堂教学上——课堂教学上如何落实，这一部分的课程标准的要求，那我们就从课堂教学开始，我们首先来看一段儿北京理工大学附中孙冠芳老师所上的一个教学片段：
她使用了一张遥感图片，实际上它在地理教学过程当中作用是非常巨大的，最起码咱们从这个课的刚开始来看，这样的引入一下子引起了大家的兴趣。为什么？因为我们只能去想像战争，我们好像觉得我们从空中去侦查战争。到底是怎么侦查的？这是带有很神秘的一个色彩，这张图片告诉我们，到底能看到军队的移动轨迹，这样让孩子们一下子就觉得这样的东西我们从空中居然能发现，所以带给大家很大的兴趣。
地理信息系统的技术一定要和实际能够结合起来，尤其讲技术的时候容易变成从技术到技术，就是空对空，从理论到理论。在面对中学的学生的时候，应该能够让他和实际紧密地结合起来，和学生感兴趣的一些事情紧密地结合起来，其实这种遥感的东西和实际结合的例子应该是很多的，还有很多例子，比如说7：43（英语）图象，这就是一个高分辨率的图象；比如看到天安门广场上的人群，进入毛主席纪念堂的人是排着队进去的，然后出来的是人群散开的，这种例子还有很多，包括我们去旅游点，现在有一些旅游地区已经开始把卫星图象作为旅游图，这样它的道路、它周围的景观就特别真实，有一些中学的办公室里边，还挂着用飞机航拍的学校的图，学生看了以后一下就觉得可以从飞机上俯瞰学校，哪儿是操场、哪儿是宿舍、哪儿是游泳池，特别亲切，特别真实。当外出旅游的时候，特别是做自助游时，如果我在网上订某一个饭店，我都会先去找一些高分辨率的卫星的照片，我甚至一直能够看到我订那饭店是什么样的、新旧程度、我住在第几层都，这都能够把它能够确认下来等等。这不仅仅是为了调动学生的兴趣，从而使他对这节课感兴趣，更主要的是引发学生学习地理关注一些地理事情的兴趣，这会影响他一辈子，影响他一生。
我这还有一个也是联系实际的例子是上海市的格致中学的吴照老师所做的一个课堂教学设计，他设计的名称叫秋游之行DIY，实际上就是在给学生讲授电子地图。之前他给学生布置了如下任务：首先是登录这个城市通网站，还给了他一个神州龙地图的网站。然后在这两个网站上教师先来演示，查询上海市格致中学的位置以及它周边的一些信息，然后让学生根据这个学习的任务书分组完成公交出行、驾车出行，目的地周边信息的查询这些任务。最后再来交流这个查询的结果。我觉得他前面有一个设计，就是老师先他做一个样子，让学生会做，然后在城市通网站上查询出来上海市格致中学，这个屏幕的右侧就是一幅地图了，这就是电子地图，然后我们从这上头还看到一些软件其他的用途，比如说在左侧，你可以输入起点和终点，就可以做公交换乘的查询，还可以有驾车路线的查询，这些都是他后边布置给学生要做的一些事情，那么这是上海活图，这也是另外的一个地图网站上所提供的信息。这里显示也是查询出来格致中学，它甚至还包括格致中学周围500米内的一些汽车站点，叫什么站都搁在这里边，当然也可以做一些查询。然后他布置了ABC三组学生，一组学生是选择公交出行方案，一组学生是驾车行驶路线去找，还有一组来做可供选择的购物场所、可供选择的午餐地点和可供选择回城的交通的路线是什么样的。这些问题很生活化，全都是他熟悉的事情，跟他生活的关系特别地密切。这些问题对于咱们在讲它是地理信息技术中间的地理信息系统部分的经典问题，实际就用这样很生活化的例子，就把这种经典问题带到了教学中间。因为比如说我们交通线路的这个选线，这在地理信息系统中间属于一个这路径分析的问题，然后你这周边环境查询属于它交互的查询部分。那么这些都是地理信息系统实际技术的最好的一个应用，他就通过这样的网站、布置任务让学生去做，这样就把他的事情贯穿下去。然后在无形中学生就了解了地理信息系统的很多的功能。
实际上在定春游或秋游路线中，学生就学习了电子地图的使用，对GIS的一些基本理念也有了一些切身的体会。但是因为我们城市周围也有一些电子地图，他们的数据准确，更新特别慢，所以会对教学造成一定的影响。从另外一个角度说也是因为是城市和国家发展得太快了，这些事情在欧美一些国家恐怕就不突出，如果我们去更新欧美的地图大概有两年就够了；比如北京城市地图的更新大概每三个月就要做一次，所以这个也会造成实际的问题。数据本身可能代表一定的地理意义，但是我们不要过多地相信它，而是通过这样的一个教学方法，让学生掌握技术，这应该是我们教学的最终的目的。其实反过来说，如果做一个教学设计让学生去纠错也是可以的，这也是对信息技术的一种理解。
地理信息技术它作为一个技术的这种课程，它会涉及到一些技术的教学，在这个技术教学中，中学中常用的一个方式叫做任务驱动——就是给学生一个实际的任务，在这个任务完成的过程中来学习这个技术。我们来看一段和这个任务驱动有关的一段教学片段，仍然是理工大学附中孙老师的课：她分析的是关于北京城市变化的这一段，她在整个课程中设计了三个组的活动，也就是用不同的组来进行的三个任务，其中的一个就是北京的城市变化、另一个是沙尘暴源地的变化、还有一个就是黑河流域的变化。然后把学生分成三个小组通过观察遥感图片，就是在这些任务的这种驱动下，学生来学会如何去做遥感的判读，为了完成这个任务，学生就必须得先把这个图片读懂，在这个过程中，学生就学习了遥感的判读。所以就是任务驱动学生去学习遥感判读，而遥感判读本身在遥感的学习过程中是一个比较难的事情。尤其是孙老师选择的是北京周边土地利用的变化，它涉及的地物很多，影像特征也是不一样的。如果按照传统的我们真正去拿遥感进行判读的时候，我们是要通过野外的，也就是说我们拿着图像到野外去逐点来看，它都代表什么样的地物，而这个课是没有让学生做野外，但学生还是能判读，那么他就利用了学生对北京周边条件环境特别熟悉、用他的经验去代替这个判读。这在教学中间一下就使遥感判读很难的一件事情简单化了，然后学生用自己的经验就建立了这种判读标志——教学设计给我们一个启示，就是当讲授遥感或者遥感的应用的时候，可以先获取我们家乡的或者是学校周边的学生很熟悉的这些遥感图，不用非得跑野外，在学生那种印象、记忆中的一些东西，就可以建立一些这种判读的标志，然后再进一步地去把它扩展到其他的一些地区。其实他的经验的积累，就是因为他平时本身就生活在这个环境当中，他已经对周围的地理事物有这样的感知了，然后他积累了这样的经验，这个经验就用到了他在遥感的这个判读上，实际上是降低了难度，当然要是课程允许，有时间可以带着学生走一走周边，逐渐去认可能会效果更好一点，这样他们对遥感图片的认识可能会稍微更深入一点。老师在让大家读遥感图片之前，他把一些主要地物的颜色告诉大家，然后让大家在读的过程中可以参考，他一开始给学生讲的判读的这些标志：什么地物在照片上呈现什么颜色，做到事先有例子。
所以说选择遥感图像判读，一个是离学生身边近一点，还有一个就是选择要素尽量地少一点，这样逐渐让学生入门。这样一个任务驱动的方式，学生非常积极。因为他是带着任务去完成的，每个组内有合作，组间还有竞争，因为每个组的任务是不一样的，然后老师在布置任务的时候，就是说任务驱动应该是非常明确的。这个问题它是有层次的，首先就是遥感图片上这么多五颜六色的彩色的对比，其实是同一个区域时间上的一个变化，首先看就是颜色上有什么不同，这种不同实际上通过遥感图像的判读是说明了地物发生变化了，并让学生回想他们学过的地理知识，要根据自身前面学过的知识然后进一步分析，为什么会有这样的变化，有了变化以后，实际上是产生了什么样的环境问题，然后我们如何应对，如何用新的方法去治理它所以这个任务是层层递进的。
从这个直观的现象，最后我们到最深一步的这个问题的本质，然后原理，包括人类怎么样去应对这个事物，在任务驱动的模式下还有一种方式，就是结合计算机网络，特别是互联网和网络教室来呈现的一种教学方式，我们称为webquest。下面我们给大家所呈现的这个课例就是丰台二中的周圣烘老师所设计的一个webquest网页以及用它来做的一个教学案例。
地理信息技术应用学习的一个网页，它一共有这样几个栏目：一个是导言、一个是任务、一个是过程、一个是资源、还有评价、最后的结论和扩展，这是一个非常明确的任务驱动的一种模式，来让学生完成一些任务，那么在具体的网页中，我们可以看到导言首先是介绍了信息技术的一个简单的应用，它的重点是它的任务和资源，比如她这个第一任务设计的就是如果你是某大学的教授在社区的范围内要普及3S知识，引导大家理解3S各自的概念和特点。要完成这个任务，它里边给了一些经过老师筛选的相关的链接，学生通过相关链接就可以选择他完成任务所需要的知识，然后去做这些东西，还有就是最后的一个过程指示学生怎么去学习，最后以文档或者PowerPoint或者网页的形式来向全班来展示。我觉得还有一个比较突出的就是她有一个评价体系，在这个评价体系中又分为小组的互评，还有学生自己的自评和老师的这种评选，包括很多项的内容，像分工合作的这种任务完成的怎么样，参与讨论的形式怎么样或者成果展示都要有一个评价，通过这种教学，学生在任务这种驱动的情况下，对地理信息技术或者说信息技术的应用有了一个比较清楚的认识和了解，老师们把这些需要的资料都经过处理和筛选以后，建立了可供学生查询的一个网络系统，并布置了不同的任务，体现一种小组的合作，学生在小组合作的过程中，就有竞争能力，还有创新能力、合作能力、合作意识，他获得一个全方位的能力的培养。
刚才我们只介绍了当科学家的那个任务，还有作为军事家你会对遥感会有什么想法，反正作为一个中学生你会有什么不同的小组扮演，这个角色是不一样的，然后去了解这些方面的一些应用。这样他在很短的时间内给了大量的应用的例子，角色不同，应用领域也是不一样的，然后通过老师这样的筛选，可能学生就会对应用的层次有所把握，比如说我是普通市民，我关心的是哪样的应用，到了军事家到了科学家，他们关心的是哪些应用。因为新课程的一个重要理念是学生信息素养的一种培养，所以在教学的过程中学生对这个信息的搜集、分析、整理，他还是要去挑选符合这个任务的信息，他可以从中找跟这题目符合的，他要做筛选。所以我们在中学地理教学的时候，我们选择任务、选择案例、选择资料的时候，我们要强调就是从学生身边入手来选择一个资料，再有地理学应该关心的热点问题，作为我们教学内容选择上的把握，讲技术要和地理教学结合起来，也就是说学习技术的目的是培养学生的一种地理的思维的能力。就是在讲地理信息系统技术的同时要渗透地理学科的一些思维的方法。
安老师说得非常好，其实就是刚才我们在看孙老师讲这个北京城市变化的当中，那其实也体现了地理事物它的一个变化的这样一个思想。我们接着再来看一段研究沙尘暴源地的这个变化，我们同时看一下学生在研究过程中是怎么进行讨论、怎么进行质疑的。学生在分析三个时间段沙尘暴源地的变化，这体现了地理的一种思维——综合性、时间性。实际上我们现在研究的是一个区域时间的变化，在一定空间内的一个时间变化，这是地理学一个非常重要的思维方式，它不仅仅地停留在就去看懂这个遥感图片就完了，他更深层次的分析了沙尘暴的成因以及人类怎么去做，这就是培养了学生的一种地理的思维方式，获取资料之后然后还要分析它一直到人地关系，最后人怎么去处理这件事。这个案例中间沙尘暴是地理的很重要的一个现象，就是说地理信息系统中间比如遥感技术，它最核心的就是监测地学现象，地学现象的存在、空间分布还有它的变化，比如沙尘暴，所以它就联系到地理的一个思维，我们用这个信息技术看到的是一个现象，然后看到它的一个发展变化过程，如果信息系统再一步地应用，我们应该更深入地去研究它，比如说我们可以生成整个覆盖区域的沙尘暴影响的一个等级，那么它就是一个定量化的东西，然后我们也可以去研究它到底是什么带来这样的沙尘暴，它的强弱，我们从气候、从地表、从人类活动、从一个定量化多要素的去分析，而这种分析就是今天地理信息技术的最强项的一个地方，但是如果没有地理信息技术，监测沙尘暴源地就是个很麻烦的事情，所以遥感应用的一个很重要的方面就是在地理学上，可以说最重要的方面还是在地理学上。 这就反应出我们在课堂教学中，也是应该用遥感去解释地理问题或者是说培养学生地理这种思维。
地理信息系统其实在地理学上的应用也非常广泛。地理信息系统的应用都只是看它查询，然后分析实际路线，比如说我选从这儿到那儿坐什么公交车或者走哪些路更好，这对个人来说是个决策，决策实际是地理信息系统中间最核心的应用，从我们个人的行为这种生活中间的决策一直大到国家的宏观决策，比如说三峡大坝该不该修，修了之后会淹成什么样，这都是决策问题。如果没有地理信息系统谁都想像不了，比如淹了之后环境会怎么变化，综合因素会怎么变化。它还能够去预测将来的一些，比如说生态环境或者是这些东西会发生哪些变化，也是在地理上的一些应用，或者这种作用是非常强大的，反过来就是说我们在教学的过程中，应该善于用这些东西，在教技术应用的同时培养学生的一种地理思维的这种能力。这有一个例子是选择棉花种植在什么地方，当时是用投影片复合的办法来做的这件事，其实如果用地理信息系统图层复合的方式就会快得多，而且也会更精确。实际上从教授技术这个角度上来看，它培养了学生一种多要素复合或者说是这种综合分析、多要素综合分析的一个功能，实际上这也是GIS的，也就是地理信息系统中最主要的一个应用的方面，它也是GIS非常重要的原理。
地理信息系统在必修模块和选修模块有不同的要求：有关地理信息系统教学这部分在必修中是有要求的，而且这次课程改革它专门又出了一个选修模块，那么这个必修模块和选修模块，在教学内容和程度的把握上，它肯定是有不一样的地方。我们还是来一块儿听一听课标组段玉山教授就这一块儿是怎么来分析的……就这个问题我还电话采访了上海市格致中学的吴照老师……刚才几位老师的谈话咱们可以这样理解，就是说在必修模块当中，我们更多的重视它的应用，我们对技术本身的要求不高，但是到了选修模块，因为它是选修课，是有一部分特别自愿的对这个东西特别感兴趣的学生，他自主地去选择这件事情的时候，老师可能对于技术本身的要求比较高，在必修里边，主要谈的是这些技术的一种应用，而在选修里边会适当地介绍一下原理，地理信息技术本身它的特点，这两部分是可以分开的。
我们着重讨论了进行地理信息技术课教学的时候应该注意的一些问题。
一个方面是要注意我们的教学内容与实际的相结合，这个实际既包括发生在国内国际的一些实际的事件，那么更好的是联系到学生的生活中，在学生身边的这些实际内容。
第二个我们向老师介绍了一种在技术教学之中常用的一种教学方法，也就是任务驱动的这种教学模式，老师们可以来尝试这个模式的教学。
第三个方面我们探讨了在地理信息技术的教学中应该注意渗透地理学的一些基本的思维方式。
最后我们还探讨了必修模块和选修模块的不同的要求。
第二讲 第二课
老师们好，上节课我们重点讨论的是地理信息技术课的教学设计，也就是说在讲授地理信息技术和地理信息技术的应用的时候，我们应该注意的一些问题和基本的教学方法。地理信息技术作为一种研究的手段，不应该仅仅存在于专门讲授地理信息技术的这一两个单元之中，在平时的地理教学中也应该运用大量的技术把知识传授给学生。
在地理教学过程中，我们应借助于地理信息技术完成地理教学内容本身，地理信息技术对于培养学生的素养也是非常重要的。新的课程标准就明确地提出来了：要培养学生的地理素养，比如说在这个基本理念中的第二点，就是谈到要为了满足学生不同的地理学习的需要，教师需要掌握一些现代的地理科学技术方法，而就在第四条当中，新课程标准基本上就是针对信息技术而谈的，要强调信息技术在地理学习中的应用，充分考虑信息技术对地理教学的一种影响。新课标特别倡导的就是培养学生学习地理的方法和能力，这实际上在我们以前的教学中它是一个困惑的东西，因为地理的一些现象要么非常地宏观，要么时间跨度非常长，教师必须要给学生一个实际能看到的东西，他才能去做分析并得出结论。实际上这就是地理信息技术所提供给我们的一些东西，再有分析的方法，要做这个多要素的综合分析，要把一些图叠加在一起，这要通过地理信息技术才能够完成这些的想法。在我们的日常地理课的教学中，地理信息技术是大有用武之地的。在上一讲中我们看到北大附中翟蕾老师关于遥感图像在他的教学中的应用的一些情况，我们采访一下翟伟老师，看看他对这方面有一些什么样的想法。
翟老师谈到了，她在地理教学过程当中用到了许许多多的遥感图片，达到了其他的地图所达不到的效果，那实际上在整个中学地理教学过程当中，遥感图片的应用是非常非常广泛的，它涉及到自然、人文、区域都是非常多的。那我们分别来看几张图片，一起来分析一下怎么在课堂教学中去应用这些遥感的图片。
这是一张卫星云图，如果学生注意的话，我们经常可以在天气预报当中看到卫星云图，有时候还会看到一些台风的旋转、甚至于冷风的一个推进的过程等这些动态的景象。在天气气侯这些章节中都可以大量地应用这种图像，比如说我们图像上看到明显有两个云的带，晴朗的地方被一种气团控制，这两个中间出现云的地方，就是两个气团的交汇，比如说一个锋面在这个图上的分布，我们每天可以看到这个锋面还是移动的，以前在我教学过程当中就觉得学生对气团这个概念特别难理解，尤其是对于它的尺度、范围、大小。从气压带风带角度的理解也方便许多。就这幅图来看，赤道附近的云带就应该是由于上升气流，赤道低气压带所形成的云雨。所以老师要结合地理课上讲述的知识来解释它的成因。云图在网络上比较容易获取，有专门的气象局网站上都能够提供实时的云图。台风云图是一个非常重要的依据东西。在没有卫星云图之前，台风的监测是件很困难的事情，因为它速度快、强度大、范围小，它所在的地方不一定有气象台站，所以大家都来想像台风究竟什么样。现在利用遥感图片我们可以知道台风立体结构、台风路径、台风移动速度，这样就很直观，学生更容易理解。
我们再来看一幅，这幅图是从塔克拉玛干沙漠的一个局部取出来的，它能直观地表现出来新月形沙丘的方向。以前我曾经教新月形沙丘的方向时，学生特别困惑，想象不出它究竟长成一个什么形状，但是在这个图上是比较形象看出来，图里头亮的部分是它缓的那一个坡，就是我们看到的沙丘迎风面，它的背风坡是个陡的面，从图像上看就是阴影和深色调，我们很容易判断它的风向、新月形沙丘怎样堆起，然后连成新月形沙丘带，所以沙丘带正好和风向垂直。除了沙丘之外，遥感图像也可以把地貌中很多东西表示出来。新疆的绿洲是一个冲洪积扇。
我们再来看一幅罗布泊的图，它被形象地称为大耳朵，它能看出罗布泊现在的形状，耳廓的上一条一条的代表它原来曾有的湖泊的沉积的边缘，我们可以看到水是逐步退缩起来的，并且在地质赢力的作用下，这个湖右侧是有一点慢慢抬升的，所以湖岸呈现出一截一截的状态。所以说，罗布泊是是内外力共同作用的一个结果。它的内力就是上游引水使得罗布泊的水在迅速减少，外力就是地质的抬升。图中黑颜色的区域是相对比较低的地区。亮颜色一圈圈的就是湖岸线，湖中颜色比较浅的地方是盐碱地出入的地方。绿色的是植被。这张图能反映出来湖泊的演变过程，就是地壳外营力缓慢作用的过程。抬升过程有差异，所以湖泊右侧抬升厉害，它的湖岸线只在一边出现阶梯状的样子。耳朵形状实际就是阶梯状的出现，水慢慢就在左侧这边沉积。如果老师能够让学生对这个遥感图像进行一个比较细致的分析，同时再提供他一些背景变化的资料，那么学生对某一个地表形态是由内外力共同作用形成的这个知识点会有非常形象直观的理解，这比我们生硬地告诉他效果要强多了。
这幅图像是我们从高空看到的长白山天池的一个状况，那中间黑颜色的就是湖心，长白山的那个水体就应该是天池，它从严格上来讲呈一个同心圆状，这么一种分布形式就是垂直自然带的一种产物，这个是整个植被的大背景，因为这是一个真彩色合成的图像，所以它模拟的就是真的植被，植被颜色的深浅代表植被的种类的不一样，银白色是雪，而雪的两侧分布范围也不一样，这是因为它的迎风坡降水量大。背风坡降水量小的原因。这张图可以来描述垂直自然带，并可以从图上看到地理各要素之间的相互联系。从这个遥感图像中，我们可以在教学中直接反映给学生山谷线和山脊线，平时讲等高线的时候，学生想象不出山究竟什么样子，有的时候给他一些遥感图片，他就能描绘山脊，并能在等高线上表示。这样有助于培养学生的形象思维。
全世界这个垂直自然带最明显的是非洲的那个最高峰——乞力马扎罗山，我们也来看一下这个山的遥感图片，我们也能够看出很明显的同心圆的形状，因为不在一个区域，它的植被从底层到顶层应该是这样的顺序：草原、森林、高山草甸、积雪。我们可以对比一下分别拍摄于1976年和2000年的遥感地图。首先2000年比76年拍的这个遥感图少了些绿颜色，尤其是山脚下的绿颜色比较少，整个地方都变干了，植被在缩小。从全球变暖的角度来看山顶的冰川面积也逐渐缩小，这就说明全球的气候变暖了。冰川是全球气候最好的一个指示，2000年这张图的冰川已经退缩得比较厉害了，白色区域在变小。在新课标里边专有一个内容是讲这个全球变化的，如果在讲全球变化的时候，能有一些遥感图像提供给学生，他就能很形象地理解全球变化。因为全球变化对于我们实际生活来讲毕竟感觉不是那么深刻。
下面这张图是长江三峡水坝建成之前和建成之后的变化的图，左下边这幅图是建成之前的，右上边这幅图是建成之后的。从这个图中我们能够提取很多的信息。第一个右上图大坝位置很清楚，它截流了以后，我们看到大坝以上的水范围，明显要比截流之前的面积要大得多，可以看到它已经延伸到各个支流里面。实际上我们还要有一个想像就是水位在上升。如果老师想给学生增加兴趣，可以加一点三峡大坝的工程部分。卫星上可以看到这个工程大概是什么样，所以讲到必修三探讨河流的综合开发的对周围环境的影响时我们可以用到遥感图像。如果以长江为例的话，探讨一个水坝的开发会对周边产生什么影响，用这幅图就能够分析出来，这个水坝周围因为工程的开发整个植被都被破坏掉了，环境产生了很大的变化。
上一节课我们看孙老师对比了北京城市的这种变化，我们这里的两个图的对比能够看出来更加明显的变化。这是深圳所在的区域，在改革开放之前它仅仅就是一个小渔村，所以左边79年的图我们几乎看不到任何大城市在里面，但是在右边2004年这个图上，大量的灰色的区域就出现了，灰色区域应该就是建筑，绿色的应该是植被的一个影像。从城市扩展的对比或者说城市化来讲，这是个非常形象的感觉。
刚才我们看了很多遥感影像，它都可以反映地理教学中的一些特别重要的地理问题，如果我们真的在教学中把它有效地利用起来，学生就能够特别直观的深入的理解这一部分的地理教学内容。地理信息技术的另外一个组成部分GIS，也就是地理信息系统在教学中也有着比较广泛的应用。
在第一讲的第二课中我们看到了汇雯中学殷培红老师的一个教学的案例，她讲的是一个工业区位的问题，这个角度体现了GIS的应用，实际上在必修的三个模块不同的教学内容中也都有GIS的一些体现。比如说在课程标准的第8页上有这么一个标准是举例说明地理环境各要素的相互作用，理解地理环境的整体性。关于这部分的内容，如果我们利用地理信息系统作为教学的一个手段来辅助我们教学的话，就可能达到一种另外的效果。比如说中国地理上有一个很重要的界线叫秦淮线，它是中国暖温带和亚热带的分界线，那么这条线怎么得出来的？我们通常会笼统地告诉学生是由于温度、湿度等地带性问题产生的。但实际上我们用地理信息系统就可以让学生自己得出这个结论：秦淮线本身不是在地图上的一条直线或者说一条曲线，它应该是一个带，我们可以拿各个地理要素去展示这个带的形成，比如说我们用一个积温可以得到一个积温的分布图、用一个年均温可以得到一个温度的分布图等等，这些我们都可以用一个一个图层展示出来，再把地形的界线放在中间，去看这些温度湿度和地形的关系，秦淮带就相应的产生了；再来看我们相应的农业，比如说它的北边是中国冬小麦的主要地区，南边就出现了水稻，再把农业的分布图放在上边，学生自己就会得出这一条线是个重要的界线，我们用个区域来命名秦岭淮河线。这样就比老师直接告诉学生要清晰得多。
GIS的软件图层复合的这样一个功能能够把抽象的事物很形象地展示出来。
人文地理教学中也可以渗透或者说也可以应用GIS的一些技术，比如说殷老师的课，工业就是一个人文地理要素，实际上人口和城市这些问题也会更多地用到GIS这样一些技术。GIS更加便捷地展示讲课内容。对于人口分布这部分内容，第一个可以用人口密度图展示。我们可以自己制作人口密度图，用人口总数除以区域面积达到密度，我们就用等差的方法去划分。城市也是一样。还有比如说人口的组成，我们都可以自己制定一个图，根据目的的不同进行展示。其实GIS在自然地理、人文地理当中都有很多充分的应用。
在区域地理学习中，实际上在很多研究区域特征、区域比较的时候，GIS的方法也能体现特别大的优势。比如说课程标准的第10页上有一条：就是以两个不同的区域为例，比较自然环境人类活动的区域差异。老师们在教学过程中可以选择不同的自然特征、不同的区域进行对比研究。在选择不同的区域时，也可以用到GIS的技术，比如说两个差别比较大的区域：一个是东北区域、一个是长江流域。这两个区域差别比较大，东北区域以冷湿为代表，它的最大特征是冷和湿，冷就是温度图、湿就是降水量，所以学生可以把按年分布的降水变化图、温度图、积温图放进去，冷湿的特征就明显体现。我国有一条很重要的冬小麦界限，就是长城一线，我们把几个地理要素输入，得出了东北问题。对比长江一带，同样把温度、湿度、农业的耕作制度、农业的作物分布放到一起，自然可以得出长江一带的一年三熟制或者是三年两熟制部分地区。
在生态环境问题的研究中，比如说荒漠化或者水土流失用一些GIS的手段也可以表示得非常地清晰。地理信息系统和遥感结合就会更清晰，比如说中国的荒漠化，拿遥感可以直接看荒漠化的范围，在分析荒漠化产生的原因的时候就要结合GIS了。荒漠化是个过程，所以需要时间上的温度、湿度的变化，老师拿两个或者三个时间的温度图、降水量图放到一起，可以看到自然环境本身是一个钢化过程。这个时候再来讨论人类的活动对荒漠化影响。教师还可以考虑把这些资料、这些图像都给学生，如果学生初步地能够掌握一些GIS的分析方法，让他去探讨这个原因究竟是怎么出现的，这就比教师直接讲给他效果要好得多。
刚才我们讨论了在课程标准要求的内容当中，我们可以用地理信息技术的方式方法。其实新课程给学生提供了一个研究性学习的主题内容。在研究性学习当中，这个应用可能会更加广泛。因为学生的自主性，他的兴趣可能会高一些。在北京一些老师已经开始利用GIS的一些手段或者说地理信息的一些手段来开设了一些研究性学习的课程。下面我们就先来采访一下北京四中的曹老师，让她介绍一下她是怎么利用地理信息技术来开展研究性学习的。
这个例子中，曹老师研究了四中学生的出行对环境的影响问题，这里面还包括校车的选线。这是一个地理信息系统，在这中间用的是一个非常关键的技术。如果没有这个技术我们自己去调查它，跟本没有可能得出结论。这体现了地理信息系统的很多作用：第一个是它能够处理大数据量，第二个就是它可以得出非常具体的方案，如果我们用统计的方法只能得出概略的结论。这个例子可以体现出来地理信息系统研究的特殊性，它能够解决特殊问题。曹老师本身的这个选题特别接近学生的生活，学生就特别感兴趣，再利用这样一个技术，就会更好地达到他的目的。至于环保的问题、全球变暖的问题，汽车二氧化碳排放、还有大气污染包括和奥运都能够结合在一起利用地理信息系统研究。
下边我介绍一下师大附属中学刘萧老师的一个研究性学习的案例。她所研究的主题是禽流感的传播途径。在这个例子中，她利用了地理信息系统作用，应该这么说，第一个他展示了禽流感的蔓延问题，它首先用地理信息系统这个技术来表现它蔓延的范围，从什么地方到什么地方，在扩散的过程中用空间表现出来。这时候我们结合空间要素，找到它可能的蔓延区域，我们甚至可以去预测如果措施不得当，它还可能怎么样去蔓延。所以说地理信息技术在研究性学习中的应用也非常广泛，它使学生的研究方法得到了很大的扩展，在某种程度上它更加接近真正的科学研究。从另外一个角度讲，我们在上课的时候应用了地理信息技术手段来辅助教学，实际上如果在平时教学中我们能够适当地引入地理信息技术，比如说我简单地把遥感图像的一些判读的方法和依据教给学生，这样学生慢慢地也在潜移默化中掌握地理信息技术。在地理信息技术中，还有一个方面就是GPS——全球定位系统，在课堂教学中使用GPS仪是不太可能，因为它的范围很小，做野外考察的时候GPS仪就显得比较重要了。比如说兴趣小组或者我们有一个秋游或春游，我们就可以马上展现出GPS的功能。比如说兴趣小组可以去调查校园范围到底有多大，拿着GPS仪绕着校园走一圈，连面积都可以量出来；如果我们出去春秋游，对于走哪条路线，教师可以拿地图去考问学生，用GPS记录大家的前进的路径。这些都是很有意思的事情。
如何获取地理信息资料的主要的途径：遥感、地理信息系统还有全球定位系统在我们教学中的有非常好的作用。但是现在老师有一个特别大的困惑，就是这些资源、遥感图片、地理信息系统本身的软件、包括它的数据、矢量画地图究竟是怎样获得？遥感图像在公众的很多服务地方都可以获得，比如说Google Earth，全球任何一个地方的遥感图像都能得到， 只是它的时间和分辨率可能有一定的差别；矢量图的获得比较困难，因为我们国家地图是由测绘局统一来颁布的，所以地图的获取要到测绘局国家基础信息中心去去买，大概1：4000000的图是免费的，它里面带有很多数据，包括人口、面积、GDP的产量等等，它的属性也很全面，这个比例持的图网上可以直接下载，其他比例尺的需要购买；再大的比例尺比如城市这种比例尺的地图，大家可以关注一些做这些图的公司。
这节课着重探讨了关于地理信息技术辅助地理课堂教学的几个问题。我们首先是从课标的角度来探讨应该重视地理信息技术在课堂教学中的应用，接着讨论了遥感技术在地理课堂教学中的应用，还有地理信息系统就是GIS在地理教学中的应用，还区分了它在课堂中、在兴趣小组或者是研究性学习中的一些应用，最后我们也谈到了如何获取地理信息资料的主要的途径。 |
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发表于 2015-6-29 20:20:57
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