ＧＩＳ技術(shù)及其在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用

有位專家這樣說：“文字是地理學(xué)的第一語言，地圖是地理學(xué)的第二語言，地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)的第三語言。”這充分體現(xiàn)出 GIS 技術(shù)的重要性與價值所在。地理信息系統(tǒng)是“大管家”，為3S（GIS、遙感系統(tǒng)RS、全球定位系統(tǒng)GPS）技術(shù)的核心，這要求中學(xué)教師不僅要學(xué)習(xí)什么是GIS技術(shù)，更需要用GIS技術(shù)進行中學(xué)地理教學(xué)。

一、 GIS的基本概念

國內(nèi)外學(xué)者對GIS的定義不盡相同，但都認為GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，即采集編輯、存儲管理、處理分析、傳輸?shù)乩頂?shù)據(jù)，以多種形式輸出數(shù)據(jù)和圖形產(chǎn)品，為地理研究和決策服務(wù)的計算機技術(shù)系統(tǒng)。目前，GIS廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，如環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。因此，從GIS的功能上看，主要面向?qū)ο蟛⒎堑乩斫虒W(xué)，但GIS的某些方面的功能卻值得借鑒，這主要是GIS的應(yīng)用領(lǐng)域所決定的。

二、 GIS 技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)地理教學(xué)中的必要性

傳統(tǒng)教學(xué)以地理掛圖和幻燈片等作為輔助工具，因而教學(xué)效果不甚理想。將信息技術(shù)引入地理教學(xué)，將信息技術(shù)中的高端技術(shù)用于地理教學(xué)，是地理教學(xué)發(fā)展的必然。GIS技術(shù)可將復(fù)雜的自然景觀、地理現(xiàn)象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態(tài)的、直觀的方法方式表現(xiàn)出來，可實現(xiàn)從感官、計量和邏輯上對顯示空間進行模擬，對各類信息變化進行仿真，模擬自然過程的演變等，這是其他教育技術(shù)所不能實現(xiàn)的。

三、 教學(xué)內(nèi)容上適度引入GIS，體現(xiàn)時代氣息

學(xué)生在分析自然、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、人口和城市等這些地理事物的空間分布特征、時間變化規(guī)律時，可以適當(dāng)接受現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的有關(guān)知識，下面以地貌演變、森林損害、安全生產(chǎn)監(jiān)察部門等教學(xué)內(nèi)容為例進行應(yīng)用分析。

使用GIS技術(shù)模擬巖石受力及相關(guān)地貌的形成過程與結(jié)果，如巖石受到強大壓力和張力時會發(fā)生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現(xiàn)象，相對上升一側(cè)地貌表現(xiàn)為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現(xiàn)為裂谷或低地。受內(nèi)力作用，巖石在水平方向上受擠壓導(dǎo)致褶皺；受外力作用，背斜中心巖石易被侵蝕形成谷地，向斜中心巖石堅固不易被侵蝕形成山，形象地展示了“背斜成谷，向斜成山”的過程。

下面是一個森林損害的討論題：GIS要確定某地區(qū)森林損害情況及趨勢，該用什么圖層？至少需要幾個圖層來進行分析？先讓學(xué)生討論5分鐘，讓學(xué)生分組回答后，接著在TOPMAP顯示如圖1所示圖片層：

圖1表示早期的森林分布情況，線框部分表示損害的情況，圖2表示后期的森林分布情況，線框部分主要有兩部分：分別是原先損害的情況，以及后來損害的區(qū)域，利用圖層交集取反菜單即能求出后來森林損害的區(qū)域，再利用求區(qū)域面積工具求出后來損害的面積，當(dāng)然從圖中很清楚地標明了森林損害發(fā)展的趨勢。另外，利用此方法，能解決水災(zāi)受淹面積及水災(zāi)蔓延的方向，為當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的決策提供重大依據(jù)。

在GIS的最優(yōu)路徑查詢中可設(shè)置這樣一個案例：學(xué)校門口發(fā)生一起重大火災(zāi)，119指揮中心為使消防車能以最快的速度到達出事地點，必須求出最近距離，GIS的各種軟件都提供了最優(yōu)路徑的查詢，極為方便。通過這樣具體的案例教學(xué)，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性，學(xué)生的參與性也很高。

在安全生產(chǎn)方面多突發(fā)性的事故。為此我設(shè)計了這樣一個討論題：GIS在研究“危險評估與擴散影響分析”方面有哪些作用？學(xué)生分析后教師總結(jié)如下：它模擬危險品在自然中受到風(fēng)力、溫度等因素的影響，預(yù)測不同時間危險擴散范圍及受災(zāi)區(qū)域，應(yīng)用GIS的空間分析功能，獲取該區(qū)域內(nèi)人員、單位、經(jīng)濟活動信息來估算災(zāi)害情況。

四、 地理信息系統(tǒng)引入中學(xué)地理教學(xué)的方法

首先要確定使用的軟件，可以選用的平臺有MapInfo GIS，ArcView GIS等，我們國產(chǎn)的有SUPERMAP，TOPMAP ACTIVEX，這些軟件數(shù)據(jù)管理和分析功能都較強。筆者認為MapInfo GIS和TOPMAP ACTIVEX操作性較好。其次是具體的操作過程：

1. 課程內(nèi)容：這是教學(xué)設(shè)計的核心，它規(guī)定了需要解決的問題。

2. 數(shù)據(jù)收集：地圖數(shù)據(jù)是GIS的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)是與具體教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集過程的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)來源，因特網(wǎng)是信息社會最大的數(shù)據(jù)源，大量的人口、社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)獲取。

3. 數(shù)據(jù)庫建立：為了用GIS進行數(shù)據(jù)分析，必須對所收集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫。其中的關(guān)鍵是建立空間地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。

4. GIS分析：這是利用GIS的數(shù)據(jù)分析功能研究地理問題的過程。GIS軟件提供的分析功能包括查詢分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析等。其中查詢分析就是GIS最基本的功能。疊加分析將不同要素特征的圖層疊加，可分析地理要素間的影響關(guān)系。例如，將人口密度分布與地形疊加即可觀察自然條件對人口分布的影響。緩沖區(qū)分析是對地理現(xiàn)象或事件等影響范圍的分析操作。例如，確定水源地10 km范圍的保護區(qū)，分析長江干流兩岸10 km范圍內(nèi)的人口總量等都屬于緩沖區(qū)分析。

5. 可視化與圖表表達：GIS的分析結(jié)果最終需要通過地圖可視化（2維，或3維）表達，并可附以統(tǒng)計圖表等，形成專題地圖，對于學(xué)生對地理知識的理解有相當(dāng)大的作用。

需要說明的是，GIS引入中學(xué)地理教學(xué)要有兩個前提：一是硬件設(shè)備要達到運行GIS相關(guān)軟件的要求；二是師生的計算機軟件應(yīng)用水平。這兩項有一定的基礎(chǔ)就為GIS進入課堂提供了可能性。

GIS引入中學(xué)地理教學(xué)是具有前沿性的嘗試。隨著 GIS在我國各個領(lǐng)域應(yīng)用的逐步擴大，也必將推動中學(xué)地理教學(xué)的改革與發(fā)展。

（浙江省浦江縣中學(xué)）