Google Earth在林業(yè)遙感教學中的應用

黎良財

【摘 要】Google Earth給林業(yè)遙感課程教學帶來了極大的便利，使教學過程中的很多抽象概念和需要空間想象能力的知識點得以直觀呈現(xiàn)，并能獲取大量的遙感影像數(shù)據(jù)；探索Google Earth的應用，為學生營造遙感技術的真實情境，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生研究和解決問題的能力。

【關鍵詞】Google Earth 遙感 課程教學 林業(yè)

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）01C-0142-02

遙感是20世紀60年代發(fā)展起來的一門新興學科，它由現(xiàn)代物理學、空間科學、計算機技術、數(shù)學方法和地球科學等眾多領域的知識交叉形成。經過幾十年的發(fā)展，遙感技術已經形成對全球多分辨率、多角度、多時相、多領域的對地觀測體系，成為連續(xù)快速獲取地球環(huán)境與資源信息的最重要手段，已廣泛應用于軍事、海洋、氣象、地質、環(huán)保、農業(yè)和林業(yè)等領域。遙感技術在森林資源調查規(guī)劃設計、森林資源動態(tài)監(jiān)測、森林火災監(jiān)測預警、森林病蟲害監(jiān)測及森林災害評估等方面具有廣泛的應用前景。林業(yè)遙感技術是我校林業(yè)技術、林業(yè)信息工程與管理等林科類專業(yè)的專業(yè)必修課，承擔著為林業(yè)行業(yè)培養(yǎng)從事“數(shù)字林業(yè)”建設人才的重任。在教學實踐中，遙感物理基礎部分經常有一些比較抽象的概念和知識點，由于涉及到多學科知識，課堂上僅僅依靠教師的講授，學生還是難以理解和掌握，一些應用的分析也缺乏簡單有效的載體。Google Earth具有免費、開放、簡單易用的特點，筆者在林業(yè)遙感技術課程中引入Google Earth軟件，在理論和實踐多個教學環(huán)節(jié)以Google Earth為輔助，取得了較好的效果。

一、Google Earth簡介

“數(shù)字地球”即用戶通過一定方式能夠方便地獲得有關地球的信息，其特點是嵌入海量地理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多分辨率、三維對地球的描述，也就是“虛擬地球”。數(shù)字地球的概念提出后，許多國家和公司對此十分重視，一些數(shù)字地球的應用模型開始涌現(xiàn)。其中用戶最多、影響最廣的是互聯(lián)網(wǎng)巨頭Google公司于2005年推出的Google Earth軟件，它提供免費的在線地圖（遙感圖像）檢索服務。海量不同分辨率、不同傳感器的衛(wèi)星影像、航空相片和三維街景圖像在Google Earth軟件里以三維地球的形式有機組織在一起，全球地貌影像的有效分辨率至少為100m，通常為30m；而大城市、著名風景區(qū)、建筑物密集區(qū)會提供lm和0.6m左右的高分辨率影像；并可查詢任意地點海拔高程，可生成三維視圖并能任意旋轉。基于該軟件，用戶可以從一個前所未有的視角來觀察地球：世界各地不同類型的地物景觀都可以通過鼠標的控制進行縮放和瀏覽，大到海陸山川地形地貌，小到城市街道房屋都可以一覽無余，同時還提供了與地球有關的大量屬性信息與實景照片，是全世界首款成功的商業(yè)數(shù)字地球模型軟件。

二、Google Earth在遙感理論教學中的運用

遙感技術的理論基礎是電磁輻射、地物波譜、成像機理和影像特征等內容，該部分是教學的重點和難點，內容抽象理論性強，學生理解有一定的難度，學習的過程中容易產生畏難情緒。以授課時講解遙感影像的光譜特征、空間特征和時間特征為例，光譜特征在影像上表現(xiàn)為地物的色調、顏色上的差異，可由Google Earth圖片展示的不同樹種、不同類型的森林與其它地物的區(qū)分來講解；空間特征在影像上表現(xiàn)為空間分辨率，可由Google Earth提供的不同視高的遙感影像或者城市和鄉(xiāng)村地區(qū)的不同分辨率遙感圖像進行直觀的對照來講解。時間特征在影像上主要表現(xiàn)為季相和年份的差別，可通過Google Earth對比同一地區(qū)不同時期的遙感影像圖集來輔助理解。筆者在教學過程中充分利用了Google Earth軟件所提供的豐富的衛(wèi)星影像資源，將課程的知識點借助Google Earth軟件簡明、形象地表現(xiàn)出來，在教學中起到了很好的作用。

三、Google Earth在遙感影像獲取實驗中的運用

在遙感教學中，學生經常要用到不同分辨率的遙感圖像，而獲取遙感圖像的方式有購買和免費下載；相比于購買，免費下載能方便、快捷和經濟地獲取指定區(qū)域的遙感圖像，是教學上常用的方式，Google Earth提供了全球瀏覽和下載的通道。實踐教學時，要求每個同學下載自己家鄉(xiāng)所在縣城建成區(qū)的高分圖像。所用的Google Earth下載插件，是以截屏的方式來獲取影像。首先確定下載區(qū)域，根據(jù)目的地的范圍，用左上角和右下角兩個坐標來框定區(qū)域；其次確定影像精度，可以從獲取影像的分辨率等級或影像圖的比例尺兩方面來決定，主要選用比例尺；接著確定重疊度，該參數(shù)對圖像拼接極為重要，尤其當下載區(qū)域較大時，由于地球本身的曲率，截取到的影像圖也存在一定的變形，適當?shù)闹丿B度能保證下載區(qū)域的完全覆蓋；最后是下載和拼接遙感圖像，下載的圖片按它所處的行列號的位置存儲，拼接時以裁剪相鄰兩幅圖像間的重疊范圍來進行拼接，輸出為jpg格式文件。學生通過該實驗，不僅克服了學習遙感的畏難情緒，看到自己拼接的遙感圖像，甚至還有一點點成就感，為他們進行后續(xù)的廣泛深入的應用打下了基礎。

四、Google Earth在遙感影像判讀教學中的運用

遙感影像的判讀是學生必須掌握的一項基本技能。它是根據(jù)遙感影像上的判讀因子，結合地學知識，判斷出遙感影像上的地物是什么和有多少的工作。實踐教學時以學生熟悉的校園為例，首先運行Google Earth，蔚藍色的地球呈現(xiàn)在屏幕中央，隨著地球的自轉，視角轉換到中國的上空，然后用鼠標放大和移動地球，廣西區(qū)和柳州市逐級呈現(xiàn)出來，進而漫游到學院上空停止，學院的鳥瞰圖清晰地顯示出來。學生可以根據(jù)地物的形狀、大小、顏色、陰影及紋理等識別出橢圓形的綠色運動場，矩形立體的教學樓、圖書館，還能找到自己所住的宿舍樓。由于Google Earth軟件直觀又新奇，給人很強的真實感，學生們對此都有著濃厚的興趣，因此潛移默化地提高了教學的效果。

五、Google Earth在林業(yè)遙感案例教學中的運用

我國森林資源多分布在山區(qū)，地域遼闊且交通不便，傳統(tǒng)的林業(yè)調查規(guī)劃設計、森林資源管理等工作費時費力，勞動強度大、作業(yè)難度高，遙感技術為解決上述問題提供了新的方法。隨著Google Earth數(shù)據(jù)的不斷更新，影像的分辨率有了很大的提高，在教學中筆者設計了借助Google Earth軟件來進行森林面積的調查，進行小班的區(qū)劃，對征占用林地進行監(jiān)管，對火災或自然災害進行損失評估等應用案例。這些案例一方面使學生更加深入地體驗了遙感技術在行業(yè)中的應用，另一方面也給學生架起了從課堂到應用的橋梁，今后他們遇到相似的問題時能自然地使用遙感技術加以解決。

從Google Earth在林業(yè)遙感技術課程教學的應用實踐來看，該工具為學生提供了一個從不同的角度了解地球全方位知識和圖像的平臺，激發(fā)了學生的學習興趣，加深了學生對理論知識的理解和掌握，拓展了學生思考問題、解決問題的途徑，增強了學生的實踐動手能力和綜合應用能力，培養(yǎng)了學生借助軟件平臺開展林業(yè)工作的能力，受到了學生的歡迎。

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