基于Google Earth的土地資源管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)研究

代富強(qiáng)?呂志強(qiáng)

摘要：根據(jù)土地資源管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，結(jié)合Google Earth的空間查詢、地標(biāo)、圖層管理、測量和繪制圖形、三維顯示等功能以及提供多時(shí)相遙感影像的特點(diǎn)，從土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用動態(tài)監(jiān)測、土地利用規(guī)劃和土地開發(fā)整理項(xiàng)目管理等方面入手，將Google Earth引入土地資源管理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系中，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力具有重要作用。

關(guān)鍵詞：Google Earth；土地資源管理專業(yè)；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)

作者簡介：代富強(qiáng)（1980-），男，四川都江堰人，重慶工商大學(xué)旅游與國土資源學(xué)院，講師；呂志強(qiáng)（1978-），男，山東萊蕪人，重慶工商大學(xué)旅游與國土資源學(xué)院，講師。（重慶?400067）

基金項(xiàng)目：本文系重慶工商大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：11411）的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0113-02

Google Earth（谷歌地球）是Google公司于2005年推出的全球地理信息系統(tǒng)搜索軟件，采用寬帶流技術(shù)，并把遙感影像和地理信息整合在一個(gè)三維的地球模型上，能實(shí)時(shí)地為用戶提供數(shù)據(jù)。[1]Google Earth上的全球地貌影像的有效分辨率一般小于100米，視角海拔高度為15公里左右，在城市地區(qū)、著名風(fēng)景名勝區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)域會提供分辨率達(dá)1米或0.5米左右的高精度影像，視角高度分別約為500米和350米。在我國提供高精度影像的城市多集中在中東部，另外還包括高速公路、港口碼頭、軍事設(shè)施和水庫大壩等。目前，Google Earth已經(jīng)廣泛應(yīng)用到地理信息系統(tǒng)和遙感等相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，并取得很好的教學(xué)效果。[2-4]

高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級專門人才，發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化，促進(jìn)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。因此，正確認(rèn)識實(shí)踐教學(xué)在高等教育中的地位，尋求對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑，成為當(dāng)前土地資源管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)研究的關(guān)鍵問題。土地資源管理又是操作性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，以培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才為目標(biāo)，要求學(xué)生具備很強(qiáng)的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。[5]但是，目前財(cái)經(jīng)類院校的土地資源管理專業(yè)大部分是在管理學(xué)背景下開設(shè)的新興專業(yè)，普遍存在偏重理論教學(xué)、部分課程對實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)不夠重視、學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力差等問題。為此，近年來現(xiàn)代信息技術(shù)得到快速發(fā)展和應(yīng)用的背景下，本研究擬利用Google Earth拓展土地資源管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生融合傳統(tǒng)GIS方法和現(xiàn)代空間信息技術(shù)進(jìn)行土地信息系統(tǒng)高級建模、信息獲取和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

一、Google Earth的主要功能

Google Earth不僅具有一般地理信息系統(tǒng)的部分功能，還具有獨(dú)特的功能，主要是使用Google Earth提供的虛擬地球進(jìn)行位置和路線查詢、制作和使用地標(biāo)、圖層管理、使用地圖、測量距離和面積、繪制曲線和多邊形等。

1.查找位置和路線

查找位置和路線是空間數(shù)據(jù)的檢索與可視化表達(dá)，是Google Earth最常用的功能之一。在Google Earth中，用戶可以直接在“前往”、“查找商家”、“路線”標(biāo)簽下的搜索框內(nèi)輸入如行政區(qū)劃名稱、郵政編碼以及經(jīng)緯度等位置信息，系統(tǒng)就會自動篩選出可能的查找對象或者路線，并在主界面中以地圖的形式顯示出來。

2.制作和使用地標(biāo)

在Google Earth視圖中的任意位置都可以創(chuàng)建地標(biāo)，將視圖定位到要標(biāo)注的位置，并將視圖縮放到最合適的大小，然后會自動彈出一個(gè)編輯地標(biāo)的對話框，并在視圖中間位置顯示一個(gè)閃爍的黃色方框。用戶可以設(shè)置地標(biāo)的名稱、顏色、大小、透明度和高程，將不同的地標(biāo)進(jìn)行分類整理到相應(yīng)的目錄中，并保存到兩種類型的地標(biāo)文件，即KMZ文件和KML文件。

3.圖層管理

Google Earth在圖層中提供了許多實(shí)用的地理信息，可以根據(jù)需要選擇其中的一部分顯示在當(dāng)前3D視圖中，包括地圖、道路、地形甚至建筑物等資料。同時(shí)，可以查找視圖中的特殊興趣點(diǎn)，并保存到地標(biāo)目錄。部分圖層還包含子圖層，例如餐飲圖層中包含很多不同類型餐廳的子圖層。

4.使用地圖

Google Earth的道路圖層可顯示當(dāng)前3D視圖中的道路信息，包括高速公路、國道、地方公路和街道等。地形圖層可顯示當(dāng)前視圖的三維高度數(shù)據(jù)，但是僅限于自然地貌，如山川、峽谷等，不適用于建筑。邊界圖層用來顯示一個(gè)地區(qū)和另外一個(gè)地區(qū)之間的分界線及地區(qū)的名稱。Google Earth 中的部分地理區(qū)域可顯示簡單的三維建筑模型，這些模型一般是由Google 或第三方組織、個(gè)人提供。

5.測量距離和面積

Google Earth提供了多個(gè)用于測量距離和估算面積的工具，例如直線、曲線、多邊形和圓，測量結(jié)果包括距離、周長、半徑、面積等。其中，直線是直接連接兩個(gè)點(diǎn)的圖形，測量結(jié)果是兩點(diǎn)之間的直線距離；曲線是連接兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)之間非閉合的圖形，測量結(jié)果是所有連接點(diǎn)組成的曲線之間的距離；多邊形是連接至少三個(gè)點(diǎn)之間的閉合圖形，測量結(jié)果是該圖形的周長和面積；圓的測量結(jié)果是該圓的周長、半徑以及面積。

6.繪制曲線和多邊形

在Google Earth的3D視圖中可以自由繪制各種形狀的曲線或多邊形，然后可以像保存地標(biāo)一樣將繪制的圖形保存在地標(biāo)目錄里。繪制的圖形可以是任意形狀、規(guī)則圖形和混合方式，并可以在編輯框中填入圖形的基本屬性。

二、Google Earth在土地資源管理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

1.土地利用現(xiàn)狀調(diào)查

土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的任務(wù)是查清各種土地利用類型的面積即分布、土地的權(quán)屬狀況和利用現(xiàn)狀。目前，對于一般的1：1萬、1：2.5萬、1：5萬比例尺的土地資源調(diào)查主要采用遙感方法。Google Earth提供的免費(fèi)遙感影像能覆蓋我國全部地區(qū)，多數(shù)地區(qū)具有較高空間分辨率且時(shí)間較新的遙感影像。在土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中，Google Earth提供的豐富數(shù)據(jù)資源可以作為土地利用現(xiàn)狀外業(yè)雕繪底圖，學(xué)生根據(jù)GPS確定調(diào)查底圖的方位，并進(jìn)行實(shí)地判讀。同時(shí)，按照規(guī)定的《土地利用現(xiàn)狀分類、含義和符號》表進(jìn)行土地利用類型最小上圖圖斑，標(biāo)繪地類界線和符號。對于土地權(quán)屬界線，應(yīng)由相鄰單位共同簽署確認(rèn)。在野外調(diào)查圖的基礎(chǔ)上，室內(nèi)利用GIS軟件對地圖進(jìn)行數(shù)字化處理，最終形成土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的數(shù)字化成果。[6]

2.土地利用動態(tài)監(jiān)測

土地利用動態(tài)監(jiān)測是指運(yùn)用遙感、土地調(diào)查等技術(shù)手段和計(jì)算機(jī)、監(jiān)測儀等科學(xué)設(shè)備，以土地詳查的數(shù)據(jù)和圖件作為本底資料，對土地利用的動態(tài)變化進(jìn)行全面系統(tǒng)地反映和分析的科學(xué)方法。土地利用動態(tài)監(jiān)測主要基于“3S”技術(shù)展開，特別是遙感技術(shù)。與其他監(jiān)測手段相比，遙感監(jiān)測具有速度快、精度高、范圍廣等特點(diǎn)。Google Earth不但提供部分地區(qū)的高分辨率遙感影像，而且遙感影像會不定期進(jìn)行更新（圖1），這為土地利用動態(tài)監(jiān)測提供了重要的數(shù)據(jù)來源。[7]在基于Google Earth的土地利用遙感監(jiān)測實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生可以利用Google Earth在部分地區(qū)的高分辨率遙感影像進(jìn)行解譯，掌握遙感圖像的大氣校正和幾何精度校正方法，并結(jié)合實(shí)地驗(yàn)證，提高遙感解譯的精度。這不僅可以豐富學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容，也節(jié)省了大量實(shí)驗(yàn)材料的購置費(fèi)用。在具體操作過程中，Google Earth提供了部分區(qū)域的0.6～2.0m高分辨率影像，學(xué)生可以直接根據(jù)遙感影像解譯得到土地利用動態(tài)變化信息；對于部分地區(qū)空間分辨率較低的遙感影像，可以使用Google Earth的標(biāo)簽功能確定地塊的具體位置，然后根據(jù)地塊的經(jīng)緯度坐標(biāo)到實(shí)地進(jìn)行目視驗(yàn)證。

3.土地利用規(guī)劃

土地利用規(guī)劃是以土地資源合理利用為核心，以最佳綜合效益為目標(biāo)，依據(jù)土地自然地理特點(diǎn)、社會經(jīng)濟(jì)條件和發(fā)展用地需求，在時(shí)間和空間上對研究區(qū)域內(nèi)全部土地資源進(jìn)行開發(fā)、利用、整治、保護(hù)所作出的具體部署和安排。無論是土地利用總體規(guī)劃還是土地開發(fā)規(guī)劃、土地復(fù)墾規(guī)劃、土地保護(hù)規(guī)劃、土地整理規(guī)劃，其最終成果都要落實(shí)到土地利用的空間布局上?，F(xiàn)有的土地利用規(guī)劃圖大部分是在二維平面地圖上完成，對現(xiàn)狀的表達(dá)存在一定的局限性。[6]Google Earth提供了道路、河流、地貌、地形等多種圖層，并能夠以三維視圖顯示出來，為土地利用規(guī)劃的空間布局提供了一個(gè)三維的設(shè)計(jì)平臺，更有利于科學(xué)合理地制訂各類土地利用規(guī)劃。在基于Google Earth的土地利用規(guī)劃實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，先采用土地利用規(guī)劃的基本方法確定規(guī)劃的初步設(shè)計(jì)方案，然后將土地利用規(guī)劃空間布局圖導(dǎo)入到Google Earth中，全面觀察規(guī)劃區(qū)土地利用現(xiàn)狀及其周邊自然環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)土地利用規(guī)劃圖的三維顯示，為土地利用規(guī)劃方案的最優(yōu)決策提供參考依據(jù)。

4.土地開發(fā)整理項(xiàng)目管理

土地開發(fā)整理是指在一定區(qū)域內(nèi)，按照土地利用總體規(guī)劃、城市規(guī)劃、土地開發(fā)整理專項(xiàng)規(guī)劃確定的目標(biāo)和用途，通過采取行政、經(jīng)濟(jì)、法律和工程技術(shù)等手段，對土地利用狀況進(jìn)行調(diào)查、改造、綜合整治、提高土地集約利用率和產(chǎn)出率，改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的過程。Google Earth的地標(biāo)功能、圖層管理、定位功能等為土地開發(fā)整理項(xiàng)目管理提供了新的平臺和技術(shù)方法。[8]在Google Earth的土地開發(fā)整理項(xiàng)目管理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生利用Google Earth的地標(biāo)功能對土地開發(fā)項(xiàng)目區(qū)的位置進(jìn)行標(biāo)注，并以項(xiàng)目名稱進(jìn)行地標(biāo)命名，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目定位查詢和宏觀把握項(xiàng)目分布。同時(shí)，根據(jù)土地開發(fā)整理項(xiàng)目的時(shí)間和批次，在Google Earth中對項(xiàng)目地標(biāo)按時(shí)間和批次進(jìn)行系統(tǒng)分類管理。基于Google Earth軟件支持HTML超文本標(biāo)示語言和Java語法，可以添加項(xiàng)目簡介、項(xiàng)目區(qū)實(shí)地照片、地貌錄象、項(xiàng)目資料庫超級連接等，多方位展示項(xiàng)目信息。利用Google Earth中地圖疊加功能，把項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀圖疊加到Google Earth三維地理圖上，通過調(diào)節(jié)透明度、放大縮小、改變視角、傾斜觀察等，全面觀察項(xiàng)目區(qū)及周邊的地形地貌、土地利用現(xiàn)狀，為項(xiàng)目的可行性研究可投資決策服務(wù)。

三、結(jié)語

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)作為高等教育的重要組成部分，是財(cái)經(jīng)類院校土地資源管理專業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。針對土地資源管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)存在的問題，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念。在土地資源管理專業(yè)教學(xué)中，特別是土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用動態(tài)監(jiān)測、土地利用規(guī)劃和土地開發(fā)整理項(xiàng)目管理的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程中，利用Google Earth結(jié)合課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，具有較好的教學(xué)效果。因此，Google Earth提供的強(qiáng)大功能和豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠解決土地資源管理實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中的難點(diǎn)，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）