淺談谷歌地球在大學海洋相關(guān)專業(yè)教學中的應用

李高聰 李志強 夏瓊

[摘 要] 對谷歌地球在大學海洋相關(guān)專業(yè)教學中的應用潛力進行了探討。以“全球典型河流三角洲的目視識別”和“近30年珠江口海岸線動態(tài)變化分析”為案例，展示了谷歌地球在海洋類相關(guān)專業(yè)教學中的應用。結(jié)果表明，利用谷歌地球平臺進行教學，可以提升大學海洋相關(guān)專業(yè)學生的區(qū)域認知能力的培養(yǎng)效率，從而為學生全面認識海洋打好基礎。

[關(guān)鍵詞] 谷歌地球;海洋相關(guān)專業(yè);大學教學

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）41-0208-03? ? [收稿日期] 2020-03-30

隨著人類對海洋戰(zhàn)略地位、海洋資源開發(fā)和海洋科學價值認識的不斷深化，世界各國對海洋的關(guān)注提高到前所未有的戰(zhàn)略高度。習近平同志在黨的十九大報告中指出：“堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設海洋強國。”大學生群體作為國家未來建設和海洋強國戰(zhàn)略實施的骨干力量，接受全面的海洋教育，樹立正確的海洋觀和海洋意識尤為重要[1，2]。培養(yǎng)大量的與海洋相關(guān)專業(yè)的高層次人才，是認識海洋，進行海洋資源開發(fā)與利用，監(jiān)測和保護海洋環(huán)境，維護海洋權(quán)益的重要支撐和保障[3]。

近年來，谷歌地球（Google Earth）因其高精度、數(shù)據(jù)量大、獲取免費等特點，被廣泛運用于地理類相關(guān)專業(yè)的教學領(lǐng)域。比如，谷歌地球不僅可用于滲透地理實踐力的培育[4]，還可以用于可再生能源選址[5]、開展三維GIS教學輔助系統(tǒng)的研發(fā)[6]和進行探究式教學研究[7]等方面。由于地理與海洋密切相關(guān)，由此引發(fā)的聯(lián)想是谷歌地球能否給海洋類的專業(yè)教學帶來幫助。本文試圖從谷歌地球的由來和基本特征、與大學海洋類專業(yè)教學的關(guān)聯(lián)以及應用案例分析來探討這一問題的答案。

一、谷歌地球的由來和基本特征

谷歌地球起源于數(shù)字地球概念的具體實踐。1998年，美國前副總統(tǒng)戈爾在加利福尼亞科學中心發(fā)表題為“數(shù)字地球：認識21世紀我們的星球”的主題演講，指出我們需要一個數(shù)字地球，即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)、多分辨率和三維的地球，并且可以在其上添加許多與我們所處的星球有關(guān)的數(shù)據(jù)。2005年，谷歌公司推出了谷歌地球，將全球遙感衛(wèi)星影像、航空影像以及大量的人工制成的圖層數(shù)據(jù)相互融合。其衛(wèi)星影像融合了來自SPOT5、IKONOS和QuickBird衛(wèi)星的高精度影像，是全球商用的最高水平。其全球影像的有效空間分辨率至少為100m，通常為30m，視角海拔高度為15km左右。當針對特定城市、著名風景區(qū)或建筑物集聚區(qū)域時，能提供分辨率為1m和0.5m左右的高精度影像，視角高度分別約為500m和350m。同時，谷歌地球提供了1984年至今的遙感或航空影像資料，據(jù)此可以分析特定對象隨時間變化的特征和規(guī)律。用戶可以下載一個客戶端，在自己電腦上免費瀏覽全球各地高清晰度衛(wèi)星圖片。通過谷歌地球的客戶端平臺，用戶也可以對數(shù)據(jù)進行查詢、定位、加載、可視化、導入導出等操作，并支持立體圖形、三維模型、照片疊加等功能。因此，谷歌地球是一款將遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)、高速計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)高度融合的虛擬三維地球軟件。

二、谷歌地球與海洋類專業(yè)教學的關(guān)聯(lián)

大學海洋相關(guān)專業(yè)的教學內(nèi)容涉及與海洋有關(guān)的最基本的現(xiàn)象、過程、概念、理論以及觀測手段、研究方法、研究成果及應用的最新進展。教學目標是使學生通過課程的學習，較全面地認識海洋，逐步形成海洋相關(guān)專業(yè)研究的思維習慣，建立海洋國土、環(huán)保和防災減災意識，并產(chǎn)生對海洋研究的興趣和熱情，從而為將來實際工作打下良好基礎。為了實現(xiàn)這一教學目標，培養(yǎng)大學生關(guān)于海洋的區(qū)域認知能力是全面認識海洋的重要基礎和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般而言，區(qū)域認知的主題主要包括海陸分布特點、海的分類和世界大洋的劃分、各大洋的形態(tài)特征、海岸帶和海底的地貌形態(tài)及其分布特征（如大陸架、大陸邊緣、洋中脊、洋盆等海底地形特征）等內(nèi)容。通過常規(guī)的參考書和教學課件相結(jié)合的教學方法，大學老師可以給同學們梳理和講解這些基本概念和知識點。而通過借助谷歌地球平臺的空間縮放功能，可以讓同學們對這些概念和知識點有更加直觀的感受，從而有效地提高學生的學習效率。

由于谷歌地球不僅提供了不同空間分辨率的虛擬三維地球場景，還具有直觀立體、操作簡單、交互性良好、圖層資源豐富等優(yōu)點，能夠為大學海洋相關(guān)專業(yè)教學工作帶來很大幫助。在全球尺度上，通過瀏覽谷歌地球平臺，學生不僅可以直觀地了解太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋的相對位置、形態(tài)和空間尺度等特征，還可以對各大洋的大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊的地形特征進行分析。在區(qū)域尺度上，借助谷歌地球，學生可以快速了解區(qū)域海洋的地理特征和差異，如中國的渤海、黃海、東海和南海的主要入海河流的分布和大陸架地形特征差異等。在局部尺度上，谷歌地球可以帶領(lǐng)學生通過目視解譯的方式快速熟悉指定區(qū)域，如海南島的海岸帶類型，包括砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸、基巖海岸、珊瑚礁海岸、紅樹林海岸和人工海岸等的空間分布特征。

三、谷歌地球在大學海洋相關(guān)專業(yè)教學中的應用案例

（一）全球典型河流三角洲的目視識別

河流三角洲是河流入海沉積物在河口及其鄰近區(qū)域堆積形成的產(chǎn)物。它們曾經(jīng)是人類文明起源的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中心，典型的是尼羅河平原和美索不達米亞平原。自古以來，它們就受到亞里士多德、希羅多德和荷馬等學者的關(guān)注?，F(xiàn)在，大型的河流三角洲往往成為大型城市的所在地，如上海和廣州等。因此，河流三角洲已成為大學海洋學相關(guān)專業(yè)課程講授中的重要內(nèi)容。按照主要成因機制的分類方法，可將河流三角洲分為河控、浪控和潮控三角洲三種類型，且在河道特征、海岸線和地貌特征上具有一定的空間識別特征。通常而言，河控三角洲的河道比較順直，海岸線連續(xù)，且向海突出呈鋸齒狀或半圓形突起;浪控三角洲河道彎曲、分支較少，海岸線呈鳥嘴狀，可見障壁沙壩、潟湖和沙脊平原等地貌;潮控三角洲的河道彎曲、分支較多，其海岸線破碎，通常還具有河口灣、河口沙壩和潮灘等地貌?；谏鲜鲎R別標志，可以通過谷歌地球平臺，順著海岸線在河流入海的地方，就可以快速查找和識別全球典型河流三角洲所在的位置、大小及其成因類型歸屬（圖1）。

（二）近30年珠江口海岸線動態(tài)變化分析

改革開放以來，珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，已成為廣東省乃至全國人口最密集、經(jīng)濟最發(fā)達的區(qū)域之一。在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，珠江口海岸線的圍填?；顒又鹉暝龆啵瑢е轮榻诤０毒€不斷地向海推進。傳統(tǒng)上，實地勘測是測量海岸線位置的主要手段，但其相對費時、費財和費工，且存在難以對長時間序列大空間對象進行監(jiān)測的缺陷。隨著3S技術(shù)的快速發(fā)展，利用遙感和GIS技術(shù)相結(jié)合的方法已成為監(jiān)測海岸線變遷的主要技術(shù)手段。谷歌地球是3S技術(shù)的集大成者，對于海岸線變遷監(jiān)測具有時間跨度大、空間范圍廣的特點。因此，為了讓學生快速了解珠江口海岸線的變遷歷史，老師可充分利用谷歌地球平臺的集成功能。谷歌地球平臺提供的歷史影像選項可以瀏覽和回顧多個時間段的遙感影像。圖2展示了珠江口區(qū)域海岸線1989年10月、1999年12月、2009年12月和2020年3月三個時間段的遙感影像。利用谷歌地球的圖層編輯功能，可以對海岸線的位置進行目視描繪，從而可獲得時間序列的海岸線的位置分布圖。以此為基礎，就可以分析近30年來珠江口海岸線的動態(tài)變化特征。因此，利用谷歌地球平臺教學，可以使抽象的問題變得直觀化，不僅增加學生的學習興趣，還可以提高學生的學習積極性和主動性。

四、結(jié)語

谷歌地球是3S技術(shù)的集大成者，提供了豐富的與大學海洋相關(guān)專業(yè)區(qū)域認知有關(guān)的教學素材，包括世界大洋的分布和形態(tài)特征、海岸帶和海底的地貌形態(tài)及其分布特征（如大陸架、大陸邊緣、洋中脊、洋盆等海底地形特征）等。利用谷歌地球平臺上的這些素材，可以有效提高大學海洋相關(guān)專業(yè)學生對區(qū)域認知能力的培養(yǎng)效率。比如，基于谷歌地球平臺，學生們可以對全球范圍內(nèi)典型河流三角洲的位置及其類型進行判別，還可以對近30年來珠江口海岸線的變遷進行分析。利用谷歌地球平臺進行教學，不僅可以使具體問題直觀化，還可以提升學生的積極性和主動性，從而為學生更加全面地認識海洋打好基礎。

參考文獻

[1]劉邦華.試論海洋強國戰(zhàn)略語境中的大學生海洋教育[J].求實，2013（S1）：268-270.

[2]劉佳英，江靜瑜，黃碩琳.大學生海洋意識調(diào)查分析[J].湛江海洋大學學報，2005（5）：143-146.

[3]陳大可.回顧中國海洋科技70年[J].海洋學報，2019，41（10）：1-2.

[4]邵靳，施程，李樹廣，徐晶晶.運用谷歌地球滲透地理實踐力的培育——以城市地理教學為例[J].地理教學，2018（15）：47-48.

[5]付萍.谷歌地球教學活動設計與可再生能源選址[J].重慶電力高等專科學校學報，2014，19（05）：33-35.

[6]李晴晴.谷歌地球的三維GIS地理教學輔助系統(tǒng)的研發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)[D].上海：華東師范大學，2012.

[7]黃海波，羅瑛.基于“谷歌地球”深度開發(fā)的探究式教學研究——以光照圖的制作和應用為例[J].地理教學，2017（13）：59-64.