LocaSpace Viewer应用于区域地理环境研究的实践与思考

陶佳

在教育信息化飞速发展的今天，5G的逐渐普及以及技术的更新迭代，使得地理信息技术运用的广度和深度不断增强，其解决地理问题的技术性、可视性、快捷性等优势也在地理学科中日益凸显。对地理信息技术的学习有助于加强学生对区域的认知，对具体问题进行全面、系统、动态的分析，在此基础上若能实际操作，可培养学生地理实践能力，有助于学生人地协调观的形成，是发展学生地理核心素养的有力落脚点。LocaSpace Viewer（以下简称LSV软件）正是在这种背景下被广泛地应用到地理教学中，并发挥了其他软件不可替代的作用。

一、LSV软件应用功能概述

LSV软件中文名称为图新地球，是一款国产三维数字地球软件，支持离线使用，具有集成各类地图资源、三维视域浏览、快速查询地理信息等多种功能。在地理教学中，学生可运用该软件提供的多种功能，从大尺度、中尺度、小尺度范围内观察地理现象，获得不同寻常的学习体验，加强对知识的深层次理解，促进深度学习，培养从多视角、多尺度思考问题与总结地理事物空间分布规律的能力。这样的教学体现了地理核心素养的基本理念。

LSV软件主要具有6大优势：1.LSV软件集成了众多可供免费下载的互联网地图资源，如天地图、百度、高德等行政区划分和道路地图，还有全球地物分类、全球温度、人口等专题地图资源，浏览速度快且下载便捷。2.LSV软件可免费下载各种类型的互联网地图及三维地形数据，且下载速度快、数据无偏移、成图无水印、下载次数无限制。3.LSV软件支持多种格式的地形、影像、矢量数据的浏览和输出。当需要导入多种大型数据进行浏览时，LSV软件也支持大批量数据的三维场景快速浏览，既包括一些自然地理事物，也包括一些人工设施，不仅加载速度快，而且场景精细，支持多种三维模型数据格式的导入。4.LSV软件有多种类型的标绘功能，能方便地标注、绘制点、线、面等要素，并可另存为KML、shp等常见矢量格式。同时，支持多种空间的分析，包括通视分析、可视域分析、雷达分析、剖面分析等。5.LSV软件能够多视角多维度控制和修改浏览线路和飞行浏览速度。教师可提前设置好飞行路线，然后将沿经的地理现象和地理事物录制成视频在课堂上播放，让学生观察并总结地物的分布规律与特点。6.夸张地形的功能能够方便令地形数据的起伏效果放大或者缩小不同的倍数。这种功能在地理教学中应用广泛。

笔者将以教授《普通高中课程标准试验教科书地理必修3（人教版）》第一章第二节“地理信息技术在区域地理环境中的应用”为例，利用LSV为学生演示地理信息技术的应用，需要用到软件中的“在线地图”“操作”“分析”“视图”等主要模块的功能。

二、基于LSV软件学习RS技术

在导入部分，教师引导学生们从身边出发，思考可以通过哪些方式方法了解学校校园整体面貌近些年发生的变化。学生通过讨论和思考，基本可以说出以下几种方法：查资料、拍照片、校园内观察等。教师进一步追问：如果是通过查资料，需要查阅哪些资料？如果是拍照片，如何拍出学校全貌？如果是校内观察，如何将观察的结果转化成直观可视的资料？通过一步步的引导，最后引出LSV软件开始学习地理信息技术。

教师打开LSV软件，在地名搜索框中输入“无锡市青山高级中学”，学生们就能看见学校的遥感影像图，LSV軟件获取使用的地理信息技术是遥感技术，简称RS技术。遥感图像很像是在高空给地面拍摄一张图片，其原理相当于在高空给底下目标物拍照，拍照所使用的工具是传感器（可搭载在无人机、飞机、热气球、卫星上等）。拍摄的目标发出电磁波段，其波段不同，最终获得的图像就会不同。教学中所获取的校园遥感图片跟照片类似，因为我们获取的是可见光遥感影像。

在LSV软件“在线地图”模块，打开谷歌历史影像，通过调节时间进度条，可以快速观察到相同区域自2004年至2018年的全景景观，直观、快速、方便地观察出学校所在的整体面貌变化以及建校之后校园大单元结构的变化。教师可以指导学生使用同样的方法获取到无锡十八湾地区遥感影像图，学生从十八湾不同时期地图的对比中可以分析出：该地区的土地利用类型的变化。该地区著名的蓝藻现象出现的图像特征，了解到遥感技术还可以运用在生态环境问题的检测。最后学生能体会到运用遥感技术既直观又节省时间、人力和财力的优点。

三、基于LSV软件学习GPS技术

日常生活中，我们能够通过手机导航App查找自己想要去的地点，并通过导航的指引快速找到目标地址，常见的是百度地图和高德地图。这个过程中所运用到的技术就是全球定位系统，英文缩写是GPS。如果在定位功能之外再加上导航功能，这类技术就被称为全球定位导航系统，英文缩写是GNSS。LSV软件中搜索“无锡市青山高级中学”的步骤，所用到的就是GPS。在5G日益普及的今天，地点位置信息越来越被重视，而地点位置信息主要依赖的技术就是定位技术。GPS由空间部分、用户设备部分、地面控制部分组成，在全球任何地点任何时刻，天上都至少有4颗卫星为一个移动的地点提供经度、纬度、高程数据和运动速度四组数据，为用户提供定位导航服务。

LSV软件的搜索功能中，集合了天地图、高德地图等，也可任意选择不同数据来源，输入目标地址，快速定位到目的地，这就是点位功能。导航的功能需要再输入另一个地点位置（比如笔者的母校安徽宣城中学），绿色在线即为两个地点的路径。

四、基于LSV软件学习GIS技术

在导航的过程中，我们发现出发点和终点之间的路径是有很多条的，根据使用者自身的需求和习惯，如最短路径、路况不堵塞的路径等，最终的路径选择会有差别，那么这些不同的路径是如何计算出来的呢？这就是GIS的功能之一。GIS中文全称是地理信息系统，它是处理、分析思考地理问题的大脑，是地理信息3S技术之一。简单来说，前面所提到的遥感技术所获取的学校遥感影像图，在实现遥感影像图（信息源）到我们日常所用的电子地图（表达）的转换时，所使用的技术就是GIS技术。

利用GIS技术制作电子地图，可对目标物添加属性数据库。当用户点击该目标物时，计算机就能分析或者查询它的各种信息。GIS功能非常强大，可以信息查询、景点浏览、三维展示、距离和面积测量、模拟预测、标记地图等。比如，学校的面积多大？塑胶跑道直线跑道多长？是否可以将学校后面的惠山“立起来”呢？都可以通过GIS技术快速测量和实现。

在LSV软件“编辑”功能模块中，可以对底图进行添加地表绘制线、绘制面等操作，可以方便快捷地对目标物定义、测量目标线段长度、测量目标地表面积（如图1）；在视图功能模块中的使用地形夸张操作，可实现地形的三维展示。

在这节课中我们利用LSV软件学习了遥感技术、全球定位系统、地理信息系统等主要的地理信息技术，以地理信息为基础，形成数字化的社区、城市，让数字地球成为现实。人类也将利用此技术实现信息传播、交流、学习、工作等数字生存。LSV软件除了在课堂上显示的功能之外还有其他功能，比如它可以实现不同图层的叠加，以便于更加方便地进行空间分析（如图2）。

五、反思

1.课程实践的反思

大部分的教师（包括笔者）在教学地理信息技术时，方式是类似的：概念—原理—应用。教师讲解3S技術时，将它们分裂开来，讲完一个技术，举出应用实例。这样处理的优点是可以清楚地明晰每一个技术，缺点是不利于学生全面掌握。因为在地理信息技术的实际应用中，3S技术是无法完全割裂开来使用的。因此，本节课的处理可以从综合的角度出发，构建合适的且尽可能真实的情境，以任务驱动的方法，将如同散落珍珠的三种技术，用情境这根链子串联起来，实现对知识认知的完整性和综合性。

笔者认为，首先是深化学生地理学科核心素养的认识和学习。其次是加强教师教育教学理论学习。教学的设计、组织和实施是有一定的理论作为支撑的，脱离教育教学理论，教学活动就缺乏灵活性。最后，提升教师对教学情境的设计和选择能力。同一内容，在不同的教学情境会达到不同的效果。笔者认为应以是否达成教学效果为标准。

2.技术应用的挑战

地理信息技术是20世纪中叶依托计算机发展起来的，而地理教师是传统地理师范专业出身，由于本部分内容在地理师范教育中重视程度不高，因此对该知识的掌握不足，实践操作能力较差，这极大限制了教师在教学过程中操作演示LSV软件的可能性。此外，LSV软件实验操作的版权问题、对设备硬件的要求程度，决定了当前阶段很少有达到条件的学校，进而降低了学生上机操作可行性。

笔者认为，未来可以从两个方面进行提升：一是通过专业培训和反复实践提高教师对地理信息技术应用内容的重视程度和实践操作能力；二是尽可能完善辅助教学的软硬件条件，实现教师和学生的操作同步性，以检验和巩固教学效果，同时，提高学生学习的积极性。