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實驗一:教師演示實驗
實驗名稱:等高線地形圖的繪制及地形部位演示。
實驗目的:了解立體地形轉化為平面的等高線地形圖的過程,提高學生對等高線地形圖的判讀能力;讓學生在等高線地形模型上認識山地的五種地形部位及其等高線特征。
實驗材料:等高線地形模型。
實驗過程:①教師利用等高線地形模型介紹山地的五種地形部位――山頂、山脊、山谷、鞍部、陡崖,讓學生通過觀察模型指認各個地形部位。②教師利用等高線地形模型講解立體地圖轉化為平面等高線地形圖的過程,并展示一幅根據立體地形圖繪制的等高線地形圖。③教師指導學生觀察繪制的等高線地形圖,找出五種地形部位的等高線特征,并對比陡坡與緩坡處的等高線差異。④教師講解等高線地形圖的重要性,重在說明其與人類活動的聯系。如山谷處經常發育有河流,某些較陡河段適合開展漂流活動,某些河流峽谷位置適合修建大壩;陡崖處比較危險,但適合開展攀巖活動;緩坡處登山更容易;地形平坦處適合野外露營等。
實驗提示:如果學校沒有購置相應的等高線地形模型,本實驗教師也可用“拳頭”代替,演示等高線地形圖的繪制及地形部位的判讀。
總結評價:這一演示實驗能使學生獲得生動而直觀的感性認識,加深對等高線地形圖知識的印象,幫助學生形成正確、深刻的概念,因其能提供形象的感性經驗,較易引起學生興趣,集中注意力,使學生牢固掌握知識。
實驗二:電腦模擬實驗
在教師演示并講解完等高線地形圖的繪制過程及相關知識后,再利用電腦視頻、動畫模擬等高線地形圖的制作過程及五種地形部位的判讀,實現立體實景圖到平面地形圖的變換,從而使學生進一步鞏固知識,輕松掌握這一知識難點,也為接下來的制作實驗奠定基礎。
實驗三:學生制作實驗
實驗名稱:橡皮泥等高線地形模型制作。
實驗目的:讓學生在等高線地形模型的制作過程中,感受山地的整體面貌,掌握五種地形部位及陡、緩坡的知識,加深對等高線的理解,培養學生的動手能力、空間想象能力、自主探究學習能力。
實驗材料:橡皮泥、小刀、鉛筆、白紙、彩筆、直尺、小竹簽兩根。
實驗分組:4人一組(2人負責制作、切割模型,2人負責繪圖)。
實驗過程:①先用橡皮泥捏出山的主體,再用小刀等工具塑造出陡坡、緩坡、山頂、山脊、山谷、鞍部、陡崖。②分別用兩根竹簽從山地模型的兩個山峰頂部穿孔至底部。③以桌面為“海平面”,用直尺量出山地模型的“海拔高度”,并根據一定的等高距用彩筆描繪出山地模型的等高線,再用小刀沿著等高線對山地模型進行水平切割。④將切割好的山地模型分層展示到白紙上,從最底層部分開始,沿橡皮泥的切割線進行等高線繪制,繪制完后,將其取走,對其上一層進行繪制,以此類推,直到所有等高線繪制完成。按橡皮泥的形狀繪制出等高線。每次繪等高線時兩孔對齊,據此畫出等高線地形圖,實現從立體圖到平面圖的轉換。⑤教師巡回檢查、指導,發現制作中出現的問題,及時糾正,并讓學生驗證每種地形部位對應的等高線形態。
總結評價:教師點評各組作品在制作材料選擇、色彩搭配、制作手工精制程度上的優缺點,并提供建設性意見。結合學生意見,進行作品評比。這一操作實驗通過學生自己動手制作模型,不僅能提高學生學習興趣,還使學生獲得最原始的感性認識,再通過自己的思維加工,能夠總結出規律,有助于等高線知識的掌握。與此同時,學生的觀察能力、分析能力、動手能力、創造能力都得到有效鍛煉。
實驗四:課外實踐實驗
實驗名稱:廈門同安野山谷地形地貌考察。
實驗目的:通過觀察真實的山地地形部位,讓學生印證所學地形知識。
實驗材料:野山谷地形圖、指南針、相機、實驗報告。
實驗過程:時間:2014年10月18日(周六)上午8點出發,大約16點返回。帶隊教師:地理賈老師、余老師。實習學生:廈門雙十中學初一10班學生。觀察及活動內容:①觀察山地、丘陵的地形特點并對典型地形區進行拍照;②觀察并識別山頂、山脊、山谷、鞍部、陡崖,總結其特點,并在實驗報告上繪制這五種地形部位的立體簡圖及轉化后的平面等高線地形圖;③觀察陡坡、緩坡的差異并繪制立體簡圖及等高線地形圖;④完成野外實踐實驗報告。
實驗提示:①參加此次活動學生,必須在家長簽署同意意向書之后方可參與。②應提前介紹考察內容,并對學生加強安全教育,確保實踐者的安全。
關鍵詞:遙感影像;1:2000地形圖;地形圖更新;調繪
中圖分類號:P284 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
為了滿足城鄉發展建設的需要,提高地形圖現勢性,地形圖更新問題就顯得尤為重要;然而地形圖的更新情況不很樂觀。本文結合某礦區1:2000地形圖更新工程,探討利用QuickBird衛星影像更新1:2000比例尺地形圖的方法、流程和其間遇到的問題。
數據預處理
1.1 QuickBird衛星影像處理
⑴ 遙感影像處理的工作流程:影像數據的處理是整個更新工作的關鍵,因此,確定影像處理的工作流程是十分重要的。影像處理的工作流程如下:
圖1遙感影像處理流程圖⑵
糾正精度的控制:遙感影響的糾正過程中,X殘差、Y殘差、以及RMS(Root MeanSquare即均方根中誤差)都控制在1個像素之內,很好的滿足了技術規范的要求;如果糾正的精度超過標準,則回到糾正模式下,調整GCP的輸入重新進行幾何糾正,直至達到需要的精度為止。
1.2紙制地形圖的矢量化掃描紙質地形圖時,要確保地形圖的完整無損、無折皺;矢量化的過程中要按照地理信息系統的標準做好分層矢量化,以及屬性數據的錄入。具體流程如下:
圖2地形圖矢量化流程圖
1.3遙感影像和數字線劃圖的疊加配準將分幅后的遙感影像和數字化完畢的數字線劃圖導入測圖軟件或地理信息系統軟件進行疊加配準。
2.地形圖的更新在更新系統中,經影像與矢量圖疊加配準后,便可以采用屏幕數字化的方式進行變化地物(主要是居民地、道路、水系、植被等)的更新(增、刪、減等)[1]。
2.1建筑物的更新建筑物是大比例尺地形圖中的主要地物,因此,對于建筑物的更新是地形圖更新工程中一個相當重要的部分。由于工作區范圍內的建筑物多為農村的四點平房,并不存在太多的邊界線遮掩問題;所以在遙感影像上對建筑物的識別比較簡單。但是,由于樓房以及工廠棚房與平房在遙感影像中并沒有很明顯的區別,所以,對于這些地物的判讀必須由外業調繪人員到實地調查完成。
2.2道路的更新由于鐵路以及高速公路的形狀規則、特征明顯,所以通過遙感影像很容易進行判讀。但是對于等級公路、等外公路、大車路等,只能做大概的判斷,由外業人員進行調繪處理時再做必要的補充。
2.3水系的更新按形狀劃分,水系大致可分為兩種類型:線型水系(如河流、溝渠)非線型水系(如湖泊、池塘)。⑴ 線型水系的更新:根據水與河岸在影像上呈現的色調不同,可以容易地確定水涯線的位置,然后利用屏幕數字化的方式直接進行更新。⑵ 非線型水系的更新:工作區范圍內存在大量的池塘,對于池塘的更新也是我們這次更新的一個重要環節。根據了解到的當地情況,集中分布的池塘多為魚塘,而零星分布的池塘多為普通的池塘。依據這個經驗,我們對工作區范圍內的池塘進行了分類;經過后續的外業調繪發現,對于池塘的判讀準確率是相當高的。
2.4植被的更新植被主要包括耕地、林地、草地等。由于工作區范圍內多為農村,因此,對于耕地類型的更新是植被更新的關鍵。由于采用的QuickBird影像成像于2005年11月,此時正值該地區的農閑時節,所以不能從影像中判讀植被的類型。在實際的操作中我們基于以下兩原則對植被類型進行了判讀:① 由于水田具有比較大的田埂,因此在影像上水田表現為具有明顯的邊界。②水田土壤的含水量高于旱地土壤的含水量,所以在影像上呈現的色調較深。經過后續的調繪發現,通過以上兩點原則較好地區分了耕地的類型。
2.5外業調繪及補測⑴ 調繪:更新矢量地形圖時,影像上無法判讀的地物必須借助外業調繪進行確定。外業調繪主要作用是:對室內解譯成果進行驗證,對線狀地物寬度實地量測,對新增地物的名稱注記進行實地調查[2]。調繪過程中主要進行了以下兩部分的工作:①不確定地物的調繪。很多相似的地物僅通過影像圖是很難判讀的,例如:平房與棚房、圍墻具體界限、果園與林地等。對于這部分內容一定要到現場親自調查以確定其類型,尤其是對于植被類型,要以地類界進行詳細的劃分。②注記數據的調繪補充。其調查內容可分為以下幾種:樓房的層數、企事業單位的名稱、村名、公路名稱及等級、河渠名稱及走向等。⑵ 補測:補測是地形圖更新中相當重要的部分,起著數據補充的重要作用。在實際操作過程中我們針對以下兩種情況進行了補測:①用戶未提供矢量化地形圖的地區。②地物變更范圍比較大的地區。對所有需要補測的地區均采用GPS和全站儀進行了補測,并把所有結果都記錄在線劃圖上。將外業調繪和補測的修改、新增、和變化地物的信息添加到地形圖中,通過編輯處理形成用戶需要的最終成果。
3.結論及建議
⑴ 作為更新數據源的QuickBird影像,其質量的好壞直接影響成果的精度。工程中采用的該礦區QuickBird影像清晰度好,分辨率高,傾角小,為工程的成功開展提供了良好的前提。
⑵ 使用本方法更新了該礦區約400平方公里1:2000地形圖,作業時間短;精確度高(遙感影像的空間分辨率達到0.6m,用RTK進行GPS定位測量影像糾正后的點位絕對誤差只在0.2m左右)。滿足了用戶的需要,為地形圖的更新提供了新的經驗。⑶ 實際操作中發現,僅憑影像圖的目視解譯判讀地物是不可靠的,必須要親自調查才能確定地物類型及其屬性。因此,在地形圖的更新中要加大調繪在整個更新工程中所占的比重。
參考文獻
[關鍵字] 谷歌地球 Erdas 正射影像
[中圖分類號] P28 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-2-121-1
1 Google影像數據介紹
谷歌地球服務器中的柵格數據大都來源于美國國家航空航天局(NASA)的衛星圖像。為協調信息量與數據量的關系,谷歌地球根據區域地理位置重要性不同匹配以不同分辨率的衛星圖像。
谷歌地球(Google Earth)的影像參考系統是基于WGS84橢球的Web墨卡托投影,在該坐標投影下比例尺隨緯度的不同而改變,緯度增高,比例尺相應的增大。全球投影如下圖所示:
谷歌衛星地圖根據不同的分辨率分成不同的級別,大概分為22個層級(國內城區一般可到20級,郊區只到16級,國外熱點城區如紐約可達22級),每個層級比例尺不相同,下面是各個級別的影像對應的空間分辨率、相應比例尺和視點高度等參數。
2 獲取google影像
下載google影像的辦法是通過Google earth軟件截屏獲取,這種方式獲取的google影像存在獲取范圍過小,清晰度不高等缺點。另外, google earth可以適時旋轉縮放,會導致截屏獲取的影像也存在不是正北方向的問題。在此,我們推薦使用成都水經注公司的google影像下載器軟件。
3 Google Earth衛星影像的幾何糾正
本文將探索在Erdas Image軟件平臺上對無衛星參數的任意衛星影像進行幾何糾正生成近似DOM的方法。
3.1 不同地形條件下的影像正射糾正
對于高山地、山地,根據影像控制點,應用嚴密物理模型或有理函數并通過DEM數據進行幾何糾正,對影像重采樣,獲取正射影像;對于丘陵地可根據情況利用低一等級的DEM進行正射糾正,對于大部分地區,往往平面地物變化較大,高程相對穩定,因此可利用舊有地形圖資料的高程數據生成DEM,用于衛星影像的糾正。
3.2 Erdas Image衛星影像糾正的幾種方法
Erdas Image提供了很多種糾正的計算模型,針對從Google Earth獲取的衛星影像沒有任何衛星參數的情況,在本次實驗中選取了3種方式的糾正模型,分別是:
(1)物理傳感器模型。
利用衛星的物理傳感器模型,其模型的定位精度較高,糾正后的影像平面精度高。
(2)有理函數模型。
有理函數模型需要提供影像的RPC/RPB文件和DEM數據,適用QB、WORLDVIEW、IKONOS、EROS-B、GEOEYE、RAPIDEYE等衛星數據。
(3)幾何多項式模型。
幾何多項式模型一般用于地形起伏較小區域的幾何糾正或同源衛星全色數據與多光譜數據的配準等。
4 在AutoCAD中繪制線劃圖
在正射影像數據制作的過程中,會生成.tif圖形文件和.tfw坐標文件。把影像文件在AutoCAD中加載,利用矢量化跟蹤軟件,就可將正射影像圖與數字化地形圖準確地疊加在一起,再依據正射影像圖進行判讀,對數字化地形圖進行更新;由于高樓、樹木陰影等的遮擋,會對一些高層附帶的群房,圍墻,以及大部分道路上的檢修井無法判讀,這部分要由外業調繪,并標注地名和樓層等屬性信息。
5 結束語
使用Google衛星圖像進行地形圖的修測,在實際應用中,對影像的選擇、所在區域地形起伏狀況和DEM的精度,以及控制點分布和數量要有很好的把握,才能使制作的地形圖具有滿足規范和工作需要的幾何精度和坐標系統。
參考文獻
[1]孔鴻濱.把世界放在我的桌面上-Google Earth及應用[J],電腦視窗,2007年11月.
關鍵詞:自制教具;經線圈;山體模型;初中地理
地理教學中,自制實體教具可為學生提供量身定做的有效信息,促進課堂教學有效性。本文結合初中七年級“經緯網定位”和“等高線地形圖判讀”課堂教學,概述自制實體教具在地理課堂有效教學中的重要作用。
一、自制經線圈輔助東西半球判斷
“利用經緯網定位”是初中七年級上冊第一章內容,課標要求“熟練利用經緯網定位,能夠在地球表面找出已知點的方位和所在半球位置。”對于剛進入初中學習,缺乏空間想象力和立體思維的初一學生,判斷東西半球位置是教學難點。尤其是位于西經區但又屬于東半球部分(0°~20°W), 以及位于東經區但屬于西半球部分(160°E~180°E),學生往往容易出錯。該節內容是地理學習的起點,如果讓學生產生畏難情緒,失去學習地理的信心,很大程度上將影響他們學習地理的興趣。為此,針對判斷東西半球位置這一教學難點,特為學生量身定做“經線圈”教具,輔助其對東西半球進行判斷,也讓學生在課堂學會制作教具。該教具制作簡單易行:①在紙條上畫豎線表示經線,紙條中間畫出0°經線,并分別向東西跨越180°(以20°為間隔,畫19條豎線,學生可用自帶線條的紙張以節省劃線時間);②用顏色筆將劃分東西半球的經線20°W 和160°E標粗;③東經區和西經區用不同顏色的彩色條區分;④用雙面膠將東西經180°線疊合,即可成環帶狀經線圈,如圖1所示。教具呈環帶狀,如同包圍地球一圈,直觀呈現出東西半球的劃分,同時用彩色線條區分東西經,突出西經區在東半球的部分和東經區在西半球的部分,有助于W生辨別。自制教具本身可帶動初中學生的學習熱情,并且通過教具的直觀輔助判讀,攻克學習難點,使學生印象深刻,學習熱情高漲。通過對比發現,使用自制教具的班級正確率比未使用的高出一半以上,基礎較差學生表現更為突出。
二、自制山體模型理解等高線地形圖特征
“等高線地形圖判讀”是初中地理教學的難點,課標要求識別等高線地形圖上的山峰、山脊、山谷等;在地形圖上識別5種主要的地形類型。讓初一學生理解各種立體地形變為平面等高線圖的過程很難,特別是在平面圖上通過等高線的曲線變化,讓學生建立立體概念并進行空間定位更難。該節教學中,對兩個班級進行實驗對比,一個班采取flas展示,另一個班自制教具演示。課前讓學生準備硬度適中的綠色廣告紙,根據要求折疊成三種不同形態的山體(A有明顯的陡坡、緩坡 ;B有山脊和山谷; C有斷崖面),用雙面膠粘合固定,如圖2所示。
講解完等高線知識后,讓學生在自制的山體模型中標出若干條等高線,然后將標出的等高線投影到平面圖中,畫出三個模型的等高線示意圖。對照實物和等高線示意圖,觀察山體不同形態等高線特征。這樣學生容易理解,為什么陡坡等高線較緩坡密集?為什么斷崖等高線重疊?為什么山脊等高線凸向值低處,山谷等高線凸向值高處?通過使用該教具,可以在25分鐘左右時間內讓學生完全理解“等高線地形圖判讀”的教學內容。采用flash演示的班級,當然也可達到讓學生理解的目的,但從總體看,學生學習積極性和參與度,對知識的領悟和掌握程度不如前者。
初中生思維局限性大,需要具體和形象的實物作為載體,才能有效開展地理學習活動。如果教師能根據教學內容和學生接受能力,量身定做教具,就可以極大提高地理課堂教學的有效性。如平面地圖中識記中國地形非常枯燥,學生也很難記憶,若學生自己動手制作教具,用橡皮泥立體塑造中國的山川河流分布,再用小刀切出地形剖面圖,呈現地勢特點,一定會讓學生印象深刻。再如,講中國行政區劃時,可以讓學生將各行政區的信息制作成一套卡片,在動手收集過程中加深對知識的印象,小組之間還可進行卡片交換和對照,在互動中愉快地接受原本枯燥的地理知識。當然,讓學生參與自制教具一定要把握細節,維持課堂秩序,課前做好充分準備。制作過程多在課外,課堂不能淪為手工課,否則本末倒置。相信自制教具一定會在地理教學改革中充分發揮作用。
參考文獻:
探討。
關鍵詞:等高線地形圖;教學;思考
隨著新課程改革的不斷深入,浙江省采用的新人教版歷史與社會七年級教科書也經過專家不斷的改進,不斷完善,尤其是書中采用的地理圖片越來越豐富,越來越專業化,凸顯出這門學科強烈的信號。近幾年的中考說明有關歷史與社會的考點都有關于地理圖像考查的考點,如2013年和2014年的《能夠從地圖和圖表中獲取信息》,2015年和2016年的《認識地圖三要素,知道地圖的基本種類,學會從地圖中獲取所需要的信息》。這些都對師生在教授和學習這門學科時提出了較高的要求。但是,在實際的學教過程中,學生經常表現出學習地圖特別困難。部分非地理專業出身的老師在教學過程中也反映教地理圖片,有時候自己也不甚理解,無法很有效地讓學生理解并掌握從地圖中獲取有效信息的技巧,尤其是比較抽象的等值線地圖。本人結合自己從教十多年來的一些體驗、探索,尤其是從去年開始參加了市級課題《初中生從地理圖像中獲取地理信息的教學方式研究》的研究工作后,特別在等值線地圖的教學中不斷思考、反復嘗試,再結合前人的研究,以等高線地形圖為例來談談自己的幾點想法。
歷史與社會七上第一單元中涉及的圖1―32等高線地形圖,雖然只有一張圖,但是教學要求和中考要求是挺高,每年的期末考試和中考都會有相應的試題來檢測,所以老師必須引起高度重視。
一、在等高線地形圖的教學中發現的問題
在圖1-32等高線地形圖(見上圖)的教學過程中發現,由于學生以前除在小學數學中學習過垂直概念外沒有任何基礎,難在學生缺乏空間、立體的概念,再加上學生尤其是城市里的學生課余時間多忙于各種形式的培訓班、興趣班等,很少有機會參加野外登山等活動,因此缺乏野外實地觀察的經驗,很難在腦子中形成野外山谷、山脊、鞍部地形地貌概念。要讓學生理解用等高線的形式表示地形的起伏即將立體的地形地貌轉化為平面的地理圖像,還要學會等高線地形圖的判讀,要做到看圖識地形,圖在眼里,胸中有“圖”,這對初一學生而言的確很難。
二、對等高線地形圖教學中幾種方法的思考
為了讓學生能較好地掌握等高線地形圖,我經過多次不同方法的教學嘗試,現將個人覺得比較實用的想法與同仁們分享,本人主要是從以下幾個方面著手:
一是借助多媒體設備輔助課堂教學,利用多媒體的直觀演示功能,展示出等高線地形圖的繪制過程,幫助學生把抽象的等高線地圖變成具體的一個呈現過程由抽象思維過渡到具象思維,突破空間想象的問題。如下圖,動畫緩慢演示每一條等高線的由來。能直觀感知等高線的繪制原理,以利于理解和接受新知識。
二是利用素描圖和各類地形圖對比,引導析圖、對比、總結,從而掌握在等高線地形圖上判讀山體的不同部位。歸納如下:
老師進一步講解說明:1.高地(山峰):等高線中間高四周低呈封閉曲線處。2.盆地:等高線為閉合曲線,四周高,中間低。3.山脊:等高線向海拔低處凸出的地方。4.山谷:等高線向海拔高處突出的地方。5.鞍部:兩個相鄰山頂之間呈馬鞍形的部位。6.峭壁/陡崖:等高線重疊處。通過學生看圖,老師講解,再進一步讓學生在書本上把這些表示不同部位的等高線草圖畫一畫。
最后讓學生左手握拳,模擬山體的不同部位,并用圓珠筆在手上作圖,標出山頂、山谷、山脊、鞍部、陡坡、緩坡等部位,如下圖。
握住拳頭就是立體的地形,把手伸開就是平面的等高線圖。山頂、山脊、山谷、鞍部、陡坡、緩坡等都能一目了然。這樣的方法學生興趣很高,效果比較理想,而且隨時能用。
三是利用課余時間讓學生在玩中學,所謂“苦學不如好學,好學不如樂學。”具體做法是利用身邊的常見物品用模擬類比的方法以及讓學生通過合作繪制地圖增加體驗。如用不同面額的硬幣疊成如下所示,模擬地形。再繪制垂直投射圖來模擬出不同海拔的高度,如下圖:
還可以讓學生課余分組合作,通過捏橡皮泥制作不同的地形地貌,先從最簡單的山地開始,先學習等高線的繪制方法。學生有把模型切片下來描的,有在模型上畫線再落到紙上的。然后,重點制作鞍部、山脊、山谷,最后做陡崖。每一個模型制作出來,就請學生畫它的等高線圖。再利用課余時間由老師來檢查學生的等高線圖和他們的模型是否吻合。這個小活動學生參與的熱情很高,同學之間還可以進行合作完成:有人捏造,有人捉刀,也有兩三人拼湊組合;有人畫線,有人指點,也有人一邊默默觀察;迷惑與思考同在,討論與笑聲迭起。通過這個有趣的活動,激發了學生學習興趣,增強了理解力,讓學生在玩中學,學中玩,又培養了學生的動手能力和合作學習的態度,效果比較理想。
總之,等高線地形圖的教學探索之路不會終止,還會在不斷的嘗試中改進,不斷摸索出適合七年級學生的一些有效方法,本人的一些思考在和各位分享的同時,希望能得到同仁的多多指教,大家一起為本學科的教學工作添磚加瓦、共同進步。
參考文獻: