摘要：本文首先簡要介紹了3S技術，并對3S技術運用于中學地理教學的必要性進行了分析，最后以具體案例詳細說明此應用及效果。

關鍵詞：GIS；RS；GPS；中學；地理教學；應用

引言

“3S”技術是英文遙感（Remote Sensing RS）、地理信息系統（Geographical information System GIS）、全球定位系統（Global Positioning System GPS）這三種技術名詞中最后一個單詞字頭的統稱，這三者之間緊密聯系在一起，遙感技術是信息采集（提取）的主力[1]；全球定位系統是對遙感圖像（像片）及從中提取的信息進行定位，賦予坐標，使其能和“電子地圖”進行套合；地理信息系統是信息的“大管家”，為3S技術的核心[2]。目前3S技術是解決人口、資源、環境及經濟發展等重大地理問題的重要手段和關健技術。因此，《普通高中地理課程標準》要求：新的高中地理課程在必修、選修模塊中必須介紹有關3S的知識，這是課程內容本身的要求[3]。

另一方面，3S技術是地理課程獨特的輔助教學技術。目前，中學生普遍不喜歡地理課，《普通高中新課程試驗監測報告》顯示：在七門學科當中，地理僅排在物理之后，居于第二難學課程，造成這一結果的一個重要原因是目前地理課程教學手段落后，在中學地理教學過程中，大多數教師仍然偏重如何輔助學生記憶，其手段仍然是以地理掛圖和幻燈片等作為輔助工具，學生感到枯燥無味，因而教學效果不甚理想。因此地理教學改革的一個重要課題是使課堂教學整體優化，將信息技術引入地理教學，是改革教學方法和教學模式的重要途徑之一，結合地理學科的特點，將信息技術中的高端3S技術用于地理教學，是地理教學發展的必然[4]。下面以一些具體實例說用3S技術在地理教學中的應用。

1.GIS技術及其在地理教學中的應用

地理信息系統是20世紀60年代中期才發展起來的新技術，至今已40多年，始終發展迅猛。國內外學者由于對GIS技術研究視角、應用目的的不同，所給出的定義也不盡相同，例如，美國學者Parker認為“GIS是一種存儲、管理、分析和顯示有關地理現象信息的綜合系統”；加拿大的Roger Tomlinson博士認為“GIS是全方位分析和操作地理數據的數字系統”；我國著名GIS專家陳述彭院士認為“GIS是在計算機軟硬件支持下，把各種地理信息按空間分布或地理坐標，以一定格式輸入、存儲、查詢檢索、顯示和綜合分析應用的技術系統”。雖然這些學者對GIS的定義不盡相同，但都認為GIS具有數據的采集、管理、處理、分析和輸出等基本功能。目前，GIS廣泛應用于國民經濟的各行各業，如環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。

在中學地理教學中，GIS技術可將復雜的自然景觀、地理現象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態的、直觀的方法方式表現出來，將地理教學中不易明察與掌握的內容通過虛擬場景來展現，提高教學效果，下面以地貌演變、地形分析和天體運動這三個教學內容為例進行應用分析。

地貌教學是中學地理教學的基礎內容，在地貌教學中，褶皺和斷裂的形成是比較抽象的內容，傳統的平面、靜態的教學方法難以達到滿意的教學效果。使用GIS技術的真三維顯示與動態模擬功能，模擬巖石受力及相關地貌的形成過程與結果，如巖石受到強大壓力和張力時會發生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現象，相對上升一側地貌表現為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現為裂谷或低地。受內力作用，巖石在水平方向上受擠壓導致褶皺；受外力作用，背斜中心巖石易被侵蝕形成谷地，向斜中心巖石堅固不易被侵蝕形成山，形象地展示了“背斜成谷，向斜成山”的過程。GIS技術把漫長的地貌歷史演變過程在瞬間完成，使學生對所學知識有較形象的理解。

在地形分析中，平面地圖缺乏對山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等概念的直觀形象的可視化表達，利用GIS的數字高程模型（DEM）模塊來創建數字高程模型，這樣便可三維立體顯示一座山體，讓學生直觀地觀察山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等多種地形。并通過旋轉動態技術，讓學生自己上機操作，使山峰的方向任意旋轉，或移走山體，或變換顏色以突出某種地形，在此基礎上，將影像數據與矢量數據再鑲嵌在數字高程模型上，進行數據的融合，實現三庫一體，則山體表現得更加形象逼真，使人感到渾然天成，這種教學明顯調動了學生學習的積極性和主動性，加深了學生對地形特征的理解，讓學生有身臨其境的感覺。

在天體運動的教學中，一般教學掛圖三維效果不突出且缺乏動感，不易掌握其運動規律，通過GIS的二次開發子系統，建立場景，制作太陽、地球、月球以及地球及月球的運動軌跡，指定月球和地球的鏈接，進而完成天體的運動制作與飛行漫游，從而具體地模擬出天體的運動規律。在此基礎上，教師進行講解，調動學生觀察思考的積極性，使學生產生強烈的求知欲望，收到事半功倍的效果。

2.RS技術及其在地理教學中的應用

遙感是20世紀60年代發展起來的對地觀測的綜合性技術，它是指應用探測儀器，不與探測目標接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質及其變化的綜合性探測技術。經過40多年的發展，遙感技術已成為一種影像遙感和數字遙感相結合的先進、實用的綜合性探測手段，被廣泛應用于資源、環境、地質、地理、氣象、海洋、農業、林業及軍事偵察等各個領域。在中學地理教學中，RS技術可廣泛地應用于輔助教學，提高教學效果，下面以利用遙感輔助講授全球變化、環境生態問題為例進行應用分析。

通過遙感監測案例及其影像，幫助學生對地球環境進行立體觀察，幫助認識全球環境的整體性與變化過程。例如，利用遙感影像幫助學生了解全球溫度變化、溫室效應。美國宇航局（NASA）以遙感手段獲得全球臭氧的分布，每年在網絡上發布南極臭氧濃度分布合成圖，這些材料是輔助講授全球臭氧分布及異常變化等全球變化的極好素材。另外，利用遙感在全球植被覆蓋變化監測、地球大氣監測等應用案例與影像，可以輔助講授環境變化；利用遙感在城市環境問題、城市水體污染、城市大氣污染等監測的案例與影像輔助講授環境問題。

在講授城市、區域或全球生態環境問題中，可以借助遙感影像幫助學生了解植被分布、土地利用及分布，提高學生宏觀觀察、分析能力。例如利用遙感在毀林過程監測、全球森林分布變化監測等方面的實例及影像，輔助講授全球植被覆蓋變化；利用遙感在土地利用普查中的實例和影像，輔助講授土地利用和農作物分布；利用遙感在城市生態監測、綠化率調查的實例和影像，輔助講授城市環境與生態等。

地表許多災害從影像區域來說，可能涉及一個很大的區域，遙感的大范圍觀測的特征提供了監測災害的可能，相關的遙感影像有助于在教學過程中幫助學生理解這些區域性過程。例如，利用遙感在草原和森林火災監測、沙塵暴災害監測、海洋污染監測、火山噴發和地震等監測的案例和影響，輔助講授自然災害的發生、發展過程，進行災害影響分析。例如，遙感在森林火災監測中的應用案例，可以幫助學生認識現代技術對森林防災救災中的意義。

3.GPS技術及其在地理教學中的應用

全球定位系統(GPS)是美國國防部為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設施進行高精度導航和定位的要求而建立的，于20世紀70年代初開始設計、研制，1993年6月建成。GPS主要由空間星座、地面監控系統和用戶接收機三大部分組成，空間星座包括21顆工作衛星和3顆備用衛星，分布在6個等間隔的軌道面上，每個軌道面上分布4顆衛星，衛星軌道接近圓形，運行周期為11小時58分，地面上每個觀測站上每天出現的衛星分布圖相同，這樣的布局保證了在地球上和近地空間任意一點、任意時刻均可至少同時觀測到4顆GPS衛星。GPS具有全球地面連續覆蓋、功能多、精度高、實時定位速度快、抗干擾性能好、保密性強、全天作業、操作簡便等優點，目前在精確導航和精確定位方面得到了廣泛應用。在中學地理教學中，GPS的輔助作用沒有GIS、RS廣泛，下面僅以借助GPS輔助講授制圖、交通、氣象等為例說明其在教學中的應用。

具體地說，GPS可以輔助講授地圖、計算機制圖的發展；輔助講授現代農業的發展（例如，GPS在“精細農業”中的應用）；輔助講授現代交通的發展（例如，GPS在智能交通中的自動導航作用）；輔助講授天氣與氣候（例如，GPS在大氣物理觀測中的應用）；輔助講授地球研究進展（例如，GPS在地球勘探、變形監測中的應用）；輔助講授海洋地理（例如，GPS在遠洋航線設定與監測、船只調度與導航、海洋救援、海平面升降監測等的應用）；輔助講授宇宙、太空知識（例如，GPS在飛機導航、航空遙感控制、衛星定軌、導彈制導、航空救援等的應用）等。

[1]梅安新，彭望琭．遙感導論[M]．北京：高等教育出版社，2004：1-30． [2]陳述彭．地理信息系統導論[M]．北京：科學出版社，2000：1-13． [3]教育部．普通高中地理課程標準（實驗）[M]．北京：人民教育出版社，2003：12-45． [4]陸靜．地理信息系統（mapinfo）在中學地理教學中的應用研究[J]．中學地理教學參考，2000，NO．1：108-109．