李高聰 李志強(qiáng) 夏瓊

[摘 要] 對(duì)谷歌地球在大學(xué)海洋相關(guān)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用潛力進(jìn)行了探討。以“全球典型河流三角洲的目視識(shí)別”和“近30年珠江口海岸線動(dòng)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(xué)中的應(yīng)用。結(jié)果表明，利用谷歌地球平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，可以提升大學(xué)海洋相關(guān)專業(yè)學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知能力的培養(yǎng)效率，從而為學(xué)生全面認(rèn)識(shí)海洋打好基礎(chǔ)。

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

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）41-0208-03? ? [收稿日期] 2020-03-30

隨著人類對(duì)海洋戰(zhàn)略地位、海洋資源開發(fā)和海洋科學(xué)價(jià)值認(rèn)識(shí)的不斷深化，世界各國(guó)對(duì)海洋的關(guān)注提高到前所未有的戰(zhàn)略高度。習(xí)近平同志在黨的十九大報(bào)告中指出：“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)?！贝髮W(xué)生群體作為國(guó)家未來(lái)建設(shè)和海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略實(shí)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(shí)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(rèn)識(shí)海洋，進(jìn)行海洋資源開發(fā)與利用，監(jiān)測(cè)和保護(hù)海洋環(huán)境，維護(hù)海洋權(quán)益的重要支撐和保障[3]。

近年來(lái)，谷歌地球（Google Earth）因其高精度、數(shù)據(jù)量大、獲取免費(fèi)等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于地理類相關(guān)專業(yè)的教學(xué)領(lǐng)域。比如，谷歌地球不僅可用于滲透地理實(shí)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(xué)輔助系統(tǒng)的研發(fā)[6]和進(jìn)行探究式教學(xué)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(xué)帶來(lái)幫助。本文試圖從谷歌地球的由來(lái)和基本特征、與大學(xué)海洋類專業(yè)教學(xué)的關(guān)聯(lián)以及應(yīng)用案例分析來(lái)探討這一問(wèn)題的答案。

一、谷歌地球的由來(lái)和基本特征

谷歌地球起源于數(shù)字地球概念的具體實(shí)踐。1998年，美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐诩永Ｄ醽喛茖W(xué)中心發(fā)表題為“數(shù)字地球：認(rèn)識(shí)21世紀(jì)我們的星球”的主題演講，指出我們需要一個(gè)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(lái)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(dāng)針對(duì)特定城市、著名風(fēng)景區(qū)或建筑物集聚區(qū)域時(shí)，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(shí)，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(duì)象隨時(shí)間變化的特征和規(guī)律。用戶可以下載一個(gè)客戶端，在自己電腦上免費(fèi)瀏覽全球各地高清晰度衛(wèi)星圖片。通過(guò)谷歌地球的客戶端平臺(tái)，用戶也可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、定位、加載、可視化、導(dǎo)入導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)、高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)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(xué)的關(guān)聯(lián)

大學(xué)海洋相關(guān)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容涉及與海洋有關(guān)的最基本的現(xiàn)象、過(guò)程、概念、理論以及觀測(cè)手段、研究方法、研究成果及應(yīng)用的最新進(jìn)展。教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，較全面地認(rèn)識(shí)海洋，逐步形成海洋相關(guān)專業(yè)研究的思維習(xí)慣，建立海洋國(guó)土、環(huán)保和防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)，并產(chǎn)生對(duì)海洋研究的興趣和熱情，從而為將來(lái)實(shí)際工作打下良好基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)大學(xué)生關(guān)于海洋的區(qū)域認(rèn)知能力是全面認(rèn)識(shí)海洋的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般而言，區(qū)域認(rèn)知的主題主要包括海陸分布特點(diǎn)、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(guò)常規(guī)的參考書和教學(xué)課件相結(jié)合的教學(xué)方法，大學(xué)老師可以給同學(xué)們梳理和講解這些基本概念和知識(shí)點(diǎn)。而通過(guò)借助谷歌地球平臺(tái)的空間縮放功能，可以讓同學(xué)們對(duì)這些概念和知識(shí)點(diǎn)有更加直觀的感受，從而有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)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(chǎng)景，還具有直觀立體、操作簡(jiǎn)單、交互性良好、圖層資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)榇髮W(xué)海洋相關(guān)專業(yè)教學(xué)工作帶來(lái)很大幫助。在全球尺度上，通過(guò)瀏覽谷歌地球平臺(tái)，學(xué)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(duì)位置、形態(tài)和空間尺度等特征，還可以對(duì)各大洋的大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊的地形特征進(jìn)行分析。在區(qū)域尺度上，借助谷歌地球，學(xué)生可以快速了解區(qū)域海洋的地理特征和差異，如中國(guó)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(xué)生通過(guò)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(xué)海洋相關(guān)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用案例

（一）全球典型河流三角洲的目視識(shí)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?cè)?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(dá)米亞平原。自古以來(lái)，它們就受到亞里士多德、希羅多德和荷馬等學(xué)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(xué)海洋學(xué)相關(guān)專業(yè)課程講授中的重要內(nèi)容。按照主要成因機(jī)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(shí)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。基于上述識(shí)別標(biāo)志，可以通過(guò)谷歌地球平臺(tái)，順著海岸線在河流入海的地方，就可以快速查找和識(shí)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(dòng)態(tài)變化分析

改革開放以來(lái)，珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，已成為廣東省乃至全國(guó)人口最密集、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域之一。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，珠江口海岸線的圍填海活動(dòng)逐年增多，導(dǎo)致珠江口海岸線不斷地向海推進(jìn)。傳統(tǒng)上，實(shí)地勘測(cè)是測(cè)量海岸線位置的主要手段，但其相對(duì)費(fèi)時(shí)、費(fèi)財(cái)和費(fèi)工，且存在難以對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列大空間對(duì)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)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(duì)于海岸線變遷監(jiān)測(cè)具有時(shí)間跨度大、空間范圍廣的特點(diǎn)。因此，為了讓學(xué)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(tái)的集成功能。谷歌地球平臺(tái)提供的歷史影像選項(xiàng)可以瀏覽和回顧多個(gè)時(shí)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(gè)時(shí)間段的遙感影像。利用谷歌地球的圖層編輯功能，可以對(duì)海岸線的位置進(jìn)行目視描繪，從而可獲得時(shí)間序列的海岸線的位置分布圖。以此為基礎(chǔ)，就可以分析近30年來(lái)珠江口海岸線的動(dòng)態(tài)變化特征。因此，利用谷歌地球平臺(tái)教學(xué)，可以使抽象的問(wèn)題變得直觀化，不僅增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

四、結(jié)語(yǔ)

谷歌地球是3S技術(shù)的集大成者，提供了豐富的與大學(xué)海洋相關(guān)專業(yè)區(qū)域認(rèn)知有關(guān)的教學(xué)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(tái)上的這些素材，可以有效提高大學(xué)海洋相關(guān)專業(yè)學(xué)生對(duì)區(qū)域認(rèn)知能力的培養(yǎng)效率。比如，基于谷歌地球平臺(tái)，學(xué)生們可以對(duì)全球范圍內(nèi)典型河流三角洲的位置及其類型進(jìn)行判別，還可以對(duì)近30年來(lái)珠江口海岸線的變遷進(jìn)行分析。利用谷歌地球平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，不僅可以使具體問(wèn)題直觀化，還可以提升學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，從而為學(xué)生更加全面地認(rèn)識(shí)海洋打好基礎(chǔ)。

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