第一篇：3S技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用

“3S”技術(shù)是英文遙感（Remote Sensing RS）、地理信息系統(tǒng)（Geographical information System GIS）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）的統(tǒng)稱。遙感技術(shù)是信息采集（提取）的主力；全球定位系統(tǒng)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(tǒng)是信息的“大管家”，為3S技術(shù)的核心。目前3S技術(shù)是解決人口、資源、環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展等重大地理問題的重要手段和關(guān)健技術(shù)。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(guān)3S的知識，這是課程內(nèi)容本身的要求。

另一方面，3S技術(shù)是地理課程獨特的輔助教學(xué)技術(shù)。目前，中學(xué)生普遍不喜歡地理課，《普通高中新課程試驗監(jiān)測報告》顯示：在七門學(xué)科當(dāng)中，地理僅排在物理之后，居于第二難學(xué)課程，造成這一結(jié)果的一個重要原因是目前地理課程教學(xué)手段落后，在中學(xué)地理教學(xué)過程中，大多數(shù)教師仍然偏重如何輔助學(xué)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(xué)生感到枯燥無味，因而教學(xué)效果不甚理想。因此地理教學(xué)改革的一個重要課題是使課堂教學(xué)整體優(yōu)化，將信息技術(shù)引入地理教學(xué)，是改革教學(xué)方法和教學(xué)模式的重要途徑之一，結(jié)合地理學(xué)科的特點，將信息技術(shù)中的高端3S技術(shù)用于地理教學(xué)，是地理教學(xué)發(fā)展的必然。

1.GIS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)是20世紀60年代中期才發(fā)展起來的新技術(shù)，至今已40多年，始終發(fā)展迅猛。國內(nèi)外學(xué)者由于對GIS技術(shù)研究視角、應(yīng)用目的的不同，所給出的定義也不盡相同，例如，美國學(xué)者Parker認為“GIS是一種存儲、管理、分析和顯示有關(guān)地理現(xiàn)象信息的綜合系統(tǒng)”；加拿大的Roger Tomlinson博士認為“GIS是全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)的數(shù)字系統(tǒng)”；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(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)”。雖然這些學(xué)者對GIS的定義不盡相同，但都認為GIS具有數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出等基本功能。目前，GIS廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，如環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。

在中學(xué)地理教學(xué)中，GIS技術(shù)可將復(fù)雜的自然景觀、地理現(xiàn)象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態(tài)的、直觀的方法方式表現(xiàn)出來，將地理教學(xué)中不易明察與掌握的內(nèi)容通過虛擬場景來展現(xiàn)，提高教學(xué)效果，下面以地貌演變、地形分析和天體運動這三個教學(xué)內(nèi)容為例進行應(yīng)用分析。

地貌教學(xué)是中學(xué)地理教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，在地貌教學(xué)中，褶皺和斷裂的形成是比較抽象的內(nèi)容，傳統(tǒng)的平面、靜態(tài)的教學(xué)方法難以達到滿意的教學(xué)效果。使用GIS技術(shù)的

真三維顯示與動態(tài)模擬功能，模擬巖石受力及相關(guān)地貌的形成過程與結(jié)果，如巖石受到強大壓力和張力時會發(fā)生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現(xiàn)象，相對上升一側(cè)地貌表現(xiàn)為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現(xiàn)為裂谷或低地。受內(nèi)力作用，巖石在水平方向上受擠壓導(dǎo)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(shù)把漫長的地貌歷史演變過程在瞬間完成，使學(xué)生對所學(xué)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(shù)字高程模型（DEM）模塊來創(chuàng)建數(shù)字高程模型，這樣便可三維立體顯示一座山體，讓學(xué)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(zhuǎn)動態(tài)技術(shù)，讓學(xué)生自己上機操作，使山峰的方向任意旋轉(zhuǎn)，或移走山體，或變換顏色以突出某種地形，在此基礎(chǔ)上，將影像數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)再鑲嵌在數(shù)字高程模型上，進行數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)三庫一體，則山體表現(xiàn)得更加形象逼真，使人感到渾然天成，這種教學(xué)明顯調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，加深了學(xué)生對地形特征的理解，讓學(xué)生有身臨其境的感覺。

在天體運動的教學(xué)中，一般教學(xué)掛圖三維效果不突出且缺乏動感，不易掌握其運動規(guī)律，通過GIS的二次開發(fā)子系統(tǒng)，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(guī)律。在此基礎(chǔ)上，教師進行講解，調(diào)動學(xué)生觀察思考的積極性，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲望，收到事半功倍的效果。

2.RS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

遙感是20世紀60年代發(fā)展起來的對地觀測的綜合性技術(shù)，它是指應(yīng)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(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。經(jīng)過40多年的發(fā)展，遙感技術(shù)已成為一種影像遙感和數(shù)字遙感相結(jié)合的先進、實用的綜合性探測手段，被廣泛應(yīng)用于資源、環(huán)境、地質(zhì)、地理、氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)及軍事偵察等各個領(lǐng)域。在中學(xué)地理教學(xué)中，RS技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于輔助教學(xué)，提高教學(xué)效果，下面以利用遙感輔助講授全球變化、環(huán)境生態(tài)問題為例進行應(yīng)用分析。

通過遙感監(jiān)測案例及其影像，幫助學(xué)生對地球環(huán)境進行立體觀察，幫助認識全球環(huán)境的整體性與變化過程。例如，利用遙感影像幫助學(xué)生了解全球溫度變化、溫室效應(yīng)。美國宇航局（NASA）以遙感手段獲得全球臭氧的分布，每年在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)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(jiān)測、地球大氣監(jiān)測等應(yīng)用案例與影像，可以輔助講

授環(huán)境變化；利用遙感在城市環(huán)境問題、城市水體污染、城市大氣污染等監(jiān)測的案例與影像輔助講授環(huán)境問題。

在講授城市、區(qū)域或全球生態(tài)環(huán)境問題中，可以借助遙感影像幫助學(xué)生了解植被分布、土地利用及分布，提高學(xué)生宏觀觀察、分析能力。例如利用遙感在毀林過程監(jiān)測、全球森林分布變化監(jiān)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(nóng)作物分布；利用遙感在城市生態(tài)監(jiān)測、綠化率調(diào)查的實例和影像，輔助講授城市環(huán)境與生態(tài)等。

地表許多災(zāi)害從影像區(qū)域來說，可能涉及一個很大的區(qū)域，遙感的大范圍觀測的特征提供了監(jiān)測災(zāi)害的可能，相關(guān)的遙感影像有助于在教學(xué)過程中幫助學(xué)生理解這些區(qū)域性過程。例如，利用遙感在草原和森林火災(zāi)監(jiān)測、沙塵暴災(zāi)害監(jiān)測、海洋污染監(jiān)測、火山噴發(fā)和地震等監(jiān)測的案例和影響，輔助講授自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展過程，進行災(zāi)害影響分析。例如，遙感在森林火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用案例，可以幫助學(xué)生認識現(xiàn)代技術(shù)對森林防災(zāi)救災(zāi)中的意義。

3.GPS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)(GPS)是美國國防部為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的，于20世紀70年代初開始設(shè)計、研制，1993年6月建成。GPS主要由空間星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶接收機三大部分組成，空間星座包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)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(wèi)星，衛(wèi)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(xiàn)的衛(wèi)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(wèi)星。GPS具有全球地面連續(xù)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(yè)、操作簡便等優(yōu)點，目前在精確導(dǎo)航和精確定位方面得到了廣泛應(yīng)用。在中學(xué)地理教學(xué)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(xué)中的應(yīng)用。

具體地說，GPS可以輔助講授地圖、計算機制圖的發(fā)展；輔助講授現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展（例如，GPS在“精細農(nóng)業(yè)”中的應(yīng)用）；輔助講授現(xiàn)代交通的發(fā)展（例如，GPS在智能交通中的自動導(dǎo)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(yīng)用）；輔助講授地球研究進展（例如，GPS在地球勘探、變形監(jiān)測中的應(yīng)用）；輔助講授海洋地理（例如，GPS在遠洋航線設(shè)定與監(jiān)測、船只調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海平面升降監(jiān)測等的應(yīng)用）；輔助講授宇宙、太空知識（例如，GPS在飛機導(dǎo)航、航空遙感控制、衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援等的應(yīng)用）等。

參考文獻：

[1]梅安新，彭望琭．遙感導(dǎo)論[M]．北京：高等教育出版社，2004：1-30．

[2]陳述彭．地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[M]．北京：科學(xué)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(tǒng)（mapinfo）在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]．中學(xué)地理教學(xué)參考，2000，NO．1：108-109．

1.1 RS 概述

遙感（RS）是在高空或遠距離處，利用傳感器接受物體輻射的電磁波信息，經(jīng)加工處理成可識別的圖像或電子計算機用的記錄磁帶，揭示被測物體的性質(zhì)、形狀和變化動態(tài)。遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)、信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標信息特征的分析與測量技術(shù)等。遙感技術(shù)可應(yīng)用于氣象、地質(zhì)、地理、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、陸地水文、海洋、測繪、污染監(jiān)測及軍事偵察等領(lǐng)域。

遙感通常按其承載傳感器的平臺不同分為航天遙感、航空遙感、地面遙感。根據(jù)獲取信息的電磁波波段不同，可以分為可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、紫外線遙感。遙感具有感測范圍大，綜合宏觀的特點；信息量大、手段多、技術(shù)先進的特點；獲取信息快、更新周期短、動態(tài)監(jiān)測的特點；用途廣，效益高的特點。1.2 GIS 概述

地理信息系統(tǒng)（GIS）是利用現(xiàn)代計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，用以輸入、編輯、分析、儲存及顯示空間及其屬性的地理資料系統(tǒng)。GIS是一個以地理數(shù)據(jù)為研究對象，以空間數(shù)據(jù)庫為核心，采用多種數(shù)據(jù)分析與建模方法，實時提供多種空間和動態(tài)資源與環(huán)境信息，為科研、管理和決策服務(wù)的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。

GIS能把圖形管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，不但克服了數(shù)據(jù)庫和圖形系統(tǒng)各自固有的局限性，而且使二者的優(yōu)勢相聯(lián)合，優(yōu)勢更加突出，功能倍增。GIS既管理對象的位置又

管理對象的其他屬性，而且位置和其他屬性是自動關(guān)聯(lián)的，GIS提供的信息產(chǎn)品不僅僅是簡單的文字和數(shù)據(jù)，而且還有一幅幅空間圖形或圖像。位置圖往往比文字更能說明空間問題，它給人以直觀完整而深刻的印象，GIS具備對這些帶有空間屬性的對象進行輸入、輸出、編輯、修改、查詢等基本功能。1.3 GPS 概述

全球定位系統(tǒng)（GPS）是由美國國防部為其星球大戰(zhàn)計劃，從上世紀七十年代制造GPS系統(tǒng)Navstar 衛(wèi)星開始，歷時20年，到1993年建成的空間軍事系統(tǒng)，它被稱為繼阿波羅飛船登月、航天飛機之后耗費巨資的第三大浩繁空間工程。1996年3月白宮宣布“每個人都可以使用更高精度的GPS系統(tǒng)，降低民用GPS信號精度的做法將在10年內(nèi)逐步取消”之后，GPS除軍事應(yīng)用外，開始在民用領(lǐng)域迅速擴展。

GPS由三個分系統(tǒng)組成：一是由24顆分布于2萬公里高度的6個軌道圍繞地球飛行的衛(wèi)星構(gòu)成GPS空間衛(wèi)星網(wǎng)（另外有3顆備份星）；二是由分布于全球的5個監(jiān)測站、1個主控站、3個注入站構(gòu)成的地面監(jiān)測控制（支撐）系統(tǒng)；三是遍布全球的固定或移動的GPS用戶接收系統(tǒng)。GPS是近年來高速發(fā)展的最具開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，因其全球性、全能性、實時性、全天候的連續(xù)高精度導(dǎo)航定位、測速、授時等功能和技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。由于全球衛(wèi)星定位技術(shù)具有在軍事、商業(yè)等廣闊的應(yīng)用前景，2002年由歐盟發(fā)起，并且中國與2003年與其正式合作，聯(lián)手實施“伽利略（GALILEO）計劃”。2．3S 技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用 2.1 RS 應(yīng)用

經(jīng)過40多年的發(fā)展，遙感技術(shù)已成為一種影像遙感和數(shù)字遙感相結(jié)合的先進、實用的綜合性探測手段，被廣泛應(yīng)用于資源、環(huán)境、地質(zhì)、地理、氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)及軍事偵察等領(lǐng)域。在高中地理教學(xué)中，遙感技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于輔助教學(xué)，提高教學(xué)效果。

地表許多災(zāi)害從影響區(qū)域來說，可能涉及一個很大的區(qū)域，遙感的大范圍觀測的特征提供了監(jiān)測災(zāi)害的可能，相關(guān)的遙感影像有助于在教學(xué)過程中幫助學(xué)生理解這些區(qū)域性過程。例如，利用遙感在草原和森林火災(zāi)監(jiān)測、沙塵暴災(zāi)害監(jiān)測、海洋污染監(jiān)測、火山噴發(fā)和地震等監(jiān)測的案例與影像，輔助講授自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展過程，進行災(zāi)害影響分析。又如，遙感在森林火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用，可以幫助學(xué)生認識現(xiàn)代技術(shù)對森林防災(zāi)救災(zāi)中的意義。再如，火山、地震等過程對學(xué)生來說很難有直觀上的認識，利用遙感影像，能夠宏觀、逼真地展現(xiàn)它們的發(fā)生過程或活動狀態(tài)。2.2 GIS應(yīng)用

針對地理知識的特點，許多內(nèi)容具有一定的空間屬性，而傳統(tǒng)的教學(xué)手段主要是運用掛圖、課本插圖或投影片來進行講授，在一定程度上可以加深學(xué)生對知識的理解，但由于這些都是靜態(tài)的顯示，在視覺上無法即時對比感知，而且使用起來也不太方便，需要占據(jù)一定的空間，給老師板書帶來不便，另外教師需要在課前花費大量時間制作和維護。而用GIS軟件，通過計算機與大屏幕投影，來講解效果就要好的多。如講到中國的行政區(qū)劃時，34個省級行政單位的名稱、分布及范圍可以逐個以動態(tài)閃爍的方式顯示，而且分別賦予屬性，可以即時查詢每個省級行政區(qū)的面積、人口、社會經(jīng)濟情況等內(nèi)容，為了突顯各省級行政單位的輪廓，還可以隱去其他內(nèi)容，單獨顯示一個省等。

用GIS技術(shù)制作相應(yīng)課件進行教學(xué)具有以下優(yōu)點：教師可以根據(jù)教學(xué)實際方便地對圖形進行修改；可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容在圖上賦予相關(guān)的教學(xué)資料，豐富地理景觀內(nèi)容；可以實現(xiàn)地理演變的

模擬演示，使學(xué)生獲得更形象化的認識，起到突破難點的作用。2.3 GPS 應(yīng)用

在中學(xué)地理教學(xué)中，GPS的輔助作用沒有GIS、RS廣泛，但隨著高中新課程改革的實施和學(xué)校教學(xué)條件的改善，挖掘GPS的輔助教學(xué)功能，加強其教學(xué)應(yīng)用，也是地理信息技術(shù)教學(xué)應(yīng)用的一個重要內(nèi)容。具體來講，GPS可以輔助講授地圖、計算機制圖的發(fā)展；輔助講授現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展；輔助講授現(xiàn)代智能交通的發(fā)展，特別是GPS自動導(dǎo)航的作用；輔助講授天氣與氣候，例如GPS在大氣物理觀測中的應(yīng)用；輔助講授地球研究進展，例如GPS在地球勘探、變形監(jiān)測中的應(yīng)用；輔助講授宇宙、太空知識，例如GPS在航空遙感控制、衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援等的應(yīng)用。

總之，地理信息技術(shù)（GPS，GIS，RS）應(yīng)用于地理教學(xué)有很大的前景，但同時也對地理教師提出了新的挑戰(zhàn)，如何熟練掌握GPS、GIS、RS技術(shù)？基于3S技術(shù)的教學(xué)模式有哪些？3S技術(shù)對學(xué)生會產(chǎn)生怎樣的影響？這些問題都值得教師去探究。相信隨著信息技術(shù)教育的普及與深入，地理信息技術(shù)必將在信息技術(shù)與地理教學(xué)中占有重要的地位。

第二篇：3S技術(shù)及其在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用（范文）

3S技術(shù)及其在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用

劉江 劉方成 李保珠

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

關(guān)鍵詞：GIS；RS；GPS；中學(xué)；地理教學(xué)；應(yīng)用

引言

“3S”技術(shù)是英文遙感（Remote Sensing RS）、地理信息系統(tǒng)（Geographical information System GIS）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）這三種技術(shù)名詞中最后一個單詞字頭的統(tǒng)稱，這三者之間緊密聯(lián)系在一起,遙感技術(shù)是信息采集（提取）的主力[1]；全球定位系統(tǒng)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(tǒng)是信息的“大管家”，為3S技術(shù)的核心[2]。目前3S技術(shù)是解決人口、資源、環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展等重大地理問題的重要手段和關(guān)健技術(shù)。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(guān)3S的知識，這是課程內(nèi)容本身的要求[3]。

另一方面，3S技術(shù)是地理課程獨特的輔助教學(xué)技術(shù)。目前，中學(xué)生普遍不喜歡地理課，《普通高中新課程試驗監(jiān)測報告》顯示：在七門學(xué)科當(dāng)中，地理僅排在物理之后，居于第二難學(xué)課程，造成這一結(jié)果的一個重要原因是目前地理課程教學(xué)手段落后，在中學(xué)地理教學(xué)過程中，大多數(shù)教師仍然偏重如何輔助學(xué)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(xué)生感到枯燥無味，因而教學(xué)效果不甚理想。因此地理教學(xué)改革的一個重要課題是使課堂教學(xué)整體優(yōu)化，將信息技術(shù)引入地理教學(xué)，是改革教學(xué)方法和教學(xué)模式的重要途徑之一，結(jié)合地理學(xué)科的特點，將信息技術(shù)中的高端3S技術(shù)用于地理教學(xué)，是地理教學(xué)發(fā)展的必然[4]。下面以一些具體實例說用3S技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用。

1.GIS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)是20世紀60年代中期才發(fā)展起來的新技術(shù)，至今已40多年，始終發(fā)展迅猛。國內(nèi)外學(xué)者由于對GIS技術(shù)研究視角、應(yīng)用目的的不同，所給出的定義也不盡相同，例如，美國學(xué)者Parker認為“GIS是一種存儲、管理、分析和顯示有關(guān)地理現(xiàn)象信息的綜合系統(tǒng)”；加拿大的Roger Tomlinson博士認為“GIS是全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)的數(shù)字系統(tǒng)”；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(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)”。雖然這些學(xué)者對GIS的定義不盡相同，但都認為GIS具有數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出等基本功能。目前，GIS廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，如環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。

在中學(xué)地理教學(xué)中，GIS技術(shù)可將復(fù)雜的自然景觀、地理現(xiàn)象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態(tài)的、直觀的方法方式表現(xiàn)出來，將地理教學(xué)中不易明察與掌握的內(nèi)容通過虛擬場景來展現(xiàn)，提高教學(xué)效果，下面以地貌演變、地形分析和天體運動這三個教學(xué)內(nèi)容為例進行應(yīng)用分析。

地貌教學(xué)是中學(xué)地理教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，在地貌教學(xué)中，褶皺和斷裂的形成是比較抽象的內(nèi)容，傳統(tǒng)的平面、靜態(tài)的教學(xué)方法難以達到滿意的教學(xué)效果。使用GIS技術(shù)的真三維顯示與動態(tài)模擬功能，模擬巖石受力及相關(guān)地貌的形成過程與結(jié)果，如巖石受到強大壓力和張力時會發(fā)生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現(xiàn)象，相對上升一側(cè)地貌表現(xiàn)為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現(xiàn)為裂谷或低地。受內(nèi)力作用，巖石在水平方向上受擠壓導(dǎo)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(shù)把漫長的地貌歷史演變過程在瞬間完成，使學(xué)生對所學(xué)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(shù)字高程模型（DEM）模塊來創(chuàng)建數(shù)字高程模型，這樣便可三維立體顯示一座山體，讓學(xué)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(zhuǎn)動態(tài)技術(shù)，讓學(xué)生自己上機操作，使山峰的方向任意旋轉(zhuǎn)，或移走山體，或變換顏色以突出某種地形，在此基礎(chǔ)上，將影像數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)再鑲嵌在數(shù)字高程模型上，進行數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)三庫一體，則山體表現(xiàn)得更加形象逼真，使人感到渾然天成，這種教學(xué)明顯調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，加深了學(xué)生對地形特征的理解，讓學(xué)生有身臨其境的感覺。

在天體運動的教學(xué)中，一般教學(xué)掛圖三維效果不突出且缺乏動感，不易掌握其運動規(guī)律，通過GIS的二次開發(fā)子系統(tǒng)，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(guī)律。在此基礎(chǔ)上，教師進行講解，調(diào)動學(xué)生觀察思考的積極性，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲望，收到事半功倍的效果。

2.RS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)

遙感是20世紀60年代發(fā)展起來的對地觀測的綜合性技術(shù)，它是指應(yīng)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(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。經(jīng)過40多年的發(fā)展，遙感技術(shù)已成為一種影像遙感和數(shù)字遙感相結(jié)合的先進、實用的綜合性探測手段，被廣泛應(yīng)用于資源、環(huán)境、地質(zhì)、地理、氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)及軍事偵察等各個領(lǐng)域。在中學(xué)地理教學(xué)中，RS技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于輔助教學(xué)，提高教學(xué)效果，下面以利用遙感輔助講授全球變化、環(huán)境生態(tài)問題為例進行應(yīng)用分析。

通過遙感監(jiān)測案例及其影像，幫助學(xué)生對地球環(huán)境進行立體觀察，幫助認識全球環(huán)境的整體性與變化過程。例如，利用遙感影像幫助學(xué)生了解全球溫度變化、溫室效應(yīng)。美國宇航局（NASA）以遙感手段獲得全球臭氧的分布，每年在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)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(jiān)測、地球大氣監(jiān)測等應(yīng)用案例與影像，可以輔助講授環(huán)境變化；利用遙感在城市環(huán)境問題、城市水體污染、城市大氣污染等監(jiān)測的案例與影像輔助講授環(huán)境問題。

在講授城市、區(qū)域或全球生態(tài)環(huán)境問題中，可以借助遙感影像幫助學(xué)生了解植被分布、土地利用及分布，提高學(xué)生宏觀觀察、分析能力。例如利用遙感在毀林過程監(jiān)測、全球森林分布變化監(jiān)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(nóng)作物分布；利用遙感在城市生態(tài)監(jiān)測、綠化率調(diào)查的實例和影像，輔助講授城市環(huán)境與生態(tài)等。

地表許多災(zāi)害從影像區(qū)域來說，可能涉及一個很大的區(qū)域，遙感的大范圍觀測的特征提供了監(jiān)測災(zāi)害的可能，相關(guān)的遙感影像有助于在教學(xué)過程中幫助學(xué)生理解這些區(qū)域性過程。例如，利用遙感在草原和森林火災(zāi)監(jiān)測、沙塵暴災(zāi)害監(jiān)測、海洋污染監(jiān)測、火山噴發(fā)和地震等監(jiān)測的案例和影響，輔助講授自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展過程，進行災(zāi)害影響分析。例如，遙感在森林火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用案例，可以幫助學(xué)生認識現(xiàn)代技術(shù)對森林防災(zāi)救災(zāi)中的意義。

3.GPS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)(GPS)是美國國防部為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的，于20世紀70年代初開始設(shè)計、研制，1993年6月建成。GPS主要由空間星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶接收機三大部分組成，空間星座包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)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(wèi)星，衛(wèi)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(xiàn)的衛(wèi)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(wèi)星。GPS具有全球地面連續(xù)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(yè)、操作簡便等優(yōu)點，目前在精確導(dǎo)航和精確定位方面得到了廣泛應(yīng)用。在中學(xué)地理教學(xué)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(xué)中的應(yīng)用。

具體地說，GPS可以輔助講授地圖、計算機制圖的發(fā)展；輔助講授現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展（例如，GPS在“精細農(nóng)業(yè)”中的應(yīng)用）；輔助講授現(xiàn)代交通的發(fā)展（例如，GPS在智能交通中的自動導(dǎo)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(yīng)用）；輔助講授地球研究進展（例如，GPS在地球勘探、變形監(jiān)測中的應(yīng)用）；輔助講授海洋地理（例如，GPS在遠洋航線設(shè)定與監(jiān)測、船只調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海平面升降監(jiān)測等的應(yīng)用）；輔助講授宇宙、太空知識（例如，GPS在飛機導(dǎo)航、航空遙感控制、衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援等的應(yīng)用）等。

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（1．劉江：曲靖市第一中學(xué)，云南曲靖660000；劉方成、李保珠：昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明）

第三篇：3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

3S(GIS、GPS、RS)技術(shù)在林業(yè)中的開發(fā)與應(yīng)用

林業(yè)新科技革命的突破口可歸為三個方面：

①在常規(guī)育種技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合方面有所突破，以解決林木生長率較低、森林質(zhì)量較差和人工林病蟲害較嚴重等問題，達到“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和穩(wěn)定”。

②在森林資源管理與信息技術(shù)相結(jié)合方面有所突破，通過發(fā)“3S”技術(shù)，在森林資源調(diào)查、監(jiān)測和圖像處理方面有較大的進步，不僅在全國森林資源管理上得到推廣應(yīng)用，同時逐步普及到縣(市)林業(yè)局和林場生產(chǎn)管理上；

③在多目標的森林資源培育技術(shù)方面有所突，形成森林資源培育、農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營、防護林建設(shè)等森林資源環(huán)境綜合配套技術(shù)體系。

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，我國森林資源管理在航天遙感、航空遙感、雷達遙感、GPS定位技術(shù)及GIS地理信息系統(tǒng)等學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用上實現(xiàn)革命性的飛躍，加速了我國森林資源經(jīng)營管理由粗放型向 集約型方向的轉(zhuǎn)移，使我國的林業(yè)信息技術(shù)逐步向世界先進水平靠攏。

計算機技術(shù)是當(dāng)代三大高新技術(shù)之一，隨著以電子計算機為中心的“3S一體化”技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，以其為技術(shù)手段的森林資源綜合管理的可操作性越來越明顯，展示了廣闊的發(fā)展前景。建立區(qū)域性森林資源地理信息系統(tǒng)(GIS)，以高時空分辨率，多層次、動態(tài)描述森林資源的時空分布特征，描繪森林資源的動態(tài)變化規(guī)律，研究和探索森林資源在區(qū)域內(nèi)的空間分布狀況以及相應(yīng)的時空演替規(guī)律，為科學(xué)合理地經(jīng)營管理，實現(xiàn)森林資源的持續(xù)發(fā)展和分類經(jīng)營提供依據(jù)。運用GIS技術(shù)，將調(diào)查數(shù)據(jù)、基本地理要素、小班區(qū)劃界線、專業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)等有機地結(jié)合起來，應(yīng)用在森林資源調(diào)、資源分析及森林經(jīng)營管理等各項林業(yè)活動中，將會產(chǎn)生巨大的效益。

“3S一體化”技術(shù)在多資源綜合調(diào)查及動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感技術(shù)(RS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)隨著計算機技術(shù)、無線電技術(shù)以及地球環(huán)境科學(xué)的發(fā)展從各自相對獨立發(fā)展階段進入相互融合、相互滲透和共同發(fā)展階段。“3S一體化”技術(shù)為森林資源清查、野生動植物資源等多資源調(diào)查提供有力的技術(shù)手段,通過不同衛(wèi)片光譜特征性質(zhì)的分析來進行動態(tài)監(jiān)測。同時,地理信息系統(tǒng)可以將森林的自然及社會經(jīng)濟屬性轉(zhuǎn)述為數(shù)字形式，從而為森林資源全方位多層次的綜合管理提供有力的技術(shù)支持 在遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步完善森林資源清查、災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報、森林信息動態(tài)更新的“3S”一體化技術(shù)與分析處理系統(tǒng)；開發(fā)網(wǎng)絡(luò)GIS與微型GIS系統(tǒng)，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)為傳輸工具、網(wǎng)絡(luò)GIS為傳輸平臺、微型GIS為林業(yè)數(shù)據(jù)管理、遙感為數(shù)據(jù)更新信息源的林業(yè)信息共享服務(wù)信息產(chǎn)業(yè)，為林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報等提供遙感制圖、信息更新、輔助決策等信息技術(shù)服務(wù)，提高林業(yè)生產(chǎn)整體水平。

二、“3S”技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)管理領(lǐng)域的現(xiàn)實意義

林業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的管理決策人員面對著各種數(shù)據(jù)，如林地使用狀況、植被分布特征、立地條件、社會經(jīng)濟等許多因子的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既有空間數(shù)據(jù)又有屬性數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行綜合分析并及時找出解決問題的合理方案，借用傳統(tǒng)方法不是一件容易的事，而利用GIS方法卻輕松自如。社會經(jīng)濟在迅速發(fā)展，森林資源的開發(fā)、利用和保護需要隨時跟上經(jīng)濟發(fā)展的步伐，掌握資源動態(tài)變化，及時做出決策就顯得異常的重要。常規(guī)的森林資源監(jiān)測，從資源清查到數(shù)據(jù)整理成冊，最后制定經(jīng)營方案，需要的時間長，造成經(jīng)營方案和現(xiàn)實情況不相符。這種滯后現(xiàn)象勢必出現(xiàn)管理方案的不合理，甚至無法接受。利用GIS就可以完全解決這一問題，及時掌握森林資源及有關(guān)因子的空間時序的變化特征，從而對癥下藥。在我國上萬個基層林業(yè)生產(chǎn)單位中，森林資源清查、各種經(jīng)營方案的設(shè)計（如造林規(guī)劃、撫育間伐、伐區(qū)設(shè)計等）常常需要大量的人力、物力、財力。利用“3S”技術(shù)的優(yōu)勢可表現(xiàn)在：

1、節(jié)省經(jīng)費

（1）節(jié)省二類調(diào)查經(jīng)費：制作一張林相圖，過去利用人工制作，大約要7天，而利用GIS，不到1小時。整理內(nèi)業(yè)工作，從勾繪草圖、小班求積、清樣、標注、描色、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計等都可以實現(xiàn)計算機化，與人力相比GIS在總體上可節(jié)省5倍的經(jīng)費。

（2）利用已有的林相基本圖和數(shù)據(jù)，GIS可以隨時制作任何林業(yè)專題圖，如造林規(guī)劃圖、土地分布圖、經(jīng)營撫育實施圖、成熟林分布圖等，節(jié)省專題圖制作費。

（3）節(jié)省伐區(qū)設(shè)計的內(nèi)業(yè)經(jīng)費。

（4）節(jié)省外業(yè)調(diào)查經(jīng)費，利用GIS更新后的林相圖、制作立體林相圖，更有利于外業(yè)調(diào)查。

（5）利用GPS+PDA+GIS外業(yè)調(diào)查更趨科學(xué)化。

2、提高工作效率

（1）提高制圖速度、縮短內(nèi)業(yè)時間。

（2）提高二類、伐區(qū)和其他專題調(diào)查的效率。

（3）提高制作經(jīng)營決策方案的效率。

3、使林業(yè)經(jīng)營管理更趨科學(xué)化

（1）將空間數(shù)據(jù)作為不可缺少的因素與屬性數(shù)據(jù)進行綜合分析，改變單一屬性數(shù)據(jù)分析的缺陷。使制作的決策方案更加合理。

（2）對林業(yè)森林資源的空間屬性數(shù)據(jù)進行動態(tài)管理，一旦資源發(fā)生變更，即刻對資源數(shù)據(jù)進行更新，從而準確掌握資源的狀況，做出有效的決策。

（3）制作與生長模型，決策模型等有關(guān)的專題地圖提供形象化的決策分析方案，為經(jīng)營方案準確有效的實施奠定基礎(chǔ)。

三．“3S”技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展狀況

GIS在林業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用國外起步較早，GIS開始走向?qū)嵱们埃瓦M行了這方面的探索，目前在國際上已有許多成功的例子，80年代中加拿大在林業(yè)部門開始進行大范圍的應(yīng)用。目前在許多州及林業(yè)生產(chǎn)管理部門中，GIS發(fā)揮了巨大作用。由于我國政府部門的重視和國際組織的援助，我國國家森林資源監(jiān)測地理信息系統(tǒng)的建設(shè)工作作目前正在開展。這標志著林業(yè)資源管理將開始邁向一個新的里，基層林業(yè)GIS的建設(shè)在我國是勢在必行。

目前，美國已開發(fā)成功應(yīng)用于森林資源調(diào)查的“3S”技術(shù)，加拿大、日本、印度等國，在大約25分鐘內(nèi)可以利用前一天接收的MSS和TM衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，按統(tǒng)一的指標體系和圖例，輸出整幅的1：20萬或1：50萬土地利用/土地覆蓋圖。

在森林資源的調(diào)查和監(jiān)測方面，目前美國已突破了傳統(tǒng)的范圍，滲透到全球環(huán)境變化監(jiān)測和森林保健（FHM）監(jiān)測研究。利用航天、遙感技術(shù)建立大范圍的森林生態(tài)圖（ECOMAP）和森林健康指數(shù)圖，對森林的生物和環(huán)境因子，森林的健康狀況進行連續(xù)和動態(tài)的研究和監(jiān)測。自80年代中期以來，美國林務(wù)局在資源、流域、森林多樣性保護等方面的管理監(jiān)測中廣泛推廣應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)和計算機等先進技術(shù)手段，并對有關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集、補充、貯存和完善制定了統(tǒng)一的標準。近年來聯(lián)邦林務(wù)局正在組織一項綜合遙感信息處理集成資源數(shù)據(jù)庫的項目研究，目的是將遙感及其相關(guān)技術(shù)用于GIS數(shù)據(jù)庫的建立。在美國，不論是科研、教學(xué)部門，還是行政管理部門，從宏觀決策、資源數(shù)據(jù)存貯和統(tǒng)計分 析到日常工作，計算機應(yīng)用非常普遍，各項工作的進行都十分規(guī)范。

林業(yè)遙感和信息管理領(lǐng)域 美國林業(yè)政策制定和科研立項的正確性和科學(xué)性來源于各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實性、正確性和可靠性。注重學(xué)習(xí)和研究美國數(shù)據(jù)庫的長期維護、保存策略和政策；數(shù)據(jù)庫開發(fā)及其質(zhì)量控制保證系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫的實用性開發(fā)，尤其是資源數(shù)據(jù)庫為全球環(huán)境變化研究服務(wù)的途徑和方法；大型數(shù)據(jù)庫的建立和數(shù)字化儲存技術(shù)（如用光盤作為儲存介質(zhì)）等。“3S”技術(shù)在林業(yè)應(yīng)用，其中應(yīng)用最多的單位是林業(yè)基層單位，GIS應(yīng)用最為廣泛。制定森林經(jīng)營決策方案方面，GIS借助其擁有的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理功能等，可以很方便地在空間、屬性數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立生長，預(yù)測、經(jīng)營、決策模型。通過對各種經(jīng)營過程進行模擬、比較和評價；選擇出最優(yōu)經(jīng)營方案，井形成綜合或?qū)ｎ}報告輸出供決策者參考。1990年日本的伊藤達夫利用GIS制定森林經(jīng)營開發(fā)方案，應(yīng)用后取得了滿意效果。

林業(yè)制圖方面，GIS制圖是一項技藝性強且工作量極大的工作，但GIS提供的制圖功能使制圖工作變得輕松自如。在制作植被分布圖時，GIS把地圖的信息源依海拔、坡向、坡位、坡、度、土壤類型、年降雨量等分成不同的“層”，使每一層與一定立她上的植被相聯(lián)系，從而簡化、連貫了植被成圖工作。通過圖形的組合、疊加、復(fù)合，實現(xiàn)地圖的拼接、裁剪（縮放等各種功能）從而制作用戶所需的各種復(fù)雜的專題地圖，GIS在日本林業(yè)上的應(yīng)用功能就是森林資源數(shù)據(jù)管理、分析與各種地圖、圖形的處理等。

GIS在林業(yè)上的應(yīng)用過程大致分為3個階段，即：

①作為森林調(diào)查、數(shù)據(jù)管理的工具：主要特點是建立地理信息庫，利用GIS繪制森林分布圖及產(chǎn)生正規(guī)報表。GIS的應(yīng)用主要限于制圖和簡單查詢。

②作為資源分析的工具：已不再限于制圖和簡單查詢，而是以圖形及數(shù)據(jù)的重新處理等分析工作為特征，用于各種目標的分析和推導(dǎo)出新的信息。

③作為森林經(jīng)營管理的工具：主要在于建立各種模型和擬定經(jīng)營方案等，直接用于決策過程。

三個階段反映了林業(yè)工作者對GIS認識的逐步深入。GIS在林業(yè)上的應(yīng)用在我國還處在很初級的水平，大部分處在第一階段。一些先進發(fā)達國家，GIS在林業(yè)上的應(yīng)用已進入了第二、第三階段。

四．GIS在林業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

<一>.森林資源管理地理信息系統(tǒng)

1． 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立

(1)基礎(chǔ)地圖整理和空間數(shù)據(jù)庫的建立：

自然資源地圖、如森林分布圖、林相圖、土壤分布圖、森林資源產(chǎn)量、質(zhì)量崐分布圖、野生動植物分布圖、病蟲害分布圖、降水分布圖(年最高、最低、積雪等)、輻射量、日照量分布圖、熱量資源分布圖等。

I.自然地理地圖：如地形圖、地貌圖(往往用于大范圍的森林資源管理)、水系、流域分布圖等。

II.社會經(jīng)濟地圖：如交通分布圖、人口分布圖、資源消耗分布圖、居民點分布圖、木材加工利用分布圖等。III.森林經(jīng)營地圖：如林業(yè)區(qū)劃圖、造林規(guī)劃圖、資源預(yù)測圖、森林火險等級分布圖、調(diào)查樣地分布圖、IV.樹木種源規(guī)劃圖、森林資源評價圖、自然保護區(qū)規(guī)劃圖、森林公園規(guī)劃圖、環(huán)境保護規(guī)劃圖、土地利用圖等。

森林資源管理的某些專題應(yīng)用領(lǐng)域的信息管理往往只需要一部分圖件作為其信息源。以上列出的所有地圖有些是最初的原始材料, 有些則可以利用地理信息系統(tǒng)的空間、屬性數(shù)據(jù)分析處理功能被制作出來。如森林經(jīng)營地圖中的一些圖件就可以通過資源、地理、社會經(jīng)濟等有關(guān)地圖進行綜合處理而獲得，資源圖件也可以根據(jù)生長預(yù)測模型進行屬性數(shù)據(jù)分析以及空間、屬性數(shù)據(jù)的相關(guān)分析進行設(shè)計和制作。用戶可以根據(jù)具體情況確定哪些地圖作為森林資源地理信息管理的信息源。

(2)屬性數(shù)據(jù)庫建立：“二類”調(diào)查數(shù)據(jù)目前在我國大都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，每個小班調(diào)查卡片為數(shù)據(jù)庫中的一個記錄，經(jīng)輸入、檢查、修改，建成小班調(diào)查因子數(shù)據(jù)庫和樣地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫中：

數(shù)據(jù)項：每項調(diào)查因子。為實現(xiàn)屬性庫與圖形庫的聯(lián)結(jié)，對應(yīng)于圖形庫中的關(guān)鍵字，在小班數(shù)據(jù)庫中增加了一個數(shù)據(jù)項ID；記錄：以小班記錄或樣地記錄為單位；文件：以鄉(xiāng)(鎮(zhèn))或林場(采育場)為單位，文件以鄉(xiāng)(鎮(zhèn))或林場(采育場)名稱命名。森林資源數(shù)據(jù)庫中，小班調(diào)查記錄卡含小班編碼、調(diào)查因在不同的省（區(qū)）有相應(yīng)的標準，在其二類清查的規(guī)程中有相應(yīng)的說明。

(3)森林資源分析和評價

I.林業(yè)土地利用變化監(jiān)測:林業(yè)土地變化包括林地類型和林地面積兩方面。GIS借助于地面調(diào)查或遙感圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了地籍管理，將資源變化情況落實到山頭地塊，并利用強大的空間分析功能，可及時對森林資源時空序列、空間分布規(guī)律和動態(tài)變化過程作出反映，為科學(xué)地監(jiān)測林地資源的變化、林地增減原因、掌握征占林地的用途和林地資源消長提供了依據(jù)。

II.地理空間分布:用GIS的數(shù)字地形模型(DTM)，地面模型，坡位、坡面模型可表現(xiàn)資源的水平分布和垂直分布，利用柵格數(shù)據(jù)的融合，再分類和矢量圖的疊加，區(qū)域和鄰邊分析等操作，產(chǎn)生各種地圖顯示和地理信息，用于分析林分、樹種、林種、蓄積等因子的空間分布。使用這些技術(shù)，研究各樹種在一定范圍內(nèi)的空間分布現(xiàn)狀與形式，根據(jù)不同地理位置、立地條件、林種、樹種、交通狀況對現(xiàn)有資源實行全面規(guī)劃，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，確定空間利用能力，提高森林的商品價值。

III.森林資源動態(tài)管理:建立縣級森林資源連續(xù)清查和“二類”調(diào)查數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，完善了森林資源檔案，并根據(jù)實際經(jīng)營活動情況及生長模型及時更新數(shù)據(jù)，為及時準確地掌握森林資源狀況和消長變化動態(tài)，提供了依據(jù)。空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的有機聯(lián)結(jié)實現(xiàn)了雙向查詢，根據(jù)圖形查詢相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)如可通過林班或小班圖形查詢其相應(yīng)的調(diào)查或統(tǒng)計數(shù)據(jù)；也可按照屬性特點查找對應(yīng)的地理坐標或圖形。查詢結(jié)果以專題圖、統(tǒng)計圖表等方式輸出。

(4)林權(quán)管理:權(quán)屬分國家、集體、個人三種形式，不同權(quán)屬的森林實行“誰管誰有”的原則，大部分權(quán)屬明確，產(chǎn)權(quán)清晰，界線分明，標志明顯，山林權(quán)與實地、圖面相符，少數(shù)地方界線難以確定，可用鄰邊分析暫定未定界區(qū)域。從而減少或避免各種林權(quán)糾紛。

森林結(jié)構(gòu)調(diào)整：

I.林種結(jié)構(gòu)調(diào)整:用緩沖分析方法進行河岸防護林，自然保護區(qū)，林區(qū)防火隔離帶等公益林的規(guī)劃，確定防護林的比例和相應(yīng)的分布范圍。根據(jù)森林資源分布狀況和自然、社會經(jīng)濟分布特點以及社會經(jīng)濟需求進行空間屬性分析可以確定不同林種（如用材林、經(jīng)濟林、造紙林、生態(tài)防護林、風(fēng)景林、水源涵養(yǎng)林等）的布局。

II.齡組結(jié)構(gòu)調(diào)整:一方面根據(jù)森林資源可持續(xù)發(fā)展的需要利用地形地貌、立地條件分布特點林木生長各個階段的經(jīng)濟和生態(tài)效益特點利用GIS和相關(guān)的技術(shù)確定合理的齡組結(jié)構(gòu)；另一方面指定相應(yīng)的森林時序結(jié)構(gòu)的調(diào)整方案并落實到具體的山頭地塊，在大力造林、綠化、消滅荒山的同時，按照齡組法調(diào)整齡組結(jié)構(gòu)，加速林木成熟，使各齡組比重逐步趨向合理，充分發(fā)揮林地的生產(chǎn)潛力。

森林經(jīng)營：

(1)采伐:借助于GIS，制定詳細的采伐計劃，確定有關(guān)采伐的目的、地點、樹種、林種、面積、蓄積、采伐方式和更新措施。制定采伐計劃安排，制作采伐圖表和更新設(shè)計。

(2)撫育間伐:利用GIS強大的數(shù)據(jù)庫和模型庫功能，檢索提取符合撫育間伐的小班，制作撫育間伐圖并進行合理株數(shù)模擬預(yù)測。

(3)造林規(guī)劃:GIS可通過分析提供森林立地類型圖表，宜林地數(shù)據(jù)圖表，適生優(yōu)勢樹種和林種資料，運用坡位、坡面分析，按坡度、坡向劃分的地貌類型結(jié)合立地類型選擇造林樹種和規(guī)劃林種。

(4)速生豐產(chǎn)林、基地培育：GIS的空間地理信息和林分狀況數(shù)據(jù)結(jié)合，依據(jù)模型提供林分狀況數(shù)據(jù)如生產(chǎn)力、蓄積等值區(qū)劃和相關(guān)數(shù)據(jù)，據(jù)此可按林分生產(chǎn)力設(shè)計速豐林培育和基地建設(shè)。

(5)封山育林:封育區(qū)域的確定涉及一些地理地貌和社會經(jīng)濟及人為活動等因素。GIS的分析設(shè)計可兼顧多種要素，采用DTM和森林分布圖及專題圖疊加，區(qū)劃出合理且更易實施的封育區(qū)域。

<二>.省、地、縣林業(yè)資源信息管理與GIS

根據(jù)各級林業(yè)管理職能的需要，將林業(yè)地理信息系統(tǒng)分為三個層次，它們是：省級林業(yè)地理信息系統(tǒng)、市級（地區(qū)）林業(yè)地理信息系統(tǒng)和縣（市）級（其中包括林管局）林業(yè)地理信息系統(tǒng)。縣、市級林業(yè)地理信息 系統(tǒng)是廣東省級、市級（地區(qū)）林業(yè)地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

1．省級林業(yè)GIS對上與國家級林業(yè)GIS銜接，對下連接市級（地區(qū)）林業(yè)GIS，通過它可以直接檢索和管理各市級（地區(qū)）、縣（市）級林業(yè)的基本信息，為省級林業(yè)主管部門提供輔助決策工具。

2．市級（地區(qū)）林業(yè)GIS直接檢索和管理縣級、鄉(xiāng)級的林業(yè)基本信息，作為市級（地區(qū)）林業(yè)主管部門的輔助決策工具。

3．縣級林業(yè)GIS落實到鄉(xiāng)、村以及小班地塊，為縣級林業(yè)規(guī)劃管理、資源監(jiān)測等不同林業(yè)生產(chǎn)管理工作提供服務(wù)。縣級林業(yè)地理信息系統(tǒng)是整個體系的基礎(chǔ)，它可以進行林業(yè)多種專題的應(yīng)用，如二類清查內(nèi)業(yè)處理、林業(yè)地籍管理、伐區(qū)設(shè)計、造林規(guī)劃、撫育間伐、資源監(jiān)測等。同時確保與其它經(jīng)濟領(lǐng)域應(yīng)用（如農(nóng)業(yè)國土環(huán)境保護等）的接軌。縣（市）級林業(yè)GIS是市級（地區(qū)）林業(yè)GIS和省級林業(yè)GIS的基礎(chǔ)，在建立縣（市）級GIS的同時考慮到與市級（地區(qū)）、省級甚至國家級林業(yè)GIS的接軌。在整個體系中從縱向控制的角度，省控制到市級（地區(qū)），市級（地區(qū)）控制到縣，縣控制到鄉(xiāng)，最后直接控制到小班地塊。實現(xiàn)整個林業(yè)信息管理的計算機化。

<三>．“3S”在森林防火管理應(yīng)用

林火信息管理

林火發(fā)生是一個極其復(fù)雜的自然現(xiàn)象，它涉及的因素許多，有其自然屬性，又有其社會屬性。自然屬性中有可燃物的類型及其分布狀況、地形地貌分布狀況、氣象因子等等。作森林防火工作者往往要面對錯綜復(fù)雜、各種各樣的信息，并在此基礎(chǔ)開展我們的林火預(yù)防、撲救、善后處理等工作。要全面掌握如此之多的信息非人力所為。特別林火發(fā)生又帶其突發(fā)性，要在很短的時間判斷林火的發(fā)展趨勢，并及時采取決策，同時還要隨時掌握現(xiàn)場的狀況，就需要指揮者具有豐富的經(jīng)驗掌握豐富的知識。作為指揮者要做到這一步就必須采用先進的科學(xué)技術(shù)來提高他的判斷能力和現(xiàn)場指揮能力。目前用GIS這一工具就可以達到將所有的有關(guān)信息有機管理起來并隨時調(diào)整直觀現(xiàn)象的表現(xiàn)出來，做到預(yù)防工做決策得力，撲救有效。

林火信息管理有以下幾個方面：（1）數(shù)據(jù)庫建立：可以通過不同的方法將森林防火有關(guān)的數(shù)據(jù)采集到計算機之中，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)庫有地圖數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫和方法庫。

地圖數(shù)據(jù)庫：

林相圖或森林分布圖或可燃物類型分布圖，行政區(qū)劃圖（根據(jù)不同的管理層次可分為鄉(xiāng)、縣、地區(qū)、省、全國等級的行政區(qū)劃）地形圖（包括完整的地形地貌信息）水系圖（包括江河湖泊，他是重要的撲火物質(zhì)，又是良好的天然屏障）居民地及撲火隊伍分布圖（是防火的主要力量，又是撲火決策需要考慮的重要信息源）救火設(shè)施分布圖（包括了望臺分布、救火設(shè)施：車輛，滅力機具等、機降點、通訊分布、氣象臺站等）、交通道路分布圖（各種級別道路分布、以區(qū)分它對各種運載工具的運行條件）、防火隔離帶分布（天然和人工的）、社會經(jīng)濟分布圖（有廠礦、學(xué)校、各種機構(gòu)分布情 況）。GIS可以將這些地圖進行數(shù)字化，并通過相互處理的豐富的形象的地圖提供給決策者。

屬性數(shù)據(jù)；將與地圖有關(guān)的屬性特征建立的數(shù)據(jù)庫，其中有小班數(shù)據(jù)庫（有關(guān)林相圖的屬性數(shù)據(jù)）、氣象數(shù)據(jù)、火災(zāi)記錄數(shù)據(jù)、撲火隊伍數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、林業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、居民地數(shù)據(jù)、防火機構(gòu)數(shù)據(jù)航空擴林數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可以是數(shù)字的，文字的，也可以是照片，聲音，視頻等多媒體數(shù)據(jù)。通過建立屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)，就可以將地圖（空間的）和屬性的信息有機的結(jié)合，達到相互調(diào)用和綜合分析。方法或模型庫：

對空間和屬性數(shù)據(jù) 的內(nèi)在關(guān)系，以數(shù)學(xué)模型，才分生長數(shù)學(xué)模型，材積毛模型、火型為模型，有了這些模型就可以把握住客觀事物的內(nèi)在規(guī)律，掌握自然現(xiàn)象的本質(zhì)。

（2）數(shù)據(jù)庫的動態(tài)管理：對地圖數(shù)據(jù)的編輯更新。可利用資源狀況、社會經(jīng)濟狀況、生產(chǎn)經(jīng)營狀況的各種數(shù)據(jù)進行及時的更新。如造林、撫育、采伐、道路建設(shè)等各種經(jīng)營活動對資源的變化都可以隨時利用GIS管理起來，隨時都有反映現(xiàn)狀的信息，做到?jīng)Q策方案的真實可靠。

（3）數(shù)據(jù)檢索和輸出：利用GIS可以隨時制作輸出各種專題圖和有關(guān)表格。它可以比傳統(tǒng)手工制作的地圖和表格提高效率幾倍至幾千倍甚至上百倍的效率。也可以在幾分鐘甚至幾秒鐘之內(nèi)查詢到所要的數(shù)據(jù)并以不同方法（地圖、表格、多媒體）的形式表現(xiàn)出來。隨著以后技術(shù)投入，還可以用仿真和虛擬現(xiàn)實的方式將信息直觀的提供給決策者。

2． 林火撲救指揮和時實監(jiān)測

GIS 在迅速反映管理轄區(qū)的有關(guān)信息，并將信息提供給指揮者。

（1）與遙感衛(wèi)星的結(jié)合：利用人造衛(wèi)星搭載遙感儀器可以探察包括森林、土地、環(huán)境和其他地球資源和大氣現(xiàn)象。他形象面積大，成象迅速、成本低廉，能隨時監(jiān)測林火的發(fā)生和林火的動態(tài)變化。近幾年在我國森林防火管理工作中發(fā)揮了巨大作用。但由于精度相對來說很低，在某些應(yīng)用中還具有很大的局限性，在具體林火的撲救方面表現(xiàn)出不足。如結(jié)合GIS就可以將這一個缺陷彌補，并可產(chǎn)生不可估量的效果。GIS可以將遙感圖象與已有的各種專題地圖進行匹配，將遙感的圖象與各種專題地圖疊加在一起，也可以將根據(jù)圖象上火點的位置在地圖上準確定位，并反映周邊的資源和社會經(jīng)濟狀況。由此可以判斷造成災(zāi)害的可能性，以及造成災(zāi)害的后果。

（2）與GPS的結(jié)合：GPS-全球定位系統(tǒng)在近幾年國內(nèi)外發(fā)展和應(yīng)用十分迅速。它是由均勻分布的24顆空間衛(wèi)星不斷地單向傳輸住處到用戶的GPS接收器，根據(jù)衛(wèi)星的位置，定位精度可以達到100米至毫米。由于它可以在全球任何地方，任何時間，任何氣候都可以接收并定位，故對我們林火管理工作的開展產(chǎn)生不可估量的影響。GPS圖的制作 通過GPS可以將地理位置轉(zhuǎn)化成GIS的數(shù)據(jù)格式并輸入到GIS中，通過GIS來產(chǎn)生地圖，如過火區(qū)邊緣、交通道路、防火隔離帶都可以用GPS將其采集到GIS中。GPS可以在野外采集到的地理位置轉(zhuǎn)化成點、線或多邊形數(shù)據(jù)。GPS與撲火隊伍和運載配備GPS和相應(yīng)的通訊設(shè)施后，就可以將隊伍行進的位置和路線及時傳輸?shù)街笓]部的GIS系統(tǒng)之中，GIS就可以準確地定位到地圖之中。從而就可以對行動的方向，位置，到達的目標地及時的糾正和調(diào)整。

（3）GIS了望臺的結(jié)合進行林火定位：根據(jù)了望臺的觀測情況和數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾IS系統(tǒng)后就可以采用交會方法將林火的位置定位在地圖上。

（4）現(xiàn)場報告與林火的定位：GIS具有豐富的查詢功能，對于現(xiàn)場報告的模糊信息可以利用GIS模糊查詢的功能，對森林火災(zāi)的發(fā)生位置進行定位，也可以直接報告經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)或大地坐標數(shù)據(jù)在GIS中的地圖上將林火定位，并將其他相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示給指揮者。

（5）最佳路徑的確定：GIS可以根據(jù)交通道路的分布情況，以及撲火隊伍的實際位置和要到達的目的地的信息，自動計算出最佳的行進路線。次佳行進路線以及達到目的地所需的時間，并以圖形和數(shù)學(xué)的形式提供給指揮者。

（6）GIS與通訊網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合：通訊可以將GIS系統(tǒng)形成具有活力的指揮中心的信息進行快速更新，決策方案能及時發(fā)遞。GIS結(jié)合通訊技術(shù)，將變成GIS為中心樞紐的信息網(wǎng)，從各個方面以各種途徑傳遞各種信息，GIS可以將此統(tǒng)一的管理協(xié)調(diào)起來。具體來說有以下幾個傳遞途徑。

I.遙感數(shù)據(jù)的通訊傳輸

II.氣象數(shù)據(jù)的通訊傳輸 III.GPS數(shù)據(jù)的通訊傳輸

IV.與上級指揮機構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸

V.橫向聯(lián)合機構(gòu)數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)傳輸

VI.上級相關(guān)部門的數(shù)據(jù)傳輸

3． 林火的預(yù)測預(yù)報

由于GIS能將不同的信息源進行統(tǒng)一管理和綜合分析，因而將更有利于進行林火發(fā)生，發(fā)展進行曲分析并且最形象，直觀的形式將林火的火險分析提供給管理者。再及GIS林火預(yù)測預(yù)報的過程是：

接收氣象數(shù)據(jù)選用火險等級分析模型綜合資源氣象和地形地貌數(shù)據(jù)進行綜合分析得出火險等級數(shù)據(jù)圖形顯示或輸出火險等級分布圖發(fā)出警告信息。

火險等級區(qū)劃有宏觀和微觀的不同層次，宏觀預(yù)報是根據(jù)不同區(qū)域各氣象臺站觀測的數(shù)據(jù)和區(qū)域植被的生長特點來預(yù)測火險等級指數(shù)，如省火險等級分布，全國火險等級分布，微觀火險等級預(yù)報具體可落實到山頭地塊。預(yù)測的結(jié)果具體詳細，但需要的數(shù)據(jù)量大。

4． 林火設(shè)施的布局分析

（1）了望臺布局分析：利用地形圖和了望臺站網(wǎng)的分布特點，可計算出盲區(qū)（了望臺不可見的山頭地塊）、定位區(qū)（可以利用不同了望臺定位的地塊）和不可定位區(qū)（只有一個了望臺可見）在需要建立或增設(shè)了望臺站的地區(qū)可以利用GIS設(shè)計觀察覆蓋面大，盲區(qū)小的了望 臺分布方案。

（2）交通道路布設(shè)：根據(jù)目前的林道分布的現(xiàn)狀和林火火險等級的分布圖以其森林經(jīng)營的要求利用GIS可以設(shè)計出既有利于社會經(jīng)濟要求，又利于林火快速撲救的林區(qū)交通道路的設(shè)計方案。

（3）防火隔離帶的布設(shè)：利用GIS所表現(xiàn)的綜合治理信息可以直觀在地圖上設(shè)計出經(jīng)費節(jié)省效果佳的防火隔離帶。

5． 其它

（1）火災(zāi)折算；對過火面積、蓄積損失、經(jīng)濟損失，以及在撲火過程中的各種經(jīng)濟投入能快速并準確地統(tǒng)計計算。

（2）災(zāi)后處理：火燒跡地的清理，造林規(guī)劃

（3）火行為分析

（4）計劃燒除

（5）總體規(guī)劃 由于GIS的特點它的功能和方法正不斷在森林防火管理的工作中得以應(yīng)用。

五．“3S”技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用及展望

“3S”技術(shù)中，作為單項的GPS、RS、GIS在林業(yè)中已各自取得輝煌的成就，例如，GPS用于飛播造林輔助導(dǎo)航，樣地野外定位，伐區(qū)測定邊界和面積，林業(yè)工程測量等，取得良好的經(jīng)濟效益。RS在我國林業(yè)中的應(yīng)用更是令人矚目，“三北”防護林遙感綜合調(diào)查在兩年時間查清了占全國60%面積的“三北”地區(qū)森林、土地、草場 等再生資源的數(shù)量，并對“三北”的生態(tài)環(huán)境進行了評價。使國家有關(guān)部門在短時間里掌握了如此大面積的資源狀況及變化情況，對人跡稀少、常規(guī)方法難以調(diào)查的地區(qū)，RS更顯其威力，西藏自治區(qū)森林資源調(diào)查就是用遙感技術(shù)完成的。

GIS的應(yīng)用也由當(dāng)初的簡單查詢和制圖制表發(fā)展為森林經(jīng)營管理的重要工具，除了完成常規(guī)的數(shù)據(jù)管理功能外，可方便地在空間屬性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立生長、預(yù)測、經(jīng)營、決策等專業(yè)模式，通過對各種經(jīng)營過程進行模擬比較和評價，選擇出最優(yōu)經(jīng)營方案，并通過與RS的結(jié)合作出了許多區(qū)域性的森林資源、土地資源的動態(tài)化監(jiān)測。

隨著“3S”技術(shù)的日益成熟和實用化，其具有實時或準實時獲取信息、處理信息的能力，必將給林業(yè)生產(chǎn)開拓一塊嶄新的天地。從“3S”技術(shù)的特點和林業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)容分析，可以預(yù)見，“3S”技術(shù)將對林業(yè)產(chǎn)生以下影響：

1.改變以往的林業(yè)調(diào)查作業(yè)方式。由于“3S”技術(shù)能快速、實時地獲取地面三維信息，省去了以往圖像繁重的校正工作及手工作圖的作業(yè)方式，人工勞務(wù)介入量大大減少，作業(yè)步驟變得簡單，周期縮短，成本成倍降低，整個過程將以自動化作業(yè)為主。

2.對林火、病蟲害等災(zāi)害事件監(jiān)測能力大大增強。我國進行了機-星-地航空遙感試驗，已實現(xiàn)了側(cè)視雷達掃描圖像的實時數(shù)字傳輸，保障了對災(zāi)害事件的全天候監(jiān)測，并快速地通過通訊衛(wèi)星向遠距離發(fā)送。

3.快速編制各種林業(yè)專題圖件。以往林業(yè)制圖，由于遙感數(shù)據(jù)定位困難，人工勞務(wù)介入量大，地形圖成了編制其它圖件的基本圖，使得林業(yè)專題圖的編制費時費力，在一些無地形圖的地區(qū)更是無法進行。利用“3S”技術(shù)可以不受時間、地域的影響，利用其獲取的直接地學(xué)編碼圖像，直接輸出包括地形在內(nèi)的各種專業(yè)圖件，編制時間大大縮短，精度也有了較高的保證。

4.有利于建立現(xiàn)代的國家森林資源監(jiān)測體系。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展及社會環(huán)境意識的增強，傳統(tǒng)的森林資源監(jiān)測體系已不能完全適應(yīng)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要。利用“3S”技術(shù)建立森林資源監(jiān)測體系易于克服傳統(tǒng)監(jiān)測體系的缺陷，做到： 1)動態(tài)監(jiān)測森林資源的空間分布信息；

2)不僅對國家及大區(qū)域的森林資源進行宏觀監(jiān)測還能對局部微觀區(qū)域的森林資源變化進行監(jiān)測；

3)在監(jiān)測內(nèi)容上，不僅對森林資源數(shù)量進行監(jiān)測，更能加強對生態(tài)環(huán)境信息的動態(tài)監(jiān)測； 4)在數(shù)據(jù)更新方面，利用“3S”技術(shù)的實時或準實時功能，能更好地完成監(jiān)測體系的數(shù)據(jù)更新

第四篇：3S技術(shù)在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用

3S技術(shù)在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用

摘要：土地資源調(diào)查就是運用土地資源學(xué)知識，借助測繪制圖手段，查清各類土地資源的數(shù)量、空間分布狀況，以及運用他們之間的規(guī)律和相互關(guān)系，為綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃、區(qū)域土地資源評價、國民經(jīng)濟發(fā)展長遠規(guī)劃以及土地資源的科學(xué)管理等服務(wù)。介紹3S(GPS,GIS/RS)的基本內(nèi)容，各自的發(fā)展趨勢以及應(yīng)用于土地資源調(diào)查中的各種狀況，還有各自的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：“3S技術(shù)” “土地資源調(diào)查” “應(yīng)用”

“3S技術(shù)”是指RS（Remote Sensing,遙感）、GPS（Globe Positioning System,全球定位系統(tǒng)）、GIS（Geographic Information System,地理信息系統(tǒng)）技術(shù)。RS(RemoteSensing)是遙感的英文縮寫，遙感是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在20世紀60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。開始為航空遙感，自1972年美國發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星后，這就標志著航天遙感時代的開始。經(jīng)過幾十年的迅速發(fā)展，目前遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境、水文、氣象，地質(zhì)地理等領(lǐng)域，成為一門實用的，先進的空間探測技術(shù)。

遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質(zhì)的，它根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，識別地面上各類地物，具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛(wèi)星

等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料，并從中獲取信息，經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。

GPS（Global Positioning System）是全球定位系統(tǒng)的英文縮寫。是美國國防部研制的一種全天候的，空間基準的導(dǎo)航系統(tǒng)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)地精確地確定三位位置和三位運動及時間的需要。它是一個中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

全球定位系統(tǒng)的主要特點： 全球、全天候工作。

1.定位精度高。單機定位精度優(yōu)于10m，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。

2.功能多，應(yīng)用廣。

GPS系統(tǒng)的特點：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等。

GIS（Geographic Information System）是地理信息系統(tǒng)的英文縮寫，是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。

GIS按研究的范圍大小可分為全球性的、區(qū)域性的和局部性的；按研究內(nèi)容的不同可分為綜合性的與專題性的。同級的各種專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集中起來，可以構(gòu)成相應(yīng)地域同級的區(qū)域綜合系統(tǒng)。在規(guī)劃、建立應(yīng)用系統(tǒng)時應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃這兩種系統(tǒng)的發(fā)展，以減小重復(fù)浪費，提高數(shù)據(jù)共享程度和實用性。

地理信息系統(tǒng)在最近的30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。(加測繪、應(yīng)急、石油石化等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。)

“3S集成技術(shù)” 顧名思義，3S集成技術(shù)即將遙感系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)融為一個統(tǒng)一的有機體。它是一門非常有效的空間信息技術(shù)。就在集成體中的作用及地位而言，GIS相當(dāng)于人的大腦，對所得的信息加以管理和分析；RS和GPS相當(dāng)于人的兩只眼睛，負責(zé)獲取海量信息及其空間定位。RS、GPS、和GIS三者的有機結(jié)合，構(gòu)成了整體上的實時動態(tài)對地觀測、分析和應(yīng)用的運行系統(tǒng)，為科學(xué)研究、政府管理、社會生產(chǎn)提供了

新一代的觀測手段、描述語言和思維工具。

3S集成的方式可以在不同的技術(shù)水平上實現(xiàn)。低級階段表現(xiàn)為互相調(diào)用一些功能來實現(xiàn)系統(tǒng)之間的聯(lián)系；高級階段表現(xiàn)為三者之間不只是相互調(diào)用功能，而是直接共同作用，形成有機的一體化系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行動態(tài)更新，快速準確地獲取定位信息，實現(xiàn)實時的現(xiàn)場查詢和分析判斷。

RS發(fā)現(xiàn)土地資源的變化信息，GPS確定變化的區(qū)域和位置，GIS對地理信息匯總并進行空間分析 ,是目前對地觀測系統(tǒng)中空間信息獲取、定位、存貯管理、更新、分析和應(yīng)用的三大支撐技術(shù)。“3S”之間通過 現(xiàn)代通訊技術(shù)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的傳輸與通訊 ,把 “3S”有機的集成起來。

3S”技術(shù)在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用

基礎(chǔ)調(diào)查計劃以1∶25 萬綜合調(diào)查評價為主，基本查清主要經(jīng)濟區(qū)帶的基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)、生態(tài)地質(zhì)環(huán)境等基本狀況，主要的工作內(nèi)容是1∶25 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和重點地區(qū)1∶5 萬地質(zhì)調(diào)查。遙感技術(shù)在這里發(fā)揮了重要的作用，綜合利用各類遙感圖像的優(yōu)勢,通過優(yōu)化整合，對區(qū)域地質(zhì)資源進行徹底摸清和調(diào)查.。利用先進的GIS 技術(shù)建立了多種基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)庫，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的特點是專業(yè)門類齊全、空間覆蓋全國,標準化程度高、海量數(shù)據(jù)存儲1 數(shù)據(jù)庫涵蓋地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、礦產(chǎn)勘查、環(huán)境地質(zhì)等多種地質(zhì)調(diào)查成果，其資料包括全國從1∶5 萬到1∶500 萬的資料數(shù)據(jù)，各種數(shù)據(jù)基本按

統(tǒng)一標準入庫，由于包括了大量圖形數(shù)據(jù)和多圖層屬性數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量之大是少見的，并由此開展的GIS 評價分析工作形成了一系列多種成果，如地球化學(xué)圖，航磁圖，礦產(chǎn)圖，并可以經(jīng)過分析得出相互關(guān)聯(lián)的圖件及信息資料。

伴隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，各種建設(shè)用地大幅度增加，使得我國土地資源短缺現(xiàn)象日益嚴重，要改善這種局面，首先就必須摸清我國土地資源的分布、數(shù)量與質(zhì)量等情況，完善土地管理系統(tǒng)。利用已有的全國土地詳查數(shù)據(jù)和圖件以及最新的高分辨率的遙感影像，在全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的支持下，對土地資源進行監(jiān)測和調(diào)查，利用海量的多時態(tài)土地利用數(shù)據(jù)快速獲取土地數(shù)量、質(zhì)量、權(quán)屬、土地利用各地類的數(shù)量、空間分布和利用狀況，以及土地動態(tài)變化等信息，對土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)進行更新、管理、分析，能夠輸出各種查詢、統(tǒng)計和分析結(jié)果，如反映各權(quán)屬單位地類數(shù)量的統(tǒng)計薄，反映各地類空間分布的土地利用圖及各種專題圖，從而實現(xiàn)對土地資源的科學(xué)管理，及時提供科學(xué)、翔實、直觀的數(shù)據(jù)，有助于土地利用規(guī)劃、耕地后備資源調(diào)查評價、農(nóng)村集體土地產(chǎn)權(quán)調(diào)查、土地資源基礎(chǔ)圖件與數(shù)據(jù)更新等國土資源調(diào)查項目的順利實施。

土地資源的不可再生性決定了合理利用土地資源的重要性。土地利用現(xiàn)狀調(diào)查是了解土地資源的各種特征和規(guī)律，掌握土地資源的數(shù)量、質(zhì)量和分布規(guī)律的主要手段，是開展土地資源研究的基礎(chǔ)性工作。土地利用管理涉及的信息豐富、繁雜、量大，而且?guī)缀跞珵榈乩硇畔ⅲ哂泻軓姷牡赜蛐浴⒖臻g性、時序性和動態(tài)性。離開這些信息,就很

難實現(xiàn)立體、動態(tài)的管理直接影響到土地利用規(guī)劃和管理的質(zhì)量和效果。

在土地資源利用調(diào)查中,，GPS為空間數(shù)據(jù)的采集提供實時、快速的定位服務(wù)，R S利用航 空、航天提供的遙感影像，經(jīng)過校正、解疑得到精度較高、現(xiàn)勢性好的的空間信息，加上 GPS的輔助可以定位、定量到具體的地塊。把利用 GPS和 R S獲取的地物信息，以及其他手段得到的各種信息，提供給 GIS, GIS利用本身強大的數(shù)據(jù)管理功能和空間分析功能，實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化管理以及對空間數(shù)據(jù)的分析、查詢、決策、輸出。GIS技術(shù)能夠有效的管理各類空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，并能對海量數(shù)據(jù)進行分析處理，促進了土地資源數(shù)據(jù)管理、分析和處理的規(guī)范化，為土地資源管理打下良好的基礎(chǔ)。

“3S”技術(shù)在土地調(diào)查中的應(yīng)用前景

“3S”數(shù)據(jù)信息精度的提高

由于傳感器技術(shù)水平不斷提高,遙感影像分辨率由幾百米，幾十米發(fā)展到低于 1m。加之 全球定位系統(tǒng)的精確定位，使遙感數(shù)據(jù)精度更高。隨著遙感分類技術(shù)的提高，對地物的自動識別能力的提高，將促進分類的自動化、智能化，最總實現(xiàn)遙感圖像的計算機自動解譯，大大減少外業(yè)和目視解譯的工作量。

“3S”集成技術(shù)的完善

“3S”集成技術(shù)的完善推動土地資源管理的實時性。“3S“技術(shù)的使用目前只是單一或綜合利用階段，有時會由兩兩的集成使用，但

集成的層次比較低，僅限于數(shù)據(jù)或軟件集成層次上。一旦真正實現(xiàn) “3S”技術(shù)整體的集成，即有機的結(jié)合、在線連接、實時處理和系統(tǒng)的整體性，那么土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、變化和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)將會實時得到更新。

土地資源調(diào)查的目的是要建設(shè)數(shù)字土地工程，數(shù)字土地工程是地理信息系統(tǒng)方法和應(yīng)用研究的新課題，其中包含GIS 方法自身研究的突破和地球物理等探測技術(shù)以及相關(guān)計算機技術(shù)發(fā)展，涉及多學(xué)科的相互滲透、相互支撐。從國內(nèi)外土地資源調(diào)查和地理信息系統(tǒng)方法研究的現(xiàn)狀和趨勢分析，應(yīng)重點開展嵌入式GIS三維/ 四維GIS、網(wǎng)絡(luò)GIS 等方面的研究。在軟件研究領(lǐng)域,應(yīng)加快GIS 軟件的國產(chǎn)化歷程,不斷完善國產(chǎn)軟件的實用性和穩(wěn)定性。

參考文獻

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第五篇：3S技術(shù)與新課程地理教學(xué)

3S技術(shù)與新課程地理教學(xué)

摘要：“3S”技術(shù)是英文遙感（RemoteSensingRS）、地理信息系統(tǒng)（Geographical information System GIS）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）這三種技術(shù)名詞中最后一個單詞字頭的統(tǒng)稱，這三者之間緊密聯(lián)系在一起，遙感技術(shù)是信息采集（提取）的主力；全球定位系統(tǒng)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(tǒng)是信息的“大管家”為3S技術(shù)的核心。目前3S技術(shù)是解決人口、資源、環(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展等重大地理問題的重要手段和關(guān)健技術(shù)。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(guān)3S的知識，這是課程內(nèi)容本身的要求。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)新課程地理教學(xué)

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）06-0154-01

3S技術(shù)是地理課程獨特的輔助教學(xué)技術(shù)。目前，中學(xué)生普遍不喜歡地理課，《普通高中新課程試驗監(jiān)測報告》顯示：在七門學(xué)科當(dāng)中，地理僅排在物理之后，居于第二難學(xué)課程，造成這一結(jié)果的一個重要原因是目前地理課程教學(xué)手段落后，在中學(xué)地理教學(xué)過程中，大多數(shù)教師仍然偏重如何輔助學(xué)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(xué)生感到枯燥無味，因而教學(xué)效果不甚理想。因此地理教學(xué)改革的一個重要課題是使課堂教學(xué)整體優(yōu)化，將信息技術(shù)引入地理教學(xué)，是改革教學(xué)方法和教學(xué)模式的重要途徑之一，結(jié)合地理學(xué)科的特點，將信息技術(shù)中的高端3S技術(shù)用于地理教學(xué)，是地理教學(xué)發(fā)展的必然。下面以一些具體實例說用3S技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用。

一、GIS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)是20世紀60年代中期才發(fā)展起來的新技術(shù)，至今已40多年，始終發(fā)展迅猛。國內(nèi)外學(xué)者由于對GIS技術(shù)研究視角、應(yīng)用目的的不同，所給出的定義也不盡相同，但都認為GIS具有數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出等基本功能。目前，GIS廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，如環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。

在中學(xué)地理教學(xué)中，GIS技術(shù)可將復(fù)雜的自然景觀、地理現(xiàn)象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態(tài)的、直觀的方法方式表現(xiàn)出來，將地理教學(xué)中不易明察與掌握的內(nèi)容通過虛擬場景來展現(xiàn)，提高教學(xué)效果，下面以地貌演變?yōu)槔M行應(yīng)用分析。

地貌教學(xué)是中學(xué)地理教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，在地貌教學(xué)中，褶皺和斷裂的形成是比較抽象的內(nèi)容。傳統(tǒng)的平面、靜態(tài)的教學(xué)方法難以達到滿意的教學(xué)效果。使用 GIS技術(shù)的真三維顯示與動態(tài)模擬功能，模擬巖石受力及相關(guān)地貌的形成過程與結(jié)果，如巖石受到強大壓力和張力時會發(fā)生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現(xiàn)象，相對上升一側(cè)地貌表現(xiàn)為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現(xiàn)為裂谷或低地。受內(nèi)力作用，巖石在水平方向上受擠壓導(dǎo)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(shù)把漫長的地貌歷史演變過程在瞬間完成，使學(xué)生對所學(xué)知識有較形象的理解。

二、RS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

遙感是20世紀60年代發(fā)展起來的對地觀測的綜合性技術(shù)，它是指應(yīng)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(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。經(jīng)過40多年的發(fā)展，遙感技術(shù)已成為一種影像遙感和數(shù)字遙感相結(jié)合的先進、實用的綜合性探測手段，被廣泛應(yīng)用于資源、環(huán)境、地質(zhì)、地理、氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、林業(yè)及軍事偵察等各個領(lǐng)域。在中學(xué)地理教學(xué)中，RS技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于輔助教學(xué)，提高教學(xué)效果，下面以利用遙感輔助講授全球環(huán)境生態(tài)問題為例進行應(yīng)用分析。

通過遙感監(jiān)測案例及其影像，幫助學(xué)生對地球環(huán)境進行立體觀察，幫助認識全球環(huán)境的整體性與變化過程。例如，利用遙感影像幫助學(xué)生了解全球溫度變化、溫室效應(yīng)。美國宇航局（NASA）以遙感手段獲得全球臭氧的分布，每年在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)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(jiān)測、地球大氣監(jiān)測等應(yīng)用案例與影像，可以輔助講授環(huán)境變化；利用遙感在城市環(huán)境問題、城市水體污染、城市大氣污染等監(jiān)測的案例與影像輔助講授環(huán)境問題。

三、GPS技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（GPS）是美國國防部為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的，于20世紀70年代初開始設(shè)計、研制，1993年6月建成。GPS主要由空間星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶接收機三大部分組成，空間星座包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)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(wèi)星，衛(wèi)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(xiàn)的衛(wèi)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(wèi)星。GPS具有全球地面連續(xù)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(yè)、操作簡便等優(yōu)點，目前在精確導(dǎo)航和精確定位方面得到了廣泛應(yīng)用。在中學(xué)地理教學(xué)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(xué)中的應(yīng)用。

具體地說，GPS可以輔助講授地圖、計算機制圖的發(fā)展；輔助講授現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展（例如，GPS在“精細農(nóng)業(yè)”中的應(yīng)用）；輔助講授現(xiàn)代交通的發(fā)展（例如，GPS在智能交通中的自動導(dǎo)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(yīng)用）；輔助講授地球研究進展（例如，GPS在地球勘探、變形監(jiān)測中的應(yīng)用）；輔助講授海洋地理（例如，GPS在遠洋航線設(shè)定與監(jiān)測、船只調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海平面升降監(jiān)測等的應(yīng)用）；輔助講授宇宙、太空知識（例如，GPS在飛機導(dǎo)航、航空遙感控制、衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援等的應(yīng)用）等。

參考文獻

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