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关键词多媒体技术,地理信息系统,空间数据,属性数据,区域分析,数据模型
现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展,越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem,简称GIS)软件中,势必大大增强GIS信息的表现能力,扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计科技论文:其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中,并保证提供GIS软件的双向检索及各种分析功能;其二是在应用过程中,怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.
1多媒体数据的有效管理
通常,应用软件中的多媒体数据有两种生成方式:一种是媒体播放之前,将其数字化到数据库当中,播放时从数据库中取数据;另一种是播放时,边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库,即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.
1.1GIS数据库中多媒体数据的管理
1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前,多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的,实际上,很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的,因此,GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库,即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型,一但时空数据模型的研究有所突破,不仅能解决时态GIS的应用问题,还将解决空间数据库中动画数据的管理问题,即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.
有关时空数据模型,张祖勋[1]提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息,而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上,建立分级索引,以便能快速找到所需的时空过程的数据.
要使用这种建索引的基本修正法,需要考虑两个问题,一个是如何建立索引;另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.
关于建索引的问题,笔者认为:基态,亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期;T.时间轴;t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态,其中tn为基态,即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的,每产生一个新的现在时态,就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件,同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例,如图1所示,当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时,就需产生tn-2i~tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间,而又不影响对任一时态的检索速度,可将tn-2i+1~tn-2i的索引差文件删掉,所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.
关于差文件,笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的,这意味着差文件包含有两类目标信息:一类是前一时态有而后一时态无的目标信息;另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索,应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的,即01(目标从无到有);10(目标从有到无);1N(目标从一个变成多个);N1(目标从多个变成一个),以及目标空间信息无变化,属性信息有变化;目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索,在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明,当然,这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似,差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成,差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.
1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些GIS的应用中,认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型,使得既能遵循其自身特点,又能有效地建立起它与空间数据的联系,是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.
目前,多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中,就必须对现有的关系模型进行扩充,使它不但能处理格式化数据,也能处理非格式化数据.杨学良[2]就这个问题提出了3种技术策略:将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性);将每个元组作为一个完整文件保存;元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项,而非格式化数据单独存贮.
对比这3种技术策略,第一种技术策略方法简单、容易实现,适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复,以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用,但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起,这既增大了应用程序设计的复杂性,又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此,我们认为,在第一种技术策略的基础上,增加一个或多个属性项,用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息,当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时,可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.
1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成
多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中,边统计、分析运算,边生成结果数据——多媒体数据.
1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术[3],因此,空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有:地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.
为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果,我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实[4]是一种由计算机生成的高级人机交互系统,即构成一个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境,使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验,有身临其境之感.比如,可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果,使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等,使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.
1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有:统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析,通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析,以及主成分分析等.
为了更加形象化,我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示,甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者,还可以配上解说词,以增加系统的感染力,而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.
2GIS应用系统中多媒体功能的实现
在GIS应用软件中进行多媒体功能实现,首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下,GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言,如VC++,VB或BC++等,以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来,那么怎样实现区域分析中多媒体功能
2.1空间数据库中多媒体数据的播放
由前所述,空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据,这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同,所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数,必须根据时态GIS的空间数据库结构,设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.
下面简述动态显示时态GIS中ti~tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n,其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件,擦除ti状态有而ti+1状态无的信息,显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i<j时,转(3);否则结束.
如果用上述算法来实现动态显示时空过程,还有很多细节需要设计.首先,在(1)步骤,从基态开始,逐级逐步检索,每检索到一个状态差文件,就需根据差文件来生成该状态信息,直到ti状态处;其次,在(3)中,需要用到动画技术,擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容,而显示后一状态信息之前,需保存后一处信息内容,再予以显示新状态信息.
2.2属性数据库中多媒体数据的应用
一般来说,多媒体数据主要应用于两个方面:一个是简单播放;另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者,只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放;对于后者,这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF,根据多媒体数据的文件信息和数据流信息,通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.
3多媒体技术在GIS中的应用前景
(1)实现资源信息的科学管理,提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式,而在管理空间信息的同时,对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放,大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身,会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统,既能表明所售住房的空间位置,又能从中检索其住房环境及内部结构,而且可以动态地删去当天已售出的房子,给出不同价格等;旅游导游系统,可以在为观光游客制定导游路线时,就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.
总之,将多媒体技术和GIS技术相结合,是计算机应用领域的一个发展方向,它会改变人们的工作、生活、思维方式,推动信息社会的前进.
参考文献
1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报,1996,(1):19~21
2杨学良.多媒体计算机技术及其应用.北京:电子工业出版社,1995.138~139
信息技术与高中地理课程整合,是指将信息技术作为一种工具融入高中地理教学课程体系中,使之成为教师的一种教学手段,学生的认知工具和重要的教材形态。整合的是将计算机服务于地理课程,培养学生的学习能力,同时便于地理教师教学。也是说把计算机作为主要的教学媒体,整合信息、技术、方法、课程内容等多方资源,从根本上改变学生传统的学习方式,激发学生的学习自主性,有助于教师对学生的教学指导,营造教师与学生共同合作的良好氛围。
二、信息技术与高中地理课程整合的国内现状
近年来,信息技术与高中地理课程整合的研究在国内取得不少成绩,但问题也不少。问题1:理论研究多,实践研究少。目前国内关于信息技术与高中地理课程整合的大多都是纯理论知识,而这些都是专家学者和高校的著名教授研究的,但是这些纯理论知识对高中地理教师的实际教学指导无实际意义。高中地理的特点是整体性和区域性。关于具体到信息技术与高中地理课程整合的理论依据很少,尽管信息技术与高中地理课程整合的研究多为理论类。高中地理教师对信息技术与高中地理课程整合的理解存在局限性,一般都停留在信息技术与高中地理课程整合形式上,没有真正的做到信息技术与高中地理课程整合。大多数地理教师只是把信息技术与高中地理课程整合看作是计算机辅助教学,误解了信息技术与高中地理课程整合,认为只要在课堂上运用了多媒体就是信息技术与高中地理课程整合,这种错误的看法有部分是因为地理在高中学校的地位不太受重视和地理教师几乎没有外出去参加先进理论培训,使信息技术与高中地理课程整合的实施离理论上理想效果偏差很远。同时大多数高中地理教师不清楚信息技术与高中地理课程整合的目的,只是觉得应用信息技术是一种时尚,或是为了完成学校下达的任务。当然还有其他原因,比如高中教师没有专门的研究经费和时间,学校追求升学率。
三、信息技术与高中地理课程整合对高中地理产生的影响
1.信息技术与高中地理课程整合可以激发学生的学习兴趣,是因为信息技术创设新的教学情境,吸引学生的好奇心,拥有传统教学模式不可模拟的优势及特点。动态的图片及声音有助于提高学生的观察能力和形象思维能力。
2.信息技术与高中地理课程整合可以提高教学的质量,是因为运用信息技术可以突出教学重点和难点、化解难点。地理事物的演变过程和某些特殊的地理现象属于高中地理知识的重难点,高中教师运用传统教学手段板书、画图很难让学生理解这其中知识的深奥,而采用信息技术可以运用动画把地理事物的演变过程变的现象化,增强了教学的立体感和动态感。
3.信息技术与高中地理课程整合可以提高课堂的效率和增加课堂的容量,是因为传统的教学高中地理教师通过板书,画图浪费很多的课堂时间,而信息技术让高中地理教师可以以课件的形式全面展示课堂内容,既为教师上课节省时间又助于学生集中注意力听讲,同时教师利用信息技术可以为学生提供更多的资料,拓展学生的知识面。课堂上,教师有更多的时间与学生进行交流,向学生提供多样的分析问题和解决问题的方法,使学生的地理学习不仅仅局限于课本知识,重要的是拓展学生的思维能力。
4.信息技术与高中地理课程整合可以提高学生的读图能力,应用地图的能力。地理的学习最主要的是使学生能够看懂图和应用地图,从而提高地理思维能力。传统的教学是老师根据课本现有的地图或是通过挂图进行讲解或是在黑板上画图但不精确不规范,这些教学方法让学生在课堂上学习吃力,同时教师也浪费了时间和精力。采用信息技术可以把地图里的地理现象直观的展示在学生面前,使学生一目了然。信息技术不仅可以把地图放大或缩小和移动,而且可以提高地图的清晰度和区分度。教师在这种新的教学模式下就可以提高学生的读图和应用地图的能力。
四、信息技术与高中地理课程整合目前存在的问题
1.学校的硬件设施发展不平衡。尤其是一些乡镇学校,没有经济能力配置好的多媒体网络教室,部分学校甚至没有配置电脑教室。如果连基础的硬件设施都没有,谈何信息技术与高中地理课程整合。
2.信息技术学科在大多数学校不受重视。现在学校都追求升学率,学生的学习成绩成为学校关注的问题,信息技术学科不是高考的考试科目,学校不重视,学生自然认为信息技术课学好无所谓。
3.师资力量不足。
4.信息技术与高中地理课程整合的资源不足。
5.对整合的认识不深。
五、信息技术与高中地理课程整合的对策
对于整合的认识不深的问题可以采用不同地区分层次分步骤实施信息技术与高中地理课程整合。信息技术与地理创新能力和学习兴趣的整合。运用信息技术,教师可以引导学生自学,让学生成为学习的主人,培养学生获取信息的能力。
六、结语
【关键词】信息技术高中地理
一、挖掘现代信息技术的课程内容
地理教材中许多内容,如学会“看地图中”的卫星影像、“学会收集地理信息”、火山和地震、海啸,气候中的卫星云图、天气预报以及地球公转、电子地图等,均是融入现代信息技术的知识。在学习教材地理知识时,可以利用互联网,收集地理信息、进行网络学习、网络研究,将计算机的使用作为主要处理信息的工具,让学生通过地理学习活动,基本掌握计算机的各项应用技术;通过网络活动,培养学生运用现代信息技术的能力和创新精神,建立师生之问的双向交流、多元化交流。
二、利用信息技术有利于创设情境,激发学生的兴趣
信息技术集音、像、动画于一体,生动形象的吸引学生注意力,创设教学情境,具有传统教学手段不可比拟的优势,有助于培养学生的观察能力、形象思维能力,促进学生对知识的理解和巩固。例如在讲高中地理必修一第五章第一节“地理环境的整体性和差异性”一节时,上课时播放两段我国南北方的自然最观视频,另附一些图片,如大兴安岭原始森林、内蒙古呼伦贝尔大草原、塔克拉玛干沙漠等图片,用PowerPoint整合,使学生有一种身临其境,真实的感观,同时对本节课的知识会产生浓厚的兴趣,自然而然的引入新课,有利于突出重点,突破难点。有了视频资料使得新课的导入更具感染力和直观性,比传统教学更有利于创设情境激发学生的兴趣,使学生较快地融入课堂,要比教师口述的效果好得多。而且在讲“山地的垂直地带性这一知识点时,实时的把家乡长白山的视频资料引入,立刻调动了学生学习的积极性,学习的热情高涨,由被动地学习变为了主动地学习,起到了事半功倍的效果。再如,在讲人教版高中地理必修一第一章宇宙中的地球时,由于学生对奥妙无穷的字宙世界很陌生,上课时可播放“宇宙世界、。星空之迷等录像,并适时地提出启发性问题,引起悬念,从而激发学生探讨宇宙奥秘的求知欲,学生立即对新授课产生浓厚的学习兴趣。这样,利用信息技术首先就营造了良好的地理教学氛围。
三、运用信息技术可有力地突破地理教学重难点
在高中地理教学中有很多重要的地理现象、地理过程、地理原理以及地理规律是比较抽象的,看不见也摸不着。而利用信息技术制作模拟的运动现象和过程,可以化不可见为可见,化复杂为简单,化抽象为具体,化静态为动态,再加上教师的点拨,地理知识的重点、难点问题就能容易突破。如教授“锋面系统”这一重难点问题内容时,可借助信息技术把锋面系统制作成多媒体动态课件,通过三个步骤完成教学过程。
步骤一:分析冷气团和暖气团的性质,冷暖气团相遇产生锋面,依冷暖气团谁移动为主分为冷锋、暖锋和准静止锋。
步骤二:通过动画演示冷锋和暖锋过境前、过境时和过境后的情况,引导学生分析各阶段的气温、气压和天气现象。
步骤三:结合我国天气现象让学生分析是由哪种锋面造成的,引导学生总结出我国天气与锋面的关系。这样既增强了知识的前后联系,又加深了学生对知识的理解和记忆。强化记忆,形成知识的系统性和整体性。通过以上三个步骤使本来一个较难理解的知识或规律,借助多媒体演示,一目了然,重难点问题得以一一化解。
四、交互―――讨论式设计
主要是师生、生生利用网络上的交流工具实现在线和离线讨论。教师不再是课堂活动的完全控制者学生有更多的自主活动时间和空间。教师主要为学生学习提供一个合适的环境,学生个体回小组跟着计算机屏幕出现的问题操作、思考、讨论,教师观察进程并及时解答遇到问题,对有共性问题组织全体讨论或解释说明。适用于应用性的地理知识,如农业、工业区位选择、城市区位选择、交通运输点和线、环境问题的解决、环境人口容量估计、人口数量、素质、迁移与环境的关系等。设计步骤:教师明确活动主题和目标引导监控一学生分析教学信息(对象)一设计不同实例的操作脚本一设计操作过程中所需要的知识信息源一操作中相互切磋回答、交流、教师指导一学生展示结果(说明理由)一教师总结。
五、有利于面向全体学生,因材施教,促进学生全面发展
由于多媒体网络能提供文本、图形、动画、视频图像、声音等多种媒体集成的大容量信息,又具有形式灵活、资源共享、超媒体、交互性等特点,甚至还能创设更接近实际情景的虚拟化实验学习环境,这给学生带来一种全新的学习环境和认知方式。因此,不同水平的学生,可以根据自己的特长、兴趣自由选择各种地理学习资源,有利于因材施教。从教育教学的形式看,多媒体网络教学本身就是一种改革创新,它使学生从书本、黑板、粉笔的环境步入以现代技术为主体的多媒体网络教学环境,从教师讲、粉笔写、学生听的教学走进教学内容开放、教学方法手段开放、教学过程开放的创新形式。这些教学环境的创新潜移默化地影响着学生的创新意识,有助于培养他们的创新能力。多媒体网络教学的创新环境还为学生提供远胜于课本的资源,因此学生能根据各自不同的能力、特长、兴趣等使学习更能有创新,有利于学生的多方面发展,适应多元化社会的时代要求。
六、培养思维能力,增强情感体验
信息技术运用于教学,具有直观形象、动感丰富、新颖有趣、交互便利、音乐优美、感染力强等诸多优点。信息技术缩小了世界的距离,世界变得越来越小。通过多媒体学生可以在很短时间内分享想了解的任何事情,获得书本上没有的信息,丰富学生的学内容。比如,教师布置没有涉及过的问题时,这个时候就可以通过信息技术的强大功能,获取很多关于该问题的消息,扩展学生的思维,加强对知识的了解和掌握。
参考文献
[1]张杰.现代信息技术与中学课堂教学整合的探讨[D].东北师范大学硕士学位论文,2006.
论文摘 要:现代信息技术在水文领域中的应用不断完善和发展,特别是在最近几年之中,ANN技术、3S技术与水文模型的整合研究的发展,有助于开创水文研究的新领域。本文主要通过对RS、ANN、GIS、GPS等技术的研究,从防汛抗旱、水文预报、保护水环境生态、水土保持这四个方面,阐述了现代信息技术在水文领域的应用
RS技术在水文领域中的应用分析
遥感技术,即RS技术广泛应用于对旱情的检测与评估、检测水质、监测和评价土壤侵蚀和洪涝灾害等水文领域之中,取得了明显的经济效益。在洪涝灾害之中经常会使用遥感技术。紧急救灾、灾后重建和快速反应是遥感技术应用集中的主要方面。例如,我国早在80年代就利用了MSS数据检测到了三江平原的洪涝灾害。之后民政局、中科院和水利部门都进行了相关的研究工作,在实践之中取得了显著的成效。遥感技术可以大幅度的减少洪涝灾害的损失,尤其是在灾后重建等当面,与其他普通手段相比具有全面性、客观性和快捷性的优势。遥感技术评估在灾害的监测评估方面也有了显著的发展。通过对土壤表面发射的电磁能量来测量估计土壤的湿度,再加上实测数据的支持,可以实现对旱情的遥感监测。同时还可以通过对作物的长势、地表温度的监测来监测旱情。通过了解不同地域的具体情况,建立针对它们的具体模型。我国目前建立在遥感技术基础之上的监测模型包括热惯量模型、作物缺水指数模型、植被指数模型和植被地表温度空间模型、气象模型、水文模型和微波模型等。使用遥感技术可以更快速和更低廉的获取大面积土壤的水分信息。因为监测模型的简繁程度有很大差异,所以遥感技术的使用范围和使用精度也有不同。我国目前已经建立了初步的旱情遥感技术监测体系,在一些试点地区获得了显著的成效。遥感技术在水质监测之中也有很大的作用。运用遥感监测技术,可以动态的监测地表水质在时间和空间上参数的变化情况,具体表现在对湿地的评价、和测定水质参数等方面。遥感技术在水质监测方面的应用已经开始在实践生产之中使用,随着它在水质监测领域的地位更加重要,它的发展也不断完善。
GPS技术在水文领域中的应用分析
全球卫星定位系统,即GPS技术,具有自动化、高效率、精确度高、全天候的优点,成功应用于工程测量、航空摄影、资源勘测、地球动力学、大地测量、水文领域之中,取得巨大的社会效益和经济效益。水利信息与空间地理位置有很大的关系,GPS可以更准确的获取水利信息的空间位置,可以运用在减灾防汛和水下地形测量等方面。使用全球卫星定位技术,可以及时准确的定位灾害的发生地点,尤其是在使用了无线通话功能之后,实现了双向的通话功能,使指挥中心和灾害现场能够自由及时的对象,方便二者进行沟通,对紧急情况做出应急反应。以往在汛期来临时,在大堤上排查险情,在发现了险情隐患之后,通过对讲机向指挥部门汇报,耽误了抢险时间,而且无法准确的描述出险情发生的位置。一旦报警系统上运用了GPS技术,能够在第一时间将灾害的发生地点和灾害类别传送到指挥中心,可以对险情做出有效的反应。在运送抢险物资的车辆中,安装GPS监控系统,编码后的汽车可以将其定位信息传送到指挥中心,指挥中心在接受到定位信号之后,可以将移动的船只和车辆的位置在地图上动态的显示出来。再配合电子地图,例如公路交通图、水系分配图、居民区分布图、物资仓库分布图等,利用网络的分析功能,可以将抢险物资以更快捷的方式送入受灾群众手中。而水下地形的测量在水库、港口、码头和桥梁的建设之中起着很大的作用,尤其是在减灾防洪的过程之中,会带来巨大的社会效益。
3 GIS技术在水文领域中的应用分析
地理信息系统,即GIS,是在计算机软件和硬件系统的支持下的特定的空间信息系统,可以采集地球表层的相关地理分布数据,同时对数据进行储存、运算、分析、管理、描述和显示。我国目前的地理信息系统已经广泛的使用在减灾防汛、水土保持、水环境等水文领域。在减灾防汛的领域之中,GIS技术可以预测预报城市的积水和退水状况、管理更新现有的排水设施情况、对排水设施进行设计和规划。规划城市绿地的面积和位置。分析暴雨的空间特征、对积水街道和暴雨的分布进行可视化的显示、储存具有分辨率高、层次多、更新频率快的数据,并对数据进行维护和管理。地理信息系统在再请评估方面也有很大的作用,例如管理基础背景数据、查询空间和属性数据、对数据进行统计、显示和检索。GIS技术在水土保持之中的应用十分全面。主要包括判断是否发生土壤侵蚀、土壤侵蚀的程度划分、计算土壤侵蚀量、评价水土保持的效益、泥沙输移的状况、预测和模拟土壤的侵蚀过程等。在水土保持之中往往直接使用GIS作为建立模型的平台,这是与GIS在其他领域的使用中最大的区别。遥感技术、地理信息技术和全球卫星定位系统,即3S技术的集成使用为空间信息的管理、分析、应用、更新、获取和存储等方面提供了技术支撑。使用RS技术采集图像信息,使用GPS技术提供主要的位置信息,最后使用GIS使用一些技术手段,例如分析应用和图像处理等。将这三个技术紧密的结合起来,可以提供精确的数据资料的文本资料,可以通过动态电子地图的使用查看不同水文领域的信息,同时可以借助人工神经网络的实施,对洪峰流量、降水等水文要素进行科学、合理的分析,为减灾防汛提供科学的依据。
4 ANN技术在水文领域中的应用分析
ANN技术,即人工神经网络技术,是使用数学方法对自然神经或人脑进行模拟和抽象,是一种模仿人脑结构的信息处理系统。在水文领域,ANN技术主要可以进行洪水的预报和降雨流量预报等。人工神经网络技术具有适应能力强、计算速度快和自主学习能力强的功能。首先对输入条件和输出条件进行分析。输入条件包括降雨历时、降雨量、降雨过程、河道基流等。输出条件包括出口段面的流量信息。输入层、输出层和隐层这三个部分一起构成了降雨径流的预报模型。防洪的非工程性措施是洪水预报,做出及时的洪水预报可以帮助相关部门制定准确可行的防洪决策。ANN技术在水文预报方面的作用主要通过实测资料,使用神经元的模拟关系,模拟影响洪水的其他因素和洪水之间的关系。
5 结语
总之,现代化的信息技术支持可以促进水文信息化建设,本文讲述的RS技术、GIS技术、GPS技术和ANN技术都在水文领域之中得到了广泛的使用。随着社会主义现代化进程的不断加快,国家过度重视信息的基础设施建设,使水文技术和现代信息技术共同发展。
参考资料:
[1] 陈洁.遥感和水问题 [M].北京:人民水利水电出版社,2005,40,47.
[关键词]信息素养;高校教师;地理信息
[中图分类号] G645 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)05-0170-02
信息素养是全球信息化需要人们具备的一种基本能力,是能够判断什么时候需要信息,并且懂得如何去获得、利用、开发信息的修养和能力,是人们文化素养的重要组成部分。大数据时代已经来临,包括教育在内的各行各业均会受到影响。作为一名高校地理教师,如何才能满足广大学生的好奇心与求知欲,将大量支离破碎的地理信息与数据进行归纳与整合,并且条理清楚地进行传授,是一项非常重要的任务,也是现今地理高等教育面临的一个重要课题。
按照传统的教育观念,学者即教师,只要你才高八斗,满腹经纶,你就是教师。现今,教师不仅要知识渊博,有专项技能,更要有驾驭知识和信息的能力,能跟上变革的步伐。多媒体技术等已经广泛应用于课堂,信息技术也在教育领域发挥着巨大的作用,教育的观念和方法、模式都在发生着深刻的变革。信息社会对教育工作者提出了更高的新要求。本文简要阐述在当今信息社会高校地理教师应具备哪些信息素养。
一、熟练运用多媒体教学软件
多媒体教学软件是一种根据教学目标设计的,直观地表现教学内容,反映一定教学策略的计算机教学程序。人们将用于课堂教学的多媒体教学软件简称为多媒体课件,又称CAI课件。由于多媒体教学能形象、生动、直观地把一些在传统教学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象表现出来,有助于加深学生对问题的理解,提高学生学习积极性及教师教学效率,因而被广泛使用。地理是一门区域性、综合性极强的学科,在空间和时间上跨度大,一些地理概念和地理规律抽象难懂,单纯采用口头讲授或简单的板书、幻灯机等教学媒体较难达到理想效果。[1]地理课程的性质决定了地理教学对图像、图形、动画等的强烈需求,多媒体教学软件则能较好地解决这一教学难题。因此,作为一名高校地理教师,一定要具备熟练掌握、运用多媒体教学软件的信息素养。
二、善于运用网络技术
随着计算机网络技术的发展和应用普及,从互联网上获取教学资源已成为教师改革课堂教学的重要手段。善于运用庞大的网络数据库,及时地把最新信息传递给学生,将是高校教师应具有的重要的信息素养。
互联网是信息时代获取信息的主要渠道。[2]在互联网上有很多比较好的地理教学资源。这些资源既可以帮助教师掌握学科发展的最新动态,也可以拓宽学生视野,因此高校地理教师应熟悉有关地理学科的网站资源,灵活有效地从中获取所需信息。比如地理频道http:///,国家基A地理信息系统http://nfgis.ns?鄄/,世界地理http://earth?鄄/,地理教与学资源http://,美国国家地理杂志http:///,中国教育资源网―地理教室http:///dili_manage/dili.asp等等。高校要重视发展基于计算机网络的教育,加强教师的网络基本知识及技能,使之能更好地教育学生、服务学生。
Google Earth(谷歌地球)作为一款功能强大的虚拟地球仪软件,把卫星照片、航空照相和GIS(Geographic Information System)布置在一个地球的三维模型上,可查看地形、卫星图像、3D建筑和树木、街景视图等,对辅助地理教学起到其他多媒体软件无法替代的作用。[2][3]运用Google Earth的地形特征,可加深学生对自然地理要素的理解,进而从全球的视角去思考,激发学生对地理知识的学习兴趣,丰富地理课堂教学素材。
近年来,大规模开放式网络课程(Massive Open On?鄄line Course,MOOC,中文译为慕课)以其大规模、开放性、个性化和新技术等特点在世界范围内迅速兴起。MOOC不同于 “以教为主”的传统课堂模式,也不同于“以学为主”的网络教学,是一种“教学并重”的新型教学模式,可扩展教学空间,增强教学吸引力。[4]因此,MOOC新型教学模式将逐步被引入中国各大学,以改革大学相对封闭的教育现状。高校地理教师通过这种新型的教学模式,构建有效的地理学习资源和多元化的地理课程学习环境,与学生协作探究,获取并分享知识,可体现教师资源设计的特色与水平。[5]此外,教育部为促进现代信息技术在教学中的应用,共享优质教学资源,以提高教育教学质量,启动了高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作(以下简称精品课程建设)。国家精品课程网站上有大量优秀的地理课程资源,高校地理教师要想投入到精品课程建设中,也需要学习、掌握一定的信息技术。
三、地理信息素养
地理信息素养是指利用地图、计算机等工具获取、分析、处理地理信息,以及主动参与信息活动,传递地理信息的能力。随着计算机技术及遥感、卫星技术的发展,地理信息系统GIS这门高科技应用技术发展非常迅速,这对地理学界乃至整个社会产生深刻的影响。利用GIS培养学生的地理信息素养,提高学生的综合素质,已经成为地理教学的一项新任务。因此,推广GIS的基础教育任务自然要由地理教育者担负起来。地理教师必须紧跟时展的步伐,树立新的教学理念,提升地理信息素养,在传授地理基本理论知识的同时,也能传授GIS的基础知识和基本技能,以提高学生的地理信息素养,使他们能用GIS手段解决信息时代的地理基本问题。
地理科学是一个复杂巨系统,从卫星遥感数据到地震传感数据,以及平时我们经常统计的土地、水利、环境、资源等领域数据均属于地理数据。高校地理教师要想获得这些数据,统计处理这些数据,就必须具备地理信息素养。
四、信息道德与信息法规素养
除以上信息素养外,高校地理教师还应具有信息道德和信息法规素养。网络的开放性使信息资源的获取变得容易,但也会带来知识产权的纠纷和其他法律问题。[6]信息道德和信息法规教育要求人们防止信息垃圾与信息污染,不制作、不传播、不使用不良信息,不借助网络进行人身攻击,不侵犯他人的知识产权、商业秘密、隐私权,不利用信息技术进行违法犯罪活动等。高校地理教师作为地理信息的使用者和传播者,要高度重视知识产权问题,尊重他人的劳动成果。
据调查,在对信息道德和信息法规内容,比如“计算机犯罪”“对知识产权的侵犯”“对个人隐私权的侵犯”“网络上的人为恶习”的认识上,有相当多的学生仅认为“计算机犯罪”属违法问题,而只有少数学生了解后三种行为也属于违法或不道德范畴。再如,有的学生不清楚或不遵守信息行业的网络社交安全规则,以致网络欺诈、网络成瘾以及进入网恋误区等网络社交不安全的情况屡屡出现。而教师高校论文造假、论文抄袭等有违信息道德和信息法规的情况也是屡见不鲜。由此可见,高校教师及学生对信息道德和信息法规内容的认识和了解还不够全面,有待进一步加强。高校地理教师应该以身作则,可通过参加培训、自学及实践不断提升自身的信息道德水平,以适应信息时展的需要。
综上所述,信息素养是一种对信息社会的适应能力,也是信息社会对人们综合能力的一种考验,是人们生存与发展的基本素质。高校地理教师如何在教学与科研中有效获取、利用信息,并分析、传递信息,是一个值得高度重视的重要课题。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 贾荷陵.试论信息时代高校地理教师的信息素养[J].中国成人教育,2012(11):105-107.
[2] 韩金荣, 袁孝亭. Google Earth 在美国地理教育中的应用及启示[J].中国电化教育,2009(3):78-80.
[3] 孙汉群.用Google Earth 整合地理教学[J].江苏教育学院学报(自然科学版),2010(3):47-50+92.
[4] 杨元元. MOOC时代的教学模式革新[J].大学教育,2014(7):49-51.