夜間燈光數(shù)據(jù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用
——以廣西壯族自治區(qū)為例

廣西梧州市藤縣中學(xué) 吳桂梅

一、夜間燈光數(shù)據(jù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用

1.GDP空間化的操作步驟

首先是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，在互聯(lián)網(wǎng)相應(yīng)網(wǎng)站和廣西統(tǒng)計(jì)年鑒中得到2013年DMSP夜間燈光數(shù)據(jù)、廣西的縣級和市級行政區(qū)界線、面的shp格式數(shù)據(jù)以及2013年廣西91個(gè)縣市區(qū)的GDP數(shù)據(jù)。利用Arcgis軟件平臺(tái)的區(qū)域分析功能得到每個(gè)縣市區(qū)的夜間燈光亮度值，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到excel表格和對應(yīng)的91個(gè)縣市區(qū)GDP進(jìn)行一元線性回歸，得到回歸方程的系數(shù)，再利用Arcgis的柵格計(jì)算器乘法功能得到廣西的1km*1km分辨率的GDP空間化圖像。如果追求更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以利用增強(qiáng)型植被指數(shù)（EVI）對DMSP夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行飽和校正，然后再進(jìn)行提取數(shù)據(jù)和GDP進(jìn)行線性擬合，最后再通過系數(shù)調(diào)整校正得到更準(zhǔn)確的GDP圖像。

2.GDP在空間上的分布的教學(xué)展示

根據(jù)上述步驟，就可以得到廣西GDP空間化的結(jié)果。根據(jù)廣西GDP空間化結(jié)果圖，可以在課堂上引導(dǎo)學(xué)生觀察哪個(gè)市的GDP最多，市轄區(qū)的GDP和縣級的GDP有什么差異，廣西的GDP在空間上的分布有什么規(guī)律？在地理教學(xué)中，特別是傳統(tǒng)人文地理教學(xué)中，GDP空間的分布、大小排名只是借助文字或者表格給學(xué)生展示，缺少地理空間上的識(shí)別教學(xué)，通過夜間燈光數(shù)據(jù)的GDP空間化成果，可以培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖能力和加深對GDP空間分布的理解，以廣西為例，在以夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)制作的廣西GDP空間化圖像中，引導(dǎo)學(xué)生觀察制作的廣西GDP空間化專題地圖的圖例、行政界線和行政區(qū)名稱，依據(jù)GDP空間化圖像中柵格的多寡來判斷GDP的排名依次如下：從市級行政區(qū)域而言，南寧市＞柳州市＞桂林市＞玉林市＞梧州＞百色市＞欽州市＞貴港市＞北海市＞崇左市＞來賓市＞河池市＞防城港市＞賀州市；從縣市級行政區(qū)域而言，南寧市轄區(qū)＞橫縣＞武鳴縣＞賓陽縣＞隆安縣＞上林縣＞馬山縣。這比簡單的看表格中GDP數(shù)字更加直觀，更加容易理解。

3.地形對GDP的分布影響的教學(xué)展示

在GDP排名中，南寧市GDP第一，柳州市次之，桂林市排在第三，西北部的百色和河池的GDP最少。這樣的分布是受什么影響呢？在Arcgis平臺(tái)上將高程和廣西GDP空間化結(jié)果圖疊加，得到廣西高程與GDP空間化疊加圖，可以很明顯的看出地形對GDP的影響。之前的GDP大小排名只能做到“識(shí)圖”，也就是認(rèn)識(shí)地圖，通過疊加圖則能做到更深一步的“析圖”——解析和分析地圖。同樣以廣西為例，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別高程、GDP空間化圖例、行政界線和行政名稱，可以發(fā)現(xiàn)：從省級行政范圍而言：南寧市的GDP主要集中于海拔200m以下的南寧盆地，柳州市、桂林市、玉林市、梧州市、北海市等東南部城市GDP都分布于海拔200m以下的平坦地區(qū)，西北部山區(qū)的河池市、宜州市市區(qū)和百色市市區(qū)GDP都分布于海拔200m以下的平坦谷地，而河池市和百色市的縣級GDP幾乎都分布于平均海拔200-1000m的喀斯特山區(qū)。在教導(dǎo)學(xué)生“識(shí)圖”之后，就要引導(dǎo)學(xué)生思考為什么GDP都分布于海拔較為平坦的區(qū)域，這就是一個(gè)“析圖”的過程，通過不同地貌區(qū)域的GDP對比，可引導(dǎo)學(xué)生得到以下結(jié)論：相比平原地區(qū)，喀斯特山區(qū)典型的峰林、峰叢洼地地貌導(dǎo)致百色和河池市大部分地區(qū)耕地較少，平坦地方較少，對交通路線的建設(shè)，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展都受到極大的限制，這就是西北部山區(qū)的百色和河池GDP排名落后的重要原因之一；從縣級區(qū)域，南寧市內(nèi)的GDP排名是南寧市轄區(qū)GDP＞橫縣GDP＞武鳴縣GDP＞賓陽縣GDP＞隆安縣GDP＞上林縣GDP＞馬山縣GDP，從疊加圖上可以發(fā)現(xiàn)，這和各個(gè)縣市級行政區(qū)域的平均海拔200m以下的土地面積有極大關(guān)聯(lián)。從圖上明顯看出，平坦區(qū)域土地面積大小排名如下：南寧市轄區(qū)所在的南寧盆地＞武鳴縣盆地＞賓陽縣平原＞上林縣丘陵＞馬山縣喀斯特山區(qū)，同樣可以得到平原或者盆地地區(qū)的GDP＞丘陵或者山區(qū)GDP。這些因素的分析，教師可以在課堂上結(jié)合廣西高程與GDP空間化疊加圖對學(xué)生進(jìn)行提問、搶答或者擴(kuò)展其他教學(xué)活動(dòng)。

4.交通對GDP的分布影響的教學(xué)展示

除了可以展示地形對GDP分布的影響，還可以展示交通對GDP的影響分布。通過Arcgis將交通路線，主要是公路和鐵路疊加到廣西高程與GDP空間化圖像上，就得到高程、GDP空間化結(jié)果與交通路線疊加圖。從疊加圖上看，市轄區(qū)交通線路數(shù)量＞縣級行政區(qū)交通線路數(shù)量，交通線路越多，交通越發(fā)達(dá)，這和之前展示的市轄區(qū)GDP＞縣級GDP的趨勢是一樣的，說明了交通對GDP的分布呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；從地級市范圍而言，交通路線排名如下：南寧市＞柳州市＞桂林市＞玉林市＞梧州市，這和GDP的排名分布也是一致的，可見交通對GDP的巨大推動(dòng)作用；從更大的區(qū)域而言，西北山區(qū)（河池市和百色市），雖然有公路和鐵路經(jīng)過，但是受到喀斯特峰林、峰叢等地貌的影響，大型交通路線對當(dāng)?shù)氐目h級行政單元資源、人口的輻射作用和經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用相對較弱，東南部較平坦，海拔較低，地形開闊，有利于交通路線的輻射，有更多土地發(fā)展工農(nóng)業(yè)。最后得出結(jié)論：東南部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和西北部山區(qū)的相對落后，這些都是地形、交通路線等多種因素的綜合作用。地理教師可以參照以上這樣的案例講解在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的綜合思考的思維模式。

二、結(jié)論

經(jīng)過上文分析，可以得到以下結(jié)論：夜間燈光數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量小，信息量大，處理比較簡單，適合中學(xué)地理教師發(fā)掘利用來進(jìn)行地理教學(xué)，特別是人文地理方面的教學(xué)。除了利用夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的GDP空間化以外，夜間燈光數(shù)據(jù)還可以進(jìn)行城市建設(shè)用地的提取、人口的空間化等地理要素的分析和處理，再結(jié)合高程、交通路線等數(shù)據(jù)的疊加可以激發(fā)學(xué)生對地理教學(xué)的興趣，同時(shí)加深學(xué)生對地理這一門課相關(guān)內(nèi)容的理解。隨著地理教師教學(xué)水平以及電腦信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，不久的將來可以引入更多有助于教學(xué)的遙感數(shù)據(jù)，使地理教學(xué)更上一層樓。