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GIS虚拟仿真实习与创新人才培养研究

微微菌

| 2023-07-13 16:28 400 0 0

野外实习是地理教学中必不可少的组成部分。在后疫情时代,许多野外实习区域的实地学习受到限制,虚拟仿真实习充分利用已有的实习区域资料和数据,采用虚拟现实技术真实还原实习区环境,可以进行宏观区域观测和微观局部测量,包含传统实习路线和传统实习路线无法抵达的区域,是对地理实习教学在时间和空间上的扩展,克服了传统实习遇到的时空障碍。


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GIS虚拟仿真实习内容

成果通过虚拟现实技术,真实还原山西太原盆地的野外实习环境和部分区域的全景路线,以沉浸式模式开展不同场景的虚拟实习,学生通过人机交互、虚拟三维场景规划、虚拟操作无人机、虚拟场景使用等方式,进行遥感分类、地理环境认知、无人机、GPS、GIS分析与制图等模块的学习,掌握相应的数据分析处理软件、GOP软件、三维建模软件等,实现虚拟环境下土地利用/土地覆盖制图,培养自然人文地理知识和现代地理信息技术相结合的综合分析能力与科研创新能力。


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教学目标
01

培养学生遥感数据提取信息的能力,提升学生对空间数据的分析、处理以及综合制图的能力,增强学生对自然人文地理知识和现代地理技术相结合的能力。

02

培养学生使用GPS 进行野外定位、导航、调查的能力。

03

提升空间信息获取、野外抽样调查和空间数据分析与制图的综合能力。

04

培养学生进行地理数据建模分析的能力,增强学生将地理信息技术融合到教学实践的能力。

05

培养学生地理信息应用能力、综合实践能力、思维判断与分析能力、跨学科思维能力、对新技术的学习能力。


3

GIS实习虚拟仿真模块

地理场景虚拟仿真。基于不同分辨率遥感影像、数字高程数据、以及典型场景的照片建立虚拟地理场景,使学生全方位了解实习区的自然地理、地貌情况。

GPS手持接收机虚拟仿真。系统仿真模拟在GPS野外定点的操作过程、以第一视角沉浸式体验GPS的操作规则,让学生能够在反复学习和模拟室外实地操作的场景。


图片


GPS手持接收机虚拟仿真

无人机操作及数据处理虚拟仿真。通过仿真设备的实际外观以及内部的操作,模拟野外实验中广泛使用的无人机影像获取以及数据的处理过程。

遥感影像分类虚拟仿真。针对实习区内遥感影像,通过模拟使用专业软件内多种方法进行虚拟仿真过程,再现影像分类的各个步骤。

空间分析与制图虚拟仿真。模拟区域中地理要素的空间分析方法过程,对空间分析与遥感分类获得的数据进行土地利用/土地覆盖制图。


4

GIS虚拟仿真实习成效

通过GIS虚拟仿真实习,构建GIS虚拟仿真实习软件,并把它固化下来,嵌入五大虚拟仿真模块,稳固下来让学生长期、反复进行使用;搭建了GIS实习的虚拟仿真实验在线平台,与国家虚拟仿真实验教学项目共享平台进行接口对接;太原师范学院、新疆大学、贵州师范学院等已经成功开展实习应用;获得2021年高校GIS优秀教学成果奖和教育部国家一流课程(虚拟仿真金课)推荐课程。


5

创新点

首先是虚拟仿真实习与野外实习相结合。融合传统野外实习与虚拟仿真实习的优势;实现了沉浸式GIS理论学习、沉浸式GIS技能学习与真实野外实习的互补;在时间和空间上扩展了GIS实习教学;克服了传统实习遇到的时空障碍和疫情带来的不确定性。


其次是认知-理解-创新一体化的GIS创新人才培养。发挥虚拟仿真优势,全方位了解实习区的自然、人文地理、地貌情况;沉浸式体验数据获取-处理-分析过程,模块化理解GIS专业技能;触类旁通地串联多种技能,设计专题地图,发现地理规律,实现GIS创新人才的多方位能力培养。

最后,实现GIS创新人才多方位的培养,包括设立地图、发现规律,使得整个实习真正支撑地理学的一个野外实习的教学。


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