自制教具
自制初中地理实验教学素材
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—以宝鸡市等高线地形图绘制为例
陕西省宝鸡高新第一中学(721013)秦超
地理信息系统(Geographic Information Sys­tem，简称GIS)是一种专业技术系统，它以空间范围内的地理数据为基本年数据源，配备一定的软件和硬件，以其强大的地理空间分析功能，可对地理数据进行二维、三维显示、图层叠加编辑、缓冲区分析、邻域分析、网络分析、数据模拟、建构模型、趋势预测等，是培养学生创新能力，推进素质教育的重要技术。DEM即数字高程模型，是对地表的高低起伏、坡度、坡向、地表粗糙度、等高线分布有效的表征，也使利用DEM进行等高线地形图方面的研究具有了可行性。ArcGIS 软件集空间分析与地图综合制图功能于一体，比计算机自带的画图软件、Photoshop更具专业彩，成图效果更加精细，数据更新也十分方便。
着力于培养学生的空间分析能力，帮助学生建立空间概念，形成地理空间思维，进而形成地理空间分析素养，是中学地理教学的一项重要任务。在众多的GIS应用于中学地理教学的研究中，培养学生空间思维能
力在文献研究中出现频次较多，被引次数高。初中地理课程标准中对等高线教学的要求较高，初中学生虽然有一定的学习基础，但空间思维水平差异明显，通过地理信息系统专业软件绘制等高线地形图，不仅可以实现图文转化的目的，更能训练学生的空间思维能力，有效突破教学重难点，提升课堂教学效果。本文借助ArcGIS软件，利用DEM数据绘制宝鸡市的等高线地形图，以期为培养学生空间思维和中学地理教师提升自身专业技能提供借鉴与参考，更为初中地理实验教学素材内容的扩展提供研究思路。
1软件及数据来源
1.1应用软件
本文数据处理使用的是地理信息系统专业软件ArcGIS10.1o 1.2数据来源及说明
1.2.1DEM
DEM(数字高程模型)数据来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站，数据集名称为“SRTM DEM UTM90m分辨率数字高程数据产品”，该数据集利用SRTM3V4.1版本的数据进行加工得来，是覆盖整个中国区域的空间分辨率为90m的数字高程数据产品，数据为IMG格式，投影及坐标采用UTM/WGS84，共享方式为免费。
1.2.2矢量行政界线
主要包括宝鸡市矢量界线、各个市域矢量。
2制图过程
2.1研究区提取
开启ArcGISlO.l，建立地图文档，加载覆盖整个宝鸡市的几幅DEM影像。将“宝鸡市矢量界线”加载在软件中并放在之前建立的DEM数据图层之上，调整影像及矢量数据显示效果，如图1所示。
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图1研究区提取
利用软件的编辑器功能，选择“宝鸡行政界线”矢量文件，打开“ArcToolbox”工具集，
到"Spatial Analyst工具”，利用"Extract By mask”工具（以掩膜形式进行获取研究区），在对话框中进行如下设置：“Input”选“DEM”，"Enter raster data or mask data"选择"宝鸡市矢量界线”，“Output”设置为“宝鸡dem”，将结果文件放置到工作目录下，自动开始获取研究区DEM，待完成后退出编辑状态。
在工作文档的目录中，使用“移除”工具关闭“DEM，图层及“宝鸡矢量界线”图层，软件中只显示提取结果影像“宝鸡DEM”，如图2所示。
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图2研究区提取结果影像图
2.2获取等值线
打开"ArcToolbox"工具集，到"Suface anal­ysis"（表面分析）下的“contour”（即等值线）子工具，在对话框中进行如下设置:“The input grid”设置为''宝鸡dem","Output broken line elements w 设置为“demdzx”，结果路径放置到工作目录下, "Contour interval，%表示等高距，本文将其设置为400）,"Ini
tial contour"（代表起始高程）可根据研究区海拔情况加以设置，其他维持系统设置，设置完后等待处理。
本步操作完成之后，在软件图层栏中将“宝鸡DEM”移出工作空间，可以看到结果栅格“demdzx”已经自动加载到软件中，图3为提取出来的研究区等高线。
2.3精简等值线
图3得到的等高线比较密集，需要通过操作加以精简。打开"ArcToolbox"工具集，到"Suface analysis"（表面分析）下的"Isosteric sequence"（即等值线序列）子工具，打开对话框，进行如下设置: "The input grid"设置为"宝鸡市dem","Output
图3获取等值线效果图
broken line elements"设置为"demdzx-Contour"并确定好结果保存路径，“Isoline value"（即等高线数值）项目的设置建立在研究区的实际高程值的基础上，按照前面操作中已经确定好的等高距逐项进行设置，如若有误可自行修改，其他选择以系统默认为主。
在系统操作完成以后，将未简化的图层移出，依次对简化后图层“demdzx-Contour”的颜及线条粗细进行设置，这样就初步得到了研究区的等高线图，效果如图4所示。
图4精简等值线效果图
2.4等值线修整
地理教学也需要对学生的审美意识进行培养，所以有必要对输出结果进行一定的修整，以便改善制图的质量。需要说明的是，等高线修整会在一定程度上减弱等高线地形图的精度，因此可用于课堂教学，但不能在进行野外地理实践活动时使用O 2.4.1平滑线
打开"ArcToolbox w工具集，到"Cartogra­phic generalization"（即制图工具）下的"Smooth line”（即对线进行平滑）工具，在对话框中进行如下设置:"The input elements"（要素输入项）设置成"demdzx-Contour","The output elements M（要素输出项）设置成“DEMsmooth"，“Smooth tolerance"（平滑时的容差设置项）确定为0.09，剩余设置项默认即可，完成后等待结果输出
。将
“demdzx-Contour”图层移出工作空间，平滑修整后的结果图层在软件中显示出来，如图5所示。
图5平滑修整效果图
2.4.2简化线
由于平滑后的等高线线条看起来不够简练，所以有必要加以简单修整，对一部分繁杂无章的线条进行修饰以达到美观的效果。本项操作借助于软件的编辑功能，逐个删除影响地图整体效果的线条，完成后退出编辑状态并对结果加以保存，如图6所示。
图6简化线修整效果图
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2.4.3标记高程并覆盖线
为方便课堂教学，需要对等高线的数值进行标记，打开需要标记高程的图层“DEMsmooth”，右键点击属性，打开“图层属性”下的“标注”功能，勾选“标注此图层中的要素（L）”，标注字段设置为“CONTOUR”，点击“符号”进入“符号编辑器”对话框，选择“掩膜”，选择“在线上”，可以看出等高线图高程值已经显示出来，一幅等高线图的制作过程基本完成，如图7所示。
2.4.4制作专题地图
ArcGIS软件具有强大的制图功能，将之前的“普通视图”调整至“页面视图”状态下进行地图编辑。借助工具栏当中的相关工具对等高线图作如
图7标记高程并覆盖线效果图
下设置：专题图名称为“宝鸡市等高线地形图”，以间隔30s为标准设置经纬网，指北针样式根据个人需要选择，其余以系统默认为主。调整图幅的横纵比，确保地图整体美观，最后通过菜单栏的“文件”导出专题地图（为确保精度，分辨率设置为600 dpi），效果图如图8所示。
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图8宝鸡市等高线地形图效果图
3结束语
新课程标准要求教师必须全方位提升自己的理论水平与专业技术。学会使用地理信息系统专业软件，教师可以根据教学的需要制作精美的地图，也可在单元检测、月考、期中、期末等各类考试中命制相关试题，可以极大地促进地理教师的专业提升。通过学习软件可整合各类地理教学资源，激发学生的求知欲，增强地理趣味性，让地理课堂精彩纷呈。
收稿日期=
2020-03-03

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