虚拟地理
初中地理虚拟实验应用范文
初中地理虚拟实验应用1. 引言随着科技的不断发展，虚拟现实技术逐渐应用于教育领域，为初中地理教学提供了新的可能性。
虚拟实验作为一种新兴的教学方式，能够为学生提供身临其境的地理实验体验，有助于提高学生的学习兴趣和地理素养。
本文将从初中地理虚拟实验的应用出发，探讨其在教学中的优势、现状及发展前景。
2. 初中地理虚拟实验的优势2.1 提高学生的学习兴趣地理虚拟实验可以将抽象的地理知识以生动、形象的方式展示给学生，使学生在轻松愉快的氛围中学习地理。
通过虚拟实验，学生可以身临其境地感受地理现象，激发他们对地理学科的兴趣和好奇心。
2.2 增强学生的实践能力地理虚拟实验为学生提供了自主探究、动手操作的平台，使学生在实践中掌握地理知识。
通过虚拟实验，学生可以亲自操作，观察实验现象，从而加深对地理知识的理解和记忆。
2.3 培养学生的空间思维能力地理虚拟实验有助于培养学生的空间思维能力。
在虚拟实验中，学生可以自由地观察地理现象的三维结构，调整观察角度，从而提高空间认知能力。
2.4 丰富教学资源地理虚拟实验可以充分利用计算机网络资源，提供丰富的地理实验材料。
教师可以根据教学需求，选择合适的虚拟实验，丰富教学内容，提高教学质量。
2.5 降低实验成本与传统实地实验相比，地理虚拟实验无需消耗实验材料，降低了实验成本。
同时，虚拟实验可以随时进行，不受时间和地点的限制，提高了实验的利用率。
3. 初中地理虚拟实验的应用现状目前，地理虚拟实验在初中教学中的应用还处于初步阶段。
部分学校已经认识到虚拟实验的重要性，并在教学中尝试运用。
然而，由于技术、设备等因素的限制，地理虚拟实验的普及程度仍有待提高。
3.1 虚拟实验资源的开发与整合近年来，我国教育部门已经开始关注虚拟实验资源的开发与整合。
一些地理教育平台已经推出了一批适用于初中地理教学的虚拟实验资源，为教师和学生提供了丰富的实验材料。
3.2 虚拟实验在课堂教学中的应用在课堂教学中，教师可以结合地理知识，运用虚拟实验进行生动的教学。
VGE
• 低通过滤的概念存在于各种不同的领域， 诸如电子电路，数据平滑，声学阻挡，图 像模糊等领域经常会用到。 • 在数字图像处理领域，从频域看，低通滤 波可以对图像处理进行平滑去噪处理。
低通滤波器
• 低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括 电子线路、图像模糊处理等等，这两个工具都 通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了 信号的平滑形式。 低通滤波器的幅频
低通滤波
• 低通滤波(Low-pass filter) 是一种过滤方式， 规则为低频信号能正常通过，而超过设定 临界值的高频信号则被阻隔、减弱。但是 阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以 及不同的滤波程序（目的）而改变。它有 的时候也被叫做高频去除过滤（high-cut filter）或者最高去除过滤（treble-cut filter)。 低通过滤是高通过滤的对立。
三 研究方向的子方向
• 研究方向四：信息/虚拟地理与区域可持 续发展 在信息社会大背景下，从信息地理/虚 拟地理角度，探索区域可持续发展理论、 方法与实践，主要的研究从全球化/本土化、 虚拟经济、网络社会（虚拟社区、网络教 育等）、复杂性信息系统、公众参与、群 体决策等角度开展研究。
高通滤波
• 高通滤波(high-pass filter) 是一种过滤方式， 规则为高频信号能正常通过，而低于设定 临界值的低频信号则被阻隔、减弱。但是 阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以 及不同的滤波程序（目的）而改变。它有 的时候也被叫做低频去除过滤（low-cut filter）。高通滤波是低通滤波的对立。
三 研究方向的子方向
• 研究方向三：虚拟地理环境与虚拟地理学 该方向以网络信息空间、虚拟现实以及数 字地球发展为背景，研究信息社会/知识社会 下虚拟地理学的理论和方法，探索虚拟地理环 境的基本规律，以及虚拟地理环境和现实地理 环境的相互关系和作用特征。 具体研究内容包括：虚拟地理学的理论和 方法框架，虚拟地理学与赛博地理学、信息地 理学的相互关系理论，虚拟地理环境的时间维、 空间维特性，虚拟地理环境的演化驱动力机制， 虚拟地理环境与数字地球等。
虚拟地理
虚拟地理环境（Virtual Geographical Environments, VGE）是地球表层空间——“地理环境”在计算机空间的映射。
地球表层空间是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，是地球上物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程作用最复杂的区域[1]。
VGE定义为包括作为主体的化身人类社会以及围绕该主体存在的一切客观环境，包括计算机、网络等软硬件环境、数据环境、虚拟图形镜像环境、虚拟经济环境和虚拟社会、政治、文化环境，其中化身人类表示现实世界中的人与虚拟世界中的化身相结合后的集合整体[2，3]，它与现实地理环境一样，将是一个包含空间系统、生态系统和社会系统的开放、复杂性巨系统。
对于地理科学而言，最初VGE只是作为地理学研究成果的展示部分，随着V GE研究的深入，它已在很大程度上影响了地理学研究的方法、手段和思维方式，即VGE 多维和动态的空间分析参与到地理过程研究中，VGE已在一定程度上影响到地理学的研究范式[4，5]。
1虚拟地理环境的表达近年来，计算机图形学、科学计算可视化和虚拟现实技术的发展为研究者提供了直观处理研究结果的技术方法，被公认为是科学研究过程的重要组成部分。
它在计算机空间（Cyb erspace）中为研究者开辟了一个具有沉浸感的虚拟环境，实现了三维空间和时态数据的可视化，并使研究者既能在虚拟环境中交互地操控研究对象，又可以在仿真模拟等科学计算过程中实时地得到正在处理的动态过程的反馈。
随着地理科学各分支学科、地理信息科学、地球系统科学的发展，科学计算可视化和虚拟现实技术也在地理科学研究中得到巨大发展[6—9]，具体表现在VGE 学科研究进展上。
建立VGE系统的关键在于其空间数据模型的建立[10—12]。
VGE 主要由建立地球表层空间数值模拟的地理环境可视化与虚拟现实模型、空间数据模型和专业模拟数学模型三大子系统组成。
其中，空间数据模型是专业模拟数学模型和可视化模型的基础。
虚拟地理环境
技术支持
动态建模技术 根据虚拟地理环境特征，其数据是以地形、地貌、
地质、海洋、大气等为主的地学数据。动态建模的目的 是获取实际环境三维数据，并根据实际需要建立相应的 环境模型，所以，有效地获取数据是关键。除了传统人 工内外作业调查和简单计算机处理外，利用卫星遥感、 航空遥测、航空地面摄影、地面激光扫描仪与GPS等技 术来获取数据是当前发展的趋势。
环境表示的准确性
虚拟环境感知信息 合成的真实性
智能技术
自身问题
人与虚拟环境 交互的自然性
图形生成的问题
实时显示的问题
发展前景
动态环境建模技术 虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，
动态环境建模技术的目的是获取实际环境的 三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境 模型。
发展前景
实时三维图形生成和显示技术 三维图形的生成技术已经比较成熟，而关键是
技术支持
数据库管理技术 三维仿真与建模必须需要大数据量的三维图形数据
库，协调图形数据与可视化硬件之间关系，使保证在数 据量不断扩展的情况下不会产生系统性能下降。容量庞 大的数据库需要使用有效的空间数据结构来组织，其主 要技术包括数据库管理技术、数据结构应用技术、网络 共享等用户访问技术。
技术支持
需要大量的时间和精力。如果将VR技术与智 能技术、语音识别技术结合起来，可以很好 的解决这个问题。
发展前景
大型网络分布式虚拟环境 Distributed Virtual Reality，将分散的虚
拟现实系统或仿真器通过网络联结起来，采用协调 一致的结构、标准、协议和数据库，形成一个在时 间和空间上相互耦合的虚拟/合成环境，参与者可 自由地进行交互作用。目前，分布式虚拟交互仿真 已成为国际上的研究热点，相继推出了DIS、HLA等 相关标准。
地理信息系统名词解释大全(整理版本)
地理信息系统名词解释大全地理信息系统Geographic Information System GIS作为信息技术的一种, 是在计算机硬、软件的支持下, 以地理空间数据库（Geospatial Database）为基础, 以具有空间内涵的地理数据为处理对象, 运用系统工程和信息科学的理论, 采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统, 为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
简单地说, GIS就是研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息, 它是由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体, 采用地理模型分析方法, 适时提供多种空间的和动态的地理信息, 为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
地理信息系统属于空间型信息系统。
地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称；它属于空间信息, 具有空间定位特征、多维结构特征和动态变化特征。
地理信息科学与地理信息系统相比, 它更加侧重于将地理信息视作为一门科学, 而不仅仅是一个技术实现, 主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。
地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时, 还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
地理数据是以地球表面空间位置为参照, 描述自然、社会和人文景观的数据, 主要包括数字、文字、图形、图像和表格等。
地理信息流即地理信息从现实世界到概念世界, 再到数字世界（GIS）, 最后到应用领域。
数据是通过数字化或记录下来可以被鉴别的符号, 是客观对象的表示, 是信息的表达, 只有当数据对实体行为产生影响时才成为信息。
信息系统是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统, 它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
包括计算机硬件、软件、数据和用户四大要素。
四叉树数据结构是将空间区域按照四个象限进行递归分割（2n×2n, 且n ≥1）, 直到子象限的数值单调为止。
虚拟地理环境（0705z1）
虚拟地理环境（0705Z1）Virtual Geographical Environments（一）学科简介虚拟地理环境（Virtual Geographical Environments, VGE）是地理空间信息可视化发展的最后集成系统，它以虚拟现实理念/虚拟现实技术为核心，基于地理信息、遥感信息、以及网络信息与移动空间信息，研究现实地理环境和赛博空间（Cyberspace）的现象与规律，是地理环境在计算机空间的映射。
虚拟地理环境的研究，涉及到计算机图形学／仿真／虚拟现实技术、地球表层系统的地理环境、地理／遥感信息技术与科学、赛博空间与虚拟社区等，并且与虚拟现实、虚拟、虚／实关系、心理学、符号学、美学、信息论等社会、心理与哲学领域有着密切的关系，目前，VGE 系统正被应用到传统GIS 的诸多应用领域之中，如城市设计和规划、城市地下空间管理、环境监测、交通管理、地表建模、旅游等方面，为分析和解决这些领域中的问题提供了新的方式和手段，同时又拓展了新的应用，如数字黄河、虚拟旅游、虚拟校园、教学培训、虚拟企业等领域。
作为新一代地理信息技术手段，VGE 具有广阔的发展前景，该学科的研究生也具有广阔的就业前景。
（二）培养目标本学科培养的研究生，应符合国家对研究生培养的总体要求，同时应达到：1.了解学科发展的现状和动态，具有较扎实的科学可视化、虚拟现实、遥感、地理信息系统等虚拟地理环境学科的基础理论和基本应用技能；2.有对本人所从事研究方向的前沿阵地进行探索的潜在能力；3.培养适应与胜任城市、规划、环境、土地和林业等相关的领域内从事科研、教学、管理与科技开发工作的复合型人才（三）培养方式培养方式以导师负责为主，以导师组、学科团队、行业专家联合指导为辅。
（四）学习年限学术型硕士研究生的学制为3年。
提前完成所有培养环节和论文工作者，可申请提前答辩，但最多只能提前1年；因特殊情况需延长学习年限者，由研究生本人提出申请，经导师和相关部门批准，可适当延期，但学习年限最长不超过5年。
初中地理学习的虚拟实验设计
初中地理学习的虚拟实验设计第一篇范文：初中地理学习的虚拟实验设计一、学好重要性地理学科是一门综合性学科，涉及到自然、人文等多个方面。
学好地理，不仅有助于我们了解世界各地的自然环境、人文景观、经济发展等，还可以培养我们的空间思维能力、提高我们的综合分析能力。
尤其在我国，地理学科在中考、高考中占有重要地位，因此，学习地理对于我们来说具有重要意义。
二、主要学习内容初中地理学习内容主要包括：地球与地图、世界地理、中国地理、人文地理。
其中，地球与地图主要介绍地球的结构、地图的绘制与阅读；世界地理和中国地理分别介绍世界各地和我国各地的的自然环境、人文景观、经济发展等；人文地理主要涉及人口、城市、农业、工业、交通等方面的知识。
三、学习注意事项1.注重理论与实际相结合，学会运用地理知识解释现实生活中的地理现象。
2.培养空间思维能力，学会绘制和阅读地图，掌握地理图表的运用。
3.加强综合分析能力，善于从多个角度审视地理问题，形成自己的见解。
四、主要学习方法和技巧1.虚拟实验法：通过虚拟实验室，进行地理实验操作，直观地了解地理现象和规律。
例如，通过虚拟实验，探究地球的自转和公转，理解地球五带的形成。
2.案例分析法：选取具有代表性的地理案例，进行深入分析，掌握地理知识。
例如，以我国首都北京为例，分析其地理位置、气候特点、人文景观等。
3.比较学习法：通过比较不同地区的地理特点，加深对地理知识的理解。
例如，比较我国南方的水稻种植和北方的玉米种植，了解不同地区的农业生产特点。
五、中考备考技巧1.梳理知识点，形成知识体系，加强对地理概念、地理规律的记忆。
2.做好笔记，及时巩固学习内容，尤其是地理图表的绘制和阅读。
3.定期进行模拟测试，提高应试能力，查漏补缺。
六、提升学习效果的策略1.创设情境，激发学习兴趣，让地理学习变得生动有趣。
2.开展合作学习，与同学共同探讨地理问题，提高解决问题的能力。
3.利用网络资源，拓宽学习渠道，了解地理学科的最新动态。
虚拟地理实验
中国自然地理野外定位试验站分布图（黄秉维等，1990）
地貌实验室及定位站一览表（截止1987）（据金德生，1991）
物理模型实验
遵循“相似原理与准 则”以及“系统论的异 构同功原理”（相似准
则：几何形态相似，运动 相似，动力相似，边界条 件相似等）；
数学模型实验（数值模拟）：
确定性数学模拟试验与随机数学模拟试验。它借助包含数学变
•任美鍔院士与李吉均院士在2002年的地理学年会上，提出了“复 兴/振兴地理学”的问题；（地理学科，学科发展危机） •信息社会下的区域可持续发展问题 （现实需求，复杂性问题） •传统地理学家的地理思考与工作模式，现代海量科学数据下的现 代地理学方法 （继承与发展）（地理工作模式调整，香港年会， 我们与前辈地理学家）
英剑桥大学与联合利华公司共建分子信息学中心
在13日于剑桥大学举行的新闻发布会上，中心主任罗 伯特·格伦教授介绍说，科学研究产生的数据正以指数形式急 速增长。例如已知的化学物质有2300万种，人类基因组碱基 对数据有数十亿个，如何最有效地运用这些数据，已成为一 个迫切的问题。联合利华－剑桥分子信息学中心正是为此而 建立的。 该中心依附于剑桥大学化学系，完全投入运转后将有30 名科研人员在此从事研究。他们将从全世界范围内收集分子 数据，并开发能够处理大量数据的软件、智能浏览器等信息 处理工具。中心还将研究“虚拟实验”技术，使科学家能够依 据现有数据，在计算机上模拟化学反应，预测反应结果和分 子的性质，并在实验室中进行验证。据认为，这将大大加快 新型化学物质如药品的开发速度。
需要发展“实验地理学”
3）发展“实验地理学”的可能性
“实验经济学”给予的启示 2002年经济学诺贝尔奖项： 美国经济学家弗农·史密斯：实验经济学
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1．试论述虚拟地理环境的概念及其基本特征，并结合专业背景探讨虚拟地理环境的可能研究与应用前景。
概念：是以化身人，化身人群，化身人类为主题的一个虚拟共享空间与环境，它既可以是现实地理环境的表达、模拟、延伸与超越，也可以是指赛博空间存在的一个虚拟社会环境。
特征：（1）以三维裕兴符号空间以及虚拟视觉空间为主要媒介和行为舞台环境
（2）既可用于表达地球系统中的多尺度地理现象与规律，也可指赛博空间的在线虚拟现实。
（3）是一个地理环境的表达环境，也是一个以知识创造为目标的实验创新环境。
应用前景：研究方向一：虚拟地理环境系统
1）投入式虚拟地理环境系统
该方向研究投入式虚拟现实用于地理景观模拟，地学数据分析，地学模型计算与模拟等的理论和方法。
具体研究内容包括：三维数据模型，实时三维图形显示和实时交互，地学模型计算算法与可视表达的融合，面向大众和面向地学专家的人机交互界面设计，虚拟环境空间认知，群体决策等。
该虚拟环境可用于数字城市、虚拟旅游、地学模型计算模拟等研究和应用领域。
2）分布式虚拟地理环境系统
该方向研究基于网络的分布式虚拟地理环境系统的建立方法和应用。
具体研究内容包括：分布式三维数据模型，大数据量虚拟世界的网上实时显示和浏览，分布式多用户的共享空间和实时互操作，地学模型远程计算与地学试验，地学智能体，元胞自动机，应用程序服务器开发等。
该系统可用于建设虚拟社区，支持区域可持续发展参与式规划、管理和决策，建设虚拟教育实习基地等。
3）移动虚拟地理环境系统
具体研究内容包括：移动式GIS、GPS和虚拟现实技术的集成和融合，虚拟空间和现实空间的合成理论，支持地理学野外工作与实验的方法特征等。
研究方向二：地学可视化与地学知识发现
该方向结合数据挖掘技术，研究图形/图象/地图表达和图形思维用于地学知识发现的理论和方法。
具体研究内容包括：地学可视化与地学图解，地学计算，(集聚) 知识表达，数据挖掘方法，多样化图形表达，面向地学问题求解的人机交互界面，多感知投入式问题求解方法，分布式群体合作研究方法，地图视觉认知，地理空间认知等。
研究方向三：虚拟地理环境与虚拟地理学
该方向以网络信息空间、虚拟现实以及数字地球发展为背景，研究信息社会/知识社会下虚拟地理学的理论和方法，探索虚拟地理环境的基本规律，以及虚拟地理环境和现实地理环境的相互关系和作用特征。
具体研究内容包括：虚拟地理学的理论和方法框架，虚拟地理学与赛博地理学、信息地理学的相互关系理论，虚拟地理环境的时间维、空间维特性，虚拟地理环境的演化驱动力机制，虚拟地理环境与数字地球等。
研究方向四：信息/虚拟地理与区域可持续发展
在信息社会大背景下，从信息地理/虚拟地理角度，探索区域可持续发展理论、方法与实践，主要的研究从全球化/本土化、虚拟经济、网络社会（虚拟社区、网络教育等）、复杂性信息系统、公众参与、群体决策等角度开展研究。
2．试从地理科学的角度阐述发展虚拟地理实验室的必要性和意义。
虚拟地理实验室(Virtual Geographic Laboratory，VGL)，由作为实验地理学技术平台的虚拟地理环境和以人为中心的地理协同空间环境组成。
它是一个以大型的多源、多尺度集成数据库为基础的、以地理可视化表达为界面的、具有分布式群体协同工作机制、并符合地理空间感知与图解思维规律的主动式、集成化计算与分析环境。
它与现实地理环境保持连续的通信，并对过去地理现实进行反演和验证，可以发现新知识并完善现有地理模型方法。
通过对虚拟地理实验室的研究、建立与应用，能够积极促进有关实验地理学的研究，并极大地推动现代地理科学的发展。
3．以山东师大校本部校园为例，构建一个完整的三维虚拟模型应用实例，即山东师大虚拟校园模型，并阐述模型制作过程（附彩打模型效果图）。
期末考核
虚拟地理环境
学号：
姓名：
班级：
任课教师：
2014年1月8日。