基于Google,Earth的野外地质实习三维模型的应用

报告的编写。Google Earth在地质野外实习中的应用，不仅可以让学生大大增进对野外实习内容的直观认识，加深对地貌和地质现象的理解;还可以让学生提升实践兴趣、开拓知识视野、鼓励独立思考、增强学习信心和培养科学精神等[6-7] ，大大提高野外地质实习的成效。让学生掌握这个应用性极强的工具，对其今后的工作和学习都将大有裨益。

一、南京野外地质实习基地简介

从南京向东到镇江再折向南东，东抵武进区境孟河一带，绵延了一列丘陵、低山，称为宁镇山脉。它全长100余千米，标高一般为100～200米，少数山峰超过300～400米，如钟山、孔山、九华山、仑山、栖霞山、宝华山等。这里地层山露齐全，不仅在下扬子而且在华南均具代表性;构造变形程度中常，构造形象清楚、典型;火成岩类多而且出露广泛。

南京地区的地层单元属扬子地层区下扬子分区宁镇地层小区。本区地层自震旦系至第四系均有出露，发育良好，研究程度高。其中，古生代和部分中、新生代地层有很久的研究历史，建有许多标准剖面，为广大地质工作者划分和对比地层提供了重要的依据。

本区在地貌上位于长江下游低山丘陵地貌区，其地形地貌可划分为低山、丘陵、阶地、河流相冲积平原和长江漫滩等几种类型。

南京地区主要的断裂有4条，分别是幕府山—焦山断裂、南京—湖熟断裂、江浦—六合断裂和方山—小丹阳断裂。其中，幕府山—焦山断裂和南京—湖熟断裂为第四纪早、中更新世有过活动的断裂，且规模较大，为对区域稳定性较为重要的两条断裂。

二、野外三维数字化模型的创建

Google Earth 可以随意浏览全球遥感数据，分辨率一般可达1～2.5米。如果网络通畅，在城市和农村地区可以清晰地看到楼房、道路、车辆、植被、裸露岩体等， 且能随时查看经纬度、高程信息。Google Earth还能将全球数字高程数据进行遥感图像的三维显示（黄琪等，2015），其三维遥感影像不仅能够反映真实情景，而且可以方便地切换观察者的位置、方向，能够非常直观地显示地貌现象[5]。因此，只需将各个野外实习地点的经纬度位置标在Google Earth上，便可直接创建该地点的野外三维数字化模型。以栖霞山野外实习基地为例，首先要求学生在每个野外实习点用手机记录经纬度信息，在室内根据经纬度信息将各个野外实习点的位置创建于Google Earth上（如圖1所示），如此，学生便建立了栖霞山地区的野外三维数字化模型。由此可观察各个野外实习点的相对位置以及遥感影像特征、地貌特征等信息（如图2所示）。

现将所建立的南京地质实习基地模型内容概述如下。

（一）燕子矶—三台洞路线

地层与岩石：震旦系灯影组、寒武系幕府山组、奥陶系仑山组、白垩系浦口组、第四系下蜀组。构造现象：沿江断裂及其他断层。岩溶现象：溶洞。风化作用及崩塌现象。长江流水地质作用：江岸冲刷河漫滩、江心洲。

本处共5个观察点。

（二）老虎山—狮子山—绣球公园路线

地层与岩石：白云质灰岩、白云岩、砾岩、细砂岩、粉砂岩、下蜀土。构造现象：断层、节理、层面。斜坡块体运动现象：滑坡、崩塌。岩石风化作用现象。长江流水作用：河漫滩。

本处共5个观察点。

（三）五台山—清凉山—石头城路线

地层与岩石：浦口组砾岩、沙砾岩、细砂岩、粉砂岩、下蜀土。构造现象：断层、节理、层理。城墙地基稳定性。公路斜坡及建筑物边坡稳定性。秦淮河及长江河漫滩平原。

本处共4个观察点。

（四）栖霞山北长江边—栖霞寺—山顶

地层：五通组、栖霞组、象山群。岩溶现象：石芽、溶沟、竖井落水洞。河流作用：长江河床、河漫滩。

本处共6个观察点。

（五）紫金山路线

地层与岩石：三叠系黄马青群紫红色质砂岩、粉砂岩、泥岩，侏罗系象山群、石英砂岩、长石石英砂岩，辉长岩岩体。构造现象：断层、节理、层面。地形类型：单面山、山麓面、剥蚀平台、阶地、湖泊。

本处共6个观察点。

三、野外三维数字化模型的地质应用

以南京幕府山、燕子矶、乌龙山一带为例，这一带近东西向的幕府山—焦山断裂在山前通过，并在山体北源形成了一系列陡崖，山体线性影像清晰，可以要求学生首先在Google Earth上观察该断裂的三维影像特征（如图3所示），并结合野外实习点进行幕府山—焦山断裂的遥感解译。通过Google Earth功能的创建路径，可沿着断裂的线性影像特征画出断裂位置，并设置线条的颜色和粗细。该解译工作较为简单，学生可以轻易完成，解译过的Google Earth影像见图4（白色线条为断裂位置）。

利用Google Earth自带的高程信息，还可以方便地创建地貌剖面。首先创建一条直线路径，在路径的右键菜单中选择“显示高度配置文件”，则在屏幕上自动生成该路径的高程剖面。高程剖面上横坐标为距离，纵坐标为高程。图5为一条过南京老山、长江、江心洲、石头城的路径（蓝色线条）及其高程剖面。在该剖面上可要求学生进行地貌解译，标明长江河道、河漫滩、一级阶地、二级阶地、低山丘陵等地貌信息。该地区河漫滩一般高出江面几米，一级阶地一般高出江面10米，二级阶地一般高出江面20～25米。经过动手进行高程的分析和地貌剖面解译后，学生对河流阶地、河流对地貌的塑造等概念和地质过程都会有更好的理解。

此外，南京老虎山野外实习点，除了可以观察第四系下蜀组黄土剖面外，还是一个典型的滑坡体。在野外现场学生对滑坡体的分布范围难以获得认识，可要求学生在Google Earth上对该点的滑坡体范围进行解译（如图6所示），以使学生形成更加直观的认识。

四、Google Earth在野外地质实习应用中的问题

首先是关于经纬度信息的获得问题。在国内，Google Earth软件在手机上不能使用，而用于获得经纬度信息的手机APP多种多样，不同类型的手机也难以对使用的APP进行统一，这就导致学生往往依赖老师或他人来获得经纬度信息。目前用于手机的较好的替代软件为奥维互动地图，各类手机都可使用该软件该软件自带Google Earth遥感影像，而且其罗盘功能可获得经纬度信息。值得注意的是，該软件显示的经纬度信息必须现场记录，将野外实习点位置存在奥维互动地图上后，其记录的经纬度则被人为加偏，并非真实的经纬度。

其次，学生在利用Google Earth制图时，由于缺乏经验，往往会产生比例尺过大或过小、考察点标志不清晰、名称不正确、线条不清楚等问题，需要在实习报告编制前向学生介绍清楚Google Earth主要基本功能的使用、三维影像如何实现、制图要求等，以使其野外实习报告的质量得以提升。

此外，为了提高学生对Google Earth的兴趣，可向学生展示从Google Earth上看到的宇宙、雪山、地质之美，结合实际展示Google Earth在工作、生活中的广泛应用。Google Earth不仅是一个实用的工具，还给我们提供了一个从上帝视角观察地球、观察所生活世界的机会：在这里，可以真正体验到个体之渺小与天地之浩瀚。

[参考文献]

[1] 孟晓荣.GoogleEarth图像在测绘及地质工作中辅助应用浅谈[J].四川地质学报，2016（S1）：88-89.

[2] 王磊.谷歌地球在铁路工程地质测绘中的应用[J].资源环境与工程，2015（4）：476-479.

[3] 刘建宏，杨丽英，熊忠平，等.基于GoogleEarth的仰天岗实习基地的数字化教学模型研究[J].安徽农业科学，2010（31）：17950-17952.

[4] 李吉祥.在网络环境下使用谷歌进行地理教学初探[J].课外阅读（中下），2012（14）：251.

[5] 刘晓，郑家文，张照录，等.Google Earth在遥感地质教学中的应用[J].中国地质教育，2017（2）：52-55.

[6] 张帆，王孔伟.地质工程专业野外地质实习教学的几点思考[J].大学教育，2017（10）：45-47.

[7] 蔡益栋，刘大锰，魏玉帅，等.教师在地质类本科生野外实践教学中的作用[J].大学教育，2016（9）：150-151.

[责任编辑：庞丹丹]

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