青少年地理科技活动实例

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isbn号码:9787500601005
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具体描述

寰宇探秘:当代地理科学前沿与应用 一部深入探索地球科学奥秘、聚焦前沿技术应用的综合性著作 图书简介 《寰宇探秘:当代地理科学前沿与应用》并非一本侧重基础知识或传统地理技能的教材,而是一部面向对地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GNSS)及其在现代社会各个领域深度融合应用感兴趣的读者群体的专业参考书与深度导读手册。本书旨在全面梳理二十一世纪以来,地理科学领域在理论创新、技术突破和实际应用中取得的重大进展,尤其关注那些驱动我们理解和管理地球复杂系统的尖端科技手段。 本书结构宏大,内容涵盖了从宏观的地球动力学研究到微观的空间数据处理技术,再到这些技术在城市规划、环境监测、资源管理乃至国家安全等关键领域中的实际效能展现。 --- 第一部分:地理信息科学的基石与演进 本部分致力于构建读者对现代地理科学分析框架的深刻理解,着重于支撑所有空间分析的底层技术体系的演变。 第一章:空间数据采集与处理的革命 本章深入探讨了传统测量方法向现代化、高精度空间数据获取技术的转变。重点剖析了高分辨率卫星遥感(如SAR、多光谱和高光谱成像技术)的原理、数据特性及其在地表覆盖分类、植被指数计算和灾害监测中的应用。同时,详尽介绍了无人机(UAS/Drone)测绘系统的集成技术,包括不同飞行平台、传感器配置(LiDAR、可见光相机)的比较,以及后处理流程,如空中三角测量和数字表面模型(DSM)的生成。此外,三维地理信息模型(3D GIS)的构建方法和数据标准也被纳入讨论,强调了其在可视化和沉浸式分析中的价值。 第二章:全球导航卫星系统(GNSS)的精密化与融合 本章超越了基础的“定位”概念,聚焦于GNSS技术的精密定位(RTK、PPP)及其在需要厘米级甚至毫米级精度的工程测量、自动驾驶和高精度地图制作中的应用。探讨了多星座兼容性(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)对提高可用性和冗余度的意义。同时,分析了惯性导航系统(INS)与GNSS的紧密耦合技术,以解决城市峡谷和室内环境中的定位盲区问题。 第三章:地理空间数据管理与大数据挑战 本部分重点讨论海量、异构、时空维度复杂的地理空间数据(Geospatial Big Data)的管理与治理。内容涉及空间数据库技术的最新进展,包括PostGIS等扩展在处理大规模矢量和栅格数据上的性能优化。此外,还分析了云计算和分布式存储(如Hadoop、Spark)在加速地理空间数据处理流程中的作用,并探讨了数据质量控制、元数据管理和数据共享的标准框架。 --- 第二部分:前沿理论与模型驱动的分析 本部分关注如何利用先进的计算方法和模型,从空间数据中提取深层知识,解决复杂的地球系统问题。 第四章:空间统计学与探索性空间数据分析(ESDA) 本章是地理分析的理论核心。它详细介绍了空间自相关性的度量方法(如Moran's I、Geary's C),以及如何识别和处理数据中的空间异质性。深入探讨了空间回归模型(如GWR、SEM)的应用,强调了在建模过程中纳入空间效应的重要性,并提供了模型选择和诊断的实用指南。 第五章:复杂系统模拟与地球系统模型(ESM) 本章聚焦于利用计算模型来预测和理解地球系统的动态行为。内容包括基于主体的模型(ABM)在城市蔓延、人群流动和疫情传播模拟中的构建与验证方法。同时,阐述了耦合的气候模型和水文模型如何集成遥感数据进行校准和应用,以评估长期环境变化的潜在影响。 第六章:机器学习与深度学习在地理空间分析中的突破 本章是全书的亮点之一,展示了AI技术如何重塑地理空间分析。详细介绍了卷积神经网络(CNN)在遥感图像分类、目标检测和语义分割中的前沿应用案例,例如自动识别违章建筑、监测冰川消融或识别特定作物品种。此外,还探讨了图神经网络(GNN)在分析交通网络、社交网络等离散空间实体连接性方面的潜力。 --- 第三部分:跨界应用与未来趋势 本部分将前述技术和理论应用于具体的社会经济和环境管理领域,展示地理信息科学的实际价值。 第七章:智慧城市与基础设施的数字孪生 本章探讨了构建城市数字孪生(Digital Twin)的技术路径,即如何集成BIM(建筑信息模型)、GIS和实时传感器数据,创建城市运行的动态、高保真虚拟副本。重点分析了其在交通流优化、能源管理和应急响应中的应用场景,以及如何通过仿真提高城市韧性。 第八章:环境风险评估与可持续发展监测 本章关注地理科技在应对全球性挑战中的作用。深入剖析了灾害风险评估框架的构建,包括洪水淹没风险、滑坡易发性评估的具体建模步骤。同时,阐述了如何利用遥感监测技术实现联合国可持续发展目标(SDGs)的关键指标的长期、大范围追踪,例如水资源利用效率、森林砍伐率等。 第九章:地理信息可视化与交互式决策支持 本章强调了技术成果向有效决策转化的关键环节——可视化。除了传统的制图学原理外,重点讨论了高级数据可视化技术,包括虚拟现实(VR)和增强现实(AR)在空间信息展示中的集成应用,以及如何设计交互式决策支持系统(DSS),使用户能够直观地探索复杂的空间情景并进行“假设分析”(What-if Scenarios)。 --- 目标读者: 本书适合地理信息科学、测绘工程、环境科学、城市规划、土木工程等相关专业的高年级本科生、研究生,以及在自然资源管理、国土规划、城市建设、气象和应急管理部门工作的专业人士和技术研究人员。它为读者提供了理解当代地理科学如何利用尖端技术解决实际问题的全景视图。

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读后感

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用户评价

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这本《青少年地理科技活动实例》的书籍,内容真是让人眼前一亮,它没有落入传统教科书的刻板印象,而是将地理知识与前沿科技紧密结合,提供了一系列切实可行的实践活动。我尤其欣赏它在引导学生进行实地考察和数据分析方面的独到见解。比如,书中详细介绍了如何利用无人机技术进行区域地貌测绘,并结合具体的案例展示了数据处理的步骤,这对于那些对地理信息系统(GIS)感兴趣的孩子来说,简直是宝典。再者,它不仅仅停留在理论层面,而是强调“做中学”,通过解决真实世界中的地理问题来激发学习兴趣。我记得其中一个活动是关于城市热岛效应的监测与模拟,要求学生自己设计实验方案,采集数据,并用软件进行可视化展示,这种全流程的参与感,远比单纯听讲要来得深刻和有效。对于指导老师来说,这本书提供的详尽步骤和资源清单也大大降低了组织活动的难度,确保了活动既有趣味性,又有科学严谨性。它成功地架起了课堂知识与未来职业技能之间的桥梁,让地理学习不再是枯燥的地图背诵,而是一场充满探索精神的科技之旅。

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读完这本关于地理科技活动的集合,我最大的感受是,它精准地抓住了当代青少年对于互动性和探索性的渴望。它不像某些科普读物那样华而不实,而是提供了大量基于现实情境的“可操作性蓝图”。例如,书中对“水资源利用效率”的探讨,就巧妙地引入了物联网(IoT)传感器在农业灌溉中的应用模拟。这不仅仅是地理科学,更是跨学科的工程实践。我特别注意到书中对数据伦理和信息安全的初步探讨,这一点在当前大数据时代背景下显得尤为重要,它教会了学生如何负责任地收集和使用地理空间数据。风格上,这本书的语言非常贴近青少年的认知水平,既不过分学术化,也不流于肤浅的科普口号。每一章都像是一个精心设计的“任务卡”,清晰地界定了目标、所需工具(很多都是日常或易于获取的)、以及预期成果。这种结构极大地培养了青少年的项目管理能力和解决复杂问题的能力,让他们在动手实践中领悟到地理学的真正价值——那就是理解和改善我们所处的环境。

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这本书给我的印象是,它成功地将“冷”的地理学知识注入了“热”的科技血液。它摒弃了传统的、以知识点为中心的编排方式,转而以“问题驱动”为核心逻辑。比如,书中关于“气候变化对特定生态系统影响”的章节,不是简单地罗列数据,而是引导学生利用开源的气象数据和地理模型进行情景模拟,预测未来可能发生的变化。这种预见性和批判性思维的培养是现代教育极其看重的。我个人对其中关于“城市防洪规划”的实例印象深刻,它要求学生利用数字高程模型(DEM)进行洪水淹没分析,这个过程本身就是对空间分析工具的深度实践。更令人称道的是,书中对不同年龄段学生(初中到高中)的活动难度进行了分级,确保了活动的普适性和挑战性能够与青少年的心智发展阶段相匹配。这体现了编著者在教育学和地理信息科学(GIScience)领域的深厚功底,让这本书的实用价值得到了最大程度的发挥。

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我必须说,这本书的编排逻辑和内容深度远超出了我对一本“活动实例”指南的预期。它不仅仅是一本手册,更像是一本激发创意的思想库。许多活动的设计都紧扣当前社会热点,例如,如何利用地理空间分析技术追踪和管理共享单车的热点区域,优化城市资源配置。这种与时俱进的内容设置,让青少年在参与活动的同时,也能够深刻理解地理学在现代社会治理中的关键作用。作者在描述每一个活动时,都非常注重实验的环境控制和结果的可重复性,这对于培养科学的严谨态度至关重要。例如,在涉及环境监测的活动中,他们细致地说明了采样点选择的标准和误差分析的方法。这种对科学精神的强调,使得这项活动的应用价值不仅仅停留在技术层面,更上升到了科学思维的层面。总体来看,这本书为我们提供了一个将书本知识转化为实际行动力的可靠路径,让学习过程变得更为立体和具有价值感。

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翻阅这本《青少年地理科技活动实例》,我感到它打破了传统地理教育的疆界,将其延展到了一个充满数字交互和创新的领域。它所呈现的活动案例极具前瞻性,例如,利用虚拟现实(VR)或增强现实(AR)技术来“重现”古代地理景观或灾害现场的教学方式,这对于提升学生的沉浸式体验是革命性的。书中对如何搭建一个简单的地理信息平台,收集和标注本地特色地理信息这一点,我深感佩服。它鼓励学生成为自己身边地理环境的“数据采集者”和“知识构建者”,而非被动的知识接收者。这种赋权式的教育理念贯穿始终。此外,书中对活动成果的展示要求也很有启发性,除了传统的报告,还鼓励制作交互式网页地图或短视频报告,这极大地锻炼了学生的现代媒介素养。这本书的价值在于,它不仅教会了学生地理科技的“术”,更重要的是,它启迪了学生利用这些工具去主动探索、理解和改进他们生活周遭世界的“道”。

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