實驗簡介：

選址分析是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）空間分析的重要應用領域之一，需要綜合運用地理學、計算科學與專業(yè)領域知識，培養(yǎng)學生的空間分析素養(yǎng)與實驗操作能力，提升學生應用地理思維與GIS工具解決國民經濟和社會發(fā)展生產實踐問題的綜合分析能力。本實驗以尾礦壩選址為例展開，以“信息采集→場景建模→選址分析→方案評價”為主線，讓學生自主體驗學習空間數(shù)據(jù)采集、三維場景構建、地理環(huán)境分析、選址方案形成等理論知識和實踐技能。尾礦壩是為堆貯各種礦石尾料的場庫所建的大壩，是預防高勢能人造泥石流等重大危險源的關鍵。尾礦壩一旦失事，將對礦山安全和生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。選址作為尾礦壩規(guī)劃的首要環(huán)節(jié)，其科學性與合理性直接影響到礦山設施建設成本和潛在地質災害隱患預防。因此，如何科學合理地選擇尾礦壩址，是礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展首先要解決的關鍵問題，也是空間選址分析的典型應用?？紤]到尾礦壩的高危極端環(huán)境、實地選址的高成本與高消耗、定址后的不可逆操作等問題，開展尾礦壩選址大型綜合虛擬仿真實驗十分必要。

實驗背景：

選址分析是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）空間分析的重要應用領域之一，需要綜合運用地理學、計算科學與專業(yè)領域知識，旨在培養(yǎng)學生的空間分析素養(yǎng)與實驗操作能力，提升學生應用地理思維與GIS工具解決國民經濟生產實踐問題的綜合分析能力。

空間分析是一種有效的利用地理信息來認知、預測自然生態(tài)環(huán)境與調控社會經濟過程的關鍵技術手段之一。作為空間分析的重要應用方向之一，選址分析在國土空間規(guī)劃、國防建設和國民經濟建設等領域發(fā)揮著不可或缺的作用。隨著三維技術在空間選址中的應用和發(fā)展，使得研究人員能在一個全新的三維地理環(huán)境中理解地勢條件、地形變化、距離關系等，直觀表達選址決策優(yōu)化方案。三維選址分析是時空大數(shù)據(jù)時代GIS應用的發(fā)展方向之一，可在三維場景中綜合應用多種數(shù)據(jù)和分析方法，更加系統(tǒng)、直觀、全視角地展示選址的影響因素和決策過程。

實驗以尾礦壩選址為例展開。尾礦壩是為形成堆貯各種礦石尾料的場庫所建的大壩，是預防高勢能人造泥石流等重大危險源的關鍵，一旦失事，將對礦山安全和生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。選址作為尾礦壩規(guī)劃的首要環(huán)節(jié)，其科學性與合理性直接影響到礦山設施建設成本和潛在地質災害隱患預防。因此，如何科學有效地選擇尾礦壩址，是礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展首先要解決的關鍵問題，也是空間選址的典型案例。考慮到尾礦壩的高危極端環(huán)境、實地選址的高成本與高消耗、定址后的不可逆操作等問題，開展尾礦壩選址大型綜合虛擬仿真實驗十分重要。

本實驗依托國家重點研發(fā)計劃項目“國土資源與生態(tài)環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)集成技術及應急響應示范（2017YFB0504200）”，以實地觀測數(shù)據(jù)為基礎，還原新疆伊犁阿希金礦尾礦庫選址的真實場景，融合最新科研成果、國土空間安全和生態(tài)文明理念，設計三維選址虛擬仿真實驗，培養(yǎng)學生科學思維，增強學生創(chuàng)新運用知識能力。

設計原則：

（1）本實驗依托國家重點研發(fā)計劃項目“國土資源與生態(tài)環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)集成技術及應急響應示范（2017YFB0504200）”，以尾礦壩選址為案例、實地觀測數(shù)據(jù)為基礎，還原新疆伊犁阿希金礦尾礦庫選址的真實場景，融合最新科研成果、國土空間安全和生態(tài)文明理念，設計三維選址虛擬仿真實驗，培養(yǎng)學生科學思維，增強學生創(chuàng)新運用知識的能力。

（2）堅持知識、能力和素質有機融合，面向選址問題復雜性和選址技術應用的實際需求，以尾礦庫壩體選址真實案例為驅動，全要素、全視角地設計探究型三維選址分析虛擬仿真實驗。實驗內容涉及內容廣，能有效提高學生全面感知和分析客觀空間環(huán)境的能力，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合分析能力。

（3）按照“能實不虛、虛實結合”原則，采用計算機仿真、虛擬現(xiàn)實和三維地形建模與分析等技術，支撐學生循序漸進開展三維選址的學習認知、探索研究和綜合研判等實驗內容。實驗動態(tài)評價和反饋實驗結果，引導學生自主學習、科學思考、探索研究，適度提高學習挑戰(zhàn)度，增強學生經過努力思考和學習的獲得感和成就感。

實驗目標：

本實驗通過虛擬與現(xiàn)實、理論與實踐融合，引導學生自主學習空間數(shù)據(jù)采集、三維場景構建、地理環(huán)境分析、選址方案形成等專業(yè)知識和技能，培養(yǎng)學生的科學思維和雙創(chuàng)能力。

（1）鞏固地理空間數(shù)據(jù)采集的基礎知識。通過仿真庫區(qū)空間數(shù)據(jù)采集全過程，引導學生認知空間數(shù)據(jù)采集的作業(yè)過程、儀器設備，學習地理空間數(shù)據(jù)采集、處理的原理和方法，訓練空間數(shù)據(jù)處理的實踐技能。

（2）掌握數(shù)字三維場景構建的基本技能。引導學生了解三維場景構建流程，學習三維場景構建的知識和方法，讓學生自主體驗學習相關參數(shù)設置對三維場景構建結果的影響。

（3）培養(yǎng)虛擬仿真三維選址分析的能力。學習三維選址分析的原理，掌握各種地理環(huán)境要素對庫區(qū)、尾礦壩選址的影響，熟悉三維選址分析的過程和方法，培養(yǎng)學生的科學思維和自主學習能力。

實驗要求：

（一）專業(yè)與年級要求

本實驗主要面向地理信息科學專業(yè)、地理科學專業(yè)、自然地理與資源環(huán)境專業(yè)、人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)或相關專業(yè)本科生。

（二）基本知識和能力要求

學生需已修過地理信息科學導論或GIS概論、遙感概論等地理信息科學專業(yè)基礎課程，具備地理信息科學、自然地理學等基礎知識。