• Land编委鉴赏

空间思维是国土空间规划与景观设计的基础能力。规划人员不仅要识别地表对象，更要在不同尺度、视角和时间序列之间转换，判断地形、土地利用、生态过程与人类活动的空间关系。本文系统梳理Google Earth支持地理空间思维培养的实证研究，其价值不在于单纯说明虚拟地球“好用”，而在于揭示三维可视化、连续缩放、历史影像和交互探索如何帮助学习者形成场所认知、尺度意识、格局识别与空间推理能力。从国土空间规划设计视角看，Google Earth可作为连接地表现象观察与专业空间分析的入门工具，使学习者在进入GIS分析、规划评价和方案设计之前，先建立对真实地域环境的整体认识。文章同时提醒我们，工具本身不会自动生成规划判断，只有将其嵌入问题导向、循序渐进的教学任务，并与GIS及规划方法衔接，才能真正服务于国土空间规划设计人才培养与研究实践。

• 文章导读

1.研究背景

国土空间规划与景观设计以空间的描述、理解、表达和干预为核心。无论是开展现状调查、识别土地利用格局、研判区域联系，还是进行生态保护、灾害风险分析与空间方案设计，相关人员都需要在二维地图、三维地形、不同空间尺度和时间变化之间灵活转换，并把分散的地理信息整合为空间判断。传统地图能够提供规范化表达，但在陌生地区认知、地形立体理解、尺度连续转换和动态变化观察方面存在一定门槛。Google Earth等虚拟地球工具依托真实影像、三维地形、视角切换、连续缩放和历史影像，为空间认知训练提供了较低门槛的交互环境，也因此被广泛用于地理与地球科学教学。

2.研究意义

本文系统梳理2012—2024年间17项Google Earth教学干预研究，考察其对地理知识学习和地理空间思维发展的影响，并分析研究设计、评估方式、个体差异及实施条件。对国土空间规划设计而言，文章更重要的启示是：虚拟地球教学可以把“看地图”转化为“从空间关系中发现问题”，帮助学习者训练场所定位、尺度转换、地形判读、格局识别、时序比较和人地关系分析等能力。这些能力可进一步支撑规划中的区域认知、现状研判和方案构思。不过，原文主要评估教育干预，并未直接检验Google Earth对专业规划成果质量的影响，因此其规划价值应理解为空间思维培养和前端认知支持，而不能替代GIS分析、规划评价与方案论证。

• 研究材料与方法

本研究采用系统综述方法，以2012—2024年间发表的同行评审实证文献为分析材料，评估Google Earth教学干预对地理空间思维与学习成效的影响。文献筛选遵循PRISMA流程，作者在Academic Search Premier、ERIC和Environment Complete三个EBSCO数据库中，以“Google Earth”“student learning”以及“virtual globes”或“digital globes”等关键词进行检索，共获得97篇文献；经标题和摘要筛选、去重及全文审查，最终纳入17项研究。纳入研究须实际使用Google Earth及地理参照数据，并报告学科知识、地理空间思维或其他认知能力结果。由于各研究在对象、课程主题、干预时长、对照方式和测量工具方面差异较大，文章未进行定量元分析，而是采用叙事综合、主题分析与内容分析，围绕干预效果、研究设计、评估方法、个体差异和实施障碍五个问题展开比较。该方法能够判断Google Earth是否有助于空间学习以及在何种教学条件下发挥作用，但原文没有直接测量国土空间规划设计能力，因此本文对规划应用的讨论，仅限于空间认知培养及方法衔接层面的启示。

表1. 纳入研究的期刊或会议论文集来源及文章数量。

• 研究结果与讨论

结论一：空间思维是规划设计的基础能力，Google Earth可支持从地表观察走向空间判断

文章纳入的17项研究覆盖小学至本科阶段，课程主题包括地貌、海岸过程、气候变化、能源、板块构造、中心地理论和灾害减缓等。其中，5项将Google Earth干预与传统教学方法进行比较并报告了Google Earth条件的优势；7项仅报告Google Earth干预前后测提升、未设对照组；其余5项结果混合或优势不稳定。就研究设计而言，17项中共有9项准实验研究包含对照或比较组，8项为无对照的非实验性研究；没有一项采用个体层面的随机分组。现有证据总体表明，Google Earth能够支持地形图判读、三维可视化、地理与地质要素关系理解，以及对自然过程与人类活动影响的推断，但由于研究设计和测量方式不统一，尚不能认为其对所有学习任务均具有稳定效果。从国土空间规划设计视角看，这些能力并非简单的软件操作技能，而是规划认知的基础环节，包括在真实地域中识别对象、比较区位、理解尺度、发现空间格局，并研判自然环境与人类活动之间的联系。Google Earth的作用在于降低进入真实空间情境的门槛，使学习者从抽象地图符号阅读逐步转向基于地域场景的空间问题识别。

结论二：三维、尺度变换与历史影像功能有助于形成规划设计所需的多尺度认知

文章归纳出Google Earth支持地理空间思维的几个重要机制。三维地形和俯仰视角有助于理解地貌形态与垂直关系，俯视和地面视角的切换能够把区域格局与场所体验联系起来，连续缩放可帮助学习者在全球、区域、城市和地块等尺度之间建立联系，历史影像则为观察地表变化提供时间维度。真实影像与自主操作还可能增强学习投入，使学习者主动选择观察位置、比例尺度和信息层次。从规划设计角度看，这些功能可用于训练“区域—场地—地块”的尺度转换思维：先从区域联系和整体格局认识规划对象，再下沉到地形条件、土地利用和周边环境，继而回到更大尺度判断方案与区域结构、生态过程及人地关系的协调性。其核心意义不是生成正式规划成果，而是帮助规划学习者建立多尺度、立体化和动态化的空间认知框架。

结论三：Google Earth的规划教学效能取决于问题导向的任务设计及其与GIS的衔接

综述显示，Google Earth易于使用并不意味着学习者能够自然形成地理空间思维。多项研究在正式任务前安排工具介绍，并采用渐进式教学活动：先进行位置搜索、方向辨识、尺度变化和地图判读，再进入空间关系分析、证据解释和推断预测。由于学习者需要不断确定观察尺度、视域范围和属性信息，教师应通过教学支架将这些隐性的空间决策过程明确化。面向国土空间规划设计教学，课程重点不宜停留在缩放、倾斜和测距等功能演示，而应围绕规划问题组织任务，例如识别地形与建设条件、比较土地利用变化、分析生态空间连续性、研判灾害风险和观察城乡扩展，并要求学习者说明尺度选择、证据来源及空间判断过程。在此基础上，Google Earth可用于规划前期踏勘准备、区域背景认知和空间问题发现，GIS则承担多源数据管理、空间统计、适宜性评价、情景模拟和规范制图等专业任务。由“工具操作—现象识别—关系分析—问题诊断—GIS验证—规划构思”逐级推进，才能将直观观察转化为可验证的空间分析和有依据的规划设计判断。未来还需围绕真实规划任务开展对照研究，检验不同工具及其组合教学对场地认知、尺度转换、格局识别、规划推理和方案表达能力的实际影响。

• 研究总结

本文通过系统综述说明，Google Earth在规划与地理教育中的意义不应局限于虚拟地球展示或软件操作教学，而应置于空间思维培养和规划方法衔接的框架中理解。现有17项研究总体表明，Google Earth对部分地理知识学习、地形判读和空间推理任务具有积极作用，其三维地形、真实影像、连续缩放、视角切换和历史影像等功能，有助于学习者在不同尺度、视角和时间节点之间转换，识别地形、土地利用、生态过程与人类活动的空间关系。不过，研究结果并不完全一致，工具效能取决于课程是否设置清晰的空间问题、提供必要的操作训练和认知支架，并引导学习者解释尺度选择、空间关系及推断依据。因此，规划设计教学应围绕区域认知、土地利用变化、生态格局、城乡扩展和灾害风险等任务，形成“观察—比较—分析—诊断—验证—构思”的学习过程，并推动Google Earth与GIS、规划评价及方案设计方法相衔接。原文尚未直接检验Google Earth训练对专业规划成果质量的影响，未来仍需基于真实规划任务开展能力评价与对照研究，确保数字工具服务于空间思维和规划判断，而非替代规划思考。

• 本文撰稿人介绍

宋伟 副研究员

中国科学院地理科学与资源研究所

长期从事土地利用变化科学的相关研究工作，具体研究方向包括土地利用变化检测、土地利用变化建模与模拟、土地利用政策、土地利用变化的生态效应以及土地整治、土地利用规划等。在国内外学术期刊发表论文110余篇，其中第一/通讯作者SCI/SSCI收录论文80余篇，在Web of Science核心集中被引近2400次，单篇最高被引305次。第一/通讯作者论文中有3篇入选 ESI 高被引论文，1篇入选Ecological Modelling 的2014~2018年Most Cited论文。

担任国际期刊Land、IJERPH 和 Scientific Reports 编委。获省部级奖励6次 (其中第一完成人二等奖1次)、获第十四届全国青年地理科技奖。参与了《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划 (2021~2035年)》《大运河生态环境保护修复专项规划》等规划的编制工作，参与撰写的3份咨询报告得到中办采用。

• Land 期刊介绍

主编：Christine Fürst, University of Halle, Germany

期刊创刊于2012年，期刊涵盖土地系统科学、地表景观、土壤和水、城乡发展、土地与气候相互作用、水-能源-土地-食物纽带关系 (WELF)、生物多样性研究和健康关系、土地建模和数据处理、生态系统服务以及多功能性等研究，并致力于人类可持续发展。现已被 Scopus、SSCI、AGRICOLA、AGRIS、GeoRef、RePEc 等多个关键数据库收录，5-Year Impact Factor: 3.7 (2025)。

2025 Impact Factor：3.5

2025 CiteScore：6.4

Time to First Decision：16.4 Days

Acceptance to Publication：2.8 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/land

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