地理信息技术 详细解析

会计学1地理信息技术详细解析课标领航课程标准举例说明全球定位系统在定位导航中的应用。学习目标了解：GPS的主要组成部分及其主要工作原理。理解：GPS的功能。应用：收集有关GPS的相关信息，明确GPS在定位导航中的应用，并提出新应用设想。第1页/共73页

知能层级突破教材深化透析学业水平达标基础自主梳理第一节全球定位系统的应用第2页/共73页一、全球定位系统(GPS)1．概念：利用卫星网络来获得地面某点_______和_____的系统。2．组成：由3个相对独立的部分组成。(1)空间部分：即GPS卫星星座，由___颗工作卫星，3颗_________，共同运行在___个轨道面上。GPS卫星不间断地发送各自与定位相关的_____和____信息。基础自主梳理经纬度高程21备用卫星6参数时间第3页/共73页(2)地面监控系统：主要用于______和_____卫星上的各种设备的工作及卫星的运行。(3)用户设备部分：即GPS接收机，能显示接收机的________、高度、运动方向和_____等信息。监测控制经纬度速度第4页/共73页思考1．能否应用GPS对台风中心进行定位？提示：全球定位系统由三部分组成，这三部分缺一不可。台风中心没有用户设备部分，故不能用GPS定位。第5页/共73页二、全球定位系统的应用1．GPS的特点：________、________、自动测量。2．GPS的主要功能：_____和_____。3．GPS的应用领域(1)军事：GPS最初建立的目的是为了军事应用。(2)测量：具有测量______、操作简便、仪器便于携带、_______操作、信息自动__________等优势。全天候高精度定位导航精度高全天候接收、存储第6页/共73页(3)交通：GPS可对车辆进行_____、__________，合理分配车辆。

(4)救援：GPS可对消防人员、救护人员、交通警察进行___________。

(5)农业：GPS引入农业生产后产生了“______________”。

(6)娱乐：GPS走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手。跟踪调度管理应急调遣精准农业耕作第7页/共73页思考2．卫星定位系统和无线电远程导航与定位系统相比有什么优点？提示：无线电远程导航覆盖的工作区域小，电波传播易受大气影响，因此定位精度不高。而卫星定位系统具有工作范围大、定位精度高的优点。第8页/共73页知能层级突破知识点一全球定位系统的组成、工作原理知识精析1．工作原理全球定位系统定位原理是：工作卫星不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息，GPS接收机接收到信息后，经计算便可求出其三维位置、三维方向及运动速度和时间信息等。第9页/共73页2．构成与功能组成功能空间卫星系统24颗卫星(21颗工作卫星，3颗备用卫星)保证地面上任何地点、任何时间都可观测到4颗以上卫星，并接收到无线电发射机连续播发的GPS导航信号第10页/共73页组成功能地面监控系统主控站①根据各监控站提供的GPS卫星观测数据，计算星历和卫星钟的改正参数；②控制卫星并在发生故障时及时调度备用卫星，以保证整个系统正常运行；③兼有监控站的功能监控站数据采集中心，获取GPS卫星观测数据，并将数据传送至主控站信息注入站每天将主控站计算出的改正参数等注入每颗GPS卫星第11页/共73页组成功能用户设备部分GPS卫星接收机接收GPS卫星发射的信号GPS数据处理软件对GPS卫星接收机接收的信号进行数据处理，完成定位和导航功能第12页/共73页知识点二全球定位系统的应用领域知识精析GPS技术因其具有全天候、高精度、自动测量等特点，被广泛应用于多种领域，并且在应用时主要利用了其定位和导航功能。具体如下所示：第13页/共73页第14页/共73页1．图3－1－3全球定位系统的卫星星座全球定位系统的空间部分由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的24颗卫星(其中3颗备用)组成，相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是60°，每个卫星轨道上各有4颗卫星，它们两两相隔90°，卫星轨道均为近圆形，运行周期约为11小时58分。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。教材深化透析图表解读第15页/共73页2．图3－1－6

GPS接收机的信号解读(1)在接收机的顶部，左端表示信号的强弱，右端表示电池电量。(2)上方黄框内三维卫星位置，表示接收机所在的经纬度位置为纬度39°58′27.9″N，经度116°18′50.2″E。(3)中间左侧为接收机所在的高度为109m，误差为5.7m。第16页/共73页(4)中间右侧绿框内是卫星分布图，描绘了在接收机所处位置(圆心)仰望天空能搜索到的8颗卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45°角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星。卫星号是卫星发射时的序号。(5)图中下方红框内，数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短表示信号强弱，图片表示接收到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星的信号，其中第2号和第20号卫星的信号比较弱。第17页/共73页3．图3－1－7

GPS定位示意(1)每个卫星都有自己的精确测量范围(如图中实线圆所示)和延伸测量范围(如图中虚线圆所示)，全球定位系统保证在地球上任一点都可以接收到四颗或四颗以上卫星的信号，如果接收机处在3颗或3颗以上的卫星交叉测量范围内，就能显示所处位置。当接收机处于某颗卫星的精确测量范围中时，它接收这颗卫星的信号就较强。第18页/共73页(2)由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的三颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置：经度、纬度、高程。考虑到卫星的时钟与接收机之间的误差钟差，实际上有4个未知数，经度、纬度、高程和钟差，因此需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度、高程和运动速度。由此可见，通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测，诸如提供目标运动数据等，则需要至少四颗卫星的信号。第19页/共73页第二节遥感技术的应用第20页/共73页课程标准结合实例，了解遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用。学习目标了解：遥感的概念和类型。理解：遥感在资源普查、环境和灾害监测中的应用。应用：能够运用遥感影像中的直接或间接解释标志对遥感影像进行简单的解释。课标领航第21页/共73页

知能层级突破教材深化透析学业水平达标基础自主梳理第二节遥感技术的应用第22页/共73页一、遥感1．概念：利用一定的_________________，在远离被测目标的位置上对被测目标的___________进行测量、记录与____的技术。2．类型：_______遥感、_____遥感、_____遥感。基础自主梳理技术设备和系统电磁波特征分析近地面航空航天传感器遥感影像第23页/共73页像元实际尺寸数值越小黑白第24页/共73页思考1．遥感在夜间和阴雨天气能不能工作？提示：地面上的所有物体，无论是白天还是黑夜，不论天气如何，都时刻不停地向外辐射电磁波，因而遥感在任何时候、任何天气下都可以工作。第25页/共73页二、遥感在资源普查中的应用1．应用领域：矿产资源勘探、_______________、_____________、全球气候变化的观测、灾害监测、_________________等。2．遥感在资源普查方面的优势：可_________地提供资源状况和对信息进行___________。水资源的调查农作物的估产重大工程的建设全面系统及时更新第26页/共73页三、遥感在环境和灾害监测中的应用1．水污染监测(1)原理：被污染水体具有独特的区别于清洁水体的____________。(2)应用：可以对同一流域水体_________和__________作出研究和预测，为水资源保护规划提供准确信息。2．沙尘暴监测：遥感卫星监测具有监测________、_______、_______、__________等特点，可以监测到沙尘暴的_____、_____和_____过程。光谱特征污染历史污染趋势范围广时效快精度高连续性强起源移动扩散第27页/共73页思考2．遥感技术利用什么工作原理监控土地荒漠化？提示：荒漠化土地与耕地、草地等反射或辐射的电磁波信息不同，故可根据传感器收集、整理的地物辐射和反射的信息，分析判断出荒漠化的发展速度与趋势。第28页/共73页知能层级突破知识点一遥感及其工作过程知识精析1．概念遥感简称RS，即遥远的感知，是利用一定的技术设备和系统，在远离被测目标的位置上对被测目标的电磁波特征进行测量、记录与分析的技术。第29页/共73页第30页/共73页3．工作流程传感器接收到地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以影像胶片或数据磁带的形式记录下来，传送到地面接收站；地面接收站对遥感信息进行处理和判读分析，并进行野外实地验证；最后得出的遥感影像就能为资源勘探、动态监测和规划决策服务。其基本的流程如下图所示：第31页/共73页第32页/共73页知识点二遥感影像知识精析1．基本原理不同地物反射或辐射的电磁波不同，这是遥感影像能够被判读的基础。一种物质所产生的自身辐射或对外辐射所产生的反射和透射，形成了该物质的一种特别标志——波谱特征。地物波谱特征即地物判读的基本依据。结合下图可以看出，泥浆在整个可见光和近红外波段范围的反射率都很低；红砂岩在可见光的大部分波长范围内具有较高的反射率，但它在近红外波段的反射率低于松林和草地；在近红外波段有较高反射率的是草地和松林。第33页/共73页可见，通过对不同地物的波谱特征进行分析，就可以判读地物了。同样，同种地物不同性状的反射率也不同，据此可以判读地物的不同性状。如病变的作物、被污染的水体、发生火灾的森林等。第34页/共73页2．遥感影像的分类和特征遥感影像特征黑白影像黑白影像是根据物体的灰度不同而呈现的，一般建筑物为灰白色，而草地和森林颜色较深彩色影像真彩色地物颜色能够真实反映实际地物的颜色特征，符合人的认知习惯假彩色草、树和庄稼覆盖地区通常为红色，而水是灰色和蓝色的，城市是蓝灰色的第35页/共73页3.部分遥感影像的解译标志直接解译标志间接解译标志色河流、湖泊等水文要素深蓝或蓝黑色线状地物与湖泊相连河流人工建筑灰白色或浅蓝植物红色与村庄相连道路形自然事物边界圆滑人工建筑边界棱角明显湖泊、城市面状点状或块状地物与道路相连接村庄道路、河流线状村庄不规则的点状或星状河流线状、宽度变化且弯曲与河流相连接池塘道路线状、宽度不变且较顺直原则先易后难，明确时空，结合实际，综合分析第36页/共73页(1)甲、乙对应的大坝分别为(

)A．中国葛洲坝、埃及阿斯旺B．中国三峡、巴西伊泰普C．美国威尔逊、巴拉圭伊泰普D．中国三峡、埃及阿斯旺(2)甲、乙大坝所在的河流注入的水域分别为(

)A．东海、地中海

B．黄海、红海C．太平洋、印度洋

D．地中海、墨西哥湾第37页/共73页知识点三遥感技术的应用知识精析遥感技术由于具有监测范围广、获取信息快、瞬间成像、实时传输、快速处理等优点，已经广泛应用于国民经济的各个领域，对推进经济建设、社会进步、环境改善和国防建设都发挥着重要作用。第38页/共73页1.遥感在资源普查中的应用分类具体普查方法优缺点传统方法工作人员到野外一片一片地进行实地考察和绘图工作量大，且往往不能真实反映情况遥感技术利用遥感技术不仅全面系统地提供资源状况，而且还对信息及时更新第39页/共73页2.遥感技术在环境和灾害监测中应用的原理及其用途分类原理用途水污染监测被污染水体具有独特的区别于清洁水体的光谱特征对同一流域水体污染历史和趋势作出研究和预测，为保护水资源提供准确信息沙尘暴沙尘暴分布区往往自然条件恶劣、测站少，常规手段无法满足监测需求。而遥感监测范围广、时效快、精度高、连续性强可以监测沙尘暴的起源、移动和扩散过程第40页/共73页1．图3－2－2遥感卫星接收不同地物反射信息示意读图可知，遥感的关键装置是传感器，图中传感器装载在卫星上，属于航天遥感。该图所描绘的是传感器接收物体反射太阳辐射的电磁波。教材深化透析图表解读第41页/共73页太阳辐射到达地表，不同地物如图中的建筑物、路面、裸露的地面、草丛、水体、树木等在同一波段其反射率不同，同一地物在不同的波段，其反射率也不同，据此就可对传感器获取记录和传输的图像、数据进行判读、分析。第42页/共73页2．图3－2－3不同分辨率遥感影像的比较图上的30米、10米、4米的分辨率分别指影像上的一个像元表示地面上(30米)2、(10米)2、(4米)2的范围，读图比较可知，该数值越小，分辨率就越高，影像显示地表信息细节的能力就越强。第43页/共73页3.图3－2－4由美国卫星“快鸟”(Quickbird)于2002年9月10日拍摄的伊拉克首都巴格达市的遥感影像图3－2－9北京天安门广场的黑白遥感影像黑白遥感影像根据物体的灰度不同而呈现的，一般建筑物为灰白色，而草地和森林颜色较深。如图3—2—4由美国卫星“快鸟”拍摄的伊拉克首都巴格达市区的遥感影像和图3—2—9北京天安门广场的黑白遥感影像。第44页/共73页4．图3－2－7黄河三角洲假彩色遥感影像图3－2－8黄河某河段真彩色遥感影像遥感彩色影像有真彩色和假彩色之分。真彩色影像上地物颜色能够真实反映实际地物的颜色特征，如图3—2—8黄河某河段真彩色遥感影像，图中含沙量较大呈黄色的黄河河道及弯曲情况，黄河南岸绿色的植被、北岸浅灰色的道路、聚落清晰可见。假彩色影像上，草、树和庄稼覆盖地区通常为红色，而水是灰色和蓝色的，城市是蓝灰色的，如图3—2—7黄河三角洲假彩色遥感影像，图中的黄河及三角洲，渤海及莱州湾，海陆轮廓，红色的植被、蓝灰色的城市及聚落也清晰分明。第45页/共73页5．图3－2－12珠江广州河段的遥感影像图中的上面4幅大图为珠江广州河段的近彩红外遥感影像，下面4幅小图为水质分类影像，将水质分为洁净水体、轻度污染水体、中度污染水体和重度污染水体。对照水质分类影像，从珠江广州河段遥感影像上可以清楚地看出哪些地方污染严重、哪些地方污染较轻，以及污染发展的趋势。随着日期的推移，污染程度的增加，图中河水颜色由浅变深，清楚地展现出整个珠江广州河段水体污染的宏观分布特征及动态变化情况。弄清了污染情况，就可以有针对性地治理珠江广州河段的水污染了。第46页/共73页6．图3－2－14沙尘暴监测遥感影像该组图反映了2002年3月20日袭击中国北京的沙尘天气的起源、移动、加强和扩散过程。沙尘区在蒙古国中部形成后，向东移动并进入中国，和中国内蒙古中部的沙尘区在东移过程中发展，区域不断扩大，最后连成一片，于2002年3月20日16时，沙尘区开始影响中国北京地区。据此，气象部门及时做出预报，提醒人们防范，并进一步制定防治措施，如继续加强“三北”防护林体系的建设。在西北干旱半干旱区，退耕还林，退耕还草，保护我们的家园。第47页/共73页第三节地理信息系统的应用第48页/共73页课标领航课程标准运用有关资料，了解地理信息系统在城市管理中的应用。学习目标了解：地理信息系统的基本构成和功能。理解：地理信息系统在城市管理中的作用。应用：通过收集资料，深入理解地理信息系统的工作原理。第49页/共73页

知能层级突破教材深化透析学业水平达标基础自主梳理第三节地理信息系统的应用第50页/共73页一、地理信息系统1．概念：是依靠_______实现地理信息的______、处理、存储、_____和_____的系统，简称GIS。2．功能：储存庞大的_____数据，制作_____地图，属性资料查询，进行______________，模拟区域内的_________和__________。3．地理信息系统的流程图如下：信息输入→___________→数据库管理→__________→可视化表达。4．构成：硬件、____、数据、_____。基础自主梳理计算机收集分析应用空间电子多种空间分析空间规律发展趋势数据处理空间分析软件人员第51页/共73页思考1．地理信息系统与传统的纸质地图相比，有哪些优越性？提示：地理信息系统通过建立数据模型，以数据库的形式储存地理空间数据，信息量大；地理信息系统通过计算机可以进行查询，数据能及时更新；可以将不同来源、不同比例尺、不同投影的地图数据进行综合，并进行空间分析。第52页/共73页二、地理信息系统可以解决的四类基本问题1．与分布、位置有关的基本问题(1)查询“_____”和“_____”。(2)查询符合一定条件的地物的分布位置。2．趋势分析：通过了解某地物随_____变化的过程，分析该地物的_________。3．模式问题：通过模式分析，可以揭示各种地物之间的______关系。4．模拟问题：利用已掌握的规律建立起一定的______，可以模拟某个地方如果具备某种条件时将出现的_____。地点状况时间发展趋势空间模型结果第53页/共73页思考2．涉及人类生产、生活的课题是否都可以用GIS进行研究？提示：地理信息系统与一般信息系统的区别是GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构和动态变化规律的，因此，不反映地理空间分布特征的有关课题，一般不用GIS进行研究。第54页/共73页三、地理信息系统在城市管理中的应用1．城市信息管理与服务：向城市居民提供日常工作与生活所需的各种______。2．城市规划：______和统计用地资料，分析城市_____，管理_____。3．城市道路交通管理：显示道路的_____、__________、_________等空间和属性信息；可以提供多种类型的______；及时发布交通信息。信息查询现状城市路况交通流量沿线环境查询第55页/共73页4．城市救灾防灾：实时_____灾害的发生、发展过程，对灾害进行快速_____、评价和____，辅助开展灾后的______和______工作。5．城市环境管理：主要包括环境规划与决策、____、评价、_____________等。跟踪分析模拟应急恢复监测预测与模拟第56页/共73页思考3．GIS在进行病人急救过程中可提供哪些服务？提示：GIS在病人急救过程中，可提供如下服务：(1)快速锁定病人的位置；(2)搜寻距离病人最近的医院和救护车；(3)提供救护车最佳行车路线，以赢得抢救时间等。第57页/共73页知能层级突破知识点一地理信息系统可以解决的基本问题名称问题举例与分布、位置有关的基本问题解决与“地点”和“状况”有关的查询①距离最近的一家快餐店在哪里；②北京市目前共有几家图书馆；③在指定区域内寻找适合一定条件的地物知识精析第58页/共73页名称问题举例趋势分析

了解某地物随时间变化的过程，分析该地物的发展趋势①分析过去20年来某城市的人口增长趋势；②求两点之间最短、最快或景点最多的路径模式问题通过模式分析，揭示各种地物之间的空间关系分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系模拟问题模拟某地如果具备某种条件时将出现的结果温室效应造成了地球极地冰盖的融化，若海水上涨10厘米将淹及全球哪些地区第59页/共73页地理信息系统可以解决四类基本问题，以下属于解决模拟问题的是(

)A．查询一所学校的位置B．分析10年内某市人口增长趋势和分布情况C．通过对一个地方的地物分布及组合的分析，从而找出各种地物间的空间关系D．温室效应导致海平面上升，如果极地冰川全部融化将会使海平面增长多少，对这一问题的分析例1第60页/共73页【解析】选项A是与分布位置有关的问题，选项B是趋势分析问题，选项C是模式问题，选项D是模拟问题。【答案】

D第61页/共73页A．GIS可以解决与分布、位置有关的问题B．GIS可以解决趋势问题C．GIS可以解决模式问题D．GIS能解决当前模拟问题，但不能虚拟现实解析：选D。利用已掌握的规律建立起一定的模型，就可以虚拟现实，这是GIS发展与应用的一个重要方向。学以致用第62页/共73页知识点二地理信息系统在城市管理中的应用知识精析GIS在城市管理中的主要作用可解决的基本问题举例说明城市信息管理与服务向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息如提供旅游景点分布及详情；提供商业网点的布局及各自特色城市规划是城市规划管理的重要工具如规划部门可以把用地资料记录到数据库里随时查询和统计，并用三维影像显示市貌，以分析城市现状第63页/共73页GIS在城市管理中的主要作用可解决的基本问题举例说明城市道路交通管理GIS可将有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息显示出来，使管理者对道路信息一目了然；提供多种类型的查询等；及时发布交通信息如查询空间信息：某个加油站的坐标位置；查询时间信息：某辆车某一时刻处于什么位置及某时间某路段的车流量等第64页/共73页GIS在城市管理中的主要作用可解决的基本问题举例说明城市救灾防灾可以实时跟踪灾害的发生、发展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，并辅助开展灾后的应急和恢复工作如为提高火灾防救工作的针对性，可建立各防火区的火灾信息系统，并建立相应的救护路线模型和灾后损失评估模型等城市环境管理广泛应用于城市环境管理工作的各个方面如对城市大气、水、土地、植被、噪声等方面的信息进行综合管理和处理，可以实现环境信息的共享等第65页/共73页教材深化透析图表解读1．图3－3－2地理信息系统的流程图3－3－3地理信息系统的构成这两幅图说明了GIS是收集数据、存储数据、处理分析数据、展示信息的过程，在其构成中，核心部分是计算机系统和空间数据，管理人员和用户只决定系统的工作方式和信息表达方式。第66页/共73页2．图3－3－4用地理信息系统查询地点图3－3－7香港城市旅游信息系统图3－3－8用地理信息系统查询美国旧金山机场的情况三幅图展示了GIS的查询信息的功能，点击要查