2020-2021学年人教版高中地理必修31-2-地理信息技术在区域地理环境研究中的应用-学案

1-2地理信息技术在区域地理环境研究中的应用[学习目标]“数字地球〞的概念，并弄清“3S〞之间的关系及其与“数字地球〞的关系。一、地理信息技术1．概念：获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。2．类型：遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)。3．应用领域二、遥感(RS)1．概念：人们在航空器或航天器上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。2．主要环节3．原理：地面物体的种类、性质、环境条件不同，其反射和辐射的电磁波也各不相同。4．特点：精度高、质量高、效率高，节省人力、财力，探测范围大。5．应用：资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。三、全球定位系统(GPS)1．概念：利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。2．组成组成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(空间局部——GPS卫星星座,地面控制局部——地面监控系统,用户设备局部——GPS信号接收机))3．特点：全能性、全球性、全天候、连续性和实时性。4．应用：为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间；利用GPS为导航效劳。四、地理信息系统(GIS)1．概念：专门处理地理空间数据的计算机系统。2．简要程序3．应用：可提供反映区域状况的各种空间信息，可对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测，可应用于城市管理。五、数字地球(1)概念：是指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。(2)作用：将不同空间、时间和自然、人文的大量信息进行整合，进行立体、动态的显示，为生产、研究活动提供实验条件和试验基地。1．读教材图1.51998年7月27～31日洞庭湖及荆江地区飞机遥感图像图1.61998年8月28日洞庭湖及荆江地区卫星遥感图像，关注以下问题：(1)比拟图1.5和图1.6，可以看出1个月内淹没地区有何变化？(2)为什么图1.5是由多张图像镶嵌而成，成像时间长，而图1.6是由一张图像构成，且成像时间短？提示：(1)图1.5和图1.6成像时间相差一个月，通过两者的比拟，可以看出该地区1个月内淹没地区的动态变化，水域面积有了明显的扩大。(2)这主要是与传感器的飞行高度有关。卫星遥感高度高，探测范围大，资料获取速度快，周期短，地物分辨率低；而飞机遥感高度低，探测范围小，资料获取速度慢，周期长，地物分辨率高。2．读教材图1.11某城区公共卫生地理信息系统局部显示，据图思考以下问题：(1)图中显示地理信息系统在城市哪些方面的应用？(2)GIS图层与地图有何异同？(3)与地图相比，GIS的突出优点是什么？提示：(1)城市交通、土地利用、突发事件应急响应。(2)相同点：GIS是地图的延伸，显示的仍然是地图。不同点：GIS可根据需要显示图的某一方面内容或某一局部内容，可以对不同图层进行整合和分析。(3)信息量大、功能强大完备、能够进行动态监测和评估预测。[教材P12活动]1．在图1.5和图1.6所示的洪水监测和统计中，除运用了遥感技术外，还运用了地理信息系统。遥感提供了信息源(信息搜集)，地理信息系统那么对信息进行加工(分析、统计)。2．(1)可以利用全球定位系统。(2)可以利用地理信息系统。(3)还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车(需要综合运用上述技术)。(4)接警→确认出事点的位置→了解其周围巡警车的位置→分析确定最近(最快到达)的巡警车→通知该巡警车。(5)城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。主题一遥感(RS)北京时间2021年6月2日12时13分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁〞运载火箭成功发射高分专项“高分六号卫星〞。4日9时47分，中国遥感卫星地面站密云站成功接收到“高分六号卫星〞首轨载荷成像数据。(1)与传统方式相比，利用卫星获取资料有哪些优势？提示：精度高、质量高、效率高，且节省人力、财力。(2)遥感技术可以应用在哪些领域？提示：资源调查、环境监测、灾害的防御监测等。遥感在区域地理环境研究中的应用1．在资源调查、环境与灾害监测、工程建设及规划等方面的应用2.农业、林业方面的应用在农业方面，利用遥感可以识别各类农作物，计算其种植面积，并根据作物生长情况估计产量。在林业方面，利用遥感技术可以清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。如以下图所示：1．遥感图像直接判定法的技巧利用遥感图像上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图形等标志可直观识别遥感图像上的目标地物，例如：我国黄土高原地区水土流失严重，沟谷纵横，地形切割十分破碎，在卫星图像上表现为大面积的浅灰色调细麻树枝状图案，据此可直接判读黄土地貌的分布。2．解译遥感图像的方法——比照分析法比照分析是指用不同波段、不同时间的卫星图像以及地面的资料进行比照，比照的目的在于互相补充、相互验证，从卫星图像上提取更多有用的信息，使判读结果更加准确可靠。3．遥感图像判读不可缺少的方法——逻辑推理法运用地学规律的相关分析和实际经验进行逻辑推理判定也是常用方法。例如，从水系分布的格局，可推断出有关岩性及地貌类型等方面的信息，从植被类型可推断出土壤类型。2021年第26号台风“玉兔〞于10月24日加强为超强台风级，最大瞬间风速为70米/秒，横扫了西太平洋的美国海军基地塞班岛，造成了3名人员伤亡、房屋被毁、饮用水中断等。以下图为卫星云图，据此答复1～2题。1．气象卫星发回的卫星云图主要运用了(B)A．全球定位系统 B．卫星遥感技术C．地理信息系统 D．数字地球虚拟技术2．目前主要是利用气象卫星对台风进行监测，通过分析多幅卫星的云层图片，可以获得(D)①台风中心位置②台风的强度和速度③台风所造成的降水强度④台风的移动方向⑤台风的登陆地区A．①②③⑤ B．②③④⑤C．①③④⑤ D．①②④⑤解析：气象云图是利用卫星遥感取得的气象数据得出的。从气象卫星云图上可以看出任何地方的天气状况，监测台风的位置、强度、移动方向和速度等，这为实时天气预报提供了依据，但不能获取台风所造成的降水强度的信息。3．读遥感工作原理示意图，完成以下问题。(1)从A图中可以看出，此遥感所利用的运载工具是飞机，这种运载工具采用的是航空摄影的方式对地面物体进行感知和识别。这种方式的遥感，对地面的分辨率较高(高或低)。(2)在B图中，传感器接收的是地面反射或辐射的电磁波信息。解析：此题考查遥感的运载工具和判断遥感分辨率的上下。遥感主要是通过接收电磁波来获取信息，任何物体都反射、辐射不同的电磁波，遥感就是依靠这一特点来识别物体的。主题二全球定位系统(GPS)2021年7月29日，我国以“一箭双星〞的发射方式成功发射第三十三、三十四颗北斗导航卫星。(1)我国的北斗卫星全球导航系统的最根本的功能是什么？提示：定位和导航。(2)卫星导航系统可用于哪些方面？提示：①交通运输；②搜索营救；③高度指挥；④导弹发射等。全球定位系统(GPS)的应用全球定位系统广泛应用于军用、民用两领域，在军用领域主要表达在定位和导航两大方面，在民用领域主要表达在以下几个方面：智能一般具备拍照、网页浏览、地图查询、定位导航等功能。以下图是某智能的GPS功能显示图。读图完成1～3题。1．GPS功能的出现，说明(C)A．GPS技术已成为人们日常生活的必备工具B．GPS技术可以扩大人们的出行范围C．随着GPS技术的普及，民用GPS技术开展很快D．有信号就能进行GPS定位导航解析：GPS功能的出现，说明随着GPS技术的普及，民用GPS技术开展很快。2．GPS能够实现的功能有(D)①网络实时监视②获取所处位置③查找失窃汽车④行车路线追踪A．①② B．③④C．①③ D．②④解析：GPS的功能主要是定位导航，GPS可以获取所处的位置，可以进行行车路线追踪。3．在以下选项中，可以利用全球定位系统监测的是(A)A．山体位移 B．地震震级C．震源深度 D．地震烈度解析：GPS可以测量山体的微小移动。主题三地理信息系统(GIS)材料一：甲图为一幅具有林木、河流和住房的景观图，乙图是根据该图而建立的空间数据模型。材料二：某城市局部地区经过数字化处理的交通线、功能分区、地价图。(1)材料一中两图形对地物的表示有什么差异？与地图相比，地理信息系统有哪些优点？提示：差异：①储存信息的形式不同。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，而地图以图纸的形式保存地理信息。②查询的方式不同。地理信息系统通过计算机进行查询和数据更新，而地图那么通过肉眼进行判读，获得地理信息。GIS获取的信息更有针对性，速度也更快。③地理信息系统可以将不同来源、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，而地图有许多方面做不到。优点：①信息量大，使用方便；②功能强大、完备；③能够进行动态监测和评估预测。(2)材料二中，假设布局合理，那么该城市盛行风向最不可能为西南风；假设在该区域新建物流中心，最宜选择在丁地。地理信息系统在城市管理中有哪些作用？提示：作用：地理信息系统在城市交通、土地利用、城市规划等方面都具有强大的管理功能。地理信息系统(GIS)的应用1．在灾害监测中的应用应用地理信息系统，并借助于遥感技术，可有效地监测和预报洪涝灾害、森林火灾等。2．在区域地理环境研究中的应用3．在城市管理中的应用应用主要功能城市信息管理与效劳主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息城市规划进行城市与区域多目标的开发与规划城市道路交通管理显示有关道路的路况、交通流量、沿线环境等空间和属性信息城市抗灾减灾实时跟踪灾害发生、开展过程，对灾害进行快速分析、评价和模拟，辅助开展灾后的应急和恢复工作城市环境管理环境规划与决策、监测、评价、预测与模拟城区公共卫生提供预警和决策支持(1)与分布、位置有关的根本问题①查询“地点〞和“状况〞。②查询符合一定条件的地物的分布、位置。(2)趋势分析eq\x(\a\al(某地物随时间,变化的过程))eq\o(→,\s\up17(分析))eq\x(分析该地物的开展趋势)(3)模式问题eq\x(\a\al(通过地物分布及其组,合规律的模式分析))eq\o(→,\s\up17(揭示))eq\x(地物之间的空间关系)(4)模拟问题eq\x(\a\al(利用已掌握的规律,建立起一定的模型))eq\o(→,\s\up17(模拟))eq\x(\a\al(具备某种条件时,将出现的结果))GIS图层叠加示意图的判读方法(1)首先要明确GIS图层是由许多的专题地图组成的，这些专题地图是由许多的具有空间属性的数据在计算机中生成的，它们分别反映了某种专题地理事物的空间分布特征。如图中的叠加图层分别是水系分布图、土地利用类型分布图、居民点分布图、地形图和土壤分布图。(2)其次要明确不同的专题地图反映的地理事物之间的空间联系。如从水系图中可以找到河流的上游地带，而河流的上游往往是山地，在地形图中那么常表现为等高线较为密集，有一定的坡度等特征。(3)再次要明确图层叠加之后会形成一个可以反映多个地理要素分布特征的新地图，在这幅新地图中的某个位置上，我们就可以综合考虑各个要素进行人类生产、生活活动场所的选择评价。某地理小组欲借助地理信息技术进行分析研究，以下是该小组获得的一些图层。结合所学知识答复1～2题。1．为开发水能资源，该小组拟定了四个地区建设水电站，最合理的是(A)解析：此题需要结合所给图层，找出河流所在的位置。A选项所选位置是干支流交汇处，流量大；同时也是地势从高到低的交界处，流速快，水能资源丰富。在此地建设水电站是最合理的。2．为防止水土流失，该地理小组欲选定两个区域进行重点监测和植树，那么应选(D)甲乙丙丁戊己庚辛壬A.甲、庚处B．丙、庚处C．乙、丁处D．戊、辛处解析：水土流失在土质疏松、集水区、坡度陡的地方最容易出现，戊、辛两区域满足上述条件。主题四地理信息技术与数字地球未来“智慧城市〞生活的愿景是：走在街头，通过“无线智能叫车效劳〞就能立刻把出租车叫到身边；想租房买房，只需用智能的摄像头对着小区，详细的租售信息立即显示在四维地图上；“智慧医疗〞——让人们在家也可以通过远程网络和传感系统轻松地看病；“智慧家居〞——家里安装一个大屏幕，想购物或订机票，动动手指头就能完成；“智慧导航〞——除了带路，还能播报天气、路况等。(1)材料中的“智慧城市〞主要应用了哪些地理信息技术？提示：全球定位系统、遥感技术、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等各种技术的综合应用，是“数字地球〞的一局部。(2)“智慧城市〞还有哪些功能？提示：实施城市智能管理、警务工作的智能管理等。数字地球与各关键技术之间的关系1．“点〞与“面〞判断GPSGPS的主要功能是定位和导航。它的最大特点是工作对象是一个“点〞或“多个点〞，明显区别于RS和GIS技术的工作对象——“面〞。在“3S〞技术中选取适当手段时，要看其工作对象是“点〞还是“面〞，如果是“点〞那么选用GPS，如果是“面〞那么选用RS或GIS。2．“想〞与“看〞区分RS、GISGIS是地图的延伸，主要功能是进行空间数据的分析和处理。对“事象〞的开展变化进行预测、评估，需要计算、思考，即“想〞；但凡需要“想〞的选GIS。RS是人的视力的延伸，主要功能是收集信息，即“看〞，只“看〞不用“想〞的选用RS。3．关键词判断“3S〞技术(1)RS：“获取〞。(2)GPS：“定位〞“导航〞“精确〞“精密〞“精准〞等。(3)GIS：“分析〞“处理〞“查询〞“输入〞“预测〞等。在未来的农业生产中，依托于地理信息技术，农民首先可定期获得农田长势的影像资料，再经过系统分析，最后把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田，从而减少污染、提高产量。依据图文资料，完成1～2题。1．这一过程中，依次使用的技术是(D)A．GPS—RS—GIS B．RS—GPS—GISC．GIS—RS—GPS D．RS—GIS—GPS解析：农民利用RS技术定期获得农田长势的影像资料；利用GIS对影像资料进行系统分析；最后利用GPS的导航、定位功能把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田。2．土地利用信息数据库在数字城市规划中不能用于(D)A．分析应急避难场所数量 B．确定市区停车场的规模C．决策公交线路合理布局 D．统计城市流动人口数量解析：土地利用信息数据库是地理空间数据的一种，因此在数字城市规划中不能用于统计城市流动人口的数量。据中国地震台网测定，2021年11月26日07时57分在台湾海峡(北纬23.28°，东经118.60°)发生6.2级地震，震源深度20千米。据此答复1～3题。1．准确定位地震的震中(北纬23.28°，东经118.60°)主要用到的地理信息技术是(B)A．RS B．GPSC．GIS D．飞机拍摄解析：GPS主要用于精确定位；GIS用于分析、处理数据，为决策者提供依据；RS可用于对某一地物进行实时监测。2．北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时效劳，并具有短报文通信能力。北斗导航系统在抗震救灾中发挥的主要作用有(D)①提供灾区的影像②统计灾区的经济损失③确定救灾人员的位置④进行短报文通信A．①② B．①③C．②③ D．③④解析：由北斗卫星导航系统是全球卫星定位与通信系统，具有导航和短报文通信能力可知，③④正确。3．一般地震发生后有可能发生屡次余震，地震和余震也可能引发滑坡、泥石流灾害，只有对余震进行实时监测