高考地理大一轮复习第十三单元3S技术及其应用第38讲地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案.docx

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高考地理大一轮复习第十三单元3S技术及其应用第38讲地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案

第38讲　地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

知考纲

明考情

理线索

1.遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用

2.全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用

3.地理信息系统（GIS）在城乡管理中的应用

4.数字地球的含义

以“3S”信息材料或图表为背景，考查“3S”技术的分析与应用，考查形式以选择题为主。

遥感影像判读、地理信息系统、全球定位系统的应用是常见的考查对象

1.遥感（RS）

（1）概念：

在航空器或航天器上利用一定的技术设备，对地表物体进行远距离的感知。

（2）遥感系统：

包括遥感平台；传感器；遥感信息的接收和处理三大类仪器。

（3）主要环节：

目标物→传感器→遥感地面系统→成果。

（4）特点：

精度高，质量高，效率高，且节省人力、财力。

（5）应用范围：

资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等。

高效速记　顾名思义法记忆遥感的概念

“遥感”概念中的关键词一是“远距离”，即不直接接触地物；二是“感知”，即要用一定的装备和技术获得地物的信息。

遥感记录的是地物反射或辐射的电磁波信息。

传感器是直接获得目标物信息的光学或电子光学仪器。

【深度思考1】　下列活动中哪些可以利用遥感（RS）技术？

（　　）

①广东省土地类型调查　②辖区内外来人口情况调查　③台风活动实时监测　④水稻病虫害灾情实时监测　⑤估计农作物产量　⑥确定救灾人员的位置　⑦为参观景点，设计合理的线路　⑧查询城市公园分布情况　⑨对雾霾区域进行分析和预报　⑩导弹精确打击目标

提示　①③④⑤。

2.全球定位系统（GPS）

读全球定位系统组成示意图，回答问题。

（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

（3）功能：

提供精密的三维坐标（经度、纬度、高程）、速度和时间。

（4）特点：

具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。

（5）应用：

确定考察点的地理位置（经度和纬度）、高程（海拔）。

应用

领域

功能

表现

具体用途

军事

定位

导航

主要给航行中的军舰、飞机及导弹提供定位和导航信息，同时也广泛应用于野外军事行动中单兵和移动装备定位及跟踪

勘测

定位

GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测

交通

定位

导航

对车辆进行跟踪、调度管理、合理分配，从而以最快的速度响应用户的乘车或配送请求，降低能源消耗，节省运行成本。

同时GPS对车辆还具有导航功能

救援

定位

导航

可对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣，从而提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故等紧急事件的工作效率

农业

定位

实施“精准农业耕作”及捕鱼等

特别提示　“点”与“面”判断GPS、RS、GIS

GPS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”则选用GPS，如果是“面”则选用RS或GIS。

易错误区

1.不同的全球定位系统的卫星数目并非都一样，任何全球定位系统都是由空间部分、地面控制部分、用户设备部分三部分组成，但不同的系统构成的卫星数目因受技术和设计功能的影响，发射的卫星数目各不相同。

2.全球定位系统中的用户设备接受的卫星信号不一定时时通畅。

卫星发射的电磁信号有时会受宇宙空间太阳活动的影响或地表不利地形的阻挡，从而影响用户设备的接受的信号质量。

【深度思考2】　下列活动中哪些可以利用全球定位系统（GPS）（　　）

①广东省土地类型调查　②辖区内外来人口情况调查　③台风活动实时监测　④水稻病虫害灾情实时监测　⑤估计农作物产量　⑥确定救灾人员的位置　⑦为参观景点，设计合理的线路　⑧查询城市公园分布情况　⑨对雾霾区域进行分析和预报　⑩导弹精确打击目标

提示　⑥⑩

3.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）功能：

对地理空间数据进行输入、管理、分析和表达。

（3）程序：

信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。

（4）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。

特别提醒　地理信息系统与地图相比的优点

地理信息系统能够建立数据模型，即通过一定的方式将所要表示的内容转变成数据，这是地理信息系统与地图最基本的差异。

与地图相比主要有以下优点：

（1）信息量大，使用方便。

地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息，并可建立揭示区域结构特征和发展规律的模型。

（2）功能强大完备。

地理信息系统可以提供查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等多种功能。

（3）能够进行动态监测和评估预测。

例如，根据对我国大兴安岭地区的研究，通过普查分析森林火灾情况，统计分析十几万个气象数据，从中筛选出气温、风速、降水、温度等气象要素，以及春、秋两季植被的生长情况和积雪覆盖程度等14个因子，用模糊数学方法建立数学模型，建立微机信息系统的多因子综合指标森林火险预报方法，预报火险等级的准确率可达73%以上。

这些都是地图无法完成的。

【深度思考3】　下列活动中哪些可以利用地理信息系统（GIS）？

（　　）

①广东省土地类型调查　②辖区内外来人口情况调查　③台风活动实时监测　④水稻病虫害灾情实时监测　⑤估计农作物产量　⑥确定救灾人员的位置　⑦为参观景点，设计合理的线路　⑧查询城市公园分布情况　⑨对雾霾区域进行分析和预报　⑩导弹精确打击目标

提示　⑦⑧⑨。

4.地理信息技术与数字地球

（1）地理信息技术：

是指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。

（2）数字地球：

是数字化的地球，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。

（3）地理信息技术与数字地球的关系：

【深度思考4】　“数字城市”系统运用了哪些技术？

提示　遥感、全球定位系统和地理信息系统。

温馨提示　在“3S”技术中选取时，要看其工作对象是“点”还是“面”，如果是“点”则选用GPS，如导航、珠峰高度测量等；如果是“面”则需看突出监测方面还是需处理计算才能得出结果，如要监测森林火灾则应选用RS，如要在某城市选取大型商业中心区位则应选用GIS，对空间信息进行分析用GIS。

考点一　遥感（RS）与全球定位系统（GPS）的应用

1.遥感（RS）技术的应用

目前遥感在资源普查、环境和灾害监测、农业等方面运用广泛，具体应用分析如下：

（1）资源普查、环境和灾害监测

应用领域

具体内容

应用方向

资源普查

矿产

资源

有许多蕴藏矿产的地方是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感“发现”矿产

人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域

生物

资源

通过遥感图像解译，用图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据

为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务

环境和灾害监测

环境

监测

监测荒漠化、土壤盐碱化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等

有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善

灾害

监测

监测旱情、洪灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等

有利于防灾减灾

（2）农业方面

2.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，在军用领域主要体现在定位和导航两大方面，在民用领域主要体现在以下三个方面：

（2018·河南六校联考）某地发生森林火灾，通过对该地卫星影像的分析，绘制成“森林大火燃烧示意图”，t1～t4表示火灾的四个阶段。

读图，完成

（1）～

（2）题。

（1）完成上图的绘制需要运用的地理信息技术是（　　）

A.RS和GIS

B.RS和GPS

C.GIS和GPS

D.数字地球

（2）下列叙述中，最为合理的是（　　）

A.a区的大火燃烧时间最长

B.b区的树种比c区易燃

C.森林大火延烧至t4阶段时结束

D.d区有可能是湖泊

解析　第

（1）题，通过卫星影像获取火灾情况，要运用RS；绘制示意图要运用GIS。

第

（2）题，d区在周围都有火情的情况下，仍然没有火情，因此可能是水域。

c区燃烧时间可能是最长的。

答案　

（1）A　

（2）D

遥感技术的工作原理

考法一　遥感技术的应用

1.（2014·广东文综，10）热红外遥感影像亮度可反映地物表面温度，地物的表面温度越高，在影像中就越亮。

晴天正午时刻，下列地物在同一幅热红外遥感影像中最亮的是（　　）

A.公路B.菜园

C.鱼塘D.果园

解析　地物的表面温度越高，影像就越亮。

公路在晴天的正午，太阳辐射最强时，获得的太阳辐射最多，和其他选项中的地物相比温度最高，影像最亮，A项符合题意；B项中的菜园和D项中的果园，由于植被的保护，温度不是最高，应该不最亮，B、D都不正确；鱼塘的比热大，白天增温慢，温度不会最高，应该不最亮，C项不正确。

答案　A

考法二　GPS技术的应用

2.（2013·江苏地理，3）2013年4月20日，四川雅安芦山县发生7.0级地震。

在震后救灾中，北斗卫星导航系统（BDS）发挥了重要作用。

BDS是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统，是继美国全球定位系统（GPS）和俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）之后的第三个成熟的卫星导航系统。

据此完成下题。

BDS在抗震救灾中发挥的主要作用有（　　）

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提供短文联络

A.①②B.①③

C.②③D.③④

解析　BDS具有卫星定位和短文通信功能，因此其在救灾中发挥的主要作用是确定救灾人员的位置和提供短文联络。

答案　D

考点二　地理信息系统（GIS）的应用与数字地球

1.在区域地理环境研究中的应用

2.在城市建设和管理中的应用

应用领域

主要功能

信息管理与服务

主要向城市居民提供日常工作与生活所需的各种信息

规划和管理

主要是进行城市规划设计、工程选址等，也可以进行城市管理和辅助决策

基础设施管理

利用GIS能够完成工程设计、应急抢修、日常维护等工作，可大幅度提高工作效率

土地利用与管理

土地利用涉及土地利用性质变化、地块轮廓变化、土地权属关系变更等内容。

GIS技术可以有效完成对土地利用状况的监控和管理，提高工作质量与效率

生态环境管理

应用GIS技术，可以实现城市生态规划、环境评价、环境与区域可持续发展的决策分析、环保设施的管理等

3.地理信息系统（GIS）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。

知识拓展　“四角度”归纳地理信息系统的应用

（1）与分布、位置有关的基本问题

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

（3）模式分析

（4）模拟问题

4.数字地球与“3S”技术的关系

（2018·武汉调研）摩拜单车，一种基于移动App和智能硬件开发而兴办的无桩借还共享单车出行模式。

使用摩拜单车智能手机软件，用户可以用自己的手机查看单车位置，继而预约并找到所选单车。

然后通过扫描车身上的二维码开锁即可骑行。

摩拜单车不仅为城市居民的短途出行提供了便捷的共享单车服务，更倡导着健康、低碳的生活方式。

据此完成

（1）～

（2）题。

（1）在摩拜单车的约车、找车过程中，应用的地理信息技术有（　　）

A.RS　GPSB.GPS　GIS

C.RS　GISD.GIS　RS

（2）共享单车的推广使用，其产生的影响主要有（　　）

①城市空气质量有所改善　②城区交通拥堵有所缓解　③城市公交客流大大减少　④城市交通规划有所调整

A.①②③B.②③④

C.①③④D.①②④

解析　第

（1）题，“用户可以用自己的手机查看单车位置，继而预约并找到所选单车”，必然要对单车进行定位、查询，故需要应用GPS和GIS。

第

（2）题，共享单车主要是为城市居民的“短途出行”提供便利，故不会使城市公交客流大幅下降，则③错误，故D正确。

答案　

（1）B　

（2）D

1.“点、想、看”三字诀判别“3S”

（1）“点”与“面”判断GPS

GPS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”则选用“GPS”，如果是“面”则选用RS或GIS。

（2）“想”与“看”区分RS、GIS

GIS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”的发展变化进行预测、评估，需要计算、思考，即“想”；凡是需要“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。

2.关联图示法理解“3S”技术的相互关系

“3S”技术既独立发展又相互促进。

遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理事物的空间定位，地理信息系统主要用于对地理信息数据的管理、更新、分析等。

三者的关系可用下图表示：

图中①②表示遥感技术提供影像信息功能，③④表示地理信息系统反馈影像信息处理结果功能，⑤⑥表示全球定位系统提供空间定位信息功能。

3.3S技术手段的选取

做在3S技术中选取适当手段之类题目时，首先看其工作对象是“点”还是“面”，是“点”则选用GPS，如导航、珠峰高度测量等，如果是“面”则需看突出监测方面，还是需处理计算才能得出结果，如要监测森林火灾则应选用RS技术，要在某城市选取大型商业中心区位应选用GIS技术。

同时一项工作往往可能在某次使用的是这种技术，而另一次则使用了另一种技术，甚至是同时使用了多种技术，因此，要认真审清题目，提炼题目中提供的信息，如“某山区森林火灾发生后，扑救工作动用了卫星监测定位，并运用计算机软件对火势情况进行了分析和预报”这一事件中，使用卫星监测是RS技术的应用，卫星定位则是GPS技术的应用，计算机处理预报信息则是GIS技术的应用。

技巧点拨　“3S”技术应用巧记

遥感：

记住“调查、监测”四个字。

遥感是用来搜集信息的，涉及调查、监测一类的字眼，一般都是遥感的应用领域。

如国土资源的调查、台风灾害的监测等。

全球定位系统：

记住“定位、导航”四个字。

飞机导航、汽车导航都要用全球定位系统。

要特别注意，全球定位是三维定位，除能确定经纬度位置外，还能确定海拔，所以高程测量也是全球定位系统的应用领域。

地理信息系统：

记住“管理、分析”四个字。

它的主要功能是对数据的管理、分析，通过对数据的处理，为人类的行为提供参考数据。

如城市管理、出租车的调度管理、商业区的选址分析等。

当然，三个技术系统的应用领域并不是截然分开的，往往是一项工作需要同时利用其中的两个或全部技术系统，此时要注意在不同的阶段往往使用不同的技术系统。

如我们每天看到的天气预报，卫星遥感技术用来跟踪监测大气的变化，将所获得的数据传给地理信息系统，地理信息系统经过分析处理得出的结果，就是我们在电视屏幕上看到的卫星云图。

考法　地理信息系统的应用

（2016·浙江文综）云杉（亚寒带代表性针叶树种）分布与全球气候变化密切相关。

为研究北美洲气候变化，用恢复历史植物分布的方法，得到距今2.1万年（图甲）、距今5000年（图乙）和距今500年（图丙）北美洲云杉主要分布区图。

完成下题。

运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，其研究过程是（　　）

①实验分析并建立云杉主要分布区地理信息数据库　②运用GPS对野外采样点进行空间定位　③运用GIS分析和输出云杉主要分布区地理信息数据

A.①②③B.①③②

C.③②①D.②①③

解析　GIS的简要程序是：

信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。

根据题意可知，其研究过程是②①③，故D项正确。

答案　D

　“3S”图像的判读

“3S”图像往往作为考查的载体，主要考查“3S”技术的应用。

在遥感图像中，主要是遥感影像图及根据遥感影像绘制的图形；GIS图像主要是根据GIS的图层叠加原理，展示不同的图层；GPS多以材料为背景，图像呈现不多，一般仅通过手持机界面图或工作流程图来考查，但与RS及GIS的综合应用所得的图像也是较为常见的呈现方式。

[典图示例]

获取信息

读图可知，①为遥感影像，图中白色为冰川；②为GIS图层叠加，有水系、土地利用、居民点、地形、土壤等多个图层；③为车载导航仪示意，反映道路和地点；④是综合图，在平面图上添加立体图反映事故次数。

解读信息

（1）遥感图用颜色深浅和形状特征来区分地表事物，图1中甲处颜色较深，延伸呈不规则条状，是山谷。

（2）GIS（地理信息系统）将同一地区的多层要素重叠在一起，不同图层的组合可生成新的图层或属性。

（3）车载导航仪是GPS（全球定位系统）的运用，手持机界面主要是判读界面上的地理坐标和海拔高度，交通导航是GPS和GIS的综合运用。

（4）综合图（某城市中心城区月交通事故次数示意图），形象地反映不同道路等级和路段处事故频次，可为优化交通布局和管理提供依据，是借助GPS和GIS制作而成。

[类图通法]

1.遥感和GIS叠加图的判读

（1）遥感影像图的判读

①遥感影像图中常见地形、地貌的特征：

类型

特征

平原

色调均一，其中常有水系形成的花纹，耕地形成的色斑以及不同色调的城镇

山地

以山脊为界形成阴阳坡，在影像上阳坡为浅色调，阴坡为深色调；山愈高，色调差异愈大

沙丘

多分布在干旱地区，江河、湖海岸边也有零星分布，在各波段均呈浅色调，在沙漠地区水系稀少，河流只显示出较大的主干河道，而缺少细小的支流

黄土

在各波段均呈均匀的浅色调，其影像表现为密集型树枝状水系所组成的花纹图案

②一般地物，如水体、城市、道路、农业用地、林地等的简易判读标志：

类型

形状特征和色调深浅

河流

常为界线明显、自然弯曲、宽窄不一的带状、上面常有堤坝、桥梁等人工建筑。

河水比较混浊或者水较浅，则色调浅；河水清澈或水较深，则色调较深

湖泊

湖岸呈自然弯曲的闭合曲线，轮廓较为明显。

常为均匀的深色调

城市

钢筋水泥结构的房屋，排列较规则整齐；砖木结构的房屋排列不规则；钢筋水泥结构的房屋色调多为浅灰；砖木结构的房屋色调多为深灰；城市的夜景在周围深色调的背景下，呈现点状或面状亮区

道路

一般呈线状延伸，道路间有交叉点。

色调从浅灰到深灰。

简易公路多为砂石路面，色调较浅，沥青路面呈现深灰色

农业用地

在形态特征上常常是被道路分隔为一块块长方形

林地

往往可以观察到高大树木投下的阴影

（2）GIS叠加示意图的判读

首先要明确GIS图层叠加示意图是由哪些专题图层组成的，其次要明确不同的专题图层反映的地理事物之间的空间联系，最后要明确图层叠加之后反映的地理要素特征。

叠加图层

新生（应用）主体

人口密度与交通线路及规划图

新建商业中心选址

河流分布、坡度分布、土石分布

泥石流易发区

水系、土地利用、居民点、地形、土壤

耕地的分类和评价

水系、土地利用、居民点、地形、土壤、水文地质、区域规划

深埋垃圾场选址

人口密度图、行政区划图、行政区人口基数

各行政区人口增长率

坡向分布、岩石倾斜

滑坡易发区

2.“3S”图像的读图流程

第一步：

确定图像类型

利用题干、图中信息，结合“3S”技术特点和功能，准确判断图像类型。

第二步：

明确各类图的特征

RS图像要根据形状特征、色调深浅判读；GPS接收机要关注界面的信息；GIS图层要探寻构成、图层的空间联系、不同图层重叠反映的事物特征。

第三步：

解读图像信息，判断地理特征

RS图像要根据形状特征、色调深浅反映出的地理事物推断其典型的地理特征；GIS图像要根据界面数值读出具体的经纬度、高程、时间信息，判断地理特征；GIS图像要从图层的组成、地理事物之间的联系、图层重叠后多要素综合分布特征判断区域或要素的地理特征。

结合设问，调动相关知识，结合图像解答问题。

[学以致用]

考法一　RS图像的判读与应用

1.（2015·江苏地理，17～18）图1为某冰川所在区域遥感影像，图2为根据1973、2009年遥感影像提取的该冰川分布图层（局部），图中每个方格面积表示900平方米。

读图回答

（1）～

（2）题。

（1）图1中甲点所处的地形是（　　）

A.山谷B.山脊C.冲积扇D.盆地

（2）图2所示区域冰川面积变化的情况是（　　）

A.减少了1800平方米B.增加了1800平方米

C.增加了2700平方米D.减少了2700平方米

解析　第

（1）题，海拔高处多冰川，反射率高，在遥感影像上表现为颜色较浅，海拔低处较灰暗，且比两侧暗；该地位于山顶附近，结合灰暗处的延伸形状，可判断甲位于山谷中。

第

（2）题，2009年非冰川方格的数量增加到10个，比1973年多了3个方格，即冰川方格减少了3个方格，每个方格面积表示900平方米，说明图示区域冰川面积减少了2700平方米。

答案　

（1）A　

（2）D

考法二　GIS图像的判读与应用

2.（2016·江苏地理，15～16）下图为某地区地理信息系统数据库示意图。

读图，回答

（1）～

（2）题。

（1）以下图层组合最适合用遥感（RS）技术获取信息的是（　　）

A.①②④B.①③⑤

C.③④⑥D.②③⑥

（2）进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是（　　）

A.①②④⑤B.②③④⑤

C.②③④⑥D.①③⑤⑥

解析　第

（1）题，遥感主要获取地表地物的影像信息，结合各图层可判断①、②、④正确，故答案为A。

第

（2）题，此题实质是考查影响农业生产的自然因素，即地形、土壤、水源等对比分析可推断正确答案为C。

答案　

（1）A　

（2）C

考法三　RS和GPS图像的判读和应用

3.现代地理信息技术已经广泛应用于地理环境的研究，服务于日常生产生活。

读图，回答

（1）～

（2）题。

（1）利用甲图可以（　　）

A.了解地形和地貌特征，开展土地资源调查

B.监测风沙和干旱灾害，进行灾情预测分析

C.确定时间和空间定位，进行路线筛选导航

D.测算经济和人口数据，确定商业网点布局

（2）有关乙图车载导航仪及其所示电子地图，下列说法正确的是（　　）

A.车载导航仪借助GIS实现精确定位

B.车载导航仪通过RS获得交通信息

C.电子地图可以实现人机交互功能

D.电子地图不能显示自然地理信息

答案　

（1）A　

（2）C

限时规范专练

（时间：

45分钟　满分：

100分）

一、单项选择题（本大题共14小题，每题4分，共56分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

结合某日四川气象干旱监测图，完成1～2题。

1.要持续监测该地区的旱情，需要运用的地理信息技术为（　　）

A.GPSB.GISC.RSD.数字地球

2.该幅干旱监测图的绘制主要是依赖（　　）

A.GPSB.GIS

C.RSD.数字地球

解析　第1题，RS（遥感）可用于自然灾害的监测，能够持续监测旱情等灾害的发展。

第2题，该图的绘制需要对多种数据进行综合分析，因而需要运用GIS。

答案　1.C　2.B

　　下图为松林、草地、红砂岩和泥浆四种地物的反射波谱曲线。

读图，