高中地理 32 遥感技术的应用同步导学案 中图版必修3.docx

高中地理 32 遥感技术的应用同步导学案 中图版必修3.docx

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高中地理32遥感技术的应用同步导学案中图版必修3

第二节　遥感技术的应用

●学习目标

　　1.结合教材内容，通过读图或上网搜索相关资料，了解遥感的概念、类型和工作过程。

　2.通过对实例进行分析，掌握遥感影像特点、分类及其判读。

（难点）

3.学会运用相关材料说明遥感，在资源普查、环境和灾害监测中的应用。

（重点＋难点）自主研习

　　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。

问题磁场

（1）有人说：

遥感是人的视力的延伸。

你同意这种看法吗？

2.原理：

不同物体反射或辐射的　　　　　　特征不同。

3.类型：

　　　　　遥感、　　　　　遥感、　　　　　　遥感。

4.工作过程

遥远的物体电磁波　　　　　地面接收站　　　　　　

问题磁场

（2）阅读以下材料，分析问题。

曾有报道，北京中关村某高科技厂家在建设厂房时要求使用一种高科技合成材料作为房顶（具有质轻防晒的功能），但施工方在施工过程中为了获得更多的利润，有些房顶只使用一般的材料，由于在外观上看不出差异，厂家被蒙在鼓里。

一年后，北京某遥感专业的实习学生在判读中关村多种波段的遥感图像时，发现这家工厂的厂房屋顶材料不同，于是向厂方了解，厂方否认用了不同材料，经实习学生的进一步解释，厂方终于明白施工方用了劣质材料。

后来，施工方也不得不承认这一事实，并加以赔偿。

为什么肉眼难以分辨，遥感却具有“火眼金睛”，能检测出伪劣产品呢？

组成：

　　　　　　　　　是遥感影像上能够详细区分的最小单元

5.遥感　空间分辨率（分辨率）：

一个像元所代表的地面　　　，分辨率　　　　，分辨率就越高

影像　　　类型：

　　　　　　、彩色（　　　　　　、假彩色）　

二、遥感在资源普查中的应用

6.应用领域：

矿产资源勘探、　　　　　、　　　　　等。

7.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　　　　　。

问题磁场

（3）你能说出遥感技术在种植业方面有哪些具体应用吗？

三、遥感在环境和灾害监测中的应用

8.遥感在水　　　　　原理：

被污染水体具有独特的区别于清洁水体的　　　　

污染监测中　　　　内容：

研究和预测同一流域水体污染历史和　　　　

意义：

为水资源　　　　提供准确信息

的应用

9.遥感在沙　　　　　遥感卫星的特点：

　　　　　、时效快、精度高、　　　　　

尘暴监测中　　　　监测内容：

沙尘暴的　　　　　　　过程

的应用

自主核对：

1.技术设备和系统　电磁波特征　分析

问题磁场

（1）同意。

从某种意义上说，人们看的过程就是在遥感，眼睛相当于传感器。

由于技术的进步和应用领域的不断开拓，在研制遥感传感器时，对其功能的要求就比人眼有很大提高，看的更远，看的更多，看的更真，受自然条件限制小等，因此说遥感是人的视力的延伸。

2.电磁波

3.近地面　航空　航天

4.传感器　遥感影像

问题磁场

（2）两种材料在外观上差异不明显，但它们自身发出的辐射量或反射太阳辐射的能力却大不一样，表面温度也会不同。

这种变化用肉眼是无法观察到的，但利用遥感技术都可以清楚地发现。

5.像元　实际尺寸　数值越小　黑白　真彩色

6.水资源的调查　农作物的估产

7.全面系统　及时更新

问题磁场

（3）在种植业方面，利于遥感技术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；在作物生长过程中，可以利用遥感技术分析其长势，及时进行灌溉、施肥和收割等，当农作物受灾时，可以及时预报。

　　8.光谱特征　污染趋势　保护规划

9.监测范围广　连续性强　起源、移动和扩散

疑难解答

探究一　　遥感的工作过程

1.遥感技术及工作过程

遥感技术是指从传感器接收信息到遥感信息应用的全过程。

其主要的基本技术程序（或环节）如下图所示：

　目标物　→　传感器　→　遥感地面系统　→　成果

　物体辐射和反射电磁波→收集→传输→信息处理　信息分析→专业图件统计数字

遥感的关键装置，是一种被称为传感器的仪器。

传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面接收站，地面遥感系统进行信息处理和信息分析，最后完成专业图件、统计数字等成果。

2.遥感工作的基本原理

不同地物，同种地物不同性状，其反射和辐射的电磁波各不相同。

这是遥感信息可以判读并得以广泛运用的基本原理。

如某地发生森林火灾的时候，由于着火树木温度比没有着火的树木的温度高，它们在电磁波的热红外波段会辐射出较多的电磁波能量。

如果这时候正好有一个载着热红外波段传感器的卫星经过该地上空，在传感器拍摄到的影像上，着火的森林就会显示出更亮的浅色调。

当影像经过处理后，可为及时调遣消防力量提供依据。

［图表点拨］　图3-2-2　遥感卫星接收不同地物反射信息示意

遥感技术的基础是物体电磁波辐射理论。

不同物体具有各自的电磁辐射特性，人们利用搭载在远离地面的不同工作平台（如高塔、气球、飞机、人造卫星等）上的传感器，对目标地区的电磁波信息进行探测，就能掌握目标地区地物的信息。

传感器接收的电磁波包括地物反射的或辐射的。

图3-2-2所描绘的是传感器接收物体对太阳辐射的反射电磁波。

图中有树木、水体、草丛、裸露的地面、路面、建筑物等不同地物，遥感卫星接收不同地物反射信息，因不同地物反射的电磁波特性不同，在同一遥感影像上不同地物影像特征（色彩等）是不同的，是能够区别的。

探究二　遥感影像

遥感影像有成千上万的像元组成。

1.像元、分辨率

面对一张照片，你也许会说：

真清楚，就连面部的那个雀斑都看得清。

小于这个雀斑大小的特征就看不清了，那么这个雀斑的直径就是照片的分辨率。

在遥感影像上能够区分的最小单元叫像元，像元代表的地面实际尺寸就是空间分辨率。

如1米分辨率就是指影像上的一个像元表示地面上1平方米的范围。

由此可知，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。

感悟归纳

运载工具飞行高度的不同，对探测范围、分辨率、获取资料的周期和速度的影响

传感器运载工具的飞行高度对遥感探测范围、速度、周期、分辨率等影响很大。

一般来说，运载工具飞得越高，探测的范围越大，获得资料的速度越快，周期越短，对地物的分辨率越低。

基本对应关系如下图所示。

2.像元、分辨率和影像信息之间的关系

像元越小，分辨率数值就越小，分辨率就越高，影像显示地表信息的能力就越强；反之，像元越大，分辨率数值就越大，分辨率就越低，影像显示地表信息细节的能力就越弱。

“活动”点拨：

比较像元大小对影像信息的影响

“活动”的目的是帮助学生理解遥感影像像元大小即分辨率差异对影像信息的影响。

这一活动非常贴切地展示了遥感的识别成像过程。

一个网格代表一个像元，也就是遥感影像上能够区分的最小单元。

比较涂出的图形与苹果形状的相似程度，也就显示出了不同像元大小和不同分辨率情况下，遥感影像反映的地物的真实程度。

学生完成绘图后进行对比很容易看出：

第三幅图与原来苹果形状相比，误差最小，第二幅误差最大。

所以第三幅图代表的分辨率最高，第二幅图代表的分辨率最低。

3.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

遥感利用的电磁波谱范围主要是紫外线、可见光、红外线和微波。

根据不同波长谱段的电磁辐射与物质的相互作用不同，科学家设计了不同类型的传感器。

这些传感器就如同我们日常使用的照像机，用它可“拍”出黑白照片或彩色照片。

为了方便使用，人们还会对同一地区不同“胶卷”照出来的图像进行合成，从而制作出与真实颜色不同的假彩色图像。

例如，电视节目中通常使用的卫星云图，就是红外云图通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态图片，人们可据此推知其发展变化，预知未来天气。

知识拓展：

不同地物特性不同，反射率不同，遥感图像也不相同，成为通过遥感图像进行地物判读的标志。

如下表：

地物类型

吸收和反射电磁波的特性

彩色航空片

黑白近红外遥感片

彩色近红外遥感片

红外遥感片

水体

①对蓝、绿光难以吸收；②对近红外波段吸收能力很强；③水体中的杂质对吸收能力会造成影响

①呈蓝绿色的封闭区域；②有时会有白点和黑色的污染物

①呈深色，以深灰和黑色为主；②污水颜色会相对较浅

①呈深色，以黑色和蓝灰色为主；②污水多呈青色甚至黄色

①在早晨为浅色；②在夜晚为深色

植被

①对可见光吸收强烈，反射绿光；②对近红外反射强烈；③不同植物的反射能力与其叶绿素含量有关；④不同季节，植被因叶绿素含量发生变化，使得其反射能力也发生变化

①多为绿色，成片分布；②颜色随季节变化很大

①色调较浅，多为灰白色；②植物越鲜嫩（叶绿素含量多），则颜色越浅

①色调多为浅色，多呈黄色甚至红色；②植物越鲜嫩（叶绿素含量多），则颜色越浅，比如粉红色

颜色较深

城市居民区

①由于城市居民区多为混凝土结构，而混疑土吸收能力极差，反射能力极强；②混凝土比热容很小，白天和晚上的温度差异很大

灰白色甚至白色

颜色很浅，白色和灰色

白色，浅灰色

深色

探究三　遥感在资源普查中的作用

1.应用领域

矿产资源勘探、水资源的调查、农作物的估产、全球气候变化的观测、灾害监测、重大工程的建设等。

1.传统资源调查与遥感资源调查的不同

传统调查

靠工作人员实地考察和绘图，工作量大，时间长，不能真实反映情况

遥感技术

可以全面系统地提供资源状况，而且还能对信息进行及时更新

3.遥感与资源普查

勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等是遥感技术在资源普查中的重要应用领域。

以探矿为例，在没有资源卫星之前，人们寻找矿产资源的方法，只能靠到处取样、分析地质构造和岩层分布来寻找矿苗，勘探人员长年风餐露宿，工作效率很低。

蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产的存在。

现在，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，大大缩短探矿时间，效率可以提高十几倍。

在对森林、草原、绿地以及农作物等资源的调查中，通过遥感图像解译或图像处理技术，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、环境保护等部门提供服务。

探究四　遥感技术在环境和灾害监测中的应用

1.遥感监测的优势

遥感技术是环境和灾害监测的重要手段。

遥感监测的区域范围大，获取环境和灾害信息快速准确，能够及时发现环境和灾害的变化；同时，由遥感技术获取的环境和灾害动态观测数据，通过地理信息系统快速处理和分析，能够为决策部门提供科学依据。

2.遥感技术监测水污染的原理及作用

（1）原理或过程：

被污染水体具有独特的区别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征能够被传感器捕捉，并在遥感影像中表现出来。

（2）监测特点：

能清楚地展现出水体污染的宏观分布特征、污染的轻重程度、发展趋势。

（3）功能：

利用遥感技术可以对同一流域水体污染历史和污染趋势作出研究和预测，为水资源保护规划提供准确信息。

（4）意义：

遥感监测的区域范围大，获取信息速度快，能够及时发现变化；由遥感获得的动态数据，通过分析，为决策部门提供科学的依据。

［图表点拨］　图3-2-12　珠江广州河段的遥感影像

在红外波谱段，水体对红外辐射几乎全部吸收，造成与背景地物反射率的差别明显，所以影像中的水体与背景地物就会有显著的色调区别。

珠江广州段的遥感影像就是选择红外波段中的近红外波段拍摄的。

随着污染程度的增加，图中河