高中地理第四章防灾与减灾第二节高新科学技术与防灾减灾学案湘教选修5.docx

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高中地理第四章防灾与减灾第二节高新科学技术与防灾减灾学案湘教选修5

第二节　高新科学技术与防灾减灾

[学习目标定位]　1.了解我国古代科学技术在防灾减灾活动中发挥的重要作用。

2.了解高新科学技术在防灾减灾中的应用、高新科学技术在防灾减灾中的前景，坚信发展高新科学技术进行防灾减灾是一条必由之路。

3.掌握一些阅读卫星图片的简单方法以及高新科学技术防灾减灾工作原理。

一、高新科学技术在防灾减灾中的应用

1.遥感技术与减灾：

遥感技术在减灾工作中的主要作用有：

第一是①灾害前兆监测；第二是进行灾害跟踪监视，以便及时发出警报；第三是帮助救灾；第四是②建立灾害模型。

我国遥感技术应用：

a.对滑坡和泥石流发生的预测；b.对③森林和草原火灾发生的预测；c.对农作物和④森林病虫害预报；d.对洪水灾害的预报。

2.全球卫星定位系统与减灾：

全球卫星定位系统能为全球范围内的用户提供全天候、连续、实时、高精度的⑤三维位置和三维速度及⑥时间数据。

在⑦防洪、预报台风、抗震、⑧扑灭林火等减灾领域可以发挥重要作用。

思考

1.遥感在防灾减灾方面有哪些优点？

答案　遥感的主要优点有：

①探索空间范围大；②获取资料速度快；③受地面限制较少；④获取信息量较大。

二、高新科学技术在防灾减灾中的前景

1.遥感技术和计算机技术

（1）应用变化：

将更为广泛地应用于灾害监测、⑨评估、预报与灾害信息管理。

（2）意义：

使灾害监测实现⑩综合监测化，并实现监测—评估—预测—预警的智能化、自动化、⑪网络化，大大提高灾害管理水平和防灾减灾的快速反应能力。

2.其他技术：

⑫生物工程技术、新能源开发利用技术等将对⑬保护资源与环境，有效防治灾害发挥巨大的作用。

思考

2.在防灾减灾中还有哪些现代化技术？

答案　现代高科技不断地应用于防灾救灾中，其有着越来越广泛的应用，如遥感技术、地理信息技术、全球卫星定位技术、通讯信息技术、减灾工程质量探测技术、先进的防灾建筑技术等，在防灾救灾中都起着重大的作用。

探究点　地理信息技术在防灾减灾中的应用

探究活动

　2008年5月14日，中国科学院遥感所所属北京国遥万维信息技术有限公司于14日接收到四川汶川地区最新高分辨率卫星遥感影像数据以及5米雷达数据。

据此完成下列问题。

（1）简述遥感技术的特点。

（2）人们通过对该遥感图片的分析可以得到哪些信息？

（3）根据上述材料，请你用地理信息技术对此次地震后灾情进行监测设计方案。

答案　

（1）遥感具有探测范围大、获取资料快、受地面条件限制少、获取信息量大等特点。

（2）①地震的准确位置；②地震造成的破坏程度，可以知道哪个哪个城市、县、哪个镇的破坏程度大，使人们救援有目的性；③公路的破坏程度，可以知道哪条路是通的，不通的路段有多长，使人们对救援物资的运输、公路的疏通有方向性；④大型建筑的破坏程度，可以知道水库大坝、大桥、高楼、大型工厂的破坏程度，使人们能预测它有没有潜在的威胁，需不需要采取一定的防范措施；⑤震区内地形状况，哪里是高山、深谷、陡坡；⑥植被的破坏情况。

（3）获得汶川地震灾区的遥感影像资料，然后通过地理信息系统对灾区的遥感图片进行整理、查询和分析，从而确定灾害影响范围、救灾物资调配的最佳路径，以及为受灾人员、财产的安全有效转移提供决策依据，同时进行灾情统计与评估，提出抗灾、救灾方案。

反思归纳

　地理信息技术在自然灾害监测中的作用

类别

主要功能

优点

作用

遥感（RS）

提供高分辨率的实时准确的信息资源，及时了解环境及灾害变化，为环境保护与防灾减灾提供决策依据

探索空间范围大；获取资料速度快；受地面限制较少；获取信息量较大

①除能看到电视屏幕上的常规大气云图外，还可看到沙尘暴、台风、暴雨等灾害性天气的形成过程；②利用遥感影像可以迅速地发现一些初发时肉眼难以觉察的突发性灾害，如森林火灾、赤潮等；③在交通不便、人迹罕至的地区可展现遥感作为灾害监测“千里眼”的优越性；④在灾害发生过程中和消除后，对灾害发生的规模、速度以及是否复发进行监测

全球定位系统（GPS）

提供三维坐标、速度和时间

具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点

主要应用于灾后的通信联络、灾情跟踪和监测；物资空投位置的精确定位、导航；灾情（如洪水）的实时监控；灾害（如森林火灾）发生地点的准确预报等

地理信息系统（GIS）

对信息进行综合处理和空间数据分析

独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理和表达、空间模拟和空间决策支持等

对自然灾害进行预报预警、动态监测、灾害发生原因与规律分析、灾害损失调查、灾情评估等，还可以为制定减灾预案和指导灾后重建工作提供依据

RS和GIS结合

信息获取和空间分析结合

灾前：

圈定危险区，对危害程度作出评价，指导防灾活动；灾中：

实况监测并作出评价，指导抗灾活动；灾后：

评估损失，指导救灾活动

迁移应用

　利用气象卫星对台风进行实时监测是预报台风和减轻台风灾害的重要措施。

该现代化技术手段属于（　　）

A.遥感技术B.地理信息系统C.全球定位系统D.雷达技术

答案　A

解析　利用气象卫星对台风进行实时监测的技术手段是遥感技术。

1.运用遥感技术监测森林火灾，与人工监测相比的优点是（　　）

①获取资料快，能及时进行动态分析　②受地面的限制小，可避免人员伤亡　③获取的信息量大　④探测的范围广，可在客观上进行监测

A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④

答案　D

解析　基于遥感技术的空间尺度和时间尺度可知其优点：

观察范围广、信息获取量大、获取速度快、实时性好、动态性强。

2.利用GPS可以（　　）

A.进行自然资源调查、环境监测

B.监测地球板块运动状态和地壳变形

C.预报自然灾害，对农作物估产

D.处理和管理地理数据，方便用户查询检索

答案　B

解析　进行自然资源调查、环境监测及预报自然灾害，对农作物估产主要用遥感技术。

监测地球板块运动状态和地壳变形主要用全球定位系统。

处理和管理地理数据，方便用户查询检索主要是用地理信息系统。

下图是某地山体滑坡后堵塞河道形成堰塞湖的影像。

读图，回答3～4题。

3.图中堰塞体垮塌后可能会淹没下游沿岸居民点，可快速确定需要转移人口区域的技术是（　　）

A.遥感（RS）

B.地理信息系统（GIS）

C.全球定位系统（GPS）

D.北斗导航系统（BDS）

4.图中甲、乙、丙、丁四处海拔由高到低的排序是（　　）

A.甲>乙>丙>丁

B.甲>丙>丁>乙

C.乙>丁>丙>甲

D.乙>丙>甲>丁

答案　3.B　4.D

解析　第3题，确定需要转移人口区域，需要对影像图进行分析，需要模拟堰塞湖决口可能会淹没的范围。

遥感的主要功能是获取地理信息；全球定位系统和北斗导航系统的功能主要是定位和导航；只有地理信息系统能对地理空间信息进行分析处理。

第4题，图中乙处位于堰塞体滑坡的源头处，其海拔应最高；丙在堰塞体上，海拔高于湖面上的甲，丁在堰塞湖下游河道上，海拔最低。

5.读材料，回答下列问题。

材料一　病虫害的发生、发展是有规律的，它所出现的特征是可以直接或间接在遥感图像上判读的，通过遥感监测可以预报其发生，报告危害严重程度与危害面积及发展趋势，世界上有60个国家受蝗虫危害，世界粮农组织利用气象图像监测蝗虫繁殖区，并结合现场抽样调查验证，作出灾情预报，在一定程度上减轻了蝗虫灾情。

材料二　火灾是造成森林破坏的主要原因之一。

森林发生火灾时，着火树木的温度比没有着火树木的温度高，在电磁波的热红外波段会辐射出比未着火树木更多的能量，卫星拍摄到的影像上，着火的森林比没有着火的森林显示更亮的浅色调。

据此原理，森林管理部门就建立森林火灾实时监测预报系统，全天候对森林进行监控。

利用遥感、地理信息系统可以监测林火蔓延速度、范围和火场内各点温度变化的趋势以及预报灾后苗木的恢复状况。

（1）材料一中提到利用遥感技术可对病虫害进行监测，其原因是不同地物__________不同，同一地物的不同部位__________不同；遥感技术的特点是__________、__________、____________、__________和动态性强等特点。

（2）材料二中提到，利用遥感、地理信息系统可以监测森林火灾的范围，其原理是________________________________________________________________________。

（3）关于地理信息系统和遥感技术在自然灾害防御中的作用说法，正确的是（双选）（　　）

A.遥感技术可以发现森林火灾的成因

B.遥感技术可以直接分析病虫害所造成的损失

C.可以显示地震灾情的大小

D.可以监测洪水的水位变化

（4）在遥感和地理信息系统方面，我国利用最广泛的是（　　）

A.预测地震灾害B.监测洪水灾害

C.天气预报D.分析沙尘暴的成因

答案　

（1）反射率　反射波长　观测范围广　信息获取量大　获取速度快　实时性好

（2）着火林木和未着火林木的辐射波长不同

（3）CD

（4）C

课时作业

[基础过关]

1.减轻自然灾害的高新科学技术主要包括（　　）

①遥感技术　②地理信息技术　③全球定位技术　④通讯技术　⑤减灾工程质量探测技术　⑥先进的防灾建筑技术

A.①②③⑤⑥B.①②③④⑥

C.②③④⑤⑥D.①②③④⑤⑥

答案　D

解析　以上选项均为高新科技在防灾减灾中的应用。

2.中央电视台每天天气预报中提供的卫星云图，主要使用了（　　）

①遥感技术　②地理信息系统　③全球定位系统

A.①②B.①③C.②③D.①②③

答案　A

解析　卫星云图制作的过程是先利用卫星在高空获取大气中云层的分布状况图，然后将其作为信息源输入地理信息系统。

利用地理信息系统对将来的24小时或48小时云系的移动和发展作出预测，最后根据其影响的地区作出天气预报。

3.GPS技术在减灾防灾领域应用广泛，下列不是其应用领域的是（　　）

A.绘制地图B.人员救生

C.地震监测D.淹没分析

答案　D

解析　淹没分析主要是借助RS技术和GIS技术。

4.重大自然灾害空间监测系统的核心技术是（　　）

A.全球定位系统B.遥感技术

C.地理信息系统D.计算机系统

答案　B

解析　空间监测的核心技术是遥感技术。

5.在下列自然灾害中，利用遥感技术无法做到的是（　　）

A.准确预报地震发生的时间

B.监测病虫害的扩散情况

C.收集洪水受灾区的面积

D.监测沙尘暴的动态趋势

答案　A

解析　通过遥感可以看到沙尘暴、台风、暴雨等灾害性天气的形成过程，并监测其动态，还可以利用它对洪灾进行跟踪监测。

6.如果将GIS用来监测森林火灾，可以（　　）

A.用来分析、判断引起火灾的原因

B.预测森林火灾后所造成的后果

C.分析火势蔓延方向，制定灭火方案

D.预测森林火灾的发生地点

答案　C

解析　地理信息系统（GIS）主要是对各种监测系统提供的信息进行综合处理和空间数据分析，具有定性和定量分析的功能（分析火势蔓延方向，制定灭火方案）。

7.2012年，嘉兴市国土资源局对外公布了全市地面沉降的监测数据。

数据显示该市地面沉降有减缓的趋势。

对地面沉降监测适用的先进技术是（　　）

A.RS技术B.GIS技术

C.GPS技术D.“3S”技术

答案　C

解析　利用GPS定位功能可以精确观测不同地点的沉降幅度。

8.下列关于高新技术在防灾减灾应用中的前景，说法不正确的是（　　）

A.遥感技术与计算机技术有更加广泛的应用

B.清洁能源技术的使用将完全替代煤炭的使用

C.通过转基因农业，将减少农作物的病虫害

D.防灾减灾将实现监测—评估—预测—预警的智能化、自动化和网络化

答案　B

解析　清洁能源不可能完全替代煤炭的使用。

[能力提升]

9.水稻是亚洲主要的粮食作物，病虫害防治是保障其高产稳产的重要措施。

实时监测和预报水稻病虫灾害灾情所运用的地理信息技术是（　　）

A.全球定位系统、数字地球B.遥感技术、地理信息系统

C.地理信息系统、数字地球D.遥感技术、全球定位系统

答案　B

解析　遥感主要应用于资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等领域，监测和预报水稻病虫害属于自然灾害防御监测的范畴，故应用遥感技术；地理信息系统对遥感提供的信息进行综合处理和空间数据分析，得出水稻病具体灾情变化。

10.遥感技术和地理信息系统在灾害监测评估中共有的作用是（　　）

A.动态监测B.成因分析

C.动态模拟D.灾害评价

答案　A

解析　遥感通过不同时间成像资料的对比，可以研究地面物体的动态变化；在利用遥感、全球定位系统等提供的地理信息的基础上，运用地理信息系统，可以对环境和自然灾害进行动态监测及评估监测。

11.在遥感技术中，可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况，有助于防灾减灾。

遥感技术用于防灾减灾的具体监测内容包括（　　）

①旱情　②水灾　③滑坡　④地震

A.①②③B.①②④C.①②③④D.②③④

答案　C

解析　利用遥感可以监测旱涝灾害和地震、滑坡等自然灾害。

中广网包头2009年5月13日消息：

由于去年冬季气温有利于蝗卵越冬，给今年蝗虫灾害发生提供了有利条件，预计全旗蝗虫灾害总危害面积为20077亩，其中严重危害面积15077亩。

针对往年飞机灭蝗时定位不准，有时误将农药撒入池塘等问题，达茂旗畜牧局草原站已启动草原蝗虫灾害防治卫星监测预警体系。

据材料回答12～13题。

12.上述治蝗实例中，主要采用了“3S”技术中的（　　）

A.遥感技术

B.全球定位系统

C.遥感技术和全球定位系统

D.地理信息系统

13.卫星遥感技术之所以能够感知地面蝗虫的危害和分布情况是因为（　　）

A.农作物遭受蝗虫灾害，反射光谱会发生一定特性的变化

B.卫星分辨率高，可以拍摄到比较清晰的照片

C.卫星直接指挥飞机进行灭蝗工作，无需人工参与

D.如果采用飞机遥感，探测的范围会更大

答案　12.C　13.A

解析　在本次灭蝗中采用了遥感技术及全球定位系统。

卫星遥感技术之所以能够感知地面蝗虫的危害和分布情况是因为农作物遭受蝗虫灾害后，植物的反射光谱会发生一定特性的变化。

14.读下表，完成下列各题。

案例

地理信息技术的应用

2016年5月福建发生暴雨洪灾

洪水的跟踪、动态监测—遥感

评估工作—地理信息系统

2016年5月湖南、湖北洪灾

对暴雨和洪水的监测—遥感

2015年10月台风“彩虹”侵袭

琼州海峡水位监测—遥感

综合评估—地理信息系统

（1）用于防灾减灾的地理信息技术主要包括______________________________________、

________________、________________，其中_____________________________________

技术是自然灾害空间监测系统的核心技术。

（2）在灾害预测预报技术方面主要有______________、________________等，当这些技术发展到更高水平后，能够引导着人类从趋利避害到________________发展。

（3）防汛指挥决策支持系统的技术基础是什么？

其具有哪些功能？

答案　

（1）遥感（RS）　全球定位系统（GPS）　地理信息系统（GIS）　遥感

（2）空间技术　信息技术　化害为利

（3）GIS技术。

　具有空间定位、定性和定量分析的功能。

解析　本题以地理信息技术在我国重大自然灾害的监测、防灾减灾中的应用及遥感技术的应用原理考查高科技在减灾防灾中的应用。

解题时应注意掌握“3S”技术的应用领域。

15.阅读材料，回答问题。

不同物体和物体的不同状态具有不同的电磁特性，卫星传感器探测地表物体对电磁波的反射和物体自身发射的电磁波，然后按照一定的规律把电磁辐射转换成图像，经过处理，提取物体信息，完成远距离识别物体和物体的状态，这就是遥感工作的基本原理。

例如，森林发生火灾时，着火树木的温度比没有着火树木的温度高，在电磁波的热红外波段会辐射出比未着火树木更多的能量，卫星拍摄到的影像上，着火的森林比未着火的森林显示更亮的浅色调。

据此原理，森林管理部门建立森林火灾实时监测预报系统，全天候对森林遥感信息进行监控。

如出现火情，就能对火灾面积、蔓延情况进行动态分析，以作出相应的防灾措施。

遥感技术同样对病虫害、洪水灾害等有不同的分辨功能。

（1）据以上文字材料，设计出用遥感技术对洪水监测的方案。

方案A________________________________________________________________________；

方案B________________________________________________________________________。

（2）结合材料分析，在森林火灾发生前，地理信息系统的主要作用是_____________________；

在灾害发生过程中的主要作用是_______________________________________________；

在成灾后的主要作用是__________________________________________________。

（3）地理信息系统在监测森林火灾时能够（双选）（　　）

A.分析火灾发生的原因B.监测火灾的动态

C.为灭火提供预案依据D.控制火灾的发生

答案　

（1）方案A：

建立长江流域监测预报预警系统，获得长江水文遥感影像资料

方案B：

对长江水文异常情况进行分析，提出预报

（2）圈定危险区，并对危险程度做出评价，指导防灾活动　对灾情实况监测，指导抗灾活动　对灾害损失做出快速评价，指导救灾活动

（3）BC