江苏省届高中地理地理环境与区域发展第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案新人教版.docx
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江苏省届高中地理地理环境与区域发展第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用学案新人教版
第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
[学习目标] 1.了解遥感、全球定位系统、地理信息系统和数字地球的概念。
2.掌握遥感、全球定位系统、地理信息系统和数字地球在生产、生活中的应用。
3.弄清“3S”之间的区别与联系及其与“数字地球”的关系。
一、地理信息技术
1．概念：
指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等。
2．应用
（1）在区域地理环境研究中的应用：
资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等。
（2）大众化应用：
GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。
二、遥感（RS）
1．概念：
人们在航空器（飞机、高空全球）或航天器（人造卫星）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．在区域分析中的作用：
为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展，提供了条件。
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
（1）空间部分——GPS卫星星座。
（2）地面控制部分——地面监控系统。
（3）用户设备部分——GPS信号接收机。
3．特点：
提供精密的三维坐标（经度、纬度、高度）、速度、时间，且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点。
4．应用：
确定考察点的地理位置（经度和纬度）、高程（海拔）。
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
信息源→数据处理→数据库→空间分析→表达。
3．应用
（1）在区域地理环境研究中，地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息。
（2）通过对有关信息进行分析、加工，建立能反映区域内各种因素相互关系，揭示区域结构、特征和发展规律的模型。
（3）对区域内自然资源和自然条件、区位和交通条件、人口和劳动力条件，以及经济和社会条件进行更为精确的分析、评价。
（4）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预测。
思考
GIS和电子地图有什么区别？
答案 电子地图是GIS的一种应用产品，GIS是可以随时修改和更新的计算机软件系统，而电子地图只是用GIS的阶段性成果做成的供人们查询的产品。
五、地理信息技术与数字地球
1．地理信息技术
（1）遥感获取地理信息数据。
（2）全球定位系统主要用于地理信息的空间定位。
（3）地理信息系统主要用来对数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。
2．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、时间的自然、人文的大量信息进行整合，进行立体的、动态的显示，为生产、研究活动提供实验条件和试验基地。
思考
“3S”技术与数字地球的关系是什么？
答案 “3S”技术仅仅是数字地球的部分支撑技术，数字地球还需要虚拟技术、网络技术等，数字地球不能简单说是“3S”技术的综合。
探究点一 遥感（RS）
不同物体和物体的不同状态具有不同的电磁波特性，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。
1．在区域地理环境研究中，遥感与实地测绘相比，具有哪些优势？
答案 监测的范围大、获取信息的速度快、受地面的限制较小。
2．遥感为什么能应用于农业病虫害的监测？
答案 农作物是否受到病虫害的侵袭，植被的表现形式不同，不同性状的植被所辐射的电磁波不同，遥感的传感器就可以感受到不同的电磁波。
3．请拟列出卫星遥感技术的三个应用领域及相关的课题名称。
序号
应用领域
课题名称
例
灾害监测
长江流域洪水动态分析
①
②
答案
序号
应用领域
课题名称
例
灾害监测
长江流域洪水动态分析
①
资源调查
野生藏羚羊种群数量及分布
②
环境监测
太湖的污染监测
遥感技术的应用
应用领域
具体内容
作用
资源调查
矿产
资源
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
通过分析遥感图像，划定蕴藏矿产的大致区域
生物
资源
通过解译遥感图像，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
荒漠化、土壤盐渍化、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
可以及时了解环境变化，使环境得到保护和改善
灾害
监测
旱情、水灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等
有利于防灾减灾
工程建设及规划
大型水利工程、港口工程、城市规划、路网
合理规划商业网点等
农业方面的应用
农业生态环境调查及监测，农作物长势监测
发展精准农业
1．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
2．不同的地物和地物的不同状况有不同的反射率，据此原理，可以利用遥感监测的有（ ）
①近海赤潮灾害 ②人口分布 ③海上石油污染 ④工业生产总值
A．①②B．②③C．③④D．①③
答案 1.A 2.D
解析 第1题，题干中说明了热红外遥感影像亮度与地物表面温度的关系：
温度高→亮度大。
因此晴天正午时刻，选项所列温度最高的地物最亮。
公路的热容量最小，升温最快。
第2题，结合遥感的应用知识，遥感不能监测人口分布和工业生产总值。
探究点二 全球定位系统（GPS）
材料一 浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。
1940年5月24日，德军以“闪电战”攻破马奇诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。
从26日至31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。
到4日上午，英法联军共撤出34.6万人，有人说是浓雾创造了奇迹。
材料二 据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响。
材料三 在第二次海湾战争中，许多美国飞行员在被击落后能得以生还，人们常常惊羡于美国人的神奇。
1．材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美军的轰炸产生影响？
答案 “二战”时的德军飞行员依靠人眼的视力发现目标，一旦有低层烟雾出现，人会看不清地面的物体。
而第二次海湾战争中，因为美军采用了全球定位系统（GPS），能提供精密的三维坐标、速度和时间，并且具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的特点，因而不受烟雾的影响。
2．在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行组织救援的？
答案 美国人用的是GPS技术。
因为当时多国部队是跨国界、跨地区作战，对地理环境相当陌生，仅依靠地图的作用是有限的，正是因为有了手持型GPS接收机的帮助，才使许多美国士兵得以生还。
3．GPS提供了哪些信息使其能应用于导航？
答案 GPS可提供精准的定位信息即经度、纬度和海拔。
全球定位系统的应用
依据全球定位系统所具有的特征，其广泛应用于以下领域：
近期，针对车主对于高架桥定位、导航的痛点，XX地图率先推出了高架导航功能，覆盖全国几乎所有采用高架桥道路设计的城市，可以更精确地判断行驶的位置位于高架桥上还是高架桥下，为用户提供更加准确的导航服务。
据此回答3～4题。
3．GPS对车辆实时定位是指（ ）
A．随时知道车辆所在地的地理坐标
B．随时知道车辆所在地的气候
C．随时知道车辆所在地的天气
D．随时知道车辆所在地的季节
4．目前GPS的主要功能是（ ）
A．定位和导航B．定位和找矿
C．天气预报D．地质测量
答案 3.A 4.A
解析 第3题，GPS对车辆实时定位，是指随时知道车辆所在地的地理坐标。
第4题，目前，GPS的最主要应用是在定位和导航方面。
探究点三 地理信息系统（GIS）
材料一 图1为一幅具有林木、河流和住房的景观图，图2是根据该图而建立的空间数据模型。
材料二 某城市部分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？
答案 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，而地图则通过肉眼进行判读，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，若布局合理，则该城市盛行风向最不可能为________；若在该区域新建物流中心，最宜选择在________。
地理信息系统在城市管理中有哪些作用？
答案 西南风 丁地 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。
地理信息系统的应用
地理信息系统可应用的领域相当广泛，可以说，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域，都可以借助GIS技术。
（1）在区域地理环境研究中的应用
（2）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。
（3）在城市建设和管理中的应用
应用
举例
地物的位置、分布等基本问题
地点查询；最近的银行在哪里；巡警车的分布
趋势分析
人口增长趋势；城市发展趋势
模式问题
人口扩散模式；商业选址模式；路径分析模式
模拟问题
用GIS模拟灾害发生时的灾民撤退问题
用GIS模拟某大型工程可能带来的影响
“3S”技术手段的选取技巧
对于“3S”技术的考查，主要是考查“3S”技术作用和应用领域的不同。
因此，学生只要大体上抓住“3S”技术的区别，就能对“3S”技术的选取做出正确的判断。
可以重点记住三种技术的主要区别：
另外，注意在“用词”方面的差异，也是正确选取“3S”技术的方法之一，具体方法如下：
（1）若有“获取”“监测”“估测”“调查”等词语的一般选取遥感技术；
（2）若有“定位”“导航”“测量”等词语的则选取全球定位系统；
（3）若有“分析”“评估”“预测”“预报”“处理”“管理”“决策”“规划”“选址”等词语的则多是选取地理信息系统。
下图为“某专题研究建立的地理信息系统（GIS）图层”。
据此完成5～6题。
5．该专题研究可能是（ ）
A．耕地分类和评价
B．工业分布与交通的关系
C．商业分布和规划
D．学校分布
6．若利用该地理信息系统进行深埋垃圾场的选址，在下列图层中应增加（ ）
①大气污染 ②区域规划 ③造纸厂、印刷厂分布 ④水文地质
A．①②B．①③C．②③D．②④
答案 5.A 6.D
解析 第5题，地理信息系统图层涉及到土壤、水系、地形、土地利用及居民点分布，综合分析各选项可知工业分布与交通的关系相关性不明显，商业分布和规划、学校布局等应该与交通运输、人口数量有更密切的联系，故B、C、D项与图层相关性不密切，只有耕地分类和评价与上述图层联系密切。
第6题，垃圾深埋易对地下水造成污染，并且会对某些地表功能区的布局产生影响。
深埋垃圾场选址考虑水文地质和区域规划，而大气污染、造纸厂、印刷厂分布与深埋垃圾无关。
下图为“3S”（RS、GPS、GIS）技术的相互关系示意图。
读图回答1～2题。
1．如果图中①③表示反馈影像信息处理结果，②⑥表示提供影像数据的功能，④⑤表示提供定位信息的功能。
关于甲、乙、丙的说法，正确的是（ ）
A．甲是RSB．乙是RS
C．丙是GISD．甲是GPS
2．下列有关“3S”技术运用的叙述，正确的是（ ）
A．运用RS可以确定110巡逻车的位置
B．运用RS可以获取水灾淹没区域的动态信息
C．运用GIS可以确定运钞车位置
D．运用GIS可以获取森林火场遥感信息
答案 1.B 2.B
解析 第1题，①③表示反馈影像信息处理结果，故判断甲为GIS技术；②⑥表示提供影像数据的功能，故判断乙为遥感技术；④⑤表示提供定位信息功能，判断丙为GPS技术。
第2题，运用GPS技术可以确定110巡逻车的位置，故A不符合题意。
运用RS技术可以获取水灾淹没区域的动态信息，故B符合题意。
运用GPS可以确定运钞车位置，故C不符合题意。
运用RS可以获取森林火场遥感信息，故D不符合题意。
我国宣布北斗卫星导航系统将在2018年率先为“一带一路”国家提供基本服务，并在2020年形成全球服务能力。
回答3～4题。
3．下列不属于北斗卫星导航系统组成部分的是（ ）
①信号接收机 ②北斗卫星 ③传感器 ④车载移动电话
A．①②B．①③C．①④D．③④
4．北斗导航业务2020年形成全球服务能力，北斗导航系统可为（ ）
①登山爱好者提供具体的经纬度位置 ②农业生产测评农作物的产量 ③地质工作者提供某地的海拔 ④比赛者提供汽车的运行速度 ⑤工业生产测评水质污染
A．①②③B．①③④C．②③④D．③④⑤
答案 3.D 4.B
解析 第3题，卫星导航系统由空间部分（导航卫星）、地面控制部分和用户设备部分组成。
第4题，北斗导航系统（地面监察系统）属于全球定位系统，可以为用户（GPS信号接收机）提供具体的经纬度和海拔、运行速度和时间等信息。
5．读图，完成下列各题。
（1）GIS在灾害监测评估应用中的空白处所代表的作用分别是________、________。
（2）遥感技术和地理信息系统在灾害监测评估过程中的优势分别是什么？
两者结合在防灾减灾中的作用如何？
答案
（1）预报预警 动态监测
（2）遥感技术在灾害前兆与灾情监测过程中的信息获取方面有优势，而地理信息系统借助于其信息管理、查询和分析功能，在灾害空间分布分析方面有优势。
两者结合，可以实现在灾害发生前，能事先划定危险区，并对危险程度作出评价，指导防灾活动；在灾害发生过程中，能对灾情实况进行监测，指导抗灾活动；在成灾后能对灾害损失作出快速评价，指导救灾工作。
解析 地理信息系统的信息管理、查询和分析功能，可为分析灾害影响范围、确定救灾物资调配的最佳线路，以及受灾人员、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，为灾后重建提供决策支持。
图表特征：
“3S”图像往往作为考查的载体，用来考查“3S”技术的应用。
在遥感图像中，遥感影像图是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和GIS的综合应用所得的图像也是较为常见的考查方式。
下图为某冰川所在区域遥感影像。
图中甲点所处的地形是（ ）
A．山谷B．山脊C．冲积扇D．盆地
下图为某冰川所在区域遥感影像。
图中甲点所处的地形是（ ）
A.山谷 B．山脊
C．冲积扇 D．盆地
要求判断一个点的地形。
1.冰川块状分布，伸出多处冰舌，可知图示区域冰川作用活跃。
2.根据成像原理，地势较低的山谷光线较暗，地势较高的山脊光线明亮。
甲处光线较暗，应为山谷。
A
（2017·银川调研）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）利用图甲可以（ ）
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）有关图乙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
解析 第
（1）题，图甲是遥感影像图。
遥感主要是人的视力的延伸，用它可以获取图像，了解地形和地貌特征，开展土地资源调查。
B选项中的灾情预测分析、C选项中的路线筛选、D选项中的测算经济和人口数据只能由GIS来完成。
第
（2）题，车载导航仪借助GPS获得交通信息，实现精确定位，再通过电子地图呈现出来，实现人机交互的功能；电子地图也能显示河流、湖泊等自然地理信息。
一、单项选择题
（2017·无锡市江阴四校联考）2016年3月，东北地区经历了较长时间的低温雨雪天气。
资料显示，春耕春播时期，东北地区还有1/4耕地过湿，不仅推迟了春耕，更加重了春涝的程度。
据此回答1～2题。
1．对春涝灾情进行监测需要运用的主要技术是（ ）
A．GPSB．GIS
C．RSD．数字地球
2．救灾决策部门为了综合分析春涝灾情，运用了GIS，需要叠加使用的专题地图有（ ）
①降水量分布图 ②水系分布图 ③地形分布图 ④土壤类型分布图 ⑤地质构造分布图
A．①②③B．①③④C．②③⑤D．②③④
答案 1.C 2.A
解析 第1题，监测春涝灾情主要运用遥感技术。
第2题，涝灾主要是土壤中水分过多，主要分析降水量的多少、河流分布及地形、地势状况，与土壤的类型、地质构造分布无关。
下图为“某地区地理信息系统数据库示意图”。
读图回答3～4题。
3．不适合用遥感（RS）技术获取的图层是（ ）
A．①B．②C．③D．④
4．进行商业网点选址可以利用的图层组合是（ ）
A．①②B．①④
C．②③D．④⑤
答案 3.C 4.B
解析 第3题，岩层深埋于地下，遥感不能准确获取其信息，选C。
第4题，商业网点选址需要考虑市场、交通，需要居民点探求市场，需用道路图层推知交通，因此需要居民点、道路图层信息，选B。
（2017·河南洛阳期末）松茸是一种纯天然的珍稀名贵食用菌类，被誉为“菌中之王”。
西藏林芝松茸长得肥硕，味道鲜美，是松茸中的珍品（下图）。
2016年，林芝松茸通过电商平台远销日本，全程冷链配送。
据此回答5～6题。
5．物流配送期间，对松茸物流过程实现全程查询，所用的到的地理信息技术是（ ）
A．GPSB．RS
C．GISD．数字地球
6．林芝松茸在日本的销售价格可达1万元/千克，其价格高的原因除产量少以外，还有（ ）
①生产成本高 ②生产规模大 ③品质好 ④运输成本高
A．①②B．②④C．①③D．③④
答案 5.C 6.D
解析 第5题，GIS是地理信息系统，具备查询、分析、存储功能，可以查询松茸运输过程，C对。
第6题，由材料“西藏林芝、松茸长得肥硕，味道鲜美，是松茸中的珍品”，说明林芝、松茸质量好，销售到日本，距离远，运输费用高，故选D。
（2017·天津西青区模拟）读“我国地壳运动观测网图”，回答7～8题。
7．对地壳运动进行精确观测采用的主要技术是（ ）
A．遥感技术B．全球定位系统
C．地理信息系统D．数字地球
8．根据观测站的分布特点判断，建立地壳运动观测网最主要的目的是（ ）
A．泥石流、滑坡的检测和预报
B．大地高程测量
C．地震监测和预报
D．为电离层研究、气象预报提供数据
答案 7.B 8.C
解析 图中对地壳运动进行精确观测的基准站、基本站与区域站在我国的分布范围较广，但又相对集中在我国地质不稳定的地区，显然是通过对地壳运动的精确观测，判断各站点之间的距离位移，进行地震监测和预报。
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9～10题。
9．这一过程中，依次使用的技术是（ ）
A．GPS—RS—GISB．RS—GPS—GIS
C．GIS—RS—GPSD．RS—GIS—GPS
10．土地利用信息数据库在“数字城市”规划中不能用于（ ）
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
答案 9.D 10.D
解析 第9题，农民利用RS技术定期获得农田长势的影像资料；专门处理地理空间数据的计算机系统称为地理信息系统，简称GIS，利用该系统对影像资料进行系统分析；利用卫星在全球范围内实时进行导航、定位的系统为GPS，最后利用该系统把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田。
第10题，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。
二、判断题
11．（2016·南通市如东高级中学期中）数字地球是指数字化地球，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。
（ ）
答案 √
解析 数字地球是一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。
数字地球是指数字化地球，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。
12．（2017·常州市前黄高级中学月考）RS具有探测范围大、获取资料快的优点，GIS在城市管理的运用中最广泛。
（ ）
答案 √
解析 RS利用电磁波信号对地物进行探测，探测范围大，速度快；GIS目前被广泛应用于城市管理的各个领域。
13．（2017·江苏省学业水平模拟测试）借助于遥感技术可有效地监测和预报洪涝、森林火灾、人口分布状况。
（ ）
答案 ×
解析 遥感技术是利用卫星监测地理事物变化，可为自然环境变化提供信息；但不可预报人口分布状况。
14．（2017·南通市启东中学期中）“处方农业”是地理信息技术在农业生产中应用的具体表现之一。
（ ）
答案 √
解析 在“处方农业”中，农民可利用RS技术定期获得农田长势的影像资料；利用GIS把影像资料进行系统分析；利用GPS把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田。
故“处方农业”是地理信息技术在农业生产中应用的具体表现之一。
15．（2017·常州市前黄高级中学月考）GPS可以为用户提供加油站分布、路况情况等地理信息。
（ ）
答案 ×
解析 GPS主要功能是定位、导航，没有查寻信息功能。
为用户提供加油站分布、路况情况等地理信息，是GIS技术的功能。
故该说法错误。
三、综合题
16．“3S”技术之间密切相连，它们都为数字地球提供了技术支撑。
读图完成下列问题。
（1）图中①②③④⑤⑥箭头指向线分别表示“3S”技术的不同应用功能，其中表示“提供影像信息功能”的是__________和__________，表示“提供空间定位信息功能”的是__________和__________，表示“反馈影像信息处理结果”的是__________和__________。
（2）图中各个圆的重叠部分分别代表RS、GPS、GIS不同组合的综合应用，其中重叠部分乙代表GIS与RS技术的组合，丙代表________技术的组合。
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