学年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教学案.docx
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学年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教学案
第二节地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
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，包括遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等。
2．应用领域
（1）区域地理环境研究：
包括资源调查、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：
包括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（如飞机、高空气球）或航天器（如人造卫星）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
目标物→传感器→遥感地面系统→专业图件、统计数字。
3．特点
精度高、质量高、效率高，且节省人力、财力。
4．应用
资源调查、环境监测、自然灾害防御监测等。
[温馨提示]
传感器运载工具的飞行高度对遥感探测的范围、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，否则相反。
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
3．作用
为各类用户提供精密的三维坐标、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。
5．应用
确定考察点的地理位置（经度和纬度）、高度（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。
[温馨提示]
与地图相比，地理信息系统的优点很多，如地理信息系统的信息具有多维的特征；地理信息的时序性十分明显；时效性好；更新快等。
五、地理信息技术与数字地球
遥感、全球定位系统与地理信息系统既各自独立发展又相互促进。
遥感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信息的空间定位，地理信息系统主要用来对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。
1．地理信息技术为构建数字地球奠定了基础
2．数字地球
（1）含义：
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。
（2）功能：
将不同空间、时间的自然、人文的大量信息整合为立体的、动态的显示，为生产、研究活动提供实验条件和基础。
[温馨提示]
数字地球不能简单地说是“3S”技术的综合
数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现与再认识，是遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、虚拟技术、网络技术等多种技术的综合利用。
“3S”技术仅仅是数字地球的部分支撑技术。
[教材P8思考]
1．范围更广、速度更快、需要人力更少、财力投入少。
2．同意。
可以从遥感的定义分析。
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。
[教材P9思考]
汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。
服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为汽车导航。
[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，需要另外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→确认出事地点的位置→（在显示各巡警车的地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置→分析确定最近（或能最快到达）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。
———————情景导入先思考———————
2015年11月27日凌晨5时24分，我国使用长征四号丙运载火箭从太原卫星发射中心将遥感二十九号卫星成功送入预定轨道。
根据官方报道，遥感二十九号卫星是分辨率为0.5m的国土资源普查卫星，它的传输带宽也因此较其他卫星提升约6倍之多，这是我国遥感卫星技术发展的一个重要里程碑。
（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。
———————核心要点掌握好———————
遥感技术在区域地理环境研究中的应用
1．在资源普查中的应用
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，如下表所示：
应用领域
具体内容
备注
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
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
2．在环境、灾害监测中的应用
随着遥感技术的发展，遥感将不仅为人们提供信息资源，改变人们的生产、生活与交往方式，而且在环境监测、灾害预警等方面发挥着巨大作用，有助于灾害的预防、环境的治理和保护。
如下表所示：
应用领域
具体内容
备注
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
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
旱情、洪灾、滑坡、泥石流、农林病虫害、森林火灾等
有利于防灾减灾
3．农业、林业方面的应用
在农业方面，利用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。
如下图所示：
———————方法技巧很重要———————
遥感图像判读的方法
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——对比分析法
对比分析是指用不同波段、不同时间的卫星图像以及地面的已知资料进行对比，对比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。
———————应用体验不可少———————
随着科学技术的发展，我国台风预报技术能力大幅提高，台风预报准确率逐年稳步提升。
下图为某次台风的卫星云图。
据此回答1～2题。
1．气象卫星发回的卫星云图主要运用了（ ）
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（ ）
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．①②③⑤B．②③④⑤
C．①③④⑤D．①②④⑤
解析：
1.B 2.D 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．读遥感技术工作原理示意图，完成下列问题。
（1）从A图中可以看出，此遥感技术所利用的运载工具是________，这种运载工具采用的是________的方式对地面物体进行感知和识别。
这种方式的遥感技术，对地面的分辨率较________（高或低）。
（2）在B图中，传感器接收的是____________________。
解析：
本题考查遥感技术的运载工具和判断遥感技术分辨率的高低。
遥感技术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，遥感技术就是依靠这一特点来识别物体的。
答案：
（1）飞机 航空摄影 高
（2）地面反射或辐射的电磁波信息
———————情景导入先思考———————
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。
（以上海为例，XX地图可判断所处的位置是在高架桥上还是桥下）
（1）XX卫星导航系统属于对哪种地理信息技术的应用？
提示：
GPS技术。
（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。
———————核心要点掌握好———————
一、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几个方面：
二、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。
地理信息系统信息管理、查询和分析功能
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
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、发展过程，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
4．地理信息系统可以解决的四类基本问题
（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）模式问题：
（4）模拟问题：
———————方法技巧很重要———————
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，在地形图中则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。
———————应用体验不可少———————
目前，4G手机在人们的日常生活中越来越普遍，强大的功能日益丰富了人们的生活。
我国北斗卫星导航系统在不久的将来会进入个人手机领域。
读下图，回答1～2题。
1．此图是三星的一款GPS手机的GPS功能显示图，该手机的出现说明了（ ）
A．GPS技术已经成为人们日常生活的必备工具
B．随着GPS技术的普及，民用GPS技术发展很快
C．只有名牌的手机厂商才有能力开发GPS手机技术，中国目前还没有掌握此技术
D．手机GPS导航不需要通过GPS卫星，有手机信号就行
2．手机GPS功能的出现，说明GPS逐渐走入了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手，其原因正确的是（ ）
A．GPS手机成为时尚
B．GPS技术可以帮助人们选择最合适的旅游线路，降低旅游成本
C．GPS技术可以扩大人们的出行范围
D．GPS技术可以保证旅游者的安全
解析：
1.B 2.B 第1题，GPS有定位、导航功能，接收信号时，需要先通过卫星进行定位；GPS手机的出现，说明GPS已融入人们生活，但并不是人们日常生活的必备工具；中国已掌握了研发GPS手机的技术。
第2题，人们出行、旅游、探险时用到GPS技术，有利于旅游者选择旅游线路，降低旅游成本。
地理学中常用方格网法来研究各种问题。
如下图中将某区域划分为九个方格，数字“1”“2”“3”分别表示农业用地、建设用地、水域，则可通过这些数据来分析该区域的土地利用状况。
阅读图表完成3～4题。
3．若通过这种方法获得的该区域海拔（m）如表中所示，则该地最有可能位于（ ）
A．四川盆地 B．长江下游
C．东北平原D．黄河下游
4．一群大学生十一长假来黄山地区旅游之前上网分别查询了景点、交通线路、旅馆、特色餐饮及旅游购物商店等信息，这些过程主要利用了（ ）
A．RS图像功能B．GPS定位功能
C．GIS图层功能D．QQ聊天功能
解析：
3.D 4.C 第3题，根据表中数据可知，该区域河流的海拔高于两岸，为地上“悬河”，因此可以判断此地位于黄河下游。
第4题，地理信息系统作为地理信息的自动处理和分析系统，其主要功能有数据采集、数据分析、决策运用等，能解决的主要问题包括地物空间分布及位置分析、趋势分析、模拟分析及模拟结果等。
———————情景导入先思考———————
宁波未来“智慧城市”生活的愿景是：
走在街头，通过“无线智能叫车服务”就能立刻把出租车叫到身边；想租房买房，只需用智能手机的摄像头对着小区，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”的一部分。
（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。
———————核心要点掌握好———————
数字地球与各关键技术之间的关系
———————方法技巧很重要———————
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。
———————应用体验不可少———————
1．地理位置服务（LBS，LocationBasedServices）指的是通过移动终端（手机）和移动网络的配合，确定移动用户的实际地理位置，从而提供用户与位置相关的服务信息。
下图所示的LBS服务运用的地理信息技术是（ ）
A．RS B．RS和GPS
C．GPS和GISD．RS和GIS
解析：
选C 根据题干的提示可知，图中所示的LBS服务运用的地理信息技术是GPS和GIS。
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2～3题。
2．这一过程中，依次使用的技术是（ ）
A．RS—GIS—GPSB．RS—GPS—GIS
C．GIS—RS—GPSD．GPS—RS—GIS
3．“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
解析：
2.A 3.D 第2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GIS，利用该系统把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、定位的是GPS，利用该系统把杀虫剂、化肥施用到最需要的农田。
第3题，“土地利用信息数据库”是地理空间数据的计算机系统，在数字城市规划中不能用于统计城市流动人口数量。
地理科学广泛地运用了现代地理信息技术，研究的范围、内容、方法都有了重大变化。
据此回答1～2题。
1．有关现代地理信息技术运用的具体事例，正确的是（ ）
①用GPS确认南极冰盖最高点的位置
②用GPS了解各大城市的天气
③用遥感技术估测华北小麦受旱灾影响面积
④用遥感技术统计春运客流量
A．①② B．①③
C．②③D．③④
2．在城市管理GIS中，将城市交通图层、居民区图层、公园分布图层叠加后，可以（ ）
A．计算城市绿地面积B．分析建筑设计的质量
C．估算商品零售总额D．合理调整公交线站点
解析：
1.B 2.D 第1题，GPS的作用为定位和导航，因而可以确定南极冰盖最高点的位置；GIS具有查询、统计、分析等功能，因而可了解各大城市的天气、统计春运期间的客流量；遥感技术具有资源普查和灾害监测等功能，因而可估测华北小麦受旱灾影响面积。
第2题，居民区和公园附近的交通流量都很大，将三者叠加可以合理调整公交线路站点。
读北京市住宅开发适宜性评价图，回答3～4题。
3．编制评价图时考虑的因素有（ ）
①地形 ②科技水平 ③矿产地 ④交通条件
⑤人口密度 ⑥公共服务设施
A．①②③⑤B．②③④⑤
C．①④⑤⑥D．①②④⑥
4．北京市住宅开发适宜性分析主要应用（ ）
A．计算机网络B．地理信息系统
C．全球定位系统D．遥感
解析：
3.C 4.B 第3题，住宅区的开发与科技、矿产地关系不大。
第4题，地理信息系统具有分析处理的功能。
2015年9月29日8时50分，第21号台风“杜鹃”在莆田市秀屿沿海登陆，登陆时中心最大风力为12级。
福建中北部沿海地区出现暴雨，部分乡镇出现大暴雨，阵风达13～14级。
据此回答5～6题。
5．通过卫星云图准确地预报“杜鹃”的运动路径，需利用到的现代技术有（ ）
①RS ②GIS ③GPS ④MIS
A．①④B．①②
C．③④D．②③
6．在彩色电视画面中看到的“杜鹃”的卫星云图中，云雨区的颜色应为（ ）
A．白色B．绿色
C．蓝色D．灰色
解析：
5.B 6.A 第5题，预报台风运动路径需要运用遥感拍摄不同时间的卫星云图，并利用地理信息系统对各种数据进行处理分析。
第6题，卫星云图中，白色表示云雨区。
现代地理信息技术的发展，使得人类对自然演化过程和社会经济发展过程的捕捉、监测、表达的能力迅速提高，为生产的发展提供了可靠的依据，同时也极大方便了人们的生活。
据此回答7～8题。
7．下列关于地理信息技术在交通运输中的作用，说法不正确的是（ ）
A．车辆跟踪B．合理分配车辆
C．降低能耗D．提高运营成本
8．国家气象局每天为电视新闻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．①②③B．①③
C．②③D．①②
解析：
7.D 8.D 第7题，交通运输中使用GPS，可适时进行定位和导航，可进行车辆追踪、进行车辆合理调度，故可降低能耗，降低运营成本，故D错误。
第8题，空间定位和导航是GPS的主要功能；地理信息系统简称GIS，是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
它能显示数据的空间分布，并具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。
利用卫星监测和获取地表影像资料，属于遥感的主要功能。
而气象局获取卫星云图是使用了遥感技术，而对卫星云图的图像处理和分析等是应用了地理信息系统。
右图为3S（RS、GPS、GIS）技术的相互关系示意图。
读图回答9～10题。
9．如果①、③表示反馈影像信息的处理结果，②、⑥表示提供影像的功能，④、⑤表示提供定位信息功能。
关于甲、乙、丙的说法正确的是（ ）
①甲是GIS ②乙是RS ③丙是GIS ④甲是GPS
A．①②B．③④
C．①③D．②④
10．下列有关3S技术运用的叙述，正确的是（ ）
①运用RS可以确定110巡逻车的位置
②运用RS可以获取水灾淹没区域的动态信息
③运用GPS可以确定运钞车位置
④运用GIS可以获取森林火场遥感信息
A．①②B．②③
C．③④D．①④
解析：
9.A 10.B 第9题，①、③表示反馈影像信息的处理结果，说明甲是GIS；②、⑥表示提供影像的功能，说明乙为RS；④、⑤表示提供定位信息功能，说明丙是GPS。
正确答案是A。
第10题，运用GPS可以确定110巡逻车的位置；运用RS可以获取森林火场遥感信息。
一、选择题
“杂交水稻之父”袁隆平研制的“Y两优2号”百亩超级杂交稻试验田平均亩产926.6kg，高产攻关获得成功。
据此回答1～2题。
1．水稻长势监测依据的是植被指数图的对比，而植被指数图的绘制依据的是下图所示的某地理信息技术工作的主要环节，该地理信息技术是（ ）
A．全球定位系统B．遥感技术
C．地理信息系统D．数字地球
2．实时监测和预报水稻病虫害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
解析：
1.B 2.B 第1题，遥感技术由遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备等组成，可用于监测水稻长势。
第2题，对病虫害的实时监测可运用遥感技术，对获取的信息进行分析需要运用地理信息系统。
近几年，新疆建设兵团在中科院的帮助下成功地利用无人遥控直升机对所属农场的农作物病虫害进行了防治，大大提高了其准确度和工作效率。
据此回答3～4题。
3．工程技术人员指挥无人遥控直升机运用的地理信息技术是（ ）
①RS ②GPS ③GIS ④数字地球
A．①②B．③④
C．②③D．①④
4．对农作物病虫害的监测，新疆采用了卫星遥感技术，是因为（ ）
①农作物遭受病虫害时，发射和反射的波谱会有一定变化
②卫星遥感分辨率高，可拍摄到清晰的照片
③卫星遥感探测的范围广，连续性强
④卫星遥感智能化高，在治虫过程中无需人工参与
A．①②B．③④
C．①③D．②④
解析：
3.A 4.C 第3题，确定遥控直升机的位置需使用GPS，进行遥控作业需使用遥感技术。
第4题，农作物遭受病虫害时，发射和
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