地理环境与区域发展第一章 第二节.docx

地理环境与区域发展第一章 第二节.docx

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地理环境与区域发展第一章第二节

第二节　地理信息技术在区域地理环境研究中的应用

课程标准

1.结合实例，了解遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用。

2.举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。

3.运用有关资料，了解地理信息系统（GIS）在城市管理中的应用。

4.了解数字地球的含义。

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、高空气球）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、海拔）、速度和时间，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。

判断

1．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。

（　√　）

2．地理信息系统可以用来处理任何数据。

（　×　）

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，为复杂的生产、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，数字地球还包括虚拟技术、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）

阅读材料，回答下列问题。

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，不同性状的植被所反射和辐射的电磁波不同，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

（2018·福建省宁德市期末）下图为“青藏高原洛扎地区1980～2017年冰川面积减少百分比与坡向关系图”。

读图完成1～2题。

1．研究时段内，该地区冰川面积减少百分比最大的坡向为（　　）

A．东南B．西南

C．西北D．东北

2．若要快速获取当地冰川面积变化信息，主要采用的地理信息技术为（　　）

A．RS技术B．GPS技术

C．GIS技术D．VR技术

答案　1.B　2.A

解析　第1题，读图可知，西南坡面积减少百分比最高，约23%。

第2题，RS技术是借助传感器来接收遥远的地物发射或反射的电磁波，从而获得遥感影像，主要应用于资源勘查和灾情监测，故A正确。

GPS是全球定位系统，主要应用于定位和导航；GIS技术主要用来处理和地理位置有关的数据；VR技术指虚拟现实技术。

探究点二　全球定位系统（GPS）

阅读材料，回答下列问题。

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，可以更精确地判断车主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）

阅读材料，回答下列问题。

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、地价图层。

1．材料一中两图形对地物的表达有什么差异？

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

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．①③

C．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，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，故深埋垃圾场选址应考虑水文地质和区域规划。

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

要求判断甲点所处的地形，图中甲点光线较暗。

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

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。

（2018·福建省莆田第一中学月考）随着科学技术水平提高，地理信息技术运用到防灾减灾上的频率越来越高。

读“GIS分层图”，完成1～2题。

1．根据上图可以推断出正在分析的地质灾害最可能为（　　）

A．崩塌B．地震C．滑坡D．泥石流

2．一位年轻研究员不小心把完整的图示弄丢了，现在需要制作出完整的图示，他需要填补的甲最可能是（　　）

A．坡面起伏状况B．坡向

C．坡面侵蚀D．地层厚度

答案　1.C　2.B

解析　第1题，图示的地质灾害与坡度、倾斜的地层及活动断层有关，判断为滑坡。

地震是地球内部能量的释放，与坡度无关；崩塌、泥石流与顺向坡面关联度不高。

第2题，图示甲与倾斜的地层图层合成的是顺向坡面，可判断甲是坡向。

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．①③④

C．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．读图文材料，回答下列问题。

材料　下图为水分含量对玉米叶子反射率的影响。

（1）据图可知，玉米叶子水分含量与反射率的关系是___________________。

（2）要监测玉米缺水状况，首要采用的现代化技术是____________。

（3）监测玉米含水量变化，主要是通过监测玉米的______来判断玉米的生长状况。

（　　）

A．电磁波特征B．种植密度

C．种植面积D．形状特征

（4）依据上述原理，举例说明遥感在现代农业中的作用。

答案　

（1）玉米叶子水分含量越高，反射率越低

（2）遥感

（3）A

（4）监测作物生长环境及其状况，如土壤湿度、作物水分含量、病虫害程度，进行作物估产；监测土地利用状况及其变化等。

（答案合理即可）

解析　

（1）比较图中四种含水量反射率可知玉米叶子水分含量越高，反射率越低。

（2）可以利用反射率不同进行监测玉米缺水状况，首要采用的现代化技术是遥感。

（3）监测玉米含水量变化，主要是通过监测玉米的电磁波变化来判断玉米的生长状况。

电磁波不同玉米含水量不同。

（4）本题要抓住对现代农业的影响，主要分析生物生长变化和环境变化。

摩拜单车，一种基于移动App和智能硬件开发而兴起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．GIS　GPS

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

答案　1.B　2.D

解析　第1题，约车查询是对数据的分析，需用到GIS，而单车位置定位需用到GPS，故选B。

第2题，摩拜单车是新型环保出行，有利于城市空气质量的改善，缓解交通拥堵，对城市交通规划会有所影响，但单车出行多为短途，对公交客流不会造成大的影响，选D。

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。

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．②④

C．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。

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、滑坡的监测和预报

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壳不稳定的地区，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，依次使用的地理信息技术是（　　）

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。

人口热力图是根据测得的热力值，用不同颜色的区块叠加在地图上实时描述人群分布、密度的统计图形。

下面两图分别为“我国某城市8时和20时的人口热力图”。

据此完成11～12题。

11．绘制人口热力图需要用到的地理信息技术是（　　）

A．GPS和RSB．GPS和GIS

C．RS和数字地球D．RS和GIS

12．根据人口热力图，可以（　　）

A．统计该市人口数量B．分析城市人口迁移方向

C．确定城市用地类型D．预测城市人口增长率

答案　11.D　12.C

解析　第11题，人口热力值需要利用遥感技术（RS）测量，而图形最后的合成叠加则需要用到GIS技术。

第12题，人口热力图反映了城市不同区域的人口密度分布情况，根据人口密度可以确定交通、商业区等用地类型及其合理性。

但是不能统计人口数量、人口迁移方向以及预测城市人口增长率。

西藏是我国湖泊最多的省区之一。

监测数据显示，近20年来西藏全区湖泊总面积一直在增加。

其中那曲地区的色林错持续增大，成为西藏第一大湖泊。

完成13～14题。

13．获取色林错湖区影像的地理信息技术是（　　）

A．RSB．GPS

C．GISD．数字地球

14．近年来色林错面积持续增大的主要原因是（　　）

A．地壳下陷，湖区积水增多

B．气候变暖，冰川融水增多

C．退耕还湖，生态系统改善

D．蒸发减弱，水汽输送减少

答案　13.A　14.B

解析　第13题，获取面状影像资料使用遥感（RS）技术。

第14题，色林错位于青藏高原地区，湖泊的补给类型为高山冰雪融水，近年来，全球气候变暖，冰川融化增多。

15．“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__________。

（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。

请分别写出图中所示的各个综合应用的实例。

（3）目前我国建设的北斗导航系统和各种地理信息系统都是我国“数字中国”建设的重要组成部分，说说“数字中国”对我国国土整治的意义。

答案　

（1）①　⑤（①和⑤可互换）　④　⑥（④和⑥可互换）　②

（2）GIS与GPS　甲：

RS获取矿床出露信息，GIS分析矿产种类，GPS确定矿床出露位置。

乙：

RS获取水灾淹没区的动态信息，GIS分析水灾损失。

丙：

装载GPS接收机的运钞车发送位置信息到监测中心，GIS监测运钞车是否偏离预定线路。

丁：

RS