高中地理湘教版必修3全册 第3章 第4节数字地球导学案.docx
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高中地理湘教版必修3全册第3章第4节数字地球导学案
第四节 数字地球
课前自主探究
一、数字地球的含义
1.数字地球是 的地球——地球的 对照体。
2.数字地球将有关地球上每一点的信息，按地球的 加以整理，然后构成一个全球的信息模型。
3.数字地球的核心就是用 的手段来处理整个地球的 和
等方面的问题，最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。
4.数字地球是一个庞大而复杂的系统，涉及诸多关键技术：
信息高公路与高速
技术；高分辨率的卫星 技术；空间信息技术与空间 基础设施；大容量 技术；可视化和 技术；高性能 能力。
二、数字地球与我们的生活
1.利用数字地球的数据，可掌握各地的 状况，有助于恰当部署警力，打击犯罪。
2.利用数字地球模拟环境变化对濒危物种的影响，以便于采取有效措施保护
；
3.掌握作物病虫害及其生长情况，科学 、 ，可以提高作物产量。
4.学者们可以利用数字地球开展 研究，包括了解人类和 之间的相互依赖的关系。
参考答案
一、1.信息化 虚拟 2.地理坐标3.数字化 自然 社会4.网络 遥感 数据 数据储存 虚拟现实 计算
二、1.治安 2.生物多样性 3.施药、施肥4.学术 环境
思考讨论
数字地球就是用经纬度数表示的地球吗？
答：
数字地球的核心就是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会等方面的问题，最大限度地利用资源，并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地球的信息。
知识要点突破
知识点1 数字地球的含义
1.数字地球的概念
数字地球是信息化的地球——地球的虚拟对照体。
数字地球将有关地球上每一点的信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息模型。
人们可以快速、形象地了解地球上的任何一点、任何方面的信息，从而实现“信息就在指尖上”的梦想。
通俗地讲，数字地球就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
［P104 阅读点拨］
“数字地球”的提出
“数字地球”的提出
特点
技术基础
应用
时间
人物
著作
一种可以嵌入大量地理数据的、多分辨率的和三维的地球的表示，可以在其上添加许多与我们所处星球有关的数据
遥感技术、地理信息系统、网络技术、虚拟现实技术等高新科技
可持续发展、农业、灾害、资源、教育等方面
1998年1月31日
时任美国副总统的阿尔·戈尔
《数字地球：
展望21世纪我们这颗行星》
2.数字地球的技术基础
要在电子计算机上实现数字地球并不是一件简单的事，它需要诸多学科，特别是信息科学技术的支撑。
这其中主要包括：
信息高速公路与高速网络技术、高分辨率卫星遥感技术、空间信息技术与空间数据基础设施、大容量数据存储技术、可视化和虚拟现实技术、高性能计算能力。
技术
作用
地位
信息高速公路与高速网络技术
通过高速网络把分散在数以万计机构的数据迅速从四面八方调来
数据传输的基础
高分辨率卫星遥感技术
为人类提供反映地表地理要素动态变化的详实数据
是数字地球最基本的空间数据
空间信息技术与空间数据基础设施
GIS的优势是将空间信息应用在地球研究中
GIS、GPS与网络结合，构成空间核心
大容量数据存储技术
需要把地球上高达1000万亿字节的信息存储起来
可视化和虚拟现实技术
可视化技术是将计算机中的抽象数据具体化；虚拟现实技术是运用视觉、听觉、嗅觉、触觉感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟环境，与虚拟世界进行交互，完成各种虚拟过程
是实现数字地球与人交流的窗口和工具
高性能计算能力
用高速计算机模拟地球上复杂的巨大系统
数字地球的核心
迁移应用
1.关于数字地球的说法，不正确的是（ ）
A.利用数字地球可模拟环境变化对物种的影响
B.利用数字地球可掌握作物病虫害及生长情况
C.利用数字地球可以预测温室效应加剧后，将淹没哪些地区
D.利用数字地球可以预测将来，但无法模拟数百年前的环境
【答案】 D
【解析】 利用数字地球的模拟技术，可以回到“过去”，也可以到达“将来”。
［P106 阅读点拨］
一次虚拟旅行
工具
应用
戴上头盔显示器
看到出现在太空中蔚蓝色的、美丽的地球
使用“数据手套”
会看到大洲、国家、城市，最后是房屋、树木以及其他各种自然和人造物体
乘上“魔毯”
深入查看细节
使用数字地球系统的语音识别装置
可以询问所在地区的土地利用，动植物种类，实时的天气，道路，以及人口等方面的文本、图像、视频信息
使用虚拟技术
能够跨越时空，返回到数日、数年、数世纪以前的环境，甚至可以与恐龙接触
……
……
知识点2 数字地球与我们的生活
［P107 活动点拨］
数字地球是当代最新的概念之一。
通俗地讲，就是把地球和人类的各种信息用地图（地理信息）串起来，装在电脑网络中，形成一个全球信息系统，这就叫数字地球。
比如我想了解“美国911事件”的相关信息，打开电脑，进入数字地球系统，屏幕中出现一个地球，然后进入美国、纽约，一直到曼哈顿区，像乘坐直升机似的，视点逐步降低，就可以清楚地看到爆炸点位置，以及爆炸影响范围，从这里可以引出各种有关信息，比如事故分析、损失估计、救援措施、各国评论、各方反应等等。
用这种地理视角看世界是一种全新的感受，比如我想了解某地区的绿化或污染情况，用表格或文章也能表达出来，但总不如从地图上直接看到更直观，而且从这个入口我们同样可以得到相关的表格和文章。
点击哪个地段就可以得到哪里的信息，用起来极方便。
世界上几乎所有的信息都具有地理属性，比如资源、环境、灾害、人口、气象、生物、生态、水文等信息都可以放入数字地球。
数字地球的应用潜力是巨大的，它几乎涉及人类生活的各个方面。
因此，随着可访问和可使用的全球地理信息的日益增长以及遥感、全球定位系统等技术对信息的实时支持，数字地球将在虚拟外交、打击犯罪活动、支持农业生产等领域取得广泛的应用。
此外，数字地球还将在预测气候变化、保护生物多样性、对灾害快速反应以及虚拟教育等领域具有广阔的应用前景。
事实上，我们所处的社会已为我们提供了大量的机会，使我们处在一个技术空前进步的时代。
首先，大量的地球高分辨率卫星影像、数字地图以及包括经济、社会和人口在内的信息，使我们的数字地球已具备了相当的规模。
其次，1米分辨率数字影像技术的成熟与应用，使我们建立数字地球至少所需的1米分辨率的全球数字地图成为可能。
另外，新一代高速网络（第二代因特网）、高性能通讯技术的完善，为数字地球的应用开辟了广阔的市场。
可以肯定地说，建设数字地球的时代已经到来，21世纪地球空间信息研究与应用的热点必将是数字地球。
［P107 阅读点拨］
数字生活
“数字城市”：
从广义上说，是通过宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源并加以充分利用，建立电子商务、电子政务、科技信息系统、劳动和社会保障信息系统等子系统，通过发展信息家电、网上教育、远程医疗，建设信息化社区，最终实现城市国民经济和社会发展的全面信息化。
从狭义上说，“数字城市”是“数字地球”技术以及“数字地球”概念在城市区域的具体应用和在纵深方向的延伸与拓展，它将以地理信息系统和空间数据网络为基础，对各种信息资源进行深度开发和有效管理，并在城市的规划建设、运行监控、城市管理等领域广泛应用，最终形成一个体系完善、功能健全、组织有序的城市信息体系。
“数字化社区”：
顾名思义，就是通过数字技术将管理、服务的提供者与每个住户相联结的社区。
这种数字化的网络系统，使社区的管理者与住户之间可以实时地进行各种形式的信息交流，由于现代网络浏览器的先进性以及多态的表现性，加上各种网络多媒体技术的应用，从而营造出了一个丰富多彩的虚拟社区。
数字化社区是现实社区与数字化技术所营造的虚拟社区的有机结合。
虚拟社区是现实社区的映射和扩展，它使住户与社区的管理者之间、住户与住户之间的关系变得更加密切。
数字化社区概念的实现，将使人们生活、居住的社区变得智能化，变得更充实、更丰富多彩。
“地球村”：
信息高速公路的出现、国际互联网的使用、“数字地球”的产生，“缩小”了我们生活的空间，“缩短”了我们联系交往的时间，使我们生活的世界成为一个全球性、同时性的“地球村”。
“数字化生存”：
我国IT界有关人士这样描述未来普通人的数字化生存状态：
宽带将代替电话拨号的窄带方式成为家庭和外部信息交流的高速公路。
单芯片技术产生的数字产品会不断丰富，满足用户高品质数字化生活的需要。
所有产品通过有线网络或无线网络联成一体并实现设备之间的数据交换、资源共享以及自动化控制。
迁移应用
2.阅读材料，回答有关问题。
2011年8月23日第七届国际数字地球会议在澳大利亚珀斯召开。
本届会议以“知识时代”为主题，将围绕数字地球理念、技术及其应用等方面展开研讨，涉及地球观测技术、空间和卫星技术、地理信息系统、虚似现实、计算机技术和地球科学、全球变化与气候变化适应研究，应急管理与国家安全、能源与资源开发利用、数字城市和绿色城市等多学科领域。
以农业为例，它在农业信息遥感、太空农业等方面有着广阔的研究前景。
一些国家利用资源卫星进行农业资源调查、作物长势和产量监测等。
例如，美国利用资源卫星在估测本国小麦产量的同时，还对其他国家小麦产量进行估测，根据所得数据制定生产布局、储运、加工等计划，确定对外贸易策略，由此每年可获利数亿美元。
（1）根据材料推断，“数字地球”相关技术在我国农业可持续发展方面可做哪些工作?
（2）在全球问题的研究中，除农业外，还有哪些领域可以利用“数字地球”的相关技术?
【答案】
（1）土地资源利用状况的遥感调查，合理布局农业；监测、预报气候变化、旱涝，农作物长势分析和产量预测，提高抗灾能力；农业污染环境状况监测与预报，提出解决措施等。
（2）全球温室效应、海平面上升、臭氧层破坏、地震分布、地形遥感、全球生态环境监测、全球气候预报、生物分布、生产结构监测等。
【解析】 本题考查学生对“数字地球”相关技术的初步认识，以及测绘、遥感、全球定位等先进技术的运用所创造的经济机遇，同时考查学生对所学地理知识的综合运用能力、联系实际解决问题的能力。
可持续发展的要求是：
经济发展既能满足人类当前的需要，又对子孙后代的生活环境不构成危害。
关于“数字地球”及相关技术在我国农业可持续发展方面可做的工作，一方面，要分析影响农业生产的因素，包括自然条件、社会经济条件和农业技术改革对我国农业的影响；另一方面，要分析“数字地球”相关技术对这些影响因素所能产生的良性影响，再就是要消除现代农业发展过程中产生的不良影响，实现农业的可持续发展。
它应用于农业布局、灾情预报、污染状况、解决措施等方面。
在全球问题的研究中，除农业外，其他领域也可以运用“数字地球”相关技术解决问题。
如全球温室效应、海平面上升、臭氧层破坏、地震分布、地形遥感、全球生态环境监测、全球气候预报、生物分布、生产结构监测、矿产监测等。
典型例题剖析
【例1】“数字地球”的含义是（ ）
A.数据通信技术的发展，使地球上信息表达方式日益数字化
B.地球的大小有一定的数量范围
C.数字领域的发展已成为地球上所有学科发展的基础
D.计算机的应用相当广泛
【解析】 数据通信技术的发展，促进了地球上信息表达方式的日益数字化。
通俗地讲，数字地球就是用数字的方法将地球上每一点的信息装入电脑中，实现在网络上的流通，并使之最大限度地为人类的生产、生活服务。
【答案】 A
【例2】根据以下材料，回答
（1）~（3）题。
2011年8月23日，第七届国际数字地球会议在澳大利亚珀斯召开。
在今年6月，国家测绘地理信息局提出到2015年建成“数字中国”地理空间框架和信息化测绘体系，建立基础地理信息在线服务等目标。
（1）有关“数字地球”的正确叙述是（ ）
A.“数字地球”就是指因特网
B.“数字地球”就是“信息高速公路”
C.“数字地球”是用数据通信技术使地球上信息的表达方式日益数字化
D.“数字地球”只能方便人们的生活，并不能创造实实在在的财富
（2）下列不属于“数字中国”服务领域的工作是（ ）
A.了解长江流域的水土流失情况
B.了解股票行情
C.通缉罪犯
D.设计时装
（3）应用网络技术可能对国家安全构成的直接威胁是（ ）
①在互联网上存在着许多很容易扩散的计算机病毒
②敌对势力利用网络散布谣言，扰乱社会秩序
③外国情报机构可以利用网络技术窃取国家机密
④网上黑客经常破坏一些计算机网站
A.①② B.②④ C.②③ D.③④
【解析】 人们需要的信息是千差万别的，但不论是声音、图像，还是文字、数字，最终都可以通过计算机进行数字化处理。
信息化和数字化为电子通信的发展提供了条件，使其成为可能，数字化的实质就是信息化，数字化是就其形式而言的，而信息化是就其内涵而言的。
同时，在信息化社会中，一方面，信息技术尤其是国际互联网的出现，深刻地改变着人们的思维和行为习惯；另一方面，社会联系的紧密性也会带来一些问题，如国家安全问题和如何规范人们的社会行为问题等。
【答案】
（1）C
（2）D （3）C
知识网络构建
课堂巩固训练
一、单项选择题
1.我国的一些大型学校（高等院校）开通远程教学服务，采用最先进的传输手段是（ ）
A.电话 B.电视 C.信息高速公路 D.寄信
【答案】 C
【解析】 从题目可知，当今的电子教育的优点是学习时间完全由学生自由安排和计划，学习地点在家里。
从教师所在网站获得习题，完成作业后用电子邮件发给老师，两三天以后必定会从教师处传回评阅意见。
那么电子教育所采用的通信工具即信息高速公路。
其他方式电话、寄信都不是，而电视教育与电子教育不同，电视教育有固定的时间。
2.下列叙述，不正确的是（ ）
A.数字地球就是把地球和人类的各种信息用地图（地球信息）串接起来，装在电脑网络中，形成一个全球信息系统
B.数字地球的应用潜力是巨大的，它几乎涉及人类生活的各个方面
C.数字地球可以预测气候变化、保护生物多样性、对灾害快速反应以及虚拟教育等
D.数字地球只是人们的一个设想，它的实现还需要大家的努力
【答案】 D
【解析】 通俗地讲，就是把地球和人类的各种信息用地图（地理信息）串接起来，装在电脑网络中，形成一个全球信息系统，这就叫数字地球。
它的应用潜力是巨大的，它几乎涉及人类生活的各个方面。
如数字地球将在虚拟外交、打击犯罪活动、支持农业生产等领域取得广泛应用。
此外，数字地球还将在预测气候变化、保护生物多样性、对灾害快速反应以及虚拟教育等领域具有广阔的应用前景。
数字地球不只是人们的一个设想，建设数字地球的时代已经到来。
3.“数字地球”的出现是科技创新的又一典范。
这意味着（ ）
A.科技创新日益全球化
B.科学技术是先进生产力的集中体现
C.科技的发展离不开雄厚的经济实力
D.任何科技必然为政治服务
【答案】 B
【解析】 社会的发展是随着生产力的发展而发展的，而科学技术是生产力的集中体现。
4.数字地球的重要基础和重要信息源是（ ）
A.遥感技术
B.全球定位系统
C.地理信息系统
D.高速宽带网的建设及其传输速度、高分辨率卫星影像
【答案】 D
【解析】 GIS、RS、GPS技术都是数字地球的基础，数字地球的实现需要大规模的存储空间，把信息分开存储到全球各地的计算机上，使用时，迅速从各地的数据库中调出来。
因此，高速宽带网络的建设及其传输速度是建立数字地球的重要基础；数字地球的重要信息源是高分辨率卫星影像。
5.信息高速公路的“路”是指（ ）
A.电话线 B.普通电缆 C.无线传输 D.光导纤维组成的光缆
【答案】 D
【解析】 信息高速公路的“路”指光缆，是由光导纤维组成的。
6.数字地球要想实现全球信息共享必须通过（ ）
A.网络 B.高清晰电视 C.视频电话 D.高性能终端设备
【答案】 A
【解析】 全球信息共享必须通过网络。
7.数字地球的最大特征与依据是（ ）
A.全球网络 B.分布式存储 C.虚拟现实技术 D.高分辨率卫星影像
【答案】 C
【解析】 虚拟现实是计算机模拟的三维环境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。
8.目前全球分辨率最高的商用卫星是（ ）
A.气象卫星 B.陆地卫星 C.“快鸟”卫星 D.海洋卫星
【答案】 C
【解析】 目前全球分辨率最高的商用卫星是美国“快鸟”卫星。
二、综合题
9.阅读下列材料，回答问题。
材料1 美国政府首先提出了“国家信息基础设施”建设计划，这一计划被形象地称为“信息高速公路”。
材料2 美国副总统戈尔提出“数字地球”概念，一般认为“数字地球”是对真实地球及其相关现象的统一的数字化和信息化，它是以因特网为基础，以空间数据为依托，以虚拟现实技术为特征，具有三维界面和多种分辨率浏览器的面向公众开放的系统。
材料3 现代战争是数字技术之间的较量，谁占有信息，谁就更富有和安全，谁失去信息，谁就会贫穷挨打。
在海湾战争中，多国部队向中东地区所投的炸弹中精确制导炸弹占全部炸弹的7.6%，2003年的伊拉克战争中美军精确制导炸弹比重达到了80%~90%。
（1）美军精确制导炸弹的关键技术是 。
（2）简述数字地球产生的科学技术背景。
。
（4）我国目前正在积极建设“数字中国”，“数字中国”对我国国土整治有何重要意义？
。
【答案】
（1）全球定位系统（GPS）
（2）遥感、遥测技术、全球定位系统及地理信息系统等空间科学技术已成为研究地球现象的重要手段；信息传输技术，尤其是信息高速公路的建设迅速发展，这些为“数字地球”的诞生奠定了技术基础。
（3）促进国土资源的调查、摸清家底，建立国土资源信息库；有利于政府决策的科学化；有利于国土规划、国土开发、国土管理等国土整治工作。
10.根据所学3S技术的知识，回答问题。
（1）数字地球系统是由3S组成的。
3S是指 、 、 三大技术系统。
（2）1998年夏秋，长江流域的洪涝灾害监测主要是靠 系统，运用该技术的优点是 、 、 、 、 等。
【答案】
（1）遥感 地理信息系统 全球定位系统
（2）遥感 探测范围大 获取资料速度快 受地面限制小 手段多 用途广
知能拓展阅读
数字地球——席卷全球的信息革命
近来，数字地球十分引人注意。
许多专家学者就数字地球进行了讨论，新闻媒体也十分重视。
的确，一场席卷全球的信息技术革命已迎面而来，正在改变我们的生存观念和思维方式，使我们从信息的获取、存储、处理、传输直至信息的显示方式发生翻天覆地的变化。
数字地球使得我们有可能把有关地球及其相关现象的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标表示成可以理解的信息，以充分地利用它们。
不论你在什么地方，借助数字地球，就可以高速地、直观地、完整地了解地球上任何一处任何方面的信息。
数字地球将把有关地球及其相关现象的数据按地理坐标组织、整理和表示。
这样，既体现了这些数据的内在的、有机的联系，又以地球为“纲”，便于按地理坐标检索和使用。
数字地球将包含种类多样的信息，既有自然方面的，如地球、地貌、地质构造、矿藏分布、山脉河流、气候特点等；又有人文方面的，如历史沿革、风土人情、交通、文教、经济、金融、人口等。
它不仅包括全球性的中、小比例尺的空间数据，也包括大比例尺的空间数据；不仅包括地球的各类多光谱、多时相、高分辨率的遥感卫星影像、航空影像，还包括有关可持续发展、农业、资源、环境、灾害、人口、全球变化、城市建设、教育、军事等等。
可以说是包罗万象，应有尽有。
正是因为数字地球具有上面提到的特点和功能，所以通过数字地球，人们可以了解到世界上任何地方最新、最全面的实时的情况。
因此，数字地球在许多方面具有潜在而广泛的应用前景，如：
生态环境的保护、气候变化的预测、精细农业、减灾、打击犯罪活动、外交、国防等等。
数字地球将使我们有可能对人为的和自然界的灾害作出快速响应，所以必能产生广泛的社会和经济效益。
数字地球包括三个主要的组成部分，即信息的获取、信息的处理和信息的应用。
它涉及诸多科学技术领域，其中，信息的获取虽然主要是地球科学的任务，但需要地球科学与其他技术领域的合作；信息的处理需要地球科学和信息科学技术的共同努力；信息的应用则是地球科学服务于社会的主要内容。
无论是信息的获取，还是信息的处理和应用，都离不开计算机技术、图像处理技术。
数字地球并非一个孤立的科技项目或一个孤立的技术目标，而是在信息高速公路和国家空间数据基础设施的基础上提出的一项整体性、导向性的战略思想。
数字地球在我国跨世纪的发展中，在保持和平安定的国际环境、实现经济和社会的可持续发展和发展科学技术自主创新能力这三项战略目标中，具有十分重要的意义。
课后强化作业
一、单项选择题（本大题共18小题，每小题2分，共36分）
专家认为，“数字地球”是地图测绘、航空卫星遥感、探空和深钻技术的深化，是对地观测系统（EOS）、全球定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）的综合，实现地球圈层间物质流、能量流与信息流数据的集成，从而对全球化问题进行广泛研究。
最近欧盟计划发射30颗卫星，建立地球定位系统。
这样，飞机、轮船、汽车等交通工具和人们的野外活动，如探险、考察和旅游都可通过与地球定位系统的连接，确定自己的准确位置。
据此回答1～3题。
1.通常确定地球上任何一点的地理位置应该具备的三个数据是（ ）
A.经度、距离、海拨 B.经度、纬度、海拔
C.纬度、相对高度、距离 D.到两极、赤道的距离和等高线
【答案】 B
【解析】 每一个地点都可以由经度、纬度和海拔来确定。
2.在地图上表示方向的方法，你认为较准确的是（ ）
A.有指向标 B.经纬网
C.既无指向标又无经纬网 D.面对地图，上北下南、左西右东
【答案】 B
【解析】 有经纬网的地图能较准确地表示方向。
3.数字地球的组成除了对地观测系统（EOS）、全球定位系统（GPS）外，还包括（ ）
A.航空遥感 B.WPS C.地理信息系统 D.汉字处理系统
【答案】 C
【解析】 数字地球是地图测绘、航空卫星遥感、探空和深钻技术的深化，是对地观测系统（EOS）、全球定位系统（GPS）与地理信息系统（GIS）的综合，实现地球圈层间物质流、能量流与信息流数据的集成，便于对全球化问题进行广泛研究。
“大陆漂移学说”的创建者魏格纳曾预言：
“只有将所有地球科学提供的信息结合起来的时候，我们才寄希望于确定‘真理’。
”今天，魏格纳所期盼的这个“时候”正在悄悄来临，
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