学年高中地理第三章地理信息技术应用第二节遥感技术及其应用同步备课教学案湘教版必修3.docx

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学年高中地理第三章地理信息技术应用第二节遥感技术及其应用同步备课教学案湘教版必修3

第二节　遥感技术及其应用

[学习目标]　1.掌握遥感的概念、遥感技术系统的组成、遥感技术的发展和遥感的类型。

2.举例说明遥感在资源普查和环境灾害监测中的作用。

一、遥感技术

1.遥感的概念与发展

（1）概念：

遥感（Remotesensing，简称RS）是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。

（2）原理：

地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，而且不同物体对电磁波发射、反射和吸收的特性不同。

（3）特点：

现代遥感技术视域广阔，监测范围大，可覆盖整个地球。

能够瞬时成像、实时传输、快速处理，迅速获取信息和实施动态监测。

2.遥感技术与遥感类型

（1）系统组成：

由遥感平台、传感器、信息传输装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。

（2）分类

根据遥感平台的高度，遥感可分为航天遥感、航空遥感、近地遥感。

根据传感器是否主动向观测目标发射电磁波，遥感可分为主动式遥感与被动式遥感。

按照电磁波的波谱范围，遥感可分为紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多谱段遥感等。

按照应用领域或专题，遥感可分为环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等。

3.航天遥感、航空遥感与近地遥感的比较

航天遥感

航空遥感

近地遥感

运载工具及遥感平台高度

地球资源、海洋、气象等专题卫星，以及航天飞机、宇宙飞船、航天空间站

利用飞机携带遥感仪器，距地面600～25000米

距地面几十米以内

主要优点及应用范围

范围大，不受领空限制，可进行定期重复观测等

机动性强，可以根据研究主题选择适当的传感器、适当的飞行高度和飞行区域

主要用于城市遥感、海面污染监测、森林火灾监测等中高分辨率的遥感任务中

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　农作物如果受到病虫害的侵袭，植被的表现形式就会不同，不同性状的植被所辐射的电磁波也会不同，遥感的传感器就可以感受到不同的电磁波。

3.有人说，遥感是人的视力的延伸。

你同意这种看法吗？

答案　遥感是人的视力的延伸，在一定意义上说有一定的道理，但不全面。

人眼在可见光范围内有很高的光谱分辨率，但在可见光之外则是“睁眼瞎”。

由于技术的进步和应用领域的不断开拓，传感器的功能比人眼有了很大提高，例如感应的波谱范围更宽，从紫外线到可见光、红外线，并延伸到微波，提高了光谱分辨率和空间分辨率，在夜晚或恶劣天气情况下也能使用，并有一定的穿透能力等。

微波遥感，对云层、地表植被、松散沙层和冰雪具有一定的穿透能力，又能全天候工作。

可见，遥感不仅仅是人的视力的延伸。

知识点拨

　遥感技术

（1）工作环节

（2）优点

①探测的范围大：

每幅陆地卫星图像覆盖的地面范围达3万平方千米。

②获得资料的速度快、周期短：

陆地卫星遥感每18天可以覆盖地球一遍，并且是连续观测。

③手段多，获得的信息量大：

遥感可以根据不同目的和任务，选用不同的波段和不同的遥感仪器取得所需的信息，还能探测到一定深度的海底和冰层。

④用途广泛：

遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、水文、气象、测绘、环境保护、防灾救灾和军事侦察等许多领域。

关于遥感的叙述，不正确的是（　　）

A.遥感感知地物时不直接接触地物

B.现代遥感能够瞬时成像、实时传输、快速处理，迅速获取信息和实施动态监测

C.不同地物在同一波段反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同

D.遥感对地面不反射和辐射电磁波的物体无法感知

答案　D

解析　地球上的物体都在不停地发射、反射和吸收电磁波，由于不同地物在同一波段反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同，人们就能根据遥感记录到的目标物电磁波辐射、反射、散射等信息的差异，区分地球上不同的物体。

A、B两项是对遥感定义、特点的正确描述，C项是对遥感原理的表述，D项表述错误。

二、遥感与资源普查

1.遥感可以勘探矿产资源，调查生物资源、水资源等。

2.在对资源的调查中，通过遥感图像解译或图像处理技术，提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等信息，为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门提供服务。

阅读教材P91～92内容，回答下列问题。

（1）人们借助遥感技术发现矿产多存在于哪些构造带之中？

（2）人们是如何利用遥感技术来划定矿产资源分布的？

（3）人们是借助遥感的哪种技术方式来提取植被分布、类型、健康状况等信息的？

答案　

（1）矿产多存在于地质断裂或环形构造带中。

（2）通过分析遥感图像划定蕴藏矿产的大致区域。

（3）通过遥感图像解译或图像处理技术。

下图为我国北方某河流入海口1989年和2009年的卫星影像。

该河口区河流主流曾于1996年人工改道。

读图回答1～2题。

1.比较两幅影像，可判读和分析出（　　）

A.河流主流流向由东北改向东南

B.河流故道南部海岸继续淤积增长

C.河水含沙量明显增加

D.三角洲形态变化主要与河流改道有关

2.该河口海岸带合理的开发利用方式是（　　）

A.建设大型海港，发展远洋运输

B.建立湿地保护区，保护生态环境

C.开辟海水浴场，发展滨海旅游

D.开垦成为耕地，发展粮食生产

答案　1.D　2.B

解析　第1题，图示显示，三角洲面积减小，故泥沙含量减少；三角洲故道南岸侵蚀作用增强；河流主流流向由东南改向东北。

故D项正确。

第2题，河口三角洲附近泥沙沉积作用强，河流水量小，不适宜建设大型港口、开辟海水浴场、发展旅游。

从保护生态环境的角度考虑，合理利用方式是建立湿地保护区，保护生态环境。

拓展提升

　遥感与资源普查

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应用领域，如下表：

应用领域

具体内容

意义

勘探矿

产资源

蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，借助遥感技术较容易“发现”矿产的存在

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，大大缩短探矿时间

调查生

物资源

通过遥感图像解译或图像处理技术，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

调查水资源

遥感在流域和水资源、农业节水灌溉以及水质监测和预警、水土保持监测等领域得到了广泛的应用并产生很大影响

为合理利用和保护有限的水资源，提高水资源的利用率提供信息支撑

三、遥感与环境灾害监测

1.遥感在洪涝灾害监测中起到重要作用。

2.提供高分辨率的实时准确的信息资源，有助于人们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。

目前，我国有多颗在轨卫星用于科学实验、国土资源普查、农作物估产和防灾减灾等领域。

完成1～2题。

1.遥感技术应用于我国防灾减灾的具体内容可包括（　　）

①监测西南旱情　②监测吉林洪灾水情　③监测甘南山区滑坡情形　④预测青海地震

A.①②③B.②③④

C.①②④D.①③④

2.遥感技术还可直接（　　）

①判断农作物是否成熟　②监测植物病害情况

③预估森林火灾后的经济损失　④监测草场退化情况

A.①②④B.②③④

C.①②③D.①③④

答案　1.A　2.A

解析　第1题，到目前为止，人们还不能对地震做出准确预测。

第2题，预估森林火灾后的经济损失是GIS的功能。

拓展提升

　遥感与环境灾害监测

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、地震、农林病虫害、森林火灾等

有利于防灾减灾

方法技巧

由于试卷目前仍是黑白印刷，因此遥感影像图在颜色上的判读不便考查，主要是从形状特征上考查，或者借助色调的深浅进行判读。

一般地物，如水体、城市、道路、农业用地、林地等的简易判读标志如下表所示：

类型

形状特征和色调深浅

河流

常为界线明显、自然弯曲、宽窄不一的带状，上面常有堤坝、桥梁等人工建筑。

河水比较混浊或者水较浅，则色调浅；河水清澈或水较深，则色调较深

湖泊

湖岸呈自然弯曲的闭合曲线，轮廓较为明显。

常为均匀的深色调

城市

钢筋水泥结构的房屋，排列较规则整齐；砖木结构的房屋排列不规则；钢筋水泥结构的房屋色调多为浅灰；砖木结构的房屋色调多为深灰；城市的夜景在周围深色调的背景下，呈现点状或面状亮区

道路

一般呈线状延伸，道路间有交叉点。

色调从浅灰到深灰。

简易公路多为砂石路面，色调较浅，沥青路面呈现深灰色

农业

用地

在形态特征上常常是被道路分隔为一块块的长方形

林地

往往可以观察到高大树木投下的阴影

专项提能13　遥感影像图的判读

（1）找主题：

要明确遥感影像图的主题内容，这是准确判断的前提。

如上图主题是格陵兰岛冰原面积变化图。

（2）找变化：

通过不同年份两幅图的对比，找出图示地理事物的变化，主要是面积大小的变化。

（1）析影像：

掌握遥感影像图的基本解译标志、解译过程及注意事项，从而了解影像图片中的各种地物的差别及特征。

包括形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图案、位置和布局等。

如上图中我们可以抓住色调和形状两个要素进行判读，依据色调可确定图中的白色区域为冰原部分。

（2）析变化：

依据其形状的变化可确定冰原面积的变化。

对主题地物进行分析、推理，得到我们想要的结论。

如对比1992年和2003年格陵兰岛冰原面积，可以发现格陵兰岛的冰原面积大大减少了，说明是全球气候变暖导致的，其冰原面积的减少必然会对全球的生态环境带来一定的影响。

据卫星照片显示，北极在人类历史上首次成为一个岛屿。

结合下图完成下题。

要监测北极冰川面积的变化，应运用的主要技术手段为（　　）

A.遥感技术B.全球定位系统

C.地理信息系统D.数字地球

答案　A

解析　要对某地理事物的变化进行监测需要利用遥感技术。

全球定位系统的主要功能为定位和导航；地理信息系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

教材P91　活动探究

提示　不同地物在同一波段反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同，由此导致其波谱特征不同，根据地物波谱曲线就可以区分和识别地表物体。

教材P92　活动探究

提示　1.在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色，而长势比较弱的植被颜色比较浅。

因此人们可以通过卫星图像上植被颜色的差异判定植物的生长状况。

2.判断水体污染、分析城市大气污染、监测森林火灾、调查生物资源、估算农作物产量、勘探矿产资源等领域。

3.不同的土地利用类型如草地、荒地、撂荒的土地具有不同的电磁波特性，卫星传感器探测这些土地利用类型对电磁波的反射和它们自身发射的电磁波，然后按照一定的规律把电磁波特性转换为图像，经过处理，提取土地利用类型的信息，完成远距离识别地物和地物的状态，实现对土地资源的普查。

教材P93～94　活动探究

提示　1.首先对三幅图的主要地物进行判读，比较相同地物在面积、数量、密度、长度等方面的变化，然后运用相关原理进行解释。

从三幅图的主要对比可以看出，黄河三角洲的面积在扩大，主要是泥沙沉积作用造成的；植被覆盖区的范围增加，是由植树造林产生的；黄河水的泥沙增多，原因是水土流失的加剧；居住区和水产业、建筑区的面积增加。

2.我国的环境问题与灾害问题有：

土地荒漠化、土壤盐渍化、环境污染、海洋生态破坏、植被破坏，水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农林病虫害、森林火灾等。

森林火灾是在国外和我国森林分布区域常见的自然灾害，它会对森林造成严重的破坏，同时还会严重危害地球上的生态平衡。

卫星遥感的作用表现在：

在灾前，可根据气候状况和林木组成等预测火灾可能发生的地区、时段和火险等级；在灾中，可准确地提供火源位置和火灾范围，以及火灾的蔓延趋势；在灾后，查明火灾现场情况和过火面积、火灾损失，为森林的恢复提供依据。

卫星遥感的热红外波段图像可以用于森林火灾的监测，原理是着火林木的温度比未着火林木的温度要高，在电磁波的热红外波段会辐射出更多的能量，在图像上会显示出更亮的浅色调。

因此，通过卫星的观测，就可以及时发现着火点和火灾蔓延区域，这样就可以及时掌握森林大火的情况，为指挥灭火提供信息。

3.遥感在环境与灾害监测中的案例：

美国利用卫星图像研究烟尘污染，监测到纽约因倾倒垃圾、酸液所引起的污染范围。

他们曾经利用1972年10月10日的陆地卫星图像，发现有一股从纽约新建的国际造纸公司排入尚普兰湖的污染流，这股污染流一直流到附近的佛蒙特州，地面的观测也证实了这个结论，为此佛蒙特州以卫星图像为依据，对该厂提出了污染诉讼。

知识小结

读下图，完成1～2题。

1.图中内容说明航天遥感的什么特点（　　）

A.监测范围广B.时效快，精度高

C.连续性强D.准确定位

2.就航天遥感而言，其遥感探测的范围越大，则（　　）

A.获得资料的速度越慢B.获得资料的周期越长

C.对地物的分辨率越低D.对地物的分辨率越高

答案　1.A　2.C

解析　第1题，由图中“我一次就可以把半个地球拍摄进去”可知航天遥感的特点是监测范围广。

第2题，获取资料的速度、周期与探测范围无关，当探测范围越大时，分辨率数值越低，显示信息能力越弱。

3.读下图，完成下列问题。

（1）填写遥感技术装备名称。

A____________，B____________，C____________。

（2）A装备的作用是_________________________________________________。

（3）遥感技术应用的领域除灾害监测外，还有________、________等，另外军事侦察、海上________、海洋渔业也广泛应用该技术。

答案　

（1）遥感平台　传感器　地面接收站

（2）装载传感器

（3）资源普查　环境监测　交通

解析　第

（1）题，由图可知，A为遥感平台，B为传感器，C为地面接收站。

第

（2）题，遥感平台的主要作用是装载传感器。

第（3）题，遥感技术的应用领域除灾害监测外，还有资源普查、环境监测、海上交通、军事领域等方面。

40分钟课时作业

观察下面两幅图，完成1～2题。

1.图中所示影像的获取方式主要采用的地理信息技术是（　　）

A.遥感B.全球定位系统

C.地理信息系统D.数字地球

2.若两幅图所示遥感平台所得到的图像图幅相同，下列叙述正确的是（　　）

A.A所成像的分辨率低，因为其飞行高度较低

B.B所成像比例尺大

C.A所成像的清晰度高于B

D.B所成像的范围小于A

答案　1.A　2.C

解析　A图是航空遥感，B图是航天遥感。

下图为国际空间站的宇航员拍下的某火山喷发羽毛状的火山灰时的壮观景象。

结合所学知识，完成3～5题。

3.按照电磁波的波谱范围分，获取该图像的遥感方式是（　　）

A.可见光遥感B.红外遥感

C.微波遥感D.多谱段遥感

4.按照遥感平台的高度分，国际空间站属于________遥感（　　）

A.航天B.航空

C.近地D.主动式

5.这种遥感的主要优点是（　　）

①不受领空限制　②可重复观测　③机动性强　④分辨率最高

A.②③B.①③

C.②④D.①②

答案　3.A　4.A　5.D

解析　第3题，该图像是可见光下的照片，属于可见光遥感。

第4题，国际空间站运行高度远远超过10000米，属于航天遥感。

第5题，机动性强是航空遥感的主要优点；近地遥感可提供分辨率更高的资料。

棉花遥感识别是棉花种植面积遥感估算的关键，以下是我国北疆地区不同日期棉花光谱信息与其他作物光谱信息的曲线分析图（下图）。

图中前3个波段为可见光波段（分别为蓝波段、绿波段、红波段），第4波段为近红外波段。

读图回答6～8题。

6.容易将棉花从其他作物中识别出来的最佳波段是（　　）

A.蓝波段B.绿波段

C.红波段D.近红外波段

7.根据图中信息及相关知识判断，下列叙述正确的是（　　）

A.6月份和9月份相比，棉花遥感识别最佳时期在6月份

B.盛絮期棉花反射率明显降低

C.北疆地区是我国最重要的棉花产区

D.棉花随着植株增高、叶片增多、叶面积系数增大，覆盖率增大，反射率逐渐降低

8.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.②③

C.③④D.①③

答案　6.D　7.B　8.D

解析　第6题，第4波段为近红外波段，棉花与番茄、玉米反射率差异明显，故选D。

第7题，从坐标图可知，棉花盛絮期为棉花遥感识别最佳时期，这一时期棉花反射率明显降低。

北疆地区是我国产棉区之一。

棉花随着植株增高，叶片增多，叶面积系数增大，覆盖率增大，反射率逐渐升高。

第8题，遥感不能监测人口分布和工业总产值，故选D。

读下图及材料，完成9～10题。

在卫星图像上可以判读水系的形态特征。

水系的形态与地质构造、岩性和地貌有密切的关系，例如，树枝状水系表现为支流与主流以锐角相交，主要分布在岩性均一、基岩较软的地区（如砂岩、页岩、黄土及海岸平原沉积岩发育的地区）。

格状水系表现为支流与主流以直角相交，主要分布在垂直交叉的断裂、裂隙发育的沉积岩地区。

9.关于上述判读卫星遥感影像的过程，下列说法正确的是（　　）

A.判读水系形态只能利用间接解译标志

B.根据水系形态推断地质构造和地貌是利用间接解译标志

C.在洪水期和枯水期拍摄的卫星影像其水系形态完全相同

D.河流和道路在卫星影像图上都是线状，无法应用直接解译标志加以判别

10.放射状水系的分布地区一般不会出现在（　　）

A.海岛B.火山

C.孤山D.平原

答案　9.B　10.D

解析　第9题，判读水系形态可以运用色调、形状等直接解译标志。

借助某些地物信息推断其他相关地物，这属于间接解译标志。

河流在洪水期水量可能增加而导致水系形态变化。

河流和道路可以通过形状及其变化等直接解译标志区分。

第10题，水系呈放射状，说明中部高四周低，海岛、火山、孤山都有可能。

平原地区地势平坦，出现的机会较少，这也是一个利用间接解译标志的例子。

及时掌握土地利用现状是实现区域可持续发展的重要前提。

安徽省土地总面积中，各类土地比重约为：

平原49.6%，山地15.3%，丘陵27.0%，水面8.1%。

据此完成11～12题。

11.调查全省土地利用现状快捷、高效的手段是（　　）

A.遥感B.地理信息系统

C.全球定位系统D.数字地球

12.下表中①②③④项符合安徽省土地利用现状的是（　　）

土地利用类型结构（%）

耕地

林地

草地

建设用地

其他用地

①

57.80

37.32

0.76

3.59

0.53

②

40.96

25.68

0.16

11.60

21.60

③

30.71

31.15

0.37

31.86

5.91

④

20.16

50.95

0.56

7.61

20.72

A.①B.②

C.③D.④

答案　11.A　12.B

解析　第11题，不同土地利用状况，其反射或辐射的电磁波不同，在遥感的影像资料上差异明显，所以利用遥感技术可以快捷、高效地调查全省土地利用现状。

第12题，安徽地形以平原为主，对其利用方式以耕地为主。

安徽部分地区出现城市化，占据一定的平原地区，所以建设用地多些，要实现可持续发展，耕地面积应略小于49.6%。

13.“科技兴农”是实现我国农业可持续发展的根本出路。

下图为利用植物反射波谱特征判断植物的生长状况的图示。

据图完成下列各题。

（1）图示植物反射波谱的获取，依靠的技术是（　　）

A.传统测绘B.RS

C.GISD.GPS

（2）表明农作物生长态势良好的反射波波长范围是________。

（3）利用这种技术判断植物生长状况的基本原理是____________________。

（4）下列选项中可直接利用这种地理信息技术的是（多选）（　　）

A.水体污染的判断

B.城市大气质量状况的分析

C.洪水分布区的变化

D.森林面积变化

E.人口数量的变化

F.城市绿地分布的变化

答案　

（1）B　

（2）小于0.53μm和大于0.80μm

（3）地面物体的种类、性质、环境条件的不同，其反射和辐射的电磁波也各不相同　（4）ABCDF

解析　遥感技术（RS）工作的基本原理是根据不同地物反射或辐射的电磁波不同，及记录在胶带上的明暗、深浅、颜色等的不同来判断地物的性状和态势，可以应用于土地利用状况的调查、环境监测、灾害监测等方面。

14.阅读材料，完成下列问题。

材料一　在过去的2200年间，我国共发生大水灾1600多次，大旱灾也有1600多次。

1977年以前的508年中，称得上“风调雨顺”的年份仅有7年。

20世纪80年代以来，受灾的耕地每年都在40%左右。

材料二　据国土资源部网站消息，随着第二次全国土地调查接近尾声，全国遥感监测“一张图”工程建设也渐入正轨。

工程任务于2010年1月底前基本完成，首次实现全国全覆盖遥感监测，并通过该数据库与国土资源管理相关业务数据库挂接，为实施建设用地全面监管提供基础信息平台。

（1）水旱灾害是我国严重的自然灾害，它的频发地区是________（填灾害区名称）。

我国夏季多暴雨，暴雨在山区可能诱发泥石流、滑坡等________灾害。

目前人类尚不能控制水旱灾害的发生。

我国通过大规模的________和营造防护林等改善________的工程措施，来减轻灾害的损失。

（2）我国和世界发达国家一样，对大尺度天气系统和大范围自然灾害的研究水平，目前处于（　　）

A.跟踪阶段——实时报告事象的发生、过程、影响

B.探索阶段——寻找科学的研究方法，凭经验预测其发展变化

C.预报阶段——根据发生机制，预测将发生的时间、强度、发展和影响

D.控制阶段——虽不能控制其发生，但能对发生时间、强度和演变加以控制

（3）简要说明遥感技术在监测灾害与普查资源过程中所起的作用。

答案　

（1）东部平原地区　地质　治河　生态环境　

（2）C　（3）提供图像数据资料，跟踪监测、预报等。

解析　第

（1）题，自然灾害的种类很多。

各种自然灾害的分布具有一定的规律性。

水旱灾害是我国严重的自然灾害，它的频发地区是东部平原地区。

我国夏季多暴雨，暴雨在山区可能诱发泥石流、滑坡等地质灾害。

人类活动虽然不能控制自然灾害的发生，但可以想方设法减轻灾害带来的损失。

我国通过大规模的治河（或治水）和营造防护林等改善生态环境的工程措施，来减轻灾害的损失。

第

（2）题，我国和世界发达国家一样，对大尺度天气系统和大范围自然灾害的研究水平，都是处于预报阶段——根据发生机制，预测将发生的时间、强度、发展和影响。

第（3）题，遥感技术监测灾害与普查资源过程中所起的作用是提供图像数据资料，跟踪监测、预报等。